(57)【要約】      （修正有）【課題】トルク情報と回転位置情報との両方を検出する一体型センサを提供する。【解決手段】一体型センサは、入力軸Ｓ１の回転位置情報に応じて第１の周期信号が得られる第１のパターン５１と、出力軸Ｓ２の回転位置情報に応じて第２の周期信号が得られる第２のパターン５２と、入力軸から出力軸に伝達されるトルクに応じて、入力軸と出力軸との相対的な変位を生じさせる結合部６と、第１の周期信号と第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力し、所定の変位範囲において配置されているｎ個の検出素子（１０〜１８）と、ｎ個の第１の混合信号に基づいて、第２の混合信号を生成する信号生成部と、第２の混合信号に含まれるａ１周期の信号情報とａ２周期の信号情報とを分離し、ａ１周期の信号情報に基づいて入力軸の回転位置情報又は出力軸の回転位置情報を算出するとともに、少なくともａ２周期の信号情報に基づいてトルク情報を算出する算出部とを備える。【選択図】図１
2014010000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸の回転位置情報に応じて第１の周期信号が得られる第１のパターンと、
出力軸の回転位置情報に応じて、前記第１の周期信号とは異なる第２の周期信号が得られる第２のパターンと、
前記入力軸と前記出力軸とを結合し、前記入力軸から前記出力軸に伝達されるトルクに応じて、前記入力軸と前記出力軸との相対的な変位を生じさせる結合部と、
前記第１のパターンに基づく前記第１の周期信号と、前記第２のパターンに基づく前記第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する検出素子であって、前記第１の周期信号のｍ１周期及び前記第２の周期信号のｍ２周期が得られる所定の変位範囲において配置されているｎ個の検出素子と、
前記ｎ個の検出素子が出力する前記ｎ個の前記第１の混合信号に基づいて、互いに周期の異なるａ１周期及びａ２周期が混合された第２の混合信号を生成する信号生成部と、
前記第２の混合信号に含まれる前記ａ１周期の信号情報と前記ａ２周期の信号情報とを分離し、分離した前記ａ１周期の信号情報に基づいて前記入力軸の回転位置情報又は前記出力軸の回転位置情報を算出するとともに、少なくとも分離した前記ａ２周期の信号情報に基づいて前記トルクを示すトルク情報を算出する算出部と
を備えることを特徴とする一体型センサ。
【請求項２】
前記ｍ２周期は、（ｍ２＞ｎ／２）の条件を満たし、
前記ａ２周期は、｜ａ２｜＝（ｍ２−ｋ２×ｎ）の条件を満たす（ただし、ｋ２は１以上の整数）
ことを特徴とする請求項１に記載の一体型センサ。
【請求項３】
前記所定の変位範囲は、前記入力軸の１回転の変位範囲であり、
前記ｎ個の検出素子は、前記１回転の変位範囲において均等に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の一体型センサ。
【請求項４】
前記所定の変位範囲は、前記入力軸の１回転の変位範囲のうちの一部の範囲であり、
前記ｎ個の検出素子は、前記一部の範囲において均等に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の一体型センサ。
【請求項５】
前記第１のパターンを有し、前記入力軸に結合された第１円盤と、
前記第２のパターンを有し、前記出力軸に結合された第２円盤と、
前記入力軸の回転位置に応じて前記第１円盤に対する前記ｎ個の検出素子の相対的な位置が変位するとともに、前記出力軸の回転位置に応じて前記第２円盤に対する前記ｎ個の検出素子の相対的な位置が変位するように、前記ｎ個の検出素子を有する基板を固定する固定部と
を備え、
前記算出部は、
分離した前記ａ１周期の信号情報、及び前記ａ２周期の信号情報に基づいて、前記トルク情報を算出する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の一体型センサ。
【請求項６】
前記ｎ個の検出素子を有し、前記入力軸に結合された基板と、
前記入力軸の回転位置に応じて前記ｎ個の検出素子に対する前記第１のパターンの相対的な位置が変位するように、前記第１のパターンを有する第１円盤を固定する固定部と、
前記第２のパターンを有し、前記出力軸に結合された第２円盤と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の一体型センサ。
【請求項７】
前記結合部は、
トーションバーを介して前記入力軸と前記出力軸とを結合する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の一体型センサ。
【請求項８】
前記結合部は、
前記入力軸及び前記出力軸の回転方向に弾性変形可能な板バネを介して前記入力軸と前記出力軸とを結合する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の一体型センサ。
【請求項９】
前記ｍ１周期は、（ｍ１＞ｎ／２）の条件を満たし、
前記ａ１周期は、｜ａ１｜＝（ｍ１−ｋ１×ｎ）の条件を満たす（ただし、ｋ１は１以上の整数）
ことを特徴とする請求項２に記載の一体型センサ。
【請求項１０】
前記算出部は、
前記第２の混合信号に基づいて、前記第２の混合信号に含まれる前記ａ１周期の処理信号における第１の位相情報を前記ａ１周期の信号情報として生成するとともに、前記第２の混合信号に含まれる前記ａ２周期の処理信号における第２の位相情報を前記ａ２周期の信号情報として生成し、
前記第１の位相情報を前記入力軸の回転位置情報又は前記出力軸の回転位置情報として算出するとともに、前記第２の位相情報に基づいて、前記トルク情報を算出する
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の一体型センサ。
【請求項１１】
前記算出部は、
前記第２の混合信号に基づいて、前記ａ１周期に対応する第１の次数のフーリエ係数、及び前記ａ２周期に対応する第２の次数のフーリエ係数を生成し、生成した前記第１の次数のフーリエ係数に基づいて前記第１の位相情報を生成するとともに、生成した前記第２の次数のフーリエ係数に基づいて前記第２の位相情報を生成する
ことを特徴とする請求項１０に記載の一体型センサ。
【請求項１２】
前記算出部は、
前記第２の混合信号と前記ａ１周期の基準信号とに基づいて前記第１の位相情報を生成するとともに、前記第２の混合信号と前記ａ２周期の基準信号とに基づいて前記第２の位相情報を生成する
ことを特徴とする請求項１０に記載の一体型センサ。
【請求項１３】
前記算出部は、
前記ｎ個の検出素子が出力する前記ｎ個の第１の混合信号と、前記ａ１周期又は前記ａ２周期を等分割したＮ個の位相信号（ただしＮ＝ｎ）を基準信号として、前記Ｎ個の位相信号と前記ｎ個の第１の混合信号とのそれぞれの位相差と、に基づいて、前記ｎ個の第１の混合信号が前記Ｎ個の位相信号になるように前記ｎ個の第１の混合信号をそれぞれ補正する補正部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の一体型センサ。
【請求項１４】
前記ｎ個の検出素子から出力される前記ｎ個の第１の混合信号の信号レベルを調整する調整部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の一体型センサ。
【請求項１５】
第１の周期信号が得られる第１のパターンを有する第１円盤と、
前記第１の周期信号とは異なる第２の周期信号が得られる第２のパターンを有する第２円盤と、
第１軸と第２軸とを結合し、前記第１軸から前記第２軸に伝達されるトルクに応じて、前記第１軸と前記第２軸との相対的な変位を生じさせる結合部と、
前記第１のパターンと前記第２のパターンとを検出して前記第１の周期信号と前記第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する検出素子を複数有し、該複数の検出素子が互いに異なる位置に配置されて構成された検出素子群と、
前記検出素子群から出力される複数の前記第１の混合信号に基づいて、互いに周期の異なる少なくとも２つの周期を含む第２の混合信号を生成する信号生成部と、
前記第２の混合信号に含まれる前記少なくとも２つの周期の信号情報を用いて、前記第１軸の回転位置情報と前記トルクを示すトルク情報とを算出する算出部と
を備えることを特徴とする一体型センサ。
【請求項１６】
前記検出素子群は、前記第１円盤と前記第２円盤との間に配置される
ことを特徴とする請求項１５に記載の一体型センサ。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の一体型センサを備える
パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一体型センサ、及びパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などのパワーステアリング装置には、ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサと、ハンドルを回転させた際に伝達されるトルクを検出するトルクセンサとを備えてものがある（例えば、特許文献１を参照）。トルクセンサは、例えば、入力軸と出力軸とを結合するトーションバーと、エンコーダなどの回転位置検出装置とを備え、回転位置検出装置によって検出された入力軸と出力軸との相対的な変位に基づいて、入力軸から出力軸に伝達されるトルクを検出している。また、操舵角センサは、例えば、エンコーダなどの回転位置検出装置を用いて入力軸の回転位置として操舵角を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７８３４４号公報
【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、上述のようなパワーステアリング装置では、例えば、トルクセンサと操舵角センサとは、トルクと回転位置という異なる情報を検出するために、それぞれが個別にセンサ部（例えば、検出素子）を備える必要があった。すなわち、入力軸から出力軸に伝達されるトルクを示すトルク情報、及び入力軸の回転位置情報の両方を共通のセンサ部によって検出させることは困難であった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、トルク情報と回転位置情報との両方を検出することができる一体型センサ、及びパワーステアリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一実施形態は、入力軸の回転位置情報に応じて第１の周期信号が得られる第１のパターンと、出力軸の回転位置情報に応じて、前記第１の周期信号とは異なる第２の周期信号が得られる第２のパターンと、前記入力軸と前記出力軸とを結合し、前記入力軸から前記出力軸に伝達されるトルクに応じて、前記入力軸と前記出力軸との相対的な変位を生じさせる結合部と、前記第１のパターンに基づく前記第１の周期信号と、前記第２のパターンに基づく前記第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する検出素子であって、前記第１の周期信号のｍ１周期及び前記第２の周期信号のｍ２周期が得られる所定の変位範囲において配置されているｎ個の検出素子と、前記ｎ個の検出素子が出力する前記ｎ個の前記第１の混合信号に基づいて、互いに周期の異なるａ１周期及びａ２周期が混合された第２の混合信号を生成する信号生成部と、前記第２の混合信号に含まれる前記ａ１周期の信号情報と前記ａ２周期の信号情報とを分離し、分離した前記ａ１周期の信号情報に基づいて前記入力軸の回転位置情報又は前記出力軸の回転位置情報を算出するとともに、少なくとも分離した前記ａ２周期の信号情報に基づいて前記トルクを示すトルク情報を算出する算出部とを備えることを特徴とする一体型センサである。
【０００７】
また、本発明の一実施形態は、第１の周期信号が得られる第１のパターンを有する第１円盤と、前記第１の周期信号とは異なる第２の周期信号が得られる第２のパターンを有する第２円盤と、第１軸と第２軸とを結合し、前記第１軸から前記第２軸に伝達されるトルクに応じて、前記第１軸と前記第２軸との相対的な変位を生じさせる結合部と、前記第１のパターンと前記第２のパターンとを検出して前記第１の周期信号と前記第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する検出素子を複数有し、該複数の検出素子が互いに異なる位置に配置されて構成された検出素子群と、前記検出素子群から出力される複数の前記第１の混合信号に基づいて、互いに周期の異なる少なくとも２つの周期を含む第２の混合信号を生成する信号生成部と、前記第２の混合信号に含まれる前記少なくとも２つの周期の信号情報を用いて、前記第１軸の回転位置情報と前記トルクを示すトルク情報とを算出する算出部とを備えることを特徴とする一体型センサである。
【０００８】
