(57)【要約】【課題】角度センサの状態を精度よく判別する。【解決手段】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、複数の検出信号に基づいて角度検出値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、角度センサの状態の判別に用いられる判定値を生成する判定値生成部４１と、判定値に基づいて、角度センサの状態を判別する判別部４２を有している。角度検出部３は、複数の検出信号と対応関係を有する複数の補正前信号Ｓ１，Ｓ２を、角度検出値θｓの生成と判定値の生成とに用いられる複数の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢに変換する共通補正処理を行う共通補正処理部３２を含んでいる。共通補正処理は、角度検出値θｓに生じる角度誤差を低減し、且つ判定値の変動幅を小さくする。【選択図】図４
2018021901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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検出信号生成部と、
前記複数の検出信号に基づいて、前記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検出部と、
状態判別装置とを備えた角度センサであって、
前記状態判別装置は、前記角度センサが所定の状態にあるか否かの判別に用いられる判定値を生成する判定値生成部と、前記判定値に基づいて、前記角度センサが所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを有し、
前記角度検出部は、前記複数の検出信号と対応関係を有する複数の補正前信号を、前記角度検出値の生成と前記判定値の生成とに用いられる複数の共通補正後信号に変換する共通補正処理を行う共通補正処理部を含み、
前記判定値生成部は、前記複数の共通補正後信号に基づいて前記判定値を生成し、
前記共通補正処理は、前記共通補正処理が行われることなく前記複数の補正前信号を用いて前記角度検出値を生成した場合に比べて前記角度検出値に生じる角度誤差が低減され、且つ前記共通補正処理が行われることなく前記複数の補正前信号を用いて前記判定値を生成した場合に比べて前記検出対象の角度に応じた前記判定値の変動の幅が小さくなるように、前記複数の補正前信号を前記複数の共通補正後信号に変換する処理であることを特徴とする角度センサ。
【請求項２】
前記所定の状態は、前記角度センサ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記載の角度センサ。
【請求項３】
前記複数の共通補正後信号は、第１および第２の共通補正後信号であり、
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記第１および第２の共通補正後信号の各々は、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を含み、
前記第１の共通補正後信号の前記理想成分と前記第２の共通補正後信号の前記理想成分の位相差は９０°であり、
前記第１の共通補正後信号と前記第２の共通補正後信号の振幅は等しく、
前記判定値生成部は、前記第１の共通補正後信号の二乗と、前記第２の共通補正後信号の二乗との和を求めることを含む演算を行って前記判定値を生成することを特徴とする請求項１または２記載の角度センサ。
【請求項４】
前記検出対象の角度は、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り、
前記検出信号生成部は、前記複数の検出信号を生成する複数の検出回路を含み、
前記複数の検出回路の各々は、前記回転磁界を検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の角度センサ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含み、
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記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、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置された非磁性層とを有することを特徴とする請求項４記載の角度センサ。
【請求項６】
前記共通補正処理は、前記複数の補正前信号のオフセットを補正する処理を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の角度センサ。
【請求項７】
前記共通補正処理は、前記複数の補正前信号の振幅の規格化を行う処理を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の角度センサ。
【請求項８】
前記複数の補正前信号は、第１および第２の補正前信号であり、
前記複数の共通補正後信号は、第１および第２の共通補正後信号であり、
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記第１および第２の補正前信号ならびに前記第１および第２の共通補正後信号の各々は、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を含み、
前記共通補正処理は、前記第１の補正前信号の前記理想成分と前記第２の補正前信号の前記理想成分との位相差に関わらずに、前記第１の共通補正後信号の前記理想成分と前記第２の共通補正後信号の前記理想成分の位相差を９０°にし、且つ前記第１の共通補正後信号と前記第２の共通補正後信号の振幅を等しくする処理を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の角度センサ。
【請求項９】
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記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、前記理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分とを含み、
前記角度検出部は、更に、前記複数の検出信号を、前記複数の検出信号の各々に比べて前記誤差成分が低減された前記複数の補正前信号に変換する変換処理を行う変換処理部を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の角度センサ。
【請求項１０】
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記複数の補正前信号の各々は、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、前記理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分とを含み、
前記共通補正処理は、前記複数の補正前信号の各々に比べて前記複数の共通補正後信号の各々に含まれる前記誤差成分を低減する処理を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の角度センサ。
【請求項１１】
