JP7067097B2 - 信号処理回路及び磁気検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば移動体の相対移動による磁界変化を検出した信号を処理する信号処理回路及びそれを備える磁気検出装置に関する。

下記特許文献１は、歯車形状のギアの回転状態を検出するための回転検出装置に関し、ギアに向かうバイアス磁界を電磁石により発生させ、ギアの歯の回転によって発生するバイアス磁界の変化を磁気素子により電気信号に変換し、当該電気信号をコンパレータで閾値電圧と比較する構成を開示する。

特開２００３－２８７４３９号公報

歯車形状のギア等の移動体は、意図せず着磁している場合がある。特許文献１の構成において、例えばギアが２極着磁している場合、磁気素子の出力する電気信号は、ギアが１周する間にギアの歯数と同数だけハイレベルとローレベルの間を往復する高周波信号に、ギアが１周する間に１回だけハイレベルとローレベルの間を往復する低周波信号が重畳したものとなる。

そうすると、コンパレータの出力信号は、本来はギアが１周する間にギアの歯数と同数のパルスを含むべきところ、ギアの着磁による低周波信号の影響で、一部の歯に対応するパルスが抜けることがある。パルスの抜けは、移動検出の精度を低下させる。

ここで、磁気素子の出力する電気信号をハイパスフィルタに通すことで低周波信号の影響を除こうとすると、ギアの回転が低速の場合に歯車による電気信号の変動（高周波信号）がハイパスフィルタで除去されてしまったり、ギアの回転が高速の場合にギアの着磁による電気信号の変動（低周波信号）がハイパスフィルタを通過してしまったりする可能性がある。

ハイパスフィルタに通すことによる上記の問題は、共に周波数が変化する高周波信号と低周波信号が重畳した電気信号から高周波信号を取り出す場合の問題といえる。一方、当該電気信号をローパスフィルタに通すことで低周波信号を取り出す場合には次の問題が発生し得る。すなわち、共に周波数が変化する高周波信号と低周波信号が重畳した電気信号をローパスフィルタに通すことで高周波信号の影響を除こうとすると、当該電気信号の周波数が高い方向に変化した場合に低周波信号がローパスフィルタで除去されてしまったり、当該電気信号の周波数が低い方向に変化した場合に高周波信号がローパスフィルタを通過してしまったりする可能性がある。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、共に周波数が変化する高周波信号と低周波信号が重畳した電気信号を好適に処理することの可能な信号処理回路及びそれを備える磁気検出装置を提供することにある。

本発明のある態様は、信号処理回路である。この信号処理回路は、
処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のハイパスであるフィルタと、
前記フィルタの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められ、
前記フィルタが、スイッチトキャパシタを含む。

本発明のもう１つの態様は、信号処理回路である。この信号処理回路は、
処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
前記フィルタの出力信号を閾値信号と比較するコンパレータを含み、前記フィルタの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる。

前記フィルタが、ハイパスフィルタであってもよい。

本発明のもう１つの態様は、信号処理回路である。この信号処理回路は、
処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
前記処理対象信号が一方の入力端子に入力され、前記フィルタの出力信号が他方の入力端子に入力される差動増幅器と、
前記差動増幅器の出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる。

前記周波数検出手段は、前記差動増幅器の出力信号を閾値信号と比較するコンパレータを含んでもよい。

本発明のもう１つの態様は、信号処理回路である。この信号処理回路は、
処理対象信号を閾値信号と比較するコンパレータと、
前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、を備え、
前記コンパレータの出力信号に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められ、
前記フィルタの出力信号に応じて前記閾値信号のレベルが変化する。

前記フィルタが、ローパスフィルタであってもよい。

前記フィルタが、スイッチトキャパシタを含んでもよい。

本発明のもう１つの態様は、信号処理回路である。この信号処理回路は、
処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
前記フィルタの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、信号処理回路であって、
前記処理対象信号は、高周波信号と低周波信号が重畳したものであり、前記高周波信号の周波数と前記低周波信号の周波数は、共に変化し、かつ比率が一定である。

本発明のもう１つの態様は、信号処理回路である。この信号処理回路は、
処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
前記フィルタの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、信号処理回路であって、
前記処理対象信号は、移動体の相対移動による磁界変化を検出した信号である。

