(57)【要約】【課題】  特に従来に比べて検出動作を高速にでき、また出力回路部を小さくできる角度検出装置を提供することを目的としている。【解決手段】  磁石を備える回転体に対して非接触にて配置され、回転に伴う磁界変化により電気変化が生じるＳｉｎ相用素子部及びＣｏｓ相用素子部を備えたセンサ部１５と、各素子部の電気変化に基づいてＳｉｎ波及びＣｏｓ波からなる各アナログ信号を生成し、前記各アナログ信号に基づいて回転角度に対する検知信号を出力する出力回路部１６と、を有する。出力回路部１６には、第１アナログ信号（Ｃｏｓθ）を生成する第１信号生成部１９と、第２アナログ信号（例えば、０．６・Ｓｉｎθ＋１）を生成する第２信号生成部２０と、第１アナログ信号を第２アナログ信号で除算して第１検知信号を得る第１アナログ除算回路２３と、を有する。【選択図】図２
2014010033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界発生部材に対して非接触にて配置され、回転に伴う磁界変化により電気変化が生じるＳｉｎ相用素子部及びＣｏｓ相用素子部を備えたセンサ部と、各素子部の電気変化に基づいてＳｉｎ波及びＣｏｓ波からなる各アナログ信号を生成し、前記各アナログ信号に基づいて回転角度に対する検知信号を出力する出力回路部と、を有し、
前記出力回路部には、前記Ｓｉｎ波及び前記Ｃｏｓ波のいずれか一方を第１アナログ信号として生成する第１信号生成部と、前記Ｓｉｎ波及び前記Ｃｏｓ波の他方を前記第１アナログ信号よりも振幅が圧縮され且つ出力ゼロのラインを通らないように波形中心がシフトされた第２アナログ信号として生成する第２信号生成部と、前記第１アナログ信号を前記第２アナログ信号で除算して第１検知信号を得る第１アナログ除算回路と、を有することを特徴とする角度検出装置。
【請求項２】
前記出力回路には、さらに、前記第２アナログ信号の逆位相となる第３アナログ信号を生成する第３信号生成部と、前記第１アナログ信号を前記第３アナログ信号で除算して第２検知信号を得る第２アナログ除算回路と、前記第１検知信号と第２検知信号とを混合する混合部と、を有する請求項１記載の角度検出装置。
【請求項３】
前記混合部では、前記第２アナログ信号あるいは前記第３アナログ信号の波形中心に対する正負に基づいて、前記第１検知信号あるいは前記第２検知信号を選択する請求項２記載の角度検出装置。
【請求項４】
前記第２信号生成部では、前記第２アナログ信号を、ａ・Ｗ＋ｂ（ここでａは、圧縮率を示し、０．４以上で０．８以下であり、Ｗは、Ｓｉｎθ、Ｃｏｓθのいずれかを示し、ｂは、振幅中心の出力ゼロのラインからのシフト量を示し、Ｗの振幅の０．８倍〜１．２倍の範囲内である）で生成し、第３信号生成部では、前記第３アナログ信号を、−ａ・Ｗ＋ｂで生成する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界発生部材の回転角度を検出することができる角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、磁石を有する回転体の回転角度（絶対角度）を検出可能な角度検出装置のブロック図である。
【０００３】
図１２に示すように角度検出装置１は、センサ部２と出力回路部３とを有して構成される。
【０００４】
図１２に示すようにセンサ部２は、Ｃｏｓ相用素子部２ａと、Ｓｉｎ相用素子部２ｂとを備える。各素子部２ａ，２ｂは、複数のＧＭＲ素子等の磁気検出素子を備えるブリッジ回路で構成される。回転体が回転すると磁界変化に基づいて各素子部２ａ，２ｂの各出力端子の電位が変動する。なおＣｏｓ相用素子部２ａから得られる出力と、Ｓｉｎ相用素子部２ｂから得られる出力とでは位相が９０°ずれている。
【０００５】
