(57)【要約】【課題】検出対象の磁界の向きを容易に検出できる磁気センサを提供する。【解決手段】検出対象２００の磁界の向きを検出する磁気センサ１００は、異方性磁気抵抗素子からなるブリッジ回路から構成され、感知した磁界に応じた信号を出力する感知部１２と、感知部１２に印加するための第１のバイアス磁界を発生する第１の磁界発生部２１と、第１の磁界発生部２１に接続され、第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフを切り替える第１のスイッチ回路部３１と、第１のスイッチ回路部３１による第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフの切り替えを制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の向きを検出する制御部１０と、を備える。【選択図】図１
2020106425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の磁界の向きを検出する磁気センサであって、
異方性磁気抵抗素子からなるブリッジ回路から構成され、感知した磁界に応じた信号を出力する感知部と、
前記感知部に印加するための第１のバイアス磁界を発生する第１の磁界発生部と、
前記第１の磁界発生部に接続され、前記第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフを切り替える第１のスイッチ回路部と、
前記第１のスイッチ回路部による前記第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフの切り替えを制御したときの前記感知部から出力される信号に基づいて、前記検出対象の磁界の向きを検出する制御部と、を備える、
磁気センサ。
【請求項２】
前記磁気センサは、さらに、
前記感知部に印加するための第２のバイアス磁界を発生する第２の磁界発生部と、
前記第２の磁界発生部に接続され前記第２のバイアス磁界の印加のオン及びオフを切り替える第２のスイッチ回路部と、を備え、
前記第１のバイアス磁界の方向と前記第２のバイアス磁界の方向とが異なる方向となるように前記第１の磁界発生部と前記第２の磁界発生部とが配置されている、
請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記制御部は、
検出された前記検出対象の磁界の向きに関する情報が記憶される記憶部を備え、
前記記憶部に記憶された前記検出対象の磁界の向きに関する情報と、前記第１のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの前記感知部から出力される信号に基づいて、前記検出対象の磁界の向きを算出する、
請求項１又は２記載の磁気センサ。
【請求項４】
検出対象の磁界の向きを検出する検出方法であって、
異方性磁気抵抗素子からなるブリッジ回路から構成され、感知した磁界に応じた信号を出力する感知部に印加するための第１のバイアス磁界の印加をオフに制御する第１オフ制御ステップと、
前記第１のバイアス磁界の印加をオンに制御する第１オン制御ステップと、
前記第１のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの前記感知部から出力される信号に基づいて、前記検出対象の磁界の方向を示す第１の角度情報を形成する第１形成ステップと、
前記第１のバイアス磁界の印加をオンに制御したときの前記感知部から出力される信号に基づいて、前記検出対象の磁界の方向を示す第２の角度情報を形成する第２形成ステップと、
前記第１の角度情報と前記第２の角度情報との差分に基づく第１の差分情報を算出する第１算出ステップと、
前記第１の角度情報と前記第１の差分情報とから、前記検出対象の磁界の向きを検出する検出ステップと、を含む、
検出方法。
【請求項５】
前記第１オフ制御ステップと、前記第１オン制御ステップと、前記第１形成ステップと、前記第２形成ステップと、前記第１算出ステップと、前記検出ステップとの組み合わせを一工程として、前記一工程を繰り返し行うことで、回転する前記検出対象の回転角を検出する、
請求項４記載の検出方法。
【請求項６】
前記検出方法は、さらに、
前記感知部に印加するための第２のバイアス磁界の印加をオフに制御する第２オフ制御ステップと、
前記第２のバイアス磁界の印加をオンに制御する第２オン制御ステップと、を含み、
前記第２のバイアス磁界の方向は、前記第１のバイアス磁界の方向とは異なっており、
前記第１形成ステップでは、前記第１のバイアス磁界の印加及び前記第２のバイアス磁界の印加を共にオフに制御したときの前記感知部から出力される信号に基づいて、前記第１の角度情報を形成し、
前記第２形成ステップでは、前記第１のバイアス磁界の印加をオンに制御し、かつ、前記第２のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの前記感知部から出力される信号に基づいて、前記第２の角度情報を形成し、
前記検出方法は、さらに、
前記第１のバイアス磁界の印加をオフに制御し、かつ、前記第２のバイアス磁界の印加をオンに制御したときの前記感知部から出力される信号に基づいて、前記検出対象の磁界の方向を示す第３の角度情報を形成する第３形成ステップと、
前記第１の角度情報と前記第３の角度情報との差分に基づく第２の差分情報を算出する第２算出ステップと、を含み、
前記検出ステップでは、前記第１の角度情報と前記第１の差分情報と前記第２の差分情報とから、前記検出対象の磁界の向きを検出する、
請求項４記載の検出方法。
【請求項７】
前記第１オフ制御ステップと、前記第１オン制御ステップと、前記第２オフ制御ステップと、前記第２オン制御ステップと、前記第１形成ステップと、前記第２形成ステップと、前記第３形成ステップと、前記第１算出ステップと、前記第２算出ステップと、前記検出ステップとの組み合わせを一工程として、前記一工程を繰り返し行うことで、回転する前記検出対象の回転角を検出する、
請求項６記載の検出方法。
【請求項８】
前記検出方法は、さらに、
前記検出ステップで検出された前記検出対象の磁界の向きに関する情報を記憶する記憶ステップと、
前記記憶ステップの後、前記記憶ステップで記憶された前記検出対象の磁界の向きに関する情報と、前記第１の角度情報とから前記検出対象の磁界の向きを再度検出する再検出ステップと、を含む、
請求項４又は６記載の検出方法。
【請求項９】
前記再検出ステップを繰り返し行うことで、回転する前記検出対象の回転角を検出する、
請求項８記載の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ＭａｇｎｅｔｏＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を備える磁気センサ及びこれを用いた検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異方性磁気抵抗素子からなるブリッジ回路及びホール素子を備え、磁石等が取り付けられた検出対象の磁界の向きを検出する磁気センサが開示されている（例えば特許文献１）。例えば、ブリッジ回路によって検出対象の磁界の方向を検出できるが、当該磁界が当該方向のうちのどちらを向いているのかを検出できない。つまり、ブリッジ回路だけでは、磁界の向きがある基準（０°）に対して特定の角度回転した向きとなっているのか、当該特定の角度からさらに１８０度回転した向きとなっているのかを区別できない。これに対して、さらにホール素子を用いることで、検出対象の磁界の向きがブリッジ回路によって検出された方向に含まれる互いに反対の２つの向きのうちのどちらの向きとなっているのかを検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１８／０１２２７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、磁界の向きが、互いに反対の２つの向きのうちのいずれであるかを確定させるために、ホール素子が必要であり、磁気センサの大型化及び高コスト化という問題がある。
【０００５】
そこで、本開示は、検出対象の磁界の向きを容易に検出できる磁気センサ及び検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本開示の一態様に係る磁気センサは、検出対象の磁界の向きを検出する磁気センサであって、異方性磁気抵抗素子からなるブリッジ回路から構成され、感知した磁界に応じた信号を出力する感知部と、前記感知部に印加するための第１のバイアス磁界を発生する第１の磁界発生部と、前記第１の磁界発生部に接続され、前記第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフを切り替える第１のスイッチ回路部と、前記第１のスイッチ回路部による前記第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフの切り替えを制御したときの前記感知部から出力される信号に基づいて、前記検出対象の磁界の向きを検出する制御部と、を備える。
【０００７】