前記角度検出部は、更に、前記複数の共通補正後信号を、前記角度検出値を生成するための演算には用いられるが前記判定値の生成には用いられない第１の角度演算用信号および第２の角度演算用信号に変換する非共通補正処理を行う非共通補正処理部を含み、
前記非共通補正処理は、前記非共通補正処理が行われることなく前記複数の共通補正後信号を用いて前記角度検出値を生成した場合に比べて前記角度検出値に生じる角度誤差を低減するための処理であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の角度センサ。
【請求項１２】
前記非共通補正処理によって低減される前記角度誤差は、第１の角度誤差成分と第２の角度誤差成分の少なくとも一方を含み、
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合に、前記第１の角度誤差成分は、前記所定の周期と等しい周期で変化し、前記第２の角度誤差成分は、前記所定の周期の１／２の周期で変化することを特徴とする請求項１１記載の角度センサ。
【請求項１３】
前記非共通補正処理によって低減される前記角度誤差は、第３の角度誤差成分を含み、
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合に、前記第３の角度誤差成分は、前記所定の周期の１／４の周期で変化することを特徴とする請求項１１または１２記載の角度センサ。
【請求項１４】
請求項１記載の角度センサと、
前記検出対象の角度と対応関係を有する物理情報を発生する物理情報発生部とを備え、
前記検出信号生成部は、前記物理情報を検出して前記複数の検出信号を生成することを特徴とする角度センサシステム。
【請求項１５】
前記物理情報発生部は、前記物理情報としての回転磁界を発生する磁界発生部であり、
前記検出対象の角度は、基準位置における前記回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であることを特徴とする請求項１４記載の角度センサシステム。
【請求項１６】
前記物理情報発生部は、前記検出対象の角度が変化するように、前記角度センサに対する相対的な位置が変化することを特徴とする請求項１４または１５記載の角度センサシステム。
【請求項１７】
前記角度センサに対する前記物理情報発生部の相対的な位置は、中心軸を中心として回転するように変化することを特徴とする請求項１６記載の角度センサシステム。
【請求項１８】
前記角度センサに対する前記物理情報発生部の相対的な位置は、直線的に変化することを特徴とする請求項１６記載の角度センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、状態判別装置を含む角度センサおよび角度センサシステムに関する。
【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角度センサシステムでは、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、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と対応関係を有する。
【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。以下、角度検出値に生じる誤差を、角度誤差と言う。
【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、角度誤差が生じると共に、判定値が理想値とは異なる値になる場合がある。これは、例えば、複数の検出信号のうちの少なくとも１つにおいて、中心値と振幅と位相のうちの少なくとも１つが所望の値からずれている場合に生じ得る。
【００１０】
また、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。
【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】
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、故障しているか否か等の角度センサの状態を精度よく判別できるようにした角度センサおよび角度センサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の角度センサは、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検出信号生成部と、複数の検出信号に基づいて、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角度検出部と、状態判別装置とを備えている。状態判別装置は、角度センサが所定の状態にあるか否かの判別に用いられる判定値を生成する判定値生成部と、判定値に基づいて、角度センサが所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを有している。
【００１４】
角度検出部は、複数の検出信号と対応関係を有する複数の補正前信号を、角度検出値の生成と判定値の生成とに用いられる複数の共通補正後信号に変換する共通補正処理を行う共通補正処理部を含んでいる。判定値生成部は、複数の共通補正後信号に基づいて判定値を生成する。共通補正処理は、共通補正処理が行われることなく複数の補正前信号を用いて角度検出値を生成した場合に比べて角度検出値に生じる角度誤差が低減され、且つ共通補正処理が行われることなく複数の補正前信号を用いて判定値を生成した場合に比べて検出対象の角度に応じた判定値の変動の幅が小さくなるように、複数の補正前信号を複数の共通補正後信号に変換する処理である。
【００１５】
本発明の角度センサにおいて、前記所定の状態は、角度センサが故障していない状態であってもよい。
【００１６】
また、本発明の角度センサにおいて、複数の共通補正後信号は、第１および第２の共通補正後信号であってもよい。検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、第１および第２の共通補正後信号の各々は、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を含んでいる。第１の共通補正後信号の理想成分と第２の共通補正後信号の理想成分の位相差は９０°である。第１の共通補正後信号と第２の共通補正後信号の振幅は等しい。この場合、判定値生成部は、第１の共通補正後信号の二乗と、第２の共通補正後信号の二乗との和を求めることを含む演算を行って判定値を生成してもよい。
【００１７】
また、本発明の角度センサにおいて、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。この場合、検出信号生成部は、複数の検出信号を生成する複数の検出回路を含んでいてもよい。複数の検出回路の各々は、回転磁界を検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいてもよい。この場合、少なくとも１つの磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。複数の磁気抵抗効果素子の各々は、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していてもよい。
【００１８】
また、本発明の角度センサにおいて、共通補正処理は、複数の補正前信号のオフセットを補正する処理を含んでいてもよい。
【００１９】
また、本発明の角度センサにおいて、共通補正処理は、複数の補正前信号の振幅の規格化を行う処理を含んでいてもよい。
【００２０】