本発明のもう１つの態様は、磁気検出装置である。この磁気検出装置は、
移動体の相対移動による磁界変化を検出する検出部と、
前記検出部の出力信号を処理対象信号とする信号処理回路と、を備える、磁気検出装置であって、前記信号処理回路は、
前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
前記フィルタの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる。
本発明のもう１つの態様は、信号処理回路である。この信号処理回路は、
処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
前記処理対象信号が一方の入力端子に入力され、前記フィルタの出力信号が他方の入力端子に入力される差動増幅器と、
前記差動増幅器の出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、信号処理回路であって、
前記処理対象信号は、高周波信号と低周波信号が重畳したものであり、前記高周波信号の周波数と前記低周波信号の周波数は、共に変化し、かつ比率が一定である。
本発明のもう１つの態様は、信号処理回路である。この信号処理回路は、
処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
前記処理対象信号が一方の入力端子に入力され、前記フィルタの出力信号が他方の入力端子に入力される差動増幅器と、
前記差動増幅器の出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、信号処理回路であって、
前記処理対象信号は、移動体の相対移動による磁界変化を検出した信号である。
本発明のもう１つの態様は、磁気検出装置である。この磁気検出装置は、
移動体の相対移動による磁界変化を検出する検出部と、
前記検出部の出力信号を処理対象信号とする信号処理回路と、を備える、磁気検出装置であって、前記信号処理回路は、
前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
前記処理対象信号が一方の入力端子に入力され、前記フィルタの出力信号が他方の入力端子に入力される差動増幅器と、
前記差動増幅器の出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる。
本発明のもう１つの態様は、信号処理回路である。この信号処理回路は、
処理対象信号を閾値信号と比較するコンパレータと、
前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、を備え、
前記フィルタの出力信号に応じて前記閾値信号のレベルが変化する、信号処理回路であって、
前記処理対象信号は、高周波信号と低周波信号が重畳したものであり、前記高周波信号の周波数と前記低周波信号の周波数は、共に変化し、かつ比率が一定である。
本発明のもう１つの態様は、信号処理回路である。この信号処理回路は、
処理対象信号を閾値信号と比較するコンパレータと、
前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、を備え、
前記フィルタの出力信号に応じて前記閾値信号のレベルが変化する、信号処理回路であって、
前記処理対象信号は、移動体の相対移動による磁界変化を検出した信号である。
本発明のもう１つの態様は、磁気検出装置である。この磁気検出装置は、
移動体の相対移動による磁界変化を検出する検出部と、
前記検出部の出力信号を処理対象信号とする信号処理回路と、を備える、磁気検出装置であって、前記信号処理回路は、
前記処理対象信号を閾値信号と比較するコンパレータと、
前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、を備え、
前記フィルタの出力信号に応じて前記閾値信号のレベルが変化する。

前記移動体が着磁し得る回転体であり、前記相対移動が回転であってもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、共に周波数が変化する高周波信号と低周波信号が重畳した電気信号を好適に処理することの可能な信号処理回路及びそれを備える磁気検出装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る信号処理回路１０１の回路ブロック図。 本発明の実施の形態２に係る信号処理回路１０２の回路ブロック図。 本発明の実施の形態３に係る信号処理回路１０３の回路ブロック図。 比較例１に係る信号処理回路の回路ブロック図。 本発明の実施の形態４に係る信号処理回路１０４の回路ブロック図。 比較例２に係る信号処理回路の回路ブロック図。 図１～図６に示す信号処理回路への入力信号（処理対象信号）の一例を示す波形図。 参考例１に係る移動体検出装置１の概略斜視図。 図８の磁気検出装置１０の正断面図。 磁気検出装置１０の平面図。 検出対象の回転体２０が導電性を有する場合の、移動体検出装置１における検出原理説明図（その１）。 同検出原理説明図（その２）。 磁気検出装置１０の回路図。 参考例２に係る移動体検出装置２の概略斜視図。 参考例３に係る移動体検出装置３の概略斜視図。 参考例４に係る移動体検出装置４の概略斜視図。 参考例５に係る移動体検出装置５の概略斜視図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る信号処理回路１０１の回路ブロック図である。信号処理回路１０１は、動的フィルタ１１０と、信号周波数検出手段１２０と、を備える。動的フィルタ１１０の「動的」は、遮断周波数（カットオフ周波数）が可変であることを意味する。動的フィルタ１１０は、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、又はバンドパスフィルタであって、処理対象信号が入力される。信号周波数検出手段１２０は、動的フィルタ１１０の出力信号の周波数を検出する。信号周波数検出手段１２０により検出した周波数は、動的フィルタ１１０にフィードバックされ、当該周波数により動的フィルタ１１０の遮断周波数が定められる。

処理対象信号は、例えば、図７に示すように高周波信号と低周波信号が重畳したものであり、前記高周波信号の周波数と前記低周波信号の周波数は、共に変化し、かつ比率が一定である。このような処理対象信号は、例えば着磁した軟磁性体歯車等の回転による磁界変化を検出した場合に得られ、高周波信号は歯車に起因し、低周波信号は着磁に起因する。なお、「高周波」及び「低周波」は、相対的なものであり、絶対的な周波数水準を限定するものではない。

処理対象信号から高周波信号を取り出す場合、動的フィルタ１１０を動的ハイパスフィルタとする。そして動的フィルタ１１０の遮断周波数は、信号周波数検出手段１２０により検出した周波数（高周波信号の周波数）未満かつ低周波信号の周波数以上の所定周波数に設定する。これにより、フィードバックループの安定状態では、動的フィルタ１１０は、処理対象信号の周波数（高周波信号と低周波信号の周波数）が変化しても、処理対象信号から高周波信号のみを抽出して（低周波信号を除去して）出力することができる。