また、本発明の一実施形態は、上述の一体型センサを備えるパワーステアリング装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トルク情報と回転位置情報との両方を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態による一体型センサの構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態における一体型センサの一例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態におけるホール素子の検出信号の一例を示す図である。
【図４】第２の実施形態における一体型センサの一例を示すブロック図である。
【図５】第３の実施形態における一体型センサの一例を示すブロック図である。
【図６】第４の実施形態における一体型センサの一例を示すブロック図である。
【図７】第５の実施形態による一体型センサの構成の一例を示す概略構成図である。
【図８】第５の実施形態における一体型センサの一例を示すブロック図である。
【図９】本実施形態における一体型センサの第１変形例を示す概略構成図である。
【図１０】本実施形態における一体型センサの第２変形例を示す概略構成図である。
【図１１】本実施形態における一体型センサの第３変形例を示す概略構成図である。
【図１２】本実施形態における結合部に板バネを用いた場合の一例を示す構成図である。
【図１３】本実施形態における一体型センサに光学式の検出部を用いた場合の一例を示す構成図である。
【図１４】本実施形態に係るパワーステアリング装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態による一体型センサについて、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
本実施形態では、一例として、自動車などのパワーステアリング装置に使用される回転位置情報（例、ハンドルの操舵角情報）とトルク情報（例、ハンドルを回転させた際に伝達されるトルクを示すトルク情報）とを検出する一体型センサについて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態による一体型センサ１の構成の一例を示す概略構成図である。
図１において、一体型センサ１は、トーションバー６、基板７、磁気センサ部２０、磁石（５１，５２）、磁石保持機構（６１，６２）、及びハウジング部６３を備えている。
なお、図１（ａ）は、一体型センサ１におけるハウジング部６３内の構成の一例を示す概略構成図であり、図１（ｂ）は、基板７、磁気センサ部２０、及び磁石（５１，５２）の配置を示す概略構成図である。また、図１において、トーションバー６の回転軸（入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２）の回転軸方向をＺ軸方向として説明する。
【００１３】
トーションバー６は、入力軸Ｓ１（第１軸）と出力軸Ｓ２（第２軸）とを結合し、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達されるトルクに応じて、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との相対的なの変位（例、回転位置の変位（回転位置のずれ））を生じさせる。トーションバー６の上部（入力軸Ｓ１）には、例えば、自動車のハンドル部（不図示）が接続されており、トーションバー６の下部（出力軸Ｓ２）には、例えば、自動車のステアリング機構（不図示）が接続されている。トーションバー６は、回転軸がぶれないようにベアリング等の軸受けを介して固定されている。
【００１４】
磁石保持機構６１は、トーションバー６の上部（入力軸Ｓ１側の一端）に結合された円盤状の保持機構であり、磁石５１を保持している。磁石保持機構６１は、磁石５１の位置を一体型センサ１のＺ軸方向の中央付近になるように、磁石５１を保持している。
磁石保持機構６２は、トーションバー６の下部（出力軸Ｓ２側の一端）に結合された円盤状の保持機構であり、磁石５２を保持している。磁石保持機構６２は、磁石５２の位置を一体型センサ１のＺ軸方向の中央付近になるように、磁石５２を保持している。
なお、本実施形態では、トーションバー６、磁石保持機構６１、及び磁石保持機構６２は、結合部６０に対応する。すなわち、結合部６０は、トーションバー６を介して入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを結合する。
【００１５】
磁石５１（第１のパターン）は、例えば、磁極数が“１”の永久磁石である。ここで、「磁極数」とは、Ｓ（エス）極とＮ（エヌ）極との対の数を示す。すなわち、磁石５１は、１対のＳ極５１ＳをＮ極５１Ｎを有する永久磁石である。磁石５１は、入力軸Ｓ１の回転位置情報に応じて、ｍ１周期（例、ｍ１＝１）の周期信号（第１の周期信号）が得られる磁気パターンである。なお、上述の周期の数（サイクル数）ｍ１は、１以上の整数であり、入力軸Ｓ１又は出力軸Ｓ２の３６０°の範囲における磁石５１の磁極数に対応する。ここで、サイクル数とは、周期信号における１周期の数を示す。
また、磁石５１は、例えば、ドーナツ状の円盤５３（第１円盤）として形成されており、磁石保持機構６１により保持されている。すなわち、円盤５３は、ｍ１周期の周期信号が得られる磁気パターンを有し、入力軸Ｓ１に磁石保持機構６１を介して結合されている。磁石５１は、トーションバー６の回転軸を中心軸とした同心円上（同一円周上）に配置されている。
【００１６】
磁石５２（第２のパターン）は、例えば、磁極数が“１０”の永久磁石である。すなわち、磁石５２は、１０対のＳ極５２ＳをＮ極５２Ｎを有する永久磁石である。磁石５２は、出力軸Ｓ２の回転位置情報に応じて、ｍ１周期の周期信号とは異なるｍ２周期（例、ｍ２＝１０）の周期信号（第２の周期信号）が得られる磁気パターンである。なお、上述の周期の数（サイクル数）ｍ２は、２以上の整数であり、入力軸Ｓ１又は出力軸Ｓ２の３６０°の範囲における磁石５２の磁極数に対応する。
また、磁石５２は、例えば、ドーナツ状の円盤５４（第２円盤）として形成されており、磁石保持機構６２により保持されている。すなわち、円盤５４は、ｍ２周期の周期信号が得られる磁気パターンを有しし、出力軸Ｓ２に磁石保持機構６２を介して結合されている。磁石５２は、トーションバー６の回転軸を中心軸とした同心円上（同一円周上）に配置されている。
【００１７】
磁気センサ部２０（検出素子群）は、磁石５１（第１のパターン）と磁石５２（第２のパターン）とを検出してｍ１周期の周期信号とｍ２周期の周期信号とを含む第１の混合信号を出力するホール素子１０を複数有している。磁気センサ部２０は、例えば、ｎ個（例、ｎ＝８個）のホール素子１０（１１〜１８）を備えている。磁気センサ部２０は、２つの磁石（５１，５２）の間に配置されており、２つの磁石（５１，５２）からの磁束を同時に（並列に）検出できるようになっている。すなわち、本実施形態における一体型センサ１は、２つの磁石（５１，５２）（２つの磁気パターン）を共通のホール素子１０で検出する。
【００１８】
ホール素子（ＨＳ）１１〜１８は、例えば、磁気検出素である。ここで、ホール素子１１〜１８のうちの任意のホール素子、又は単に一体型センサ１が備えるホール素子を示す場合には、ホール素子１０（検出素子）と称して以下説明する。
ｎ個（例、ｎ＝８個）のホール素子１０は、それぞれ磁石５１に基づくｍ１周期の周期信号と、磁石５２に基づくｍ２周期の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する。ここで、ｍ２周期は、（ｍ２＞ｎ／２）の条件を満たす。
【００１９】
また、ｎ個のホール素子１０は、ｍ１周期の周期信号のｍ１周期（例、ｍ１周期＝１周期）及びｍ２周期の周期信号のｍ２周期（例、ｍ２周期＝１０周期）が得られる所定の変位範囲（例、入力軸Ｓ１の一回転（３６０°）の範囲）において互いに均等に配置されている。すなわち、ホール素子１１〜１８は、例えば、入力軸Ｓ１又は出力軸Ｓ２の３６０°の範囲において等間隔（４５°間隔）に配置されている。ここで、ホール素子１１〜１８は、例えば、入力軸Ｓ１又は出力軸Ｓ２の１周（１回転）の電気角０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、及び３１５°の信号を取得できるように配置されている。なお、上述した「均等」には、「略均等」が含まれる。また、ホール素子１１〜１８の円周方向のサイズは、例えば、磁石５２の磁極パターンの１ピッチ分よりも小さく設定されている。
【００２０】
なお、本実施形態では、上述の入力軸Ｓ１又は出力軸Ｓ２の所定の変位範囲は、入力軸Ｓ１又は出力軸Ｓ２の全変位範囲（例、１回転＝３６０°の範囲）である。したがって、ｎ個（例、８個）のホール素子１０は、入力軸Ｓ１又は出力軸Ｓ２の全変位範囲において均等に配置されている。
また、８個のホール素子１１〜１８は、例えば、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。
【００２１】
基板７は、８個のホール素子１１〜１８を搭載している基板組品であり、ハウジング部６３に結合されている。本実施形態では、基板７は、例えば、一体型センサ１のＺ軸方向のほぼ中央の位置に配置されている。すなわち、基板７は、上述した磁石５１と磁石５２との間に配置されている。
【００２２】
ハウジング部６３（固定部）は、入力軸Ｓ１の回転位置に応じて円盤５３（磁石５１）に対する８個のホール素子１０の相対的な位置が変位するとともに、出力軸Ｓ２の回転位置に応じて円盤５４（磁石５２）に対する８個のホール素子１０の相対的な位置が変位するように、基板７を固定する。ハウジング部６３は、例えば、円筒状に形成されており、トーションバー６、基板７、磁石（５１，５２）、及び磁石保持機構（６１，６２）を覆うように、配置されている。ハウジング部６３は、例えば、自動車の車体に取り付けられており、トーションバー６とは軸がぶれないようベアリング等の軸受けを介して接続されている。これによりこのトーションバー６は、ハウジング部６３に対して３６０°回転することが可能な構成となっている。
【００２３】
図２は、本実施形態における一体型センサ１の構成を示すブロック図である。
図２において、一体型センサ１は、磁気センサ部２０、スイッチ部２、Ａ／Ｄ変換部３、及び信号処理部４を備えている。ここで、磁気センサ部２０は、８個のホール素子１１〜１８を有している。
【００２４】
スイッチ部２（切り替え部）は、例えば、少なくとも８つの第１の端子と、１つの第２の端子とを備えているアナログスイッチである。スイッチ部２の第１の端子には、８個のホール素子１０のそれぞれの出力信号線が接続されている。スイッチ部２は、後述する信号処理部４の切り替え制御部４１から出力される制御信号に基づいて、８つの第１の端子のうちのいずれか１つの端子が選択され、この選択された第１の端子と、第２の端子とが接続される。すなわち、スイッチ部２は、切り替え制御部４１から出力される制御信号に基づいて、ホール素子１１〜１８のうちのいずれか１つの出力信号を、Ａ／Ｄ変換部３に出力する。スイッチ部２は、例えば、８個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力する。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換部３は、例えば、所定のサンプリング周期により、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄコンバータ）である。Ａ／Ｄ変換部３は、スイッチ部２から出力されたホール素子１０の出力信号であるアナログ信号を、デジタル信号に変換した出力信号を信号処理部４に出力する。
【００２６】
信号処理部４は、一体型センサ１の信号処理を実行する。信号処理部４は、切り替え制御部４１と、算出部４２とを備えている。
【００２７】
切り替え制御部４１は、スイッチ部２の切り替え信号（選択信号）である制御信号を生成する。すなわち、切り替え制御部４１は、制御信号を出力し、ホール素子１１〜１８の出力信号を例えば、時計回りの順に切り替えることにより、スイッチ部２にホール素子１１〜１８の各出力信号を順次出力（逐次出力）させる。
なお、逐次出力とは、例えば、ホール素子１１〜１８の各出力信号を順次（逐次）出力させることである。本実施形態では、切り替え制御部４１は、一例として、ホール素子１１の出力信号からホール素子１８の出力信号の順に（順番に）、出力信号を切り替えて出力する。ここで、「順に」又は「順次（逐次）」又は「順番に」とは、「時系列的に」、または、「複数の中から１つずつ選択的に」という意味を含む。
【００２８】
また、本実施形態において、切り替え制御部４１と、スイッチ部２と、Ａ／Ｄ変換部３とは、信号生成部３０に対応する。