また、本発明の角度センサにおいて、複数の補正前信号は、第１および第２の補正前信号であってもよく、複数の共通補正後信号は、第１および第２の共通補正後信号であってもよい。検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、第１および第２の補正前信号ならびに第１および第２の共通補正後信号の各々は、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を含む。この場合、共通補正処理は、第１の補正前信号の理想成分と第２の補正前信号の理想成分との位相差に関わらずに、第１の共通補正後信号の理想成分と第２の共通補正後信号の理想成分の位相差を９０°にし、且つ第１の共通補正後信号と第２の共通補正後信号の振幅を等しくする処理を含んでいてもよい。
【００２１】
また、本発明の角度センサにおいて、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、理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分とを含んでいてもよい。この場合、角度検出部は、更に、複数の検出信号を、複数の検出信号の各々に比べて誤差成分が低減された複数の補正前信号に変換する変換処理を行う変換処理部を含んでいてもよい。
【００２２】
また、本発明の角度センサにおいて、検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の補正前信号の各々は、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、理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分とを含んでいてもよい。この場合、共通補正処理は、複数の補正前信号の各々に比べて複数の共通補正後信号の各々に含まれる誤差成分を低減する処理を含んでいてもよい。
【００２３】
また、本発明の角度センサにおいて、角度検出部は、更に、複数の共通補正後信号を、角度検出値を生成するための演算には用いられるが判定値の生成には用いられない第１の角度演算用信号および第２の角度演算用信号に変換する非共通補正処理を行う非共通補正処理部を含んでいてもよい。非共通補正処理は、非共通補正処理が行われることなく複数の共通補正後信号を用いて角度検出値を生成した場合に比べて角度検出値に生じる角度誤差を低減するための処理であってもよい。この場合、非共通補正処理によって低減される角度誤差は、第１の角度誤差成分と第２の角度誤差成分の少なくとも一方を含んでいてもよい。検出対象の角度が所定の周期で変化する場合に、第１の角度誤差成分は、所定の周期と等しい周期で変化し、第２の角度誤差成分は、所定の周期の１／２の周期で変化する。また、この場合、非共通補正処理によって低減される角度誤差は、第３の角度誤差成分を含んでいてもよい。検出対象の角度が所定の周期で変化する場合に、第３の角度誤差成分は、所定の周期の１／４の周期で変化する。
【００２４】
本発明の角度センサシステムは、本発明の角度センサと、検出対象の角度と対応関係を有する物理情報を発生する物理情報発生部とを備えている。検出信号生成部は、物理情報を検出して複数の検出信号を生成する。
【００２５】
本発明の角度センサシステムにおいて、物理情報発生部は、物理情報としての回転磁界を発生する磁界発生部であってもよい。この場合、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。
【００２６】
また、本発明の角度センサシステムにおいて、物理情報発生部は、検出対象の角度が変化するように、角度センサに対する相対的な位置が変化してもよい。この場合、角度センサに対する物理情報発生部の相対的な位置は、中心軸を中心として回転するように変化してもよい。あるいは、角度センサに対する物理情報発生部の相対的な位置は、直線的に変化してもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の角度センサおよび角度センサシステムでは、共通補正処理によって得られた複数の共通補正後信号を用いて、角度検出値の生成と判定値の生成とを行う。これにより、本発明によれば、角度センサ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】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る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】本発明の第１の実施の形態における角度検出部の共通補正処理部の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における角度検出部の非共通補正処理部の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】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８】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９】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１０】本発明の第２の実施の形態における角度検出部の共通補正処理部の構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における角度検出部の非共通補正処理部の構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】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１３】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。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る角度センサシステムの概略の構成を示す説明図である。
【図１５】本発明の第６の実施の形態に係る角度センサシステムの概略の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。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システムの概略の構成について説明する。本実施の形態に係る角度センサシステムは、本実施の形態に係る角度センサ１と、物理情報発生部５とを備えている。
【００３０】
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。物理情報発生部５は、角度センサ１の検出対象の角度θと対応関係を有する物理情報を発生するものである。物理情報発生部５は、検出対象の角度θが変化するように、角度センサ１に対する相対的な位置が変化する。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り、本実施の形態における物理情報発生部５は、物理情報としての回転磁界ＭＦを発生する磁界発生部である。図１には、磁界発生部の一例として、円柱状の磁石６を示している。磁石６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。
【００３１】