また、上記目的を達成するために本開示の一態様に係る検出方法は、検出対象の磁界の向きを検出する検出方法であって、異方性磁気抵抗素子からなるブリッジ回路から構成され、感知した磁界に応じた信号を出力する感知部に印加するための第１のバイアス磁界の印加をオフに制御する第１オフ制御ステップと、前記第１のバイアス磁界の印加をオンに制御する第１オン制御ステップと、前記第１のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの前記感知部から出力される信号に基づいて、前記検出対象の磁界の方向を示す第１の角度情報を形成する第１形成ステップと、前記第１のバイアス磁界の印加をオンに制御したときの前記感知部から出力される信号に基づいて、前記検出対象の磁界の方向を示す第２の角度情報を形成する第２形成ステップと、前記第１の角度情報と前記第２の角度情報との差分に基づく第１の差分情報を算出する第１算出ステップと、前記第１の角度情報と前記第１の差分情報とから、前記検出対象の磁界の向きを検出する検出ステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、検出対象の磁界の向きを容易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１に係る磁気センサの一例を示すブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施の形態１に係る磁気センサの一例を示す外観斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施の形態１に係る磁気センサの一例を示す断面図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る磁気センサの一例を示す回路構成図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る感知部の一例を示す回路図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る検出方法の一例を示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、感知部から出力される信号の一例を示すグラフである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、感知部から出力される信号の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、第１のバイアス磁界を印加することで角度を判別できることを示す表である。
【図８】図８は、第１のバイアス磁界の印加によっても判別できない角度があることを示す表である。
【図９】図９は、実施の形態２に係る磁気センサの一例を示すブロック図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施の形態２に係る磁気センサの一例を示す外観斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施の形態２に係る磁気センサの一例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る磁気センサの一例を示す回路構成図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２に係る検出方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第２のバイアス磁界を印加することで判別できない角度がなくなることを示す表である。
【図１４】図１４は、実施の形態３に係る検出方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１１】
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１２】
（実施の形態１）
以下、図１から図７を用いて、実施の形態１を説明する。
【００１３】
［磁気センサの構成］
図１は、実施の形態１に係る磁気センサ１００の一例を示すブロック図である。なお、図１には、磁気センサ１００によって磁界（具体的には磁界の向き）が検出される対象である検出対象２００についても示されている。検出対象２００は、例えばモータ又はモータを有する装置であり、モータの回転と共に回転するように磁石が取り付けられる。モータの回転と共に磁石が回転することで、磁石から発生する磁界も回転し、磁気センサ１００は、この回転する磁界を検出することで、検出対象２００（具体的には検出対象に２００に取り付けられた磁石）の磁界の向きを高精度に検出する。当該磁石が発生する磁界の磁束密度は、例えば５０ｍＴ程度であるが、これに限らない。そして、刻々と変化するモータの磁界の向きを検出することで、モータの回転角度を検出できる。例えば、車両にはモータが用いられており、モータの回転角度を高精度に検出できることで、車両を高精度に制御することができるようになる。
【００１４】
磁気センサ１００は、制御部１０、感知部１２、第１の磁界発生部２１及び第１のスイッチ回路部３１を備える。
【００１５】
制御部１０は、例えば、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）によって実現される。なお、集積回路はＬＳＩに限られず、専用回路又は汎用プロセッサで実現されてもよい。例えば、制御部１０は、マイコンによって実現されてもよい。また、制御部１０には、プログラム可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、ＬＳＩ内部の回路セルの接続及び設定が再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサが利用されてもよい。制御部１０は、検出対象２００の磁界を検出するための機能を有する。制御部１０の具体的な機能及び回路構成については、後述する図３で説明する。
【００１６】
感知部１２は、異方性磁気抵抗素子からなるブリッジ回路から構成され、感知した磁界に応じた信号を出力する。感知部１２は、検出対象２００の磁界及び第１の磁界発生部２１の磁界を感知できるように検出対象２００及び第１の磁界発生部２１の周辺に配置される。言い換えると、検出対象２００及び第１の磁界発生部２１は、感知部１２の周辺に配置される。感知部１２の具体的な機能及び回路構成については、後述する図３及び図４で説明する。
【００１７】
第１の磁界発生部２１は、感知部１２に印加するための第１のバイアス磁界を発生する。第１の磁界発生部２１は、具体的には電流経路であり、電流が流れることで磁界を発生する。第１の磁界発生部２１が発生する磁界の磁束密度は、例えば５ｍＴ程度であるが、これに限らず、この１００分の１程度であってもよい。
【００１８】
第１のスイッチ回路部３１は、第１の磁界発生部２１に接続され、第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフを切り替えるスイッチである。第１のスイッチ回路部３１は、例えば、半導体スイッチにより実現されるが、機械式スイッチにより実現されてもよい。例えば、制御部１０は電流供給能力を有し、また、第１のスイッチ回路部３１に対してオン及びオフを制御するための制御信号を送信する。第１のスイッチ回路部３１は、制御部１０と第１の磁界発生部２１との間に接続され、上記制御信号に応じて制御部１０から第１の磁界発生部２１への電流の供給のオン及びオフを切り替える。これにより、第１の磁界発生部２１は、第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフが電流の供給のオン及びオフに応じて切り替えられる。
【００１９】
次に、感知部１２、第１の磁界発生部２１及び検出対象２００の位置関係について図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。
【００２０】
図２Ａは、実施の形態１に係る磁気センサ１００の一例を示す外観斜視図である。図２Ｂは、実施の形態１に係る磁気センサ１００の一例を示す断面図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＩＩＢ−ＩＩＢ線から見たときの断面図である。図２Ｂには、検出対象２００に取り付けられた磁石２１０を示している。
【００２１】
磁気センサ１００は、例えば、チップ１１０と、チップ１１０が実装された基板１２０から構成される。例えば、チップ１１０は、制御部１０、感知部１２及び第１のスイッチ回路部３１等を含む。
【００２２】
第１の磁界発生部２１は、例えば、チップ１１０が実装される基板１２０に設けられた配線パターンである。図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、第１の磁界発生部２１は、チップ１１０（具体的には感知部１２）の例えば真下に設けられる。第１の磁界発生部２１に電流が流れることで、第１の磁界発生部２１は、感知部１２において基板１２０の主面と平行な面における成分が大きい第１のバイアス磁界を発生する。
【００２３】
検出対象２００に取り付けられた磁石２１０は、図２Ｂに示されるように、チップ１１０の例えば真上に設けられる。これにより、検出対象２００（具体的には磁石２１０）は、感知部１２において基板１２０の主面と平行な面における成分が大きい磁界を発生する。
【００２４】
なお、第１の磁界発生部２１は、感知部１２の真下に設けられなくてもよく、検出対象２００は、感知部１２の真上に設けられなくてもよい。例えば、感知部１２、第１の磁界発生部２１及び検出対象２００は、感知部１２において、第１の磁界発生部２１による第１のバイアス磁界が検出対象２００による磁界に影響を与えやすい位置関係となっていればよい。
【００２５】