図１２に示すように、出力回路部３には、Ｃｏｓ相用素子部２ａからの出力に基づいてＣｏｓ信号を生成する第１アンプ４、Ｓｉｎ相用素子部２ｂからの出力に基づいてＳｉｎ信号を生成する第２アンプ５、各アンプ４，５に接続され、アナログ信号をデジタル信号に変換する各Ａ／Ｄコンバータ６，７及び、各Ａ／Ｄコンバータ６，７に接続される演算部８、及び演算部８にて算出されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ９を備える。
【０００６】
演算部８では、Ａ／Ｄ変換された「Ｃｏｓθ」の関数と「Ｓｉｎθ」の関数から、逆三角関数である「ａｒｃ  Ｔａｎ」関数が算出される。演算部８において「ａｒｃ  Ｔａｎ」関数が演算されることにより、Ｄ／Ａコンバータ９からの出力電圧は、回転体が１回転する間に、その角度変化に対して比例的に変化する電圧、すなわち角度変化に対して一次関数で変化する電圧、または一次関数に近似して変化する電圧を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−４４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら従来の構成では、Ａ／Ｄコンバータ６，７、演算部８及びＤ／Ａコンバータ９が必要となり、出力回路部３が大きくなることと、デジタル計算に時間がかかりサンプリングレートを早くできなかった。このため図１０に示す角度検出装置１を、高速で回転するモータの角度制御等に適切に使用できない問題があった。
【０００９】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に従来に比べて検出動作を高速にでき、また出力回路部を小さくできる角度検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における角度検出装置は、磁界発生部材に対して非接触にて配置され、回転に伴う磁界変化により電気変化が生じるＳｉｎ相用素子部及びＣｏｓ相用素子部を備えたセンサ部と、各素子部の電気変化に基づいてＳｉｎ波及びＣｏｓ波からなる各アナログ信号を生成し、前記各アナログ信号に基づいて回転角度に対する検知信号を出力する出力回路部と、を有し、
前記出力回路部には、前記Ｓｉｎ波及び前記Ｃｏｓ波のいずれか一方を第１アナログ信号として生成する第１信号生成部と、前記Ｓｉｎ波及び前記Ｃｏｓ波の他方を前記第１アナログ信号よりも振幅が圧縮され且つ出力ゼロのラインを通らないように波形中心がシフトされた第２アナログ信号として生成する第２信号生成部と、前記第１アナログ信号を前記第２アナログ信号で除算して第１検知信号を得る第１アナログ除算回路と、を有することを特徴とするものである。
【００１１】
このように本発明では出力回路をアナログ回路で構成でき、従来のようにデジタル計算を行わなくても、リニアリティに優れた検知信号を得ることができる。したがって本発明では従来に比べて検出動作を高速にでき、また出力回路部を小型化できる。
【００１２】
本発明では、前記出力回路には、さらに、前記第２アナログ信号の逆位相となる第３アナログ信号を生成する第３信号生成部と、前記第１アナログ信号を前記第３アナログ信号で除算して第２検知信号を得る第２アナログ除算回路と、前記第１検知信号と第２検知信号とを混合する混合部と、を有することが好ましい。これにより、より広範な回転角度の検出が可能になり、特に本発明によれば、全回転角度（３６０°分の絶対角度）を、検出することが可能となる。
【００１３】
また本発明では、前記混合部では、前記第２アナログ信号あるいは前記第３アナログ信号の波形中心に対する正負に基づいて、前記第１検知信号あるいは前記第２検知信号を選択することが好ましい。すなわち、混合部にて第１検知信号と第２検知信号のどちらを選択するかについての基準に、例えば第２アナログ信号が波形中心に対して正値をとれば、第１検知信号を選択し、それ以外の場合には第２検知信号を選択する。これにより、安定した回転角度検知を実現でき、検出動作をより高速にできる。