信号生成部３０は、ｎ個（例、ｎ＝８）のホール素子１１〜１８が出力するｎ個（例、ｎ＝８）の出力信号に基づいて、互いに周期の異なるａ１周期（例、１周期）及びａ２周期（例、２周期）が混合された第２の混合信号を生成する。すなわち、信号生成部３０は、上述した第１の混合信号に基づいて、８個のホール素子１０をスイッチ部２により順次出力させて、ａ１周期（例、１周期）及びａ２周期（例、２周期）を含む第２の混合信号を生成する。ここで、信号生成部３０は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングを利用することにより、１０周期（ｍ２＝１０）の周期信号と１周期（ｍ１＝１）の周期信号とを含む第１の混合信号である８個（ｎ＝８）の出力信号により、第２の混合信号を生成する。また、ａ２周期は、上述したｍ２周期よりも低次の周期の数である。なお、離散フーリエ変換におけるエイリアシングについては後述する。信号生成部３０は、第２の混合信号を信号処理部４に出力する。
【００２９】
ここで、ａ２周期は、｜ａ２｜＝（ｍ２−ｋ２×ｎ）の条件を満たす（ただし、ｋ２は１以上の整数）。なお、ａ２周期は整数であり、ａ２の値がマイナスの場合は、後述する離散フーリエ変換におけるエイリアシングで出現する処理信号の位相が１８０°回転していることを示す。
本実施形態では、例えば、ａ２周期は２周期（＝（１０−１×８））である（ｋ２＝１）。また、例えば、ａ２周期は、（ｎ／２＞｜ａ２｜）の条件を満たす。
【００３０】
算出部４２は、第２の混合信号に含まれるａ１周期（例、ａ１＝１）の信号情報とａ２周期（例、ａ２＝２）の信号情報とを分離し、分離したａ１周期の信号情報に基づいて入力軸Ｓ１の回転位置情報又は出力軸Ｓ２の回転位置情報を算出する。算出部４２は、これらの回転位置情報を算出するとともに、少なくとも分離したａ２周期の信号情報に基づいてトーションバー６に掛かるトルクを示すトルク情報を算出する。本実施形態では、算出部４２は、例えば、分離したａ１周期の信号情報、及びａ２周期の信号情報に基づいてトルク情報を算出する。ここで、トルク情報とは、トーションバー６に掛かるトルクであり、例えば、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達されるトルクを示す情報である。
【００３１】
また、算出部４２は、第２の混合信号に基づいて、第２の混合信号に含まれるａ１周期の処理信号（基本波信号）における第１の位相情報（θ）をａ１周期の信号情報として生成する。算出部４２は、第２の混合信号に含まれるａ２周期の処理信号（２次の高調波信号）における第２の位相情報（１０φ）をａ２周期の信号情報として生成する。算出部４２は、第１の位相情報（θ）を入力軸Ｓ１の回転位置情報（又は出力軸Ｓ２の回転位置情報）として算出するとともに、第２の位相情報（１０φ）に基づいて、トルク情報（例、θ‐φ）を算出する。算出部４２は、算出した回転位置情報（例、操舵角情報）及びトルク情報を一体型センサ１の外部に出力する。
また、算出部４２は、フーリエ係数算出部４２１、位相情報算出部４２２、及びトルク情報算出部４２３を備えている。
【００３２】
フーリエ係数算出部４２１は、例えば、第２の混合信号における８個の出力信号に基づいて、ａ１周期に対応する次数（例えば、基本波（１次））のフーリエ係数（ａ１、ｂ１）を生成する。また、フーリエ係数算出部４２１は、例えば、第２の混合信号における８個の出力信号に基づいて、ａ２周期に対応する次数（例えば、２次）のフーリエ係数（ａ２、ｂ２）を生成する。フーリエ係数算出部４２１は、生成したフーリエ係数を位相情報算出部４２２に出力する。
【００３３】
位相情報算出部４２２は、フーリエ係数算出部４２１が生成したａ１周期に対応する次数（例、１次）のフーリエ係数（ａ１、ｂ１）に基づいて第１の位相情報（θ）を生成（検出）する。また、位相情報算出部４２２は、ａ２周期に対応する次数（例、２次）のフーリエ係数（ａ２、ｂ２）に基づいて第２の位相情報（１０φ）を生成（検出）する。位相情報算出部４２２は、生成した第１の位相情報（θ）、及び第２の位相情報（１０φ）をトルク情報算出部４２３に出力する。位相情報算出部４２２は、例えば、第１の位相情報（θ）を入力軸Ｓ１の回転位置情報（操舵角情報）として算出する。
なお、算出部４２のフーリエ係数算出部４２１及び位相情報算出部４２２による第１の位相情報（θ）、及び第２の位相情報（１０φ）の生成方法の一例については、後述する。
【００３４】
トルク情報算出部４２３は、位相情報算出部４２２によって生成された第１の位相情報（θ）、及び第２の位相情報（１０φ）に基づいて、トルク情報を算出する。
ここで、ハンドルを操作して入力軸Ｓ１に回転が加わると、２つの磁石（５１，５２）は回転する。これに対して、８個のホール素子１０は、ハウジング部６３に固定されているので、磁石５１の動き（変異）を検出することにより、例えば、入力軸Ｓ１の回転位置情報（操舵角情報）が検出できることになる。また、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達されるトルクに応じて、２つの磁石（５１，５２）は相対的にずれる（相対的な変位が生じる）ので、２つの磁石（５１，５２）の相対位置の変化（変位）を検出すればトルク情報が検出できることになる。そこで、トルク情報算出部４２３は、第１の位相情報（θ）と第２の位相情報（１０φ）における位相情報（φ）との差分として２つの磁石（５１，５２）の相対位置の変位することにより、トルク情報を算出する。
【００３５】
次に、磁気センサ部２０が出力する第１の混合信号、及び離散フーリエ変換におけるエイリアシングについて説明する。
図３は、本実施形態における磁気センサ部２０の出力信号を説明する図である。
なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）の示すグラフにおいて、縦軸は、磁気センサ部２０の出力信号（ホール素子出力）を示し、横軸は、入力軸Ｓ１の位置（角度（°））を示している。
【００３６】
図３（ａ）は、本実施形態における磁気センサ部２０の出力信号を示している。この図３（ａ）における磁気センサ部２０の出力信号は、１周期の周期信号（第１の周期信号）と、１０周期の周期信号（第２の周期信号）を混合した混合信号（第１の混合信号）となる。ここで、波形Ｗ１は、例えば、入力軸Ｓ１を３６０°回転させた場合、且つ、トルクによる２つの磁石（５１，５２）の相対変位（相対角度）が０°の場合における１個のホール素子１０（例、ホール素子１１）の出力波形を示している。
【００３７】
また、出力ＭＳ１〜ＭＳ８は、入力軸Ｓ１が静止している場合におけるホール素子１１〜１８に対応する出力信号（第１の混合信号）を示している。なお、８個のホール素子１０は、互いに異なる位置に配置されているので、その出力信号である８個の第１の混合信号の波形は、互いに位相が異なる信号となる。この８個の出力ＭＳ１〜ＭＳ８は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングによって、波形Ｗ２に示すようなａ１周期（ａ１＝１）とａ２周期（ａ２＝２）とを含む混合信号（第２の混合信号）として検出される。すなわち、この波形Ｗ２は、１周期の周期信号と１０周期の周期信号との混合信号を８個のホール素子１０により検出したものであるが、結果として離散フーリエ変換におけるエイリアシングが発生するため、あたかもａ１周期（ａ１＝１）とａ２周期（ａ２＝２）とを含む混合信号（第２の混合信号）を観測したようにみえる。
【００３８】
ここで「エイリアシング（折り返し歪）」とは、例えば、信号波形が所定のサンプリング周波数（ｆｓ）でサンプリングされている場合、信号の周波数が（ｆｓ／２）よりも大きくなると、信号とは異なる周波数の信号が現れる現象である。本実施形態では、信号波形がｍ２周期の周期信号に対応し、周期の数（サイクル数）ｍ２が周期信号の空間周波数（空間情報）に対応する。また、サンプリング周波数（ｆｓ）は、ホール素子１０の個数であるｎ個に対応する。このことから、ｍ２周期は、ホール素子１０の数ｎの二分の一より大きい値である。例えば、ホール素子１０の数が８個の場合に、ｍ２周期は、４以上にする必要がある。また、この「エイリアシング」を利用して、ｍ２周期の周期信号から信号処理の容易なｍ２周期より低次のａ２周期の処理信号（２次の高調波信号）を検出するために、ａ２周期、ｍ２周期、及びｎ個の値は、上述したように、｜ａ２｜＝（ｍ２−ｋ２×ｎ）を満たすように設定されている。
【００３９】
また、図３（ｂ）は、トルクによる２つの磁石（５１，５２）の相対変位（相対角度）が９°の場合における出力波形を示している。ここで、波形Ｗ３は、例えば、入力軸Ｓ１を３６０°回転させた場合、且つ、トルクによる２つの磁石（５１，５２）の相対変位が９°の場合における１個のホール素子１０（例、ホール素子１１）の出力波形を示している。また、８個の出力ＭＳ１〜ＭＳ８は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングによって、波形Ｗ４に示すようなａ１周期（ａ１＝１）とａ２周期（ａ２＝２）とを含む混合信号（第２の混合信号）として検出される。
【００４０】
なお、ホール素子１０の出力信号（出力ＭＳ１）は、下記の式（１）として示される。
ここでは、式（１）は、１周期（例、ｍ１＝１）の周期信号と１０周期（例、ｍ２＝１０）の周期信号との混合信号（第１の混合信号）を表している。また、変数θは、入力軸Ｓ１の操舵角を示し、変数φは、出力軸Ｓ２の回転角を示している。
【００４１】
【数１】
2014010000.tif 000003
【００４２】
また、８個の出力ＭＳ１〜ＭＳ８は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングによって、ａ１周期（ａ１＝１）とａ２周期（ａ２＝２）とを含む混合信号（第２の混合信号）として検出される。この第２の混合信号は、下記の式（２）として示される。
【００４３】
【数２】
2014010000.tif 000004
【００４４】
ここで、変数ｘは、信号処理部４における任意の次元を示している。
式（２）において、第１項が基本波（１次）成分に対応し、第２項が２次成分（２次の高調波成分）に対応する。
【００４５】
このように、本実施形態では、この「エイリアシング」を利用することにより、１周期（ｍ１＝１）の周期信号と１０周期（ｍ２＝１０）の周期信号との混合信号（第１の混合信号）から、１周期（ａ１＝１）の処理信号、及び２周期（ａ２＝２）の処理信号を含む混合信号（第２の混合信号）を検出することが可能である。
【００４６】
次に、本実施形態における一体型センサ１の動作について説明する。
まず、磁気センサ部２０において、８個のホール素子１０が、それぞれ上述した第１の混合信号を出力する。
【００４７】
次に、信号生成部３０は、スイッチ部２が８個の出力信号（ＭＳ１〜ＭＳ８）を所定の順番により切り替えて逐次出力し、スイッチ部２から出力する逐次出力信号に基づいて、波形Ｗ２に示すような第２の混合信号を生成する。すなわち、切り替え制御部４１は、制御信号を出力し、ホール素子１１〜１８の出力信号を例えば、時計回りの順に切り替えることにより、スイッチ部２にホール素子１１〜１８の各出力信号を順次出力（逐次出力）させる。このように、信号生成部３０は、スイッチ部２を８個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力し、スイッチ部２から出力する逐次出力信号に基づいて、第２の混合信号を生成する。
なお、本実施形態では、信号生成部３０は、第２の混合信号を、Ａ／Ｄ変換部３を介して出力ＭＳ１〜ＭＳ８のデジタル値として算出部４２に出力する。
ここで、出力ＭＳ１〜ＭＳ８は、下記の式（３）として表される。
【００４８】
【数３】
2014010000.tif 000005
【００４９】
次に、算出部４２は、信号生成部３０が生成した第２の混合信号に含まれるａ１周期（ａ１＝１）の信号情報とａ２周期（ａ２＝２）の信号情報とを分離する。ここで、算出部４２は、例えば、第２の混合信号に基づいて、第２の混合信号に含まれるａ１周期の処理信号（基本波信号）における第１の位相情報（θ）をａ１周期の信号情報として生成する。算出部４２は、第２の混合信号に含まれるａ２周期の処理信号（２次の高調波信号）における第２の位相情報（１０φ）をａ２周期の信号情報として生成する。
【００５０】
なお、本実施形態では、算出部４２は、逆フーリエ変換方式により位相情報を生成する。例えば、算出部４２のフーリエ係数算出部４２１は、第２の混合信号に基づいて、１次（第１の次数）のフーリエ係数（ａ１、ｂ１）を生成する。また、フーリエ係数算出部４２１は、例えば、第２の混合信号に基づいて、２次（第２の次数）のフーリエ係数（ａ２、ｂ２）を生成する。フーリエ係数算出部４２１は、生成したフーリエ係数を位相情報算出部４２２に出力する。
【００５１】
位相情報算出部４２２は、フーリエ係数算出部４２１が生成した１次のフーリエ係数（ａ１、ｂ１）に基づいて入力軸Ｓ１の第１の位相情報（θ）を生成する。また、位相情報算出部４２２は、２次のフーリエ係数（ａ２、ｂ２）に基づいて出力軸Ｓ２の第２の位相情報（１０φ）を生成する。位相情報算出部４２２は、生成した第１の位相情報、及び第２の位相情報をトルク情報算出部４２３に出力する。
【００５２】
ここで、フーリエ係数算出部４２１及び位相情報算出部４２２による第１の位相情報（θ）、及び第２の位相情報（１０φ）の生成方法の一例について説明する。
まず、フーリエ係数算出部４２１は、上述した式（３）に示す８個の出力信号（出力ＭＳ１〜ＭＳ８）に基づいて、基本波のフーリエ係数（ａ１、ｂ１）を生成する。この場合、フーリエ係数算出部４２１は、下記の式（４）に基づいて、基本波のフーリエ係数ａ１を生成する。
