(57)【要約】【課題】角度センサ等の物理量情報生成装置の状態を精度よく判別する。【解決手段】物理量情報生成装置としての角度センサは、複数の検出信号を生成する検出信号生成部と、複数の検出信号を用いた演算を行って角度検出値θｓを生成する角度検出部３と、状態判別装置４を備えている。状態判別装置４は、初期判定値生成部４１と補正処理部４２と判別部４３を備えている。初期判定値生成部４１は、複数の検出信号を用いた演算を行って、角度センサの状態に対応する初期判定値を生成する。補正処理部４２は、初期判定値に対して補正処理を行って補正後判定値を生成する。判別部４３は、補正後判定値に基づいて、角度センサ１が正常状態にあるか否かを判別する。初期判定値は、検出対象の角度に応じて変動する変動成分を含んでいる。補正処理は、補正後判定値を、初期判定値に比べて、変動成分が低減されたものとする処理である。【選択図】図４
2018109653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別する状態判別装置であって、
前記物理量情報生成装置の状態に対応する少なくとも１つの初期判定値を生成する初期判定値生成部と、
前記少なくとも１つの初期判定値に対して補正処理を行って、少なくとも１つの補正後判定値を生成する補正処理部と、
前記少なくとも１つの補正後判定値に基づいて、前記物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを備え、
前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときに、前記少なくとも１つの初期判定値は、理想値成分と、前記所定の物理量に応じて変動する変動成分とを含み、
前記補正処理は、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの補正後判定値を、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの初期判定値に比べて、前記変動成分が低減されたものとする処理であり、
前記物理量情報生成装置は、検出信号生成部と検出部とを備え、
前記検出信号生成部は、それぞれ前記所定の物理量と対応関係を有する複数の検出信号を生成し、
前記検出部は、前記複数の検出信号を用いた演算を行って、前記所定の物理量と対応関係を有する情報を生成し、
前記初期判定値生成部は、前記複数の検出信号を用いた演算を行って前記少なくとも１つの初期判定値を生成し、
前記補正処理部は、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて前記補正処理を行うことを特徴とする状態判別装置。
【請求項２】
前記所定の状態は、前記物理量情報生成装置が故障していない状態であることを特徴とする請求項１記載の状態判別装置。
【請求項３】
所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別する状態判別方法であって、
前記物理量情報生成装置の状態に対応する少なくとも１つの初期判定値を生成する手順と、
前記少なくとも１つの初期判定値に対して補正処理を行って、少なくとも１つの補正後判定値を生成する手順と、
前記少なくとも１つの補正後判定値に基づいて、前記物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する手順とを含み、
前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときに、前記少なくとも１つの初期判定値は、理想値成分と、前記所定の物理量に応じて変動する変動成分とを含み、
前記補正処理は、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの補正後判定値を、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの初期判定値に比べて、前記変動成分が低減されたものとする処理であり、
前記物理量情報生成装置は、検出信号生成部と検出部とを備え、
前記検出信号生成部は、それぞれ前記所定の物理量と対応関係を有する複数の検出信号を生成し、
前記検出部は、前記複数の検出信号を用いた演算を行って、前記所定の物理量と対応関係を有する情報を生成し、
前記少なくとも１つの初期判定値は、前記複数の検出信号を用いた演算によって生成され、
前記補正処理は、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて行われることを特徴とする状態判別方法。
【請求項４】
前記所定の状態は、前記物理量情報生成装置が故障していない状態であることを特徴とする請求項３記載の状態判別方法。
【請求項５】
所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成部と、状態判別装置とを備えた物理量情報生成装置であって、
前記物理量情報生成部は、検出信号生成部と検出部とを備え、
前記検出信号生成部は、それぞれ前記所定の物理量と対応関係を有する複数の検出信号を生成し、
前記検出部は、前記複数の検出信号を用いた演算を行って、前記所定の物理量と対応関係を有する情報を生成し、
前記状態判別装置は、
前記物理量情報生成装置の状態に対応する少なくとも１つの初期判定値を生成する初期判定値生成部と、
前記少なくとも１つの初期判定値に対して補正処理を行って、少なくとも１つの補正後判定値を生成する補正処理部と、
前記少なくとも１つの補正後判定値に基づいて、前記物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを備え、
前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときに、前記少なくとも１つの初期判定値は、理想値成分と、前記所定の物理量に応じて変動する変動成分とを含み、
前記補正処理は、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの補正後判定値を、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの初期判定値に比べて、前記変動成分が低減されたものとする処理であり、
前記初期判定値生成部は、前記複数の検出信号を用いた演算を行って前記少なくとも１つの初期判定値を生成し、
前記補正処理部は、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて前記補正処理を行うことを特徴とする物理量情報生成装置。
【請求項６】
前記所定の状態は、前記物理量情報生成装置が故障していない状態であることを特徴とする請求項５記載の物理量情報生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度センサ等の物理量情報生成装置の状態を判別するための状態判別装置および方法、ならびに状態判別装置を含む物理量情報生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車におけるステアリングホイールまたはパワーステアリングモータの回転位置の検出等の種々の用途で、検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度センサが広く利用されている。角度センサとしては、例えば磁気式の角度センサがある。磁気式の角度センサが用いられるシステムでは、一般的に、対象物の回転や直線的な運動に連動して方向が回転する回転磁界を発生する磁界発生部が設けられる。磁界発生部は、例えば磁石である。磁気式の角度センサにおける検出対象の角度は、例えば、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度である。
【０００３】
角度センサとしては、互いに位相が異なる複数の検出信号を生成する検出信号生成部を有し、複数の検出信号を用いた演算によって角度検出値を生成するものが知られている。磁気式の角度センサでは、検出信号生成部は、複数の磁気検出素子を含んでいる。複数の磁気検出素子の各々は、例えば、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有するスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子とも記す。）を含んでいる。
【０００４】
角度センサでは、検出信号生成部の故障等による故障が発生すると、角度検出値に、許容範囲を超える誤差が生じる場合がある。そのため、角度センサには、故障を検出できる機能を備えることが求められている。
【０００５】
特許文献１には、互いに位相が９０°異なる二相の信号に基づいて回転角を検出する回転角検出装置において、二相の信号の二乗和を監視することによって回転角検出装置の故障を検出する技術が記載されている。また、特許文献１には、位相が均等にずれた三相以上の信号に基づいて回転角を検出する回転角検出装置において、三相以上の信号の総和を監視することによって回転角検出装置の故障を検出する技術が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、９０°および１８０°以外の位相差を有する第１および第２の正弦波信号に基づいて回転角を検出する回転角検出装置において、第１および第２の正弦波信号とこれらの位相差とに基づいて、回転角検出装置の故障を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２１８４２号公報
【特許文献２】特開２０１５−５９７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１，２に記載された複数の技術は、いずれも、複数の検出信号を用いた演算を行って、回転角検出装置に故障が発生しているか否かを表す判定値を生成し、この判定値が所定の範囲を超えたときに、回転角検出装置に故障が発生したと判定する技術である。判定値は、回転角検出装置に故障が発生していないときには理想的には検出対象の角度に関わらずに一定の理想値になり、回転角検出装置に故障が発生すると、理想値とは異なる値になる。
【０００９】
ところで、上述のような判定値を用いて、角度センサが故障しているか否かを判別する機能を備えた角度センサでは、角度センサに故障が発生していないときでも、判定値が理想値とは異なる値になる場合がある。例えば、磁気式の角度センサでは、回転磁界の方向が一定の角速度で変化して検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の検出信号の各々の波形は、理想的には、正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）になる。しかし、各検出信号の波形は、正弦曲線から歪む場合がある。各検出信号の波形が歪む原因としては、例えば、ＭＲ素子の自由層が、ＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向の磁気異方性を有することや、ＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向が回転磁界等の影響によって変動することが挙げられる。各検出信号の波形が歪むと、角度センサに故障が発生していないときでも、判定値が理想値とは異なる値になり得る。
【００１０】
また、角度センサでは、製造上の精度等の観点から、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの位相が、所望の位相からずれる場合がある。この場合にも、角度センサに故障が発生していないときでも、判定値が理想値とは異なる値になり得る。
【００１１】
角度センサに故障が発生していないときでも判定値が理想値とは異なる値になる場合には、角度センサが故障しているか否かの判別の精度が低下するという問題が発生する。
【００１２】
上記の問題は、判定値を用いて角度センサが故障しているか否かを判別する場合に限らず、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別する場合全般に当てはまる。角度センサは、物理量情報生成装置の一例である。検出対象の角度は、上記所定の物理量に対応する。角度検出値は、上記所定の物理量と対応関係を有する情報に対応する。また、角度センサが故障しているか否かを判別することは、物理量情報生成装置の状態を判別することの一例である。物理量情報生成装置の状態に対応する判定値を用いて、物理量情報生成装置の状態を判別する場合において、判定値が所定の物理量に応じて変動する場合には、状態の判別の精度が低下するという問題が発生する。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、物理量情報生成装置の状態を精度よく判別できるようにした状態判別装置および方法、ならびに状態判別装置を含む物理量情報生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の状態判別装置は、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別するものである。本発明の状態判別装置は、物理量情報生成装置の状態に対応する少なくとも１つの初期判定値を生成する初期判定値生成部と、少なくとも１つの初期判定値に対して補正処理を行って、少なくとも１つの補正後判定値を生成する補正処理部と、少なくとも１つの補正後判定値に基づいて、物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを備えている。物理量情報生成装置が所定の状態にあるときに、少なくとも１つの初期判定値は、理想値成分と、所定の物理量に応じて変動する変動成分とを含んでいる。補正処理は、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの補正後判定値を、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの初期判定値に比べて、変動成分が低減されたものとする処理である。
【００１５】
本発明の状態判別装置において、所定の状態は、物理量情報生成装置が故障していない状態であってもよい。
【００１６】
本発明の状態判別装置において、所定の物理量は、検出対象の角度であってもよく、物理量情報生成装置は、検出信号生成部と角度検出部とを備えた角度センサであってもよい。検出信号生成部は、それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する複数の検出信号を生成する。角度検出部は、複数の検出信号を用いた演算を行って、所定の物理量と対応関係を有する情報として、検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する。この場合、初期判定値生成部は、複数の検出信号を用いた演算を行って少なくとも１つの初期判定値を生成してもよい。また、補正処理部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて補正処理を行ってもよい。
【００１７】
本発明の状態判別装置において、検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であってもよい。
【００１８】
本発明の状態判別装置において、検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、誤差成分とを含んでいてもよい。この場合、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。変動成分は、誤差成分に起因する。
【００１９】
本発明の状態判別装置において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なる第１ないし第３の検出信号であってもよい。この場合、少なくとも１つの初期判定値は１つの初期判定値であってもよく、少なくとも１つの補正後判定値は１つの補正後判定値であってもよい。また、初期判定値生成部は、第１ないし第３の検出信号の和を求めることを含む演算を行って１つの初期判定値を生成してもよい。
【００２０】
本発明の状態判別装置において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であってもよい。第１の検出信号と第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる。この場合、少なくとも１つの初期判定値は、第１および第２の初期判定値であってもよく、少なくとも１つの補正後判定値は、第１および第２の補正後判定値であってもよい。また、初期判定値生成部は、第１の検出信号と第２の検出信号の和を求めることを含む演算を行って第１の初期判定値を生成してもよく、第３の検出信号と第４の検出信号の和を求めることを含む演算を行って第２の初期判定値を生成してもよい。
【００２１】
本発明の状態判別装置において、複数の検出信号が、上記の第１ないし第４の検出信号である場合には、少なくとも１つの初期判定値は１つの初期判定値であってもよく、少なくとも１つの補正後判定値は１つの補正後判定値であってもよい。また、初期判定値生成部は、第１の検出信号と第２の検出信号の差の二乗と、第３の検出信号と第４の検出信号の差の二乗との和を求めることを含む演算を行って１つの初期判定値を生成してもよい。
【００２２】
本発明の状態判別装置において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる第１および第２の検出信号であってもよい。この場合、少なくとも１つの初期判定値は１つの初期判定値であってもよく、少なくとも１つの補正後判定値は１つの補正後判定値であってもよい。また、初期判定値生成部は、第１の検出信号の二乗と、第２の検出信号の二乗との和を求めることを含む演算を行って１つの初期判定値を生成してもよい。
【００２３】
本発明の状態判別方法は、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別する方法である。本発明の状態判別方法は、物理量情報生成装置の状態に対応する少なくとも１つの初期判定値を生成する手順と、少なくとも１つの初期判定値に対して補正処理を行って、少なくとも１つの補正後判定値を生成する手順と、少なくとも１つの補正後判定値に基づいて、物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する手順とを含んでいる。物理量情報生成装置が所定の状態にあるときに、少なくとも１つの初期判定値は、理想値成分と、所定の物理量に応じて変動する変動成分とを含んでいる。補正処理は、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの補正後判定値を、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの初期判定値に比べて、変動成分が低減されたものとする処理である。
【００２４】
本発明の状態判別方法において、所定の状態は、物理量情報生成装置が故障していない状態であってもよい。
【００２５】
