位置検出装置
【課題】２重系の位置検出系統を１つの被検出体で実現し、かつ、小型化することができる位置検出装置を提供する。
【解決手段】位置検出装置１は、シフトレバー３の操作に応じて第１〜第３の移動線ｙ１、ｙ２、ｘに沿って移動するマグネット２０と、第１の移動線ｙ１に対しｄ１だけ離間する第１のＭＲ回路１１と、第１の移動線ｙ１の直下に配置される第２のＭＲ回路１２と、第２の移動線ｙ２の直下に配置される第３のＭＲ回路１３と、第２の移動線ｙ２に対し第２のＭＲ回路１２とは反対側でｄ１だけ離間する第４のＭＲ回路１４と、位置判定部４０とを備える。この位置判定部４０は、第１及び第３のＭＲ回路１１、１３の出力に基づいて第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の位置を判定し、第２及び第４のＭＲ回路１２、１４の出力に基づいて第２の移動線ｙ２上のマグネット２０の位置を判定する。これにより、１つのマグネットで２重系の位置検出を実現する。
【解決手段】位置検出装置１は、シフトレバー３の操作に応じて第１〜第３の移動線ｙ１、ｙ２、ｘに沿って移動するマグネット２０と、第１の移動線ｙ１に対しｄ１だけ離間する第１のＭＲ回路１１と、第１の移動線ｙ１の直下に配置される第２のＭＲ回路１２と、第２の移動線ｙ２の直下に配置される第３のＭＲ回路１３と、第２の移動線ｙ２に対し第２のＭＲ回路１２とは反対側でｄ１だけ離間する第４のＭＲ回路１４と、位置判定部４０とを備える。この位置判定部４０は、第１及び第３のＭＲ回路１１、１３の出力に基づいて第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の位置を判定し、第２及び第４のＭＲ回路１２、１４の出力に基づいて第２の移動線ｙ２上のマグネット２０の位置を判定する。これにより、１つのマグネットで２重系の位置検出を実現する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、磁界の強さに応じて抵抗値が変化するＭＲ（Magneto Resistance）素子と、これらのＭＲ素子に一定の磁界を与えるバイアス磁石と、位置検出の対象であるシフトレバーに連結する磁性体とを備えたシフトレバーユニットとしての位置検出装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
この従来の位置検出装置よれば、シフトレバーに連動する磁性体がバイアス磁石の上を移動する際に磁界の方向が磁性体に誘導されて変化する性質を利用して、ＭＲ素子の抵抗値の変化量に基づくシフトレバーの位置検出を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０４３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両に搭載されるシフトレバーユニットとしての位置検出装置においては、位置検出装置に備えられるセンサ及び位置検出回路の故障又は不具合等による機能停止の回避が必要とされる。そのためには、位置検出装置の位置検出系統を２重系とすることが、有効である。しかし、位置検出装置の位置検出系統を２重系とすると、位置の被検出体である磁性体を少なくとも２つ以上必要とし、また磁性体同士の干渉を防ぐために相互間の距離を離す必要から、位置検出装置を小型化することは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、２重系の位置検出系統を１つの被検出体で実現し、かつ、小型化することができる位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、互いに平行する第１及び第２の直線に沿って移動可能な磁界発生部と、前記第１の直線に対し前記第２の直線とは反対側の位置に設けられる第１のＭＲセンサと、前記第２の直線に対し前記第１のＭＲセンサとは同じ側の位置に設けられる第２のＭＲセンサと、前記第１の直線に対し前記第１のＭＲセンサとは反対側の位置に設けられる第３のＭＲセンサと、前記第２の直線に対し前記第２のＭＲセンサとは反対側の位置に設けられる第４のＭＲセンサと、前記第１乃至第４のＭＲセンサの出力に基づいて前記第１及び第２の直線における前記磁界発生部の位置を検出する位置検出部とを備え、前記第２のＭＲセンサは前記第１及び第３のＭＲセンサの間に配置されるとともに、前記第３のＭＲセンサは前記第２及び第４のＭＲセンサの間に配置される位置検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、２重系の位置検出系統を１つの被検出体で実現し、かつ、小型化することができる
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置を用いた車両のシフトレバーユニットの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置を用いたシフトレバーユニットのシフトポジションを示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の平面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の側面図であり、図４（ｂ）は、マグネットが発生する磁界の基板上における磁束の方向を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の回路構成を示すブロック図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第１〜第６のＭＲ回路において共通して用いられる単一のＭＲ素子のパターンを示す概略図であり、（ｂ）は、そのＭＲ素子のシンボルを示す概略図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第１のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第２のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第３のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第４のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第５のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１２】図１２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第６のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１３】図１３（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第７のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１４】図１４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第８のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１５】図１５は、第１の移動線上のマグネットの位置と差動出力との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、第２の移動線上のマグネットの位置と差動出力との関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、第３の移動線上のマグネットの位置と差動出力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態］
（シフトレバーユニットの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置を用いた車両のシフトレバーユニットの斜視図である。
【００１１】
シフトレバーユニット２は、例えば、車両の自動変速機のシフトポジションを切り換える操作をするためのシフトレバー３と、このシフトレバー３が挿入される略Ｈ型形状のシフトゲート４と、このシフトゲート４が形成されるパネル５と、シフトレバー３の操作位置を検出する位置検出装置１とを備えている。シフトゲート４の内周部には、例えば、シフトレバー３のシャフトの一部に一体的に形成された被案内部３ａと摺動してシフトレバー３を所定のシフトポジションに案内する案内溝４ａが設けられている。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置を用いたシフトレバーユニットのシフトポジションを示す概略図である。このシフトレバーユニット２において、シフトレバー３は、例えば、図２に示すシフトポジションＡ〜Ｆの何れか任意のポジションに操作移動可能とされている。より具体的には、例えば、第１の移動線ｙ１に沿ってシフトポジションＡ、Ｂ、Ｃが順に段階的に設定され、第１の移動線ｙ１と平行する第２の移動線ｙ２に沿ってシフトポジションＤ、Ｅ、Ｆが設定されている。また、シフトレバー３は、例えば、シフトポジションＢ、Ｅ間でも移動可能とされている。すなわち、第３の移動線ｘが第１及び第２の移動線ｙ１、ｙ２に直交する位置にシフトポジションＢ、Ｅがそれぞれ設定されている。
【００１３】
シフトポジションＡ〜Ｆは、具体的には、例えば、シフトポジションＡがロードライブ（ＤＬ）、シフトポジションＢが第１のニュートラル（Ｎ１）、シフトポジションＣがパーキング（Ｐ）、シフトポジションＤがリバース（Ｒ）、シフトポジションＥが第２のニュートラル（Ｎ２）、シフトポジションＦがドライブ（Ｄ）の操作位置にそれぞれ対応している。本実施の形態に係る位置検出装置１は、これらシフトポジションＡ〜Ｆのいずれかにあるシフトレバー３の位置を検出する装置として機能する。
【００１４】
（位置検出装置の構成）
図３は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の平面図である。位置検出装置１は、例えば、ＭＲ（Magneto Resistance）センサとしての第１〜第８のＭＲ回路１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８と、平坦な実装面に第１〜第８のＭＲ回路１１〜１８を実装する基板１０と、位置検出の直接の対象である被検出体であり、磁界発生部としてのマグネット２０とを備えている。
【００１５】
基板１０の実装面（上面）は、例えば、図３に示すように、第１〜第３の移動線ｙ１、ｙ２、ｘを含む仮想面に対し一定距離をおいて平行する位置関係にある。
【００１６】
第１〜第８のＭＲ回路１１〜１８は、後述するように複数の磁気抵抗素子（以下、「ＭＲ素子」とする。）をブリッジ回路化しＭＲセンサとして構成したものである。本実施の形態では、マグネット２０が発生する磁界強度は一定であり、かつ、マグネット２０の移動範囲内では第１〜第８のＭＲ回路１１〜１８が受ける磁界強度の減衰は無視できる程度に小さいとする。このため、本実施の形態における第１〜第８のＭＲ回路１１〜１８は、磁界の方向を検出する磁界方向検出手段としても用いられている。
【００１７】
なお、第１〜第８のＭＲ回路１１〜１８は、例えば、それぞれ１つのチップに集積化したＩＣ（Integrated Circuit）の形態で基板１０の実装面に実装されるが、基板１０上に直接薄膜形成してもよい。
【００１８】
ここで、図３に示す距離ｄ１、ｄ２は、例えば、設計製作上のパラメータであり、仕様に応じて適宜の値が採択される。なお本実施の形態では、例えば、距離ｄ１は第１の移動線ｙ１と第２の移動線ｙ２の間の距離と同一であり、距離ｄ２はシフトポジションＡ、Ｃ間の距離と同一である。
【００１９】