【００１４】
また本発明では、前記第２信号生成部では、前記第２アナログ信号を、ａ・Ｗ＋ｂ（ここでａは、圧縮率を示し、０．４以上で０．８以下であり、Ｗは、Ｓｉｎθ、Ｃｏｓθのいずれかを示し、ｂは、振幅中心の出力ゼロのラインからのシフト量を示し、Ｗの振幅の０．８倍〜１．２倍の範囲内である）で生成し、第３信号生成部では、前記第３アナログ信号を、−ａ・Ｗ＋ｂで生成することが好ましい。これにより第２アナログ信号及び第３アナログ信号を簡単且つ適切に波形調整できるとともに、角度誤差を効果的に小さくできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、出力回路をアナログ回路で構成でき、従来のようにデジタル計算を行わなくても、リニアリティに優れた検知信号を得ることができる。したがって本発明では従来に比べて検出動作を高速にでき、また出力回路部を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施形態における角度検出装置と磁石とを備えた回転センサの平面図である。
【図２】図２は、第１実施形態における角度検出装置のブロック図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、本実施形態における第２信号生成部及びアナログ除算回路の回路図の一例であり、図３（ｃ）は、混合部の回路図の一例である。
【図４】図４は、第１実施形態の角度検出装置における、第１アナログ信号（Ｃｏｓθ）、第２アナログ信号（０．６・Ｓｉｎθ＋１）、及び、第１アナログ除算回路にて得られた出力の波形図である。
【図５】図５は、第１実施形態の角度検出装置における、第１アナログ信号（Ｃｏｓθ）、第３アナログ信号（−０．６・Ｓｉｎθ＋１）、及び、第２アナログ除算回路にて得られた出力の波形図である。
【図６】図６は、第１実施形態の角度検出装置における混合部にて、第１アナログ除算回路により得られた出力と、第２アナログ除算回路により得られた出力とを混合した波形図である。
【図７】図７は、図６より得られた回転角度に対する検知信号の波形図である。
【図８】図８は、第２実施形態にける角度検出装置のブロック図である。
【図９】図９は、第２実施形態の角度検出装置における、第１アナログ信号（Ｃｏｓθ）、第２アナログ信号（０．６・Ｓｉｎθ＋１）、及び、第１アナログ除算回路にて得られた出力の波形図である。
【図１０】図１０は、ａ・Ｓｉｎθ＋ｂ（ａは圧縮率であり、ｂは波形中心のシフト量である）で示される第２アナログ信号のａ値を０．４〜０．８と変化させたときの角度誤差を示すグラフである。
【図１１】図１１は、ａ・Ｓｉｎθ＋ｂ（ａは圧縮率であり、ｂは波形中心のシフト量である）で示される第２アナログ信号のｂ値をＳｉｎθの振幅の０．８倍〜１．２倍と化させたときの角度誤差を示すグラフである。
【図１２】図１２は、従来における角度検出装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本実施形態における角度検出装置と磁石とを備えた回転センサの平面図であり、図２は、第１実施形態における角度検出装置のブロック図であり、図３（ａ）（ｂ）は、本実施形態における第２信号生成部及びアナログ除算回路の回路図の一例である。
【００１８】
図１に示す回転センサ１０は、回転体１１と、角度検出装置１２とを備えて構成される。角度検出装置１２は、回転体１１に対して非接触で配置される。
【００１９】
図１の形態では、角度検出装置１２は固定される。回転体１１は、軸中心Ｏを回転中心として時計回りの方向、あるいは、反時計回りの方向、又は、時計回り及び反時計回りの双方の方向に回転可能に支持されている。図１に示すように、回転体１１には、磁界発生部材である第１の磁石Ｍ１と第２の磁石Ｍ２が固定されている。第１の磁石Ｍ１は、回転軸Ｏに対向する内面がＮ極に着磁されており、第２の磁石Ｍ２は、回転軸Ｏに対向する内面がＳ極に着磁されている。よって、第１の磁石Ｍ１から第２の磁石Ｍ２に向けて磁界Ｈが形成される。