ここで、図４に示す比較例１のように、動的フィルタ１１０に替えて、遮断周波数が固定のハイパスフィルタ１１９を用いると、処理対象信号の周波数が低い方向に変化した場合に、抽出対象の高周波信号がハイパスフィルタ１１９で除去されてしまったり、処理対象信号の周波数が高い方向に変化した場合に、除去対象の低周波信号がハイパスフィルタ１１９を通過してしまったりする可能性がある。本実施の形態で、そうした問題を好適に解決可能としたものである。

処理対象信号から低周波信号を取り出す場合、動的フィルタ１１０を動的ローパスフィルタとする。そして動的フィルタ１１０の遮断周波数は、信号周波数検出手段１２０により検出した周波数（低周波信号の周波数）以上かつ高周波信号の周波数以下の所定周波数に設定する。これにより、フィードバックループの安定状態では、動的フィルタ１１０は、処理対象信号の周波数（高周波信号と低周波信号の周波数）が変化しても、処理対象信号から低周波信号のみを抽出して（高周波信号を除去して）出力することができる。

ここで、動的フィルタ１１０に替えて、遮断周波数が固定のローパスフィルタを用いると、処理対象信号の周波数が高い方向に変化した場合に、抽出対象の低周波信号がローパスフィルタで除去されてしまったり、処理対象信号の周波数が低い方向に変化した場合に、除去対象の高周波信号がローパスフィルタを通過してしまったりする可能性がある。本実施の形態は、そうした問題を好適に解決可能としたものである。

本実施の形態によれば、処理対象信号の周波数変化に合わせて動的フィルタ１１０の遮断周波数を変更するため、遮断周波数が固定のフィルタを用いる場合と異なり、処理対象信号の周波数が変化しても、処理対象信号から高周波信号及び低周波信号の一方を取り出して他方を取り除くことができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る信号処理回路１０２の回路ブロック図である。信号処理回路１０２は、実施の形態１において、動的フィルタ１１０をスイッチトキャパシタフィルタ１１１とし、信号周波数検出手段１２０をコンパレータ１２１としたものである。

スイッチトキャパシタフィルタ１１１は、周知のスイッチトキャパシタを用いた動的ハイパスフィルタである。スイッチトキャパシタの遮断周波数は、使用するキャパシタの容量とスイッチング周波数によって定まる。コンパレータ１２１は、スイッチトキャパシタフィルタ１１１の出力信号を閾値信号と比較し、スイッチトキャパシタフィルタ１１１の出力信号を２値化したパルス信号を出力する。なお、閾値信号は、本実施の形態では電圧が一定の信号である。図２では、コンパレータ１２１への閾値信号の入力経路の図示を省略している。信号処理回路１０２において、適宜、位相調整手段を設けてもよい。また、コンパレータ１２１の出力信号を基にスイッチトキャパシタフィルタ１１１のスイッチを駆動する駆動回路（例えば分周器や増幅器等）を設けてもよい。

本実施の形態によれば、処理対象信号の周波数変化に合わせてスイッチトキャパシタフィルタ１１１の遮断周波数を変更するため、図４に示す比較例１のように遮断周波数が固定のハイパスフィルタ１１９を用いる場合と異なり、処理対象信号の周波数が変化しても、処理対象信号から高周波信号を取り出して低周波信号を取り除くことができる。なお、スイッチトキャパシタフィルタ１１１を動的ローパスフィルタとすれば、処理対象信号から低周波信号を取り出して高周波信号を取り除くことができる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３に係る信号処理回路１０３の回路ブロック図である。信号処理回路１０３は、実施の形態１において、動的フィルタ１１０を動的ハイパスフィルタ１１２とし、信号周波数検出手段１２０をコンパレータ１２１としたものである。

動的ハイパスフィルタ１１２は、位相調整手段１１３と、動的フィルタとしてのスイッチトキャパシタフィルタ１１４と、差動増幅器１１５と、を含む。位相調整手段１１３は、処理対象信号が入力され、スイッチトキャパシタフィルタ１１４による位相変化に合わせて処理対象信号の位相を調整して（変化させて）、差動増幅器１１５の非反転入力端子に出力する。なお、位相調整手段１１３による位相調整量を固定とする場合は、コンパレータ１２１の出力信号を位相調整手段１１３にフィードバックする必要はない。スイッチトキャパシタフィルタ１１４は、周知のスイッチトキャパシタを用いた動的ローパスフィルタであり、処理対象信号が入力され、処理対象信号から高周波信号を除去して差動増幅器１１５の反転入力端子に出力する。