【００５３】
【数４】
2014010000.tif 000006
【００５４】
ここで、式（４）におけるｆ１（θ，φ）〜ｆ８（θ，φ）は、式（３）の出力ＭＳ１〜ＭＳ８に対応する。また、式（４）におけるｃｏｓ（０）、ｃｏｓ（π／４）、ｃｏｓ（２π／４）、ｃｏｓ（３π／４）、ｃｏｓ（４π／４）、ｃｏｓ（５π／４）、ｃｏｓ（６π／４）、及びｃｏｓ（７π／４）は、フーリエ係数ａ１を算出する際に用いる定数である。
【００５５】
また、フーリエ係数算出部４２１は、下記の式（５）に基づいて、基本波のフーリエ係数ｂ１を生成する。
【００５６】
【数５】
2014010000.tif 000007
【００５７】
ここで、式（５）におけるｆ１（θ，φ）〜ｆ８（θ，φ）は、式（３）の出力ＭＳ１〜ＭＳ８に対応する。また、式（５）におけるｓｉｎ（０）、ｓｉｎ（π／４）、ｓｉｎ（２π／４）、ｓｉｎ（３π／４）、ｓｉｎ（４π／４）、ｓｉｎ（５π／４）、ｓｉｎ（６π／４）、及びｓｉｎ（７π／４）は、フーリエ係数ｂ１を算出する際に用いる定数である。
なお、式（４）及び式（５）における「４」は、一例として、ホール素子１０の数「８」を「２」で除算した値を用いているが、必ずしも「４」を用いなくてもよい。
【００５８】
次に、位相情報算出部４２２は、フーリエ係数算出部４２１が生成したフーリエ係数（ａ１、ｂ１）と、下記の式（６）とに基づいて第１の位相情報（θ）を基本波信号の位相情報として検出する。
【００５９】
【数６】
2014010000.tif 000008
【００６０】
なお、位相情報算出部４２２は、例えば、算出したこの第１の位相情報（θ）を入力軸Ｓ１の回転位置情報として一体型センサ１の外部に出力する。
【００６１】
また、フーリエ係数算出部４２１は、上述した式（３）に示す８個の出力信号（出力ＭＳ１〜ＭＳ８）に基づいて、２次のフーリエ係数（ａ２、ｂ２）を生成する。この場合、フーリエ係数算出部４２１は、下記の式（７）に基づいて、２次のフーリエ係数ａ２を生成する。
【００６２】
【数７】
2014010000.tif 000009
【００６３】
ここで、式（７）におけるｆ１（θ，φ）〜ｆ８（θ，φ）は、式（３）の出力ＭＳ１〜ＭＳ８に対応する。また、式（７）におけるｃｏｓ（０）、ｃｏｓ（２π／４）、ｃｏｓ（４π／４）、ｃｏｓ（６π／４）、ｃｏｓ（８π／４）、ｃｏｓ（１０π／４）、ｃｏｓ（１２π／４）、及びｃｏｓ（１４π／４）は、フーリエ係数ａ２を算出する際に用いる定数である。
【００６４】
また、フーリエ係数算出部４２１は、下記の式（８）に基づいて、２次のフーリエ係数ｂ２を生成する。
【００６５】
【数８】
2014010000.tif 000010
【００６６】
ここで、式（８）におけるｆ１（θ，φ）〜ｆ８（θ，φ）は、式（３）の出力ＭＳ１〜ＭＳ８に対応する。また、式（８）におけるｓｉｎ（０）、ｓｉｎ（２π／４）、ｓｉｎ（４π／４）、ｓｉｎ（６π／４）、ｓｉｎ（８π／４）、ｓｉｎ（１０π／４）、ｓｉｎ（１２π／４）、及びｓｉｎ（１４π／４）は、フーリエ係数ｂ２を算出する際に用いる定数である。
なお、式（７）及び式（８）における「４」は、一例として、ホール素子１０の数「８」を「２」で除算した値を用いているが、必ずしも「４」を用いなくてもよい。
【００６７】
次に、位相情報算出部４２２は、フーリエ係数算出部４２１が生成したフーリエ係数（ａ２、ｂ２）と、下記の式（９）とに基づいて第２の位相情報（１０φ）を２次の高調波信号の位相情報として検出する。
【００６８】
【数９】
2014010000.tif 000011
【００６９】
次に、トルク情報算出部４２３は、下記の式（１０）に示すように、位相情報算出部４２２が算出した、第１の位相情報（θ）と、第２の位相情報（１０φ）における位相情報（φ）との差分により、トルク情報を算出する。
【００７０】
【数１０】
2014010000.tif 000012
【００７１】
トルク情報算出部４２３は、算出したトルク情報を一体型センサ１の外部に出力する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態における一体型センサ１は、磁石５１と、磁石５２と、結合部６０と、ｎ個（例、ｎ＝８）のホール素子１０と、信号生成部３０と、算出部４２とを備えている。磁石５１は、入力軸Ｓ１の回転位置情報に応じてｍ１周期（例、ｍ１＝１）の周期信号（第１の周期信号）が得られる。磁石５２は、出力軸Ｓ２の回転位置情報に応じて、ｍ１周期の周期信号は異なる、ｍ２周期（例、ｍ２＝１０）の周期信号（第２の周期信号）が得られる。結合部６０は、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを結合し、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達されるトルクに応じて、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との相対的な変位を生じさせる。ｎ個のホール素子１０は、磁石５１に基づくｍ１周期の周期信号と、磁石５２に基づくｍ２周期の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する検出素子であって、ｍ１周期及びｍ２周期が得られる所定の変位範囲（例、入力軸Ｓ１の一回転の範囲）において均等に配置されている。信号生成部３０は、ｎ個のホール素子１０が出力するｎ個の第１の混合信号に基づいて、互いに周期の異なるａ１周期（例、ａ１＝１）及びａ２周期（例、ａ２＝２）が混合された第２の混合信号を生成する。そして、算出部４２は、第２の混合信号に含まれるａ１周期の信号情報とａ２周期の信号情報とを分離し、分離したａ１周期の信号情報に基づいて入力軸Ｓ１の回転位置情報（又は出力軸Ｓ２の回転位置情報）を算出する。算出部４２は、少なくとも分離したａ２周期の信号情報に基づいてトルクを示すトルク情報を算出する。
【００７３】
これにより、本実施形態における一体型センサ１は、トルク情報と回転位置情報との両方を検出することができる。また、本実施形態における一体型センサ１は、トルク情報と回転位置情報と異なる情報を検出するために、個別にセンサ部（ホール素子１０）を備える必要がなく、トルク情報と回転位置情報とを検出するセンサ部（ホール素子１０）や処理回路を共用することができる。そのため、本実施形態における一体型センサ１は、構成を簡略化しつつ、トルク情報と回転位置情報との両方を検出することができる。
【００７４】
また、本実施形態における一体型センサ１は、例えば、ｍ２周期（例、ｍ２＝１０）より低次のａ１周期（例、ａ１＝１）の信号情報とａ２周期（例、ａ２＝２）の信号情報とを分離するので、高次（高調波）の歪み成分（誤差成分）を処理から分離することができる。そのため、本実施形態における一体型センサ１は、高次の歪成分を低減することができる。なお、高次（高調波）の歪み成分（誤差成分）には、１回転中の円盤（５３，５４）に起因した歪み成分も含まれ、本実施形態における一体型センサ１は、同様に、円盤（５３，５４）に起因した歪み成分を低減することができる。よって、本実施形態における一体型センサ１は、高精度に回転位置情報及びトルク情報を検出することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、ｍ２周期は、（ｍ２＞ｎ／２）の条件を満たし、ａ２周期は、｜ａ２｜＝（ｍ２−ｋ２×ｎ）の条件を満たす。ただし、ｋ２は１以上の整数である。
これにより、本実施形態における一体型センサ１は、上述した離散フーリエ変換のエイリアシングを利用して、ａ１周期（例、１周期）及びａ２周期（例、２周期）を含む第２の混合信号を容易に生成することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、上述した所定の変位範囲は、入力軸Ｓ１の１回転の変位範囲（例、１回転＝３６０°の範囲）であり、ｎ個（例、８個）のホール素子１０は、１回転の変位範囲において均等に配置されている。
これにより、本実施形態における一体型センサ１は、入力軸Ｓ１の全変位範囲（例、１回転（３６０°））における回転位置情報（操舵角情報）を高精度に検出することができる。
【００７７】
また、本実施形態における一体型センサ１は、磁石５１を有し、入力軸Ｓ１に結合された円盤５３（第１円盤）と、磁石５２を有し、出力軸Ｓ２に結合された円盤５４（第２円盤）と、ハウジング部６３とを備えている。ハウジング部６３は、入力軸Ｓ１の回転位置に応じて円盤５３に対するｎ個のホール素子１０の相対的な位置が変位するとともに、出力軸Ｓ２の回転位置に応じて円盤５４に対するｎ個のホール素子１０の相対的な位置が変位するように、ｎ個のホール素子１０を有する基板を固定する。そして、算出部４２は、分離したａ１周期の信号情報、及びａ２周期の信号情報に基づいて、トルク情報を算出する。
【００７８】
これにより、ｎ個のホール素子１０は、磁石５１に基づくｍ１周期の周期信号と、磁石５２に基づくｍ２周期の周期信号とを第１の混合信号として並列に（同時に）検出することができる。すなわち、本実施形態における一体型センサ１は、２つの磁気パターンを共通の（１つの）ホール素子１０、或いは単一の検出方式により検出することができる。したがって、本実施形態における一体型センサ１は、トルク情報と回転位置情報と異なる情報を検出するために、個別にセンサ部（ホール素子１０）を備える必要がなく、トルク情報と回転位置情報とを検出するセンサ部（ホール素子１０）や処理回路を共用することができる。
また、ｎ個のホール素子１０は、ハウジング部６３に固定され、ｎ個のホール素子１０が回転することがないので、本実施形態における一体型センサ１は、ｎ個のホール素子１０に接続される信号線などの配線が結合部６０に絡まることを低減することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、結合部６０は、トーションバー６を介して入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを結合する。
これにより、本実施形態における一体型センサ１は、簡易な構成により、トルク情報を検出することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、算出部４２は、第２の混合信号に基づいて、第２の混合信号に含まれるａ１周期の処理信号における第１の位相情報（例、θ）をａ１周期の信号情報として生成するとともに、第２の混合信号に含まれるａ２周期の処理信号における第２の位相情報（例、１０φ）をａ２周期の信号情報として生成する。算出部４２は、第１の位相情報（例、θ）を入力軸Ｓ１の回転位置情報（又は出力軸Ｓ２の回転位置情報）として算出するとともに、少なくとも第２の位相情報（例、１０φ）に基づいてトルク情報を算出する。
これにより、本実施形態における一体型センサ１は、２つの位相情報を利用して、簡易な手段により、高精度に回転位置情報及びトルク情報を検出することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、算出部４２は、第２の混合信号に基づいて、ａ１周期に対応する第１の次数（例、１次）のフーリエ係数（ａ１、ｂ１）、及びａ２周期に対応する第２の次数（例、２次）のフーリエ係数（ａ２、ｂ２）を生成する。算出部４２は、生成した第１の次数のフーリエ係数（ａ１、ｂ１）に基づいて第１の位相情報（例、θ）を生成するとともに、生成した第２の次数のフーリエ係数（ａ２、ｂ２）に基づいて第２の位相情報（例、１０φ）を生成する。
これにより、本実施形態における一体型センサ１は、簡易な構成により、第１の位相情報及び第２の位相情報を正確に検出することができる。したがって、本実施形態における一体型センサ１は、簡易な構成により、高精度に回転位置情報及びトルク情報を検出することができる。
【００８２】
なお、本実施形態によれば、一体型センサ１は、円盤５３と、円盤５４と、結合部６０と、磁気センサ部２０（検出素子群）と、信号生成部３０と、算出部４２とを備えている。円盤５３は、第１の周期信号（ｍ１周期の周期信号）が得られる磁石５１を有し、円盤５４は、第１の周期信号とは異なる第２の周期信号（ｍ２周期の周期信号）が得られる第２のパターンを有する。結合部６０は、第１軸（例、入力軸Ｓ１）と第２軸（例、出力軸Ｓ２）とを結合し、第１軸から第２軸に伝達されるトルクに応じて、第１軸と第２軸との相対的な変位を生じさせる。磁気センサ部２０は、磁石５１と磁石５２とを検出して第１の周期信号と第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力するホール素子１０を複数有する。磁気センサ部２０は、該複数のホール素子１０が互いに異なる位置に配置されて構成されている。信号生成部３０は、磁気センサ部２０から出力される複数の第１の混合信号に基づいて、互いに周期の異なる少なくとも２つの周期（例、１周期及び２周期）を含む第２の混合信号を生成する。算出部４２は、第２の混合信号に含まれる少なくとも２つの周期の信号情報を用いて、第１軸の回転位置情報とトルクを示すトルク情報とを算出する。
【００８３】