第１のＭＲ回路１１は、例えば、第１の移動線ｙ１に対して距離ｄ１だけ離間し、シフトポジションＡの中心を通り、第１の移動線ｙ１と直交する線上に配置されている。
【００２０】
第２のＭＲ回路１２は、第１の移動線ｙ１をその直下の基板１０の実装面に投写した線上で、かつ、シフトポジションＡの中心に相当する位置に配置されている。
【００２１】
第３のＭＲ回路１３は、第２の移動線ｙ２をその直下の基板１０の実装面に投写した線上で、かつ、シフトポジションＤの中心に相当する位置に配置されている。
【００２２】
第４のＭＲ回路１４は、第２の移動線ｙ２に対し第２のＭＲ回路１２とは同一線上対称位置に同一の距離ｄ１だけ離間して配置されている。
【００２３】
第５のＭＲ回路１５は、第１の移動線ｙ１に対して距離ｄ１だけ離間し、シフトポジションＣの中心を通り、第１の移動線ｙ１と直交する線上に配置されている。すなわち、第５のＭＲ回路１５は、第１の移動線ｙ１に平行する方向において、第１のＭＲ回路１１から距離ｄ２だけ離間して配置されている。
【００２４】
第６のＭＲ回路１６は、第１の移動線ｙ１をその直下の基板１０の実装面に投写した線上で、かつ、シフトポジションＣの中心に相当する位置に配置されている。すなわち、第６のＭＲ回路１６は、第１の移動線ｙ１に平行する方向において、第２のＭＲ回路１２から距離ｄ２だけ離間して配置されている。
【００２５】
第７のＭＲ回路１７は、第２の移動線ｙ２をその直下の基板１０の実装面に投写した線上で、かつ、シフトポジションＦの中心に相当する位置に配置されている。すなわち、第７のＭＲ回路１７は、第２の移動線ｙ２に平行する方向において、第３のＭＲ回路１３から距離ｄ２だけ離間して配置されている。
【００２６】
第８のＭＲ回路１８は、第２の移動線ｙ２に対し第６のＭＲ回路１６とは同一線上対称位置に同一の距離ｄ１だけ離間して配置されている。すなわち、第８のＭＲ回路１８は、第２の移動線ｙ２に平行する方向において、第４のＭＲ回路１４から距離ｄ２だけ離間して配置されている。
【００２７】
図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の側面図であり、図４（ｂ）は、マグネットが発生する磁界の基板上における磁束ＭＦの方向を示す概略図である。
【００２８】
マグネット２０は、図４（ａ）に示すように、円盤状に形成された永久磁石からなり、Ｓ及びＮの各磁極が上下の円平面側になるよう磁化されている。マグネット２０は、一方の磁極（例えばＳ極）の面がシフトレバー３の被案内部３ａの下部に固定され、シフトレバー３の操作に伴って移動線ｙ１、ｙ２、ｘ上を移動するように設けられている。なお、マグネット２０は、永久磁石に限定されず、電磁石でも良い。また、マグネット２０は、磁束が放射状に放出される形状であれば、その形状は円盤状に限定されず、例えば、四角形状や多角形状、或いは長方形状であっても良い。
【００２９】
従って、基板１０の実装面における磁束ＭＦは、例えば、図４（ｂ）に示すように、マグネット２０を中心にして放射状にかつ均一に放出される。なお、マグネット２０を本実施の形態とは逆に（例えばＮ極を被案内部３ａ側に）固定してもよい。マグネット２０からの磁界の方向性は、第１〜第６のＭＲ回路１１〜１６による位置検出の動作特性には何ら影響を与えないためである。
【００３０】
（位置検出装置の回路構成）
図５は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の回路構成を示すブロック図である。また、図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第１〜第６のＭＲ回路において共通して用いられる単一のＭＲ素子のパターンを示す概略図であり、（ｂ）は、そのＭＲ素子のシンボルを示す概略図である。
【００３１】
ＭＲ素子１００は、例えば、ＮｉＦｅパーマロイ、ＮｉＣｏ及びＦｅＣｏ合金等の強磁性材を主成分とした薄膜で形成される。このＭＲ素子１００は、図６（ａ）に示すように、線状の強磁性薄膜パターンが複数の折り返し部で連結されて蛇行する、同一方向に長い複数本の感磁部１０１を有して構成されている。このようなパターン形状のＭＲ素子１００において磁界の強さの検出に寄与する部分は、折り返し部に比較して感磁部１０１の方が圧倒的に支配的である。このため、本明細書では、矢印Ｉで示すこれら複数の感磁部１０１の長手方向をＭＲ素子の「電流方向」と定義する。なお、相互に隣接する２本の感磁部１０１、１０１の関係に注目すると、電流が流れる方向は互いに逆向きとなるが、ここでいう「電流方向」は双方の電流の方向を含む意味で用いている。また、図６（ａ）におけるＭＲ素子１００の電流方向は、例えば、第１及び第２の移動線ｙ１、ｙ２に平行であるものとする。
【００３２】
また、図５〜図１４においては、図６（ａ）のＭＲ素子を図６（ｂ）に示すボックス状のシンボルに置き換えて表記するものとし、その電流方向をシンボルの長手方向に一致させて示すものとする。
【００３３】
なお、ＭＲ素子１００は、端子１０２、１０３間に一定の電流を供給した状態で、飽和しない範囲の磁界（Ｈ）が電流方向Ｉに直交する方向に対し角度θで与えられると、その磁界強度の余弦成分の二乗（｜Ｈ｜cos2θ）に比例して電気抵抗が減少する性質を有している。
【００３４】
図７（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第１のＭＲ回路１１のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第１のＭＲ回路１１は、例えば、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１１１、１１２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１１１が第１の移動線ｙ１に対して、図６（ａ）に示すＭＲ素子１００を基準として４５度反時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１１２が第１の移動線ｙ１に対して、図６（ａ）に示すＭＲ素子１００を基準として４５度時計回りに傾いて配置される。なお、以下において、時計回り及び反時計回りの表現を使用する場合は、特に断らない限り、図６（ａ）に示すＭＲ素子１００を基準とするものとする。
【００３５】
ハーフブリッジからなる第１のＭＲ回路１１は、前述したように第１の移動線ｙ１に対して距離ｄ１だけ離間して配置されている。ここで、第１の移動線ｙ１からの距離ｄ１とは、ハーフブリッジを構成する２つのＭＲ素子１１１、１１２を接続する感磁部１０１の中点と第１の移動線ｙ１との間の距離のことをいう。第４、第５及び第８のＭＲ回路１４、１５、１８についても同様である。
【００３６】
第１のＭＲ回路１１は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＭＲ素子１１１の端子１１３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１１２の端子１１４にＧＮＤ（グランド）が接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ１が端子１１５から出力されるようになっている。
【００３７】
図８（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第２のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第２のＭＲ回路１２は、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１２１、１２２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１２１が４５度反時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１２２が４５度時計回りに傾いて配置される。
【００３８】
ハーフブリッジからなる第２のＭＲ回路１２は、前述したように第１の移動線ｙ１をその直下の基板１０の実装面に投写した線上に配置されている。すなわち、ハーフブリッジを構成する２つのＭＲ素子１２１、１２２を接続する感磁部の中点が第１の移動線ｙ１の直下に位置している。第３、第６及び第７のＭＲ回路１３、１６、１７についても同様である。
【００３９】
第２のＭＲ回路１２は、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＭＲ素子１２１の端子１２３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１２２の端子１２４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ２が端子１２５から出力されるようになっている。
【００４０】
図９（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第３のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第３のＭＲ回路１３は、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１３１、１３２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１３１が４５度時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１３２が４５度反時計回りに傾いて配置される。また、第３のＭＲ回路１３は、ＭＲ素子１３１の端子１３３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１３２の端子１３４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ３が端子１３５から出力されるようになっている。
【００４１】
図１０（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第４のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第４のＭＲ回路１４は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１４１、１４２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１４１が４５度時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１４２が４５度反時計回りに傾いて配置される。また、第４のＭＲ回路１４は、ＭＲ素子１４１の端子１４３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１４２の端子１４４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ４が端子１４５から出力されるようになっている。
【００４２】
図１１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第５のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第５のＭＲ回路１５は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１５１、１５２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１５１が４５度時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１５２が４５度反時計回りに傾いて配置される。また、第５のＭＲ回路１５は、ＭＲ素子１５１の端子１５３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１５２の端子１５４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ５が端子１５５から出力されるようになっている。