【００２０】
なお図１と異なって、磁石Ｍ１，Ｍ２を固定側、角度検出装置１２を回転側に配置することもできる。
【００２１】
図１に示すように、角度検出装置１２を構成する基板１３の表面には複数の磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ８が配置されている。例えば、各磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ８は、外部磁界に対して磁気抵抗効果を発揮するＧＭＲ素子である。図１の各磁気検知素子Ｓ１〜Ｓ８に示す矢印は感度軸方向Ｐを指す。ここで感度軸方向Ｐとは、外部磁界が感度軸方向Ｐと平行な方向から作用したときに各磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ８の電気抵抗が最小値となり、外部磁界が感度軸方向Ｐの反対方向から作用したときに各磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ８の電気抵抗が最大値となる方向を指す。
【００２２】
図１に示すように、磁気検出素子Ｓ１，Ｓ２の感度軸方向Ｐは、Ｙ１方向を向いており、磁気検出素子Ｓ３，Ｓ４の感度軸方向Ｐは、Ｙ２方向を向いており、磁気検出素子Ｓ５，Ｓ６の感度軸方向Ｐは、Ｘ２方向を向いており、磁気検出素子Ｓ７，Ｓ８の感度軸方向Ｐは、Ｘ１方向を向いている。
【００２３】
各磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ８は、固定磁性層／非磁性層／フリー磁性層の積層構造を備え、固定磁性層の固定磁化方向が前記感度軸方向Ｐである。フリー磁性層の磁化方向は外部磁界の方向に向けて変動し、固定磁性層の固定磁化方向とフリー磁性層の磁化方向との関係で電気抵抗値が変化する。固定磁性層の磁化を固定するために反強磁性層を備えた構成とすることが可能であるが、かかる場合、磁場中熱処理が必要とされ、同一基板上に感度軸方向Ｐが異なる複数の磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ８を形成できないとした制約がかかる。もっとも反強磁性層を用いた構成であっても感度軸方向Ｐが異なる磁気検出素子同士を別々の基板に形成し、各基板を固定ベースに取り付けた構造とすればよい。
【００２４】
図１に示すように感度軸方向Ｐが異なる各磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ８を同一基板１３上に形成するには、例えば、固定磁性層６１を磁性層／非磁性中間層／磁性層の積層フェリ構造として、各磁性層を反平行に磁化固定したセルフピン止め型とすることで達成できる。
【００２５】
なお磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ８としては、ＧＭＲ素子以外にＴＭＲ素子、ＡＭＲ素子を提示できる。また磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ８としてホール素子を用いることもできるが、水平磁場成分を検知可能なＧＭＲ素子と違って垂直磁場成分を検知するホール素子を用いた場合、ホール素子と磁石Ｍ１，Ｍ２との配置を図１から変更することが必要である。
【００２６】
図２に示すように、角度検出装置１２は、センサ部１５と、出力回路部１６とを備えて構成される。
【００２７】
図２に示すようにセンサ部１５は、Ｃｏｓ相素子部１７と、Ｓｉｎ相素子部１８とを有して構成される。
【００２８】
