(57)【要約】【課題】磁気式回転角度検出装置の検出精度を向上させ、高精度・高分解能を有する磁気式角度検出装置を提供する。【解決手段】磁気式回転角度検出装置が、磁石を有する回転子と、回転子の周囲に配置されている複数の磁気検出素子と、磁気検出素子が検出した検出信号を合成する合成回路と、を備え、合成回路は、回転子の回転位置を検出する第１の合成磁気検出素子となるように、複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して第１の合成信号を出力する第１の合成回路と、回転子の回転位置を検出する第２の合成磁気検出素子であって、回転子の回転中心軸を中心として第１の合成磁気検出素子に対して所定の角度位置になる第２の合成磁気検出素子となるように、複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して第２の合成信号を出力する第２の合成回路と、を備える。【選択図】図１
2010261898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を有する回転子と、
前記回転子の周囲に配置されている複数の磁気検出素子と、
前記磁気検出素子が検出した検出信号を合成する合成回路と、
を備え、
前記合成回路は、
前記回転子の回転位置を検出する第１の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して第１の合成信号を出力する第１の合成回路と、
前記回転子の回転位置を検出する第２の合成磁気検出素子であって、前記回転子の回転中心軸を中心として前記第１の合成磁気検出素子に対して所定の角度位置になる第２の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して第２の合成信号を出力する第２の合成回路と、
を備えることを特徴とする磁気式回転角度検出装置。
【請求項２】
前記複数の磁気検出素子のうち、前記回転中心軸を含む第１の平面で分割される第１の領域に含まれる磁気検出素子を第１の磁気検出素子群とし、前記第１の平面で分割される第２の領域に含まれる磁気検出素子を第２の磁気検出素子群とし、
前記複数の磁気検出素子のうち、前記回転中心軸を含む第２の平面であって前記第１の平面と予め定められている角度を成す第２の平面で分割される第３の領域に含まれる磁気検出素子を第３の磁気検出素子群とし、前記第２の平面で分割される第４の領域に含まれる磁気検出素子を第４の磁気検出素子群として、
前記第１の合成回路は、
前記第１の磁気検出素子群と前記第２の磁気検出素子群とがそれぞれ検出した検出信号を合成し、
前記第２の合成回路は、
前記第３の磁気検出素子群と前記第４の磁気検出素子群とがそれぞれ検出した検出信号を合成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項３】
前記複数の磁気検出素子は前記検出信号として第１の検出信号と第２の検出信号とをそれぞれ出力し、
前記第１の合成回路は、
前記第１の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第１の検出信号と前記第２の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第２の検出信号とを第３の検出信号として合成する第３の合成回路と、
前記第１の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第２の検出信号と前記第２の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第１の検出信号とを第４の検出信号として合成する第４の合成回路と、
前記第３の検出信号と前記第４の検出信号との差に基づいて前記第１の合成信号を生成する第１の差動増幅回路と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項４】
前記第２の合成回路は、
前記第３の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第１の検出信号と前記第４の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第２の検出信号とを第５の検出信号として合成する第５の合成回路と、
前記第３の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第２の検出信号と前記第４の磁気検出素子群の磁気検出素子からそれぞれ出力された前記第１の検出信号とを第６の検出信号として合成する第６の合成回路と、
前記第５の検出信号と前記第６の検出信号との差に基づいて前記第２の合成信号を生成する第２の差動増幅回路と、
を備えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項５】
前記複数の磁気検出素子は、前記回転中心軸に対して互いに対向して配置されている２個の前記磁気検出素子を磁気検出素子の組として、複数の該磁気検出素子の組から構成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項６】
前記複数の磁気検出素子は、
前記磁気検出素子の組とされている２個の磁気検出素子ごとに直列接続されて給電されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項７】
前記磁気検出素子の組とされている２個の磁気検出素子を導通する電流を前記磁気検出素子の組ごとに検出し、当該検出した電流に基づいて前記複数の磁気検出素子の異常を検出する異常検出回路、
を備えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項８】
前記磁気検出素子に給電する入力端子と前記磁気検出素子から前記検出信号を出力する出力端子との接続を前記磁気検出素子ごとに切り替える切り替え回路と、
前記切り替え回路を制御して、前記磁気検出素子の入力端子と出力端子との接続を第１の時間間隔で周期的に切り替える切り替え制御回路と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項９】
前記第１の合成信号と前記第２の合成信号とをそれぞれアナログデジタル変換する変換回路を備え、
前記変換回路は、
前記切り替え制御回路により前記磁気検出素子の入力端子と出力端子との接続が切り替えられてから前記第１の時間間隔よりも短い第２の時間が経過した後、前記第１の合成信号と前記第２の合成信号とをそれぞれアナログデジタル変換する、
ことを特徴とする請求項８に記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項１０】
前記アナログデジタル変換された第１の合成信号と前記第２の合成信号とに基づいて、前記回転子の回転角度を検出する回転角度検出回路、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項１１】
前記回転角度検出回路は、
前記アナログデジタル変換された第１の合成信号を平均した信号と、前記アナログデジタル変換された第２の合成信号を平均した信号とに基づいて、前記回転子の回転角度を検出する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項１２】
前記第１の合成回路は、前記第１の合成信号を差動信号として出力し、
前記第２の合成回路は、前記第２の合成信号を差動信号として出力する、
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項１３】