【００４３】
ここで、第１のＭＲ回路１１と第５のＭＲ回路１５は、互いにブリッジ出力の傾き特性が逆となっている。すなわち、第１のＭＲ回路１１は、入射する磁界の方向が水平に対して反時計回り方向（シフトポジションＡ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ１が増加するのに対し、第５のＭＲ回路１５は、入射する磁界の方向が水平に対して時計回り方向（シフトポジションＣ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ５が増加する。なお、水平とは、第３の移動線ｘと平行な方向である。
【００４４】
図１２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第６のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第６のＭＲ回路１６は、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１６１、１６２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１６１が４５度時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１６２が４５度反時計回りに傾いて配置される。また、第６のＭＲ回路１６は、ＭＲ素子１６１の端子１６３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１６２の端子１６４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ６が端子１６５から出力されるようになっている。
【００４５】
ここで、第２のＭＲ回路１２と第６のＭＲ回路１６は、互いにブリッジ出力の傾き特性が逆となっている。すなわち、第２のＭＲ回路１２は、入射する磁界の方向が水平に対して反時計回り方向（シフトポジションＤ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ２が増加するのに対し、第６のＭＲ回路１６は、入射する磁界の方向が水平に対して時計回り方向（シフトポジションＦ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ６が増加する。
【００４６】
図１３（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第７のＭＲ回路１７のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第７のＭＲ回路１７は、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１７１、１７２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１７１が４５度反時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１７２が４５度時計回りに傾いて配置される。また、第７のＭＲ回路１７は、ＭＲ素子１７１の端子１７３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１７２の端子１７４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ７が端子１７５から出力されるようになっている。
【００４７】
ここで、第３のＭＲ回路１３と第７のＭＲ回路１７は、互いにブリッジ出力の傾き特性が逆となっている。すなわち、第３のＭＲ回路１３は、入射する磁界の方向が水平に対して時計回り方向（シフトポジションＡ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ３が増加するのに対し、第７のＭＲ回路１７は、入射する磁界の方向が水平に対して反時計回り方向（シフトポジションＣ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ７が増加する。
【００４８】
図１４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第８のＭＲ回路１８のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第８のＭＲ回路１８は、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１８１、１８２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１８１が４５度反時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１８２が４５度時計回りに傾いて配置される。また、第８のＭＲ回路１８は、ＭＲ素子１８１の端子１８３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１８２の端子１８４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ８が端子１８５から出力されるようになっている。
【００４９】
ここで、第４のＭＲ回路１４と第８のＭＲ回路１８は、互いにブリッジ出力の傾き特性が逆となっている。すなわち、第４のＭＲ回路１４は、入射する磁界の方向が水平に対して時計回り方向（シフトポジションＤ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ４が増加するのに対し、第８のＭＲ回路１８は、入射する磁界の方向が水平に対して反時計回り方向（シフトポジションＦ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ８が増加する。
【００５０】
位置検出装置１は、さらに、図５に示すように、第１及び第５のＭＲ回路１１、１５のブリッジ出力Ｖ１、Ｖ５の電圧差を演算増幅する第１の差動増幅器３１と、第３及び第７のＭＲ回路１３、１７のブリッジ出力Ｖ３、Ｖ７の電圧差を演算増幅する第２の差動増幅器３２と、第２及び第６のＭＲ回路１２、１６のブリッジ出力Ｖ２、Ｖ６の電圧差を演算増幅する第３の差動増幅器３３と、第４及び第８のＭＲ回路１４、１８のブリッジ出力Ｖ４、Ｖ８の電圧差を演算増幅する第４の差動増幅器３４と、第２及び第３のＭＲ回路１２、１３のブリッジ出力Ｖ２、Ｖ３の電圧差を演算増幅する第５の差動増幅器３５と、第６及び第７のＭＲ回路１６、１７のブリッジ出力Ｖ６、Ｖ７の電圧差を演算増幅する第６の差動増幅器３６とが備えられている。
【００５１】
さらに、位置検出装置１には、第１〜第６の差動増幅器３１〜３６の各出力Ｖ３１〜Ｖ３６を入力する位置検出部としての位置判定部４０が設けられている。位置判定部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、ＡＤ（Analog Digital）変換部、車載ＬＡＮ（Local Area Network）制御部等（図示せず）を備えており、メモリに記憶するプログラムに従ってＣＰＵが演算動作するＭＰＵ（Micro Processing Unit）により構成される。この位置判定部４０は、各出力Ｖ３１〜Ｖ３６に基づいてマグネット２０の位置（シフトポジション）を判定する機能と、その位置検出データを図示しない車両のＥＣＵ（Electronic Control Unit）へ随時送信する機能とを有している。
【００５２】
以下に、本実施の形態に係る位置検出装置の動作について、各図を参照しながら詳細に説明する。
【００５３】
（動作）
シフトレバー３の下部に連結するマグネット２０は、利用者によるシフトレバー３の操作に従って、図３及び図５に示した第１〜第３の移動線ｙ１、ｙ２、ｘに沿って連動する。
【００５４】
第１のＭＲ回路１１において、ＭＲ素子１１１は、例えば、第１の移動線ｙ１上を移動するマグネット２０から電流方向に直交する方向に対し入射角がθ１１の磁界を受けると、その電気抵抗値Ｒ１１１は数式（１）に示す値に減少する。
Ｒ１１１＝Ｒ０−ΔＲcos2（θ１１−４５°） 数式（１）
ここで、Ｒ０は初期抵抗値、ΔＲは抵抗変化率である。
【００５５】
一方、ＭＲ素子１１２は、例えば、同じ入射角θ１１で同じ強度の磁界を受けると、その電気抵抗値Ｒ１１２は数式（２）に示す値に減少する。
Ｒ１１２＝Ｒ０−ΔＲcos2（θ１１＋４５°） 数式（２）
【００５６】
したがって、第１のＭＲ回路１１のブリッジ出力Ｖ１は、例えば、数式（３）により表すことができる。
Ｖ１＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ１１＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（３）
【００５７】
一方、第３のＭＲ回路１３に関しては、例えば、上記と同じ第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の位置における、マグネット２０からの入射角θ１３の磁界に基づくブリッジ出力Ｖ３は、数式（４）で表される。
【００５８】
Ｖ３＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ１３＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（４）
【００５９】
また、第５のＭＲ回路１５に関しては、例えば、上記と同じ第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の位置における、マグネット２０からの入射角θ１５の磁界に基づくブリッジ出力Ｖ５は、数式（５）で表される。
Ｖ５＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ１５−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（５）
【００６０】
さらに、第７のＭＲ回路１７に関しては、例えば、上記と同じ第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の位置における、マグネット２０からのからの入射角θ１７の磁界に基づくブリッジ出力Ｖ７は、数式（６）で表される。
Ｖ７＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ１７−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（６）
【００６１】
図１５は、数式（３）〜（６）に基づく、第１の移動線ｙ１上のマグネットの位置と差動出力Ｖ３１（＝Ｖ１−Ｖ５）、Ｖ３２（＝Ｖ３−Ｖ７）との関係を示すグラフである。図１５において、横軸はマグネット２０の位置であり、シフトポジションＢに相当する位置を原点としている。また、図１５に示すグラフは、例えば、距離ｄ２を距離ｄ１の２倍とし（２×ｄ１＝ｄ２）、最大抵抗変化率を２％（ΔＲ／Ｒ０＝０．０２）、定電圧Ｖｓの値を５Ｖ、及び差動増幅器３１、３２の増幅率を１として計算して得られたものである。
【００６２】
なお、第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の座標位置をｙとするならば、前述の入射角θ１１、θ１３、θ１５、θ１７は、例えば、数式（７）〜（１０）で表される。
θ１１＝tan−１｛（ｙ−ｄ２／２）／ｄ１｝ 数式（７）
θ１３＝tan−１｛（ｙ−ｄ２／２）／ｄ１｝ 数式（８）
θ１５＝tan−１｛（ｙ＋ｄ２／２）／ｄ１｝ 数式（９）