また、第１の磁界発生部２１は、基板１２０上に設けられたが、チップ１１０内において感知部１２に第１のバイアス磁界を印加するように設けられてもよい。この場合、磁気センサ１００は、基板１２０を備えていなくてもよく、チップ１１０自体が磁気センサ１００であってもよい。
【００２６】
［磁気センサの回路構成］
次に、磁気センサ１００の回路構成について、図３及び図４を用いて説明する。
【００２７】
図３は、実施の形態１に係る磁気センサ１００の一例を示す回路構成図である。なお、図３には、検出対象２００についても示されている。
【００２８】
図４は、実施の形態１に係る感知部１２の一例を示す回路図である。感知部１２は、異方性磁気抵抗素子からなるブリッジ回路から構成され、感知した磁界に応じた信号を出力する。例えば、感知部１２は、図３及び図４に示されるように、８つの磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｈを備える。各磁気抵抗素子は、シリコン基板等に設けられた、鉄−ニッケル合金を含む磁気抵抗効果素子であり、外部から与えられる磁界の向き及び大きさの変化に応じて変化する電気抵抗を有する。すなわち、感知部１２から出力される信号は、この電気抵抗の変化に応じた電圧値となる。
【００２９】
磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄはホイートストンブリッジ回路ＷＢ１を構成している。ホイートストンブリッジ回路ＷＢ１は、ブリッジ回路ＢＲ１ａとブリッジ回路ＢＲ１ｂとを有している。すなわち、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ１は、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ａ及び１２ｃよりなるブリッジ回路ＢＲ１ａと、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ｂ及び１２ｄよりなるブリッジ回路ＢＲ１ｂとが互いに並列に接続されて形成されフルブリッジ回路を構成している。ホイートストンブリッジ回路ＷＢ１の一方の端部が電位ＶＳとされ、他方の端部がグランドＧＮＤに接地されている。
【００３０】
具体的には、図４に示されるように、磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−２は接続点１２ａｂで磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ａ及び１２ｂが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−２は接続点１２ｃｄで磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｃ及び１２ｄが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ａの端１２ａ−１は接続点１２ａｃで磁気抵抗素子１２ｃの端１２ｃ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ａ及び１２ｃが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｂの端１２ｂ−２は接続点１２ｂｄで磁気抵抗素子１２ｄの端１２ｄ−２に接続されて、磁気抵抗素子１２ｂ及び１２ｄが互いに直列に接続されている。接続点１２ａｂが固定電位である電位ＶＳとされ、接続点１２ｃｄがグランドＧＮＤに接地されて固定電位に接続されている。接続点１２ａｃはブリッジ回路ＢＲ１ａの中点を構成する。接続点１２ｃｄはブリッジ回路ＢＲ１ｂの中点を構成する。
【００３１】
磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈはホイートストンブリッジ回路ＷＢ２を構成している。ホイートストンブリッジ回路ＷＢ２は、ブリッジ回路ＢＲ２ａとブリッジ回路ＢＲ２ｂとを有している。すなわち、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ２は、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ｅ及び１２ｇよりなる回路ＢＲ２ａと、互いに直列に接続された磁気抵抗素子１２ｆ及び１２ｈよりなるブリッジ回路ＢＲ２ｂとが互いに並列に接続されて形成されている。ホイートストンブリッジ回路ＷＢ２の一方の端部が基準電位である電位ＶＣとされ、他方の端部がグランドＧＮＤに接地されている。
【００３２】
具体的には、図４に示されるように、磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−２は接続点１２ｅｆで磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｅ及び１２ｆが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ−２は接続点１２ｇｈで磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｇ及び１２ｈが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｅの端１２ｅ−１は接続点１２ｅｇで磁気抵抗素子１２ｇの端１２ｇ−１に接続されて、磁気抵抗素子１２ｅ及び１２ｇが互いに直列に接続されている。磁気抵抗素子１２ｆの端１２ｆ−２は接続点１２ｆｈで磁気抵抗素子１２ｈの端１２ｈ−２に接続されて、磁気抵抗素子１２ｆ及び１２ｈが互いに直列に接続されている。接続点１２ｅｆが固定の基準電位である電位ＶＣとされ、接続点１２ｇｈがグランドＧＮＤに接地されて固定電位に接続されている。接続点１２ｅｇはブリッジ回路ＢＲ２ａの中点を構成する。接続点１２ｆｈはブリッジ回路ＢＲ２ｂの中点を構成する。
【００３３】
ホイートストンブリッジ回路ＷＢ１はホイートストンブリッジ回路ＷＢ２を４５°回転させた構成に一致する。別の表現では、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ２はホイートストンブリッジ回路ＷＢ１を４５°回転させた構成に一致する。つまり、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄは、磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈに対して４５°傾いた状態で配置されている。言い換えると、磁気抵抗素子１２ｅ〜１２ｈは、磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｄに対して４５°傾いた状態で配置されている。
【００３４】
なお、感知部１２は、ブリッジ回路としてフルブリッジ回路から構成されているが、ハーフブリッジ回路から構成されていてもよい。つまり、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ１の代わりとして、ブリッジ回路ＢＲ１ａもしくはブリッジ回路ＢＲ１ｂのいずれか一方だけを備えてもよく、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ２の代わりとして、ブリッジ回路ＢＲ２ａもしくはブリッジ回路ＢＲ２ｂのいずれか一方だけを備えてもよい。
【００３５】
磁気センサ１００は検出対象２００の近傍に配置される。検出対象２００から与えられる磁界（具体的には回転磁界）の変化に応じて磁気抵抗素子１２ａ〜１２ｈの抵抗値が変化する。よって、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ１を構成する磁気抵抗素子１２ａ及び１２ｃの接続点１２ａｃと、磁気抵抗素子１２ｂ及び１２ｄの接続点１２ｂｄとから互いに１８０°異なる位相を有する正弦波状の正弦波信号である信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−がそれぞれ出力される。同時に、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ２を構成する磁気抵抗素子１２ｅ及び１２ｇの接続点１２ｅｇと、磁気抵抗素子１２ｆ及び１２ｈの接続点１２ｆｈとからも互いの１８０°異なる位相を有する余弦波状の正弦波信号である信号ｃｏｓ−と信号ｃｏｓ＋がそれぞれ出力される。ホイートストンブリッジ回路ＷＢ２から出力される余弦波状の信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−は、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ１から出力される正弦波状の信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−からそれぞれ９０°遅れてずれた位相を有する。なお、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ１から正弦波状の信号が得られ、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ２から余弦波状の信号が得られるのは、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ１がホイートストンブリッジ回路ＷＢ２を４５°回転させた構成と一致するからである。このように、感知部１２は検出対象２００の回転に応じて検出信号（信号ｓｉｎ＋、信号ｓｉｎ−、信号ｃｏｓ＋及び信号ｃｏｓ−）を出力する。