前記磁気検出素子は、ホール素子である、
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の磁気式回転角度検出装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の磁気式回転角度検出装置、
を備えていることを特徴とするエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気式回転角度検出装置およびエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転角度を検出する検出装置として、光学式や磁気式の回転角度検出装置がある。光学式回転角度検出装置は、検出部にフォトダイオードなどの光電変換素子を使用しており、高精度の回転角度検出が可能であるが、結露や油の飛沫が検出部に直接かかるような環境では使用することは難しい場合がある。磁気式回転角度検出装置（例えば、特許文献１参照）は、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁気検出素子を使用しており、検出精度を高精度にすることは比較的難しいが、結露や油の飛沫が検出部に直接かかる環境下でも使用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、回転角度検出装置がロボットや産業用工作機械などにも適用されるようになり、高精度を有し、しかも前述のような厳しい環境下でも使用できる磁気式回転角度検出装置が要求されるようになってきている。
【０００５】
上述した磁気式回転角度検出装置の検出素子として、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁気検出素子を使用しているが、小型で低価格であることからホール素子が多く使用されている。しかしながらホール素子は、検出感度のばらつきや、環境温度によるオフセット電圧変動のバラツキなどがある。このように、ホール素子のような磁気検出素子の出力はばらつくため、使用する磁気検出素子のバラツキを揃えなければ、高精度の磁気式角度検出装置が得られないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気検出素子の出力にバラツキがある場合でも、検出精度を向上させ、高精度を有する磁気式角度検出装置およびエンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、磁石を有する回転子と、前記回転子の周囲に配置されている複数の磁気検出素子と、前記磁気検出素子が検出した検出信号を合成する合成回路と、を備え、前記合成回路は、前記回転子の回転位置を検出する第１の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して第１の合成信号を出力する第１の合成回路と、前記回転子の回転位置を検出する第２の合成磁気検出素子であって、前記回転子の回転中心軸を中心として前記第１の合成磁気検出素子に対して所定の角度位置になる第２の合成磁気検出素子となるように、前記複数の磁気検出素子が検出した検出信号を合成して第２の合成信号を出力する第２の合成回路と、を備えることを特徴とする磁気式回転角度検出装置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、磁気検出素子の出力にバラツキがある場合でも、検出精度を向上させ、高精度を有する磁気式角度検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の第１実施形態による磁気式回転角度検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の磁気式回転角度検出装置において、ホール素子の合成方法と合成されたホール素子とを説明する説明図である。
【図３】本実施形態において、ホール素子を駆動する定電流駆動回路の構成を示す構成図である。
【図４】本実施形態における差動出力回路の構成を示す構成図である。
【図５】本実施形態における異常検出回路の構成を示す構成図である。
【図６】第２の実施形態による磁気式回転角度検出装置の第１の接続状態における構成を示す構成図である。
【図７】第２の実施形態による磁気式回転角度検出装置の第２の接続状態における構成を示す構成図である。
【図８】本実施形態による第１の接続状態におけるホール素子の等化回路の構成を示す構成図である。
【図９】本実施形態による第２の接続状態におけるホール素子の等化回路の構成を示す構成図である。
【図１０】本実施形態において、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えた場合に、合成増幅回路から出力される信号を例示する出力図である。
【図１１】本実施形態において、環境温度を変化させた場合における合成増幅回路から出力される信号電圧の平均化前後の電圧値を示す出力図である。
【図１２】本実施形態において、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換える一例としての角度検出システムの構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成を示す概略ブロック図である。ここでは、当該磁気式回転角度検出装置１００をエンコーダに適用した場合について説明する。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、磁気式回転角度検出装置１００は、磁石５を有する回転子６と、この回転子６の周囲に配置された複数の磁気検出素子１，２，３，４と、その磁気検出素子１，２，３，４やその他の制御部品を搭載した基板組９で構成されている。磁石５は、たとえば、永久磁石である。磁気検出素子１，２，３，４は、たとえば、それぞれホール素子である。以降、磁気検出素子１，２，３，４を、ホール素子１，２，３，４と称して説明する。
【００１２】
この図１において、回転子６が紙面に対して垂直となる回転軸を中心として回転すると、回転子６の回転に伴い磁石５が回転し、ホール素子１，２，３，４で検出される磁石５からの磁界が変化する。磁気式回転角度検出装置１００は、この磁界の変化を、ホール素子１，２，３，４の４個のホール素子によりそれぞれ検出し、この検出した磁界の変化量から回転子６の回転角度を検出する。
【００１３】
なお、図１（ａ）を用いて説明した４個のホール素子１，２，３，４は、たとえば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。また、４個のホール素子１，２，３，４は、たとえば、それぞれ基板組９の平面上であって、回転子６の回転軸と法線ベクトルの方向を同一とする平面上に配置されており、回転子６の回転軸から等距離となる円周上に配置されている。また、各ホール素子１，２，３，４は、等間隔（この場合は、回転子６の回転軸を中心として９０度の等角度）で配置されている。また、組とされるホール素子１と３およびホール素子２と４は、回転子６の回転軸を中心として、互いに対向して配置されており、回転子６の回転軸を中心として１８０度の角度になるように配置されている。
【００１４】
ホール素子１，２，３，４は、２つの出力端子（＋と−）をそれぞれ有している。この２つの出力端子は、後述する合成増幅回路８１および８２の入力端子に接続されている（図１（ｂ）参照）。この図１（ｂ）における符号「１−」は、図１（ａ）におけるホール素子１の出力端子−から出力される信号を示している。以降、たとえば、ホール素子１の出力端子＋から出力される信号を「信号１＋」と称し、ホール素子１の出力端子−から出力される信号を「信号１−」と称して説明する。ホール素子２，３，４から出力される信号も、ホール素子１から出力される信号と同様に称して説明する。