本発明の状態判別方法において、所定の物理量は、検出対象の角度であってもよく、物理量情報生成装置は、検出信号生成部と角度検出部とを備えた角度センサであってもよい。検出信号生成部は、それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する複数の検出信号を生成する。角度検出部は、複数の検出信号を用いた演算を行って、所定の物理量と対応関係を有する情報として、検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する。この場合、少なくとも１つの初期判定値は、複数の検出信号を用いた演算によって生成されてもよい。また、補正処理は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて行われてもよい。
【００２６】
本発明の状態判別方法において、検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であってもよい。
【００２７】
本発明の状態判別方法において、検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、誤差成分とを含んでいてもよい。この場合、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。変動成分は、誤差成分に起因する。
【００２８】
本発明の状態判別方法において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なる第１ないし第３の検出信号であってもよい。この場合、少なくとも１つの初期判定値は１つの初期判定値であってもよく、少なくとも１つの補正後判定値は１つの補正後判定値であってもよい。また、１つの初期判定値は、第１ないし第３の検出信号の和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。
【００２９】
本発明の状態判別方法において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であってもよい。第１の検出信号と第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる。この場合、少なくとも１つの初期判定値は、第１および第２の初期判定値であってもよく、少なくとも１つの補正後判定値は、第１および第２の補正後判定値であってもよい。また、第１の初期判定値は、第１の検出信号と第２の検出信号の和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。また、第２の初期判定値は、第３の検出信号と第４の検出信号の和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。
【００３０】
本発明の状態判別方法において、複数の検出信号が、上記の第１ないし第４の検出信号である場合には、少なくとも１つの初期判定値は１つの初期判定値であってもよく、少なくとも１つの補正後判定値は１つの補正後判定値であってもよい。また、１つの初期判定値は、第１の検出信号と第２の検出信号の差の二乗と、第３の検出信号と第４の検出信号の差の二乗との和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。
【００３１】
本発明の状態判別方法において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる第１および第２の検出信号であってもよい。この場合、少なくとも１つの初期判定値は１つの初期判定値であってもよく、少なくとも１つの補正後判定値は１つの補正後判定値であってもよい。また、１つの初期判定値は、第１の検出信号の二乗と、第２の検出信号の二乗との和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。
【００３２】
本発明の物理量情報生成装置は、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成部と、本発明の状態判別装置とを備えたものである。状態判別装置の判別部は、少なくとも１つの補正後判定値に基づいて、物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する。所定の状態は、物理量情報生成装置が故障していない状態であってもよい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の状態判別装置および方法ならびに物理量情報生成装置では、理想値成分と変動成分とを含む初期判定値に対して補正処理を行って、変動成分が低減された補正後判定値を生成し、この補正後判定値に基づいて、物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する。これにより、物理量情報生成装置の状態を精度よく判別することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る角度センサを含む角度センサシステムの概略の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における方向と角度の定義を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る角度センサの検出信号生成部の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る角度センサの角度検出部および状態判別装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図４における角度演算部の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図３における１つの磁気検出素子の一部を示す斜視図である。
【図７】図４に示した角度検出部による角度検出値の生成のために用いられる複数の信号の波形を示す波形図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る角度センサの状態判別方法を示すフローチャートである。
【図９】シミュレーションで用いた第１ないし第３の検出信号の理想成分と第３高調波誤差成分の波形を示す波形図である。
【図１０】正常状態における初期判定値と補正後判定値の波形を示す波形図である。
【図１１】模擬故障状態における初期判定値と補正後判定値の波形を示す波形図である。
【図１２】正常状態と模擬故障状態のそれぞれにおける初期関係図を示す波形図である。
【図１３】正常状態と模擬故障状態のそれぞれにおける補正後関係図を示す波形図である。
【図１４】複数のオフセット値に対応する複数の補正後関係図を示す波形図である。
【図１５】図１４に示した複数の補正後関係図を用いた判定範囲の決定方法を説明するための説明図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る角度センサの検出信号生成部の構成を示す回路図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る角度センサの角度検出部および状態判別装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図１８】図１７に示した角度検出部による角度検出値の生成のために用いられる複数の信号の波形を示す波形図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態における初期判定値およびその平均値からの偏差を示す波形図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態における補正値と補正後判定値を示す波形図である。
【図２１】図２０に示した補正後判定値を拡大して示す波形図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態に係る角度センサの検出信号生成部の構成を示す回路図である。
【図２３】本発明の第４の実施の形態に係る角度センサの角度検出部および状態判別装置の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下で説明する本発明の複数の実施の形態は、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別する状態判別装置および方法、ならびに状態判別装置を含む物理量情報生成装置および角度センサに関する。複数の実施の形態において、物理量情報生成装置は、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成部と、上記状態判別装置とを備えている。角度センサは、物理量情報生成装置の一例である。以下、物理量情報生成装置が角度センサである場合を例にとって、複数の実施の形態について詳細に説明する。
【００３６】
［第１の実施の形態］
始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る角度センサを含む角度センサシステムの概略の構成について説明する。
【００３７】
本実施の形態に係る角度センサ１は、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成するものである。検出対象の角度θは、上記所定の物理量に対応する。角度検出値θｓは、上記所定の物理量と対応関係を有する情報に対応する。
【００３８】
本実施の形態に係る角度センサ１は、特に、磁気式の角度センサである。図１に示したように、本実施の形態に係る角度センサ１は、方向が回転する回転磁界ＭＦを検出する。この場合、検出対象の角度θは、基準位置における回転磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度である。図１に示した角度センサシステムは、角度センサ１と、回転磁界ＭＦを発生する手段の一例である円柱状の磁石５とを備えている。磁石５は、円柱の中心軸を含む仮想の平面を中心として対称に配置されたＮ極とＳ極とを有している。この磁石５は、円柱の中心軸を中心として回転する。これにより、磁石５が発生する回転磁界ＭＦの方向は、円柱の中心軸を含む回転中心Ｃを中心として回転する。
【００３９】
基準位置は、磁石５の一方の端面に平行な仮想の平面（以下、基準平面と言う。）内に位置する。この基準平面内において、磁石５が発生する回転磁界ＭＦの方向は、基準位置を中心として回転する。基準方向は、基準平面内に位置して、基準位置と交差する。以下の説明において、基準位置における回転磁界ＭＦの方向とは、基準平面内に位置する方向を指す。角度センサ１は、磁石５の上記一方の端面に対向するように配置される。
【００４０】
なお、本実施の形態における角度センサシステムの構成は、図１に示した例に限られない。本実施の形態における角度センサシステムの構成は、基準位置における回転磁界ＭＦの方向が角度センサ１から見て回転するように、回転磁界ＭＦを発生する手段と角度センサ１の相対的位置関係が変化する構成であればよい。例えば、図１に示したように配置された磁石５と角度センサ１において、磁石５が固定されて角度センサ１が回転してもよいし、磁石５と角度センサ１が互いに反対方向に回転してもよいし、磁石５と角度センサ１が同じ方向に互いに異なる角速度で回転してもよい。
【００４１】
また、磁石５の代わりに、１組以上のＮ極とＳ極が交互にリング状に配列された磁石を用い、この磁石の外周の近傍に角度センサ１が配置されていてもよい。この場合には、磁石と角度センサ１の少なくとも一方が回転すればよい。
【００４２】
また、磁石５の代わりに、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列された磁気スケールを用い、この磁気スケールの外周の近傍に角度センサ１が配置されていてもよい。この場合には、磁気スケールと角度センサ１の少なくとも一方が、磁気スケールのＮ極とＳ極が並ぶ方向に直線的に移動すればよい。
【００４３】
上述の種々の角度センサシステムの構成においても、角度センサ１と所定の位置関係を有する基準平面が存在し、この基準平面内において、回転磁界ＭＦの方向は、角度センサ１から見て、基準位置を中心として回転する。
【００４４】
角度センサ１は、それぞれ検出対象の角度θと対応関係を有する第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を生成する検出信号生成部２を備えている。検出信号生成部２は、第１の検出信号Ｓ１１を生成する第１の検出回路１０と、第２の検出信号Ｓ１２を生成する第２の検出回路２０と、第３の検出信号Ｓ１３を生成する第３の検出回路３０とを含んでいる。図１では、理解を容易にするために、第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０を別体として描いているが、第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０は一体化されていてもよい。また、図１では、第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０が回転中心Ｃに平行な方向に積層されているが、その積層順序は図１に示した例に限られない。第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０の各々は、回転磁界ＭＦを検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。
【００４５】
ここで、図１および図２を参照して、本実施の形態における方向と角度の定義について説明する。まず、図１に示した回転中心Ｃに平行で、図１における下から上に向かう方向をＺ方向とする。図２では、Ｚ方向を図２における奥から手前に向かう方向として表している。次に、Ｚ方向に垂直な２方向であって、互いに直交する２つの方向をＸ方向とＹ方向とする。図２では、Ｘ方向を右側に向かう方向として表し、Ｙ方向を上側に向かう方向として表している。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向とする。
【００４６】
基準位置ＰＲは、角度センサ１が回転磁界ＭＦを検出する位置である。基準方向ＤＲはＸ方向とする。前述の通り、検出対象の角度θは、基準位置ＰＲにおける回転磁界ＭＦの方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度である。回転磁界ＭＦの方向ＤＭは、図２において反時計回り方向に回転するものとする。角度θは、基準方向ＤＲから反時計回り方向に見たときに正の値で表し、基準方向ＤＲから時計回り方向に見たときに負の値で表す。
【００４７】
次に、図３を参照して、検出信号生成部２の構成について詳しく説明する。図３は、検出信号生成部２の構成を示す回路図である。前述の通り、検出信号生成部２は、第１の検出回路１０と第２の検出回路２０と第３の検出回路３０とを含んでいる。検出信号生成部２は、更に、電源ポートＶとグランドポートＧを含んでいる。電源ポートＶとグランドポートＧの間には、５Ｖ等の所定の大きさの電源電圧が印加される。
【００４８】
回転磁界ＭＦの方向ＤＭが所定の周期で回転すると、検出対象の角度θは所定の周期で変化する。この場合、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、いずれも、上記所定の周期と等しい信号周期で周期的に変化する。第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、互いに位相が異なっている。
【００４９】
第１の検出回路１０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２と、出力ポートＥ１０を有している。磁気検出素子Ｒ１１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１１の他端は、磁気検出素子Ｒ１２の一端と出力ポートＥ１０に接続されている。磁気検出素子Ｒ１２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ１０は、磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２の接続点の電位に対応する第１の検出信号Ｓ１１を出力する。
【００５０】
第２の検出回路２０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２と、出力ポートＥ２０を有している。磁気検出素子Ｒ２１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ２１の他端は、磁気検出素子Ｒ２２の一端と出力ポートＥ２０に接続されている。磁気検出素子Ｒ２２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ２０は、磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２の接続点の電位に対応する第２の検出信号Ｓ１２を出力する。
【００５１】
第３の検出回路３０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２と、出力ポートＥ３０を有している。磁気検出素子Ｒ３１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ３１の他端は、磁気検出素子Ｒ３２の一端と出力ポートＥ３０に接続されている。磁気検出素子Ｒ３２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ３０は、磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２の接続点の電位に対応する第３の検出信号Ｓ１３を出力する。
【００５２】
本実施の形態では、磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２の各々は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を含んでいる。複数のＭＲ素子の各々は、例えばスピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに応じて磁化の方向が変化する磁性層である自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有している。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ素子でもよいし、ＧＭＲ素子でもよい。ＴＭＲ素子では、非磁性層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、非磁性層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。図３において、磁気検出素子に重なるように描かれた矢印は、その磁気検出素子に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。
【００５３】
第１の検出回路１０では、磁気検出素子Ｒ１１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、Ｘ方向から反時計回り方向に１２０°だけ回転した方向である。以下、この方向を第１の方向Ｄ１と言う。磁気検出素子Ｒ１２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第１の方向Ｄ１とは反対方向である。第１の検出回路１０では、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２の接続点の電位が変化する。従って、第１の検出回路１０は、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第１の検出信号Ｓ１１として出力する。回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【００５４】