差動増幅器１１５は、位相調整手段１１３の出力信号と、スイッチトキャパシタフィルタ１１４の出力信号と、の差を増幅し、コンパレータ１２１に出力する。差動増幅器１１５の出力信号は、位相調整手段１１３を通過した処理対象信号から低周波信号が除去されたものとなる。コンパレータ１２１は、差動増幅器１１５の出力信号（動的ハイパスフィルタ１１２の出力信号）を閾値信号と比較し、差動増幅器１１５の出力信号を２値化したパルス信号を出力する。なお、閾値信号は、本実施の形態では電圧が一定の信号である。図３では、コンパレータ１２１への閾値信号の入力経路の図示を省略している。信号処理回路１０３において、コンパレータ１２１の出力信号を基にスイッチトキャパシタフィルタ１１４のスイッチを駆動する駆動回路（例えば分周器や増幅器等）を設けてもよい。

コンパレータ１２１の出力信号、すなわち周波数検出結果は、スイッチトキャパシタフィルタ１１４にフィードバックされ、スイッチトキャパシタフィルタ１１４の遮断周波数は、コンパレータ１２１の出力信号の周波数（高周波信号の周波数）未満かつ低周波信号の周波数以上の所定周波数に設定される。これにより、フィードバックループの安定状態では、スイッチトキャパシタフィルタ１１４は、処理対象信号の周波数（高周波信号と低周波信号の周波数）が変化しても、処理対象信号から低周波信号のみを抽出して（高周波信号を除去して）出力する。

本実施の形態によれば、処理対象信号の周波数変化に合わせてスイッチトキャパシタフィルタ１１４の遮断周波数を変更し、これにより動的ハイパスフィルタ１１２の遮断周波数を変更するため、図４に示す比較例１のように遮断周波数が固定のハイパスフィルタ１１９を用いる場合と異なり、処理対象信号の周波数が変化しても、処理対象信号から高周波信号を取り出して低周波信号を取り除くことができる。なお、スイッチトキャパシタフィルタ１１４を動的ハイパスフィルタとすれば、処理対象信号から低周波信号を取り出して高周波信号を取り除くことができる。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る信号処理回路１０４の回路ブロック図である。信号処理回路１０４は、位相調整手段１３０と、動的フィルタとしてのスイッチトキャパシタフィルタ１３１と、閾値レベル生成部としての加算器１３２,１３３と、信号周波数検出手段としてのコンパレータ１２１と、を備える。

位相調整手段１３０は、処理対象信号が入力され、スイッチトキャパシタフィルタ１３１による位相変化に合わせて処理対象信号の位相を調整して（変化させて）、コンパレータ１２１の入力端子に出力する。なお、位相調整手段１３０による位相調整量を固定とする場合は、コンパレータ１２１の出力信号を位相調整手段１３０にフィードバックする必要はない。スイッチトキャパシタフィルタ１３１は、周知のスイッチトキャパシタを用いた動的ローパスフィルタであり、処理対象信号が入力され、処理対象信号から高周波信号を除去して加算器１３２,１３３の入力端子に出力する。

加算器１３２は、スイッチトキャパシタフィルタ１３１の出力信号と、一定レベルの電圧である定電圧信号Ｖth_{High Fix}と、を加算し、加算結果である高電圧側閾値信号Ｖth_Highをコンパレータ１２１に入力する。加算器１３３は、スイッチトキャパシタフィルタ１３１の出力信号と、一定レベルの電圧である定電圧信号Ｖth_{Low Fix}（但しＶth_{Low Fix}＜Ｖth_{High Fix}）と、を加算し、加算結果である低電圧側閾値信号Ｖth_Lowをコンパレータ１２１に入力する。

コンパレータ１２１は、位相調整手段１３０の出力信号と、高電圧側閾値信号Ｖth_High及び低電圧側閾値信号Ｖth_Lowと、を比較し、位相調整手段１３０の出力信号の電圧レベルが高電圧側閾値信号Ｖth_Highの電圧レベルを超えたときにハイレベルに遷移し、位相調整手段１３０の出力信号の電圧レベルが低電圧側閾値信号Ｖth_Lowの電圧レベルを下回ったときにローレベルに遷移するパルス信号を出力する。高電圧側閾値信号Ｖth_High及び低電圧側閾値信号Ｖth_Lowがスイッチトキャパシタフィルタ１３１の出力信号（処理対象信号から高周波信号を除去した信号）によって変動するため、コンパレータ１２１の出力信号は、処理対象信号から低周波信号を除去して電圧レベルが一定の閾値信号と比較した結果の信号と一致する。

コンパレータ１２１の出力信号、すなわち周波数検出結果は、スイッチトキャパシタフィルタ１３１にフィードバックされ、スイッチトキャパシタフィルタ１３１の遮断周波数は、コンパレータ１２１の出力信号の周波数（高周波信号の周波数）未満かつ低周波信号の周波数以上の所定周波数に設定される。これにより、フィードバックループの安定状態では、スイッチトキャパシタフィルタ１３１は、処理対象信号の周波数（高周波信号と低周波信号の周波数）が変化しても、処理対象信号から低周波信号のみを抽出して（高周波信号を除去して）出力する。