【００１５】
次に図１（ｂ）を用いて、上述した４個のホール素子で検出した磁界の変化量から回転子６の回転角度を検出する磁気式回転角度検出装置１００の構成、すなわち、各ホール素子１，２，３，４で検出した検出信号を合成し増幅する合成増幅回路８１および８２（第１の合成回路と第２の合成回路）について説明する。
【００１６】
合成増幅回路８１は、差動の加減算増幅回路を構成しており、４個のホール素子から出力される信号を合成する合成部７１１（第３の合成回路）および合成部７１２（第４の合成回路）と、加減算増幅回路７１３（第１の差動増幅回路）と、により構成されている。合成部７１１は、４個の抵抗ＲＸ４１により構成されている。合成部７１２は、４個の抵抗ＲＸ４２により構成されている。４個の抵抗ＲＸ４１の第１の端子には、対応するホール素子１，２，３，４の出力端子がそれぞれ接続されており、４個の抵抗ＲＸ４１の第２の端子は結合されて、加減算増幅回路７１３の第１の入力端子に接続されている。４個の抵抗ＲＸ４２の接続も、４個の抵抗ＲＸ４１の接続と同様である。
【００１７】
合成部７１１は、信号１−、信号２−、信号３＋、および信号４＋の４信号を合成する。たとえば、信号１−、信号２−、信号３＋、および信号４＋の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７１１が有する抵抗ＲＸ４１の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子から出力される信号が、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７１３に減算信号として入力される。
【００１８】
一方、合成部７１２は、信号１＋、信号２＋、信号３−、および信号４−の４信号を合成する。たとえば、信号１＋、信号２＋、信号３−、および信号４−の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７１２が有する抵抗ＲＸ４２の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４２の第２の端子から出力される信号が、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子の接続点で合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７１３に加算信号として入力される。
【００１９】
合成部７１１と合成部７１２とでそれぞれ合成された信号が、加減算増幅回路７１３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７１３の出力端子からＡチャネル（Ａ相）の近似正弦波出力信号として出力される。
【００２０】
上述した加減算増幅回路７１３の加算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ１２を介して接地されている。また、加減算増幅回路７１３の出力端子は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との直列接続を介して接地されている。また、加減算増幅回路７１３の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ１３と抵抗Ｒ１４との接続点に、抵抗Ｒ１１を介して接続されている。
【００２１】
なお、合成増幅回路８１および８２が、それぞれ差動増幅回路として機能するために、４個の抵抗ＲＸ４１と４個の抵抗ＲＸ４２とはそれぞれ同じ抵抗値であり、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とは同じ抵抗値であることが望ましい。
【００２２】
合成増幅回路８２は、合成増幅回路８１と同様の構成を有しているが、合成増幅回路８１とは４個のホール素子１，２，３，４との接続方法が異なる。ここでは相違点のみについて説明する。
【００２３】
この合成増幅回路８２においては、信号２−、信号３−、信号４＋、および信号１＋の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７２１が有する抵抗ＲＸ４１の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４１の第２の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部７２１で信号２−、信号３−、信号４＋、および信号１＋の４信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７２３に減算信号として入力される。
【００２４】
一方、信号２＋、信号３＋、信号４−、および信号１−の４信号が、それぞれの信号に対応する合成部７２２が有する抵抗ＲＸ４２の第１の端子に入力される。そして、各抵抗ＲＸ４２の第２の端子から出力される信号が合成されることにより、この合成部７２２で信号２＋、信号３＋、信号４−、および信号１−の４信号が合成される。そして、この合成された信号が、加減算増幅回路７２３に加算信号として入力される。
【００２５】
合成部７２１と合成部７２２とでそれぞれ合成された信号が加減算増幅回路７２３で加減算されるとともに増幅されて、加減算増幅回路７２３の出力端子からＢチャネル（Ｂ相）の近似正弦波出力信号として出力される。このＢチャネルの近似正弦波出力信号とは、上述したＡチャネルの近似正弦波出力信号と、電気的に９０度位相の異なる信号である。この位相の関係については、図２を用いて後述する。
【００２６】
次に図２を用いて、図１で説明した複数のホール素子１，２，３，４と、合成増幅回路８１及び８２との関係について説明する。
【００２７】
複数のホール素子１，２，３，４のうち、回転子６の回転中心軸を含む第１の平面で分割される第１の領域に含まれるホール素子を第１のホール素子群とし、第１の平面で分割される第２の領域に含まれるホール素子を第２のホール素子群とする。また、複数のホール素子１，２，３，４のうち、回転中心軸を含む第２の平面であって第１の平面と予め定められている角度を成す第２の平面で分割される第３の領域に含まれるホール素子を第３のホール素子群とし、第２の平面で分割される第４の領域に含まれるホール素子を第４のホール素子群とする。この予め定められている角度とは、たとえば９０度である。
【００２８】
図２に示すように、回転子６の回転中心軸であって、紙面に対して垂直となる軸をＺ軸とする。そして、このＺ軸に対して垂直となる２つの軸であって、紙面に対して水平と垂直となる２つの軸をＸ軸とＹ軸とする。ここでは、説明のため、回転子６の回転中心軸として、ホール素子１の角度位置を０度とし、ホール素子２の角度位置を９０度とし、ホール素子３の角度位置を１８０度とし、ホール素子４の角度位置を２７０度とする。
【００２９】
たとえば第１の平面を符号３０１で示されるように、回転子６の回転中心軸に対して角度位置１３５度と３１５度となり、紙面に対して垂直な平面とする。この場合、第１のホール素子群はホール素子１と２となり、第２のホール素子群はホール素子３と４となる。また第２の平面を符号３０２で示されるように、回転子６の回転中心軸に対して角度位置４５度と２２５度となり、紙面に対して垂直な平面とする。この場合、第３のホール素子群はホール素子２と３となり、第４のホール素子群はホール素子４と１となる。
【００３０】
合成増幅回路８１は、第１のホール素子群と第２のホール素子群とがそれぞれ検出した検出信号を合成する。図１（ｂ）に示すように、合成増幅回路８１においては、合成部７１１には、信号１−、信号２−、信号３＋、および信号４＋が入力され、合成部７１２には、信号１＋、信号２＋、信号３−、および信号４−信号が入力されている。