第２の検出回路２０では、磁気検出素子Ｒ２１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。以下、この方向を第２の方向Ｄ２と言う。磁気検出素子Ｒ２２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第２の方向Ｄ２とは反対方向すなわち−Ｘ方向である。第２の検出回路２０では、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２の接続点の電位が変化する。従って、第２の検出回路２０は、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第２の検出信号Ｓ１２として出力する。回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【００５５】
第３の検出回路３０では、磁気検出素子Ｒ３１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、Ｘ方向から時計回り方向に１２０°だけ回転した方向である。以下、この方向を第３の方向Ｄ３と言う。磁気検出素子Ｒ３２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第３の方向Ｄ３とは反対方向である。第３の検出回路３０では、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２の接続点の電位が変化する。従って、第３の検出回路３０は、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第３の検出信号Ｓ１３として出力する。回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【００５６】
なお、検出回路１０，２０，３０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。
【００５７】
ここで、図６を参照して、磁気検出素子の構成の一例について説明する。図６は、図３に示した検出信号生成部２における１つの磁気検出素子の一部を示す斜視図である。この例では、１つの磁気検出素子は、複数の下部電極６２と、複数のＭＲ素子５０と、複数の上部電極６３とを有している。複数の下部電極６２は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極６２は細長い形状を有している。下部電極６２の長手方向に隣接する２つの下部電極６２の間には、間隙が形成されている。図６に示したように、下部電極６２の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ素子５０が配置されている。ＭＲ素子５０は、下部電極６２側から順に積層された自由層５１、非磁性層５２、磁化固定層５３および反強磁性層５４を含んでいる。自由層５１は、下部電極６２に電気的に接続されている。反強磁性層５４は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層５３との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層５３の磁化の方向を固定する。複数の上部電極６３は、複数のＭＲ素子５０の上に配置されている。個々の上部電極６３は細長い形状を有し、下部電極６２の長手方向に隣接する２つの下部電極６２上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子５０の反強磁性層５４同士を電気的に接続する。このような構成により、図６に示した磁気検出素子は、複数の下部電極６２と複数の上部電極６３とによって直列に接続された複数のＭＲ素子５０を有している。なお、ＭＲ素子５０における層５１〜５４の配置は、図６に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００５８】
前述の通り、検出対象の角度θが前記所定の周期で変化する場合、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、いずれも、上記所定の周期と等しい信号周期で周期的に変化する。検出対象の角度θが前記所定の周期で変化する場合、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々は、理想的な正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）を描くように周期的に変化する理想成分と、この理想成分以外の誤差成分とを含んでいる。検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。本実施の形態では特に、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３では、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なっている。以下の説明では、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、いずれも、理想成分の変化の中心が０になるようにレベルが調整されているものとする。
【００５９】
検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の誤差成分の原因としては、ＭＲ素子５０の自由層５１が、ＭＲ素子５０の磁化固定層５３の磁化方向の磁気異方性を有することや、ＭＲ素子５０の磁化固定層５３の磁化方向が回転磁界ＭＦ等の影響によって変動することが挙げられる。これらの原因による誤差成分は、主に、理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分である。以下、理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分を、第３高調波誤差成分と言う。
【００６０】
誤差成分としては、上記第３高調波誤差成分の他に、理想成分に対する第３高調波以外の高調波に相当する誤差成分や、理想成分と同じ周期を有するが理想成分とは位相が異なる誤差成分が存在し得る。以下、理想成分と同じ周期を有するが理想成分とは位相が異なる誤差成分を、１次誤差成分と言う。１次誤差成分は、検出信号の位相を、理想成分の位相からずらすように作用する。１次誤差成分は、例えば、検出回路１０，２０，３０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向が、所望の方向からずれることによって生じる。
【００６１】
次に、図４を参照して、角度センサ１の、検出信号生成部２以外の部分について説明する。角度センサ１は、検出信号生成部２の他に、図４に示した角度検出部３および状態判別装置４を備えている。検出信号生成部２および角度検出部３は、物理量情報生成部に対応する。状態判別装置４は、物理量情報生成装置としての角度センサ１が、所定の状態にあるか否かを判別する。本実施の形態では特に、所定の状態とは、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が故障していない状態である。従って、状態判別装置４は、角度センサ１の故障を検出する。図４は、角度検出部３および状態判別装置４の構成を示す機能ブロック図である。角度検出部３および状態判別装置４は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはマイクロコンピュータによって実現することができる。
【００６２】
角度検出部３は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を用いた演算を行って、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成する。角度検出部３は、それぞれ検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３が入力される入力ポートＰ１０，Ｐ２０，Ｐ３０を備えている。角度検出部３は、更に、演算部３１，３２と、角度演算部３３とを備えている。
【００６３】
演算部３１は、入力ポートＰ１０，Ｐ２０から入力される検出信号Ｓ１１と検出信号Ｓ１２との差を表す信号Ｓａを生成する。演算部３２は、入力ポートＰ３０，Ｐ２０から入力される検出信号Ｓ１３と検出信号Ｓ１２との差を表す信号Ｓｂを生成する。角度演算部３３は、演算部３１，３２によって生成された信号Ｓａ，Ｓｂを用いた演算を行って角度検出値θｓを生成する。信号Ｓａと信号Ｓｂは、下記の式（１）、（２）で表される。
【００６４】
Ｓａ＝Ｓ１１−Ｓ１２  …（１）
Ｓｂ＝Ｓ１３−Ｓ１２  …（２）
【００６５】
図７は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３と信号Ｓａ，Ｓｂの波形を示す波形図である。図７において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓａ，Ｓｂを相対値で示している。
【００６６】
図５は、図４における角度演算部３３の構成を示す機能ブロック図である。図５に示したように、角度演算部３３は、正規化部３３１，３３２，３３５，３３６と、加算部３３３と、減算部３３４と、演算部３３７とを含んでいる。
【００６７】
正規化部３３１は、信号Ｓａを正規化した信号Ｓａｎを生成する。正規化部３３２は、信号Ｓｂを正規化した信号Ｓｂｎを生成する。正規化部３３１，３３２は、信号Ｓａｎ，Ｓｂｎの最大値が共に１になり、信号Ｓａｎ，Ｓｂｎの最小値が共に−１になるように、信号Ｓａ，Ｓｂを正規化して信号Ｓａｎ，Ｓｂｎを生成する。
【００６８】
加算部３３３は、信号Ｓａｎと信号Ｓｂｎを加算して信号Ｓｃを生成する。減算部３３４は、信号Ｓａｎから信号Ｓｂｎを引いて信号Ｓｄを生成する。
【００６９】
正規化部３３５は、信号Ｓｃを正規化した信号Ｓｃｎを生成する。正規化部３３６は、信号Ｓｄを正規化した信号Ｓｄｎを生成する。正規化部３３５，３３６は、信号Ｓｃｎ，Ｓｄｎの最大値が共に１になり、信号Ｓｃｎ，Ｓｄｎの最小値が共に−１になるように、信号Ｓｃ，Ｓｄを正規化して信号Ｓｃｎ，Ｓｄｎを生成する。
【００７０】
演算部３３７は、下記の式（３）で表される演算を行って、角度検出値θｓを生成する。式（３）における“ａｔａｎ”は、アークタンジェント計算を表している。
【００７１】
θｓ＝ａｔａｎ（Ｓｃｎ／Ｓｄｎ）＋Ｃ１    …（３）
【００７２】
式（３）におけるＣ１は、角度を表わす定数である。定数Ｃ１は、例えば９０°であるが、検出信号生成部２の取り付け精度等に応じて調整することができる。
【００７３】
θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（３）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓｃｎ，Ｓｄｎの正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（３）におけるθｓの２つの解のいずれであるかを判別することができる。演算部３３７は、式（３）と、上記のＳｃｎ，Ｓｄｎの正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθｓを求める。
【００７４】
以下、図４に示した状態判別装置４について説明する。状態判別装置４は、初期判定値生成部４１と、補正処理部４２と、判別部４３とを備えている。初期判定値生成部４１は、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１の状態に対応する少なくとも１つの初期判定値を生成する。補正処理部４２は、少なくとも１つの初期判定値に対して補正処理を行って、少なくとも１つの補正後判定値を生成する。判別部４３は、少なくとも１つの補正後判定値に基づいて、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が所定の状態にあるか否かを判別する。前述の通り、本実施の形態では特に、所定の状態とは、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が故障していない状態である。以下、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が故障していない状態を、正常状態と言う。
【００７５】
物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が所定の状態にあるときに、少なくとも１つの初期判定値は、理想値成分と、所定の物理量すなわち検出対象の角度θに応じて変動する変動成分とを含んでいる。補正処理は、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの補正後判定値を、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの初期判定値に比べて、変動成分が低減されたものとする処理である。本実施の形態では特に、変動成分は、前述の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の誤差成分に起因する。
【００７６】
本実施の形態では特に、初期判定値生成部４１は、入力ポートＰ１０，Ｐ２０，Ｐ３０に入力された第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を用いた演算を行って少なくとも１つの初期判定値を生成する。補正処理部４２は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のうちの少なくとも１つを用いて、少なくとも１つの初期判定値に対して補正処理を行って、少なくとも１つの補正後判定値を生成する。判別部４３は、少なくとも１つの補正後判定値に基づいて、角度センサ１が所定の状態にあるか否かを判別する。
【００７７】
また、本実施の形態では特に、初期判定値生成部４１は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の和を求めることを含む演算を行って、１つの初期判定値ＶＨＳを生成する。なお、「第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の和を求めることを含む演算」は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の和を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。また、この演算に用いられる検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３には、正規化された後の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３が含まれる。ここでは、初期判定値ＶＨＳは、下記の式（４）によって表わされるものとする。
【００７８】
ＶＨＳ＝Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３  …（４）
【００７９】
検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合には、初期判定値ＶＨＳは理想値成分のみからなる。本実施の形態では特に、理想値成分は、検出対象の角度θに関わらずに、一定の値、具体的には０である。
【００８０】
検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合以外の場合には、初期判定値ＶＨＳは、理想値成分とは異なる値になり得る。初期判定値ＶＨＳは、理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。
【００８１】
特に、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がそれぞれ誤差成分を含む場合には、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるときに、初期判定値ＶＨＳは、理想値成分と、検出対象の角度θに応じて変動する変動成分とを含む。
【００８２】
本実施の形態では特に、補正処理部４２は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のうちの少なくとも１つを用いて１つの初期判定値ＶＨＳに対して補正処理を行って、１つの補正後判定値ＶＨＳＣを生成する。補正処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける補正後判定値ＶＨＳＣを、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける初期判定値ＶＨＳに比べて、変動成分が低減されたものとする処理である。言い換えると、補正処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける補正後判定値ＶＨＳＣを、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける初期判定値ＶＨＳに比べて、理想値成分に近づける処理である。
【００８３】
本実施の形態における補正処理は、具体的には、下記の式（５）によって表わされるように、初期判定値ＶＨＳから補正値ＣＶを引いて補正後判定値ＶＨＳＣを生成する処理である。
【００８４】
ＶＨＳＣ＝ＶＨＳ−ＣＶ  …（５）
【００８５】
以下、補正値ＣＶの第１および第２の例について説明する。第１の例の補正値ＣＶは、下記の式（６）によって表わされる。式（６）中の“ａ”，“ｂ”、“ｎ”は係数である。
【００８６】
ＣＶ＝（−３ａ／ｎ）・Ｓ１２＋（４ａ／ｎ3）・Ｓ１２3＋ｂ  …（６）
【００８７】
ここで、第１の例の補正値ＣＶの意味について説明する。角度センサ１が正常状態にあるときに、初期判定値ＶＨＳが変動成分を含む主な原因としては、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がそれぞれ第３高調波誤差成分を含むことが挙げられる。検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がいずれも１次誤差成分を含まない場合には、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の位相は一致する。式（４）によって初期判定値ＶＨＳを生成すると、初期判定値ＶＨＳには、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分を加算して得られる変動成分が含まれることになる。以下、この変動成分を３次変動成分と言う。３次変動成分は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のそれぞれの理想成分の周期の１／３の周期を有する。
【００８８】