これにより、本実施形態における一体型センサ１は、トルク情報と回転位置情報と異なる情報を検出するために、個別にセンサ部（ホール素子１０）を備える必要がなく、トルク情報と回転位置情報とを検出するセンサ部（ホール素子１０）や処理回路を共用することができる。そのため、本実施形態における一体型センサ１は、構成を簡略化しつつ、トルク情報と回転位置情報との両方を検出することができる。
【００８４】
また、磁気センサ部２０は、円盤５３と、円盤５４との間に配置される。これにより、磁石５１に基づく第１の周期信号と、磁石５２に基づく第２の周期信号とを第１の混合信号として並列に（同時に）検出することができる。すなわち、本実施形態における一体型センサ１は、トルク情報と回転位置情報と異なる情報を検出するために、磁気センサ部２０を備える必要がなく、トルク情報と回転位置情報とを検出する磁気センサ部２０や処理回路を共用することができる。
【００８５】
次に、第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第２の実施形態］
第１の実施形態における一体型センサ１は、逆フーリエ変換方式を用いて回転位置情報及びトルク情報を検出する場合を説明したが、本実施形態における一体型センサ１ａは、後述する位相変調方式（逐次排出方式）を用いて回転位置情報及びトルク情報を検出する場合について説明する。
【００８６】
本実施形態におけるホール素子１０の配置、磁石（５１，５２）、及び結合部６０などの構成は、図１に示される第１の実施形態における一体型センサ１と同様である。
【００８７】
図４は、本実施形態における一体型センサ１ａの構成を示すブロック図である。
図４において、一体型センサ１ａは、磁気センサ部２０、スイッチ部２、Ａ／Ｄ変換部３、及び信号処理部４ａを備えている。ここで、磁気センサ部２０は、８個のホール素子１１〜１８を有している。本実施形態では、信号処理部４ａの構成が、第１の実施形態における一体型センサ１と異なる点を除いて、第１の実施形態と同様である。この図において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８８】
信号処理部４ａは、一体型センサ１ａの信号処理を実行する。信号処理部４ａは、切り替え制御部４１と、算出部４２ａとを備えている。
【００８９】
算出部４２ａは、第２の混合信号に基づいて、第２の混合信号に含まれるａ１周期の処理信号（基本波信号）における第１の位相情報（θ）をａ１周期の信号情報として生成する。算出部４２ａは、第２の混合信号に含まれるａ２周期の処理信号（２次の高調波信号）における第２の位相情報（１０φ）をａ２周期の信号情報として生成する。算出部４２ａは、第１の位相情報（θ）を入力軸Ｓ１の回転位置情報（又は出力軸Ｓ２の回転位置情報）として算出するとともに、第２の位相情報（１０φ）に基づいて、トルク情報（例、θ‐φ）を算出する。算出部４２ａは、算出した回転位置情報（例、操舵角情報）及びトルク情報を一体型センサ１ａの外部に出力する。
例えば、算出部４２ａは、第２の混合信号とａ１周期（例、ａ１＝１）の基準信号（同期信号）とに基づいて第１の位相情報（θ）を生成するとともに、第２の混合信号とａ２周期（例、ａ２＝２）の基準信号（同期信号）とに基づいて第２の位相情報（１０φ）を生成する。
また、算出部４２ａは、フィルタ部４２４と、位相検出部４２５と、トルク情報算出部４２３）とを備えている。
【００９０】
フィルタ部４２４は、信号生成部３０によって生成された第２の混合信号からａ１周期（ａ１＝１）の処理信号とａ２周期（ａ２＝２）の処理信号とを分離する。すなわち、フィルタ部４２４は、例えば、バンドパスフィルタ回路などを用いて、第２の混合信号から１次の正弦波（基本波信号）を含む所定の周波数帯域を通過させて、１次の正弦波信号（１次高調波信号）を分離する。また、フィルタ部４２４は、例えば、バンドパスフィルタ回路などを用いて、第２の混合信号から２次の正弦波を含む所定の周波数帯域を通過させて、２次の正弦波信号（２次の高調波信号）を分離する。すなわち、フィルタ部４２４は、ホール素子１１〜１８を逐次出力させた検出信号（第２の混合信号）のうちの３次以上の高次成分を除去（低減）して、基本波信号の成分と２次の高調波信号の成分とに分離して、位相検出部４２５に出力する。
【００９１】
位相検出部４２５は、フィルタ部４２４によって分離されたａ１周期の処理信号（例、基本波信号）とａ１周期の基準信号（基本波の基準信号）とに基づいて第１の位相情報を生成する（位相変調方式）。また、位相検出部４２５は、フィルタ部４２４によって分離されたａ２周期の処理信号（例、２次の高調波信号）とａ２周期の基準信号（２次の高調波の基準信号）とに基づいて第２の位相情報を生成する。ここで、位相検出部４２５は、フィルタ部４２４によって分離された基本波信号に基づいて、例えば、同期検波、位相同期、又は０クロス点位置計測の手法を用いて、基準信号（同期信号）に対する位相値を第１の位相情報（θ）として検出する。また、位相検出部４２５は、フィルタ部４２４によって分離された２次の高調波信号に基づいて、例えば、同期検波、位相同期、又は０クロス点位置計測の手法を用いて、基準信号（同期信号）に対する位相値を第２の位相情報（１０φ）として検出する。位相検出部４２５は、検出した第１の位相情報（θ）及び第２の位相情報（１０φ）をトルク情報算出部４２３に出力する。
【００９２】
次に、本実施形態における一体型センサ１ａの動作について説明する。
本実施形態における信号生成部３０の動作は、上述した第１の実施形態と同様である。信号生成部３０は、上述した第１の混合信号を出力する８個のホール素子１１〜１８を逐次出力させて上述した第２の混合信号を生成する。
【００９３】
また、算出部４２ａは、上述したように、信号生成部３０によって生成された第２の混合信号と処理信号の基準信号（同期信号）とに基づいて、例えば、同期検波、位相同期、又は０クロス点位置計測の手法（位相変調方式）を用いて、第１の位相情報（θ）及び第２の位相情報（１０φ）を検出する。
【００９４】
算出部４２ａのトルク情報算出部４２３は、第１の実施形態と同様に上述した式（１０）を用いて、フィルタ部４２４及び位相検出部４２５が分離（生成）した第１の位相情報（θ）と第２の位相情報（１０φ）における位相情報（φ）との差分により、トルク情報を検出する。
なお、本実施形態における一体型センサ１ａの歪成分の低減については、１次の基本波信号及び２次の高調波信号をフィルタ部４２４により分離して処理するので、第１の実施形態と同様に、高調波の歪の影響を低減することができる。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態における一体型センサ１ａは、算出部４２ａが、第２の混合信号とａ１周期（例、１周期）の基準信号とに基づいて第１の位相情報（例、θ）を生成するとともに、第２の混合信号とａ２周期（例、２周期）の基準信号とに基づいて第２の位相情報（例、１０φ）を生成する。また、算出部４２ａは、第２の混合信号からａ１周期（例、１周期）の処理信号とａ２周期（例、２周期）の処理信号とを分離するフィルタ部４２４を備えている。そして、算出部４２ａの位相検出部４２５は、フィルタ部４２４によって分離されたａ１周期の処理信号とａ１周期の基準信号とに基づいて第１の位相情報（例、θ）を生成するとともに、フィルタ部４２４によって分離されたａ２周期の処理信号とａ２周期の基準信号とに基づいて第２の位相情報（１０φ）を生成する。
【００９６】
これにより、本実施形態における一体型センサ１ａは、第１の実施形態における逆フーリエ変換方式の場合と同様に、簡易な構成により、正確に回転位置情報を検出することができる。よって、本実施形態における一体型センサ１ａは、高精度に回転位置情報を検出することができる。また、本実施形態における一体型センサ１ａは、トルク情報と回転位置情報とを検出するセンサ部（ホール素子１０）や処理回路を共用することができるので、第１の実施形態と同様に、構成を簡略化しつつ、トルク情報と回転位置情報との両方を検出することができる。
【００９７】
次に、第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第３の実施形態］
第３の実施形態では、一体型センサ１ｂが、ホール素子１０の位置ずれが生じている場合に補正処理を行う補正部４３を備える場合の一例について説明する。
【００９８】
本実施形態におけるホール素子１０の配置、磁石（５１，５２）、及び結合部６０などの構成は、図１に示される第１の実施形態における一体型センサ１と同様である。
【００９９】
図５は、本実施形態における一体型センサ１ｂの構成を示すブロック図である。
図５において、一体型センサ１ｂは、磁気センサ部２０、スイッチ部２、Ａ／Ｄ変換部３、及び信号処理部４ｂを備えている。ここで、磁気センサ部２０は、８個のホール素子１１〜１８を有している。本実施形態では、信号処理部４ｂの構成が、第１の実施形態における一体型センサ１と異なる点を除いて、第１の実施形態と同様である。この図において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１００】
信号処理部４ｂは、一体型センサ１ｂの信号処理を実行する。信号処理部４ｂは、切り替え制御部４１と、算出部４２ｂとを備えている。また、算出部４２ｂは、フーリエ係数算出部４２１ａ、位相情報算出部４２２、及び補正情報記憶部４３１を備えている。なお、本実施形態においてフーリエ係数算出部４２１ａ及び補正情報記憶部４３１が補正部４３に対応する。すなわち、算出部４２ｂは、補正部４３を備えている。
【０１０１】
補正情報記憶部４３１（記憶部）は、後述する本実施形態における補正処理に用いる補正情報を記憶する。補正情報記憶部４３１が記憶する補正情報には、例えば、上述したａ１周期（例、１周期）又はａ２周期（例、２周期）を等分割したＮ個の位相信号（ただしＮ＝ｎ）の位相値情報（例、０°、π／４、・・・、７π／４）と、Ｎ個の位相信号を基準信号として、Ｎ個の位相信号（例、出力ＭＳ１〜ＭＳ８）とｎ個（例、８個）のホール素子１１〜１８の出力信号とのそれぞれの位相差とが含まれる。ここで、位相信号とホール素子１０の出力信号との位相差は、製造の際に発生するホール素子１０の位置ずれなどによって生じる。
【０１０２】
ところで、本実施形態では、８個のホール素子１１〜１８を入力軸Ｓ１の１回転の範囲に均等に配置しているが、現実には、製造ばらつきなどにより、例えば、８個のホール素子１１〜１８の配置にばらつき（位置ずれ）が生じる場合がある。この配置のばらつき（位置ずれ）は、上述の位相差として、ホール素子１０の出力信号に検出することができる。ここで、位相信号とホール素子１０の出力信号との位相差は、例えば、製造検査（出荷検査）の際に、予め取得している情報である。
【０１０３】
補正部４３は、１周期（例、１周期）又はａ２周期（例、２周期）を等分割したＮ個（例、８個）の位相信号（ただしＮ＝ｎ）を基準信号として、８個の位相信号と８個の出力信号（出力ＭＳ１〜ＭＳ８）とのそれぞれの位相差と、８個の出力信号と、に基づいて、８個の出力信号が８個の位相信号になるように８個の出力信号をそれぞれ補正するとともに、補正された出力情報を生成する。補正部４３は、所定の基準信号である８個の位相信号に対する８個の出力信号の位相差を、例えば、補正情報記憶部４３１から取得する。また、補正部４３は、フーリエ係数算出部４２１ａを備えている。
【０１０４】
フーリエ係数算出部４２１ａは、例えば、８個の出力信号と、補正情報記憶部４３１から読み出した８個の出力信号のそれぞれに対応する位相信号の位相値及び位相差とに基づいて、ａ１周期に対応する第１の次数（例えば、１次）のフーリエ係数（ａ１、ｂ１）を補正された出力情報として生成する。また、フーリエ係数算出部４２１ａは、例えば、８個の出力信号と、補正情報記憶部４３１から読み出した８個の出力信号のそれぞれに対応する位相信号の位相値及び位相差とに基づいて、ａ２周期に対応する第２の次数（例えば、２次）のフーリエ係数（ａ２、ｂ２）を補正された出力情報として生成する。
ここで生成されるフーリエ係数は、８個の出力信号が８個の位相信号になるように、補正されたフーリエ係数であり、フーリエ係数算出部４２１ａは、この補正されたフーリエ係数を補正された出力情報として生成する。フーリエ係数算出部４２１ａは、生成したフーリエ係数を位相情報算出部４２２に出力する。
【０１０５】
位相情報算出部４２２は、フーリエ係数算出部４２１ａが生成したフーリエ係数（ａ１、ｂ１）に基づいて第１の位相情報を生成する。なお、ここで、フーリエ係数（ａ１、ｂ１）は、上述した補正された出力情報である。位相情報算出部４２２は、補正されたフーリエ係数（ａ１、ｂ１）に基づいて、第１の位相情報を生成する。
また、位相情報算出部４２２は、フーリエ係数算出部４２１ａが生成したフーリエ係数（ａ２、ｂ２）に基づいて第２の位相情報を生成する。なお、ここで、フーリエ係数（ａ２、ｂ２）は、上述した補正された出力情報である。位相情報算出部４２２は、補正されたフーリエ係数（ａ２、ｂ２）に基づいて、第２の位相情報を生成する。
このように、算出部４２ｂは、補正部４３によって生成された補正された出力情報（例えば、フーリエ係数（ａ１、ｂ１）及び（ａ２、ｂ２））に基づいて、第１の位相情報及び第２の位相情報を生成する。
