WO2019167440A1 - リニアポジションセンサ - Google Patents

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WO2019167440A1
WO2019167440A1 PCT/JP2019/000531 JP2019000531W WO2019167440A1 WO 2019167440 A1 WO2019167440 A1 WO 2019167440A1 JP 2019000531 W JP2019000531 W JP 2019000531W WO 2019167440 A1 WO2019167440 A1 WO 2019167440A1
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WO
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magnetic pole
target
signal
detection
magnetic
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/000531
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English (en)
French (fr)
Inventor
靖寛 北浦
篤史 小林
佑樹 松本
真宏 巻田
孝昌 金原
麻光 酒井
Original Assignee
株式会社デンソー
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Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018131335A external-priority patent/JP6798530B2/ja
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train

Definitions

  • This disclosure relates to a linear position sensor.
  • Patent Document 1 an apparatus for detecting the position of a target using an optical detection element has been proposed in Patent Document 1, for example.
  • the detection element includes a light source, a fixed slit, and a light receiving unit that receives light transmitted through the fixed slit.
  • the target is provided with a pattern in which light reflecting portions and non-reflecting portions are alternately continued. For this reason, a part of the light emitted from the light source is reflected by the reflection portion to be detected and reaches the fixed slit.
  • the amount of light detected in the light receiving portion changes periodically and light and dark are repeated. By counting the number of light and dark repetitions, the amount of movement of the target can be measured.
  • a method of detecting the position of the target by a magnetic detection element is known.
  • the position of the target is detected based on a change in the magnetic field received by the detection unit from the uneven shape and the magnetic pole with respect to the target moving in the uneven shape and the magnetic pole arrangement direction. That is, the detection unit detects the position of the uneven shape and the arrangement range of the magnetic poles among the targets moving in the uneven shape and the arrangement direction of the magnetic poles.
  • This disclosure is intended to provide a linear position sensor that can detect the position of a target with a single detection unit even if the amount of movement of the target increases.
  • the linear position sensor detects the position in the moving direction of the target in which the first magnetic pole and the second magnetic pole are alternately provided, and includes the following configuration.
  • the linear position sensor includes a detection unit that generates a plurality of detection signals having different phases based on changes in magnetic fields received from the first magnetic pole and the second magnetic pole as the target moves.
  • the linear position sensor includes a signal processing unit that acquires a plurality of detection signals from the detection unit and acquires a position signal indicating the position of the target based on the plurality of detection signals.
  • the arrangement direction in which the first magnetic pole and the second magnetic pole are alternately arranged is inclined with respect to the moving direction, the first magnetic pole and the second magnetic pole are laid out obliquely with respect to the moving direction.
  • FIG. 1 is an external view of a linear position sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of components constituting a magnetic detection method using a magnetoresistive element
  • FIG. 3 is a plan view of each component shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a configuration in which a bias magnet is provided
  • FIG. 6 is a plan view showing components constituting a magnetic detection method using a Hall element
  • 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 1 is an external view of a linear position sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of components constituting a magnetic detection method using a magnetoresistive element
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a configuration
  • FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of the linear position sensor.
  • FIG. 9 is a diagram showing the contents of signal processing of the circuit configuration shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of an operation range from the pole center to the pole center.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an operation range from the pole center to the pole center.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of an operation range from the center between the electrodes to the center between the electrodes.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an operation range from the center between the electrodes to the center between the electrodes.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a target composed of a plate member and a rubber magnet
  • FIG. 15 is a diagram showing a signal generated as the target moves in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram showing a signal generated as the target moves in FIG. FIG.
  • FIG. 16 is a diagram showing a case where one surface of the sensor chip is arranged in parallel to the arrangement direction
  • FIG. 17 is a diagram showing a position signal with respect to the amount of movement of the target.
  • FIG. 18 is a diagram showing a case where the arrangement direction and the movement direction match as a comparative example
  • FIG. 19 is a diagram showing a target in which a block magnet is fixed on a plate member as a modification
  • FIG. 20 is a perspective view of a target in which a central portion of each magnetic pole is projected as a modification
  • FIG. 21 is a diagram showing a target according to the second embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a target according to the third embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram showing a position signal with respect to the rotation angle of the rotating body
  • FIG. 24 is a schematic view of a shift-by-wire system according to the fourth embodiment
  • FIG. 25 is a block diagram of a shift-by-wire system
  • FIG. 26 is a plan view showing a detent
  • FIG. 27 is a diagram showing the contents for detecting the position of the detent.
  • FIG. 28 is a perspective view of a manual valve
  • FIG. 29 is a diagram showing the contents of detecting the position of the manual valve.
  • FIG. 30 is a plan view of a target according to the fifth embodiment
  • FIG. 31 is a diagram for explaining the inclination angle ⁇ 1 with respect to the arrangement direction.
  • FIG. 32 is a diagram for explaining the contents of aligning the magnetic pole width
  • FIG. 33 is a diagram for explaining the content of adjusting the boundary position of the magnetic pole
  • FIG. 34 is a diagram for explaining the contents of rotating the magnetic pole width for two poles within a rotation angle range of 45 ° around the position of the rotation center
  • FIG. 35 is a diagram for explaining the content in which each magnetic pole is laid out obliquely with respect to the rotation direction around the position of the rotation center.
  • 36A is a diagram showing a sin signal generated as the target moves in FIG.
  • FIG. 36B is a diagram showing a cos signal generated as the target moves in FIG. 30.
  • the linear position sensor according to the present embodiment is a sensor that detects a position in a moving direction of a detection target in which a first magnetic pole and a second magnetic pole are alternately provided.
  • the linear position sensor is simply referred to as a sensor.
  • the sensor 100 detects the amount of movement of a target that moves in one direction as a detection target. That is, the sensor 100 detects the current position of the target. Specifically, the sensor 100 acquires the position of the target by detecting a signal proportional to the amount of movement of the target.
  • the sensor 100 includes a case 101 formed by resin molding of a resin material such as PPS.
  • the case 101 has a tip 102 on the target side, a flange 103 fixed to the peripheral mechanism, and a connector 104 to which a harness is connected.
  • a sensing portion is provided inside the tip portion 102.
  • the senor 100 is fixed to the peripheral mechanism via the flange portion 103 so that the tip portion 102 has a predetermined gap with respect to the detection surface of the target. Accordingly, the target moves relative to the sensor 100.
  • the moving direction of the target is not limited to rectilinear movement or reciprocation, but may be rotation or reciprocation within a specific angle.
  • the sensor 100 can employ a magnetic detection method using a magnetoresistive element or a magnetic detection method using a Hall element.
  • the sensor 100 includes a mold IC unit 105 and a cap unit 106 as shown in FIG.
  • the mold IC unit 105 is inserted into the cap unit 106. These are accommodated in the tip portion 102 of the case 101.
  • the mold IC part 105 and the cap part 106 are integrated.
  • the main part of the mold IC part 105 is located in the hollow part of the cap part 106.
  • the cap unit 106 fixes the position of the mold IC unit 105.
  • the mold IC part 105 includes a lead frame 107, a processing circuit chip 108, a sensor chip 109, and a mold resin part 110.
  • the lead frame 107 has a plate-like island part 111 and a plurality of leads 112 to 115.
  • the plane part of the island part 111 is arranged in parallel to the gap direction with respect to the target.
  • the plurality of leads 112 to 115 correspond to a power supply terminal 112 to which a power supply voltage is applied, a ground terminal 113 to which a ground voltage is applied, a first output terminal 114 and a second output terminal 115 for outputting a signal. . That is, each of the leads 112 to 115 is four for power supply, ground, and signal. Terminals 116 are connected to the tips of the leads 112 to 115, respectively. The terminal 116 is located in the connector part 104 of the case 101. A terminal 116 is connected to the harness.
  • the ground lead 113 among the plurality of leads 112 to 115 is integrated with the island portion 111.
  • the island portion 111 and all the leads 112 to 115 may be completely separated.
  • the processing circuit chip 108 and the sensor chip 109 are mounted on the island portion 111 with an adhesive or the like.
  • the processing circuit chip 108 constitutes a circuit unit that processes the signal of the sensor chip 109.
  • the sensor chip 109 includes a magnetoresistive element whose resistance value changes when affected by a magnetic field from the outside.
  • the magnetoresistive element is, for example, AMR (Anisotropic Magneto Resistance; AMR), GMR (Giant Magneto Resistance; GMR), or TMR (Tunneling Magneto Resistance; TMR).
  • AMR Anaisotropic Magneto Resistance
  • GMR Gaant Magneto Resistance
  • TMR Tunnelneling Magneto Resistance
  • Each of the leads 112 to 115 and the processing circuit chip 108 are electrically connected via a wire 117.
  • the processing circuit chip 108 and the sensor chip 109 are electrically connected via a wire 118.
  • the mold resin part 110 seals the island part 111, a part of each of the leads 112 to 115, the processing circuit chip 108, and the sensor chip 109.
  • the mold resin part 110 is molded into a shape that is fixed to the hollow part of the cap part 106.
  • a bias magnet 119 may be provided on the opposite side of the island portion 111 from the sensor chip 109 side.
  • the bias magnet 119 applies a bias magnetic field to the sensor chip 109.
  • the detection signal by the magnetic detection method using the magnetoresistive element will be described.
  • the cap unit 106 is disposed with a predetermined gap with respect to the target.
  • the detection signal becomes maximum at the center in the moving direction of the target.
  • the gap increases, the amplitude of the detection signal decreases, and when the gap decreases, the amplitude of the detection signal increases. Therefore, the position of the target can be detected using the detection signal.
  • the detection signal is generated by outputs of a plurality of magnetoresistive elements.