検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がいずれも１次誤差成分を含まない場合には、３次変動成分の位相は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の位相と一致し、３次変動成分の変動幅は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の変動幅の和になる。角度センサ１が正常状態にあるときにおける初期判定値ＶＨＳは、主に、３次変動成分を含むことによって、検出対象の角度θに応じて変動する。
【００８９】
第１の例の補正値ＣＶは、３次変動成分を近似した値である。第１の例の補正値ＣＶは、以下のようにして導かれる。まず、３次変動成分は、ａ・ｃｏｓ（３θ）＋ｂと表すことができる。これを変形すると、ａ・（−３・ｃｏｓθ＋４・ｃｏｓ3θ）＋ｂとなる。ｃｏｓθは、第２の検出信号Ｓ１２の理想成分を、最大値が１、最小値が−１になるように正規化した信号に相当する。第２の検出信号Ｓ１２そのものと、第２の検出信号Ｓ１２の理想成分との差は、わずかである。そこで、第２の検出信号Ｓ１２を、最大値が１、最小値が−１になるように正規化した信号をＳ１２／ｎと表したときに、ｃｏｓθはＳ１２／ｎと近似することができる。この場合、３次変動成分は、ａ・｛−３・（Ｓ１２／ｎ）＋４・（Ｓ１２／ｎ）3｝＋ｂと近似することができる。これを変形すると、式（６）の右辺になる。以上のことから、式（６）で表される補正値ＣＶは、３次変動成分を近似した値であると言える。式（６）中の係数“ａ”，“ｂ”の値は、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に初期判定値ＶＨＳを測定し、その測定結果に応じて決定される。係数“ｎ”は予め決められている。
【００９０】
なお、３次変動成分の振幅は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、式（６）中の係数“ａ”の値も、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。具体的には、係数“ａ”の値は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【００９１】
検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のうちの少なくとも１つが１次誤差成分を含む場合には、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の位相および３次変動成分の位相は、完全には一致しない。第２の例の補正値ＣＶは、このような場合にも対応できるようにしたものである。
【００９２】
第２の例の補正値ＣＶは、下記の式（７）によって表わされる。式（７）中の“ａ”，“ｂ”，“ｃ”，“ｎ”は係数である。
【００９３】
ＣＶ＝（−３ａ／ｎ）・Ｓ１２＋（４ａ／ｎ3）・Ｓ１２3＋（−３ｃ／ｎ）・Ｓ１１＋（４ｃ／ｎ3）・Ｓ１１3＋ｂ  …（７）
【００９４】
第２の例の補正値ＣＶは、２つの検出信号Ｓ１１，Ｓ１２を含んでいる。従って、第２の例の補正値ＣＶを用いる場合には、補正処理部４２は、２つの検出信号Ｓ１１，Ｓ１２を用いて初期判定値ＶＨＳに対して補正処理を行うことになる。
【００９５】
第２の例の補正値ＣＶでは、係数“ａ”，“ｃ”の値を変えることによって、補正値ＣＶの位相を変えることができる。これにより、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の位相および３次変動成分の位相が完全には一致しない場合でも、３次変動成分を近似した補正値ＣＶを設定することできる。式（７）中の係数“ａ”，“ｂ”，“ｃ”の値は、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に初期判定値ＶＨＳを測定し、その測定結果に応じて決定される。係数“ｎ”は予め決められている。係数“ａ”と同様に、係数“ｃ”の値は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さく、具体的には、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【００９６】
第１または第２の例の補正値ＣＶを用いた補正処理は、初期判定値ＶＨＳにおける３次変動成分を低減して補正後判定値ＶＨＳＣを生成する処理であると言える。
【００９７】
次に、判別部４３について説明する。判別部４３は、補正後判定値ＶＨＳＣが所定の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定して、その判定結果を示す信号を出力する。判定範囲は、故障していない角度センサ１の出荷前に設定される。判定範囲の決定方法については、後で詳しく説明する。
【００９８】
次に、図８を参照して、本実施の形態に係る状態判別方法について説明する。本実施の形態に係る状態判別方法は、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１の状態を判別する方法である。本実施の形態では特に、状態判別方法は、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるか否かを判別する方法である。この状態判別方法は、本実施の形態に係る状態判別装置４によって実行される。
【００９９】
図８に示したように、本実施の形態に係る状態判別方法は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を用いた演算を行って初期判定値ＶＨＳを生成する手順Ｓ１０１と、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のうちの少なくとも１つを用いて初期判定値ＶＨＳに対して補正処理を行って、補正後判定値ＶＨＳＣを生成する手順Ｓ１０２と、補正後判定値ＶＨＳＣに基づいて、角度センサ１が所定の状態にあるか否かを判別する手順Ｓ１０３とを含んでいる。
【０１００】
手順Ｓ１０１は、図４に示した初期判定値生成部４１によって実行される。手順Ｓ１０１の内容は、前述の初期判定値生成部４１の動作の内容と同じである。手順Ｓ１０２は、図４に示した補正処理部４２によって実行される。手順Ｓ１０２の内容は、前述の補正処理部４２の動作の内容と同じである。手順Ｓ１０３は、図４に示した判別部４３によって実行される。手順Ｓ１０３の内容は、前述の判別部４３の動作の内容と同じである。
【０１０１】
次に、補正処理の作用を示すシミュレーションの結果と、本実施の形態の効果について説明する。図９は、シミュレーションで用いた第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の理想成分と第３高調波誤差成分の波形を示す波形図である。図９では、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の理想成分を、それぞれ記号Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３で表している。図９では、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の波形は一致している。図９では、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分を、記号Ｖ３で表している。図９において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は理想成分Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３と第３高調波誤差成分Ｖ３を示している。
【０１０２】
シミュレーションでは、まず、角度センサ１が正常状態にあるときにおける初期判定値ＶＨＳと補正後判定値ＶＨＳＣの波形を調べた。図１０は、これらの波形を示している。図１０において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は初期判定値ＶＨＳと補正後判定値ＶＨＳＣを示している。
【０１０３】
図１０に示したように、角度センサ１が正常状態にあるときでも、初期判定値ＶＨＳは、３次変動成分を含むために、検出対象の角度θに応じて変動している。これに対し、角度センサ１が正常状態にあるときにおける補正後判定値ＶＨＳＣは、検出対象の角度θに関わらずに理想値成分である０に近い。
【０１０４】
シミュレーションでは、次に、正常な検出信号Ｓ１１に１００ｍＶのオフセット値を加えた信号を、図４に示した入力ポートＰ１０に入力して、角度センサ１を、故障を模擬した状態にした。以下、この状態を模擬故障状態と言う。そして、シミュレーションでは、模擬故障状態における初期判定値ＶＨＳと補正後判定値ＶＨＳＣの波形を調べた。図１１は、これらの波形を示している。図１１において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は初期判定値ＶＨＳと補正後判定値ＶＨＳＣを示している。
【０１０５】
図１１に示したように、模擬故障状態における初期判定値ＶＨＳは、１００ｍＶを中心にして、検出対象の角度θに応じて大きく変動している。これに対し、模擬故障状態における補正後判定値ＶＨＳＣは、１００ｍＶの近傍で、検出対象の角度θに応じて変動しているものの、その変動幅は、初期判定値ＶＨＳの変動幅に比べて非常に小さくなっている。
【０１０６】
ここで、角度検出値θｓに生じる誤差を角度誤差と言い、記号ＡＥで表す。角度センサ１が故障すると、角度誤差ＡＥが、許容範囲を超える場合がある。シミュレーションでは、正常状態と模擬故障状態のそれぞれについて、検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化する間における角度誤差ＡＥと初期判定値ＶＨＳとの関係をグラフに描いた。以下の説明では、このグラフを初期関係図と言う。図１２は、正常状態と模擬故障状態のそれぞれにおける初期関係図を示している。図１２において、横軸は角度誤差ＡＥを示し、縦軸は初期判定値ＶＨＳを示している。また、図１２において、記号ｄ（０）で示した直線は、正常状態における初期関係図を示し、記号ｄ（１００）で示した曲線は、模擬故障状態における初期関係図を示している。
【０１０７】
また、シミュレーションでは、正常状態と模擬故障状態のそれぞれについて、検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化する間における角度誤差ＡＥと補正後判定値ＶＨＳＣとの関係をグラフに描いた。以下の説明では、このグラフを補正後関係図と言う。図１３は、正常状態と模擬故障状態のそれぞれにおける補正後関係図を示している。図１３において、横軸は角度誤差ＡＥを示し、縦軸は補正後判定値ＶＨＳＣを示している。また、図１３において、記号ｅ（０）で示した点は、正常状態における補正後関係図を示し、記号ｅ（１００）で示した曲線は、模擬故障状態における補正後関係図を示している。
【０１０８】
図１２に示したように、初期関係図ｄ（０）における初期判定値ＶＨＳの変動範囲と、初期関係図ｄ（１００）における初期判定値ＶＨＳの変動範囲は、オーバーラップしている。このことは、初期判定値ＶＨＳに基づいて、正常状態と、模擬故障状態に相当する故障を判別することができないことを意味している。
【０１０９】
例えば、初期判定値ＶＨＳがしきい値以下であれば正常状態と判定し、初期判定値ＶＨＳがしきい値を超えたら故障と判定するとする。この場合、しきい値を、０ｍＶよりも大きく、初期関係図ｄ（１００）における初期判定値ＶＨＳの最小値よりも小さい値に設定すると、正常状態でも初期判定値ＶＨＳがしきい値を超えて故障と判定される場合がある。しきい値を、初期関係図ｄ（１００）における初期判定値ＶＨＳの最小値以上で、初期関係図ｄ（０）における初期判定値ＶＨＳの最大値以下の値に設定すると、正常状態でも初期判定値ＶＨＳがしきい値を超えて故障と判定される場合があると共に、模擬故障状態でも初期判定値ＶＨＳがしきい値以下となって正常状態と判定される場合がある。しきい値を、初期関係図ｄ（０）における初期判定値ＶＨＳの最大値よりも大きく、初期関係図ｄ（１００）における初期判定値ＶＨＳの最大値以下の値に設定すると、模擬故障状態でも初期判定値ＶＨＳがしきい値以下となって正常状態と判定される場合がある。
【０１１０】
これに対し、図１３に示したように、補正後関係図ｅ（０）における補正後判定値ＶＨＳＣの変動範囲と、補正後関係図ｅ（１００）における補正後判定値ＶＨＳＣの変動範囲は、オーバーラップしていない。この場合には、以下のようにして、補正後判定値ＶＨＳＣに基づいて、正常状態と、模擬故障状態に相当する故障を判別することができる。すなわち、補正後判定値ＶＨＳＣがしきい値以下であれば正常状態と判定し、補正後判定値ＶＨＳＣがしきい値を超えたら故障と判定するとする。しきい値は、補正後関係図ｅ（０）における補正後判定値ＶＨＳＣの最大値以上で、補正後関係図ｅ（１００）における補正後判定値ＶＨＳＣの最小値よりも小さい値に設定する。この場合には、正常状態では常に補正後判定値ＶＨＳＣがしきい値以下になり、模擬故障状態で常に補正後判定値ＶＨＳＣがしきい値を超える。従って、補正後判定値ＶＨＳＣに基づいて、正常状態と、模擬故障状態に相当する故障を判別することができる。
【０１１１】
ここまでは、シミュレーションの結果に基づいて、正常状態と、模擬故障状態に相当する故障を判別する場合について考察してきた。しかし、ここまでの考察は、補正後判定値ＶＨＳＣの変動範囲が異なる２つの状態を判別する場合にも当てはまる。すなわち、２つの状態において、初期判定値ＶＨＳの変動範囲が異なっていても、それらがオーバーラップしている場合には、初期判定値ＶＨＳに基づいて、２つの状態を判別することができない。このような場合であって、２つの状態の補正後判定値ＶＨＳＣの変動範囲がオーバーラップしていなければ、補正後判定値ＶＨＳＣに基づいて、２つの状態を判別することができる。これが可能になるのは、補正後判定値ＶＨＳＣの変動幅が、初期判定値ＶＨＳの変動幅に比べて非常に小さいためである。
【０１１２】
上記の２つの状態が、角度センサ１が正常であると判断されるべき状態と、角度センサ１が故障している判断されるべき状態であるとすれば、初期判定値ＶＨＳに用いては角度センサ１の故障を検出できない場合でも、補正後判定値ＶＨＳＣを用いれば角度センサ１の故障を検出することができることになる。以上の説明から理解されるように、本実施の形態によれば、角度センサ１の状態を精度よく判別することが可能になる。具体的には、本実施の形態によれば、角度センサ１が故障しているか否かを精度よく判別することが可能になる。
【０１１３】
なお、式（６）で表される補正値ＣＶを用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ１２が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べて補正値ＣＶが変化する。しかし、式（６）中の係数“ａ”の値は検出信号Ｓ１２の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ１２が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、補正値ＣＶの変化量は、初期判定値ＶＨＳの変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、補正後判定値ＶＨＳＣを用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０１１４】
また、式（７）で表される補正値ＣＶを用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ１１またはＳ１２が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べて補正値ＣＶが変化する。しかし、式（７）中の係数“ａ”，“ｃ”の値は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ１１またはＳ１２が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、補正値ＣＶの変化量は、初期判定値ＶＨＳの変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、補正後判定値ＶＨＳＣを用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０１１５】
次に、判定範囲の決定方法の一例について説明する。始めに、角度センサ１の故障の態様について説明する。角度センサ１の故障には、検出回路１０，２０，３０のうちの少なくとも１つの故障によるものが含まれる。検出回路の故障には、検出回路に含まれる複数のＭＲ素子５０のうちの少なくとも１つの短絡によるものと、下部電極６２と上部電極６３の少なくとも一方の断線によるものが含まれる。検出回路１０，２０，３０のうちの少なくとも１つが故障すると、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のうちの少なくとも１つが正常時とは異なるようになる。このような角度センサ１の故障が発生すると、正常時と比べて角度誤差ＡＥが大きくなると共に、補正後判定値ＶＨＳＣが正常時とは異なるようになる。角度誤差ＡＥが生じる要因には、角度センサ１の故障によらない要因と、角度センサ１の故障による要因とがある。
【０１１６】
判定範囲は、例えば、角度誤差ＡＥが許容範囲を超えるような角度センサ１の故障を検出できるように決定される。以下、その判定範囲の決定方法について、具体的に説明する。この判定範囲の決定方法では、まず、シミュレーションまたは実験によって、角度誤差ＡＥの絶対値の最大値と、補正後判定値ＶＨＳＣの絶対値の最大値との関係を求める。この関係は、以下の第１の手順と第２の手順によって求めることができる。
【０１１７】
第１の手順では、角度センサ１の故障を模擬して、正常な検出信号Ｓ１１にオフセット値を加えた信号を、図４に示した入力ポートＰ１０に入力する。入力ポートＰ２０，Ｐ３０には、それぞれ正常な検出信号Ｓ１２，Ｓ１３を入力する。そして、検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化する間における角度誤差ＡＥと補正後判定値ＶＨＳＣとの関係を示す補正後関係図を描く。第１の手順では、この作業を、オフセット値を変えて複数回行う。これにより、複数のオフセット値に対応する複数の補正後関係図が得られる。
【０１１８】
図１４および図１５は、第１の手順によって得られた複数の補正後関係図の一例を示している。図１４および図１５において、横軸は角度誤差ＡＥを示し、縦軸は補正後判定値ＶＨＳＣを示している。記号ｆ（−２００）で示した曲線は、オフセット値が−２００ｍＶのときの補正後関係図を示している。記号ｆ（−１００）で示した曲線は、オフセット値が−１００ｍＶのときの補正後関係図を示している。記号ｆ（１００）で示した曲線は、オフセット値が１００ｍＶのときの補正後関係図を示している。記号ｆ（２００）で示した曲線は、オフセット値が２００ｍＶのときの補正後関係図を示している。また、記号ｆ（０）で示した点は、オフセット値が０のときの補正後関係図を示している。
【０１１９】
第２の手順では、第１の手順によって得られた複数の補正後関係図を用いて、以下のようにして、角度誤差ＡＥの絶対値の最大値と、補正後判定値ＶＨＳＣの絶対値の最大値との関係を求める。以下の説明では、図１４および図１５中の点であって、角度誤差ＡＥの任意の値ＡＥｎと、補正後判定値ＶＨＳＣの任意の値ＶＨＳＣｎとの組み合わせを示す点を（ＡＥｎ，ＶＨＳＣｎ）と表す。