【０１０６】
次に、本実施形態における一体型センサ１ｂの動作について説明する。
本実施形態における信号生成部３０の動作は、上述した第１の実施形態と同様である。信号生成部３０は、８個のホール素子１１〜１８を逐次出力させて上述した第２の混合信号を生成する。
【０１０７】
次に、本実施形態における一体型センサ１ｂにおけるホール素子１０の位置ずれが生じている場合の補正処理について説明する。なお、ここでは、一例として、ホール素子１２の位置が、δずれている場合について説明する。
【０１０８】
この場合に、８個のホール素子１１〜１８の出力ＭＳ１〜ＭＳ８は、下記の式（１１）により示される。ここで、ホール素子１２の出力ＭＳ２は、δずれた位相信号として出力される。
【０１０９】
【数１１】
2014010000.tif 000013
【０１１０】
補正部４３のフーリエ係数算出部４２１ａは、所定の基準信号である８個の位相信号に対する８個の出力信号の位相差を、例えば、補正情報記憶部４３１から取得する。ここで、補正情報記憶部４３１には、上述したホール素子１２の位相値（２π／４）及び位相差（δ）が予め記憶されている。フーリエ係数算出部４２１ａは、Ａ／Ｄ変換部３から取得した８個の出力信号（ＭＳ１〜ＭＳ８）と、補正情報記憶部４３１から読み出した位相信号の位相値及び位相差とに基づいて、２次のフーリエ係数（ａ２、ｂ２）を、下記の式（１２）及び式（１３）に基づいて生成する。
【０１１１】
まず、フーリエ係数算出部４２１ａは、フーリエ係数ａ２を下記の式（１２）に基づいて生成する。ここで、位相信号の位相値α、位相差δとした場合に、フーリエ係数算出部４２１ａは、フーリエ係数ａ２を算出する際の定数をｃｏｓ（α）からｃｏｓ（α−δ）に変更して、フーリエ係数ａ２を算出する。この場合、例えば、位相値αが「２π／４」であるので、フーリエ係数算出部４２１ａは、式（１２）に示すように、ホール素子１２の出力ＭＳ２に対応する定数をｃｏｓ（２π／４）の代わりに、ｃｏｓ（２π／４−δ）を用いて、フーリエ係数ａ２を生成する。
【０１１２】
【数１２】
2014010000.tif 000014
【０１１３】
また、フーリエ係数算出部４２１ａは、フーリエ係数ｂ２を下記の式（１３）に基づいて生成する。ここで、フーリエ係数算出部４２１ａは、フーリエ係数ｂ２を算出する際の定数をｓｉｎ（α）からｓｉｎ（α−δ）に変更して、フーリエ係数ｂ２を算出する。この場合、例えば、位相値αが「２π／４」であるので、フーリエ係数算出部４２１ａは、式（１３）に示すように、ホール素子１２の出力ＭＳ２に対応する定数をｓｉｎ（２π／４）の代わりに、ｓｉｎ（２π／４−δ）を用いて、フーリエ係数ｂ２を生成する。
【０１１４】
【数１３】
2014010000.tif 000015
【０１１５】
このように、フーリエ係数算出部４２１ａは、フーリエ係数（ａ２、ｂ２）を算出する際に定数を補正することにより、８個の出力信号が８個の位相信号になるように補正し、フーリエ係数（ａ２、ｂ２）を補正された出力情報として位相情報算出部４２２に出力する。すなわち、補正部４３は、位相信号の位相値αと位相差δとの差分値に基づいて、フーリエ係数（ａ２、ｂ２）を生成する。
【０１１６】
また、フーリエ係数算出部４２１ａは、同様に、１次のフーリエ係数（ａ１、ｂ１）を算出する際に定数を補正することにより、８個の出力信号が８個の位相信号になるように補正し、フーリエ係数（ａ１、ｂ１）を補正された出力情報として位相情報算出部４２２に出力する。
【０１１７】
次に、位相情報算出部４２２は、フーリエ係数算出部４２１ａが生成したフーリエ係数（ａ２、ｂ２）と、上述した式（９）とに基づいて第２の位相情報（１０φ）を２次の高調波信号の位相情報として検出する。
位相情報算出部４２２は、生成した第１の位相情報（θ）及び第２の位相情報（１０φ）をトルク情報算出部４２３に出力する。なお、トルク情報算出部４２３における動作は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１１８】
以上説明したように、本実施形態における一体型センサ１ｂは、算出部４２ｂが、補正部４３を備えている。補正部４３は、ａ１周期（例、１周期）又はａ２周期（例、２周期）を等分割したＮ個の位相信号（ただしＮ＝ｎ、例、ｎ＝８）を基準信号として、Ｎ個の位相信号とｎ個の第１の混合信号とのそれぞれの位相差（α）とに基づいて、ｎ個の第１の混合信号がＮ個の位相信号になるようにｎ個の第１の混合信号をそれぞれ補正する。また、補正部４３は、ｎ個の第１の混合信号をそれぞれ補正するとともに、補正された出力情報（例、フーリエ係数（ａ１、ｂ１）及び（ａ２、ｂ２））を生成する。算出部４２ｂは、補正部４３によって生成された補正された出力情報に基づいて、第１の位相情報及び第２の位相情報を生成する。
これにより、例えば、ホール素子１０の位置ずれなどが生じた場合であっても、補正部４３がｎ個の第１の混合信号がＮ個の位相信号になるようにｎ個の第１の混合信号をそれぞれ補正するので、本実施形態における一体型センサ１ｂは、高精度に回転位置情報及びトルク情報を検出することができる。
【０１１９】
また、本実施形態では、補正部４３のフーリエ係数算出部４２１ａは、位相信号の位相値αと位相差δとの差分値（α−δ）に基づいて、フーリエ係数を生成する。すなわち、補正部４３は、例えば、式（１２）及び式（１３）により、定数をｃｏｓ（α−δ）及びｓｉｎ（α−δ）に変換して、フーリエ係数を生成する。
これにより、本実施形態における一体型センサ１ｂは、ホール素子１０の位置すれなどによる位相信号のずれに基づく誤差を、簡易な手段により、補正することができる。よって、本実施形態における一体型センサ１ｂは、簡易な手段により、高精度に回転位置情報及びトルク情報を検出することができる。
【０１２０】
次に、第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第４の実施形態］
本実施形態におけるホール素子１０の配置、磁石（５１，５２）、及び結合部６０などの構成は、図１に示される第１の実施形態における一体型センサ１と同様である。
【０１２１】
図６は、本実施形態における一体型センサ１ｃの構成を示すブロック図である。
図６において、一体型センサ１ｃは、磁気センサ部２０、スイッチ部２、Ａ／Ｄ変換部３、及び信号処理部４、及びゲイン調整部３５を備えている。ここで、磁気センサ部２０は、８個のホール素子１１〜１８を有している。本実施形態では、ゲイン調整部３５を備える点が、第１の実施形態における一体型センサ１と異なり、その他の構成は、第１の実施形態と同様である。この図において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２２】
ゲイン調整部３５（調整部）は、例えば、ゲイン（利得）調整型の増幅回路（アンプ）であり、８個のホール素子１１〜１８から出力される８個の第１の混合信号の信号レベルを調整する。ゲイン調整部３５は、例えば、８個の第１の混合信号の出力特性を一致させるように、８個の第１の混合信号を調整する。ここで、第１の混合信号の出力特性とは、例えば、第１の混合信号の振幅、最大信号レベル、最小信号レベル、直流オフセット値などのことである。ゲイン調整部３５は、調整した８個の第１の混合信号をスイッチ部２に出力する。
なお、本実施形態において、スイッチ部２以降の動作は、上述した第１の実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。
【０１２３】
以上説明したように、本実施形態における一体型センサ１ｃは、ｎ個（例、ｎ＝８）のホール素子１０から出力されるｎ個の第１の混合信号の信号レベルを調整するゲイン調整部３５を備えている。
これにより、ホール素子１０の出力レベルのばらつきを低減することができる。そのため、本実施形態における一体型センサ１ｃは、第１の実施形態よりも誤差を低減することができる。よって、本実施形態における一体型センサ１ｃは、高精度に回転位置情報及びトルク情報を検出することができる。
【０１２４】
次に、第５の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第５の実施形態］
図７は、本実施形態による一体型センサ１ｄの構成の一例を示す概略構成図である。
図７において、一体型センサ１ｄは、トーションバー６、基板７、磁気センサ部２０、磁石（５１，５２）、磁石保持機構（６１，６２）、及びハウジング部６３を備えている。
なお、図７（ａ）は、一体型センサ１ｄにおけるハウジング部６３内の構成の一例を示す概略構成図であり、図７（ｂ）は、基板７、磁気センサ部２０、及び磁石（５１，５２）の配置を示す概略構成図である。また、図７において、トーションバー６の回転軸（入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２）の回転軸方向をＺ軸方向として説明する。
なお、図７において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２５】
本実施形態では、磁石５１がハウジング部６３に固定され、８個のホール素子を有する基板７が、磁石保持機構６１に結合されている点が、第１の実施形態と異なる。
すなわち、本実施形態における一体型センサ１ｄでは、基板７は、ｎ個（例、８個）のホール素子１０を有し、入力軸Ｓ１に磁石保持機構６１を介して結合されている。ハウジング部６３（固定部）は、入力軸Ｓ１の回転位置に応じてｎ個（例、８個）のホール素子１０に対する磁石５１の相対的な位置が変位するように、磁石５１を有する円盤５３（第１円盤）を固定する。また、円盤５４（第２円盤）は、磁石５２を有し、出力軸Ｓ２に結合されている。
このように、本実施形態では、磁気センサ部２０を有する基板７が入力軸Ｓ１とともに回転し、磁石５１は回転しないようにハウジング部６３に固定されている。
【０１２６】
図８は、本実施形態における一体型センサ１ｄの構成を示すブロック図である。
図８において、一体型センサ１ｄは、磁気センサ部２０、スイッチ部２、Ａ／Ｄ変換部３、及び信号処理部４ｃを備えている。ここで、磁気センサ部２０は、８個のホール素子１１〜１８を有している。また、信号処理部４ｃは、切り替え制御部４１と、算出部４２ｃとを備えている。算出部４２ｃは、フーリエ係数算出部４２１と、位相情報算出部４２２とを備えている。
本実施形態では、トルク情報算出部４２３を備えていない点が、第１の実施形態における一体型センサ１と異なり、その他の構成は、第１の実施形態と同様である。この図において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２７】
本実施形態では、磁石５１は、上述したようにハウジング部６３に固定されているので、磁気センサ部２０が入力軸Ｓ１と一緒に動くことになる。これにより、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達されるトルクに応じて、磁気センサ部２０と磁石５２とは相対的にずれるので、磁気センサ部２０を基準に、磁石５２の位置変化を検出すればトルク情報が検出できることとなる。すなわち、本実施形態では、位相情報算出部４２２が算出した第２の位相情報（１０φ）における位相情報（φ）がトルク情報に対応する。位相情報算出部４２２は、算出した第１の位相情報（θ）を入力軸Ｓ１の回転位置情報（操舵角情報）として一体型センサ１ｄの外部に出力するとともに、算出した位相情報（φ）をトルク情報として一体型センサ１ｄの外部に出力する。
【０１２８】
以上説明したように、本実施形態における一体型センサ１ｄは、基板７と、ハウジング部６３と、円盤５４（第２円盤）とを備えている。基板７は、ｎ個（例、８個）のホール素子１０（磁気センサ部２０）を有し、入力軸Ｓ１に結合されている。ハウジング部６３は、入力軸Ｓ１の回転位置に応じてｎ個のホール素子１０に対する磁石５１の相対的な位置が変位するように、磁石５１を有する円盤５３（第１円盤）を固定する。円盤５４は、磁石５２を有し、出力軸Ｓ２に結合されている。
このことにより、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達されるトルクに応じて、磁気センサ部２０（ｎ個のホール素子１０）と磁石５２とは相対的に変位するので、算出部４２ｃは、算出した位相情報（φ）をトルク情報とすることができる。そのため、算出部４２ｃは、第１の実施形態におけるトルク情報算出部４２３が不要になる。したがって、本実施形態における一体型センサ１ｄは、構成を簡略化しつつ、トルク情報と回転位置情報との両方を検出することができる。また、本実施形態における一体型センサ１ｄは、第１の実施形態と同様に、高精度に回転位置情報及びトルク情報を検出することができる。
【０１２９】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態は、単独で実施する形態を説明したが、各実施形態を組み合わせて実施する形態であってもよい。
【０１３０】