  • the mold IC part 105 When the magnetic detection method using the Hall element is adopted, the mold IC part 105 is inserted into the cap part 106 and fixed as shown in the schematic plan view of FIG. 6 and the schematic sectional view of FIG.
  • the mold IC part 105 includes a lead frame 107, an IC chip 120, and a mold resin part 110.
  • the island part 111 of the lead frame 107 is arranged so that the plane part is parallel to the moving direction of the target.
  • the leads 112 to 115 are arranged so as to be perpendicular to the moving direction of the target.
  • a ground lead 113 is integrated with the island portion 111 at a right angle. Terminals 116 are connected to the tips of the leads 112 to 115, respectively.
  • the IC chip 120 is formed with a plurality of Hall elements and a signal processing circuit unit. That is, the magnetic detection system using the Hall element has a one-chip configuration. Each lead 112 to 115 and the IC chip 120 are electrically connected via a wire 121.
  • the mold resin part 110 is molded into a shape that is fixed to the hollow part of the cap part 106.
  • a detection signal by a magnetic detection method using a Hall element will be described.
  • each detection signal becomes maximum corresponding to the position of each Hall element.
  • the relationship between the gap and the amplitude of the detection signal is the same as in the magnetic detection method using the magnetoresistive element.
  • the position of the target can be detected by using a periodic signal corresponding to the movement of the target.
  • a magnetoresistive element that detects a magnetic vector has an advantage that an accuracy error due to a gap shift can be canceled. Further, there is a merit that the influence of the stress generated in the sensor chip 109 can be reduced or canceled. Therefore, highly accurate detection is possible.
  • the circuit configuration configured in the sensor chip 109 and the processing circuit chip 108 will be described.
  • the sensor 100 and the ECU 200 are electrically connected via a harness 300.
  • the harness 300 is constituted by four wires.
  • the ECU 200 is an electronic control device that includes a power supply unit 201, a control unit 202, and a ground unit 203.
  • the power supply unit 201 is a circuit unit that supplies a power supply voltage to the sensor 100.
  • the control unit 202 is a circuit unit that performs predetermined control according to the position signal input from the sensor 100. Note that the control unit 202 may be configured as a circuit unit corresponding to each of the output terminals 114 and 115.
  • the ground unit 203 is a circuit unit that sets the ground voltage of the sensor 100.
  • the sensor 100 includes a detection unit 122 and a signal processing unit 123.
  • the detection unit 122 is provided on the sensor chip 109.
  • the signal processing unit 123 is provided in the processing circuit chip 108.
  • the detection unit 122 and the signal processing unit 123 operate based on the power supply voltage and the ground voltage supplied from the ECU 200.
  • the detection unit 122 includes a first detection unit 124 and a second detection unit 125.
  • the first detection unit 124 is configured to output a first detection signal corresponding to the position of the target.
  • the second detection unit 125 is configured to output a second detection signal corresponding to the position of the target.
  • the detection units 124 and 125 have the same configuration and output the same detection signal.
  • each of the detection units 124 and 125 includes three of a first magnetoresistive element 126, a second magnetoresistive element 127, and a third magnetoresistive element 128 whose resistance values change as the target moves. It has two elements.
  • FIG. 9 shows one detection unit.
  • Each is arranged such that the second magnetoresistive element 127 is located between the first magnetoresistive element 126 and the third magnetoresistive element 128 in the moving direction of the target. That is, the second magnetoresistive element 127 is disposed so as to be sandwiched between the first magnetoresistive element 126 and the third magnetoresistive element 128.
  • the bias magnet 119 is provided in the mold IC unit 105, a bias magnetic field is applied to each of the magnetoresistive elements 126 to 128.
  • Each of the magnetoresistive elements 126 to 128 is configured as a half bridge circuit in which two magnetoresistors are connected in series between a power source and a ground. Each of the magnetoresistive elements 126 to 128 detects a change in resistance value when the two magnetoresistances are affected by the magnetic field as the target moves. Each of the magnetoresistive elements 126 to 128 outputs a voltage at the midpoint between the two magnetoresistors as a waveform signal based on the change in the resistance value.
  • Each detection unit 124, 125 includes first to fourth operational amplifiers in addition to the magnetoresistive elements 126-128.
  • the first operational amplifier calculates V1 ⁇ V2 and sets the calculation result as R1.
  • a differential amplifier configured to output.
  • the second operational amplifier is a differential amplifier configured to calculate V2-V3 and output the calculation result as R2.
  • the fourth operational amplifier receives the midpoint potential V1 from the first magnetoresistive element 126 and the midpoint potential V3 from the third magnetoresistive element 128, calculates V1-V3, and outputs the calculation result as S2.
  • the differential amplifier is configured as described above.
  • the signal S1 and the signal S2 are detection signals. That is, each of the detection units 124 and 125 generates a plurality of detection signals having different phases. Each of the detection units 124 and 125 outputs the signal S1 and the signal S2 to the signal processing unit 123 as a plurality of detection signals.
  • the signal processing described above is a case where three magnetoresistive elements are provided in the sensor chip 109.
  • processing according to the number of elements is performed.
  • the signal processing unit 123 in FIG. 8 is a circuit unit that processes a signal input from the detection unit 122.
  • the signal processing unit 123 includes a first processing unit 129, a second processing unit 130, and a redundancy determining unit 131.
  • the first processing unit 129 receives the first detection signal from the first detection unit 124 and acquires the position of the target based on the first detection signal.
  • the second processing unit 130 receives the second detection signal from the second detection unit 125 and acquires the position of the target based on the second detection signal.
  • the second processing unit 130 inverts and outputs the position signal. Therefore, if there is no abnormality in the detection unit 122 or the signal processing unit 123, the position signal of the first processing unit 129 and the position signal of the second processing unit 130 are added to become a constant value.
  • the first detection unit 124 and the first processing unit 129 constitute a first system.
  • the 2nd detection part 125 and the 2nd process part 130 comprise a 2nd system
  • the redundancy determining unit 131 is a circuit unit that determines whether the position acquired by the first processing unit 129 matches the position acquired by the second processing unit 130. When the two signal processing results match, the signal processing unit 123 outputs each position signal as it is. If the signal processing results of the two systems do not match, there is a possibility that an abnormality has occurred in one or both of each system. In this case, the signal processing unit 123 outputs an abnormal signal indicating abnormality to the ECU 200.
  • the signal processing is summarized as shown in FIG. 9, for example.
  • the analog process is a process for generating a plurality of detection signals.
  • the detection unit 122 may have a function of detecting temperature.
  • the temperature information Temp is used for temperature correction.
  • “Sin” and “Cos” are a sine signal and a cosine signal to be described later.
  • the analog signal subjected to analog processing is converted into a digital signal by an A / D converter (ADC) via a multiplexer (MUX).
  • ADC A / D converter
  • MUX multiplexer
  • the digital signal is processed to produce an arctangent signal.
  • adjustment values stored in the memory are used as appropriate.
  • the position signal acquired by the arithmetic processing is output to the ECU 200 according to an output format such as DAC, SENT, or PWM.
  • the arithmetic processing is performed by the signal processing unit 123. Therefore, an A / D converter (ADC) and a memory are provided in the signal processing unit 123. Analog processing may be performed by either the detection unit 122 or the signal processing unit 123.
  • ADC A / D converter
  • Analog processing may be performed by either the detection unit 122 or the signal processing unit 123.
  • the target and operating range will be described.
  • the first magnetic pole 401 and the second magnetic pole 402 are alternately provided in the moving direction.
  • the first magnetic pole 401 is an N pole.
  • the second magnetic pole 402 is the S pole.
  • the relationship of the magnetic poles may be reversed.
  • the detection unit 122 is fixed to the target 400 with a gap.
  • the target 400 moves in the movement direction with respect to the detection unit 122.
  • the detection unit 122 detects the position of the operation range from the pole center to the adjacent pole center.
  • the operating range is a moving range of the target 400.
  • FIG. 10 shows a case where the detection unit 122 detects a position from the width center in the moving direction to the width center of the adjacent second magnetic pole 402 in the second magnetic pole 402.
  • FIG. 11 shows a case where the detection unit 122 detects a position from the width center of the first magnetic pole 401 to the width center of the adjacent first magnetic pole 401.
  • the detection unit 122 detects the position of the operation range from the center between the electrodes to the adjacent center between the electrodes.
  • FIG. 12 shows a case where the detection unit 122 detects a position from the center between the second magnetic pole 402 and the first magnetic pole 401 to the adjacent center between the poles.
  • FIG. 13 shows a case where the detection unit 122 detects the position from the center between the first magnetic pole 401 and the second magnetic pole 402 to the adjacent center between the poles.
  • the target 400 is obtained by magnetizing a first magnetic pole 401 and a second magnetic pole 402 on a part of a rubber magnet 404 provided on a magnetic plate member 403.
  • the rubber magnet 404 has a surface 405 on which the first magnetic pole 401 and the second magnetic pole 402 are laid out.
  • the magnetization direction is a direction perpendicular to the plate surface of the rubber magnet 404. Note that the plate member 403 and the rubber magnet 404 of the present embodiment correspond to the main body.
  • the rubber magnet 404 is magnetized with a second magnetic pole 402, a first magnetic pole 401, and a second magnetic pole 402.
  • a direction in which the first magnetic pole 401 and the second magnetic pole 402 are alternately arranged is defined as an arrangement direction.
  • the arrangement direction is one of the directions parallel to the one surface 405 of the rubber magnet 404. Since the arrangement direction is inclined with respect to the moving direction, the first magnetic pole 401 and the second magnetic pole 402 are laid out obliquely with respect to the moving direction.
  • the first magnetic pole 401 and the second magnetic pole 402 are laid out linearly in a direction orthogonal to the arrangement direction and parallel to the one surface 405.