【００３６】
制御部１０は、信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−と信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−とが入力されるとともに、信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−と信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−とに対して増幅及びアナログデジタル（ＡＤ）変換など各種の信号処理を行い、これらの信号に基づいて検出対象２００の磁界の向きを検出する。詳細は後述するが、制御部１０は、第１のスイッチ回路部３１による第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフの切り替えを制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の向きを検出する。以下、制御部１０が備える構成について説明する。
【００３７】
図３に示されるように、制御部１０は、例えば、演算部１１、第１スイッチ制御部１３ａ、増幅器１４ａ〜１４ｄ、オフセット調整回路１５、差動増幅器１６ａ及び１６ｂ、ゲイン調整回路１７、並びに、ＡＤ変換器１８ａ及び１８ｂを備える。
【００３８】
第１スイッチ制御部１３ａは、第１のスイッチ回路部３１に対してオン及びオフを制御するための制御信号を送信し、第１の磁界発生部２１への電流の供給のオン及びオフを制御する。なお、図示していないが、第１の磁界発生部２１の第１のスイッチ回路部３１とは反対側は例えば抵抗を介してグランドに接続される。また、図３では、説明を簡単にするために第１のスイッチ回路部３１のオン及びオフを制御する機能と、第１の磁界発生部２１への電流を供給する機能とを、第１スイッチ制御部１３ａと称する機能構成要素として１つにまとめて示している。
【００３９】
増幅器１４ａは信号ｓｉｎ＋を増幅する。増幅器１４ｂは信号ｓｉｎ−を増幅する。増幅器１４ｃは信号ｃｏｓ＋信号を増幅する。増幅器１４ｄは信号ｃｏｓ−信号を増幅する。
【００４０】
オフセット調整回路１５は増幅器１４ａ〜１４ｄの入力段に接続され、信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−との平均値である中点電位差と、信号ｃｏｓ＋信号と信号ｃｏｓ−との平均値である中点電位差とを０にするように増幅器１４ａ〜１４ｄを調整する。
【００４１】
差動増幅器１６ａは、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ１から出力される信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−との差を増幅して信号ｓｉｎ＋と信号ｓｉｎ−の振幅の２倍の振幅を有する信号ｓｉｎを生成する。
【００４２】
差動増幅器１６ｂは、ホイートストンブリッジ回路ＷＢ２から出力される信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−との差を増幅して信号ｃｏｓ＋と信号ｃｏｓ−の振幅の２倍の振幅を有する信号ｃｏｓを生成する。信号ｃｏｓは信号ｓｉｎと９０°異なる位相を有する正弦波信号である。
【００４３】
ゲイン調整回路１７は、差動増幅器１６ａ及び１６ｂがそれぞれ出力する信号ｓｉｎと信号ｃｏｓの振幅が所定の振幅となるように差動増幅器１６ａ及び１６ｂのゲインを調整する。
【００４４】
この構成により、増幅器１４ａ〜１４ｄのそれぞれに対してオフセット・ゲインの調整を行う必要がないので、１回のオフセット調整と１回のゲイン調整とで信号を調整することができる。これは特に回路の小型化に貢献する。
【００４５】
ＡＤ変換器１８ａは、差動増幅器１６ａから出力されたアナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしてデジタル信号である信号ｓｉｎに変換する。
【００４６】
ＡＤ変換器１８ｂは、差動増幅器１６ｂから出力されたアナログ信号を所定のサンプリング周期でサンプリングしてデジタル信号である信号ｃｏｓに変換する。
【００４７】
演算部１１は、デジタル信号である信号ｓｉｎと、デジタル信号である信号ｃｏｓとから、検出対象２００の磁界の方向を検出する。具体的には、演算部１１は、信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとに対してａｒｃｔａｎ演算を行う。すなわち、演算部１１は、信号ｃｏｓの値を信号ｓｉｎの値で除することで検出対象２００の磁界の方向を検出する。演算部１１は、検出対象２００の磁界の方向を示す角度情報を形成する。なお、角度とは、任意の向きを基準（０°）としたときの当該基準に対する角度である。
【００４８】
［磁気センサを用いた検出方法］
次に、磁気センサ１００の動作を説明しながら、磁気センサ１００を用いた検出対象２００の磁界の向きの検出方法について図５から図７を用いて説明する。
【００４９】
図５は、実施の形態１に係る検出方法の一例を示すフローチャートであり、磁気センサ１００（具体的には制御部１０）の動作を示すものでもある。
【００５０】
まず、制御部１０は、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御する（ステップＳ１１：第１オフ制御ステップ）。具体的には、制御部１０は、第１のスイッチ回路部３１をオフに制御することで、第１の磁界発生部２１に電流を供給しないようにして、第１の磁界発生部２１に第１のバイアス磁界を発生させない。これにより、感知部１２には、検出対象２００が発生する磁界が印加され、第１のバイアス磁界は印加されないため、感知部１２は、検出対象２００が発生する磁界に応じた信号を出力する。
【００５１】
次に、制御部１０は、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の方向を示す第１の角度情報を形成する（ステップＳ１２：第１形成ステップ）。これについて、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。
【００５２】
図６Ａ及び図６Ｂは、感知部１２から出力される信号の一例を示すグラフである。具体的には、図６Ａは、感知部１２から出力され信号処理された信号ｓｉｎを示し、図６Ｂは、感知部１２から出力され信号処理された信号ｃｏｓを示す。図６Ａ及び図６Ｂについて、実線は第１のバイアス磁界の印加がオフのときの信号を示し、破線は第１のバイアス磁界の印加がオンのときの信号を示す。縦軸は信号電位を示し、横軸は検出対象２００の回転角を示す。当該回転角は、検出対象２００（磁石２１０）が基板１２０に垂直な方向の軸を中心に回転したときの任意の基準（０°）に対する回転角である。検出対象２００が回転することで、図６Ａ及び図６Ｂにおける実線の波形に示されるように、回転角に応じた信号ｓｉｎ及び信号ｃｏｓが出力される。つまり、回転角と信号ｓｉｎ及び信号ｃｏｓ（具体的には信号ｓｉｎと信号ｃｏｓとに対して行われたａｒｃｔａｎ演算の結果）とは対応しているため、当該演算結果から回転角を検出できる。ただし、信号ｓｉｎ及び信号ｃｏｓは周期が１８０°である。このため、検出対象２００の磁界を感知部１２に印加するだけでは、１８０°の角度範囲しか検出できない。例えば、検出対象２００の回転角が９０°のときと２７０°のときとで感知部１２から出力される信号が同じ値となり、検出対象２００の回転角が９０°であるのか２７０°であるのかを判別できない。つまり、検出対象２００の磁界の互いに反対の２つの向きを合わせた方向（上下方向、左右方向等）は検出できるが、磁界の向き（上向き、下向き、右向き、左向き等）は検出できない。
【００５３】
このように、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて形成される第１の角度情報は、０°から１８０°の角度範囲における角度か、当該角度に対して１８０°加算したときの１８０°から３６０°の角度範囲における角度かのどちらであるかを判別できない。
【００５４】
図５での説明に戻り、次に、制御部１０は、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御する（ステップＳ１３：第１オン制御ステップ）。具体的には、制御部１０は、第１のスイッチ回路部３１をオンに制御することで、第１の磁界発生部２１に電流を供給して、第１の磁界発生部２１に第１のバイアス磁界を発生させる。これにより、感知部１２には、検出対象２００が発生する磁界及び第１の磁界発生部２１が発生する第１のバイアス磁界が印加され、感知部１２は、検出対象２００が発生する磁界と第１のバイアス磁界との合成磁界に応じた信号を出力する。
【００５５】
次に、制御部１０は、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の方向を示す第２の角度情報を形成する（ステップＳ１４：第２形成ステップ）。これについて、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。
【００５６】