本実施の形態によれば、処理対象信号のうちの低周波信号のレベル（電圧値）変化に合わせてコンパレータ１２１の閾値信号（高電圧側閾値信号Ｖth_High及び低電圧側閾値信号Ｖth_Low）のレベル（電圧値）を変化させるため、図６に示す比較例２のようにコンパレータ１２１の閾値信号のレベルが固定の場合と比較して、低周波信号の影響による、高周波信号に対応するパルスの抜けを抑制することができる。なお、スイッチトキャパシタフィルタ１３１を動的ローパスフィルタとすれば、処理対象信号から低周波信号を取り出して高周波信号を取り除くことができる。

（参考例１）
図７に示したような処理対象信号は、例えば磁気検出装置やそれを備える移動体検出装置から出力される。磁気検出装置及び移動体検出装置の構成は特に限定されないが、以下において例示的な構成を説明する。

図８～図１３を参照し、参考例１を説明する。図９～図１２により、直交三軸であるＸＹＺ軸を定義する。図８に示すように、本参考例の移動体検出装置１は、回転検出装置であり、磁気検出装置１０と、移動体としての回転体２０と、を備える。磁気検出装置１０は、回転体２０の径方向外側において回転体２０の外周面（外周部）と対向する位置に設けられ、回転体２０の回転による磁界変化を検出する。回転体２０は、歯車形状であって、外周面（外周部）に第１の部分としての凸部２１及び第２の部分としての凹部２２を有する。本参考例の例では、凸部２１及び凹部２２は、回転体２０の外周面に交互に同じピッチで全周に渡って設けられる。回転体２０は、軟磁性体である場合と、導電性を有する場合（好ましくは金属製ないし導体である場合）がある。各々の場合の検出原理は後述する。

図９及び図１０に示すように、磁気検出装置１０は、基板１１と、磁界発生導体としてのコイル１２と、磁気センサ１３と、を有する。コイル１２は、基板１１上に設けられ（固定され）、磁気センサ１３の周囲を螺旋状に周回する。コイル１２の軸方向は、回転体２０の軸方向と好ましくは垂直である。コイル１２は、後述の信号印加部１９からの供給信号により、回転体２０に向かう交番磁界を発生する。磁気センサ１３には、コイル１２の発生する磁界であって回転体２０の回転に伴って変化する磁界が印加される。磁気センサ１３は、磁気感応素子チップ１４と、軟磁性体１６と、を有する。磁気感応素子チップ１４は基板１１上に設けられ（固定され）、軟磁性体１６は磁気感応素子チップ１４上に設けられる（固定される）。磁気感応素子チップ１４は、磁気感応素子としてのＧＭＲ素子１５（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive effect）を所定数（ここでは４つ）有する。図１０に示すように、ＧＭＲ素子１５は、軟磁性体１６（コイル１２の中心軸）を挟んでＸ方向両側に分けて配置される。図１０において各ＧＭＲ素子１５内に示した矢印は、ＧＭＲ素子１５のピン層（固定層）の磁化方向であり、いずれのＧＭＲ素子１５もピン層磁化方向は－Ｘ方向となっている。図１３に示すように、ＧＭＲ素子１５はフルブリッジ接続される。軟磁性体１６は、コイル１２の中心軸部に位置し、ＧＭＲ素子１５の出力（抵抗変化）に寄与する方向（ここではＧＭＲ素子１５の位置におけるＸＹ方向）の磁界成分を強める役割を持つ。

図１１及び図１２に示すように、回転体２０は、磁気検出装置１０との対向距離が自身の相対移動によって変化する。すなわち、図１１に示すように回転体２０の凸部２１が磁気検出装置１０と対向するときは回転体２０と磁気検出装置１０との対向距離が小さくなり（近くなり）、図１２に示すように回転体２０の凹部２２が磁気検出装置１０と対向するときは回転体２０と磁気検出装置１０との対向距離が大きくなる（遠くなる）。

図１１及び図１２は、回転体２０が導電性を有する場合の検出原理を示している。図１１に示すように回転体２０の凸部２１が磁気検出装置１０と対向するときは、磁気検出装置１０の正面に位置する凸部２１に相対的な大きな渦電流が発生し、相対的な大きな反磁界が磁気検出装置１０のＧＭＲ素子１５にフィードバックされ、後述の同期検波によって得られるセンサ出力は相対的に小さくなる。一方、図１２に示すように回転体２０の凹部２２が磁気検出装置１０と対向するときは、磁気検出装置１０の正面に位置する凹部２２に相対的な小さな渦電流が発生し、相対的な小さな反磁界が磁気検出装置１０のＧＭＲ素子１５にフィードバックされ、後述の同期検波によって得られるセンサ出力は相対的に大きくなる。