  • the arrangement direction is inclined with respect to the moving direction but is not orthogonal. Since the arrangement direction and the movement direction do not match, the movement amount when the target 400 moves in the movement direction becomes larger than the movement amount when the target 400 moves in the arrangement direction. That is, the amount of movement of the target 400 can be substantially increased as compared with the case where the arrangement direction and the movement direction match.
  • the magnetoresistive elements 126 to 128 are disposed on the one surface 132 of the sensor chip 109.
  • the target 400 includes the magnetic poles 401 and 402 shown in FIG.
  • the detection unit 122 crosses the other end portion of the adjacent second magnetic pole 402 from the one end portion of the second magnetic pole 402 through the center portion of the first magnetic pole 401. Thereby, the detection unit 122 generates the signal S1 and the signal S2 having different phases based on the change in the magnetic field received from the first magnetic pole 401 and the second magnetic pole 402 as the target 400 moves.
  • the signal S1 is a sine signal indicating a sine function.
  • the signal S2 is a cosine signal indicating a cosine function. That is, the signal S1 and the signal S2 have a phase difference of 1 ⁇ 4 period.
  • the detection unit 122 acquires a sine signal and a cosine signal and outputs them to the signal processing unit 123 as a plurality of detection signals.
  • the signal processing unit 123 acquires a plurality of detection signals from the detection unit 122, and acquires a position signal indicating the position of the target 400 based on the plurality of detection signals. Specifically, as shown in the middle part of FIG. 15, the signal processing unit 123 acquires a sine signal and a cosine signal corresponding to the position of the target 400. Further, the signal processing unit 123 calculates (signal value of cosine signal) / (signal value of sine signal). As a result, as shown in the lower part of FIG. 15, an arctangent signal that shows an arctangent function and whose signal value increases at a constant increase rate according to the amount of movement of the target 400 is obtained. The signal processing unit 123 acquires an arctangent signal as a position signal.
  • one surface 132 of the sensor chip 109 may be arranged in parallel to the arrangement direction of the magnetic poles 401 and 402, as shown in the upper part of FIG. In this case, it is easier to detect the magnetic field that the sensor chip 109 receives from the magnetic poles 401 and 402 than in the case shown in FIG. Therefore, the accuracy of the waveform signal, the sine signal, the cosine signal, and the arctangent signal is improved, so that the accuracy of the position of the target 400 can be improved.
  • the signal processing unit 123 outputs the first position signal (O1) and the second position signal (O2) obtained by inverting the first position signal (O1) to the ECU 200.
  • the arrangement direction of the magnetic poles 401 and 402 is inclined with respect to the moving direction of the target 400.
  • the distance from the second magnetic pole 402 to the second magnetic pole 402 can be made longer than the arrangement distance from the second magnetic pole 402 to the adjacent second magnetic pole 402 in the moving direction.
  • the distance from the first magnetic pole 401 to the adjacent first magnetic pole 401 in the moving direction can be increased. Therefore, even if the amount of movement of the target 400 increases, the position of the target 400 can be detected without the target 400 deviating from the detectable range of one detection unit 122.
  • the magnetic poles 401 and 402 are disposed obliquely with respect to the moving direction of the target 400, the restriction on the moving amount of the target 400 can be eliminated. Further, it is more preferable that the one surface 132 of the sensor chip 109 is disposed obliquely as shown in FIG. 16 in the same manner as the angle at which the target 400 is disposed obliquely.
  • the pole width of each of the magnetic poles 401 and 402 of the target 400 can be narrowed by tilting the arrangement direction with respect to the moving direction. Therefore, there is a merit that the size of the sensor chip 109 and the detection unit 122 can be reduced.
  • three or more magnetic poles 401 and 402 may be arranged.
  • the position detection range is from the pole center to the next pole center or from the center to the next pole center.
  • the magnetic field received by the detection unit 122 from the end magnetic poles 401 and 402 and the magnetic field received from the central magnetic poles 401 and 402 can be made uniform.
  • the target 400 may be one in which a block magnet 406 is pasted on a plate member 403.
  • the surface of the plate member 403 corresponds to one surface 405 on which the magnetic poles 401 and 402 are laid out.
  • the magnetization direction is a direction perpendicular to the plate surface of the plate member 403.
  • the plate member 403 of the present embodiment corresponds to the main body.
  • the target 400 may have a wave shape in which the central portion of the first magnetic pole 401 and the central portion of the second magnetic pole 402 protrude in the arrangement direction.
  • the wave shape of the target 400 is, for example, a sine function curved surface. According to this, the distortion of the magnetic field connecting the central portion of the first magnetic pole 401 and the central portion of the second magnetic pole 402 can be reduced. Thus, a sine signal indicating an ideal sine function and a cosine signal indicating an ideal cosine function are obtained. Therefore, the linearity of the arc tangent signal acquired from the sine signal and the cosine signal can be obtained, and as a result, the detection accuracy of the position of the target 400 can be improved.
  • the target 400 includes a rotating shaft 407 and a rotating plate 408.
  • the rotating plate 408 has a surface 410 that is fixed to the side surface 409 of the rotating shaft 407 and orthogonal to the central axis of the rotating shaft 407.
  • the rotating plate 408 is a fan-shaped plate member.
  • the moving direction is a rotating direction around the central axis of the rotating shaft 407.
  • the arrangement direction of each of the magnetic poles 401 and 402 is a direction orthogonal to the central axis of the rotation shaft 407 with a position 411 away from the central axis of the rotation shaft 407 in the radial direction. That is, the arrangement direction is a radial direction centered on the position 411.
  • the magnetic poles 401 and 402 are laid out in an arc shape on one surface 410 of the rotating plate 408 with a position radially away from the central axis of the rotating shaft 407 as a center.
  • the form of each of the magnetic poles 401 and 402 may be the magnetization shown in FIG. 14 or the block magnet 406 shown in FIG.
  • 21 is a locus of the detection unit 122. A wider range of positions can be detected than when the magnetic poles 401 and 402 are arranged along the moving direction.
  • the target 400 is configured as a rotating body 413 having an outer peripheral surface 412.
  • the moving direction is the rotating direction of the rotating body 413.
  • the magnetic poles 401 and 402 are laid out in a spiral shape around the rotation axis of the rotating body 413 on the outer peripheral surface 412 of the rotating body 413.
  • Each of the magnetic poles 401 and 402 may be magnetized or a block magnet. Since the magnetic poles 401 and 402 are laid out in a spiral shape, the arrangement direction also coincides with the spiral direction.
  • the position signal is a signal whose signal value increases at a constant increase rate every 90 °. That is, a signal for four times is output in one rotation.
  • the position may be detected within a range of 90 °.
  • the number of magnetic poles 401 and 402 may be set to 6 poles.
  • the position signal is a signal whose signal value increases at a constant increase rate every 120 °.
  • the number of poles is set as appropriate.
  • the target 400 according to the present embodiment is a movable part that moves in conjunction with the operation of the shift position of the vehicle. Specifically, the target 400 is applied to the shift-by-wire system 500 of the vehicle shown in FIGS.
  • the ShBWECU 501 acquires information on the shifter 502 of the vehicle and controls the actuator 503.
  • a fan-shaped detent 504 is fixed to the actuator 503.
  • a manual valve 505 and a parking rod 506 are fixed to the detent 504.
  • Manual valve 505 is connected to transmission 507.
  • the parking rod 506 is connected to the parking mechanism 508.
  • the sensor 100 is used to detect the position of the detent 504 and the position of the manual valve 505, for example.
  • the shift-by-wire system 500 includes a motor / encoder 509, a TCU 510, a solenoid 511, a pump 512, and the like.
  • the ShBWECU 501 acquires range information indicating the position from the sensor 100 and controls the motor encoder 509 and the TCU 510.
  • a TCU 510 is a transmission controller and controls the solenoid 511.
  • the detent 504 When the sensor 100 detects the position of the detent 504, the detent 504 becomes the target 400 as shown in FIG. Therefore, a magnet 414 in which the magnetic poles 401 and 402 are laid out is fixed to the detent 504.
  • the target 400 may be fixed to the detent 504.
  • the sensor 100 As shown in FIG. 27, the sensor 100 is fixed to the housing 513 so as to face the magnet 414 of the detent 504. Thus, when the detent 504 is rotated by the actuator 503, the sensor 100 detects the rotational position of the detent 504.
  • FIG. 25 can be said to show a configuration for detecting the position of the manual valve 505.
  • the position of the shift position can be detected by detecting the positions of the detent 504 and the manual valve 505 by the sensor 100.
  • the target 400 has a plate shape having one surface 416 on which the first magnetic pole 401 and the second magnetic pole 402 are laid out.
  • each boundary line 417 between the first magnetic pole 401 and the second magnetic pole 402 on the one surface 416 of the target 400 is laid out so as to form an involute curve.
  • the involute curve is a curve that represents the locus of the open end of a circle.
  • ⁇ is the radius of each boundary line 417.
  • ⁇ is different for each boundary line 417.
  • the arrangement direction of the magnetic poles 401 and 402 is a direction parallel to the one surface 416 with the position 418 of the rotation center as the center. Since the boundary line 417 of each of the magnetic poles 401 and 402 is defined by an involute curve, the arrangement direction is not generally determined. Looking at the radial direction parallel to one surface 416 with the rotation center position 418 as the center, the magnetic poles 401 and 402 are alternately arranged in any radial direction.
  • the moving direction of the target 400 is a direction parallel to the one surface 416 around the position 418 of the rotation center away from the target 400. That is, the moving direction of the target 400 is a rotation direction around the position 418 of the rotation center.
  • the sensor 100 detects the rotation position of the target 400 in a preset rotation angle range.
  • the movement amount becomes a linear length A1.