【００３１】
この信号の入力を、第１のホール素子群と第２のホール素子群とに分けて説明すると、第１のホール素子群については、合成増幅回路８１の合成部７１１には、信号１−および信号２−が入力され、合成部７１２には、信号１＋および信号２＋が入力される。そして、加減算増幅回路７１３は、合成部７１１で合成された信号１−および信号２−と、合成部７１２で合成された信号１＋および信号２＋との差に応じた信号を出力する。よって、この第１のホール素子群についての合成増幅回路８１は、第１のホール素子群に含まれるホール素子１と２とを合成したホール素子（第１の合成磁気検出素子）になるように、Ａチャネルの近似正弦波出力信号を出力することになる。
【００３２】
上述のホール素子１と２とを合成したホール素子とは、ホール素子１と２との中間となる位置、たとえば、図２に符号Ａ１で示す位置であって、回転子６の回転中心軸を中心として４５度となる位置にある合成ホール素子に相当する。
【００３３】
同様に、合成増幅回路８１は、第２のホール素子群に含まれるホール素子３と４とを合成したホール素子（第２の合成磁気検出素子）になるように、Ａチャネルの近似正弦波出力信号を出力することになる。上述のホール素子３と４とを合成したホール素子とは、ホール素子３と４との中間となる位置、たとえば、図２に符号Ａ２で示す位置であって、回転子６の回転中心軸を中心として２２５度となる位置にある合成ホール素子に相当する。
【００３４】
合成増幅回路８１は、上述した第１のホール素子群についての合成増幅回路８１と第２のホール素子群についての合成増幅回路８１とを、符号を逆にして合成している。これは、第１のホール素子群についての合成増幅回路８１と第２のホール素子群についての合成増幅回路８１とが、回転子６の回転中心軸を中心として１８０度の位置であり、かつ、回転子６が有する磁石５のＮ極とＳ極とが、回転子６の回転中心軸を中心として１８０度の位置となっている。そのため、たとえば、上述した第１のホール素子群についての合成増幅回路８１がＮ極を検出している場合には、第２のホール素子群についての合成増幅回路８１がＳ極を検出していることになり、その検出した信号の符号が逆となるためである。
【００３５】
このようにして、合成増幅回路８１は、第１のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成して合成増幅回路８１の出力値を増大させるとともに、第２のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成して合成増幅回路８１の出力値を増大させている。
【００３６】
更に、合成増幅回路８１は、第１のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成した出力値と、第２のホール素子群に含まれている複数のホール素子からの検出値を合成した出力値とを、符号を逆にして合成することにより、更に合成増幅回路８１の出力値を増大させている。
【００３７】
この合成増幅回路８１は、たとえば、図２に符号Ａ１で示す位置であって、回転子６の回転中心軸を中心として４５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子６の回転位置を示す信号を出力することと相当又は同等になる。また、この合成ホール素子は、４個分のホール素子１，２，３，４を合成した出力値を出力することになるため、合成増幅回路８１は、１個分のホール素子により出力する場合に対比して、大きな信号を出力することができる。
【００３８】
第１のホール素子群と第２のホール素子群との場合と同様に、第３のホール素子群と第４のホール素子群とにより、この合成増幅回路８２は、たとえば、図２に符号Ｂ１で示す位置であって、回転子６の回転中心軸を中心として１３５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子６の回転位置を示す信号を出力することと相当又は同等になる。また、この合成ホール素子は、４個分のホール素子１，２，３，４を合成した出力値を出力することになるため、合成増幅回路８２は、１個分のホール素子により出力する場合に対比して、大きな信号を出力することができる。
【００３９】
また、上述したように、合成増幅回路８１は、たとえば、図２に符号Ａ１で示す位置であって、回転子６の回転中心軸を中心として４５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子６の回転位置を示す信号を出力し、合成増幅回路８２は、たとえば、図２に符号Ｂ１で示す位置であって、回転子６の回転中心軸を中心として１３５度となる位置にある合成ホール素子により検出した回転子６の回転位置を示す信号を出力する。すなわち、合成増幅回路８１と合成増幅回路８２との合成ホール素子は、回転中心軸を中心として９０度の位置関係になる。よって、合成増幅回路８１と合成増幅回路８２とは、９０度位相が異なるＡチャネルの近似正弦波出力信号とＢチャネルの近似正弦波出力信号とを、それぞれ出力することができる。
【００４０】
このように、合成増幅回路８１は、回転子６の回転位置を検出する第１の合成磁気検出素子となるように、複数のホール素子１，２，３，４が検出した検出信号を合成してＡチャネルの近似正弦波出力信号を出力する。また、合成増幅回路８２は、回転子６の回転位置を検出する第２の合成磁気検出素子であって、回転中心軸を中心として合成増幅回路８１に対して所定の角度位置（たとえば、９０度）になる第２の合成磁気検出素子となるように、複数のホール素子１，２，３，４が検出した検出信号を合成してＢチャネルの近似正弦波出力信号を出力する。
【００４１】
上記に図１と図２とを用いて説明したように、４個のホール素子信号を単に対向するホール素子（ホール素子１とホール素子３、ホール素子２とホール素子４）同士で増幅するのではなく、ホール素子１からホール素子４のすべての検出信号を使用して合成増幅回路８１または８２に入力しているので、各ホール素子の感度のバラツキや環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキが平均化することができる。
【００４２】
また、各ホール素子１，２，３，４の信号は、回転子６の回転中心軸を中心とした角度が１８０度の対向したホール素子の信号を加減算するように合成増幅回路に入力されている。そのため、回転子６に偏心があるような場合であっても、この偏心による回転角度誤差をキャンセルすることができる。
【００４３】
このような方式を採用することで、合成して生成される近似正弦波の検出信号が大きくなり、その結果、オフセット電圧変動値が見かけ上（検出信号に対して相対的に）、小さくなるという効果がある。たとえば、それぞれのホール素子１，２，３，４から検出値が出力されるが、この検出値は所定の出力レベルであり、この出力レベルに対してバラツキは無視できない。しかし、上述したように複数のホール素子１，２，３，４から出力される検出値を合成した値、すなわち、合成ホール素子から出力される検出値の出力レベルに対しては、バラツキが相対的に小さくなるため、バラツキが無視できる。そのため、本実施形態による磁気式回転角度検出装置１００は、複数のホール素子の出力にバラツキがある場合でも、検出精度を向上させ、高精度・高分解能とすることができる。
【００４４】