θ１７＝tan−１｛（ｙ＋ｄ２／２）／ｄ１｝ 数式（１０）
【００６３】
図１５に示すように、例えば、しきい値Ｖｔ１を１２ｍＶ、しきい値Ｖｔ２を−１２ｍＶに設定することにより、位置判定部４０は、差動増幅器３１、３２の出力Ｖ３１、Ｖ３２の少なくともどちらか一方に基づいて、マグネット２０がシフトポジションＡ、Ｂ、Ｃに相当する位置のいずれにあるのか判定する。
【００６４】
なお、本実施に形態では、第１のＭＲ回路１１と第５のＭＲ回路１５に入射する磁界の入射角θ１１、θ１５の位相差は数式（７）、（９）で示すように概ね９０°となるが常に一定というわけではない。しかし、この位相差を常に９０°になるようにすれば、図１５に示すＭＲ回路の差動出力を直線に近似させることが可能である。
【００６５】
次に、第２の移動線ｙ２上のマグネット２０からの磁界に対しては、第２、第４、第６及び第８のＭＲ回路１２、１４、１６、１８の各ブリッジ出力Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８は、例えば、それぞれ数式（１１）〜（１４）で表される。
Ｖ２＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ２２＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１１）
Ｖ４＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ２４＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１２）
Ｖ６＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ２６−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１３）
Ｖ８＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ２８−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１４）
【００６６】
図１６は、数式（１１）〜（１４）に基づく、第２の移動線ｙ２上のマグネットの位置と差動出力Ｖ３３（＝Ｖ２−Ｖ６）、Ｖ３４（＝Ｖ４−Ｖ８）との関係を示すグラフである。図１４において、横軸はマグネット２０の位置であり、シフトポジションＥに相当する位置を原点としている。また、図１６に示すグラフは、例えば、図１５と同様に、距離ｄ２を距離ｄ１の２倍とし（２×ｄ１＝ｄ２）、最大抵抗変化率を２％（ΔＲ／Ｒ０＝０．０２）、定電圧Ｖｓの値を５Ｖ、及び差動増幅器３３、３４の増幅率を１として計算して得られたものである。また、数式（１１）〜（１４）において、第２の移動線ｙ２上のマグネット２０の位置から第２のＭＲ回路１２へ入射する磁界の入射角をθ２２、第４のＭＲ回路１４へ入射する磁界の入射角をθ２４、第６のＭＲ回路１６へ入射する磁界の入射角をθ２６、第８のＭＲ回路１８へ入射する磁界の入射角をθ２８としている。
【００６７】
図１６に示すように、例えば、しきい値Ｖｔ３を１２ｍＶ、しきい値Ｖｔ４を−１２ｍＶに設定することにより、位置判定部４０は、差動増幅器３３、３４の出力Ｖ３３、Ｖ３４の少なくともどちらか一方に基づいて、マグネット２０がシフトポジションＤ、Ｅ、Ｆに相当する位置のいずれにあるのか判定する。
【００６８】
さらに、第３の移動線ｘ上のマグネット２０からの磁界に対しては、第２、第３、第６及び第７のＭＲ回路１２、１３、１６、１７の各ブリッジ出力Ｖ２、Ｖ３、Ｖ６、Ｖ７は、例えば、それぞれ数式（１５）〜（１８）で表される。
Ｖ２＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ３２−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１５）
Ｖ３＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ３３＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１６）
Ｖ６＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ３６−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１７）
Ｖ７＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ３７＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１８）
【００６９】
図１７は、数式（１５）〜（１８）に基づく、第３の移動線ｘ上のマグネットの位置と差動出力Ｖ３５（＝Ｖ３−Ｖ２）、Ｖ３６（＝Ｖ７−Ｖ６）との関係を示すグラフである。図１７において、横軸はマグネット２０の位置であり、シフトポジションＢとＥに相当する位置の中間で等距離の位置を原点としている。また、図１７に示すグラフは、例えば、図１５と同様に、距離ｄ２を距離ｄ１の２倍とし（２×ｄ１＝ｄ２）、最大抵抗変化率を２％（ΔＲ／Ｒ０＝０．０２）、定電圧Ｖｓの値を５Ｖ、及び差動増幅器３５、３６の増幅率を１として計算して得られたものである。また、数式（１５）〜（１８）において、第３の移動線ｘ上のマグネット２０の位置から第２のＭＲ回路１２へ入射する磁界の入射角をθ３２、第３のＭＲ回路１３へ入射する磁界の入射角をθ３３、第６のＭＲ回路１６へ入射する磁界の入射角をθ３６、第７のＭＲ回路１７へ入射する磁界の入射角をθ３７としている。
【００７０】
図１７に示すように、例えば、しきい値Ｖｔ５を０Ｖに設定することにより、位置判定部４０は、差動増幅器３５、３６の出力Ｖ３５、Ｖ３６の少なくともどちらか一方に基づいて、マグネット２０がシフトポジションＢ、Ｅに相当する位置のいずれにあるのか判定する。
【００７１】
位置判定部４０は、出力Ｖ３５、Ｖ３６が負の値（＜Ｖｔ５（＝０Ｖ））でありマグネット２０が第１の移動線ｙ１にあると判定した場合には、差動増幅器３１、３２の出力Ｖ３１、Ｖ３２に基づくシフトポジションＡ、Ｂ、Ｃの位置検出を有効にする。また、位置判定部４０は、出力Ｖ３５、Ｖ３６が正の値（＞Ｖｔ５（＝０Ｖ））でありマグネット２０が第２の移動線ｙ２にあると判定した場合には、差動増幅器３３、３４の出力Ｖ３３、Ｖ３４に基づくシフトポジションＤ、Ｅ、Ｆの位置検出を有効にする。
【００７２】
（効果）
本実施の形態に係る位置検出装置１によれば、位置判定部４０は、差動増幅器３１、３２の出力Ｖ３１、Ｖ３２の少なくともどちらか一方に基づいて、マグネット２０が第１の移動線ｙ１に設定されるシフトポジションＡ、Ｂ、Ｃのいずれの位置にあるのか判定することができる。すなわち、出力Ｖ３１の基礎となる第１及び第５のＭＲ回路１１、１５の検出系統と、出力Ｖ３２の基礎となる第３及び第７のＭＲ回路１３、１７の検出系統の２重の系統により、第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の位置を検出することができる。このため、一方の検出系統に故障や不具合等が発生しても他方の検出系統をバックアップとして機能させることができる。
【００７３】
同様に、第２の移動線ｙ２上の位置を検出する場合にも、位置判定部４０は、差動増幅器３３、３４の出力Ｖ３３、Ｖ３４の少なくともどちらか一方に基づいて、シフトポジションＤ、Ｅ、Ｆのいずれの位置にあるのか判定することができる。
【００７４】
また、本実施の形態に係る位置検出装置１によれば、１つのマグネット２０のみを磁界発生部として用いて２重系の位置検出を実現することができ、２つの磁界発生部を用いる場合と比べて磁界の相互干渉の問題が生じないため、容易に装置を小型化することができる。さらには、マグネット２０の数を少なくしてコストの低減にも貢献することができる。
【００７５】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形および組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１…位置検出装置、２…シフトレバーユニット、３…シフトレバー、３ａ…被案内部、４…シフトゲート、４ａ…案内溝、５…パネル、１０…基板、１１…第１のＭＲ回路、１２…第２のＭＲ回路、１３…第３のＭＲ回路、１４…第４のＭＲ回路、１５…第５のＭＲ回路、１６…第６のＭＲ回路、１７…第７のＭＲ回路、１８…第８のＭＲ回路、２０…マグネット、３１、３２、３３、３４、３５、３６…差動増幅器、４０…位置判定部、１００…ＭＲ素子、１０１…感磁部、１０２、１０３…端子、１１１、１１２…ＭＲ素子、１１３、１１４…端子、１２１、１２２…ＭＲ素子、１２３、１２４…端子、１３１、１３２…ＭＲ素子、１３３、１３４…端子、１４１、１４２…ＭＲ素子、１４３、１４４…端子
１５１、１５２…ＭＲ素子、１５３、１５４…端子、１６１、１６２…ＭＲ素子、１６３、１６４…端子、１７１、１７２…ＭＲ素子、１７３、１７４…端子、１８１、１８２…ＭＲ素子、１８３、１８４…端子、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ…シフトポジション、Ｈ…磁界ベクトル、Ｉ…電流方向、ＭＦ…磁束、Ｒ０…初期抵抗値、ΔＲ…抵抗変化率、ｄ１、ｄ２…距離、ｙ１…第１の移動線、ｙ２…第２の移動線、ｘ…第３の移動線、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８…ブリッジ出力、Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４、Ｖ３５、Ｖ３６…出力、Ｖｓ…定電圧、Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３、Ｖｔ４、Ｖｔ５…しきい値、θ…磁界の入射角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、磁界の強さに応じて抵抗値が変化するＭＲ（Magneto Resistance）素子と、これらのＭＲ素子に一定の磁界を与えるバイアス磁石と、位置検出の対象であるシフトレバーに連結する磁性体とを備えたシフトレバーユニットとしての位置検出装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
この従来の位置検出装置よれば、シフトレバーに連動する磁性体がバイアス磁石の上を移動する際に磁界の方向が磁性体に誘導されて変化する性質を利用して、ＭＲ素子の抵抗値の変化量に基づくシフトレバーの位置検出を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０４３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両に搭載されるシフトレバーユニットとしての位置検出装置においては、位置検出装置に備えられるセンサ及び位置検出回路の故障又は不具合等による機能停止の回避が必要とされる。そのためには、位置検出装置の位置検出系統を２重系とすることが、有効である。しかし、位置検出装置の位置検出系統を２重系とすると、位置の被検出体である磁性体を少なくとも２つ以上必要とし、また磁性体同士の干渉を防ぐために相互間の距離を離す必要から、位置検出装置を小型化することは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、２重系の位置検出系統を１つの被検出体で実現し、かつ、小型化することができる位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、互いに平行する第１及び第２の直線に沿って移動可能な磁界発生部と、前記第１の直線に対し前記第２の直線とは反対側の位置に設けられる第１のＭＲセンサと、前記第２の直線に対し前記第１のＭＲセンサとは同じ側の位置に設けられる第２のＭＲセンサと、前記第１の直線に対し前記第１のＭＲセンサとは反対側の位置に設けられる第３のＭＲセンサと、前記第２の直線に対し前記第２のＭＲセンサとは反対側の位置に設けられる第４のＭＲセンサと、前記第１乃至第４のＭＲセンサの出力に基づいて前記第１及び第２の直線における前記磁界発生部の位置を検出する位置検出部とを備え、前記第２のＭＲセンサは前記第１及び第３のＭＲセンサの間に配置されるとともに、前記第３のＭＲセンサは前記第２及び第４のＭＲセンサの間に配置される位置検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、２重系の位置検出系統を１つの被検出体で実現し、かつ、小型化することができる