  • the amount of movement becomes a linear length B1 longer than the linear length A1. This is the same even when rotating around the center of rotation position 418. That is, the arc length B2 is longer than the arc length A2.
  • the arc length A2 rotates about the position 419 of the rotation center.
  • the radius of rotation of the arc length A2 and the arc length B2 is the same. Therefore, the ratio of each arc length and each straight line length matches.
  • the rotation angle range that can be measured by the arc length A2 is 22.139 °.
  • the rotation angle range is 22.139 °.
  • the magnetic pole widths of the magnetic poles 401 and 402 are made uniform.
  • the straight line length B1 is inclined with respect to the arrangement direction of the magnetic poles 401 and 402. Therefore, as shown in FIG. 32, the straight line length B1 is aligned with the straight line length A1. That is, since the magnetic pole width for one pole is 4.8 mm, the magnetic pole width for two poles is 9.6 mm. Therefore, the straight line length B1 is reduced to 9.6 mm which is the straight line length A1.
  • the magnetic pole width 420 for the two poles obtained in FIG. 33 is rotated within a rotation angle range of 45 ° centered on the position 418 of the rotation center.
  • the target 400 is designed by adding an extra magnetic pole outside the rotation angle range of 45 °.
  • the surplus magnetic pole is a magnetic pole other than the magnetic pole necessary for position detection. In the example of FIG. 30, three surplus magnetic poles are provided. Thereby, the magnetic field generated by each of the magnetic poles 401 and 402 required for position detection becomes uniform.
  • the curve drawn by the boundary becomes an involute curve.
  • the numerical values of the measurement diameter and the rotation angle range used for explaining FIGS. 31 to 34 are examples.
  • each magnetic pole 401, 402 Since the boundary line 417 of each magnetic pole 401, 402 is an involute curve, as shown in FIG. 35, each magnetic pole 401, 402 is slanted with respect to the rotation direction about the rotation center position 418. Is laid out. Further, when the target 400 moves in the rotation direction, the target 400 moves from the magnetic pole center of the second magnetic pole 402 to the magnetic pole center of the adjacent second magnetic pole 402 via the first magnetic pole 401.
  • the locus of the target 400 is such that the first magnetic pole width 421 from the magnetic pole center of the second magnetic pole 402 to the adjacent first magnetic pole 401, the second magnetic pole width 422 of the first magnetic pole 401, and the first magnetic pole 401 are adjacent. And a third magnetic pole width 423 up to the magnetic pole center of the second magnetic pole 402. Since the boundary line 417 between the magnetic poles 401 and 402 is an involute curve, the first magnetic pole width 421 and the third magnetic pole width 423 have the same length. Further, the sum of the first magnetic pole width 421 and the third magnetic pole width 423 is the same as the second magnetic pole width 422.
  • the signal processing unit 123 acquires a sine signal and a cosine signal corresponding to the rotational position of the target 400 by using the target 400 described above.
  • FIG. 36A shows a sin ⁇ signal waveform indicating a sine signal
  • FIG. 36B shows a cos ⁇ signal waveform indicating a cosine signal.
  • a sine signal indicating a sine function close to ideal and a cosine signal indicating a cosine function close to ideal are obtained.
  • the linearity of the arc tangent signal acquired from the sine signal and the cosine signal can be obtained, and as a result, the detection accuracy of the rotational position of the target 400 can be improved. Further, the amount of movement of the target 400 can be increased.
  • the rotation angle range of the target 400 is desirably 45 ° ⁇ 20 °.
  • a mechanism that can ensure only a rotation angle range of 25 ° is assumed.
  • the application of the sensor 100 is not limited to a vehicle, and can be widely used for industrial robots, manufacturing facilities, and the like as detecting the position of a movable part. Further, the sensor 100 may not have a redundant function. In this case, the number of leads 112 to 115 is three.
  • the plurality of detection signals are the signal S1 and the signal S2, that is, the sine signal and the cosine signal, but this is an example.
  • V1 to V3 of the magnetoresistive elements 126 to 128 may be a plurality of detection signals.
  • the signal processing unit 123 acquires a sine signal and a cosine signal. That is, the sine signal and the cosine signal may be acquired by the detection unit 122 or may be acquired by the signal processing unit 123.

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Abstract

リニアポジションセンサは、第１磁極（４０１）と第２磁極（４０２）とが交互に設けられたターゲット（４００）の移動方向における位置を検出する。リニアポジションセンサは、ターゲットの移動に伴って、第１磁極及び第２磁極から受ける磁界の変化に基づいて、位相が異なる複数の検出信号を生成する検出部（１２２）を含む。リニアポジションセンサは、検出部から複数の検出信号を取得し、複数の検出信号に基づいてターゲットの位置を示す位置信号を取得する信号処理部（１２３）を含む。第１磁極と第２磁極とが交互に配置される配置方向が移動方向に対して傾斜していることにより、第１磁極及び第２磁極は移動方向に対して斜めにレイアウトされている。