検出対象２００が回転することで、図６Ａ及び図６Ｂにおける破線の波形に示されるように、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御したときには、オフに制御したときとは異なる信号ｓｉｎ及び信号ｃｏｓが出力される。ここで、第１のバイアス磁界の印加をオンにした場合には、印加をオフにした場合と比べて特定の１８０°の角度範囲では位相がプラス側に変化し、当該特定の１８０°の角度範囲外の１８０°の角度範囲では位相がマイナス側に変化する。例えば、当該特定の１８０°の角度範囲は、０°から９０°と２７０°から３６０°（回転により角度は３５９°、３６０°（＝０°）、１°、・・・と変化することから、以下では、２７０°から９０°と記す）であり、当該特定の１８０°の角度範囲外の１８０°の角度範囲は、９０°から２７０°である。なお、１８０°の角度範囲は、第１のバイアス磁界の向き（つまり、第１の磁界発生部２１の電流の向き）に対応した１８０°の角度範囲となる。つまり、当該特定の１８０°の角度範囲として２７０°から９０°は一例であり、第１の磁界発生部２１の設計に応じた１８０°の角度範囲となる。
【００５７】
このように、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて形成される第２の角度情報は、第１の角度情報に対して０°から３６０°まで全体的に同じ傾向で変化するのではなく、特定の１８０°の角度範囲でプラス側に変化するという傾向があり、この角度範囲外ではマイナス側に変化するという傾向がある。
【００５８】
なお、ステップＳ１１からステップＳ１４での処理が行われる順序は、図５に示される順序に限らず、例えば、第２の角度情報が形成されてから、第１の角度情報が形成されてもよい。
【００５９】
次に、制御部１０は、第１の角度情報と第２の角度情報との差分に基づく第１の差分情報を算出する（ステップＳ１５：第１算出ステップ）。第１の差分情報は、プラスを示す情報又はマイナスを示す情報である。これについて、図７を用いて説明する。
【００６０】
図７は、第１のバイアス磁界を印加することで角度を判別できることを示す表である。
【００６１】
例えば、磁界の向きが４５°である場合及び２２５°である場合に、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの第１の角度情報が共に４５°を示す情報であり、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御したときの第２の角度情報が、磁界の向きが４５°に対して４９°を示す情報であり、磁界の向きが２２５°に対しては４１°であったとする。このとき、磁界の向きが４５°のときは、第１の角度情報と第２の角度情報との差分（第１の差分情報）がプラス４°となりプラスを示す情報となる。一方で、磁界の向きが２２５°のときは、第１の差分情報がマイナス４°となりマイナスを示す情報となる。第１の磁界発生部２１は配線パターン等であることから、第１の磁界発生部２１をいったん配置すれば第１のバイアス磁界の向きは基本的には固定となる。このため、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御したときに、第２の角度情報が第１の角度情報に対してプラス側に変化する１８０°の角度範囲及びマイナス側に変化する１８０°の角度範囲は、それぞれ固定となる。例えば、図７に示されるように、第２の角度情報が第１の角度情報に対してプラス側に変化した場合（つまり第１の角度情報と第２の角度情報との差分がプラスであり、第１の差分情報がプラスを示す情報の場合）、第１の角度情報は２７０°から９０°の角度範囲内の角度であることがわかり、第２の角度情報が第１の角度情報に対してマイナス側に変化した場合（つまり第１の角度情報と第２の角度情報との差分がマイナスであり、第１の差分情報がマイナスを示す情報の場合）、第１の角度情報は９０°から２７０°の角度範囲内の角度であることがわかる。
【００６２】
そして、制御部１０は、第１の角度情報と第１の差分情報とから、検出対象２００の磁界の向きを検出する（ステップＳ１６：検出ステップ）。例えば、第１の角度情報が４５°であり第２の角度情報が４９°であった場合、その差分がプラス４°であることから第１の差分情報はプラスを示す情報となり、第１のバイアス磁界を印加しないときの第１の角度情報は、２７０°から９０°の角度範囲内にあると確定する。すなわち、検出対象２００の磁界の向きは４５°の向きであると検出できる。また、例えば、第１の角度情報が４５°であり第２の角度情報が４１°であった場合、その差分がマイナス４°であることから第１の差分情報はマイナスを示す情報となり、第１のバイアス磁界を印加しないときの第１の角度情報は、９０°から２７０°の角度範囲内にあると確定する。すなわち、検出対象２００の磁界の向きは２２５°の向きであると検出できる。なお、差分情報は、象限情報とも呼ばれる。差分情報を用いることで、角度がどの象限にあるのかを判別することができるためである。
【００６３】
なお、検出対象２００は、例えばモータ等であるため、ある瞬間の検出対象２００の向きだけでなく、刻々と回転する検出対象２００の回転角を検出できてもよい。
【００６４】
そこで、第１オフ制御ステップと、第１オン制御ステップと、第１形成ステップと、第２形成ステップと、第１算出ステップと、検出ステップとの組み合わせを一工程として、前記一工程を繰り返し行うことで、制御部１０は、回転する検出対象２００の回転角を検出してもよい。
【００６５】
［効果等］
以上説明したように、本実施の形態に係る磁気センサ１００は、検出対象２００の磁界の向きを検出する磁気センサであって、異方性磁気抵抗素子からなるブリッジ回路から構成され、感知した磁界に応じた信号を出力する感知部１２と、感知部１２に印加するための第１のバイアス磁界を発生する第１の磁界発生部２１と、第１の磁界発生部２１に接続され、第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフを切り替える第１のスイッチ回路部３１と、第１のスイッチ回路部３１による第１のバイアス磁界の印加のオン及びオフの切り替えを制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の向きを検出する制御部１０と、を備える。
【００６６】
また、本実施の形態に係る検出方法は、検出対象２００の磁界の向きを検出する方法である。検出方法は、異方性磁気抵抗素子からなるブリッジ回路から構成され、感知した磁界に応じた信号を出力する感知部１２に印加するための第１のバイアス磁界の印加をオフに制御する第１オフ制御ステップと、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御する第１オン制御ステップと、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の方向を示す第１の角度情報を形成する第１形成ステップと、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の方向を示す第２の角度情報を形成する第２形成ステップと、第１の角度情報と第２の角度情報との差分に基づく第１の差分情報を算出する第１算出ステップと、第１の角度情報と第１の差分情報とから、検出対象２００の磁界の向きを検出する検出ステップと、を含む。
【００６７】
検出対象２００による磁界が感知部１２に印加されたときには、検出対象２００の磁界の向き（角度）が、０°から１８０°の角度範囲における角度か、当該角度に対して１８０°加算したときの１８０°から３６０°の角度範囲における角度かのどちらであるかを判別できない。これに対して、感知部１２にさらに第１のバイアス磁界を印加した場合、感知部１２から出力される信号に基づいて算出される角度は、第１のバイアス磁界を印加しないときと比べて、特定の１８０°の角度範囲においてプラス側に変化し、この角度範囲外においてマイナス側に変化する。したがって、感知部１２にさらに第１のバイアス磁界を印加した場合と印加しない場合とでそれぞれ算出される角度の差分から、検出対象２００の磁界の向き（角度）が０°から１８０°の角度範囲における角度か、当該角度に対して１８０°加算したときの１８０°から３６０°の角度範囲における角度かのどちらであるかを判別できる。したがって、ホール素子等を別途設けなくてもよいため、このような磁気センサ１００及び検出方法によれば、検出対象２００の磁界の向きを容易に検出できる。
【００６８】
また、第１オフ制御ステップと、第１オン制御ステップと、第１形成ステップと、第２形成ステップと、第１算出ステップと、検出ステップとの組み合わせを一工程として、前記一工程を繰り返し行うことで、回転する検出対象２００の回転角を検出してもよい。
【００６９】
これによれば、ある瞬間の検出対象２００の向きだけでなく、刻々と回転する検出対象２００の回転角を検出できる。
【００７０】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図８から図１３を用いて説明する。
【００７１】
図８は、第１のバイアス磁界の印加によっても判別できない角度があることを示す表である。
【００７２】
図８に示されるように、磁界の向きが９０°又は２７０°のときは、第１の角度情報は共に９０°となり、第１のバイアス磁界を印加しても第２の角度情報は共に９０°のままとなっている。感知部１２において、９０°又は２７０°となっているときの検出対象２００の磁界と第１のバイアス磁界とは方向が同じであり、検出対象２００の磁界及び第１のバイアス磁界との合成磁界の方向に変化が生じないためである。したがって、この場合、第１の差分情報はプラス／マイナスゼロを示す情報となり、検出対象２００の向きが９０°であるか２７０°であるかを判別できない。このように、第１のバイアス磁界を印加したとしても判別できない角度が存在する。
【００７３】