図２に示すように、Ｃｏｓ相素子部１７は、例えば、磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ４によるブリッジ回路により構成される。またＳｉｎ相素子部１８は、例えば、磁気検出素子Ｓ５〜Ｓ８によるブリッジ回路により構成される。すなわち、Ｃｏｓ相素子部１７の電気変化に基づく出力波形はＣｏｓ波であり、Ｓｉｎ相素子部１８の電気変化に基づく出力波形はＳｉｎ波である。ただし回転角度０°の位置を９０°ずらすと、素子部１７から得られる出力波形はＳｉｎ波であり、素子部１８から得られる出力波形はＣｏｓ波である。このように、素子部１７，１８はいずれもＣｏｓ相素子部にもＳｉｎ相素子部にもなりえるが、ここでは、素子部１７をＣｏｓ相素子部として、素子部１８をＳｉｎ相素子部として説明する。
【００２９】
なお図２では、各素子部１７，１８が夫々、４つの磁気検出素子のブリッジ回路にて構成されているが、全てが磁気検出素子でなくてもよく、固定抵抗素子を含んでいてもよい。
【００３０】
図２に示すように、Ｃｏｓ相素子部１７の各出力端子１７ａ，１７ｂは、Ｃｏｓ信号生成部１９に接続されており、Ｓｉｎ相素子部１８の各出力端子１８ａ，１８ｂは、Ｓｉｎ信号生成部２０に接続されている。ここで、Ｃｏｓ信号生成部１９は、「第１信号生成部」、Ｓｉｎ信号生成部２０は、「第２信号生成部」である。本実施形態における「第２信号生成部」とは、第１信号生成部により得られた第１アナログ信号の振幅よりも圧縮された振幅を有し且つ出力ゼロのラインを通らないように波形中心がシフトされた第２アナログ信号を生成可能な信号生成部を指す。Ｃｏｓ信号生成部１９を「第２信号生成部」、Ｓｉｎ信号生成部２０を「第１信号生成部」とすることもできるが、以下では特に断らない限り、Ｃｏｓ信号生成部１９を「第１信号生成部」、Ｓｉｎ信号生成部２０を「第２信号生成部」として説明する。
【００３１】
図１に示す回転体１１の回転に伴い、磁石Ｍ１，Ｍ２間で生じる磁界方向がＸ１−Ｘ２とＹ１−Ｙ２からなる平面内にて変動し（回転し）、これにより、Ｃｏｓ相素子部１７を構成する各磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ４の電気抵抗値は変動する。この結果、各出力端子１７ａ，１７ｂの電位は、中点電位（基準電位）から変動し、このとき、出力端子１７ａから＋Ｃｏｓ信号が得られると、出力端子１７ｂからは−Ｃｏｓ信号が得られ、Ｃｏｓ信号生成部１９により増幅されたＣｏｓ信号が出力される。なお、Ｃｏｓ信号生成部１９により得られたＣｏｓ信号は、第１アナログ信号Ａであり、Ｃｏｓ信号生成部１９により得られた信号を第１アナログ信号Ａ＝Ｃｏｓθと定義する。
【００３２】
また、図１に示す回転体１１の回転に伴い、磁石Ｍ１，Ｍ２間で生じる磁界方向がＸ１−Ｘ２とＹ１−Ｙ２からなる平面内にて変動し（回転し）、これにより、Ｓｉｎ相素子部１８を構成する各磁気検出素子Ｓ５〜Ｓ８の電気抵抗値は変動する。ただし図１に示すように、各磁気検出素子Ｓ５〜Ｓ８の感度軸方向Ｐは、各磁気検出素子Ｓ１〜Ｓ４の感度軸方向Ｐに対し９０°異なる方向を向いているので、各出力端子１８ａ，１８ｂからは夫々、＋Ｓｉｎ信号か−Ｓｉｎ信号が得られる。これによりＳｉｎ信号生成部２０では、第２アナログ信号ＢとしてＳｉｎ信号を得ることができる。ここで第２アナログ信号Ｂは、第１アナログ信号Ａと振幅及び波形中心を同じとしたＳｉｎθでなく、振幅が圧縮され且つ波形中心がシフトするように波形調整されたものである。
【００３３】
第２信号生成部２０は、例えば図３（ａ）に示す回路構成であり、抵抗Ｒ１，Ｒ２や電位Ｖ１を調整することで、第２アナログ信号Ｂの振幅を第１アナログ信号Ａに対して圧縮するとともに、波形中心を出力ゼロのラインからずらすことができる。
【００３４】