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置を用いた車両のシフトレバーユニットの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置を用いたシフトレバーユニットのシフトポジションを示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の平面図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の側面図であり、図４（ｂ）は、マグネットが発生する磁界の基板上における磁束の方向を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の回路構成を示すブロック図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第１〜第６のＭＲ回路において共通して用いられる単一のＭＲ素子のパターンを示す概略図であり、（ｂ）は、そのＭＲ素子のシンボルを示す概略図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第１のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第２のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第３のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１０】図１０（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第４のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第５のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１２】図１２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第６のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１３】図１３（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第７のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１４】図１４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第８のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。
【図１５】図１５は、第１の移動線上のマグネットの位置と差動出力との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、第２の移動線上のマグネットの位置と差動出力との関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、第３の移動線上のマグネットの位置と差動出力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態］
（シフトレバーユニットの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置を用いた車両のシフトレバーユニットの斜視図である。
【００１１】
シフトレバーユニット２は、例えば、車両の自動変速機のシフトポジションを切り換える操作をするためのシフトレバー３と、このシフトレバー３が挿入される略Ｈ型形状のシフトゲート４と、このシフトゲート４が形成されるパネル５と、シフトレバー３の操作位置を検出する位置検出装置１とを備えている。シフトゲート４の内周部には、例えば、シフトレバー３のシャフトの一部に一体的に形成された被案内部３ａと摺動してシフトレバー３を所定のシフトポジションに案内する案内溝４ａが設けられている。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置を用いたシフトレバーユニットのシフトポジションを示す概略図である。このシフトレバーユニット２において、シフトレバー３は、例えば、図２に示すシフトポジションＡ〜Ｆの何れか任意のポジションに操作移動可能とされている。より具体的には、例えば、第１の移動線ｙ１に沿ってシフトポジションＡ、Ｂ、Ｃが順に段階的に設定され、第１の移動線ｙ１と平行する第２の移動線ｙ２に沿ってシフトポジションＤ、Ｅ、Ｆが設定されている。また、シフトレバー３は、例えば、シフトポジションＢ、Ｅ間でも移動可能とされている。すなわち、第３の移動線ｘが第１及び第２の移動線ｙ１、ｙ２に直交する位置にシフトポジションＢ、Ｅがそれぞれ設定されている。
【００１３】
シフトポジションＡ〜Ｆは、具体的には、例えば、シフトポジションＡがロードライブ（ＤＬ）、シフトポジションＢが第１のニュートラル（Ｎ１）、シフトポジションＣがパーキング（Ｐ）、シフトポジションＤがリバース（Ｒ）、シフトポジションＥが第２のニュートラル（Ｎ２）、シフトポジションＦがドライブ（Ｄ）の操作位置にそれぞれ対応している。本実施の形態に係る位置検出装置１は、これらシフトポジションＡ〜Ｆのいずれかにあるシフトレバー３の位置を検出する装置として機能する。
【００１４】
（位置検出装置の構成）
図３は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の平面図である。位置検出装置１は、例えば、ＭＲ（Magneto Resistance）センサとしての第１〜第８のＭＲ回路１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８と、平坦な実装面に第１〜第８のＭＲ回路１１〜１８を実装する基板１０と、位置検出の直接の対象である被検出体であり、磁界発生部としてのマグネット２０とを備えている。
【００１５】
基板１０の実装面（上面）は、例えば、図３に示すように、第１〜第３の移動線ｙ１、ｙ２、ｘを含む仮想面に対し一定距離をおいて平行する位置関係にある。
【００１６】
第１〜第８のＭＲ回路１１〜１８は、後述するように複数の磁気抵抗素子（以下、「ＭＲ素子」とする。）をブリッジ回路化しＭＲセンサとして構成したものである。本実施の形態では、マグネット２０が発生する磁界強度は一定であり、かつ、マグネット２０の移動範囲内では第１〜第８のＭＲ回路１１〜１８が受ける磁界強度の減衰は無視できる程度に小さいとする。このため、本実施の形態における第１〜第８のＭＲ回路１１〜１８は、磁界の方向を検出する磁界方向検出手段としても用いられている。
【００１７】
なお、第１〜第８のＭＲ回路１１〜１８は、例えば、それぞれ１つのチップに集積化したＩＣ（Integrated Circuit）の形態で基板１０の実装面に実装されるが、基板１０上に直接薄膜形成してもよい。
【００１８】
ここで、図３に示す距離ｄ１、ｄ２は、例えば、設計製作上のパラメータであり、仕様に応じて適宜の値が採択される。なお本実施の形態では、例えば、距離ｄ１は第１の移動線ｙ１と第２の移動線ｙ２の間の距離と同一であり、距離ｄ２はシフトポジションＡ、Ｃ間の距離と同一である。
【００１９】
第１のＭＲ回路１１は、例えば、第１の移動線ｙ１に対して距離ｄ１だけ離間し、シフトポジションＡの中心を通り、第１の移動線ｙ１と直交する線上に配置されている。
【００２０】
第２のＭＲ回路１２は、第１の移動線ｙ１をその直下の基板１０の実装面に投写した線上で、かつ、シフトポジションＡの中心に相当する位置に配置されている。
【００２１】
第３のＭＲ回路１３は、第２の移動線ｙ２をその直下の基板１０の実装面に投写した線上で、かつ、シフトポジションＤの中心に相当する位置に配置されている。
【００２２】
第４のＭＲ回路１４は、第２の移動線ｙ２に対し第２のＭＲ回路１２とは同一線上対称位置に同一の距離ｄ１だけ離間して配置されている。
【００２３】
第５のＭＲ回路１５は、第１の移動線ｙ１に対して距離ｄ１だけ離間し、シフトポジションＣの中心を通り、第１の移動線ｙ１と直交する線上に配置されている。すなわち、第５のＭＲ回路１５は、第１の移動線ｙ１に平行する方向において、第１のＭＲ回路１１から距離ｄ２だけ離間して配置されている。
【００２４】
第６のＭＲ回路１６は、第１の移動線ｙ１をその直下の基板１０の実装面に投写した線上で、かつ、シフトポジションＣの中心に相当する位置に配置されている。すなわち、第６のＭＲ回路１６は、第１の移動線ｙ１に平行する方向において、第２のＭＲ回路１２から距離ｄ２だけ離間して配置されている。
【００２５】
第７のＭＲ回路１７は、第２の移動線ｙ２をその直下の基板１０の実装面に投写した線上で、かつ、シフトポジションＦの中心に相当する位置に配置されている。すなわち、第７のＭＲ回路１７は、第２の移動線ｙ２に平行する方向において、第３のＭＲ回路１３から距離ｄ２だけ離間して配置されている。
【００２６】
第８のＭＲ回路１８は、第２の移動線ｙ２に対し第６のＭＲ回路１６とは同一線上対称位置に同一の距離ｄ１だけ離間して配置されている。すなわち、第８のＭＲ回路１８は、第２の移動線ｙ２に平行する方向において、第４のＭＲ回路１４から距離ｄ２だけ離間して配置されている。
【００２７】
図４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の側面図であり、図４（ｂ）は、マグネットが発生する磁界の基板上における磁束ＭＦの方向を示す概略図である。
【００２８】
マグネット２０は、図４（ａ）に示すように、円盤状に形成された永久磁石からなり、Ｓ及びＮの各磁極が上下の円平面側になるよう磁化されている。マグネット２０は、一方の磁極（例えばＳ極）の面がシフトレバー３の被案内部３ａの下部に固定され、シフトレバー３の操作に伴って移動線ｙ１、ｙ２、ｘ上を移動するように設けられている。なお、マグネット２０は、永久磁石に限定されず、電磁石でも良い。また、マグネット２０は、磁束が放射状に放出される形状であれば、その形状は円盤状に限定されず、例えば、四角形状や多角形状、或いは長方形状であっても良い。
【００２９】
従って、基板１０の実装面における磁束ＭＦは、例えば、図４（ｂ）に示すように、マグネット２０を中心にして放射状にかつ均一に放出される。なお、マグネット２０を本実施の形態とは逆に（例えばＮ極を被案内部３ａ側に）固定してもよい。マグネット２０からの磁界の方向性は、第１〜第６のＭＲ回路１１〜１６による位置検出の動作特性には何ら影響を与えないためである。
【００３０】
（位置検出装置の回路構成）
図５は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置の回路構成を示すブロック図である。また、図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第１〜第６のＭＲ回路において共通して用いられる単一のＭＲ素子のパターンを示す概略図であり、（ｂ）は、そのＭＲ素子のシンボルを示す概略図である。