図３は、ホール素子１から４を駆動する回路の構成を示す図である。ホール素子１から４は、回転子６の回転中心軸を中心として１８０度の対向する２個のホール素子（たとえばホール素子１とホール素子３、ホール素子２とホール素子４）を組として、一つの定電流駆動回路で駆動している。たとえば図３に示すように、ホール素子１とホール素子３とを直列接続して、定電流駆動回路１０１で駆動し、ホール素子２とホール素子４とを直列接続して、定電流駆動回路１０２で駆動している。
【００４５】
このような駆動回路を採用することで、例えば、定電流の電流値が変化する場合であっても、互いが対向しているホール素子の電流値が影響しあうので、Ａチャネル信号とＢチャネル信号の大きさの変化が同じになり、二つの近似正弦波信号を用いてさらに細かい角度に分解する（逓倍）する時に角度誤差の影響が小さくなるという特徴がある。
【００４６】
なお、ホール素子の駆動方法としては、定電圧駆動方式と定電流駆動方式の２種類があるが、定電流駆動方式の方が、環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキが小さくなるという特性がある。そのため、上述したように定電流駆動方式を用いることにより、定電圧駆動方式を用いる場合に対比して、環境温度の変化によるオフセット電圧変動のバラツキが小さくなるという効果がある。
【００４７】
図４は、図１（ｂ）に示した合成増幅回路８１と８２との出力を差動出力方式に変更した場合の構成図である。図４の差動入力‐差動出力型の合成増幅回路８１１が、図１（ｂ）に示した合成増幅回路８１に対応し、図４の差動入力‐差動出力型の合成増幅回路８２１が、図１（ｂ）に示した合成増幅回路８２に対応する。図４において、図１（ｂ）と同様の構成には同一の符号を付し、相違点のみについて説明する。
【００４８】
まず、合成増幅回路８１１の構成について説明する。この合成増幅回路８１１において、合成部７１１と合成部７１２とは、図１（ｂ）に示した合成増幅回路８１と同様である。合成部７１１の出力は加減算増幅回路７１４に減算信号として入力され、合成部７１２の出力は加減算増幅回路７１５に減算信号として入力される。電源電圧Ｖが加算信号として加減算増幅回路７１４と加減算増幅回路７１５とに入力される。加減算増幅回路７１４の出力端子から、Ａ（−）チャネルの近似正弦波出力信号が出力され、加減算増幅回路７１５の出力端子から、Ａ（＋）チャネルの近似正弦波出力信号が出力される。
【００４９】
上述した加減算増幅回路７１４の出力端子と加減算増幅回路７１５の出力端子とは、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ５２との直列接続を介して接続されている。また、加減算増幅回路７１４の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ４１を介して、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ６との接続点に接続されている。また、加減算増幅回路７１５の減算信号が入力される入力端子は、抵抗Ｒ４２を介して、抵抗Ｒ５２と抵抗Ｒ６との接続点に接続されている。なお、合成増幅回路８１１および８２１が各々の出力を差動出力方式とする差動増幅回路として機能するために、たとえば抵抗Ｒ４１と抵抗Ｒ４２との抵抗値は同じであり、抵抗Ｒ５１と抵抗Ｒ５２との抵抗値は同じであることが望ましい。
【００５０】
次に合成増幅回路８２１の構成について説明する。合成増幅回路８２１は、図１（ｂ）を用いて説明した合成増幅回路８２および合成増幅回路８１と同様に、合成増幅回路８１１と４個のホール素子１，２，３，４との接続方法のみが異なる。
【００５１】
図１（ｂ）を用いて説明した合成増幅回路８２および合成増幅回路８１と同様に、この合成増幅回路８２１から出力されるＢ（−）チャネルと、合成増幅回路８１１から出力されるＡ（−）チャネルとは、９０度位相の異なる信号となる。また、この合成増幅回路８２１から出力されるＢ（＋）チャネルと、合成増幅回路８１１から出力されるＡ（＋）チャネルとは、９０度位相の異なる信号となる。
【００５２】
上記に図４を用いて説明した合成増幅回路８１１および８２１は、入力は、図１（ｂ）の合成増幅回路８１および８２と同一であるが、出力は、Ａ（−）（又はＢ（−））チャネルと、このＡ（−）（又はＢ（−））チャネルと１８０度位相が反転したＡ（＋）（又はＢ（＋））チャネルとの２信号を出力する。
【００５３】
図１（ｂ）の合成増幅回路８１および８２の出力方式を、図４の合成増幅回路８１１および８２１のように差動出力方式に変更することで、差動出力信号にノイズ成分が重畳する場合であっても、受け側回路（図示せず）で二つの信号（Ａ（−）とＡ（＋）、またはＢ（−）とＢ（＋））の差を取ることで、このノイズ成分を除去する事が出来る。
【００５４】
つまり、二つの信号は位相が１８０度違っているので、この二つの信号の差を取る前と後とでは、信号の大きさは２倍になるが、ノイズ成分は同相信号である。そのため、受け側回路において上記二つの信号の差を取ることで、差動出力信号にノイズ成分が重畳するような場合であっても、このノイズ成分を除去することができる。よって、上述した差動出力方式を用いることにより、より信頼性のある検出信号を受け側回路に出力することができる。
【００５５】
図５は、ホール素子１，２，３，４の異常を検出する回路構成を示す構成図である。図３と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略し、相違点のみについて説明する。この図５において、異常検出回路１１は、ホール素子１，２，３，４を流れる電流が適正であるか否かを検出している。
【００５６】
図５に示すように、定電流駆動回路１０１の出力端子は、直列接続されたホール素子１と３および抵抗Ｒ７１を介して、接地されている。また、定電流駆動回路１０２の出力端子は、直列接続されたホール素子２と４および抵抗Ｒ７２を介して、接地されている。定電流駆動回路１０１と定電流駆動回路１０２との電源端子には、電源電圧Ｖが入力されている。
【００５７】
図３を用いて説明したように、定電流駆動回路１０１からは、一定電流が出力されるので、抵抗Ｒ７１の両端には一定電圧が発生する。具体的には、抵抗Ｒ７１とホール素子３との接続点には、一定電圧が発生する。異常検出回路１１は、抵抗Ｒ７２で発生した電圧、すなわち、抵抗Ｒ７１とホール素子３との接続点の電圧を測定し、この測定した電圧が予め定められている範囲内にあるか否かを判定し、範囲内に無い場合に異常と判定する。
【００５８】
例えば、定電流駆動回路１０１からは１ｍＡの電流が流れ、抵抗Ｒ７１が１００Ωであれば、本来であれば、異常検出回路１１が測定する電圧は０．１Ｖになる。もし、測定した電圧が０．９Ｖ以下か、１．１Ｖ以上であれば、異常検出回路１１は、異常と判断して、異常を示す信号を出力する。これにより、異常検出回路１１は、ホール素子１と３との、たとえば、断線やショートなどの異常、または、定電流駆動回路１０１が出力する電流値の異状、などを検出することができる。
【００５９】
定電流駆動回路１０１と同様に、定電流駆動回路１０２からも、一定電流が出力されるので、抵抗Ｒ７２の両端には一定電圧が発生する。異常検出回路１１は、抵抗Ｒ７１の場合と同様に、抵抗Ｒ７２で発生した電圧を測定し、この測定した電圧が予め定められている範囲内にあるか否かを判定し、範囲内に無い場合に異常と判定する。
【００６０】
このようにして、異常検出回路１１は、抵抗Ｒ７１の電圧を測定してホール素子１と３および定電流駆動回路１０１の異常を検出するとともに、抵抗Ｒ７２の電圧を測定してホール素子２と４および定電流駆動回路１０２の異常を検出する。すなわち、異常検出回路１１は、ホール素子の組とされている２個のホール素子を導通する電流をホール素子の組ごとに検出し、当該検出した電流に基づいて複数のホール素子の異常、または、複数のホール素子を駆動する駆動回路の異状を検出する。
【００６１】