【０１２０】
第２の手順では、まず、オフセット値が０のときの補正後関係図を除く複数の補正後関係図の各々に関して、角度誤差ＡＥの絶対値の最大値ＡＥｍと、補正後判定値ＶＨＳＣの絶対値の最大値ＶＨＳＣｍを求める。次に、オフセット値が負の値のときの補正後関係図に関しては、点（−ＡＥｍ，−ＶＨＳＣｍ）を第１点とし、点（ＡＥｍ，−ＶＨＳＣｍ）を第２点とする。また、オフセット値が正の値のときの補正後関係図に関しては、点（ＡＥｍ，ＶＨＳＣｍ）を第１点とし、点（−ＡＥｍ，ＶＨＳＣｍ）を第２点とする。
【０１２１】
次に、図１５に示したように、複数の補正後関係図に対応する複数の第１点を連結する直線、または直線に近い折れ線を描く。この直線または折れ線を第１の線と言い、記号Ｌ１で表す。また、複数の補正後関係図に対応する複数の第２点を連結する直線、または直線に近い折れ線を描く。この直線または折れ線を第２の線と言い、記号Ｌ２で表す。これらの第１の線Ｌ１と第２の線Ｌ２は、補正後判定値ＶＨＳＣの絶対値の最大値と、角度誤差ＡＥの絶対値の最大値との関係を表している。
【０１２２】
判定範囲の決定方法では、第１の線Ｌ１と第２の線Ｌ２を用いて、以下のようにして、判定範囲を決定する。まず、許容できる角度誤差ＡＥの絶対値の最大値ＡＥｍａｘを決定する。図１５では、一例としてＡＥｍａｘを７°としている。次に、図１５において、ＡＥｍａｘを示す第３の線Ｌ３と、−ＡＥｍａｘを示す第４の線Ｌ４を描く。第３の線Ｌ３から第４の線Ｌ４までの角度誤差ＡＥの範囲が、許容できる角度誤差ＡＥの範囲を示している。次に、第３の線Ｌ３と第１の線Ｌ１との交点の補正後判定値ＶＨＳＣの値を第１のしきい値ＶＴ１とし、第３の線Ｌ３と第２の線Ｌ２との交点の補正後判定値ＶＨＳＣの値を第２のしきい値ＶＴ２とする。
【０１２３】
補正後判定値ＶＨＳＣが、第１のしきい値ＶＴ１から第２のしきい値ＶＴ２までの範囲内にあれば、角度誤差ＡＥは、許容できる角度誤差ＡＥの範囲内にある。従って、最も広い判定範囲は、第１のしきい値ＶＴ１から第２のしきい値ＶＴ２までの範囲となる。判定範囲は、第１のしきい値ＶＴ１から第２のしきい値ＶＴ２までの範囲内の、より狭い範囲としてもよい。
【０１２４】
以下、状態判別装置４による効果以外の、本実施の形態に係る角度センサ１の効果について説明する。本実施の形態に係る角度センサ１では、検出信号生成部２は、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なる検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を生成する。角度検出部３では、演算部３１によって、検出信号Ｓ１１と検出信号Ｓ１２との差を表す信号Ｓａを生成し、演算部３２によって、検出信号Ｓ１３と検出信号Ｓ１２との差を表す信号Ｓｂを生成する。演算部３１によって信号Ｓａを生成する際には、検出信号Ｓ１１の第３高調波誤差成分と検出信号Ｓ１２の第３高調波誤差成分が相殺される。また、演算部３２によって信号Ｓｂを生成する際には、検出信号Ｓ１３の第３高調波誤差成分と検出信号Ｓ１２の第３高調波誤差成分が相殺される。角度演算部３３は、信号Ｓａ，Ｓｂを用いた演算を行って角度検出値θｓを生成する。そのため、本実施の形態によれば、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分に起因した誤差が低減された角度検出値θｓを生成することができる。
【０１２５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る角度センサ１は、第１の実施の形態における検出信号生成部２、角度検出部３および状態判別装置４の代わりに、検出信号生成部１０２、角度検出部１０３および状態判別装置１０４を備えている。検出信号生成部１０２および角度検出部１０３は、物理量情報生成部に対応する。
【０１２６】
始めに、図１６を参照して、検出信号生成部１０２について説明する。図１６は、検出信号生成部１０２の構成を示す回路図である。検出信号生成部１０２は、それぞれ検出対象の角度θと対応関係を有する第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を生成する。検出信号生成部１０２は、第１の検出信号Ｓ２１を生成する第１の検出回路１１０と、第２の検出信号Ｓ２２を生成する第２の検出回路１２０と、第３の検出信号Ｓ２３を生成する第３の検出回路１３０と、第４の検出信号Ｓ２４を生成する第４の検出回路１４０とを含んでいる。第１ないし第４の検出回路１１０，１２０，１３０，１４０の各々は、回転磁界ＭＦを検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。検出信号生成部１０２は、更に、電源ポートＶとグランドポートＧを含んでいる。電源ポートＶとグランドポートＧの間には、５Ｖ等の所定の大きさの電源電圧が印加される。
【０１２７】
回転磁界ＭＦの方向ＤＭが所定の周期で回転すると、検出対象の角度θは所定の周期で変化する。この場合、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、いずれも、上記所定の周期と等しい信号周期で周期的に変化する。第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、互いに位相が異なっている。
【０１２８】
第１の検出回路１１０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１２と、出力ポートＥ１１０を有している。磁気検出素子Ｒ１１１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１１１の他端は、磁気検出素子Ｒ１１２の一端と出力ポートＥ１１０に接続されている。磁気検出素子Ｒ１１２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ１１０は、磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１２の接続点の電位に対応する第１の検出信号Ｓ２１を出力する。
【０１２９】
第２の検出回路１２０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ１２１，Ｒ１２２と、出力ポートＥ１２０を有している。磁気検出素子Ｒ１２１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１２１の他端は、磁気検出素子Ｒ１２２の一端と出力ポートＥ１２０に接続されている。磁気検出素子Ｒ１２２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ１２０は、磁気検出素子Ｒ１２１，Ｒ１２２の接続点の電位に対応する第２の検出信号Ｓ２２を出力する。
【０１３０】
第３の検出回路１３０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ１３１，Ｒ１３２と、出力ポートＥ１３０を有している。磁気検出素子Ｒ１３１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１３１の他端は、磁気検出素子Ｒ１３２の一端と出力ポートＥ１３０に接続されている。磁気検出素子Ｒ１３２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ１３０は、磁気検出素子Ｒ１３１，Ｒ１３２の接続点の電位に対応する第３の検出信号Ｓ２３を出力する。
【０１３１】
第４の検出回路１４０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ１４１，Ｒ１４２と、出力ポートＥ１４０を有している。磁気検出素子Ｒ１４１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１４１の他端は、磁気検出素子Ｒ１４２の一端と出力ポートＥ１４０に接続されている。磁気検出素子Ｒ１４２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ１４０は、磁気検出素子Ｒ１４１，Ｒ１４２の接続点の電位に対応する第４の検出信号Ｓ２４を出力する。
【０１３２】
磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１２１，Ｒ１２２，Ｒ１３１，Ｒ１３２，Ｒ１４１，Ｒ１４２の各々の構成は、磁化固定層の磁化の方向を除いて、第１の実施の形態における磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２の各々の構成と同じである。
【０１３３】
第１の検出回路１１０では、磁気検出素子Ｒ１１１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。以下、この方向を第１の方向Ｄ１１と言う。磁気検出素子Ｒ１１２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第１の方向Ｄ１１とは反対方向すなわち−Ｘ方向である。第１の検出回路１１０では、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１１の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１２の接続点の電位が変化する。従って、第１の検出回路１１０は、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１１の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第１の検出信号Ｓ２１として出力する。回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１１の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０１３４】
第２の検出回路１２０では、磁気検出素子Ｒ１２１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は−Ｘ方向である。以下、この方向を第２の方向Ｄ１２と言う。磁気検出素子Ｒ１２２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第２の方向Ｄ１２とは反対方向すなわちＸ方向である。第２の検出回路１２０では、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ１２の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ１２１，Ｒ１２２の接続点の電位が変化する。従って、第２の検出回路１２０は、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ１２の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第２の検出信号Ｓ２２として出力する。回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ１２の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０１３５】
第３の検出回路１３０では、磁気検出素子Ｒ１３１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＹ方向である。以下、この方向を第３の方向Ｄ１３と言う。磁気検出素子Ｒ１３２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第３の方向Ｄ１３とは反対方向すなわち−Ｙ方向である。第３の検出回路１３０では、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ１３の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ１３１，Ｒ１３２の接続点の電位が変化する。従って、第３の検出回路１３０は、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ１３の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第３の検出信号Ｓ２３として出力する。回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ１３の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０１３６】
第４の検出回路１４０では、磁気検出素子Ｒ１４１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は−Ｙ方向である。以下、この方向を第４の方向Ｄ１４と言う。磁気検出素子Ｒ１４２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第４の方向Ｄ１４とは反対方向すなわちＹ方向である。第４の検出回路１４０では、回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ１４の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ１４１，Ｒ１４２の接続点の電位が変化する。従って、第４の検出回路１４０は、回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ１４の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第４の検出信号Ｓ２４として出力する。回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ１４の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０１３７】
なお、検出回路１１０，１２０，１３０，１４０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。
【０１３８】
検出対象の角度θが所定の周期で変化する場合、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々は、理想成分と誤差成分とを含む。以下の説明では、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、いずれも、理想成分の変化の中心が０になるようにレベルが調整されているものとする。検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。本実施の形態では特に、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２では、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なっている。検出信号Ｓ２１，Ｓ２３では、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なっている。検出信号Ｓ２３，Ｓ２４では、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なっている。
【０１３９】
次に、図１７を参照して、角度検出部１０３および状態判別装置１０４について説明する。図１７は、角度検出部１０３および状態判別装置１０４の構成を示す機能ブロック図である。角度検出部１０３および状態判別装置１０４は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはマイクロコンピュータによって実現することができる。
【０１４０】
角度検出部１０３は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を用いた演算を行って、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成する。角度検出部１０３は、それぞれ検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４が入力される入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０，Ｐ１３０，Ｐ１４０を備えている。角度検出部１０３は、更に、演算部１３１，１３２と、角度演算部１３３とを備えている。
【０１４１】
演算部１３１は、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０から入力される検出信号Ｓ２１と検出信号Ｓ２２との差を表す信号Ｓｅを生成する。演算部１３２は、入力ポートＰ１３０，Ｐ１４０から入力される検出信号Ｓ２３と検出信号Ｓ２４との差を表す信号Ｓｆを生成する。角度演算部１３３は、演算部１３１，１３２によって生成された信号Ｓｅ，Ｓｆを用いた演算を行って角度検出値θｓを生成する。信号Ｓｅと信号Ｓｆは、下記の式（８）、（９）で表される。
【０１４２】
Ｓｅ＝Ｓ２１−Ｓ２２  …（８）
Ｓｆ＝Ｓ２３−Ｓ２４  …（９）
【０１４３】
図１８は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４と信号Ｓｅ，Ｓｆの波形を示す波形図である。図１８において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓｅ，Ｓｆを相対値で示している。
【０１４４】
角度演算部１３３の構成および動作は、演算部３３７が行う演算の内容を除いて、図５に示した第１の実施の形態における角度演算部３３と同様である。ここで、図５を参照して、角度演算部１３３の動作について説明する。角度演算部１３３において、正規化部３３１は、信号Ｓｅを正規化した信号Ｓｅｎを生成する。正規化部３３２は、信号Ｓｆを正規化した信号Ｓｆｎを生成する。正規化部３３１，３３２は、信号Ｓｅｎ，Ｓｆｎの最大値が共に１になり、信号Ｓｅｎ，Ｓｆｎの最小値が共に−１になるように、信号Ｓｅ，Ｓｆを正規化して信号Ｓｅｎ，Ｓｆｎを生成する。
【０１４５】
加算部３３３は、信号Ｓｅｎと信号Ｓｆｎを加算して信号Ｓｇを生成する。減算部３３４は、信号Ｓｅｎから信号Ｓｆｎを引いて信号Ｓｈを生成する。
【０１４６】
正規化部３３５は、信号Ｓｇを正規化した信号Ｓｇｎを生成する。正規化部３３６は、信号Ｓｈを正規化した信号Ｓｈｎを生成する。正規化部３３５，３３６は、信号Ｓｇｎ，Ｓｈｎの最大値が共に１になり、信号Ｓｇｎ，Ｓｈｎの最小値が共に−１になるように、信号Ｓｇ，Ｓｈを正規化して信号Ｓｇｎ，Ｓｈｎを生成する。
【０１４７】
演算部３３７は、下記の式（１０）で表される演算を行って、角度検出値θｓを生成する。式（１０）における“ａｔａｎ”は、アークタンジェント計算を表している。
【０１４８】
θｓ＝ａｔａｎ（Ｓｇｎ／Ｓｈｎ）＋Ｃ２    …（１０）
【０１４９】
式（１０）におけるＣ２は、角度を表わす定数である。定数Ｃ２は、例えば−４５°であるが、検出信号生成部１０２の取り付け精度等に応じて調整することができる。
【０１５０】
θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（１０）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓｇｎ，Ｓｈｎの正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（１０）におけるθｓの２つの解のいずれであるかを判別することができる。演算部３３７は、式（１０）と、上記のＳｇｎ，Ｓｈｎの正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθｓを求める。
【０１５１】
以下、図１７に示した状態判別装置１０４について説明する。状態判別装置１０４は、初期判定値生成部１４１と、補正処理部１４２と、判別部１４３とを備えている。初期判定値生成部１４１は、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０，Ｐ１３０，Ｐ１４０に入力された第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を用いた演算を行って少なくとも１つの初期判定値を生成する。補正処理部１４２は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つを用いて少なくとも１つの初期判定値に対して補正処理を行って、少なくとも１つの補正後判定値を生成する。判別部１４３は、少なくとも１つの補正後判定値に基づいて、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるか否かを判別する。
【０１５２】
角度センサ１が所定の状態にあるときに、少なくとも１つの初期判定値は、理想値成分と、所定の物理量すなわち検出対象の角度θに応じて変動する変動成分とを含んでいる。補正処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの補正後判定値を、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの初期判定値に比べて、変動成分が低減されたものとする処理である。本実施の形態では特に、変動成分は、前述の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の誤差成分に起因する。
【０１５３】
本実施の形態では特に、初期判定値生成部１４１は、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０，Ｐ１３０，Ｐ１４０に入力された第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を、それぞれ、最大値が１になり、最小値が共に−１になるように正規化する。以下の初期判定値生成部１４１および補正処理部１４２の動作の説明中における第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、特に断りのない限り、正規化された後の信号である。
【０１５４】
初期判定値生成部１４１は、第１の検出信号Ｓ２１と第２の検出信号Ｓ２２の和を求めることを含む演算を行って第１の初期判定値ＶＨＳ１を生成し、第３の検出信号Ｓ２３と第４の検出信号Ｓ２４の和を求めることを含む演算を行って第２の初期判定値ＶＨＳ２を生成する。なお、「第１の検出信号Ｓ２１と第２の検出信号Ｓ２２の和を求めることを含む演算」は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２の和を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。また、この演算に用いられる検出信号Ｓ２１，Ｓ２２には、正規化された後の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２が含まれる。同様に、「第３の検出信号Ｓ２３と第４の検出信号Ｓ２４の和を求めることを含む演算」は、検出信号Ｓ２３，Ｓ２４の和を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。また、この演算に用いられる検出信号Ｓ２３，Ｓ２４には、正規化された後の検出信号Ｓ２３，Ｓ２４が含まれる。ここでは、第１および第２の初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２は、それぞれ下記の式（１１），（１２）によって表わされるものとする。
【０１５５】
ＶＨＳ１＝Ｓ２１＋Ｓ２２  …（１１）
ＶＨＳ２＝Ｓ２３＋Ｓ２４  …（１２）
【０１５６】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合には、第１の初期判定値ＶＨＳ１は第１の理想値成分のみからなり、第２の初期判定値ＶＨＳ２は第２の理想値成分のみからなる。本実施の形態では特に、第１および第２の理想値成分は、いずれも、検出対象の角度θに関わらずに、一定の値、具体的には０である。
【０１５７】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合以外の場合には、第１および第２の初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の少なくとも一方は、それに対応する第１および第２の理想値成分の少なくとも一方とは異なる値になり得る。第１の初期判定値ＶＨＳ１は、第１の理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。同様に、第２の初期判定値ＶＨＳ２は、第２の理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。
【０１５８】
ここで、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がそれぞれ誤差成分を含む場合において、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるときについて考える。このとき、第１の初期判定値ＶＨＳ１は、第１の理想値成分と、検出対象の角度θに応じて変動する第１の変動成分とを含み、第２の初期判定値ＶＨＳ２は、第２の理想値成分と、検出対象の角度θに応じて変動する第２の変動成分とを含む。
【０１５９】
補正処理部１４２が行う補正処理は、第１の処理と第２の処理を含んでいる。第１の処理は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つを用いて、第１の初期判定値ＶＨＳ１を補正して、第１の補正後判定値ＶＨＳＣ１を生成する処理である。また、第１の処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１の補正後判定値ＶＨＳＣ１を、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１の初期判定値ＶＨＳ１に比べて、第１の変動成分が低減されたものとする処理である。言い換えると、第１の処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１の補正後判定値ＶＨＳＣ１を、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１の初期判定値ＶＨＳ１に比べて、第１の理想値成分に近づける処理である。
【０１６０】
第２の処理は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つを用いて、第２の初期判定値ＶＨＳ２を補正して、第２の補正後判定値ＶＨＳＣ２を生成する処理である。また、第２の処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第２の補正後判定値ＶＨＳＣ２を、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第２の初期判定値ＶＨＳ２に比べて、第２の変動成分が低減されたものとする処理である。言い換えると、第２の処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第２の補正後判定値ＶＨＳＣ２を、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第２の初期判定値ＶＨＳ２に比べて、第２の理想値成分に近づける処理である。
【０１６１】
第１の処理は、具体的には、下記の式（１３）によって表わされるように、第１の初期判定値ＶＨＳ１から第１の補正値ＣＶ１を引いて第１の補正後判定値ＶＨＳＣ１を生成する処理である。
【０１６２】
ＶＨＳＣ１＝ＶＨＳ１−ＣＶ１  …（１３）
【０１６３】
第２の処理は、具体的には、下記の式（１４）によって表わされるように、第２の初期判定値ＶＨＳ２から第２の補正値ＣＶ２を引いて第２の補正後判定値ＶＨＳＣ２を生成する処理である。
【０１６４】
ＶＨＳＣ２＝ＶＨＳ２−ＣＶ２  …（１４）
【０１６５】
以下、第１および第２の補正値ＣＶ１，ＣＶ２の一例について説明する。この例では、第１および第２の補正値ＣＶ１，ＣＶ２は、それぞれ下記の式（１５），（１６）によって表わされる。式（１５）中の“ｄ”，“ｅ”，“ｆ”、ならびに式（１６）中の“ｇ”，“ｈ”，“ｉ”は係数である。
【０１６６】
ＣＶ１＝ｄ・Ｓ２１＋ｅ・Ｓ２３＋ｆ  …（１５）
ＣＶ２＝ｇ・Ｓ２１＋ｈ・Ｓ２３＋ｉ  …（１６）
【０１６７】
ここで、上記の例の補正値ＣＶ１，ＣＶ２の意味について説明する。角度センサ１が正常状態にあるときに、第１の初期判定値ＶＨＳ１が第１の変動成分を含む主な原因としては、角度センサ１の製造上の精度等の観点から、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２の少なくとも一方の位相が所望の位相からずれることが挙げられる。この場合、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２の少なくとも一方は、１次誤差成分を含むことになる。その結果、第１の初期判定値ＶＨＳ１は、第１の変動成分を含むことになる。第１の変動成分は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２のそれぞれの理想成分と同じ周期を有する。同様に、第２の初期判定値ＶＨＳ２は、第２の変動成分を含む。第２の変動成分は、検出信号Ｓ２３，Ｓ２４のそれぞれの理想成分と同じ周期を有する。
【０１６８】
第１の補正値ＣＶ１は、第１の変動成分を近似した値である。第１の補正値ＣＶ１は、以下のようにして導かれる。まず、第１の変動成分は、ｄ・ｃｏｓθ＋ｅ・ｓｉｎθ＋ｆと表すことができる。ｃｏｓθは、第１の検出信号Ｓ２１の理想成分に相当する。また、ｓｉｎθは、第３の検出信号Ｓ２３の理想成分に相当する。そこで、ｃｏｓθをＳ２１と近似し、ｓｉｎθをＳ２３と近似して、第１の変動成分を、ｄ・Ｓ２１＋ｅ・Ｓ２３＋ｆと近似することができる。以上のことから、式（１５）で表される第１の補正値ＣＶ１は、第１の変動成分を近似した値であると言える。
【０１６９】
同様に、式（１６）で表される第２の補正値ＣＶ２は、第２の変動成分を近似した値であると言える。式（１５）中の係数“ｄ”，“ｅ”，“ｆ”の値、ならびに式（１６）中の係数“ｇ”，“ｈ”，“ｉ”の値は、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２を測定し、その測定結果に応じて決定される。
【０１７０】
なお、第１の変動成分と第２の変動成分の各々の振幅は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、式（１５）中の係数“ｄ”，“ｅ”の値、ならびに式（１６）中の係数“ｇ”，“ｈ”の値も、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。具体的には、係数“ｄ”，“ｅ”，“ｇ”，“ｈ”の値は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【０１７１】
補正値ＣＶ１，ＣＶ２を用いた補正処理は、第１の初期判定値ＶＨＳ１における第１の変動成分を低減して第１の補正後判定値ＶＨＳＣ１を生成すると共に、第２の初期判定値ＶＨＳ２における第２の変動成分を低減して第２の補正後判定値ＶＨＳＣ２を生成する処理であると言える。
【０１７２】
次に、判別部１４３について説明する。判別部１４３は、第１および第２の補正後判定値ＶＨＳＣ１，ＶＨＳＣ２がいずれも所定の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定して、その判定結果を示す信号を出力する。判定範囲は、ＶＴＨを所定の正の値として、−ＶＴＨからＶＴＨまでの範囲である。判定範囲は、故障していない角度センサ１の出荷前に設定される。
【０１７３】
次に、本実施の形態に係る状態判別方法について説明する。本実施の形態に係る状態判別方法は、本実施の形態に係る角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるか否かを判別する方法である。この状態判別方法は、本実施の形態に係る状態判別装置１０４によって実行される。
【０１７４】
本実施の形態に係る状態判別方法は、基本的には、図８に示したフローチャートの通りである。本実施の形態における手順Ｓ１０１では、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を用いた演算を行って初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２を生成する。本実施の形態における手順Ｓ１０１は、図１７に示した初期判定値生成部１４１によって実行される。手順Ｓ１０１の内容は、前述の初期判定値生成部１４１の動作の内容と同じである。
【０１７５】
本実施の形態における手順Ｓ１０２では、第１の初期判定値ＶＨＳ１に対して第１の処理を行って第１の補正後判定値ＶＨＳＣ１を生成すると共に、第２の初期判定値ＶＨＳ２に対して第２の処理を行って第２の補正後判定値ＶＨＳＣ２を生成する。本実施の形態における手順Ｓ１０２は、図１７に示した補正処理部１４２によって実行される。手順Ｓ１０２の内容は、前述の補正処理部１４２の動作の内容と同じである。
【０１７６】
本実施の形態における手順Ｓ１０３では、第１および第２の補正後判定値ＶＨＳＣ１，ＶＨＳＣ２がいずれも所定の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定する。本実施の形態における手順Ｓ１０３は、図１７に示した判別部１４３によって実行される。手順Ｓ１０３の内容は、前述の判別部１４３の動作の内容と同じである。
【０１７７】
本実施の形態によれば、角度センサ１が正常状態にあるときにおいて、補正後判定値ＶＨＳＣ１，ＶＨＳＣ２の変動幅を、初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の変動幅に比べて非常に小さくすることができる。以下、このことによる効果について説明する。
【０１７８】
始めに、初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２を用いて角度センサ１の故障を検出する場合について考える。この場合には、初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２がいずれも所定の比較例の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定することが考えられる。比較例の判定範囲は、角度センサ１が正常状態にあるときにおける初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の変動範囲を含み、この変動範囲よりも広い範囲に設定する必要がある。しかし、角度センサ１が正常状態にあるときにおける初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の変動幅は広いため、実際に角度センサ１の故障が発生した瞬間に、初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の少なくとも一方が比較例の判定範囲を超えるとは限らない。また、実際に角度センサ１の故障が発生した後、検出対象の角度θが変化し続けても、初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の少なくとも一方が比較例の判定範囲を超えない状態が、しばらく続く可能性もある。更に、故障の態様によっては、実際に角度センサ１の故障が発生した後、検出対象の角度θが変化し続けても、初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の少なくとも一方が比較例の判定範囲を超えない状態が、いつまでも続く可能性もある。従って、初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２を用いて角度センサ１の故障を検出する場合には、角度センサ１の故障を精度よく検出することができない。
【０１７９】
これに対し、本実施の形態では、補正後判定値ＶＨＳＣ１，ＶＨＳＣ２がいずれも所定の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定する。本実施の形態における判定範囲は、角度センサ１が正常状態にあるときにおける補正後判定値ＶＨＳＣ１，ＶＨＳＣ２の変動範囲を含み、この変動範囲よりも広い範囲に設定する必要がある。前述の通り、本実施の形態によれば、角度センサ１が正常状態にあるときにおいて、補正後判定値ＶＨＳＣ１，ＶＨＳＣ２の変動幅を、初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の変動幅に比べて非常に小さくすることができる。そのため、本実施の形態における判定範囲は、比較例の判定範囲に比べて狭くすることができる。そのため、本実施の形態によれば、実際に角度センサ１の故障が発生した瞬間に、補正後判定値ＶＨＳＣ１，ＶＨＳＣ２の少なくとも一方が判定範囲を超えるようにすることができる。従って、本実施の形態によれば、角度センサ１の状態、すなわち角度センサ１が故障しているか否かを精度よく判別することが可能になる。
【０１８０】
また、初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２を用いて角度センサ１の状態を判別する場合には、角度センサ１が正常状態にあるときにおける初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の変動幅が大きいため、限られたビット数で表される初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の精度が悪い。これに対し、本実施の形態によれば、角度センサ１が正常状態にあるときにおける補正後判定値ＶＨＳＣ１，ＶＨＳＣ２の変動幅が小さいため、補正後判定値ＶＨＳＣ１，ＶＨＳＣ２の精度を高くすることができる。この点からも、本実施の形態によれば、角度センサ１の状態を精度よく判別することが可能になる。
【０１８１】