なお、図示は省略したが、回転体２０が軟磁性体である場合、回転体２０の凸部２１が磁気検出装置１０と対向するときは、凹部２２が磁気検出装置１０と対向する場合と比較して、コイル１２の発生する磁界が強められ（ＧＭＲ素子１５に印加される磁界が強められ）、センサ出力が大きくなる。回転体２０が軟磁性体である場合と導電性を有する場合のいずれにおいても、磁気検出装置１０が回転体２０の凸部２１と対向しているか凹部２２と対向しているかによって異なるレベルのセンサ出力が得られ、回転体２０の回転数等の回転状態を検出することができる。なお、回転体２０が軟磁性体であって導電性も有する場合、軟磁性体である凸部２１がＧＭＲ素子１５への印加磁界を強めることによりセンサ出力を相対的に大きくする影響と、導電性を有する凸部２１が反磁界によりセンサ出力を相対的に小さくする影響とが併存し、より大きい方の影響がセンサ出力の相対的な大小に強く表れることになる。

図１３に示すように、フルブリッジ接続された４つのＧＭＲ素子１５（ＧＭＲ素子ブリッジ）の出力は、オペアンプ等の差動増幅器１７によって増幅され、演算部（同期検波部）１８に入力される。一方、信号印加部１９は、コイル１２に交番磁界を発生させるための信号を印加すると共に、同信号を演算部１８にも入力する。演算部１８は、乗算器、ローパスフィルタ、及び増幅器を含み、差動増幅器１７の出力信号を信号印加部１９からの前記信号により同期検波し、センサ出力として外部に出力する。回転体２０が着磁している場合における当該センサ出力が、前述の実施の形態の信号処理回路における処理対象信号の一例である。信号印加部１９の前記信号の周波数Ｆｓは、回転体２０の回転速度と回転体２０の凸部２１又は凹部２２の配置ピッチとから決まる、回転体２０と磁気検出装置１０との対向距離の変動周波数Ｆｃ［Ｈｚ］以上の周波数とする（Ｆｓ≧Ｆｃ）。好ましくはＦｓ≧２×Ｆｃであり、Ｆｓは、磁気検出装置１０の各素子の特性上許容される範囲で高いほど検出精度の向上に寄与する。ここで、Ｆｃは、回転体２０の回転速度をＦｔ［Ｈｚ］、回転体２０の１周当たりの凸部２１又は凹部２２の数をＫ［個］としたとき、Ｆｃ≧Ｆｔ×Ｋと表される。

（参考例２）
図１４を参照し、参考例２を説明する。本参考例の移動体検出装置２は、参考例１のものと比較して、回転体２０が回転体３０に変わった点で相違し、その他の点で一致する。回転体３０は、円板形状ないし正多角板形状であって、外周面（外周部）に第１の部分としての高導電率又は高透磁率部分３１及び第２の部分としての低導電率又は低透磁率部分３２を有する。本参考例の例では、高導電率又は高透磁率部分３１及び低導電率又は低透磁率部分３２は、回転体３０の外周面に交互に同じピッチで全周に渡って設けられる。回転体３０の構成例としては、プラスチック製の歯車の凹部を銅やアルミ等の金属のメッキ等で埋めたもの（プラスチック部が低導電率部分、金属部が高導電率部分）や、プラスチックやアルミ等の非磁性体からなる歯車の凹部をパーマロイのメッキやフェライト粉のプリントによって軟磁性体で埋めたもの（非磁性体部が低透磁率部分、軟磁性体部分が高透磁率部分）が挙げられる。なお、高導電率又は高透磁率部分３１と低導電率又は低透磁率部分３２が凹凸関係になっていてもよい。

本参考例における回転体３０の回転検出の原理は参考例１と同様である。具体的には、回転体３０の高導電率又は高透磁率部分３１が磁気検出装置１０と対向するときは、参考例１において回転体２０の凸部２１が磁気検出装置１０と対向するときに対応する。回転体３０の低導電率又は低透磁率部分３２が磁気検出装置１０と対向するときは、参考例１において回転体２０の凹部２２が磁気検出装置１０と対向するときに対応する。

（参考例３）
図１５を参照し、参考例３を説明する。本参考例の移動体検出装置３は、参考例２のものと異なり、磁気検出装置１０が回転体４０の軸方向一方側において回転体４０の非中心部、好ましくは外周縁近傍部（外周部）と対向する位置に設けられている。コイル１２の軸方向は、回転体４０の軸方向と好ましくは平行である。また、回転体４０は、軸方向一方側の面の、自身の回転によって磁気検出装置１０と対向し得る位置に、第１の部分としての高導電率又は高透磁率部分４１及び第２の部分としての低導電率又は低透磁率部分４２を有する。高導電率又は高透磁率部分４１及び低導電率又は低透磁率部分４２は、回転体４０の軸回りを一周するように交互に同じピッチで全周に渡って設けられる。なお、高導電率又は高透磁率部分４１は、低導電率又は低透磁率部分４２と比較して磁気検出装置１０側に突出するように設けられているが、低導電率又は低透磁率部分４２と面一であってもよい。本参考例のその他の点は参考例２と同様である。