Description

リニアポジションセンサ 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１８年２月２８日に出願された日本特許出願２０１８－３５８１８号及び２０１８年７月１１日に出願された日本特許出願２０１８－１３１３３５号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、リニアポジションセンサに関する。
　従来より、光学式の検出素子を用いてターゲットの位置を検出する装置が、例えば特許文献１で提案されている。検出素子は、光源、固定スリット、固定スリットを透過した光を受光する受光部を備えている。ターゲットには、光の反射部と非反射部とが交互に連続したパターンが設けられている。このため、光源から発せられた光の一部は、検出対象の反射部で反射し、固定スリットに達する。
　固定スリットには、ターゲットのスリットパターンと同一のピッチ距離で反射部と非反射部とが交互に連続して設けられている。したがって、固定スリットに対してターゲットが相対的に移動すると、受光部において検出される光量は、周期的に変化して明暗が繰り返される。明暗の繰り返しの回数をカウントすることにより、ターゲットの移動量の測定が可能になっている。
特開２０１６－２０５８５４号公報
　ここで、磁気式の検出素子によってターゲットの位置を検出する方式が知られている。この方式では、凹凸形状や磁極の配置方向に移動するターゲットに対し、検出部が凹凸形状や磁極から受ける磁界の変化に基づいてターゲットの位置を検出する。つまり、検出部は、凹凸形状や磁極の配置方向に移動するターゲットのうち、凹凸形状や磁極の配列範囲の位置を検出する。
　しかしながら、ターゲットの移動量が大きい場合、ターゲットが検出部の検出可能範囲を逸脱してしまう。言い換えると、検出部がターゲットを検出できる範囲には、限界がある。この場合、検出部はターゲットの位置を検出することが難しい。
　なお、複数の検出部を配置することで検出可能範囲を広げることが考えられる。しかし、複数の検出部を設置するスペースが必要である。また、複数の検出部を備える構成であるので、検出装置のコストが上がってしまう。
　本開示は、ターゲットの移動量が大きくなったとしても、１つの検出部によってターゲットの位置を検出することができるリニアポジションセンサを提供することを目的とする。
　本開示の一態様によると、第１磁極と第２磁極とが交互に設けられたターゲットの移動方向における位置を検出するリニアポジションセンサであって、以下の構成を含んでいる。
　リニアポジションセンサは、ターゲットの移動に伴って、第１磁極及び第２磁極から受ける磁界の変化に基づいて、位相が異なる複数の検出信号を生成する検出部を含んでいる。
　また、リニアポジションセンサは、検出部から複数の検出信号を取得し、複数の検出信号に基づいてターゲットの位置を示す位置信号を取得する信号処理部を含んでいる。
　そして、第１磁極と第２磁極とが交互に配置される配置方向が移動方向に対して傾斜していることにより、第１磁極及び第２磁極は移動方向に対して斜めにレイアウトされている。
　これによると、第１磁極と第２磁極とが交互に配置される配置方向とターゲットの移動方向とが一致する場合よりも、移動方向における第１磁極から隣の第１磁極までの距離、あるいは第２磁極から第２磁極までの距離を長くすることができる。したがって、ターゲットの移動量が大きくなったとしても、１つの検出部によってターゲットの位置を検出することができる。
　本開示についての上記及び他の目的、特徴や利点は、添付図面を参照した下記詳細な説明から、より明確になる。添付図面において、
図１は、第１実施形態に係るリニアポジションセンサの外観図であり、 図２は、磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式を構成する部品の分解斜視図であり、 図３は、図２に示された各部品の平面図であり、 図４は、図３のIV－IV断面図であり、 図５は、バイアス磁石が設けられた構成の断面図であり、 図６は、ホール素子を用いた磁気検出方式を構成する部品を示した平面図であり、 図７は、図６のVII－VII断面図であり、 図８は、リニアポジションセンサの回路構成を示した図であり、 図９は、図８に示された回路構成の信号処理の内容を示した図であり、 図１０は、極中心から極中心までの動作範囲の一例を示した図であり、 図１１は、極中心から極中心までの動作範囲の一例を示した図であり、 図１２は、極間中心から極間中心までの動作範囲の一例を示した図であり、 図１３は、極間中心から極間中心までの動作範囲の一例を示した図であり、 図１４は、板部材とゴム磁石で構成されたターゲットを示した斜視図であり、 図１５は、図１４のターゲットの移動に伴って生成される信号を示した図であり、 図１６は、センサチップの一面を配置方向に平行に配置した場合を示した図であり、 図１７は、ターゲットの移動量に対する位置信号を示した図であり、 図１８は、比較例として、配置方向と移動方向とが一致する場合を示した図であり、 図１９は、変形例として、板部材の上にブロック磁石が固定されたターゲットを示した図であり、 図２０は、変形例として、各磁極の中央部を突出させたターゲットの斜視図であり、 図２１は、第２実施形態に係るターゲットを示した図であり、 図２２は、第３実施形態に係るターゲットを示した図であり、 図２３は、回転体の回転角度に対する位置信号を示した図であり、 図２４は、第４実施形態に係るシフトバイワイヤシステムの概略図であり、 図２５は、シフトバイワイヤシステムのブロック図であり、 図２６は、ディテントを示した平面図であり、 図２７は、ディテントの位置を検出する内容を示した図であり、 図２８は、マニュアルバルブの斜視図であり、 図２９は、マニュアルバルブの位置を検出する内容を示した図であり、 図３０は、第５実施形態に係るターゲットの平面図であり、 図３１は、配置方向に対する傾斜角度θ１を説明するための図であり、 図３２は、磁極幅を揃える内容を説明するための図であり、 図３３は、磁極の境界位置を調整する内容を説明するための図であり、 図３４は、２極分の磁極幅を回転中心の位置を中心として４５°の回転角度範囲で回転させる内容を説明するための図であり、 図３５は、回転中心の位置を中心とした回動方向に対して各磁極が斜めにレイアウトされる内容を説明するための図であり、 図３６Ａは、図３０のターゲットの移動に伴って生成されるｓｉｎ信号を示した図であり、 図３６Ｂは、図３０のターゲットの移動に伴って生成されるｃｏｓ信号を示した図である。
　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の実施形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
　（第１実施形態）
　以下、本開示の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るリニアポジションセンサは、第１磁極と第２磁極とが交互に設けられた検出対象の移動方向における位置を検出するセンサである。以下、リニアポジションセンサを単にセンサと言う。
　図１に示されるように、センサ１００は、検出対象として、一方向に移動するターゲットの移動量を検出する。すなわち、センサ１００は、ターゲットの現在の位置を検出する。具体的には、センサ１００は、ターゲットの移動量に比例する信号を検出することで、ターゲットの位置を取得する。
　センサ１００は、ＰＰＳ等の樹脂材料が樹脂成形されたことによって形成されたケース１０１を備えている。ケース１０１は、ターゲット側の先端部１０２、周辺機構に固定されるフランジ部１０３、ハーネスが接続されるコネクタ部１０４を有している。先端部１０２の内部にセンシング部分が設けられている。
　また、先端部１０２がターゲットの検出面に対して所定のギャップを持つように、センサ１００がフランジ部１０３を介して周辺機構に固定される。したがって、ターゲットがセンサ１００に対して移動する。なお、ターゲットの移動方向は直進や往復に限られず、回転や特定の角度内での往復等でも良い。
　センサ１００は、磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式、または、ホール素子を用いた磁気検出方式を採用することができる。磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式の場合、図２に示されるように、センサ１００は、モールドＩＣ部１０５及びキャップ部１０６を備えている。モールドＩＣ部１０５は、キャップ部１０６に差し込まれる。これらは、ケース１０１の先端部１０２に収容される。
　図３の平面模式図及び図４の断面模式図に示されるように、モールドＩＣ部１０５及びキャップ部１０６は一体化される。モールドＩＣ部１０５の主な部分は、キャップ部１０６の中空部に位置する。キャップ部１０６は、モールドＩＣ部１０５の位置を固定する。
　モールドＩＣ部１０５は、リードフレーム１０７、処理回路チップ１０８、センサチップ１０９、及びモールド樹脂部１１０を有している。リードフレーム１０７は、板状のアイランド部１１１及び複数のリード１１２～１１５を有している。アイランド部１１１の平面部は、ターゲットに対するギャップ方向に平行に配置されている。
　複数のリード１１２～１１５は、電源電圧が印加される電源端子１１２、グランド電圧が印加されるグランド端子１１３、信号を出力するための第１出力端子１１４及び第２出力端子１１５に対応している。つまり、各リード１１２～１１５は、電源用、グランド用、及び信号用の４本である。各リード１１２～１１５の先端にはターミナル１１６がそれぞれ接続されている。ターミナル１１６は、ケース１０１のコネクタ部１０４に位置する。また、ターミナル１１６がハーネスに接続される。
　なお、本実施形態では、複数のリード１１２～１１５のうちのグランド用のリード１１３はアイランド部１１１に一体化されている。アイランド部１１１と全てのリード１１２～１１５とが完全に分離されていても良い。
　処理回路チップ１０８及びセンサチップ１０９は、接着剤等によってアイランド部１１１に実装されている。処理回路チップ１０８は、センサチップ１０９の信号を処理する回路部が構成されている。センサチップ１０９は、外部から磁界の影響を受けたときに抵抗値が変化する磁気抵抗素子を含んでいる。磁気抵抗素子は、例えばＡＭＲ（Anisotropic Magneto　Resistance；ＡＭＲ）、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistance；ＧＭＲ）、ＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistance；ＴＭＲ）である。各リード１１２～１１５と処理回路チップ１０８とは、ワイヤ１１７を介して電気的に接続されている。処理回路チップ１０８とセンサチップ１０９とは、ワイヤ１１８を介して電気的に接続されている。