そこで、実施の形態２に係る磁気センサ１００ａについて説明する。
【００７４】
［磁気センサの構成］
図９は、実施の形態２に係る磁気センサ１００ａの一例を示すブロック図である。なお、図９には、磁気センサ１００ａによって磁界（具体的には磁界の向き）が検出される対象である検出対象２００についても示されている。
【００７５】
磁気センサ１００ａは、制御部１０の代わりに制御部１０ａを備え、さらに、第２の磁界発生部２２及び第２のスイッチ回路部３２を備える点が、実施の形態１に係る磁気センサ１００と異なる。その他の点は、実施の形態１に係る磁気センサ１００と同じであるため説明を省略し、以下では異なる点を中心に説明する。
【００７６】
制御部１０ａは、基本的には制御部１０と同じであり、一部の機能が制御部１０と異なる。制御部１０ａの具体的な機能及び回路構成については、後述する図１１で説明する。
【００７７】
第２の磁界発生部２２は、感知部１２に印加するための第２のバイアス磁界を発生する。第２の磁界発生部２２は、具体的には電流経路であり、電流が流れることで磁界を発生する。第２のバイアス磁界は、第１のバイアス磁界と方向が異なる。第２の磁界発生部２２が発生する磁界の磁束密度は、例えば５ｍＴ程度であるが、これに限らず、この１００分の１程度であってもよい。
【００７８】
第２のスイッチ回路部３２は、第２の磁界発生部２２に接続され、第２のバイアス磁界の印加のオン及びオフを切り替えるスイッチである。第２のスイッチ回路部３２は、例えば、半導体スイッチにより実現されるが、機械式スイッチにより実現されてもよい。例えば、制御部１０ａは、第２のスイッチ回路部３２に対してオン及びオフを制御するための制御信号を送信する。第２のスイッチ回路部３２は、制御部１０ａと第２の磁界発生部２２との間に接続され、上記制御信号に応じて制御部１０ａから第２の磁界発生部２２への電流の供給のオン及びオフを切り替える。これにより、第２の磁界発生部２２は、第２のバイアス磁界の印加のオン及びオフが電流の供給のオン及びオフに応じて切り替えられる。
【００７９】
次に、感知部１２、第１の磁界発生部２１、第２の磁界発生部２２及び検出対象２００の位置関係について図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて説明する。
【００８０】
図１０Ａは、実施の形態２に係る磁気センサ１００ａの一例を示す外観斜視図である。図１０Ｂは、実施の形態２に係る磁気センサ１００ａの一例を示す断面図である。図１０Ｂは、図１０ＡにおけるＸＢ−ＸＢ線から見たときの断面図である。図１０Ｂには、検出対象２００に取り付けられた磁石２１０を示している。
【００８１】
磁気センサ１００ａは、例えば、チップ１１０ａと、チップ１１０ａが実装された基板１２０ａから構成される。例えば、チップ１１０ａは、制御部１０ａ、感知部１２、第１のスイッチ回路部３１及び第２のスイッチ回路部３２等を含む。
【００８２】
第１の磁界発生部２１及び第２の磁界発生部２２は、例えば、チップ１１０ａが実装される基板１２０ａに設けられた配線パターンである。第１のバイアス磁界の方向と第２のバイアス磁界の方向とが異なる方向となるように第１の磁界発生部２１と第２の磁界発生部２２とが配置されている。図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、第１の磁界発生部２１及び第２の磁界発生部２２は、チップ１１０ａ（具体的には感知部１２）の例えば真下に設けられる。例えば、基板１２０ａは両面基板であり、第１の磁界発生部２１は基板１２０ａの一方主面に設けられ、第２の磁界発生部２２は基板１２０ａの他方主面に設けられ、基板１２０ａの平面視において、第１の磁界発生部２１と第２の磁界発生部２２とは交差（例えば直交）する。第１の磁界発生部２１に電流が流れることで、第１の磁界発生部２１は、感知部１２において基板１２０ａの主面と平行な面における成分が大きい第１のバイアス磁界を発生する。また、第２の磁界発生部２２に電流が流れることで、第２の磁界発生部２２は、感知部１２において基板１２０ａの主面と平行な面における成分が大きい第２のバイアス磁界を発生する。
【００８３】
検出対象２００に取り付けられた磁石２１０は、図１０Ｂに示されるように、チップ１１０ａの例えば真上に設けられる。これにより、検出対象２００（具体的には磁石２１０）は、感知部１２において基板１２０ａの主面と平行な面における成分が大きい磁界を発生する。
【００８４】
なお、第１の磁界発生部２１及び第２の磁界発生部２２は、感知部１２の真下に設けられなくてもよく、検出対象２００は、感知部１２の真上に設けられなくてもよい。例えば、感知部１２、第１の磁界発生部２１、第２の磁界発生部２２及び検出対象２００は、第１の磁界発生部２１による第１のバイアス磁界及び第２の磁界発生部２２による第２のバイアス磁界が、感知部１２において検出対象２００による磁界に影響を与えやすい位置関係となっていればよい。
【００８５】
また、第１の磁界発生部２１及び第２の磁界発生部２２は、基板１２０ａ上に設けられたが、チップ１１０ａ内において感知部１２に第１のバイアス磁界及び第２のバイアス磁界を印加するように設けられてもよい。この場合、磁気センサ１００ａは、基板１２０ａを備えていなくてもよく、チップ１１０ａ自体が磁気センサ１００ａであってもよい。
【００８６】
［磁気センサの回路構成］
次に、磁気センサ１００ａの回路構成について、図１１を用いて説明する。
【００８７】
図１１は、実施の形態２に係る磁気センサ１００ａの一例を示す回路構成図である。なお、図１１には、検出対象２００についても示されている。
【００８８】
制御部１０ａは、さらに、第２スイッチ制御部１３ｂを備える点が、実施の形態１に係る制御部１０と異なる。その他の点は、制御部１０におけるものと同じであるため説明は省略する。
【００８９】
第２スイッチ制御部１３ｂは、第２のスイッチ回路部３２に対してオン及びオフを制御するための制御信号を送信し、第２の磁界発生部２２への電流の供給のオン及びオフを制御する。なお、図示していないが、第２の磁界発生部２２の第２のスイッチ回路部３２とは反対側は例えば抵抗を介してグランドに接続される。また、図１１では、説明を簡単にするために第２のスイッチ回路部３２のオン及びオフを制御する機能と、第２の磁界発生部２２への電流を供給する機能とを、第２スイッチ制御部１３ｂと称する機能構成要素として１つにまとめて示している。
【００９０】
［磁気センサを用いた検出方法］
次に、磁気センサ１００ａの動作を説明しながら、磁気センサ１００ａを用いた検出対象２００の磁界の向きの検出方法について図１２及び図１３を用いて説明する。
【００９１】
図１２は、実施の形態２に係る検出方法の一例を示すフローチャートであり、磁気センサ１００ａ（具体的には制御部１０ａ）の動作を示すものでもある。
【００９２】
まず、制御部１０ａは、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御する（ステップＳ２１：第１オフ制御ステップ）。ステップＳ２１での処理は、ステップＳ１１での処理と同じであるため説明を省略する。
【００９３】
次に、制御部１０ａは、第２のバイアス磁界の印加をオフに制御する（ステップＳ２２：第２オフ制御ステップ）。具体的には、制御部１０ａは、第２のスイッチ回路部３２をオフに制御することで、第２の磁界発生部２２に電流を供給しないようにして、第２の磁界発生部２２に第２のバイアス磁界を発生させない。これにより、感知部１２には、検出対象２００が発生する磁界が印加され、第１のバイアス磁界及び第２のバイアス磁界は印加されないため、感知部１２は、検出対象２００が発生する磁界に応じた信号を出力する。
【００９４】
次に、制御部１０ａは、第１のバイアス磁界の印加及び第２のバイアス磁界の印加を共にオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、第１の角度情報を形成する（ステップＳ２３：第１形成ステップ）。ステップＳ１２での説明と同じように、第１のバイアス磁界及び第２のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて形成される第１の角度情報は、０°から１８０°の角度範囲における角度か、当該角度に対して１８０°加算したときの１８０°から３６０°の角度範囲における角度かのどちらであるかを判別できない。
【００９５】
次に、制御部１０ａは、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御する（ステップＳ２４：第１オン制御ステップ）。ステップＳ２４での処理は、ステップＳ１３での処理と同じであるため説明を省略する。
【００９６】
次に、制御部１０ａは、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御し、かつ、第２のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、第２の角度情報を形成する（ステップＳ２５：第２形成ステップ）。ステップＳ１４での説明と同じように、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御し、かつ、第２のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて形成される第２の角度情報は、第１の角度情報に対して０°から３６０°まで全体的に同じ傾向で変化するのではなく、特定の１８０°の角度範囲でプラス側に変化するという傾向があり、この角度範囲外ではマイナス側に変化するという傾向がある。