また異常検出回路１１は、検出した異常を示す信号を、たとえば磁気式回転角度検出装置１００を制御する上位制御装置に出力する。これにより、上位制御装置においても、組とされているホール素子毎に、たとえば断線やショートなどの異常、または、組とされているホール素子を駆動する駆動回路の異状を、検出することができる。
【００６２】
なお、ここでは１つの異常検出回路１１で全てのホール素子の組の異常を検出するものとして説明したが、この異常検出回路１１は、ホール素子の組毎に、それぞれ設けられるようにしてもよい。
【００６３】
［第２実施形態］
次に、図６から図１２を用いて第２実施形態について説明する。
一般に、ホール素子の出力にはオフセットがある。このオフセットは、ホール素子が置かれている環境の温度変化に依存する場合がある。そのために、ホール素子の出力は、環境温度の変化に依存して変動してしまう可能性がある。この第２実施形態では、このホール素子のオフセットをキャンセルすることができる磁気式回転角度検出装置１００について説明する。
【００６４】
まず、図６を用いて、第２実施形態で用いる磁気式回転角度検出装置１００の構成について説明する。この図６に示す第２実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成は、上記に図１から図５を用いて説明した第１実施形態による磁気式回転角度検出装置１００の構成に対して、更に、スイッチング回路（切り替え回路）２０−１〜２０−４が追加されている。また、このスイッチング回路２０−１〜２０−４を制御するスイッチング回路制御部（切り替え制御回路）１２が追加されている。
【００６５】
この図６では、スイッチング回路２０−１〜２０−４は、一つのホール素子について８接点４回路の構成であり、アナログスイッチを用いている場合の構成が図示されている。このアナログスイッチは、たとえば、トランジスタスイッチである。
【００６６】
スイッチング回路２０−１〜２０−４は、Ｓ端子をそれぞれ有しており、このＳ端子に入力される信号がＨレベルであるかＬレベルであるかにより、対応付けられているホール素子の入力端子と出力端子との接続を変更する。スイッチング回路制御部１２の出力端子はスイッチング回路２０−１〜２０−４がそれぞれ有するＳ端子と接続されており、スイッチング回路制御部１２はこの出力端子からＨレベルまたはＬレベルの制御信号を出力する。
【００６７】
スイッチング回路制御部１２のＴ端子には外部から制御信号が入力される。スイッチング回路制御部１２は、Ｔ端子に外部から入力される制御信号に基づいて、Ｓ端子から出力する電圧を、ＨレベルとＬレベルとのうちいずれのレベルを出力するかを制御する。また、定電流駆動回路１０１、定電流駆動回路１０２、および、スイッチング回路制御部１２には、電源電圧＋Ｖがそれぞれの電源端子に入力されている。
【００６８】
次に、ホール素子の入力端子と出力端子とについて説明する。図１から図５を用いて説明したホール素子１から４は、２つの入力端子と２つの出力端子（出力端子＋と−）とを、それぞれ有している。このホール素子の入力端子とは、ホール素子に電源が供給される端子である。２つの入力端子は、対応する定電流駆動回路（１０１または１０２）、または、直列接続されているホール素子の入力端子と接続されているか、または、抵抗を介して接地されている。すなわち、２つの入力端子は、電源が供給されるように接続されている。一方、２つの出力端子は、合成増幅回路（例、合成増幅回路８１）の入力端子に接続されている。
【００６９】
スイッチング回路２０−１〜２０−４は、対応するホール素子について、２つの入力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、２つの出力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第１の接続状態と、２つの出力端子に電源が供給されるように接続され、かつ、２つの入力端子が合成増幅回路の入力端子に接続されている第２の接続状態と、を切り替えるようにして、ホール素子の出力端子と出力端子との接続を変更する。このようにして、スイッチング回路２０−１〜２０−４のそれぞれは、対応するホール素子の、２つの入力端子と２つの出力端子との接続を、それぞれ切り替える。
【００７０】
図６は、たとえば、スイッチング回路２０−１〜２０−４のＳ端子に入力されるレベルがＨレベルである場合（上述した第１の接続状態の場合）の図であり、図７は、スイッチング回路２０−１〜２０−４のＳ端子に入力されるレベルがＬレベルである場合（上述した第２の接続状態の場合）の図である。
【００７１】
次に、スイッチング回路２０−１〜２０−４によるホール素子の入力端子と出力端子との接続の一例について、Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合とＬレベルの場合とについて詳述する。
【００７２】
Ｓ端子に入力される信号がＨレベルの場合（上述した第１の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図６に示すようになっており、ホール素子１と３との組においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子１の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子１の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−１とスイッチング回路２０−３とを介して、ホール素子３の第１の入力端子に接続されている。また、ホール素子３の第２の入力端子は、スイッチング回路２０−３を介して、接地されている。また、ホール素子１の出力端子＋と−、および、ホール素子３の出力端子＋と−は、第１実施形態で説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に接続されている。ホール素子２と４との組の接続も、ホール素子１と３との組の接続と同様である。
【００７３】
一方、Ｓ端子に入力される信号がＬレベルの場合（上述した第２の接続状態の場合）は、ホール素子の接続は図７に示すようになっており、ホール素子１と３との組においては、定電流駆動回路１０１の出力端子は、スイッチング回路２０−１を介して、ホール素子１の出力端子−に接続されている。また、ホール素子１の出力端子＋は、スイッチング回路２０−１とスイッチング回路２０−３とを介して、ホール素子３の出力端子−に接続されている。また、ホール素子３の出力端子＋は、スイッチング回路２０−３を介して、接地されている。また、ホール素子１の第１の入力端子から信号１＋が出力され、ホール素子１の第２の入力端子から信号１−が出力される。ホール素子３の第１の入力端子から信号３＋が出力され、ホール素子３の第２の入力端子から信号３−が出力される。これらの信号は、第１実施形態で説明したように、合成増幅回路８１の入力端子に入力される。ホール素子２と４との組の接続も、ホール素子１と３との組の接続と同様である。
【００７４】
この図６と図７とに示すように、スイッチング回路２０−１〜２０−４の接続状態は、Ｓ端子に入力される電圧レベルがＨレベルとＬレベルとでは、逆になる。
【００７５】