　モールド樹脂部１１０は、アイランド部１１１、各リード１１２～１１５の一部、処理回路チップ１０８、及びセンサチップ１０９を封止している。モールド樹脂部１１０は、キャップ部１０６の中空部に固定される形状に成形されている。
　なお、図５に示されるように、アイランド部１１１のうちセンサチップ１０９側とは反対側にバイアス磁石１１９が設けられていても良い。バイアス磁石１１９はセンサチップ１０９にバイアス磁界を印加する。
　磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式による検出信号について説明する。キャップ部１０６は、ターゲットに対して所定のギャップを持って配置される。そして、キャップ部１０６に対してターゲットが移動すると、ターゲットの移動方向の中心で検出信号が最大となる。ギャップが大きくなると検出信号の振幅が小さくなり、ギャップが小さくなると検出信号の振幅が大きくなる。よって、検出信号を利用して、ターゲットの位置を検出することができる。なお、後述するが、検出信号は複数の磁気抵抗素子の出力によって生成される。
　ホール素子を用いた磁気検出方式を採用した場合、図６の平面模式図及び図７の断面模式図に示されるように、モールドＩＣ部１０５は、キャップ部１０６に差し込まれて固定される。また、モールドＩＣ部１０５は、リードフレーム１０７、ＩＣチップ１２０、及びモールド樹脂部１１０を有している。
　リードフレーム１０７のアイランド部１１１は、平面部がターゲットの移動方向に対して平行になるように配置される。一方、各リード１１２～１１５は、ターゲットの移動方向に対して垂直になるように配置される。グランド用のリード１１３がアイランド部１１１に直角に一体化されている。各リード１１２～１１５の先端にはターミナル１１６がそれぞれ接続されている。
　ＩＣチップ１２０は、複数のホール素子と信号処理回路部とが形成されている。つまり、ホール素子を用いた磁気検出方式では１チップ構成になっている。各リード１１２～１１５とＩＣチップ１２０とは、ワイヤ１２１を介して電気的に接続されている。モールド樹脂部１１０は、キャップ部１０６の中空部に固定される形状に成形されている。
　ホール素子を用いた磁気検出方式による検出信号について説明する。例えば２つのホール素子がＩＣチップ１２０に設けられている場合、キャップ部１０６に対してターゲットが移動すると、各ホール素子の位置に対応して各検出信号が最大となる。ギャップと検出信号の振幅との関係は磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式と同じである。ターゲットの移動に応じた周期的な信号を利用して、ターゲットの位置を検出することができる。
　本実施形態では、上記の磁気検出方式のうち磁気抵抗素子を用いた方式を採用する。磁気ベクトルを検出する磁気抵抗素子は、ギャップのずれによる精度誤差をキャンセルできるメリットがある。また、センサチップ１０９に発生する応力の影響を低減あるいはキャンセルできるメリットがある。よって、高精度な検出が可能である。
　次に、センサチップ１０９及び処理回路チップ１０８に構成された回路構成について説明する。図８に示されるように、センサ１００とＥＣＵ２００とがハーネス３００を介して電気的に接続されている。上述のように、モールドＩＣ部１０５は４本のリード１１２～１１５を有しているので、ハーネス３００は４本の配線によって構成されている。
　ＥＣＵ２００は、電源部２０１、制御部２０２、及びグランド部２０３を備えた電子制御装置である。電源部２０１は、センサ１００に電源電圧を供給する回路部である。制御部２０２は、センサ１００から入力する位置信号に応じて予め決められた制御を行う回路部である。なお、制御部２０２は、各出力端子１１４、１１５に対応した回路部として構成されていても良い。グランド部２０３はセンサ１００のグランド電圧を設定する回路部である。
　センサ１００は、検出部１２２及び信号処理部１２３を備えている。検出部１２２は、センサチップ１０９に設けられている。信号処理部１２３は、処理回路チップ１０８に設けられている。検出部１２２及び信号処理部１２３は、ＥＣＵ２００から供給される電源電圧及びグランド電圧に基づいて動作する。
　検出部１２２は、第１検出部１２４及び第２検出部１２５を有している。第１検出部１２４は、ターゲットの位置に対応した第１検出信号を出力するように構成されている。第２検出部１２５は、ターゲットの位置に対応した第２検出信号を出力するように構成されている。各検出部１２４、１２５は、同じ構成であり、同じ検出信号を出力する。
　図９に示されるように、各検出部１２４、１２５は、ターゲットの移動に伴って抵抗値が変化する第１磁気抵抗素子１２６、第２磁気抵抗素子１２７、及び第３磁気抵抗素子１２８の３つの素子を有している。なお、図９では１つの検出部を図示している。
　ターゲットの移動方向において、第２磁気抵抗素子１２７が第１磁気抵抗素子１２６と第３磁気抵抗素子１２８との間に位置するように各々が配置されている。つまり、第２磁気抵抗素子１２７が第１磁気抵抗素子１２６と第３磁気抵抗素子１２８とに挟まれるように配置されている。なお、モールドＩＣ部１０５にバイアス磁石１１９が設けられた構成では、各磁気抵抗素子１２６～１２８にバイアス磁界が印加される。
　各磁気抵抗素子１２６～１２８は、電源とグランドとの間に２つの磁気抵抗が直列接続されたハーフブリッジ回路として構成されている。各磁気抵抗素子１２６～１２８は、ターゲットの移動に伴って２つの磁気抵抗が磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化を検出する。また、各磁気抵抗素子１２６～１２８は、抵抗値の変化に基づいて、２つの磁気抵抗の中点の電圧を波形信号としてそれぞれ出力する。
　また、各検出部１２４、１２５は、各磁気抵抗素子１２６～１２８の他に、第１～第４オペアンプを備えている。第１磁気抵抗素子１２６の中点電位をＶ１と定義すると共に、第２磁気抵抗素子１２７の中点電位をＶ２と定義すると、第１オペアンプは、Ｖ１－Ｖ２を演算して演算結果をＲ１として出力するように構成された差動増幅器である。また、第３磁気抵抗素子１２８の中点電位をＶ３と定義すると、第２オペアンプは、Ｖ２－Ｖ３を演算して演算結果をＲ２として出力するように構成された差動増幅器である。
　第３オペアンプは、第１オペアンプからＲ１（＝Ｖ１－Ｖ２）を入力すると共に第２オペアンプからＲ２（＝Ｖ２－Ｖ３）を入力し、Ｒ２－Ｒ１を演算して演算結果をＳ１（＝（Ｖ２－Ｖ３）－（Ｖ１－Ｖ２））として出力するように構成された差動増幅器である。
　第４オペアンプは、第１磁気抵抗素子１２６から中点電位Ｖ１を入力すると共に、第３磁気抵抗素子１２８から中点電位Ｖ３を入力し、Ｖ１－Ｖ３を演算して演算結果をＳ２として出力するように構成された差動増幅器である。
　このように、各検出部１２４、１２５は、各磁気抵抗素子１２６～１２８の出力から信号Ｓ１（＝（Ｖ２－Ｖ３）－（Ｖ１－Ｖ２））及び信号Ｓ２（＝Ｖ１－Ｖ３）を生成及び取得するように構成されている。信号Ｓ１及び信号Ｓ２が検出信号となる。つまり、各検出部１２４、１２５は、位相が異なる複数の検出信号を生成する。各検出部１２４、１２５は、信号Ｓ１及び信号Ｓ２を複数の検出信号として信号処理部１２３に出力する。
　なお、上記の信号の処理は、磁気抵抗素子がセンサチップ１０９に３つ設けられた構成の場合である。磁気抵抗素子がセンサチップ１０９に２つや４つ以上設けられた場合には素子の数に応じた処理が行われる。
　図８の信号処理部１２３は、検出部１２２から入力される信号を処理する回路部である。信号処理部１２３は、第１処理部１２９、第２処理部１３０、冗長判定部１３１を備えている。
　第１処理部１２９は、第１検出部１２４から第１検出信号を入力し、第１検出信号に基づいてターゲットの位置を取得する。第２処理部１３０は、第２検出部１２５から第２検出信号を入力し、第２検出信号に基づいてターゲットの位置を取得する。
　第２処理部１３０は、位置信号を反転させて出力する。よって、検出部１２２や信号処理部１２３に異常が無ければ、第１処理部１２９の位置信号と第２処理部１３０の位置信号とを足し合わせると一定値になる。
　ここで、第１検出部１２４及び第１処理部１２９が第１系統を構成する。また、第２検出部１２５及び第２処理部１３０が第２系統を構成する。つまり、各検出部１２４、１２５及び各処理部１２９、１３０によって２重系が構成されている。
　冗長判定部１３１は、第１処理部１２９によって取得された位置と第２処理部１３０によって取得された位置とが一致するか否かを判定する回路部である。２系統の信号処理結果が一致する場合、信号処理部１２３は、各位置信号をそのまま出力する。２系統の信号処理結果が一致しない場合、各系統のいずれか一方または両方に異常が発生している可能性がある。この場合、信号処理部１２３は、異常を示す異常信号をＥＣＵ２００に出力する。
　信号処理をまとめると、例えば図９の内容となる。アナログ処理は、複数の検出信号を生成する処理である。なお、検出部１２２は温度を検出する機能を有していても良い。温度情報Ｔｅｍｐは温度補正に用いられる。また、「Ｓｉｎ」及び「Ｃｏｓ」は後述する正弦信号及び余弦信号である。
　アナログ処理されたアナログ信号はマルチプレクサ（ＭＵＸ）を介してＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）でデジタル信号に変換される。デジタル信号は逆正接信号を生成するために演算処理される。アナログ処理及び演算処理では、メモリに記憶された調整値が適宜利用される。演算処理によって取得された位置信号は、ＤＡＣ、ＳＥＮＴ、ＰＷＭ等の出力形式に従ってＥＣＵ２００に出力される。
　なお、演算処理は信号処理部１２３で行われる。よって、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）やメモリは信号処理部１２３に設けられている。アナログ処理は検出部１２２及び信号処理部１２３のどちらで行われても良い。以上が、本実施形態に係るセンサ１００の構成である。
　次に、ターゲット及び動作範囲について説明する。図１０～図１３に示されるように、ターゲット４００は、第１磁極４０１と第２磁極４０２とが移動方向に交互に設けられている。第１磁極４０１はＮ極である。第２磁極４０２はＳ極である。磁極の関係は逆転していても良い。検出部１２２はターゲット４００に対してギャップを持って固定されている。ターゲット４００が検出部１２２に対して移動方向に移動する。
　図１０及び図１１に示されるように、検出部１２２は、極中心から隣の極中心までの動作範囲の位置を検出する。動作範囲は、ターゲット４００の移動範囲である。図１０は、検出部１２２が、第２磁極４０２において移動方向の幅中心から隣の第２磁極４０２の幅中心までの位置を検出する場合を示している。図１１は、検出部１２２が、第１磁極４０１の幅中心から隣の第１磁極４０１の幅中心までの位置を検出する場合を示している。
　図１２及び図１３に示されるように、検出部１２２は、極間中心から隣の極間中心までの動作範囲の位置を検出する。図１２は、検出部１２２が、第２磁極４０２と第１磁極４０１との極間中心から隣の極間中心までの位置を検出する場合を示している。図１３は、検出部１２２が、第１磁極４０１と第２磁極４０２との極間中心から隣の極間中心までの位置を検出する場合を示している。