例えば第２アナログ信号Ｂは、０．６・Ｓｉｎθ＋１で示される。「０．６」は、振幅の圧縮率ａであり、「１」は、波形中心のシフト量ｂであり、Ｓｉｎθの振幅に対する比率を示している。Ｓｉｎθは、圧縮率＝１、シフト量＝０とした場合のアナログ信号であり、仮にＳｉｎ相素子部１８の各出力端子１８ａ，１８ｂを第１信号生成部１９に接続したら得られるアナログ信号である。ここで圧縮率及びシフト量は適宜変更可能であるが、以下に説明するシミュレーション実験では、第２アナログ信号Ｂを、０．６・Ｓｉｎθ＋１として行ったため、ここでは第２アナログ信号Ｂ＝０．６・Ｓｉｎθ＋１として説明する。
【００３５】
図２に示すように、Ｃｏｓ信号生成部１９及びＳｉｎ信号生成部２０は、第１アナログ除算回路２３に接続されている。図３（ｂ）が、例えば、第１アナログ除算回路２３の一例であり、入力電圧Ｖ１は、第１アナログ信号Ａ（Ｃｏｓθ）の電圧値であり、入力電圧Ｖ２は、第２アナログ信号Ｂ（０．６・Ｓｉｎθ＋１）の電圧値である。図３（ｂ）に示すように、抵抗Ｒ３を例えばフォトカプラ２６を用いて変えることができる。
【００３６】
図３（ｂ）に示す除算回路により、第１アナログ信号Ａ（Ｃｏｓθ）を、第２アナログ信号Ｂ（０．６・Ｓｉｎθ＋１）で除算できる。
【００３７】
図４には、第１アナログ信号Ａ（Ｃｏｓθ）、第２アナログ信号Ｂ（０．６・Ｓｉｎθ＋１）、及び、第１アナログ除算回路２３により得られた第１の除算信号Ｃが図示されている。
【００３８】
ここで、図４に示すように、回転角度θ＝０°〜約１８０°の範囲を見てみると、第１アナログ信号Ａはやや湾曲しながら徐々に出力が上昇している。このため、回転角度θ＝０°〜約１８０°の範囲では、第１アナログ信号Ａ（Ｃｏｓθ）を検知信号として用いても、大凡の回転角度θはわかるが、リニアリティ性が劣り、高精度な検知精度を得ることはできない。
【００３９】
そこで本実施形態では、第１アナログ信号Ａを、振幅を圧縮し且つ出力ゼロのラインを通らないように波形中心をシフトさせた第２アナログ信号Ｂで除算することで、回転角度θが０°〜約１８０°の範囲内にて、リニアリティ性に優れた第１検知信号Ｃ１を得ることができるとわかった。
【００４０】
図２に示すように、出力回路部１６には、さらに、第１信号生成部２１、第３信号生成部２２、第２アナログ除算回路２４、混合部２５が設けられる。
【００４１】
図２に示すように、Ｃｏｓ相素子部１７は、第１信号生成部２１に接続されている。ただし、第１信号生成部２１は、第１信号生成部１９と同じ回路構成であり、第１信号生成部２１より第１アナログ信号Ａ（Ｃｏｓθ）が生成されるから、第１信号生成部２１を設けずに、第１信号生成部１９から第２アナログ除算回路２４に第１アナログ信号Ａが入力されるように構成することもできる。
【００４２】
図２に示すようにＳｉｎ相素子部１８は、第３信号生成部２２に接続されている。第３信号生成部２２では、第３アナログ信号Ｂ´が得られる。第３アナログ信号Ｂ´は、第２アナログ信号Ｂの逆位相である。すなわち第３信号生成部２２にて得られた第２アナログ信号Ｂ´は、−０．６・Ｓｉｎθ＋１で表すことができる。
【００４３】
そして図２に示すように第２アナログ除算回路２４にて、第１アナログ信号Ａ（Ｃｏｓθ）を第３アナログ信号（−０．６・Ｓｉｎθ＋１）で除算する。これにより図５に示す第２の除算信号Ｄを得ることができる。
【００４４】
図５に示すように、第２の除算信号Ｄには、回転角度が約１８０°〜３６０°の範囲内にて直線状の第２検知信号Ｄ１を得ることができる。
【００４５】
そして図２に示すように、第１アナログ除算回路２３及び第２アナログ除算回路２４は夫々、混合部２５に接続されている。図６に、図４に示す第１の除算信号Ｃと図５に示す第２の除算信号Ｄとを混合した状態を示す。図７は、各混合信号のうち図４に示す第１検知信号Ｃ１と図５に示す第２検知信号Ｄ１とを抜き出して混合した検知信号Ｓを示す。図７に示すように、検知信号Ｓは回転角度θが０°〜３６０°の全域にて直線状であり、リニアリティ性に優れていることがわかる。すなわち本実施形態における角度検出装置１２を用いることで、図１に示す回転体１１の回転角度θ（絶対角度）を検知することができる。