（参考例４）
図１６を参照し、参考例４を説明する。本参考例の移動体検出装置４は、参考例１のものと異なり、磁気検出装置１０が回転体５０の軸方向一方側において回転体５０の非中心部、好ましくは外周縁近傍部（外周部）と対向する位置に設けられている。コイル１２の軸方向は、回転体５０の軸方向と好ましくは平行である。また、回転体５０は、軸方向一方側の面の、自身の回転によって磁気検出装置１０と対向し得る位置に、第１の部分としての凸部５１及び第２の部分としての凹部５２を有する。凸部５１及び凹部５２は、回転体５０の軸回りを一周するように交互に同じピッチで全周に渡って設けられる。本参考例のその他の点は参考例１と同様である。

（参考例５）
図１７を参照し、参考例５を説明する。本参考例の移動体検出装置５は、参考例４の凹部５２が貫通孔６２に替わり、凸部５１が境界部６１に替わった点で相違し、その他の点で一致する。すなわち、回転体６０は、軸方向一方側の面の、自身の回転によって磁気検出装置１０と対向し得る位置に、第２の部分としての貫通孔６２を有する。貫通孔６２は、回転体６０の軸回りを一周するように同じピッチで全周に渡って設けられる。隣り合う貫通孔６２の間の境界部６１が第１の部分に対応する。本参考例における回転体６０の回転検出の原理は参考例１と同様である。具体的には、回転体６０の境界部６１が磁気検出装置１０と対向するときは、参考例１において回転体２０の凸部２１が磁気検出装置１０と対向するときに対応する。回転体６０の貫通孔６２が磁気検出装置１０と対向するときは、参考例１において回転体２０の凹部２２が磁気検出装置１０と対向するときに対応する。

各参考例における磁気検出装置及び前述の各実施の形態の信号処理回路を合わせた全体を磁気検出装置としてもよい。この場合、各参考例の磁気検出装置は、回転体２０の移動による磁界変化を検出する検出部として機能する。同様に、各参考例における移動体検出装置及び前述の各実施の形態の信号処理回路を合わせた全体を移動体検出装置としてもよい。

各参考例において、磁気検出装置１０の位置が固定で移動体（回転体）が移動（回転）する例を説明したが、移動体が固定で磁気検出装置１０が移動する構成であってもよい。すなわち、移動体の移動は、磁気検出装置１０に対する相対移動であり、自身の絶対位置が移動するかは問わない。移動体は、回転体に限定されず、例えばラック等の直線移動体であってもよい。

各参考例において、磁気検出装置１０と移動体との対向距離、又は移動体のうち磁気検出装置１０と対向する部分の導電率若しくは透磁率が、移動体の移動に伴い、相互に異なる２水準の値を交互に取る構成を説明したが、３水準以上の値を交互に取る構成であってもよい。また、移動体の移動に伴う各パラメータの変化は連続的であってもよい。例えば凹凸が正弦波状の移動体の場合、磁気検出装置１０との対向距離は、移動体の移動に伴い連続的に変化する。

各参考例において、４つのＧＭＲ素子１５をフルブリッジ接続したが、２つのＧＭＲ素子１５をハーフブリッジ接続してもよいし、１つのＧＭＲ素子１５と固定抵抗器をハーフブリッジ接続してもよい。磁気感応素子は、ＧＭＲ素子等の磁気抵抗効果素子に限定されず、ホール素子等の他の種類のものであってもよい。なお、ホール素子の場合、コイル１２の中心軸上に配置しても検出に必要なセンサ出力が得られる。

各参考例において、センサ出力を高めるために軟磁性体１６を設けたが、必要な大きさのセンサ出力が得られるのであれば、軟磁性体１６を省略してもよい。移動体の凹部、凸部、高導電率又は高透磁率部分、低導電率又は低透磁率部分の配置ピッチは互いに異なってもよい。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。

１～５ 移動体検出装置（回転検出装置）、
１０ 磁気検出装置 １１ 基板、１２ コイル（磁界発生導体）、１３ 磁気センサ、１４ 磁気感応素子チップ、１５ ＧＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）、１６ 軟磁性体、１７ 差動増幅器、１８ 演算部（同期検波部）、１９ 信号印加部、
２０ 回転体（移動体）、２１ 凸部（第１の部分）、２２ 凹部（第２の部分）、
３０ 回転体、３１ 高導電率又は高透磁率部分（第１の部分）、３２ 低導電率又は低透磁率部分（第２の部分）、
４０ 回転体、４１ 高導電率又は高透磁率部分（第１の部分）、４２ 低導電率又は低透磁率部分（第２の部分）
５０ 回転体（移動体）、５１ 凸部（第１の部分）、５２ 凹部（第２の部分）、
６０ 回転体（移動体）、６１ 境界部（第１の部分）、６２ 貫通孔（第２の部分）、
１０１～１０４ 信号処理回路、
１１０ 動的フィルタ、１１１ スイッチトキャパシタフィルタ（動的ハイパスフィルタ）、１１２ 動的ハイパスフィルタ、１１３ 位相調整手段、１１４ スイッチトキャパシタフィルタ（動的ローパスフィルタ）、１１５ 差動増幅器、１１９ ハイパスフィルタ、
１２０ 信号周波数検出手段、１２１ コンパレータ、
１３０ 位相調整手段、１３１ スイッチトキャパシタフィルタ（動的ローパスフィルタ）、１３２、１３３ 加算器