また、上記の各実施形態において、一体型センサ１（１ａ〜１ｄ）は、磁石（５１，５２）及びホール素子１０を入力軸Ｓ１の回転軸方向（Ｚ軸方向）に並べて配置する形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、一体型センサ１（１ａ〜１ｄ）は、後述する第１変形例及び第２変形例のように、Ｚ軸方向と垂直な方向（水平方向）に並べて配置する形態であってもよい。
【０１３１】
＜第１変形例＞
図９は、第１〜第４の実施形態における一体型センサ１（１ａ〜１ｃ）の変形例を示す概略構成図である。なお、図９（ａ）は、一体型センサ１（１ａ〜１ｃ）の変形例におけるハウジング部６３内の構成の一例を示す概略構成図であり、図９（ｂ）は、磁気センサ部２０（ホール素子１１〜１８）、及び磁石（５１，５２）の配置を示す概略構成図である。なお、図９において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
一体型センサ１（１ａ〜１ｃ）は、図９に示すように、磁気センサ部２０（ホール素子１１〜１８）、及び磁石（５１，５２）を同一面上に配置してもよい。この場合、例えば、磁石５１は、ホール素子１１〜１８の内周に配置され、磁石５２は、ホール素子１１〜１８の外周に配置されている。また、磁気センサ部２０（ホール素子１１〜１８）は、基板７を介して、ハウジング部６３に固定されている。
この場合においても、一体型センサ１（１ａ〜１ｃ）は、図１に示す配置の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
＜第２変形例＞
図１０は、第２の実施形態における一体型センサ１ｄの変形例を示す概略構成図である。なお、図１０（ａ）は、一体型センサ１ｄの変形例におけるハウジング部６３内の構成の一例を示す概略構成図であり、図１０（ｂ）は、磁気センサ部２０（ホール素子１１〜１８）、及び磁石（５１，５２）の配置を示す概略構成図である。なお、図１０において、図７と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
一体型センサ１ｄは、図１０に示すように、磁気センサ部２０（ホール素子１１〜１８）、及び磁石（５１，５２）を同一面上に配置してもよい。この場合、例えば、磁石５１は、ホール素子１１〜１８の外周に配置され、磁石５２は、ホール素子１１〜１８の外周に配置されている。また、磁気センサ部２０（ホール素子１１〜１８）は、磁石保持機構６１を介して、入力軸Ｓ１に固定されている。
この場合においても、一体型センサ１ｄは、図７に示す配置の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１３３】
＜第３変形例＞
また、上記の各実施形態において、一体型センサ１（１ａ〜１ｄ）は、磁気センサ部２０及び磁石（５１，５２）が磁気回路を構成する形態であってもよい。
例えば、図１１は、第１〜第４の実施形態における一体型センサ１（１ａ〜１ｃ）に磁気回路を適用した第３変形例を示している。なお、図１１において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１１において、ホール素子１０（１１〜１８）は、磁石（５１，５２）の外周に配置され、ハウジング部６３から伸びる固定用治具に取り付けられている。また、磁石保持機構６１及び磁石保持機構６２は、磁石（５１，５２）及び磁気センサ部２０（ホール素子１０）を覆うような形状に形成されている。ここで、例えば、磁気回路部Ｃ１は、磁石保持機構６１と、磁石５１と、磁気センサ部２０（ホール素子１０）とによって構成される磁気回路に対応し、磁気回路部Ｃ２は、磁石保持機構６２と、磁石５２と、磁気センサ部２０（ホール素子１０）に対応する。
このように、磁気回路を構成することにより、磁気センサ部２０（ホール素子１０）は、磁石５１及び磁石５２による磁界（磁場）の変化を効率よく検出することが可能になる。また、磁石保持機構６１及び磁石保持機構６２によって、磁石（５１，５２）及び磁気センサ部２０を覆うことによって、本変形例における一体型センサ１（１ａ〜１ｃ）は、外部からの磁界変位（磁界ノイズなど）による影響を低減することができる。
【０１３４】
また、上記の各実施形態において、結合部６０は、トーションバー６を介して、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを結合する形態を説明したが、他の構成によりトルクに応じて入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との相対的な変位を生じさせる形態であってもよい。例えば、図１２に示すように、一体型センサ１（１ａ〜１ｄ）は、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転方向に弾性変形可能な板バネ８０を介して入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを結合する連結部７０（結合部）を備える形態であってもよい。
以下、板バネ８０を用いた連結部７０の構成について説明する。
【０１３５】
＜第４変形例＞
図１２において、連結部７０は、入力軸Ｓ１に設けられた第一鍔部７１と、出力軸Ｓ２に設けられ第一鍔部７１に対してＺ方向に対向する第二鍔部７２とを有している。連結部７０は、入力軸Ｓ１に回転力が入力された場合に入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２へトルクが伝達されるように入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とを接続する。
【０１３６】
第一鍔部７１は、円板状に形成されており、入力軸Ｓ１と一体的に回転するように設けられている。第一鍔部７１は、中心が入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転中心軸の軸線上に配置されるように形成されている。
【０１３７】
第一鍔部７１のうち第二鍔部７２に対向する対向面７１ａには、第一突出部７３と、凸部７４とが設けられている。第一突出部７３は、第一鍔部７１の中心を取り囲むように複数設けられている。複数の第一突出部７３は、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転方向に等ピッチで配置されている。本実施形態では、３つの第一突出部７３が設けられており、当該３つの第一突出部７３が互いに１２０°ずれた位置に配置されている。
【０１３８】
各第一突出部７３は、２本の柱状部７３ａと、当該２本の柱状部７３ａを接続する接続部７３ｂとを有している。２本の柱状部７３ａは、回転方向に所定の距離を空けて配置されている。各柱状部７３ａの根元側（−Ｚ側）の端部には、板バネ８０の一部を受けるバネ受部７３ｃが形成されている。また、各柱状部７３ａの先端側（＋Ｚ側）の端部は、例えばテーパー部７８を有している。
【０１３９】
第二鍔部７２は、円板状に形成されており、出力軸Ｓ２と一体的に回転するように設けられている。第二鍔部７２は、中心が入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転中心軸の軸線上に配置されるように形成されている。
【０１４０】
第二鍔部７２のうち第一鍔部７１に対向する対向面７２ａには、第二突出部７５と、凹部７６とが設けられている。第二突出部７５は、第二鍔部７２の中心を取り囲むように複数設けられている。複数の第二突出部７５は、回転方向に等ピッチで配置されている。本実施形態では、３つの第二突出部７５が設けられており、当該３つの第二突出部７５が互いに１２０°ずれた位置に配置されている。
【０１４１】
各第二突出部７５は、２本の柱状部７５ａと、当該２本の柱状部７５ａを接続する接続部７５ｂとを有している。２本の柱状部７５ａは、回転方向に所定の距離を空けて配置されている。各柱状部７５ａの根元側（＋Ｚ側）の端部には、板バネ８０の一部を受けるバネ受部７５ｃが形成されている。また、各柱状部７５ａの先端側（−Ｚ側）の端部は、例えばテーパー部７９を有している。
【０１４２】
また、第一鍔部７１に設けられた凸部７４は、出力軸Ｓ２の−Ｚ側端部に設けられた凹部７６に挿入される。このように、凸部７４と凹部７６とで嵌合部を構成している。凸部７４が凹部７６に挿入された状態において、当該凸部７４及び凹部７６は、出力軸Ｓ２との間に数ミクロン程度の隙間を維持するように嵌合される。凸部７４と凹部７６との間には、例えば油やグリスなどが配置されている。
【０１４３】
このように、入力軸Ｓ１の＋Ｚ側端部と出力軸Ｓ２の−Ｚ側端部とがいわゆる滑り軸受の構成によって連結されているため、当該入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との間の摩擦が低減される。なお、ここでいう回転とは、いわゆる多回転ではなく、例えば機械角度で３度程度の微小角度の回転方向へのずれ（回動）を想定している。このため、すべり軸受けのような軸受け構造であっても、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との間の摩擦が十分に低減されるようになっている。
【０１４４】
また、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とが連結された状態において、第一突出部７３と第二突出部７５とは、回転方向に交互に配置される。このとき、入力軸Ｓ１に回転力が与えられていなければ、第二突出部７５は、隣接する第一突出部７３との間で回転方向に６０°ずれた位置に配置される。また、第一突出部７３の各柱状部７３ａ及び第二突出部７５の各柱状部７５ａは、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２とが連結された状態において、回転方向に等ピッチに配置されるように予め位置が設定されている。
【０１４５】
板バネ８０は、連結部７０のうちＺ方向において第一鍔部７１と第二鍔部７２との間に設けられている。板バネ８０は、複数の板バネ部材８１を有している。これらの板バネ部材８１は、金属などの弾性変形可能な材料を用いて帯状に形成されており、第一突出部７３と第二突出部７５との間に介挿され、当該第一突出部７３と第二突出部７５とを連結する。
【０１４６】
板バネ部材８１は、隣接する柱状部７３ａと柱状部７５ａとの間に配置されている。板バネ部材８１は、柱状部７３ａに連結される第一連結部８１ａと、柱状部７５ａに連結される第二連結部８１ｂと、当該第一連結部８１ａ及び第二連結部８１ｂを接続する屈曲部８１ｃとを有している。
【０１４７】
第一連結部８１ａ及び第二連結部８１ｂは、それぞれ柱状部７３ａ及び柱状部７５ａの外周の形状に対応した形状に形成されている。例えば、第一連結部８１ａ及び第二連結部８１ｂは、それぞれ柱状部７３ａ及び柱状部７５ａの外周面の形状に沿って円環状に湾曲されている。
【０１４８】
湾曲された第一連結部８１ａ及び第二連結部８１ｂの内径は、柱状部７３ａ及び柱状部７５ａの外径にそれぞれ一致するように形成されている。このため、第一連結部８１ａ及び第二連結部８１ｂと柱状部７３ａ及び７２ａとの間を密着させることができるので、それぞれの間が固定されることになる。
【０１４９】
また、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２が連結された状態において、第一連結部８１ａの＋Ｚ側端部は柱状部７３ａに設けられたバネ受部７３ｃに当接されると共に、第二連結部８１ｂの−Ｚ側端部は柱状部７５ａに設けられたバネ受部７５ｃに当接される。このため、板バネ部材８１は、バネ受部７３ｃ及びバネ受部７５ｃによってＺ方向に挟持された状態になるため、Ｚ方向への移動が規制される。
【０１５０】
板バネ部材８１は、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の中心軸側へ向けて折り曲げられている。板バネ部材８１が折り曲げられていることにより、第一連結部８１ａ及び第二連結部８１ｂのそれぞれに対して回転方向の弾性力が作用する。
【０１５１】
例えば、柱状部７３ａと柱状部７５ａとの間が回転方向に近づくと、板バネ部材８１は閉じる方向に変形する。このため、弾性力は板バネ部材８１が開く方向に作用する（圧縮応力）。また、柱状部７３ａと柱状部７５ａとが回転方向に遠ざかると、板バネ部材８１は開く方向に変形する。このため、弾性力は板バネ部材８１が閉じる方向に作用する（引っ張り応力）。
【０１５２】
このように、本実施形態の板バネ８０は、柱状部７３ａの移動により圧縮応力が加わる板バネ部材８１と、当該移動により引っ張り応力が加わる板バネ部材８１とがそれぞれ等しい数だけ設けられている。このため、柱状部７３ａが回転方向のどちらの方向に移動する場合であっても、３つの板バネ部材８１の圧縮応力の総和と、３つの板バネ部材８１の引っ張り応力の総和とが板バネ８０全体としての弾性力となる。連結部７０は、個々の板バネ部材８１の弾性特性の違いが相殺されるため、入力軸Ｓ１が回転方向のどちらに回転しても、板バネ８０全体としては、同一の弾性特性が得られるようになっている。