以降においては、図６に示すような第１の接続状態の場合において加減算増幅回路７１３の出力端子から出力されるＡチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ１Ａとし、図７に示すような第２の接続状態の場合において加減算増幅回路７１３の出力端子から出力されるＡチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ２Ａとして、説明する。同様に、上述した図６に示すような第１の接続状態の場合において加減算増幅回路７２３の出力端子から出力されるＢチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ１Ｂとし、図７に示すような第２の接続状態の場合において加減算増幅回路７２３の出力端子から出力されるＢチャネルの近似正弦波出力信号の電圧値を電圧Ｖ２Ｂとして、説明する。また、電圧Ｖ１Ａまたは電圧Ｖ１Ｂを電圧Ｖ１とし、電圧Ｖ２Ａまたは電圧Ｖ２Ｂを電圧Ｖ２として説明する。
【００７６】
次に、ホール素子のオフセットをキャンセルする方法について説明する。ホール素子の等価回路を、図８に示すブリッジ回路に示す。この等価回路において、入力端子の電圧を電圧Ｖｉ（＋）および電圧Ｖｉ（−）とし、出力端子の電圧を電圧Ｖｏ（＋）および電圧Ｖｏ（−）とする。ここで磁場がゼロの場合、図８で出力端子に発生する電圧Ｖｕと、図８の場合に対して図９のように入出端子と出力端子とを入れ換えた場合の出力端子に発生する電圧Ｖｕ’との和を計算すると、ほぼゼロになる。
【００７７】
上述した図８と図９との説明に用いた電圧Ｖｕと電圧Ｖｕ’とは、上述した電圧Ｖ１とＶ２とに相当する。磁場の変化による変化分を「磁気強度比例分」とし、オフセットによる変化分を「Ｘ（オフセット分）」とすると、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とは、次の式１と式２とのようになる。
【００７８】
Ｖ１＝（磁気強度比例分）＋Ｘ（オフセット分）  ・・・  （式１）
【００７９】
Ｖ２＝（磁気強度比例分）−Ｘ（オフセット分）  ・・・  （式２）
【００８０】
上記に図８及び図９を用いて説明したように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との平均をとると、「Ｘ（オフセット分）」がキャンセルされる（次の式３参照）。
【００８１】
（Ｖ１＋Ｖ２）／２＝（磁気強度比例分）・・・  （式３）
【００８２】
従って、たとえば、ホール素子の入力端子と出力端子とを入れ換えて測定した測定値の平均、すなわち電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との平均を、ホール素子からの出力として用いる。これにより、ホール素子のオフセットをキャンセルして、ホール素子を用いて磁場を測定することができる。すなわちホール素子を用いて、ホール素子のオフセットをキャンセルして、回転子６の回転角度を検出することができる。
【００８３】
上述したホール素子のオフセットキャンセルについては、磁場が変化していない、すなわち、回転子６が回転していない場合について説明した。しかし、回転子６が回転する場合であっても、スイッチング回路２０−１〜２０−４が切り替えられる期間において、回転子６がほぼ回転していないとみなせる場合は、磁場の変化がほぼ無いために、磁場が変化していない場合と同様に、ホール素子のオフセットをキャンセルすることができる。
【００８４】
次に、図１０を用いて、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えた場合に、合成増幅回路８１または８２から出力される信号の一例について説明する。以降においては、ホール素子の入力端子と出力端子との入れ換えを、スイッチングと称して説明する。ここでは、スイッチングを、予め定められた期間Ｔ１毎に行うものとして説明する。
【００８５】
期間Ｔ１の間隔のスイッチングに応じて、合成増幅回路８１または８２から出力される出力電圧は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを交互に期間Ｔ１で繰り返す。なお、期間Ｔ１の間隔でスイッチングされた場合、合成増幅回路８１または８２から出力される信号は、スイッチングにより生じるノイズを伴って出力される。しかし、このスイッチングにより生じるノイズは、スイッチしてから所定の期間（たとえば数１０ｎｓ程度）が経過した後には、無くなる。そのために、スイッチングした後、スイッチングによりノイズが生じる期間よりも長い予め定められている時間Ｔ２後のデータを、合成増幅回路８１または８２からの出力として測定する。その後、スイッチングして新しいデータが確定したら、その値を新データとして測定する。
【００８６】
このようにして、電圧Ｖ１とＶ２とを、交互に測定することができる。更に、測定した電圧と直近に測定した電圧、すなわち、直近の電圧Ｖ１とＶ２との平均をとることにより、ホール素子のオフセットをキャンセルして、回転子６の回転角度を検出することができる。
【００８７】
上述した期間Ｔ１は、このようにして定められる時間Ｔ２よりも長い時間であればいい。よって、期間Ｔ１は、スイッチングによるノイズが生じる期間まで短くすることができる。なお、上述したように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との測定は、回転子６が回転していないとみなせる程、短い時間のうちに行われることが望ましい。そのため、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との測定時間間隔に対応する期間Ｔ１を、スイッチングによるノイズが生じる期間まで短くすることができることは好適である。
【００８８】
なお、時間Ｔ２は、スイッチングにより生じるノイズが消える時間まで短くすることができる。スイッチングにより生じるノイズが消えるまで時間は、上記に図１から図８に示した抵抗の値などに基づいて、シミュレーションや実験により、予め定めることができる。そのため、抵抗の値などに基づいて時間Ｔ２を短時間になるようにし、この短時間になるように予め設定された時間Ｔ２に基づいて、期間Ｔ１を定めることも可能である。
【００８９】
次に、図１１に、環境温度を変化させた場合における合成増幅回路８１または８２から出力される信号の電圧値（符号Ｖ１と符号Ｖ２とを参照）と、その平均の電圧値（符号（Ｖ１＋Ｖ２）／２を参照）とを示す。環境温度が変化する場合、環境温度の変化にともないオフセットが変動するため、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とは図１１に示すように変動する。しかしなら、期間Ｔ１のスイッチングに応じて出力される電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２は、上記に説明したように、オフセットがキャンセルされる。そのために、環境温度が変化しても、平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２は一定の電圧値となる。
【００９０】
次に、図１２を用いて、上記に説明したように、ホール素子の入力端子と出力端子とを周期的に入れ換えて、ホール素子のオフセットをキャンセルするようにした場合の一例としての角度検出システムの構成について説明する。
【００９１】
この角度検出システムは、磁気式回転角度検出装置１００と演算回路２００とを備えている。検出回路部１００は、上記に説明した検出回路部１００と同様の構成を有している。検出回路部１００は、ホール素子をスイッチングしつつ、ＡチャネルとＢチャネルとの近似正弦波出力信号を出力する。演算回路２００は、検出回路部１００が有するホール素子のスイッチングを制御するとともに、検出回路部１００から出力される信号から、上述したように平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２を、ＡチャネルとＢチャネル毎に算出する。また、演算回路２００は、ＡチャネルとＢチャネル毎に算出した平均（Ｖ１＋Ｖ２）／２に基づいて、回転子６の回転角度を算出する。