　続いて、ターゲット４００の具体的な構成について説明する。図１４に示されるように、ターゲット４００は、磁性体の板部材４０３の上に設けられたゴム磁石４０４の一部に第１磁極４０１及び第２磁極４０２が着磁されたものである。ゴム磁石４０４は、第１磁極４０１及び第２磁極４０２がレイアウトされた一面４０５を有する。磁化方向はゴム磁石４０４の板面に垂直な方向である。なお、本実施形態の板部材４０３及びゴム磁石４０４が本体部に対応する。
　ゴム磁石４０４には、第２磁極４０２、第１磁極４０１、及び第２磁極４０２の３つが着磁されている。ここで、第１磁極４０１と第２磁極４０２とが交互に配置される方向を配置方向と定義する。配置方向は、ゴム磁石４０４の一面４０５に平行な方向のうちの一方向である。そして、配置方向が移動方向に対して傾斜していることにより、第１磁極４０１及び第２磁極４０２は移動方向に対して斜めにレイアウトされている。
　第１磁極４０１及び第２磁極４０２は、配置方向に直交すると共に一面４０５に平行な方向に直線状にレイアウトされている。配置方向は移動方向に対して傾斜しているが、直交していない。配置方向と移動方向とが一致していないので、ターゲット４００が移動方向に移動したときの移動量は、配置方向に移動したときの移動量よりも大きくなる。つまり、配置方向と移動方向とが一致する場合よりも、実質的に、ターゲット４００の移動量を大きくすることができる。
　図１５の上段に示されるように、センサチップ１０９の一面１３２が移動方向に対して垂直に向けられた場合について説明する。磁気抵抗素子１２６～１２８はセンサチップ１０９の一面１３２に配置される。また、ターゲット４００は、図１０に示された各磁極４０１、４０２を有する。
　そして、ターゲット４００が移動方向に移動すると、検出部１２２は第２磁極４０２の一端部から第１磁極４０１の中央部を介して隣の第２磁極４０２の他端部を横切る。これにより、検出部１２２は、ターゲット４００の移動に伴って、第１磁極４０１及び第２磁極４０２から受ける磁界の変化に基づいて、位相が異なる信号Ｓ１及び信号Ｓ２を生成する。
　信号Ｓ１は、正弦関数を示す正弦信号である。信号Ｓ２は、余弦関数を示す余弦信号である。つまり、信号Ｓ１と信号Ｓ２とは１／４周期の位相差がある。検出部１２２は、正弦信号及び余弦信号を取得し、複数の検出信号として信号処理部１２３に出力する。
　信号処理部１２３は、検出部１２２から複数の検出信号を取得し、複数の検出信号に基づいてターゲット４００の位置を示す位置信号を取得する。具体的には、図１５の中段に示されるように、信号処理部１２３は、ターゲット４００の位置に対応した正弦信号及び余弦信号を取得する。また、信号処理部１２３は、（余弦信号の信号値）／（正弦信号の信号値）を演算する。これにより、図１５の下段に示されるように、逆正接関数を示すと共にターゲット４００の移動量に応じて信号値が一定の増加率で増加する逆正接信号が得られる。信号処理部１２３は、逆正接信号を位置信号として取得する。
　図１６の上段に示されるように、センサチップ１０９の一面１３２を各磁極４０１、４０２の配置方向に平行に配置しても良い。この場合、図１５に示された場合よりも、センサチップ１０９が各磁極４０１、４０２から受ける磁界を検出しやすくなる。よって、波形信号、正弦信号、余弦信号、逆正接信号の精度が良くなるので、ターゲット４００の位置の正確度を向上させることができる。
　図１７に示されるように、信号処理部１２３は第１位置信号（Ｏ１）と、第１位置信号（Ｏ１）を反転させた第２位置信号（Ｏ２）をＥＣＵ２００に出力する。
　比較例として、図１８に示されるように、各磁極４０１、４０２の配置方向とターゲット４００の移動方向とが一致する場合、第２磁極４０２から隣の第２磁極４０２までの配列距離とターゲット４００の移動量とが一致する。このため、ターゲット４００は配列距離を超えた移動ができないので、ターゲット４００の移動量の検出は配列距離の範囲内に限定されてしまう。
　すなわち、ターゲット４００の移動量に対してより直線性の高い信号を得ようとすると、磁極４０１、４０２が大きい形状でないときれいな信号が得られない。そのため、ターゲット４００の移動量を大きくしたくても磁極４０１、４０２の大きさが決まってしまう。よって、図１８の比較例では、ターゲット４００の移動量に対して制約を設けなければならない。
　これに対し、本実施形態では、各磁極４０１、４０２の配置方向をターゲット４００の移動方向に対して傾斜させている。このため、移動方向における第２磁極４０２から隣の第２磁極４０２までの配列距離よりも、第２磁極４０２から第２磁極４０２までの距離を長くすることができる。図１１の例では、移動方向における第１磁極４０１から隣の第１磁極４０１までの距離を長くすることができる。したがって、ターゲット４００の移動量が大きくなったとしても、ターゲット４００が１つの検出部１２２の検出可能範囲を逸脱することなく、ターゲット４００の位置を検出することができる。
　以上のように、ターゲット４００の移動方向に対して各磁極４０１、４０２が斜めに配置されているので、ターゲット４００の移動量の制約を無くすことができる。また、ターゲット４００を斜めに配置した角度と同じように、センサチップ１０９の一面１３２も図１６に示されるように斜めに配置するとなお良い。
　また、信号の差動を取る際に各磁気抵抗素子１２６～１２８の間隔を広く取る必要がある。しかしながら、配置方向を移動方向に対して傾けることにより、ターゲット４００の各磁極４０１、４０２の極幅を狭めることができる。よって、センサチップ１０９及び検出部１２２の体格を小さくすることができるというメリットもある。
　変形例として、各磁極４０１、４０２は３つ以上配置されていても良い。位置の検出範囲は極中心から隣の極中心あるいは極間中心から隣の極間中心である。しかし、交互に配置される磁極４０１、４０２の数を増やすことで、検出部１２２が端の磁極４０１、４０２から受ける磁界と中央の磁極４０１、４０２から受ける磁界とを均一にすることができる。なお、均一とは完全に均一でなくても、均一に近づいていれば良い。
　変形例として、図１９に示されるように、ターゲット４００は、板部材４０３の上にブロック磁石４０６が貼り付けられたものでも良い。この場合、板部材４０３の表面が、各磁極４０１、４０２がレイアウトされた一面４０５に対応する。磁化方向は板部材４０３の板面に垂直な方向である。なお、本実施形態の板部材４０３が本体部に対応する。
　変形例として、図２０に示されるように、ターゲット４００は、配置方向における第１磁極４０１の中央部分及び第２磁極４０２の中央部分が突出した波形状を有していても良い。ターゲット４００の波形状は、例えば正弦関数の曲面である。これによると、第１磁極４０１の中央部分と第２磁極４０２の中央部分とを繋ぐ磁界の歪みを緩和することができる。このため、理想的な正弦関数を示す正弦信号及び理想的な余弦関数を示す余弦信号が得られる。したがって、正弦信号及び余弦信号から取得される逆正接信号の直線性を得ることができ、ひいてはターゲット４００の位置の検出精度を向上させることができる。
　（第２実施形態）
　本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図２１に示されるように、ターゲット４００は、回転軸４０７及び回転板４０８を備えている。回転板４０８は、回転軸４０７の側面４０９に固定されていると共に回転軸４０７の中心軸に直交する一面４１０を有する。回転板４０８は、扇形状の板部材である。
　上記の構成では、移動方向は、回転軸４０７の中心軸を中心とした回動方向である。また、各磁極４０１、４０２の配置方向は、回転軸４０７の中心軸から回転軸４０７の径方向に離れた位置４１１を中心として回転軸４０７の中心軸に直交する方向である。つまり、配置方向は、位置４１１を中心とした径方向である。
　そして、各磁極４０１、４０２は、回転軸４０７の中心軸から径方向に離れた位置を中心として回転板４０８の一面４１０に円弧状にレイアウトされている。各磁極４０１、４０２の形態は、図１４に示された着磁でも良いし、図１９に示されたブロック磁石４０６でも良い。
　図２１の破線は、検出部１２２の軌跡である。各磁極４０１、４０２が移動方向に沿って配置された場合よりも広い範囲の位置を検出することができる。
　（第３実施形態）
　本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図２２に示されるように、ターゲット４００は、外周面４１２を有する回転体４１３として構成されている。上記の構成では、移動方向は、回転体４１３の回動方向である。
　そして、各磁極４０１、４０２は、回転体４１３の外周面４１２に回転体４１３の回転軸を中心とした螺旋状にレイアウトされている。各磁極４０１、４０２の形態は、着磁やブロック磁石のどちらでも良い。各磁極４０１、４０２が螺旋状にレイアウトされているので、配置方向も螺旋方向に一致している。
　例えば、回転体４１３の外周面４１２に８極の磁極４０１、４０２が着磁された構成では、極中心から隣の極中心までが９０°の回転角度に対応する。よって、図２３に示されるように、位置信号は、９０°毎に一定の増加率で信号値が増加する信号となる。つまり、１回転で４回分の信号が出力される。もちろん、１回転を検出するのではなく、９０°の範囲内で位置を検出しても良い。
　変形例として、磁極４０１、４０２の数を６極に設定しても良い。この場合、位置信号は、１２０°毎に一定の増加率で信号値が増加する信号となる。このように、極数は適宜設定される。
　（第４実施形態）
　本実施形態では、第１～第３実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態に係るターゲット４００は、車両のシフトポジションの動作に連動して移動する可動部品である。具体的には、ターゲット４００は、図２４及び図２５に示された車両のシフトバイワイヤシステム５００に適用される。
　シフトバイワイヤシステム５００では、ＳｈＢＷＥＣＵ５０１が車両のシフター５０２の情報を取得してアクチュエータ５０３を制御する。アクチュエータ５０３には扇形状のディテント５０４が固定されている。ディテント５０４にはマニュアルバルブ５０５及びパーキングロッド５０６が固定されている。マニュアルバルブ５０５はトランスミッション５０７に接続されている。パーキングロッド５０６は、パーキング機構部５０８に接続されている。そして、センサ１００は、例えば、ディテント５０４の位置やマニュアルバルブ５０５の位置を検出するために用いられる。
　なお、シフトバイワイヤシステム５００では、モータ・エンコーダ５０９、ＴＣＵ５１０、ソレノイド５１１、ポンプ５１２等が備えられている。ＳｈＢＷＥＣＵ５０１は、センサ１００から位置を示すレンジ情報を取得し、モータ・エンコーダ５０９及びＴＣＵ５１０を制御する。ＴＣＵ５１０は、トランスミッションコントローラであり、ソレノイド５１１を制御する。
　センサ１００がディテント５０４の位置を検出する場合、図２６に示されるように、ディテント５０４がターゲット４００となる。よって、ディテント５０４には各磁極４０１、４０２がレイアウトされた磁石４１４が固定されている。ディテント５０４にターゲット４００が固定されていても良い。図２７に示されるように、センサ１００はディテント５０４の磁石４１４に対向するようにハウジング５１３に固定されている。これにより、ディテント５０４がアクチュエータ５０３によって回転させられた際に、センサ１００はディテント５０４の回転位置を検出する。