なお、それぞれ式（１５），（１６）によって表わされる補正値ＣＶ１，ＣＶ２を用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１またはＳ２３が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べて補正値ＣＶ１，ＣＶ２が変化する。しかし、式（１５）中の係数“ｄ”，“ｅ”の値、ならびに式（１６）中の係数“ｇ”，“ｈ”の値は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２３の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１またはＳ２３が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、補正値ＣＶ１，ＣＶ２の各々の変化量は、初期判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の各々の変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、補正後判定値ＶＨＳＣ１，ＶＨＳＣ２を用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０１８２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態に特有な構成と、それに基づく作用および効果を除いて、第１の実施の形態と同様である。
【０１８３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。以下、本実施の形態に係る角度センサ１は、状態判別装置１０４の初期判定値生成部１４１、補正処理部１４２および判別部１４３のそれぞれの動作の内容を除いて、第２の実施の形態に係る角度センサ１と同様である。
【０１８４】
本実施の形態における初期判定値生成部１４１は、第２の実施の形態と同様に、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０，Ｐ１３０，Ｐ１４０に入力された第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を、それぞれ、最大値が１になり、最小値が共に−１になるように正規化する。以下の初期判定値生成部１４１および補正処理部１４２の動作の説明中における第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、特段の断りがない限り、正規化された後の信号である。
【０１８５】
初期判定値生成部１４１は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を用いた演算を行って１つの初期判定値Ｌｒを生成する。具体的に説明すると、初期判定値生成部１４１は、第１の検出信号Ｓ２１と第２の検出信号Ｓ２２の差の二乗と、第３の検出信号Ｓ２３と第４の検出信号Ｓ２４の差の二乗との和を求めることを含む演算を行って初期判定値Ｌｒを生成する。なお、「第１の検出信号Ｓ２１と第２の検出信号Ｓ２２の差の二乗と、第３の検出信号Ｓ２３と第４の検出信号Ｓ２４の差の二乗との和を求めることを含む演算」は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２の差の二乗と、検出信号Ｓ２３，Ｓ２４の差の二乗との和を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。また、この演算に用いられる検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、正規化された後の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４が含まれる。ここでは、初期判定値Ｌｒは、下記の式（１７）によって表わされるものとする。
【０１８６】
Ｌｒ＝（Ｓ２１−Ｓ２２）2＋（Ｓ２３−Ｓ２４）2  …（１７）
【０１８７】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合には、初期判定値Ｌｒは理想値成分のみからなる。この理想値成分は、検出対象の角度θに関わらずに、一定の値、具体的には１である。
【０１８８】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合以外の場合には、初期判定値Ｌｒは、理想値成分とは異なる値になり得る。初期判定値Ｌｒは、理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。
【０１８９】
ここで、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がそれぞれ誤差成分を含む場合において、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるときについて考える。このとき、初期判定値Ｌｒは、理想値成分と、検出対象の角度θに応じて変動する変動成分とを含む。
【０１９０】
本実施の形態における補正処理部１４２は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つを用いて、初期判定値Ｌｒに対して補正処理を行って、補正後判定値ＬｒＣを生成する。補正処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１の補正後判定値ＬｒＣを、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける初期判定値Ｌｒに比べて、変動成分が低減されたものとする処理である。言い換えると、補正処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける補正後判定値ＬｒＣを、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける初期判定値Ｌｒに比べて、理想値成分に近づける処理である。具体的に説明すると、補正処理は、下記の式（１８）によって表わされるように、初期判定値Ｌｒから補正値ｆｒを引いて補正後判定値ＬｒＣを生成する処理である。
【０１９１】
ＬｒＣ＝Ｌｒ−ｆｒ  …（１８）
【０１９２】
以下、補正値ｆｒの第１および第２の例について説明する。第１の例の補正値ｆｒは、下記の式（１９）によって表わされる。式（１９）中の“ｊ”，“ｋ”は係数である。
【０１９３】
ｆｒ＝ｊ・（８・Ｓ２１4−８・Ｓ２１2＋１）＋ｋ  …（１９）
【０１９４】
ここで、第１の例の補正値ｆｒの意味について説明する。角度センサ１が正常状態にあるときに初期判定値Ｌｒが変動成分を含む主な原因としては、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がそれぞれ第３高調波誤差成分を含むことが挙げられる。この場合、式（１７）によって初期判定値Ｌｒを生成すると、初期判定値Ｌｒは変動成分を含むことになる。この変動成分は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のそれぞれの理想成分の周期の１／４の周期を有する。以下、この変動成分を４次変動成分と言う。
【０１９５】
第１の例の補正値ｆｒは、４次変動成分を近似した値である。第１の例の補正値ｆｒは、以下のようにして導かれる。まず、４次変動成分は、ｊ・ｃｏｓ（４θ）＋ｋと表すことができる。これを変形すると、ｊ・（８・ｃｏｓ4θ−８・ｃｏｓ2θ＋１）＋ｋとなる。ｃｏｓθは、第１の検出信号Ｓ２１の理想成分に相当する。そこで、ｃｏｓθをＳ２１と近似して、４次変動成分を、ｊ・（８・Ｓ２１4−８・Ｓ２１2＋１）＋ｋと近似することができる。以上のことから、式（１９）で表される補正値ｆｒは、４次変動成分を近似した値であると言える。式（１９）中の係数“ｊ”，“ｋ”の値は、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に初期判定値Ｌｒを測定し、その測定結果に応じて決定される。係数“ｋ”の値は、例えば、検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化したときの初期判定値Ｌｒの平均値に設定される。
【０１９６】
なお、４次変動成分の振幅は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、式（１９）中の係数“ｊ”の値も、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。具体的には、係数“ｊ”の値は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【０１９７】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つが１次誤差成分を含む場合には、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がいずれも１次誤差成分を含まない場合に比べて、４次変動成分の位相がずれる。第２の例の補正値ｆｒは、このような場合にも対応できるようにしたものである。
【０１９８】
第２の例の補正値ｆｒは、下記の式（２０）によって表わされる。式（２０）中の“ｊ”，“ｋ”，“ｍ”は係数である。
【０１９９】
ｆｒ＝ｊ・（８・Ｓ２１4−８・Ｓ２１2＋１）＋ｍ・（８・Ｓ２３4−８・Ｓ２３2＋１）＋ｋ  …（２０）
【０２００】
第２の例の補正値ｆｒは、２つの検出信号Ｓ２１，Ｓ２３を含んでいる。従って、第２の例の補正値ｆｒを用いる場合には、補正処理部１４２は、２つの検出信号Ｓ２１，Ｓ２３を用いて初期判定値Ｌｒに対して補正処理を行うことになる。
【０２０１】
第２の例の補正値ｆｒでは、係数“ｊ”，“ｍ”の値を変えることによって、補正値ｆｒの位相を変えることができる。これにより、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つが１次誤差成分を含む場合でも、４次変動成分を近似した補正値ｆｒを設定することできる。式（２０）中の係数“ｊ”，“ｋ”，“ｍ”の値は、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に初期判定値Ｌｒを測定し、その測定結果に応じて決定される。係数“ｋ”の値は、例えば、検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化したときの初期判定値Ｌｒの平均値に設定される。係数“ｊ”と同様に、係数“ｍ”の値は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さく、具体的には、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【０２０２】
第１または第２の例の補正値ｆｒを用いた補正処理は、初期判定値Ｌｒにおける４次変動成分を低減して補正後判定値ＬｒＣを生成する処理であると言える。
【０２０３】
判別部１４３は、補正後判定値ＬｒＣに基づいて、角度センサ１が所定の状態にあるか否かを判別する。具体的に説明すると、判別部１４３は、補正後判定値ＬｒＣが所定の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定して、その判定結果を示す信号を出力する。判定範囲は、ＬＴＨを所定の正の値として、−ＬＴＨからＬＴＨまでの範囲である。判定範囲は、故障していない角度センサ１の出荷前に設定される。
【０２０４】
次に、本実施の形態に係る状態判別方法について説明する。本実施の形態に係る状態判別方法は、本実施の形態に係る角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるか否かを判別する方法である。この状態判別方法は、本実施の形態に係る状態判別装置１０４によって実行される。
【０２０５】
本実施の形態に係る状態判別方法は、基本的には、図８に示したフローチャートの通りである。本実施の形態における手順Ｓ１０１では、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を用いた演算を行って初期判定値Ｌｒを生成する。本実施の形態における手順Ｓ１０１は、図１７に示した初期判定値生成部１４１によって実行される。手順Ｓ１０１の内容は、前述の初期判定値生成部１４１の動作の内容と同じである。
【０２０６】
本実施の形態における手順Ｓ１０２では、初期判定値Ｌｒに対して補正処理を行って補正後判定値ＬｒＣを生成する。本実施の形態における手順Ｓ１０２は、図１７に示した補正処理部１４２によって実行される。手順Ｓ１０２の内容は、前述の補正処理部１４２の動作の内容と同じである。
【０２０７】
本実施の形態における手順Ｓ１０３では、補正後判定値ＬｒＣが所定の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定する。本実施の形態における手順Ｓ１０３は、図１７に示した判別部１４３によって実行される。手順Ｓ１０３の内容は、前述の判別部１４３の動作の内容と同じである。
【０２０８】
本実施の形態によれば、補正後判定値ＬｒＣの変動幅を初期判定値Ｌｒの変動幅に比べて非常に小さくすることができる。
【０２０９】
ここで、図１９ないし図２１を参照して、初期判定値Ｌｒの変動幅と、補正後判定値ＬｒＣの変動幅の違いについて説明する。まず、初期判定値Ｌｒの平均値Ｌｒａｖと偏差ｄＬｒを以下のように定義する。平均値Ｌｒａｖは、角度センサ１が正常状態にあるときに検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化したときの初期判定値Ｌｒの平均値である。偏差ｄＬｒは、初期判定値Ｌｒから平均値Ｌｒａｖを引いた値である。
【０２１０】
図１９は、角度センサ１が正常状態にあるときに検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化したときの初期判定値Ｌｒおよびその偏差ｄＬｒの変化を示している。図１９において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は初期判定値Ｌｒおよび偏差ｄＬｒを示している。
【０２１１】
図２０は、角度センサ１が正常状態にあるときに検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化したときの補正値ｆｒおよび補正後判定値ＬｒＣの変化を示している。図２０において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は補正値ｆｒおよび補正後判定値ＬｒＣを示している。
【０２１２】
図２１は、図２０に示した補正後判定値ＬｒＣを拡大して示している。図２１において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は補正後判定値ＬｒＣを示している。
【０２１３】
図１９ないし図２１から明らかなように、角度センサ１が正常状態にあるときにおいて、補正後判定値ＬｒＣの変動幅は、初期判定値Ｌｒの変動幅に比べて非常に小さくなっている。以下、このことによる効果について説明する。
【０２１４】
始めに、初期判定値Ｌｒを用いて角度センサ１の故障を検出する場合について考える。この場合には、例えば、図１９に示した初期判定値Ｌｒの偏差ｄＬｒが所定の比較例の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定することが考えられる。比較例の判定範囲は、角度センサ１が正常状態にあるときにおける偏差ｄＬｒの変動範囲を含み、この変動範囲よりも広い範囲に設定する必要がある。しかし、角度センサ１が正常状態にあるときにおける偏差ｄＬｒの変動幅は広いため、実際に角度センサ１の故障が発生した瞬間に、偏差ｄＬｒが比較例の判定範囲を超えるとは限らない。また、実際に角度センサ１の故障が発生した後、検出対象の角度θが変化し続けても、偏差ｄＬｒが比較例の判定範囲を超えない状態が、しばらく続く可能性もある。更に、故障の態様によっては、実際に角度センサ１の故障が発生した後、検出対象の角度θが変化し続けても、偏差ｄＬｒが比較例の判定範囲を超えない状態が、いつまでも続く可能性もある。従って、偏差ｄＬｒを用いて角度センサ１の故障を検出する場合には、角度センサ１の故障を精度よく検出することができない。
【０２１５】
これに対し、本実施の形態では、補正後判定値ＬｒＣが、所定の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定する。本実施の形態における判定範囲は、角度センサ１が正常状態にあるときにおける補正後判定値ＬｒＣの変動範囲を含み、この変動範囲よりも広い範囲に設定する必要がある。前述の通り、角度センサ１が正常状態にあるときにおいて、補正後判定値ＬｒＣの変動幅は、偏差ｄＬｒの変動幅に比べて非常に小さい。そのため、本実施の形態における判定範囲は、比較例の判定範囲に比べて狭くすることができる。そのため、本実施の形態によれば、実際に角度センサ１の故障が発生した瞬間に、補正後判定値ＬｒＣが判定範囲を超えるようにすることができる。従って、本実施の形態によれば、角度センサ１の状態、すなわち角度センサ１が故障しているか否かを精度よく判別することが可能になる。
【０２１６】
また、偏差ｄＬｒを用いて角度センサ１の状態を判別する場合には、角度センサ１が正常状態にあるときにおける偏差ｄＬｒの変動幅が大きいため、限られたビット数で表される偏差ｄＬｒの精度が悪い。これに対し、本実施の形態によれば、角度センサ１が正常状態にあるときにおける補正後判定値ＬｒＣの変動幅が小さいため、補正後判定値ＬｒＣの精度を高くすることができる。この点からも、本実施の形態によれば、角度センサ１の状態を精度よく判別することが可能になる。
【０２１７】
なお、式（１９）で表される補正値ｆｒを用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べて補正値ｆｒが変化する。しかし、式（１９）中の係数“ｊ”の値は検出信号Ｓ２１の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、補正値ｆｒの変化量は、初期判定値Ｌｒの変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、補正後判定値ＬｒＣを用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０２１８】
また、式（２０）で表される補正値ｆｒを用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１またはＳ２３が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べて補正値ｆｒが変化する。しかし、式（２０）中の係数“ｊ”，“ｍ”の値は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２３の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１またはＳ２３が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、補正値ｆｒの変化量は、初期判定値Ｌｒの変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、補正後判定値ＬｒＣを用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０２１９】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第２の実施の形態と同様である。