【００３１】
ＭＲ素子１００は、例えば、ＮｉＦｅパーマロイ、ＮｉＣｏ及びＦｅＣｏ合金等の強磁性材を主成分とした薄膜で形成される。このＭＲ素子１００は、図６（ａ）に示すように、線状の強磁性薄膜パターンが複数の折り返し部で連結されて蛇行する、同一方向に長い複数本の感磁部１０１を有して構成されている。このようなパターン形状のＭＲ素子１００において磁界の強さの検出に寄与する部分は、折り返し部に比較して感磁部１０１の方が圧倒的に支配的である。このため、本明細書では、矢印Ｉで示すこれら複数の感磁部１０１の長手方向をＭＲ素子の「電流方向」と定義する。なお、相互に隣接する２本の感磁部１０１、１０１の関係に注目すると、電流が流れる方向は互いに逆向きとなるが、ここでいう「電流方向」は双方の電流の方向を含む意味で用いている。また、図６（ａ）におけるＭＲ素子１００の電流方向は、例えば、第１及び第２の移動線ｙ１、ｙ２に平行であるものとする。
【００３２】
また、図５〜図１４においては、図６（ａ）のＭＲ素子を図６（ｂ）に示すボックス状のシンボルに置き換えて表記するものとし、その電流方向をシンボルの長手方向に一致させて示すものとする。
【００３３】
なお、ＭＲ素子１００は、端子１０２、１０３間に一定の電流を供給した状態で、飽和しない範囲の磁界（Ｈ）が電流方向Ｉに直交する方向に対し角度θで与えられると、その磁界強度の余弦成分の二乗（｜Ｈ｜cos2θ）に比例して電気抵抗が減少する性質を有している。
【００３４】
図７（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第１のＭＲ回路１１のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第１のＭＲ回路１１は、例えば、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１１１、１１２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１１１が第１の移動線ｙ１に対して、図６（ａ）に示すＭＲ素子１００を基準として４５度反時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１１２が第１の移動線ｙ１に対して、図６（ａ）に示すＭＲ素子１００を基準として４５度時計回りに傾いて配置される。なお、以下において、時計回り及び反時計回りの表現を使用する場合は、特に断らない限り、図６（ａ）に示すＭＲ素子１００を基準とするものとする。
【００３５】
ハーフブリッジからなる第１のＭＲ回路１１は、前述したように第１の移動線ｙ１に対して距離ｄ１だけ離間して配置されている。ここで、第１の移動線ｙ１からの距離ｄ１とは、ハーフブリッジを構成する２つのＭＲ素子１１１、１１２を接続する感磁部１０１の中点と第１の移動線ｙ１との間の距離のことをいう。第４、第５及び第８のＭＲ回路１４、１５、１８についても同様である。
【００３６】
第１のＭＲ回路１１は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＭＲ素子１１１の端子１１３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１１２の端子１１４にＧＮＤ（グランド）が接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ１が端子１１５から出力されるようになっている。
【００３７】
図８（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第２のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第２のＭＲ回路１２は、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１２１、１２２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１２１が４５度反時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１２２が４５度時計回りに傾いて配置される。
【００３８】
ハーフブリッジからなる第２のＭＲ回路１２は、前述したように第１の移動線ｙ１をその直下の基板１０の実装面に投写した線上に配置されている。すなわち、ハーフブリッジを構成する２つのＭＲ素子１２１、１２２を接続する感磁部の中点が第１の移動線ｙ１の直下に位置している。第３、第６及び第７のＭＲ回路１３、１６、１７についても同様である。
【００３９】
第２のＭＲ回路１２は、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＭＲ素子１２１の端子１２３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１２２の端子１２４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ２が端子１２５から出力されるようになっている。
【００４０】
図９（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第３のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第３のＭＲ回路１３は、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１３１、１３２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１３１が４５度時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１３２が４５度反時計回りに傾いて配置される。また、第３のＭＲ回路１３は、ＭＲ素子１３１の端子１３３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１３２の端子１３４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ３が端子１３５から出力されるようになっている。
【００４１】
図１０（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第４のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第４のＭＲ回路１４は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１４１、１４２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１４１が４５度時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１４２が４５度反時計回りに傾いて配置される。また、第４のＭＲ回路１４は、ＭＲ素子１４１の端子１４３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１４２の端子１４４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ４が端子１４５から出力されるようになっている。
【００４２】
図１１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第５のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第５のＭＲ回路１５は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１５１、１５２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１５１が４５度時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１５２が４５度反時計回りに傾いて配置される。また、第５のＭＲ回路１５は、ＭＲ素子１５１の端子１５３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１５２の端子１５４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ５が端子１５５から出力されるようになっている。
【００４３】
ここで、第１のＭＲ回路１１と第５のＭＲ回路１５は、互いにブリッジ出力の傾き特性が逆となっている。すなわち、第１のＭＲ回路１１は、入射する磁界の方向が水平に対して反時計回り方向（シフトポジションＡ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ１が増加するのに対し、第５のＭＲ回路１５は、入射する磁界の方向が水平に対して時計回り方向（シフトポジションＣ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ５が増加する。なお、水平とは、第３の移動線ｘと平行な方向である。
【００４４】
図１２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第６のＭＲ回路のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第６のＭＲ回路１６は、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１６１、１６２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１６１が４５度時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１６２が４５度反時計回りに傾いて配置される。また、第６のＭＲ回路１６は、ＭＲ素子１６１の端子１６３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１６２の端子１６４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ６が端子１６５から出力されるようになっている。
【００４５】
ここで、第２のＭＲ回路１２と第６のＭＲ回路１６は、互いにブリッジ出力の傾き特性が逆となっている。すなわち、第２のＭＲ回路１２は、入射する磁界の方向が水平に対して反時計回り方向（シフトポジションＤ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ２が増加するのに対し、第６のＭＲ回路１６は、入射する磁界の方向が水平に対して時計回り方向（シフトポジションＦ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ６が増加する。
【００４６】
図１３（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第７のＭＲ回路１７のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第７のＭＲ回路１７は、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１７１、１７２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１７１が４５度反時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１７２が４５度時計回りに傾いて配置される。また、第７のＭＲ回路１７は、ＭＲ素子１７１の端子１７３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１７２の端子１７４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ７が端子１７５から出力されるようになっている。