【００９７】
次に、制御部１０ａは、第１の角度情報と第２の角度情報との差分に基づく第１の差分情報を算出する（ステップＳ２６：第１算出ステップ）。ステップＳ２６での処理は、ステップＳ１５での処理と同じであるため説明を省略する。
【００９８】
上述したように、第１の差分情報では、判別できない角度が存在する。そこで、第２のバイアス磁界の印加が行われる。
【００９９】
制御部１０ａは、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御し（ステップＳ２７：第１オフ制御ステップ）、第２のバイアス磁界の印加をオンに制御する（ステップＳ２８：第２オン制御ステップ）。具体的には、制御部１０ａは、第２のスイッチ回路部３２をオンに制御することで、第２の磁界発生部２２に電流を供給して、第２の磁界発生部２２に第２のバイアス磁界を発生させる。これにより、感知部１２には、検出対象２００が発生する磁界及び第２の磁界発生部２２が発生する第２のバイアス磁界が印加され、感知部１２は、検出対象２００が発生する磁界と第２のバイアス磁界との合成磁界に応じた信号を出力する。
【０１００】
次に、制御部１０ａは、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御し、かつ、第２のバイアス磁界の印加をオンに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の方向を示す第３の角度情報を形成する（ステップＳ２９：第３形成ステップ）。第２のバイアス磁界は、第１のバイアス磁界の方向とは異なるため、第３の角度情報に示される方向（角度）は第２の角度情報に示されるものと異なり、つまりは、角度がプラス側に変化する１８０°の角度範囲及びマイナス側に変化する１８０°の角度範囲も第２の角度情報と異なる。例えば、第３の角度情報について、角度がプラス側に変化する１８０°の角度範囲は、１８０°から３６０°であり、角度がマイナス側に変化する１８０°の角度範囲は、０°から１８０°である。
【０１０１】
このように、第３の角度情報は、第２の角度情報に対して、プラス側に変化する１８０°の角度範囲、及び、マイナス側に変化する１８０°の角度範囲が異なる。
【０１０２】
次に、制御部１０ａは、第１の角度情報と第３の角度情報との差分に基づく第２の差分情報を算出する（ステップＳ３０：第２算出ステップ）。第２の差分情報は、プラスを示す情報又はマイナスを示す情報である。これについて、図１３を用いて説明する。
【０１０３】
図１３は、第２のバイアス磁界を印加することで判別できない角度がなくなることを示す表である。
【０１０４】
例えば、磁界の向きが９０°である場合及び２７０°である場合に、第１のバイアス磁界の印加及び第２のバイアス磁界の印加をオフにしたときの第１の角度情報が共に９０°を示す情報であり、第１のバイアス磁界の印加をオンにし、第２のバイアス磁界の印加をオフにしたときの第２の角度情報も、共に９０°を示す情報であったとする。つまり、磁界の向きが９０°である場合及び２７０°である場合は、それぞれ第１の差分情報がプラス／マイナスゼロを示す情報となっている。
【０１０５】
そして、第１のバイアス磁界の印加をオフにし、第２のバイアス磁界の印加をオンにしたときの第３の角度情報は、磁界の向きが９０°に対して８４°を示す情報であり、磁界の向きが２７０°に対しては９６°であったとする。このとき、磁界の向きが９０°のときは、第１の角度情報と第３の角度情報との差分（第２の差分情報）は、マイナス６°となりマイナスを示す情報となる。一方で、磁界の向きが２７０°のときは、第２の差分情報がプラス６°となりプラスを示す情報となる。第２の磁界発生部２２は配線パターン等であることから、第２の磁界発生部２２をいったん配置すれば第２のバイアス磁界の向きは基本的には固定となる。このため、第３の角度情報が第１の角度情報に対してプラス側に変化する１８０°の角度範囲及びマイナス側に変化する１８０°の角度範囲は、それぞれ固定となる。例えば、図１３に示されるように、第３の角度情報が第１の角度情報に対してプラス側に変化した場合（つまり第１の角度情報と第３の角度情報との差分がプラスであり、第２の差分情報がプラスを示す情報の場合）、第１の角度情報は１８０°から３６０°の角度範囲内の角度であることがわかり、第３の角度情報が第１の角度情報に対してマイナス側に変化した場合（つまり第１の角度情報と第３の角度情報との差分がマイナスであり、第２の差分情報がマイナスを示す情報の場合）、第１の角度情報は０°から１８０°の角度範囲内の角度であることがわかる。
【０１０６】
なお、ステップＳ２１からステップＳ３０での処理が行われる順序は、図１２に示される順序に限らず、例えば、第１の角度情報、第２の角度情報及び第３の角度情報はどの順序で形成されてもよく、第１の差分情報及び第２の差分情報はどの順序で算出されてもよい。
【０１０７】
そして、制御部１０ａは、第１の角度情報と第１の差分情報と第２の差分情報とから、検出対象２００の磁界の向きを検出する（ステップＳ３１：検出ステップ）。例えば、第１の差分情報はプラス／マイナスゼロを示す情報である場合、第２の差分情報は必ずプラスを示す情報又はマイナスを示す情報となる。第１のバイアス磁界と第２のバイアス磁界とはそれぞれ方向が異なり、第２の角度情報と第３の角度情報とでは、第１の角度情報に対してプラス側又はマイナス側に変化する角度範囲にずれが生じるためである。
【０１０８】
したがって、例えば、第１の角度情報が９０°、第２の角度情報が９０°、第３の角度情報が８４°であった場合、第２の角度情報と第３の角度情報との差分がマイナス６°であることから第２差分情報はマイナスを示す情報となり、第１のバイアス磁界を印加しないときの第１の角度情報は、０°から１８０°の角度範囲内にあると確定する。すなわち、検出対象２００の磁界の向きは９０°の向きであると検出できる。また、例えば、第１の角度情報が９０°、第２の角度情報が９０°、第３の角度情報が９６°であった場合、第２の角度情報と第３の角度情報との差分がプラス６°であることから第２差分情報はプラスを示す情報となり、第１のバイアス磁界を印加しないときの第１の角度情報は、１８０°から３６０°の角度範囲内にあると確定する。すなわち、検出対象２００の磁界の向きは２７０°の向きであると検出できる。
【０１０９】
なお、検出対象２００は、例えばモータ等であるため、ある瞬間の検出対象２００の向きだけでなく、刻々と回転する検出対象２００の回転角を検出できてもよい。
【０１１０】
そこで、第１オフ制御ステップと、第１オン制御ステップと、第２オフ制御ステップと、第２オン制御ステップと、第１形成ステップと、第２形成ステップと、第３形成ステップと、第１算出ステップと、第２算出ステップと、検出ステップとの組み合わせを一工程として、前記一工程を繰り返し行うことで、回転する検出対象２００の回転角を検出してもよい。
【０１１１】
［効果等］
以上説明したように、磁気センサ１００ａは、さらに、感知部１２に印加するための第２のバイアス磁界を発生する第２の磁界発生部２２と、第２の磁界発生部２２に接続され第２のバイアス磁界の印加のオン及びオフを切り替える第２のスイッチ回路部３２と、を備え、第１のバイアス磁界の方向と第２のバイアス磁界の方向とが異なる方向となるように第１の磁界発生部２１と第２の磁界発生部２２とが配置されている。
【０１１２】
また、検出方法は、さらに、感知部１２に印加するための第２のバイアス磁界の印加をオフに制御する第２オフ制御ステップと、第２のバイアス磁界の印加をオンに制御する第２オン制御ステップと、を含む。第２のバイアス磁界の方向は、第１のバイアス磁界の方向と異なっている。第１形成ステップでは、第１のバイアス磁界の印加及び第２のバイアス磁界の印加を共にオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、第１の角度情報を形成する。第２形成ステップでは、第１のバイアス磁界の印加をオンに制御し、かつ、第２のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、第２の角度情報を形成する。検出方法は、さらに、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御し、かつ、第２のバイアス磁界の印加をオンに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の方向を示す第３の角度情報を形成する第３形成ステップと、第１の角度情報と第３の角度情報との差分に基づく第２の差分情報を算出する第２算出ステップと、を含む。検出ステップでは、第１の角度情報と第１の差分情報と第２の差分情報とから、検出対象２００の磁界の向きを検出する。
【０１１３】
これによれば、第１のバイアス磁界及び第２のバイアス磁界の一方を印加したときには、判別できない角度が存在するが、それぞれを独立して印加することで、０°から３６０°の全ての角度について確実に判別することができる。
【０１１４】
また、第１オフ制御ステップと、第１オン制御ステップと、第２オフ制御ステップと、第２オン制御ステップと、第１形成ステップと、第２形成ステップと、第３形成ステップと、第１算出ステップと、第２算出ステップと、検出ステップとの組み合わせを一工程として、前記一工程を繰り返し行うことで、回転する前記検出対象の回転角を検出してもよい。
【０１１５】
これによれば、ある瞬間の検出対象２００の向きだけでなく、刻々と回転する検出対象２００の回転角を検出できる。
【０１１６】
（実施の形態３）