　センサ１００がマニュアルバルブ５０５の位置を検出する場合、図２８に示されるように、ターゲット４００はマニュアルバルブ５０５に固定される。ターゲット４００には各磁極４０１、４０２がレイアウトされた磁石４１５が固定されている。また、図２９に示されるように、センサ１００はターゲット４００の磁石４１５に対向するようにハウジング５１３に固定されている。これにより、ディテント５０４を介してマニュアルバルブ５０５が移動した際に、センサ１００はマニュアルバルブ５０５の位置を検出する。図２５は、マニュアルバルブ５０５の位置を検出する構成が示されていると言える。
　シフトポジションが操作された場合、センサ１００によってディテント５０４やマニュアルバルブ５０５の位置を検出することで、シフトポジションの位置を検出することができる。
　（第５実施形態）
　本実施形態では、第１～第４実施形態と異なる部分について説明する。図３０に示されるように、ターゲット４００は第１磁極４０１及び第２磁極４０２がレイアウトされた一面４１６を有する板状である。また、ターゲット４００の一面４１６における第１磁極４０１と第２磁極４０２との各境界線４１７は、インボリュート曲線になるようにレイアウトされている。
　インボリュート曲線は、円の開放端の軌跡を表現する曲線である。インボリュート曲線は、ｘ＝α（－ｓｉｎθ＋θｃｏｓθ）、ｙ＝α（ｃｏｓθ＋θｓｉｎθ）によって表される。αは、各境界線４１７の半径である。αは、境界線４１７毎に異なる。
　各磁極４０１、４０２の配置方向は、回転中心の位置４１８を中心として一面４１６に平行な方向である。各磁極４０１、４０２の境界線４１７がインボリュート曲線によって規定されるので、配置方向は一概に決まらない。回転中心の位置４１８を中心として一面４１６に平行な放射方向をみると、どの放射方向においても各磁極４０１、４０２は交互に配置されている。
　ターゲット４００の移動方向は、ターゲット４００から離れた回転中心の位置４１８を中心として一面４１６に平行な方向である。つまり、ターゲット４００の移動方向は、回転中心の位置４１８を中心とした回動方向である。センサ１００は予め設定されたターゲット４００の回転角度範囲における回転位置を検出する。
　続いて、ターゲット４００の回転位置を各磁極４０１、４０２の境界線４１７をインボリュート曲線とした理由について説明する。
　まず、図３１に示されるように、ターゲット４００がセンサチップ１０９に対して各磁極４０１、４０２の配置方向に移動すると、移動量は直線長さＡ１になる。配置方向に対して角度θ１だけ傾斜すると、移動量は直線長さＡ１よりも長い直線長さＢ１になる。これは、回転中心の位置４１８を中心として回転した場合でも同じである。すなわち、円弧長さＢ２が円弧長さＡ２よりも長くなる。
　ここで、円弧長さＡ２は、回転中心の位置４１９を中心として回転する。円弧長さＡ２と円弧長さＢ２との回転半径は同じである。したがって、各円弧長さと各直線長さの比は一致する。
　具体的に、測定径をφ５０、各磁極４０１、４０２の磁極幅を４．８ｍｍとすると、円弧長さＡ２によって測定可能な回転角度範囲は２２．１３９°である。φ５０の測定径を維持しつつ、回転角度範囲を例えば４５°まで延長させることを考える。つまり、４５°の回転角度で３６０°の電気角となるように設計することを考える。
　４．８ｍｍの磁極幅を維持したまま、回転角度範囲を４５°とするためには、４５°÷２２．１３９°＝２．０３の比となる。よって、直線長さＡ１と直線長さＢ１との成す角度θ１は６０．４８８°となる。
　続いて、各磁極４０１、４０２の各磁極幅を揃えることを考える。直線長さＢ１は各磁極４０１、４０２の配置方向に対して傾斜している。そこで、図３２に示されるように、直線長さＢ１を直線長さＡ１に揃える。つまり、１極分の磁極幅が４．８ｍｍであるので、２極分の磁極幅は９．６ｍｍである。よって、直線長さＢ１を直線長さＡ１である９．６ｍｍに縮める。
　したがって、図３３に示されるように、直線長さＢ１を直線長さＡ１に縮めつつ、直線長さＢ１における各磁極４０１、４０２の長さを縮小する。これにより、各磁極４０１、４０２の配置方向に対して角度θ１傾斜した方向に２極分の磁極幅４２０を割り当てる。
　そして、図３４に示されるように、図３３で得られた２極分の磁極幅４２０を、回転中心の位置４１８を中心とした４５°の回転角度範囲で回転させる。また、４５°の回転角度範囲外の余剰磁極を追加してターゲット４００を設計する。余剰磁極とは、位置の検出に必要な磁極以外の磁極である。図３０の例では、３つの余剰磁極が設けられている。これにより、位置の検出に必要な各磁極４０１、４０２によって発生する磁界が均一になる。
　図３４に示された各磁極４０１、４０２の境界を繋ぐと、境界が描く曲線がインボリュート曲線になる。なお、図３１～図３４を説明するために使用した測定径や回転角度範囲の数値は一例である。
　各磁極４０１、４０２の境界線４１７がインボリュート曲線になっていることで、図３５に示されるように、回転中心の位置４１８を中心とした回動方向に対して、各磁極４０１、４０２が斜めにレイアウトされる。また、ターゲット４００が回動方向に移動すると、ターゲット４００は、第２磁極４０２の磁極中心から第１磁極４０１を介して隣の第２磁極４０２の磁極中心まで移動する。
　このとき、ターゲット４００の軌跡は、第２磁極４０２の磁極中心から隣の第１磁極４０１までの第１磁極幅４２１と、第１磁極４０１の第２磁極幅４２２と、第１磁極４０１から隣の第２磁極４０２の磁極中心までの第３磁極幅４２３と、に分割される。各磁極４０１、４０２の境界線４１７がインボリュート曲線になっていることで、第１磁極幅４２１と第３磁極幅４２３とが同じ長さになる。また、第１磁極幅４２１と第３磁極幅４２３との和が第２磁極幅４２２と同じになる。
　上記のターゲット４００により、図３６Ａ及び図３６Ｂに示されるように、信号処理部１２３は、ターゲット４００の回転位置に対応した正弦信号及び余弦信号を取得する。図３６Ａは正弦信号を示すｓｉｎθの信号波形、図３６Ｂは余弦信号を示すｃｏｓθの信号波形を示している。図３６Ａ及び図３６Ｂのように、理想に近い正弦関数を示す正弦信号及び理想に近い余弦関数を示す余弦信号が得られる。
　したがって、正弦信号及び余弦信号から取得される逆正接信号の直線性を得ることができ、ひいてはターゲット４００の回転位置の検出精度を向上させることができる。また、ターゲット４００の移動量を大きくすることができる。
　ここで、ターゲット４００の回転角度範囲は４５°±２０°であることが望ましい。ターゲット４００が搭載されるシステムによっては、２５°の回転角度範囲しか確保できない機構が想定される。また、大きな回転角度範囲である６５°を確保できる機構もある。
　本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
　例えば、センサ１００の用途は車両用に限られず、可動部品の位置を検出するものとして産業用ロボットや製造設備等にも広く利用できる。また、センサ１００は冗長機能を備えていなくても良い。この場合、リード１１２～１１５は３本である。
　上記各実施形態では、複数の検出信号は、信号Ｓ１及び信号Ｓ２、すなわち正弦信号及び余弦信号であったが、これは一例である。例えば、各磁気抵抗素子１２６～１２８のＶ１～Ｖ３を複数の検出信号としても良い。この場合、信号処理部１２３が正弦信号及び余弦信号を取得する。つまり、正弦信号及び余弦信号は、検出部１２２で取得されても良いし、信号処理部１２３で取得されても良い。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (8)

  1. 　第１磁極（４０１）と第２磁極（４０２）とが交互に設けられたターゲット（４００）の移動方向における位置を検出するリニアポジションセンサであって、
    　前記ターゲットの移動に伴って、前記第１磁極及び前記第２磁極から受ける磁界の変化に基づいて、位相が異なる複数の検出信号を生成する検出部（１２２）と、
    　前記検出部から前記複数の検出信号を取得し、前記複数の検出信号に基づいて前記ターゲットの位置を示す位置信号を取得する信号処理部（１２３）と、
    　を含み、
    　前記第１磁極と前記第２磁極とが交互に配置される配置方向が前記移動方向に対して傾斜していることにより、前記第１磁極及び前記第２磁極は前記移動方向に対して斜めにレイアウトされているリニアポジションセンサ。
  2. 　前記ターゲットは、前記第１磁極及び前記第２磁極がレイアウトされた一面（４１６）を有し、
    　前記移動方向は、回転中心の位置（４１８）を中心として前記一面に平行な回動方向であり、
    　前記第１磁極及び前記第２磁極は、前記一面における前記第１磁極と前記第２磁極との境界線（４１７）がインボリュート曲線になるようにレイアウトされている請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
  3. 　前記ターゲットは、前記第１磁極及び前記第２磁極がレイアウトされた一面（４０５）を有すると共に前記移動方向に移動する本体部（４０３、４０４）を含み、
    　前記配置方向は、前記本体部の前記一面に平行な方向のうちの一方向であり、
    　前記第１磁極及び前記第２磁極は、前記配置方向に直交すると共に前記一面に平行な方向に直線状にレイアウトされている請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
  4. 　前記ターゲットは、前記配置方向における前記第１磁極の中央部分及び前記第２磁極の中央部分が突出した波形状を有する請求項３に記載のリニアポジションセンサ。
  5. 　前記ターゲットは、回転軸（４０７）と、前記回転軸の側面（４０９）に固定されていると共に前記回転軸の中心軸に直交する一面（４１０）を有する回転板（４０８）と、を含み、
    　前記移動方向は、前記回転軸の中心軸を中心とした回動方向であり、
    　前記配置方向は、前記回転軸の中心軸から前記回転軸の径方向に離れた位置（４１１）を中心として前記回転軸の中心軸に直交する方向であり、
    　前記第１磁極及び前記第２磁極は、前記回転軸の中心軸から前記径方向に離れた位置を中心として前記回転板の前記一面に円弧状にレイアウトされている請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
  6. 　前記ターゲットは、外周面（４１２）を有する回転体（４１３）として構成されており、
    　前記移動方向は、前記回転体の回動方向であり、
    　前記第１磁極及び前記第２磁極は、前記回転体の前記外周面に前記回転体の回転軸を中心とした螺旋状にレイアウトされている請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
  7. 　前記検出部は、前記複数の検出信号として、正弦関数を示す正弦信号及び余弦関数を示す余弦信号を取得し、
    　前記信号処理部は、前記検出部から前記正弦信号及び前記余弦信号を取得し、前記正弦信号及び余弦信号に基づいて逆正接関数を示すと共に前記ターゲットの移動量に応じた逆正接信号を生成し、前記逆正接信号を前記位置信号として取得する請求項１ないし６のいずれか１つに記載のリニアポジションセンサ。
  8. 　前記ターゲットは、車両のシフトポジションの動作に連動して移動する可動部品である請求項１ないし７のいずれか１つに記載のリニアポジションセンサ。
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