【００４７】
ここで、第３のＭＲ回路１３と第７のＭＲ回路１７は、互いにブリッジ出力の傾き特性が逆となっている。すなわち、第３のＭＲ回路１３は、入射する磁界の方向が水平に対して時計回り方向（シフトポジションＡ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ３が増加するのに対し、第７のＭＲ回路１７は、入射する磁界の方向が水平に対して反時計回り方向（シフトポジションＣ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ７が増加する。
【００４８】
図１４（ａ）は、本発明の実施の形態に係る第８のＭＲ回路１８のパターンを示す概略図であり、（ｂ）はその回路をシンボルで表記した概略図である。第８のＭＲ回路１８は、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、互いの電流方向が直交する２つのＭＲ素子１８１、１８２が直列に接続されてなり、一方のＭＲ素子１８１が４５度反時計回りに傾き、他方のＭＲ素子１８２が４５度時計回りに傾いて配置される。また、第８のＭＲ回路１８は、ＭＲ素子１８１の端子１８３に定電圧Ｖｓが供給され、ＭＲ素子１８２の端子１８４にＧＮＤが接続されたハーフブリッジ回路により構成される。そして、分圧されたブリッジ出力Ｖ８が端子１８５から出力されるようになっている。
【００４９】
ここで、第４のＭＲ回路１４と第８のＭＲ回路１８は、互いにブリッジ出力の傾き特性が逆となっている。すなわち、第４のＭＲ回路１４は、入射する磁界の方向が水平に対して時計回り方向（シフトポジションＤ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ４が増加するのに対し、第８のＭＲ回路１８は、入射する磁界の方向が水平に対して反時計回り方向（シフトポジションＦ側）にあるほどブリッジ出力Ｖ８が増加する。
【００５０】
位置検出装置１は、さらに、図５に示すように、第１及び第５のＭＲ回路１１、１５のブリッジ出力Ｖ１、Ｖ５の電圧差を演算増幅する第１の差動増幅器３１と、第３及び第７のＭＲ回路１３、１７のブリッジ出力Ｖ３、Ｖ７の電圧差を演算増幅する第２の差動増幅器３２と、第２及び第６のＭＲ回路１２、１６のブリッジ出力Ｖ２、Ｖ６の電圧差を演算増幅する第３の差動増幅器３３と、第４及び第８のＭＲ回路１４、１８のブリッジ出力Ｖ４、Ｖ８の電圧差を演算増幅する第４の差動増幅器３４と、第２及び第３のＭＲ回路１２、１３のブリッジ出力Ｖ２、Ｖ３の電圧差を演算増幅する第５の差動増幅器３５と、第６及び第７のＭＲ回路１６、１７のブリッジ出力Ｖ６、Ｖ７の電圧差を演算増幅する第６の差動増幅器３６とが備えられている。
【００５１】
さらに、位置検出装置１には、第１〜第６の差動増幅器３１〜３６の各出力Ｖ３１〜Ｖ３６を入力する位置検出部としての位置判定部４０が設けられている。位置判定部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、ＡＤ（Analog Digital）変換部、車載ＬＡＮ（Local Area Network）制御部等（図示せず）を備えており、メモリに記憶するプログラムに従ってＣＰＵが演算動作するＭＰＵ（Micro Processing Unit）により構成される。この位置判定部４０は、各出力Ｖ３１〜Ｖ３６に基づいてマグネット２０の位置（シフトポジション）を判定する機能と、その位置検出データを図示しない車両のＥＣＵ（Electronic Control Unit）へ随時送信する機能とを有している。
【００５２】
以下に、本実施の形態に係る位置検出装置の動作について、各図を参照しながら詳細に説明する。
【００５３】
（動作）
シフトレバー３の下部に連結するマグネット２０は、利用者によるシフトレバー３の操作に従って、図３及び図５に示した第１〜第３の移動線ｙ１、ｙ２、ｘに沿って連動する。
【００５４】
第１のＭＲ回路１１において、ＭＲ素子１１１は、例えば、第１の移動線ｙ１上を移動するマグネット２０から電流方向に直交する方向に対し入射角がθ１１の磁界を受けると、その電気抵抗値Ｒ１１１は数式（１）に示す値に減少する。
Ｒ１１１＝Ｒ０−ΔＲcos2（θ１１−４５°） 数式（１）
ここで、Ｒ０は初期抵抗値、ΔＲは抵抗変化率である。
【００５５】
一方、ＭＲ素子１１２は、例えば、同じ入射角θ１１で同じ強度の磁界を受けると、その電気抵抗値Ｒ１１２は数式（２）に示す値に減少する。
Ｒ１１２＝Ｒ０−ΔＲcos2（θ１１＋４５°） 数式（２）
【００５６】
したがって、第１のＭＲ回路１１のブリッジ出力Ｖ１は、例えば、数式（３）により表すことができる。
Ｖ１＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ１１＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（３）
【００５７】
一方、第３のＭＲ回路１３に関しては、例えば、上記と同じ第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の位置における、マグネット２０からの入射角θ１３の磁界に基づくブリッジ出力Ｖ３は、数式（４）で表される。
【００５８】
Ｖ３＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ１３＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（４）
【００５９】
また、第５のＭＲ回路１５に関しては、例えば、上記と同じ第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の位置における、マグネット２０からの入射角θ１５の磁界に基づくブリッジ出力Ｖ５は、数式（５）で表される。
Ｖ５＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ１５−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（５）
【００６０】
さらに、第７のＭＲ回路１７に関しては、例えば、上記と同じ第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の位置における、マグネット２０からのからの入射角θ１７の磁界に基づくブリッジ出力Ｖ７は、数式（６）で表される。
Ｖ７＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ１７−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（６）
【００６１】
図１５は、数式（３）〜（６）に基づく、第１の移動線ｙ１上のマグネットの位置と差動出力Ｖ３１（＝Ｖ１−Ｖ５）、Ｖ３２（＝Ｖ３−Ｖ７）との関係を示すグラフである。図１５において、横軸はマグネット２０の位置であり、シフトポジションＢに相当する位置を原点としている。また、図１５に示すグラフは、例えば、距離ｄ２を距離ｄ１の２倍とし（２×ｄ１＝ｄ２）、最大抵抗変化率を２％（ΔＲ／Ｒ０＝０．０２）、定電圧Ｖｓの値を５Ｖ、及び差動増幅器３１、３２の増幅率を１として計算して得られたものである。
【００６２】
なお、第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の座標位置をｙとするならば、前述の入射角θ１１、θ１３、θ１５、θ１７は、例えば、数式（７）〜（１０）で表される。
θ１１＝tan−１｛（ｙ−ｄ２／２）／ｄ１｝ 数式（７）
θ１３＝tan−１｛（ｙ−ｄ２／２）／ｄ１｝ 数式（８）
θ１５＝tan−１｛（ｙ＋ｄ２／２）／ｄ１｝ 数式（９）
θ１７＝tan−１｛（ｙ＋ｄ２／２）／ｄ１｝ 数式（１０）
【００６３】
図１５に示すように、例えば、しきい値Ｖｔ１を１２ｍＶ、しきい値Ｖｔ２を−１２ｍＶに設定することにより、位置判定部４０は、差動増幅器３１、３２の出力Ｖ３１、Ｖ３２の少なくともどちらか一方に基づいて、マグネット２０がシフトポジションＡ、Ｂ、Ｃに相当する位置のいずれにあるのか判定する。
【００６４】
なお、本実施に形態では、第１のＭＲ回路１１と第５のＭＲ回路１５に入射する磁界の入射角θ１１、θ１５の位相差は数式（７）、（９）で示すように概ね９０°となるが常に一定というわけではない。しかし、この位相差を常に９０°になるようにすれば、図１５に示すＭＲ回路の差動出力を直線に近似させることが可能である。
【００６５】
次に、第２の移動線ｙ２上のマグネット２０からの磁界に対しては、第２、第４、第６及び第８のＭＲ回路１２、１４、１６、１８の各ブリッジ出力Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６、Ｖ８は、例えば、それぞれ数式（１１）〜（１４）で表される。
Ｖ２＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ２２＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１１）
Ｖ４＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ２４＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１２）
Ｖ６＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ２６−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１３）
Ｖ８＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ２８−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１４）
【００６６】
図１６は、数式（１１）〜（１４）に基づく、第２の移動線ｙ２上のマグネットの位置と差動出力Ｖ３３（＝Ｖ２−Ｖ６）、Ｖ３４（＝Ｖ４−Ｖ８）との関係を示すグラフである。図１４において、横軸はマグネット２０の位置であり、シフトポジションＥに相当する位置を原点としている。また、図１６に示すグラフは、例えば、図１５と同様に、距離ｄ２を距離ｄ１の２倍とし（２×ｄ１＝ｄ２）、最大抵抗変化率を２％（ΔＲ／Ｒ０＝０．０２）、定電圧Ｖｓの値を５Ｖ、及び差動増幅器３３、３４の増幅率を１として計算して得られたものである。また、数式（１１）〜（１４）において、第２の移動線ｙ２上のマグネット２０の位置から第２のＭＲ回路１２へ入射する磁界の入射角をθ２２、第４のＭＲ回路１４へ入射する磁界の入射角をθ２４、第６のＭＲ回路１６へ入射する磁界の入射角をθ２６、第８のＭＲ回路１８へ入射する磁界の入射角をθ２８としている。
【００６７】
図１６に示すように、例えば、しきい値Ｖｔ３を１２ｍＶ、しきい値Ｖｔ４を−１２ｍＶに設定することにより、位置判定部４０は、差動増幅器３３、３４の出力Ｖ３３、Ｖ３４の少なくともどちらか一方に基づいて、マグネット２０がシフトポジションＤ、Ｅ、Ｆに相当する位置のいずれにあるのか判定する。
【００６８】
さらに、第３の移動線ｘ上のマグネット２０からの磁界に対しては、第２、第３、第６及び第７のＭＲ回路１２、１３、１６、１７の各ブリッジ出力Ｖ２、Ｖ３、Ｖ６、Ｖ７は、例えば、それぞれ数式（１５）〜（１８）で表される。
Ｖ２＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ３２−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１５）
Ｖ３＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ３３＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１６）