【００９２】
演算回路２００は、ＡＤコンバータ２０１（変換回路）と演算制御部２０２（回転角度検出回路）とを有している。演算制御部２０２は、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、専用の論理回路のうちのいずれか、または、これらの組み合わせであってもよい。
【００９３】
この演算制御部２０２は、上述した期間Ｔ１のタイミングを示すクロック信号（図１２の符号Ｔ１参照）を、磁気式回転角度検出装置１００に、期間Ｔ１で周期的に送信する。以降、この信号を、Ｔ１信号と称して説明する。このＴ１信号は、磁気式回転角度検出装置１００が有するスイッチング回路制御部１２のＴ端子に入力される。
【００９４】
また、演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１に、Ｔ１信号と同一周波数で、位相がＴ１信号と半分ずれた信号を、期間Ｔ１で周期的に出力する。この信号が、上述した時間Ｔ２を示す信号に相当し、以降、Ｔ２信号として説明する。ここでは、Ｔ２信号を、Ｔ１信号と位相が半分ずれた信号としているが、この位相のずれは、上述したように、スイッチングにより生じるノイズが消えるまでの時間よりも長い時間に対応する位相であってもよい。
【００９５】
磁気式回転角度検出装置１００のスイッチング回路制御部１２は、Ｔ端子に入力されるＴ１信号に基づいて、ＨレベルとＬレベルとの電圧となる信号を、期間Ｔ１で交互に出力端子から出力する。これにより、スイッチング回路２０−１〜２０−４がホール素子のスイッチングを制御し、磁気式回転角度検出装置１００の合成増幅回路８１または８２からは、図１０に示したようなアナログ信号がそれぞれ出力される。
【００９６】
ＡＤコンバータ２０１は、演算制御部２０２から入力されるＴ２信号に応じて、磁気式回転角度検出装置１００の合成増幅回路８１または８２から出力されるアナログ信号を、合成増幅回路８１と８２に対応するチャネル毎にデジタル信号に変換して、演算制御部２０２に出力する。
【００９７】
演算制御部２０２は、ＡＤコンバータ２０１から出力されるデジタル信号を期間Ｔ１ごとに読み取り、チャネル毎に、今回読み取った値と直前に読み取った値との平均をとる。また、演算制御部２０２は、チャネル毎の平均に基づいて、たとえば内挿処理により、回転子６の回転角度を算出する。
【００９８】
図１２を用いて説明した角度検出システムは、スイッチング回路２０を用いることによりホール素子からの出力をオフセットに依存しないようにして読み出せるために、環境温度に依存することなく、回転子６の回転角度を検出する精度の安定度の向上が図れる。
【００９９】
なお、回路に不具合（たとえば、スイッチング回路２０の故障など）が生じた場合、磁気式回転角度検出装置１００からは信号が出力されるものの、異常検出が困難となる可能性がある。そこで、たとえば電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との電位差の基準値を、演算制御部２０２が内部に有する記憶部にあらかじめ記憶しておく。また、磁気式回転角度検出装置１００から出力される電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との差が、例えば内部の記憶部から読み出した基準値に対して、予め定められている割合よりも大きくなった場合、または、小さくなった場合には、磁気式回転角度検出装置１００の異常と判定する第１の判定回路を演算回路２００が有するようにする。
【０１００】
たとえば、演算回路２００の第１の判定回路は、磁気式回転角度検出装置１００から出力される電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との差が、上述した基準値の１／１０以下になった場合は、スイッチング回路の故障と判断する。これにより、回路に不具合（たとえば、スイッチング回路２０の故障など）が生じた場合であっても、この回路の不具合を検出することができる。
【０１０１】
また、角度検出システムの電源がオンされた場合に、スイッチングする周期（Ｔ１信号の周期）を変化させ、検出されるアナログ信号の周期に、スイッチングする周期との相関があるか否かを検出する第２の判定回路を有するようにしてもよい。この第２の判定回路によっても、回路に不具合（たとえば、スイッチング回路２０の故障など）が生じた場合であっても、この回路の不具合を検出することができる。
【０１０２】
なお、この図１２を用いて説明した角度検出システムの磁気式回転角度検出装置１００を、図３、図４または図５を用いて説明した磁気式回転角度検出装置１００に置き換えることも可能である。このようにすることにより、角度検出システムは、図３、図４または図５を用いて説明した磁気式回転角度検出装置１００による効果を、同様に奏する。
【０１０３】
また、図１２を用いて説明した角度検出システムにおいては、磁気式回転角度検出装置１００と演算回路２００とを異なる構成として説明したが、磁気式回転角度検出装置１００が演算回路２００の構成を備えるようにしてもよい。また、磁気式回転角度検出装置１００と演算回路２００とを、一体として構成してもよい。
【０１０４】
以上説明したように、図１から図１２を用いて説明した本実施形態によれば、ホール素子の環境温度によるオフセット電圧変動のバラツキを押さえて、回転角度検出装置を、高精度又は／及び高分解能にすることができる。また、ホール素子のバラツキに依存しないため、高精度又は／及び高分解能な回転角度検出装置を、安定的に大量生産することが出来る。
【０１０５】
また、検出精度に大きく影響を及ぼすホール素子の特性（例、環境温度によるオフセット電圧変動のバラツキ）を揃えることができるため、環境温度に依存して磁気検出信号の値が変化することがなく、高精度かつ高分解能の磁気式回転角度検出装置を安定的に提供することができる。さらに、ホール素子のオフセット電圧変動を低減する方法として、ホール素子の入出力端子を切り替え回路で、周期的に切り替えて角度信号を得るため、さらに角度検出精度を向上させることができる。
【０１０６】
なお、上記の実施形態においては、ホール素子の個数が４個の場合について説明したが、ホール素子の個数は任意であってもよい。なお、ホール素子は組にされ、回転子６の回転軸を中心として互いに対向して配置されるため、ホール素子の個数は、偶数個であることが望ましい。また、ホール素子は、回転子６の回転軸を中心として、互いの角度が等間隔となるようにして配置されることが望ましいため、４ｎ個（ｎは任意の自然数）であることが望ましい。
【０１０７】
また、上記の実施形態においては、本実施形態による磁気式回転角度検出装置１００をエンコーダに適用する場合について説明したが、この磁気式回転角度検出装置１００は、エンコーダに適用するこの限られるものではなく、回転子の角度を検出する任意の装置に適用することが可能である。
【０１０８】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２、３、４…ホール素子、５…磁石、６…回転子、９…基板組、１１…異常検出回路、１２…スイッチング回路制御部、２０−１〜２０−４…スイッチング回路、８１、８２、８１１、８２１…合成増幅回路、７１１、７１２、７２１、７２２…合成部、７１３、７１４、７１５、７２３、７２４、７２５…加減算増幅回路、１００…磁気式回転角度検出装置、１０１、１０２…定電流駆動回路、２００…演算回路、２０１…ＡＤコンバータ、２０２…演算制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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