【００４６】
本実施形態では、図４に示す第２アナログ信号Ｂ（０．６・Ｓｉｎθ＋１）が、波形中心よりも大きい出力であるとき、混合部２５では、図４に示す第１検知信号Ｃ１を選択し、その他のときには図５に示す第２検知信号Ｄ１を選択することで、回転角度θが０°〜３６０°の全範囲で、図７に示す検知信号Ｓを得ることができる。ここで「波形中心」とは、波形の最大値と最小値との中間の値を指す。図４では第２アナログ信号Ｂの最大値は、１．６（Ｖ）で、最小値は、０．４（Ｖ）であり、したがって波形中心は、１（Ｖ）となっている。なお第２アナログ信号Ｂでなく、図５に示す第３アナログ信号Ｂ´の波形中心に対する大小に基づいて、第１検知信号Ｃ１及び第２検知信号Ｄ１を選択するようにしてもよい。すなわち図５に示す第３アナログ信号Ｂ´が、波形中心よりも大きい出力のとき、第２検知信号Ｄ１を選択し、その他のときには図４に示す第１検知信号Ｃ１を選択する。
【００４７】
図３（ｃ）は混合部２５の回路図の一例である。図３（ｃ）では、第２アナログ信号Ｂが１よりも大きいか小さいかを判断し、１よりも大きいとＯＮ信号を出力し（第１検知信号Ｃ１の出力）、１より小さいとＯＦＦ信号を出力する（第２検知信号Ｄ１の出力）。
【００４８】
また図４、図５のシミュレーション実験は一例であり、各アナログ信号の波形によっては、第２アナログ信号が、波形中心よりも小さい出力のとき第１検知信号を選択し、その他のときには、第２検知信号を選択し、あるいは、第３アナログ信号が、波形中心よりも小さい出力のとき第２検知信号を選択し、その他のときには、第１検知信号を選択するパターンもあり得る。
【００４９】
図２に示すように本実施形態では、出力回路部１６をアナログ回路で構成でき、従来のようにデジタル計算を行わなくても、リニアリティに優れた検知信号Ｓを得ることができる。よって本実施形態では、従来に比べて検出動作を高速にでき、また出力回路部１６を小型にできる。
【００５０】
あるいは図８のように、出力回路部３０には、図２に示す第１信号生成部１９、第２信号生成部２０及び第１アナログ除算回路２３を設けた構成としてもよい。図８の第１信号生成部１９により得られた第１アナログ信号Ａ（Ｃｏｓθ）、第２信号生成部２０により得られた第２アナログ信号Ｂ（０．６・Ｓｉｎθ＋１）、及び第１アナログ信号Ａを第２アナログ信号Ｂで除算した第１の除算信号Ｃを図９に示す。図９に示すように、回転角度θが０°〜約１８０°の範囲内では、第１の除算信号Ｃより直線的な第１検知信号Ｃ１を得ることができる。よって、検知すべき回転角度θが、０°〜１８０°程度の範囲内であれば、図８の出力回路部３０で足り、検出動作の更なる高速化と出力回路部１６の小型化を促進できる。
【００５１】
上記の実施形態では、Ｓｉｎ信号に対して、振幅を圧縮させるとともに波形中心をずらす波長調整を行ったが、Ｃｏｓ信号側に対して波長調整を行ってもよい。かかる場合、符号１９を第２信号生成部、符号２０を第１信号生成部に変更し、図２，図１２に示す信号Ｂを第１アナログ信号としてＳｉｎθとし、信号Ａを第２アナログ信号として例えば、０．６・Ｃｏｓθ＋１と設定することができる。また、図２に示す出力回路部２２を、信号生成部２０と同じ構成とし、よって図２に示す信号Ｂ´は、Ｓｉｎθとなる。また、図２に示す信号生成部２１を第３アナログ信号生成部として、第２アナログ信号（、０．６・Ｃｏｓθ＋１）の逆位相となる第３アナログ信号（−０．６・Ｃｏｓθ＋１）を得ることができる。
【００５２】