Ｖ６＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ３６−４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１７）
Ｖ７＝［｛Ｒ０−ΔＲcos2（θ３７＋４５°）｝／｛２Ｒ０−ΔＲ｝］×Ｖｓ 数式（１８）
【００６９】
図１７は、数式（１５）〜（１８）に基づく、第３の移動線ｘ上のマグネットの位置と差動出力Ｖ３５（＝Ｖ３−Ｖ２）、Ｖ３６（＝Ｖ７−Ｖ６）との関係を示すグラフである。図１７において、横軸はマグネット２０の位置であり、シフトポジションＢとＥに相当する位置の中間で等距離の位置を原点としている。また、図１７に示すグラフは、例えば、図１５と同様に、距離ｄ２を距離ｄ１の２倍とし（２×ｄ１＝ｄ２）、最大抵抗変化率を２％（ΔＲ／Ｒ０＝０．０２）、定電圧Ｖｓの値を５Ｖ、及び差動増幅器３５、３６の増幅率を１として計算して得られたものである。また、数式（１５）〜（１８）において、第３の移動線ｘ上のマグネット２０の位置から第２のＭＲ回路１２へ入射する磁界の入射角をθ３２、第３のＭＲ回路１３へ入射する磁界の入射角をθ３３、第６のＭＲ回路１６へ入射する磁界の入射角をθ３６、第７のＭＲ回路１７へ入射する磁界の入射角をθ３７としている。
【００７０】
図１７に示すように、例えば、しきい値Ｖｔ５を０Ｖに設定することにより、位置判定部４０は、差動増幅器３５、３６の出力Ｖ３５、Ｖ３６の少なくともどちらか一方に基づいて、マグネット２０がシフトポジションＢ、Ｅに相当する位置のいずれにあるのか判定する。
【００７１】
位置判定部４０は、出力Ｖ３５、Ｖ３６が負の値（＜Ｖｔ５（＝０Ｖ））でありマグネット２０が第１の移動線ｙ１にあると判定した場合には、差動増幅器３１、３２の出力Ｖ３１、Ｖ３２に基づくシフトポジションＡ、Ｂ、Ｃの位置検出を有効にする。また、位置判定部４０は、出力Ｖ３５、Ｖ３６が正の値（＞Ｖｔ５（＝０Ｖ））でありマグネット２０が第２の移動線ｙ２にあると判定した場合には、差動増幅器３３、３４の出力Ｖ３３、Ｖ３４に基づくシフトポジションＤ、Ｅ、Ｆの位置検出を有効にする。
【００７２】
（効果）
本実施の形態に係る位置検出装置１によれば、位置判定部４０は、差動増幅器３１、３２の出力Ｖ３１、Ｖ３２の少なくともどちらか一方に基づいて、マグネット２０が第１の移動線ｙ１に設定されるシフトポジションＡ、Ｂ、Ｃのいずれの位置にあるのか判定することができる。すなわち、出力Ｖ３１の基礎となる第１及び第５のＭＲ回路１１、１５の検出系統と、出力Ｖ３２の基礎となる第３及び第７のＭＲ回路１３、１７の検出系統の２重の系統により、第１の移動線ｙ１上のマグネット２０の位置を検出することができる。このため、一方の検出系統に故障や不具合等が発生しても他方の検出系統をバックアップとして機能させることができる。
【００７３】
同様に、第２の移動線ｙ２上の位置を検出する場合にも、位置判定部４０は、差動増幅器３３、３４の出力Ｖ３３、Ｖ３４の少なくともどちらか一方に基づいて、シフトポジションＤ、Ｅ、Ｆのいずれの位置にあるのか判定することができる。
【００７４】
また、本実施の形態に係る位置検出装置１によれば、１つのマグネット２０のみを磁界発生部として用いて２重系の位置検出を実現することができ、２つの磁界発生部を用いる場合と比べて磁界の相互干渉の問題が生じないため、容易に装置を小型化することができる。さらには、マグネット２０の数を少なくしてコストの低減にも貢献することができる。
【００７５】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形および組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１…位置検出装置、２…シフトレバーユニット、３…シフトレバー、３ａ…被案内部、４…シフトゲート、４ａ…案内溝、５…パネル、１０…基板、１１…第１のＭＲ回路、１２…第２のＭＲ回路、１３…第３のＭＲ回路、１４…第４のＭＲ回路、１５…第５のＭＲ回路、１６…第６のＭＲ回路、１７…第７のＭＲ回路、１８…第８のＭＲ回路、２０…マグネット、３１、３２、３３、３４、３５、３６…差動増幅器、４０…位置判定部、１００…ＭＲ素子、１０１…感磁部、１０２、１０３…端子、１１１、１１２…ＭＲ素子、１１３、１１４…端子、１２１、１２２…ＭＲ素子、１２３、１２４…端子、１３１、１３２…ＭＲ素子、１３３、１３４…端子、１４１、１４２…ＭＲ素子、１４３、１４４…端子
１５１、１５２…ＭＲ素子、１５３、１５４…端子、１６１、１６２…ＭＲ素子、１６３、１６４…端子、１７１、１７２…ＭＲ素子、１７３、１７４…端子、１８１、１８２…ＭＲ素子、１８３、１８４…端子、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ…シフトポジション、Ｈ…磁界ベクトル、Ｉ…電流方向、ＭＦ…磁束、Ｒ０…初期抵抗値、ΔＲ…抵抗変化率、ｄ１、ｄ２…距離、ｙ１…第１の移動線、ｙ２…第２の移動線、ｘ…第３の移動線、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８…ブリッジ出力、Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４、Ｖ３５、Ｖ３６…出力、Ｖｓ…定電圧、Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３、Ｖｔ４、Ｖｔ５…しきい値、θ…磁界の入射角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行する第１及び第２の直線に沿って移動可能な磁界発生部と、
前記第１の直線に対し前記第２の直線とは反対側の位置に設けられる第１のＭＲセンサと、
前記第２の直線に対し前記第１のＭＲセンサとは同じ側の位置に設けられる第２のＭＲセンサと、
前記第１の直線に対し前記第１のＭＲセンサとは反対側の位置に設けられる第３のＭＲセンサと、
前記第２の直線に対し前記第２のＭＲセンサとは反対側の位置に設けられる第４のＭＲセンサと、
前記第１乃至第４のＭＲセンサの出力に基づいて前記第１及び第２の直線における前記磁界発生部の位置を検出する位置検出部とを備え、
前記第２のＭＲセンサは前記第１及び第３のＭＲセンサの間に配置されるとともに、前記第３のＭＲセンサは前記第２及び第４のＭＲセンサの間に配置される位置検出装置。
【請求項２】
前記第１の直線に平行な方向において前記第１のＭＲセンサに離間して設けられ、前記第１のＭＲセンサとは出力の傾き特性が逆である第５のＭＲセンサと、
を備える請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第２の直線に平行な方向において前記第２のＭＲセンサと離間して設けられ、前記第２のＭＲセンサとは出力の傾き特性が逆である第６のＭＲセンサと、
前記第１の直線に平行な方向において前記第３のＭＲセンサと離間して設けられ、前記第３のＭＲセンサとは出力の傾き特性が逆である第７のＭＲセンサと、
前記第２の直線に平行な方向において前記第４のＭＲセンサと離間して設けられ、前記第４のＭＲセンサとは出力の傾き特性が逆である第８のＭＲセンサと、
を備える請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記位置検出部は、前記第１及び第５のＭＲセンサの出力、又は、前記第３及び第７のＭＲセンサの出力の少なくとも１つの出力に基づいて前記第１の直線における前記磁界発生部の位置を検出する請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記位置検出部は、前記第２及び第６のＭＲセンサの出力、又は、前記第４及び第８のＭＲセンサの出力の少なくとも１つの出力に基づいて前記第１の直線における前記磁界発生部の位置を検出する請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記磁界発生部は、前記第１及び第２の直線に沿って移動可能であるとともに、前記第１及び第２の直線に直交する第３の直線に沿って移動可能であり、
前記位置検出部は、前記第２及び第３のＭＲセンサの出力、又は、前記第６及び第７のＭＲセンサの出力に基づいて前記第３の直線における前記磁界発生部の位置を検出する請求項５に記載の位置検出装置。
【請求項１】
互いに平行する第１及び第２の直線に沿って移動可能な磁界発生部と、
前記第１の直線に対し前記第２の直線とは反対側の位置に設けられる第１のＭＲセンサと、
前記第２の直線に対し前記第１のＭＲセンサとは同じ側の位置に設けられる第２のＭＲセンサと、
前記第１の直線に対し前記第１のＭＲセンサとは反対側の位置に設けられる第３のＭＲセンサと、
前記第２の直線に対し前記第２のＭＲセンサとは反対側の位置に設けられる第４のＭＲセンサと、
前記第１乃至第４のＭＲセンサの出力に基づいて前記第１及び第２の直線における前記磁界発生部の位置を検出する位置検出部とを備え、
前記第２のＭＲセンサは前記第１及び第３のＭＲセンサの間に配置されるとともに、前記第３のＭＲセンサは前記第２及び第４のＭＲセンサの間に配置される位置検出装置。
【請求項２】
前記第１の直線に平行な方向において前記第１のＭＲセンサに離間して設けられ、前記第１のＭＲセンサとは出力の傾き特性が逆である第５のＭＲセンサと、
を備える請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第２の直線に平行な方向において前記第２のＭＲセンサと離間して設けられ、前記第２のＭＲセンサとは出力の傾き特性が逆である第６のＭＲセンサと、
前記第１の直線に平行な方向において前記第３のＭＲセンサと離間して設けられ、前記第３のＭＲセンサとは出力の傾き特性が逆である第７のＭＲセンサと、
前記第２の直線に平行な方向において前記第４のＭＲセンサと離間して設けられ、前記第４のＭＲセンサとは出力の傾き特性が逆である第８のＭＲセンサと、
を備える請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記位置検出部は、前記第１及び第５のＭＲセンサの出力、又は、前記第３及び第７のＭＲセンサの出力の少なくとも１つの出力に基づいて前記第１の直線における前記磁界発生部の位置を検出する請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記位置検出部は、前記第２及び第６のＭＲセンサの出力、又は、前記第４及び第８のＭＲセンサの出力の少なくとも１つの出力に基づいて前記第１の直線における前記磁界発生部の位置を検出する請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記磁界発生部は、前記第１及び第２の直線に沿って移動可能であるとともに、前記第１及び第２の直線に直交する第３の直線に沿って移動可能であり、
前記位置検出部は、前記第２及び第３のＭＲセンサの出力、又は、前記第６及び第７のＭＲセンサの出力に基づいて前記第３の直線における前記磁界発生部の位置を検出する請求項５に記載の位置検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１２７９６３（Ｐ２０１１−１２７９６３Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８５３２３（Ｐ２００９−２８５３２３）
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１６日（２００９．１２．１６）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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