【０２２０】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る角度センサ１は、第１の実施の形態における検出信号生成部２、角度検出部３および状態判別装置４の代わりに、検出信号生成部２０２、角度検出部２０３および状態判別装置２０４を備えている。検出信号生成部２０２および角度検出部２０３は、物理量情報生成部に対応する。
【０２２１】
始めに、図２２を参照して、検出信号生成部２０２について説明する。図２２は、検出信号生成部２０２の構成を示す回路図である。検出信号生成部２０２は、それぞれ検出対象の角度θと対応関係を有する第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を生成する。検出信号生成部２０２は、第１の検出信号Ｓ３１を生成する第１の検出回路２１０と、第２の検出信号Ｓ３２を生成する第２の検出回路２２０とを含んでいる。第１および第２の検出回路２１０，２２０の各々は、回転磁界ＭＦを検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。検出信号生成部２０２は、更に、電源ポートＶとグランドポートＧを含んでいる。電源ポートＶとグランドポートＧの間には、５Ｖ等の所定の大きさの電源電圧が印加される。
【０２２２】
回転磁界ＭＦの方向ＤＭが所定の周期で回転すると、検出対象の角度θは所定の周期で変化する。この場合、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、いずれも、上記所定の周期と等しい信号周期で周期的に変化する。第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、互いに位相が異なっている。
【０２２３】
第１の検出回路２１０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１２と、出力ポートＥ２１０を有している。磁気検出素子Ｒ２１１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ２１１の他端は、磁気検出素子Ｒ２１２の一端と出力ポートＥ２１０に接続されている。磁気検出素子Ｒ２１２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ２１０は、磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１２の接続点の電位に対応する第１の検出信号Ｓ３１を出力する。
【０２２４】
第２の検出回路２２０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ２２１，Ｒ２２２と、出力ポートＥ２２０を有している。磁気検出素子Ｒ２２１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ２２１の他端は、磁気検出素子Ｒ２２２の一端と出力ポートＥ２２０に接続されている。磁気検出素子Ｒ２２２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ２２０は、磁気検出素子Ｒ２２１，Ｒ２２２の接続点の電位に対応する第２の検出信号Ｓ３２を出力する。
【０２２５】
磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１２，Ｒ２２１，Ｒ２２２の各々の構成は、磁化固定層の磁化の方向を除いて、第１の実施の形態における磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２の各々の構成と同じである。
【０２２６】
第１の検出回路２１０では、磁気検出素子Ｒ２１１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。以下、この方向を第１の方向Ｄ２１と言う。磁気検出素子Ｒ２１２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第１の方向Ｄ２１とは反対方向すなわち−Ｘ方向である。第１の検出回路２１０では、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ２１の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１２の接続点の電位が変化する。従って、第１の検出回路２１０は、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ２１の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第１の検出信号Ｓ３１として出力する。回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ２１の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０２２７】
第２の検出回路２２０では、磁気検出素子Ｒ２２１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＹ方向である。以下、この方向を第２の方向Ｄ２２と言う。磁気検出素子Ｒ２２２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第２の方向Ｄ２２とは反対方向すなわち−Ｙ方向である。第２の検出回路２２０では、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２２の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ２２１，Ｒ２２２の接続点の電位が変化する。従って、第２の検出回路２２０は、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２２の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第２の検出信号Ｓ３２として出力する。回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２２の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０２２８】
なお、検出回路２１０，２２０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。
【０２２９】
検出対象の角度θが所定の周期で変化する場合、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の各々は、理想成分と誤差成分とを含む。以下の説明では、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、いずれも、理想成分の変化の中心が０になるようにレベルが調整されているものとする。検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。本実施の形態では特に、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なるものである。
【０２３０】
次に、図２３を参照して、角度検出部２０３および状態判別装置２０４について説明する。図２３は、角度検出部２０３および状態判別装置２０４の構成を示す機能ブロック図である。角度検出部２０３および状態判別装置２０４は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはマイクロコンピュータによって実現することができる。
【０２３１】
角度検出部２０３は、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を用いた演算を行って、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成する。角度検出部２０３は、それぞれ検出信号Ｓ３１，Ｓ３２が入力される入力ポートＰ２１０，Ｐ２２０と、角度演算部１３３とを備えている。
【０２３２】
角度演算部１３３の構成および動作は、以下の点を除いて、第２の実施の形態と同様である。本実施の形態では、角度演算部１３３の正規化部３３１（図５参照）には、第２の実施の形態における信号Ｓｅの代わりに、第１の検出信号Ｓ３１が入力される。また、角度演算部１３３の正規化部３３２（図５参照）には、第２の実施の形態における信号Ｓｆの代わりに、第２の検出信号Ｓ３２が入力される。
【０２３３】
以下、図２３に示した状態判別装置２０４について説明する。状態判別装置２０４は、初期判定値生成部２４１と、補正処理部２４２と、判別部２４３とを備えている。
【０２３４】
初期判定値生成部２４１は、入力ポートＰ２１０，Ｐ２２０に入力された第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を、それぞれ、最大値が１になり、最小値が共に−１になるように正規化する。以下の初期判定値生成部２４１および補正処理部２４２の動作の説明中における第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、特段の断りがない限り、正規化された後の信号である。
【０２３５】
初期判定値生成部２４１は、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を用いた演算を行って１つの初期判定値Ｌｒ２を生成する。具体的に説明すると、初期判定値生成部２４１は、第１の検出信号Ｓ３１の二乗と、第２の検出信号Ｓ３２の二乗との和を求めることを含む演算を行って初期判定値Ｌｒ２を生成する。なお、「第１の検出信号Ｓ３１の二乗と、第２の検出信号Ｓ３２の二乗との和を求めることを含む演算」は、検出信号Ｓ３１の二乗と検出信号Ｓ３２の二乗との和を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。また、この演算に用いられる検出信号Ｓ３１，Ｓ３２には、正規化された後の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２が含まれる。ここでは、初期判定値Ｌｒ２は、下記の式（２１）によって表わされるものとする。
【０２３６】
Ｌｒ２＝Ｓ３１2＋Ｓ３２2  …（２１）
【０２３７】
検出信号Ｓ３１，Ｓ３２がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合には、初期判定値Ｌｒ２は理想値成分のみからなる。この理想値成分は、検出対象の角度θに関わらずに、一定の値、具体的には１である。
【０２３８】
検出信号Ｓ３１，Ｓ３２がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合以外の場合には、初期判定値Ｌｒ２は、理想値成分とは異なる値になり得る。初期判定値Ｌｒ２は、理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。
【０２３９】
ここで、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２がそれぞれ誤差成分を含む場合において、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるときについて考える。このとき、初期判定値Ｌｒ２は、理想値成分と、検出対象の角度θに応じて変動する変動成分とを含む。
【０２４０】
本実施の形態における補正処理部２４２は、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の少なくとも一方を用いて、初期判定値Ｌｒ２に対して補正処理を行って、補正後判定値Ｌｒ２Ｃを生成する。補正処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける補正後判定値Ｌｒ２Ｃを、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける初期判定値Ｌｒ２に比べて、変動成分が低減されたものとする処理である。言い換えると、補正処理は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける補正後判定値Ｌｒ２Ｃを、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける初期判定値Ｌｒ２に比べて、理想値成分に近づける処理である。具体的に説明すると、補正処理は、下記の式（２２）によって表わされるように、初期判定値Ｌｒ２から補正値ｆｒ２を引いて補正後判定値Ｌｒ２Ｃを生成する処理である。
【０２４１】
Ｌｒ２Ｃ＝Ｌｒ２−ｆｒ２  …（２２）
【０２４２】
以下、補正値ｆｒ２の第１および第２の例について説明する。第１の例の補正値ｆｒ２は、下記の式（２３）によって表わされる。式（２３）の右辺は、式（１９）におけるＳ２１をＳ３１に変えたものである。
【０２４３】
ｆｒ２＝ｊ・（８・Ｓ３１4−８・Ｓ３１2＋１）＋ｋ  …（２３）
【０２４４】
第２の例の補正値ｆｒ２は、下記の式（２４）によって表わされる。式（２４）の右辺は、式（２０）におけるＳ２１，Ｓ２３を、それぞれＳ３１，Ｓ３２に変えたものである。
【０２４５】
ｆｒ２＝ｊ・（８・Ｓ３１4−８・Ｓ３１2＋１）＋ｍ・（８・Ｓ３２4−８・Ｓ３２2＋１）＋ｋ  …（２４）
【０２４６】
補正値ｆｒ２の第１および第２の例の意味は、第３の実施の形態における補正値ｆｒの第１および第２の例と同様である。第１または第２の例の補正値ｆｒ２を用いた補正処理は、初期判定値Ｌｒ２における４次変動成分を低減して補正後判定値Ｌｒ２Ｃを生成する処理であると言える。第３の実施の形態と同様に、係数“ｊ”，“ｍ”の値は、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さく、具体的には、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【０２４７】
判別部２４３は、補正後判定値Ｌｒ２Ｃに基づいて、角度センサ１が所定の状態にあるか否かを判別する。具体的に説明すると、判別部２４３は、補正後判定値Ｌｒ２Ｃが所定の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定して、その判定結果を示す信号を出力する。判定範囲は、ＬＴＨを所定の正の値として、−ＬＴＨからＬＴＨまでの範囲である。判定範囲は、故障していない角度センサ１の出荷前に設定される。
【０２４８】
次に、本実施の形態に係る状態判別方法について説明する。本実施の形態に係る状態判別方法は、本実施の形態に係る角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるか否かを判別する方法である。この状態判別方法は、本実施の形態に係る状態判別装置２０４によって実行される。
【０２４９】
本実施の形態に係る状態判別方法は、基本的には、図８に示したフローチャートの通りである。本実施の形態における手順Ｓ１０１では、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を用いた演算を行って初期判定値Ｌｒ２を生成する。本実施の形態における手順Ｓ１０１は、図２３に示した初期判定値生成部２４１によって実行される。手順Ｓ１０１の内容は、前述の初期判定値生成部２４１の動作の内容と同じである。
【０２５０】
本実施の形態における手順Ｓ１０２では、初期判定値Ｌｒ２に対して補正処理を行って補正後判定値Ｌｒ２Ｃを生成する。本実施の形態における手順Ｓ１０２は、図２３に示した補正処理部２４２によって実行される。手順Ｓ１０２の内容は、前述の補正処理部２４２の動作の内容と同じである。
【０２５１】
本実施の形態における手順Ｓ１０３では、補正後判定値Ｌｒ２Ｃが所定の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定する。本実施の形態における手順Ｓ１０３は、図２３に示した判別部２４３によって実行される。手順Ｓ１０３の内容は、前述の判別部２４３の動作の内容と同じである。
【０２５２】
本実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様に、角度センサ１が正常状態にあるときにおいて、補正後判定値ｆｒ２Ｃの変動幅を初期判定値ｆｒ２の変動幅に比べて非常に小さくすることができる。これにより、本実施の形態によれば、角度センサ１の状態、すなわち角度センサ１が故障しているか否かを精度よく判別することが可能になる。
【０２５３】
なお、式（２３）で表される補正値ｆｒ２を用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ３１が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べて補正値ｆｒ２が変化する。しかし、式（２３）中の係数“ｊ”の値は検出信号Ｓ３１の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ３１が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、補正値ｆｒ２の変化量は、初期判定値Ｌｒ２の変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、補正後判定値Ｌｒ２Ｃを用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０２５４】
また、式（２４）で表される補正値ｆｒ２を用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ３１またはＳ３２が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べて補正値ｆｒ２が変化する。しかし、式（２４）中の係数“ｊ”，“ｍ”の値は、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ３１またはＳ３２が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、補正値ｆｒ２の変化量は、初期判定値Ｌｒ２の変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、補正後判定値Ｌｒ２Ｃを用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０２５５】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第３の実施の形態と同様である。
【０２５６】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明は、磁気式の角度センサに限らず、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置全般に適用することができる。磁気式の角度センサ以外の物理量情報生成装置の例としては、光学式の角度センサや、インダクタンス式のポテンショメータや、レゾルバが挙げられる。
【符号の説明】
【０２５７】
１…角度センサ、２…検出信号生成部、３…角度検出部、４…状態判別装置、１０…第１の検出回路、２０…第２の検出回路、３０…第３の検出回路、４１…初期判定値生成部、４２…補正処理部、４３…判別部。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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