実施の形態１及び２では、回転する検出対象２００の回転角を検出する場合に、図５に示される各ステップでの処理及び図１２に示される各ステップでの処理を繰り返し行う。
【０１１７】
ここで、各ステップでの処理を繰り返し行うタイミングが早ければ、検出する向き（角度）は前回検出した角度の近傍の角度となる。例えば、今回形成した第１の角度情報が４６°の場合には、通常は、検出対象２００の向きとして４６°か２２６°のどちらであるか確定できないが、前回検出した検出対象２００の向きが４５°であった場合には、今回は第１のバイアス磁界をオンにして第２の角度情報を形成し第１の差分情報を算出したり、第２のバイアス磁界をオンにして第３の角度情報を形成し第２の差分情報を算出したりするまでもなく、検出対象２００の向きは、前回検出された４５°の近傍の４６°であることがわかる。
【０１１８】
そこで、制御部１０、１０ａは、検出された検出対象２００の磁界の向きに関する情報が記憶される記憶部を備え、記憶部に記憶された検出対象２００の磁界の向きに関する情報と、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の向きを算出する。検出対象２００の磁界の向きに関する情報は、検出対象２００の磁界の向きを検出できる情報であれば特に限定されず、例えば、検出対象２００の磁界の向きそのものであってもよいし、第１の差分情報又は第２の差分情報であってもよいし、第１の角度情報及び第２の角度情報又は第１の角度情報及び第３の角度情報であってもよいし、これらの情報を算出するための生データ（例えば感知部１２から出力された信号）であってもよい。
【０１１９】
ここで、このような記憶部を備える実施の形態１に係る磁気センサ１００を用いた検出対象２００の磁界の向きの検出方法について図１４を用いて説明する。
【０１２０】
図１４は、実施の形態３に係る検出方法の一例を示すフローチャートである。
【０１２１】
ステップＳ４１はステップＳ１１に対応し、ステップＳ４２はステップＳ１２に対応し、ステップＳ４４はステップＳ１３に対応し、ステップＳ４５はステップＳ１４に対応し、ステップＳ４６はステップＳ１５に対応し、ステップＳ４７はステップＳ１６に対応するため、これらの説明は省略する。
【０１２２】
制御部１０は、検出対象２００の磁界の向きを検出する処理が１回目か否かを判定する（ステップＳ４３）。例えば、制御部１０は、記憶部に検出対象２００の磁界に関する情報が記憶されているか否かを判定することで、上記判定を行う。
【０１２３】
制御部１０は、検出対象２００の磁界の向きを検出する処理が１回目であると判定した場合（ステップＳ４３でＹｅｓ）、ステップＳ４４からステップＳ４７での処理を行う。
【０１２４】
制御部１０は、ステップＳ４７（検出ステップ）で検出された検出対象２００の磁界の向きに関する情報を記憶する（ステップＳ４８：記憶ステップ）。
【０１２５】
そして、回転する検出対象２００の回転角を検出するために、再度ステップＳ４１からの処理が行われる。
【０１２６】
前回記憶部に検出対象２００の磁界に関する情報が記憶されたため、制御部１０は、検出対象２００の磁界の向きを検出する処理が１回目でないと判定し（ステップＳ４３でＮｏ）、ステップＳ４８（記憶ステップ）で記憶された検出対象２００の磁界の向きに関する情報を読出す（ステップＳ４９）。
【０１２７】
そして、制御部１０は、ステップＳ４８（記憶ステップ）の後、検出対象２００の磁界の向きに関する情報と、第１の角度情報とから検出対象２００の磁界の向きを再度検出する（ステップＳ５０：再検出ステップ）。検出する向き（角度）は、記憶された検出対象２００の磁界の向きに関する情報が示す角度の近傍となるため、検出対象２００の磁界の向きを検出する処理が２回目以降の場合には、第２の角度情報を形成して第１の差分情報を算出しなくても、検出対象２００の磁界の向きを検出できるようになる。
【０１２８】
そして、第１形成ステップ及び再検出ステップを繰り返し行うことで、回転する検出対象２００の回転角を検出する。なお、再検出ステップで検出された磁界の向きに関する情報は、毎回記憶されてもよいし、所定の回数ごとに記憶されてもよい。所定の回数は、例えば、磁気センサ１００の能力（クロック周波数等）に応じて適宜決定される。
【０１２９】
なお、図１４では、実施の形態１に係る磁気センサ１００について、検出対象２００の磁界の向きに関する情報を記憶して検出対象２００の磁界の向きを検出する方法を説明したが、実施の形態２に係る磁気センサ１００ａについても、記憶される検出対象２００の磁界の向きに関する情報が異なる場合があるだけで基本的には同様な検出方法となるため説明は省略する。
【０１３０】
以上説明したように、制御部１０、１０ａは、検出された検出対象２００の磁界の向きに関する情報が記憶される記憶部を備え、記憶部に記憶された検出対象２００の磁界の向きに関する情報と、第１のバイアス磁界の印加をオフに制御したときの感知部１２から出力される信号に基づいて、検出対象２００の磁界の向きを算出する。
【０１３１】
また、検出方法は、さらに、検出ステップで検出された検出対象２００の磁界の向きに関する情報を記憶する記憶ステップと、記憶ステップの後、記憶ステップで記憶された検出対象２００の磁界の向きに関する情報と、第１の角度情報とから検出対象２００の磁界の向きを再度検出する再検出ステップと、を含む。
【０１３２】
これによれば、検出する向き（角度）は、記憶された検出対象２００の磁界の向きに関する情報が示す角度の近傍となるため、検出対象２００の磁界の向きを検出する処理が２回目以降の場合には、第２の角度情報を形成して第１の差分情報を算出したり、第３の角度情報を形成して第２の差分情報を算出したりしなくても、検出対象２００の磁界の向きを検出できるようになる。
【０１３３】
（その他の実施の形態）
以上のように、本開示に係る技術の例示として実施の形態を説明した。しかしながら、本開示に係る技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用可能である。例えば、以下のような変形例も本開示の一実施の形態に含まれる。
【０１３４】
例えば、上記実施の形態２では、磁気センサ１００ａは、第１の磁界発生部２１及び第２の磁界発生部２２を備えたが、さらに他の磁界発生部を備えていてもよい。つまり、３つ以上のバイアス磁界が印加されて検出対象２００の磁界の向きが検出されてもよい。
【０１３５】
例えば、検出方法におけるステップは、コンピュータ（コンピュータシステム）によって実行されてもよい。そして、本開示は、検出方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本開示は、そのプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。
【０１３６】
例えば、本開示が、プログラム（ソフトウェア）で実現される場合には、コンピュータのＣＰＵ、メモリ及び入出力回路等のハードウェア資源を利用してプログラムが実行されることによって、各ステップが実行される。つまり、ＣＰＵがデータをメモリ又は入出力回路等から取得して演算したり、演算結果をメモリ又は入出力回路等に出力したりすることによって、各ステップが実行される。
【０１３７】
また、上記実施の形態の磁気センサ１００、１００ａに含まれる各構成要素は、専用又は汎用の回路として実現されてもよい。
【０１３８】
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本開示は、例えば、回転角の検出による制御が行われる機器（例えば車両等）に適用できる。
【符号の説明】
【０１４０】
１０，１０ａ  制御部
１１    演算部
１２    感知部
１２ａ〜１２ｈ    磁気抵抗素子
１２ａｂ，１２ｃｄ，１２ｅｆ，１２ｇｈ    接続点
１２ａｃ，１２ｂｄ，１２ｅｇ，１２ｆｈ    接続点（中点）
１３ａ    第１スイッチ制御部
１３ｂ    第２スイッチ制御部
１４ａ〜１４ｄ    増幅器
１５    オフセット調整回路
１６ａ，１６ｂ    差動増幅器
１７    ゲイン調整回路
１８ａ，１８ｂ    ＡＤ変換器
２１    第１の磁界発生部
２２    第２の磁界発生部
３１    第１のスイッチ回路部
３２    第２のスイッチ回路部
１００，１００ａ    磁気センサ
１１０，１１０ａ    チップ
１２０，１２０ａ    基板
２００    検出対象
２１０    磁石
ＢＲ１ａ，ＢＲ１ｂ，ＢＲ２ａ，ＢＲ２ｂ    ブリッジ回路
ＷＢ１，ＷＢ２    ホイートストンブリッジ回路
【図１】
2020106425.tif 000003
【図２Ａ】
2020106425.tif 000004
【図２Ｂ】
2020106425.tif 000005
【図３】
2020106425.tif 000006
【図４】
2020106425.tif 000007
【図５】
2020106425.tif 000008
【図６Ａ】
2020106425.tif 000009
【図６Ｂ】
2020106425.tif 000010
【図７】
2020106425.tif 000011
【図８】
2020106425.tif 000012
【図９】
2020106425.tif 000013
【図１０Ａ】
2020106425.tif 000014
【図１０Ｂ】
2020106425.tif 000015
【図１１】
2020106425.tif 000016
【図１２】
2020106425.tif 000017
【図１３】
2020106425.tif 000018
【図１４】
2020106425.tif 000019