本実施形態では、図４、図５、図９に示す第２アナログ信号Ｂ及び第３アナログ信号Ｄは、第１アナログ信号Ａに対して振幅が圧縮され且つ出力ゼロのラインを通らないように波形中心がシフトされたものである。これにより、回転角度θが０°〜約１８０°の範囲内にて、第１検知信号Ｃ１を第１アナログ信号Ａ（Ｃｏｓθ）よりも、より効果的に直線状に生成でき、回転角度θが約１８０°〜３６０°の範囲内にて、第２検知信号Ｄ１を第１アナログ信号Ａ（Ｃｏｓθ）よりも、より効果的に直線状に形成できる。
【００５３】
ただし、第２アナログ信号Ｂ及び第３アナログ信号Ｂ´の波形中心を出力ゼロ（出力電圧＝０（Ｖ））のラインからずらすことで、第１検知信号Ｃ１及び第２検知信号Ｄ１を１８０°以上の範囲に設定できる。すなわち第２アナログ信号Ｂ及び第３アナログ信号の波形中心が出力ゼロ（出力電圧＝０（Ｖ））のライン上にあると、第２アナログ信号Ｂ及び第３アナログ信号Ｂ´は、回転角度θが０°、１８０°、３６０°の位置で出力ゼロとなる。よって、回転角度θが０°、１８０°、３６０°の位置では適切に回転角度θの検知が行えないため、回転角度θが０°、１８０°、３６０°も検知角度とする場合、第２アナログ信号Ｂ及び第３アナログ信号Ｂ´が出力ゼロのラインを通らないように、波形中心をずらす。除算（Ａ／ＢあるいはＡ／Ｂ´）の結果が無限大になることを防止するためである。
【００５４】
本実施形態では、第２アナログ信号Ｂを、ａ・Ｓｉｎθ＋ｂ（ａは圧縮率であり、ｂは波形中心のシフト量である）で示し、ａを、０．４以上で０．８以下であり、ｂを、Ｓｉｎθの振幅の０．８倍〜１．２倍程度とすることが好適である。なおＣｏｓ信号を圧縮し且つ波形中心をシフトさせる場合は、ａ・Ｃｏｓθ＋１として示される。
【００５５】
図１０は、ａを０．４〜０．８の範囲内で変化させたときのａ値と角度誤差との関係を示すシミュレーション結果である。なおｂ値は１（Ｓｉｎθの振幅と同じ）に固定した。
【００５６】
実験では、図２に示す出力回路部１６を用いて、０°〜３６０°までの回転角度における角度誤差を求めるとともに、図８に示す出力回路部３０を用いて、０°〜１８０°までの回転角度における角度誤差を求めた。
【００５７】
図１０に示すように、ａを０．４〜０．８の範囲内とすることで角度誤差を５°以内に抑えることができるとわかった。なお図１０に示すように、ａを０．５〜０．７の範囲内とすることで角度誤差を３°以内に抑えることができるとわかった。
【００５８】
また図１１は、ｂを、Ｓｉｎθの振幅の０．８倍〜１．２倍の範囲内で変化させたときのｂ値と角度誤差との関係を示すシミュレーション結果である。なおａ値は０．６に固定した。
【００５９】
実験では、図２に示す出力回路部１６を用いて、０°〜３６０°までの回転角度における角度誤差を求めるとともに、図８に示す出力回路部３０を用いて、０°〜１８０°までの回転角度における角度誤差を求めた。
【００６０】
図１０に示すように、ｂを０．８〜１．２の範囲内とすることで角度誤差を２０°以内に抑えることができるとわかった。特に、回転角度が０°〜１８０°の範囲内では角度誤差を５°以内に抑えることができるとわかった。またｂを０．９〜１．１の範囲内とすることで回転角度が０°〜３６０°である場合、角度誤差を１０°以内に抑えることができ、また回転角度が０°〜１８０°である場合、角度誤差を２°以内に抑えることができるとわかった。
【符号の説明】
【００６１】
Ｓ１〜Ｓ８  磁気検出素子
１０  回転センサ
１１  回転体
１２  角度検出装置
１５  センサ部
１６、３０  出力回路部
１７  Ｃｏｓ相素子部
１８  Ｓｉｎ相素子部
１９  Ｃｏｓ信号生成部（第１信号生成部）
２０  Ｓｉｎ信号生成部（第２信号生成部）
２１  第１信号生成部
２２  第３信号生成部
２３  第１アナログ除算回路
２４  第２アナログ除算回路
２５  混合部
２６  フォトカプラ
【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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