Claims (18)

1. 処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のハイパスであるフィルタと、
   前記フィルタの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
   前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められ、
   前記フィルタが、スイッチトキャパシタを含む、信号処理回路。
2. 処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
   前記フィルタの出力信号を閾値信号と比較するコンパレータを含み、前記フィルタの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
   前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、信号処理回路。
3. 前記フィルタが、ハイパスフィルタである、請求項２に記載の信号処理回路。
4. 処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
   前記処理対象信号が一方の入力端子に入力され、前記フィルタの出力信号が他方の入力端子に入力される差動増幅器と、
   前記差動増幅器の出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
   前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、信号処理回路。
5. 前記周波数検出手段は、前記差動増幅器の出力信号を閾値信号と比較するコンパレータを含む、請求項４に記載の信号処理回路。
6. 処理対象信号を閾値信号と比較するコンパレータと、
   前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、を備え、
   前記コンパレータの出力信号に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められ、
   前記フィルタの出力信号に応じて前記閾値信号のレベルが変化する、信号処理回路。
7. 前記フィルタが、ローパスフィルタである、請求項４から６のいずれか一項に記載の信号処理回路。
8. 前記フィルタが、スイッチトキャパシタを含む、請求項２から７のいずれか一項に記載の信号処理回路。
9. 処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
   前記フィルタの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
   前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、信号処理回路であって、
   前記処理対象信号は、高周波信号と低周波信号が重畳したものであり、前記高周波信号の周波数と前記低周波信号の周波数は、共に変化し、かつ比率が一定である、信号処理回路。
10. 処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
    前記フィルタの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
    前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、信号処理回路であって、
    前記処理対象信号は、移動体の相対移動による磁界変化を検出した信号である、信号処理回路。
11. 移動体の相対移動による磁界変化を検出する検出部と、
    前記検出部の出力信号を処理対象信号とする信号処理回路と、を備える、磁気検出装置であって、前記信号処理回路は、
    前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
    前記フィルタの出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
    前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、磁気検出装置。
12. 処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
    前記処理対象信号が一方の入力端子に入力され、前記フィルタの出力信号が他方の入力端子に入力される差動増幅器と、
    前記差動増幅器の出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
    前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、信号処理回路であって、
    前記処理対象信号は、高周波信号と低周波信号が重畳したものであり、前記高周波信号の周波数と前記低周波信号の周波数は、共に変化し、かつ比率が一定である、信号処理回路。
13. 処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
    前記処理対象信号が一方の入力端子に入力され、前記フィルタの出力信号が他方の入力端子に入力される差動増幅器と、
    前記差動増幅器の出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
    前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、信号処理回路であって、
    前記処理対象信号は、移動体の相対移動による磁界変化を検出した信号である、信号処理回路。
14. 移動体の相対移動による磁界変化を検出する検出部と、
    前記検出部の出力信号を処理対象信号とする信号処理回路と、を備える、磁気検出装置であって、前記信号処理回路は、
    前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、
    前記処理対象信号が一方の入力端子に入力され、前記フィルタの出力信号が他方の入力端子に入力される差動増幅器と、
    前記差動増幅器の出力信号の周波数を検出する周波数検出手段と、を備え、
    前記周波数検出手段により検出した周波数に応じて前記フィルタの遮断周波数が定められる、磁気検出装置。
15. 処理対象信号を閾値信号と比較するコンパレータと、
    前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、を備え、
    前記フィルタの出力信号に応じて前記閾値信号のレベルが変化する、信号処理回路であって、
    前記処理対象信号は、高周波信号と低周波信号が重畳したものであり、前記高周波信号の周波数と前記低周波信号の周波数は、共に変化し、かつ比率が一定である、信号処理回路。
16. 処理対象信号を閾値信号と比較するコンパレータと、
    前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、を備え、
    前記フィルタの出力信号に応じて前記閾値信号のレベルが変化する、信号処理回路であって、
    前記処理対象信号は、移動体の相対移動による磁界変化を検出した信号である、信号処理回路。
17. 移動体の相対移動による磁界変化を検出する検出部と、
    前記検出部の出力信号を処理対象信号とする信号処理回路と、を備える、磁気検出装置であって、前記信号処理回路は、
    前記処理対象信号を閾値信号と比較するコンパレータと、
    前記処理対象信号が入力される、遮断周波数が可変のフィルタと、を備え、
    前記フィルタの出力信号に応じて前記閾値信号のレベルが変化する、磁気検出装置。
18. 前記移動体が着磁し得る回転体であり、前記相対移動が回転である、請求項１１、１４、１７のいずれか一項に記載の磁気検出装置。

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