連結部７０は、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転方向に弾性変形可能な板バネ８０を介して結合することにより、トーションバー６と同様に、入力軸Ｓ１から出力軸Ｓ２に伝達されるトルクに応じて、入力軸Ｓ１と出力軸Ｓ２との相対的な変位を生じさせることができる。そのため、一体型センサ１（１ａ〜１ｄ）は、上述した連結部７０（結合部）を備える場合であっても、トーションバー６を備える場合と同様の効果を得ることができる。
【０１５３】
なお、連結部７０は、弾性体として入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の回転方向に弾性変形可能である板バネ８０が設けられている。板バネ８０は、板バネの特性上、入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２の軸線方向に剛性を有しており、板バネ８０が軸線方向に弾性変形するのを規制することができる。そのため、一体型センサ１（１ａ〜１ｄ）は、連結部７０を備える場合に、軸線方向の変位によるトルク情報の誤差を低減することができる。
【０１５４】
また、上記の各実施形態において、磁気式のセンサ部（磁気センサ部２０）を備える形態を説明したが、光学式、静電容量方式、電磁誘導方式などのセンサ部（磁気センサ部２０）を備える形態であってもよい。
【０１５５】
例えば、図１３は、一体型センサに光学式のセンサ部を用いた場合の一例を示す構成図である。
＜第５変形例＞
図１３において、一体型センサ１ｅは、トーションバー６、基板（７Ａ，７Ｂ）、光源部２１、レンズ２２、光センサ部２０ａ、円盤（５３ａ，５４ａ）、保持機構（６１ａ，６２ａ）、及びハウジング部６３を備えている。ここで、トーションバー６及び保持機構（６１ａ，６２ａ）が結合部６０に対応する。
なお、図１３（ａ）は、一体型センサ１ｅにおけるハウジング部６３内の構成の一例を示す概略構成図であり、図１３（ｂ）は、光学式の検出系（範囲Ｒ１）を示す断面図である。また、図１３（ｃ）は、基板７Ｂ、光センサ部２０ａ、及び円盤（５３，５４）の配置を示す概略構成図である。また、図１３において、トーションバー６の回転軸（入力軸Ｓ１及び出力軸Ｓ２）の回転軸方向をＺ軸方向として説明する。また、図１３において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１５６】
円盤５３ａ（第１円盤）は、インクリメンタルパターンである明暗格子パターン５３１（第１のパターン）とＭ系列パターンを示すアブソリュートパターンである明暗格子パターン５３２とを有し、保持機構６１ａに結合されている。すなわち、円盤５３ａは、保持機構６１ａを介して入力軸Ｓ１に接続されている。
円盤５４ａ（第２円盤）は、インクリメンタルパターンである明暗格子パターン５４１（第２のパターン）を有し、保持機構６２ａに結合されている。すなわち、円盤５４ａは、保持機構６２ａを介して出力軸Ｓ２に接続されている。
【０１５７】
光源部２１は、例えば、レーザ光を射出するレーザダイオードなどの発光素子であり、ハウジング部６３に固定された基板７Ａに実装されている。光源部２１は、照射光（レーザ光）を、レンズ２２を介して円盤（５３ａ，５４ａ）に照射する。
レンズ２２は、例えば、コリメーターレンズなどであり、照射光を平行光にする。
【０１５８】
光センサ部２０ａ（センサ部）は、光源部２１の照射面と、光センサ部２０ａの受光面とを対向させて配置されており、ハウジング部６３に固定された基板７Ｂに実装されている。光センサ部２０ａは、光源部２１から照射された照射光を、ｎ個（例、ｎ＝８個）の受光素子１１ａ〜１８ａを備える受光素子群である。光センサ部２０ａは、光源部２１から照射された照射光を、円盤（５３ａ，５４ａ）を介して受光する（図１３（ｃ）の範囲Ｒ２を参照）。
光センサ部２０ａは、インクリメンタルパターンである明暗格子パターン５３１及び明暗格子パターン５４１を透過した光を受光する第１受光素子群２０１と、アブソリュートパターンである明暗格子パターン５３２を透過した光を受光する第２受光素子群２０２とを備えている。
【０１５９】
なお、図１３（ｃ）に示すように、第１受光素子群２０１は、ｎ個（例、ｎ＝８）の受光素子１１ａ〜１８ａを備えている。ここで、受光素子１１ａ〜１８ａのうちの任意の受光素子、又は単に一体型センサ１ｅが備える受光素子を示す場合には、受光素子１０ａ（検出素子）と称して以下説明する。受光素子１１ａ〜１８ａは、入力軸Ｓ１の１回転の変位範囲のうちの一部の範囲（所定の範囲）において均等に配置されている。
【０１６０】
また、この所定の範囲において、明暗格子パターン５３１は、極数（刻線数）が“９”であり、明暗格子パターン５４１は、極数（刻線数）が“１０”である。すなわち、明暗格子パターン５３１は、この所定の範囲において、ｍ１周期（例、ｍ１＝９）の周期信号が得られるインクリメンタルパターンであり、明暗格子パターン５４１は、この所定の範囲において、ｍ２周期（例、ｍ２＝１０）の周期信号が得られるインクリメンタルパターンである。ここで、ｍ１周期は、（ｍ１＞ｎ／２）の条件を満たし、ｍ２周期は、（ｍ２＞ｎ／２）の条件を満たしている。そのため、本実施形態では、ａ１周期は、｜ａ１｜＝（ｍ１−ｋ１×ｎ）の条件を満たし（ただし、ｋ１は１以上の整数）、ａ２周期は、｜ａ２｜＝（ｍ２−ｋ２×ｎ）の条件を満たす（ただし、ｋ２は１以上の整数）。
【０１６１】
この場合、ａ１周期は、１周期（＝（９−１×８）、ｋ１＝１）となり、ａ２周期は、２周期（＝（１０−１×８）、ｋ２＝１）となる。したがって、信号生成部３０は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングを利用することにより、９周期（ｍ１＝９）の周期信号と１０周期（ｍ２＝１０）の周期信号とを含む第１の混合信号である８個（ｎ＝８）の出力信号により、ａ１周期（ａ１＝１）とａ２周期（ａ２＝２）との第２の混合信号を生成する。第２の混合信号の分離以降の処理は、上記の各実施形態と同様である。
【０１６２】
このように、本実施形態における一体型センサ１ｅは、上記の各実施形態と同様に、構成を簡略化しつつ、トルク情報と回転位置情報との両方を検出することができる。また、本実施形態における一体型センサ１ｅは、離散フーリエ変換におけるエイリアシングを利用しているので、高精度に回転位置情報及びトルク情報を検出することができる。
【０１６３】
なお、上記の各実施形態において、入力軸Ｓ１を第１軸とし、出力軸Ｓ２を第２軸とする形態を説明したが、入力軸Ｓ１を第２軸とし、出力軸Ｓ２を第１軸とする形態であってもよい。この場合、一体型センサ１（１ａ〜１ｄ）が、検出する回転位置情報は、出力軸Ｓ２の回転位置情報であってもよい。
【０１６４】
また、上記の第３の実施形態において、補正部４３は、逆フーリエ変換方式において補正する形態を説明したが、第２の実施形態のような位相変調方式において補正を行うことも可能である。例えば、各ホール素子１０の出力（ｆｎ（θ、φ））に対して、下記の式（１４）、式（１５）、式（１６）のうちのいずれかにより補正された出力ＳＨｎを生成することにより、ホール素子１０の位置ずれが生じている場合に補正処理を行うことができる。
【０１６５】
【数１４】
2014010000.tif 000016
【０１６６】
【数１５】
2014010000.tif 000017
【０１６７】
【数１６】
2014010000.tif 000018
【０１６８】
ここで、位相値（φ＾）は、位相検出部４２５によって１つ前（最新）の位相情報として検出された位相値である。
なお、補正部４３は、位相差δや要求される精度に応じて、上述の式（１４）〜式（１６）のうちの１つを選択して補正処理を実行してもよいし、上述の式（１４）〜式（１６）のうちの予め定められた１つの方式のみを補正処理を実行してもよい。
【０１６９】
また、上記の第２の実施形態において、算出部４２ａは、フィルタ部４２４を備える形態を説明したが、フィルタ部４２４を備えずに、直接、処理次数の信号（基準信号）で同期検波を実行して位相を求める形態であってもよいし、他の方式を用いて位相情報を検出する形態であってもよい。
【０１７０】
また、上記の第４の実施形態において、ゲイン調整部３５を各ホール素子１０とスイッチ部２との間に備える形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ゲイン調整部３５をスイッチ部２とＡ／Ｄ変換部３との間に備える形態でもよいし、Ａ／Ｄ変換部３によりデジタル化した後で信号レベルを調整する形態でもよい。スイッチ部２以降の出力信号において、各ホール素子１０の信号レベルを調整した場合、シリアル（直列的）に処理することができるので、ゲイン調整部３５の構成を縮小することができる。
また、信号レベルを調整する調整部の一例として、ゲイン調整型アンプを用いる形態を説明したが、ホール素子１０の駆動電圧を調整する形態でもよい。
【０１７１】
また、上記の各実施形態において、切り替え制御部４１は、一例として、ホール素子１０の出力信号を例えば、時計回りの順に切り替える形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、切り替え制御部４１は、回転の影響を受け難い所定の順番によって、ホール素子１０の出力信号を切り替える形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、Ａ／Ｄ変換部３をスイッチ部２の後段に備える形態を説明したが、スイッチ部２の前段において、各ホール素子１０の個別のＡ／Ｄ変換部３を備える形態でもよい。
【０１７２】
また、上記の各実施形態において、ハウジング部６３のＺ軸方向における中央付近に、磁石（５１，５２）及び磁気センサ部２０を配置する形態を説明したが、ハウジング部６３の上部付近、又は下部付近に配置する形態であってもよい。また、上記の各実施形態において、磁石（５１，５２）は、円盤（５３，５４）を兼ねるものとして説明したが、磁石保持機構（６１，６２）を円盤（５３，５４）に対応するものとしてもよい。
【０１７３】
また、上記の各実施形態において、信号処理部４（４ａ〜４ｃ）の各部は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリ及びＣＰＵを備えて、プログラムによって実現されてもよい。
【０１７４】
上述の一体型センサ１（１ａ〜１ｅ）は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した一体型センサ１（１ａ〜１ｅ）の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【０１７５】
上述において説明した一体型センサは、例えば、図１４に示すように、自動車６００のパワーステアリング装置６０１に適用することができる。
図１４に示すように、パワーステアリング装置６０１は、ステアリングホイール６０２と、当該ステアリングホイール６０２に入力された入力軸６０３と、入力軸６０３に連結された出力軸６０４と、入力軸６０３から出力軸６０４へ伝達されるトルク（トルク情報）や入力軸６０３の回転位置情報を検出するセンサ６０５と、パワーステアリング装置６０１の各部を制御するコントロールユニット６０６とを備えている。
【０１７６】
このようなパワーステアリング装置６０１においては、センサ６０５として、上記説明した一体型センサを用いることができる。上記の一体型センサは、ステアリングコラム６０７に収納可能な程度に小型化が可能であるため、軽量化のメリットも有する。
【符号の説明】
【０１７７】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ…一体型センサ、６…トーションバー、７，７Ａ，７Ｂ…基板、１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８…ホール素子、１０ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ…受光素子、２０…磁気センサ部、２０ａ…光センサ部、３０…信号生成部、４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…算出部、４３…補正部、３５…ゲイン調整部、５１，５２…磁石、５３，５３ａ，５４，５４ａ…円盤、６０…結合部、６３…ハウジング部、７０…連結部、８０…板バネ、２０１…第１受光素子群、５３１，５３２，５４１…明暗格子パターン、６０１…パワーステアリング装置、Ｓ１…入力軸、Ｓ２…出力軸
【図１】
2014010000.tif 000019
【図２】
2014010000.tif 000020
【図３】
2014010000.tif 000021
【図４】
2014010000.tif 000022
【図５】
2014010000.tif 000023
【図６】
2014010000.tif 000024
【図７】
2014010000.tif 000025
【図８】
2014010000.tif 000026
【図９】
2014010000.tif 000027
【図１０】
2014010000.tif 000028
【図１１】
2014010000.tif 000029
【図１２】
2014010000.tif 000030
【図１３】
2014010000.tif 000031
【図１４】
2014010000.tif 000032