本実施の形態に係る角度センサ１は、磁石６が発生する回転磁界ＭＦを検出する。角度センサ１に対する磁石６の相対的な位置は、中心軸Ｃを中心として回転するように変化する。これは、例えば、角度センサ１と磁石６の一方が、回転動作をする図示しない動作体に連動して、所定の中心軸Ｃを中心として回転することによって実現される。あるいは、磁石６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６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。角度センサ１に対する磁石６の相対的な位置が変化すると、角度センサ１が検出する回転磁界ＭＦの方向は、中心軸Ｃを中心として回転する。
【００３２】
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。基準位置は、磁石６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６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６の上記一方の端面に対向するように配置される。なお、後で、他の実施の形態で説明するように、磁界発生部は、図１に示した磁石６に限られるものではない。
【００３３】
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複数の検出信号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、物理情報としての回転磁界ＭＦを検出して複数の検出信号を生成する。本実施の形態では特に、検出信号生成部２は、複数の検出信号として、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を生成する。この場合、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が中心軸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。
【００３４】
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に示した中心軸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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
回転磁界ＭＦの方向ＤＭが所定の周期Ｔで回転すると、検出対象の角度θは所定の周期Ｔ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Ｔ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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６０°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。
【００４３】
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。
【００４４】
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６０°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。
【００４５】
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。
【００４６】
ここで、図７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７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７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７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７に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００４７】
前述の通り、検出対象の角度θが所定の周期Ｔ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Ｔ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が所定の周期Ｔ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では、それらの理想成分の位相が互いに６０°異なっている。検出信号Ｓ１２，Ｓ１３では、それらの理想成分の位相が互いに６０°異なっている。検出信号Ｓ１１，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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。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は、検出信号生成部２によって生成される複数の検出信号に基づいて、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。
【００５０】
状態判別装置４は、角度センサ１が所定の状態にあるか否かの判別に用いられる判定値を生成する判定値生成部４１と、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判別部４２とを有している。本実施の形態では特に、所定の状態とは、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。以下、角度センサ１が故障していない状態を、正常状態と言う。
【００５１】
角度検出部３は、変換処理部３１と、共通補正処理部３２と、非共通補正処理部３３と、角度演算部３４とを含んでいる。変換処理部３１は、複数の検出信号を、複数の検出信号の各々に比べて誤差成分が低減された複数の補正前信号に変換する変換処理を行う。共通補正処理部３２は、複数の検出信号と対応関係を有する複数の補正前信号を、角度検出値θｓの生成と判定値の生成とに用いられる複数の共通補正後信号に変換する共通補正処理を行う。非共通補正処理部３３は、複数の共通補正後信号を、角度検出値θｓを生成するための演算には用いられるが判定値の生成には用いられない第１の角度演算用信号ＳＣおよび第２の角度演算用信号ＳＤに変換する非共通補正処理を行う。角度演算部３４は、第１および第２の角度演算用信号ＳＣ，ＳＤを用いて角度検出値θｓを算出する。
【００５２】
判定値生成部４１は、複数の共通補正後信号に基づいて判定値を生成する。共通補正処理は、共通補正処理が行われることなく複数の補正前信号を用いて角度検出値θｓを生成した場合に比べて角度検出値θｓに生じる角度誤差が低減され、且つ共通補正処理が行われることなく複数の補正前信号を用いて判定値を生成した場合に比べて検出対象の角度θに応じた判定値の変動の幅が小さくなるように、複数の補正前信号を複数の共通補正後信号に変換する処理である。
【００５３】
本実施の形態では、複数の検出信号は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３である。角度検出部３は、更に、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を含んでいる。
【００５４】
また、本実施の形態では、複数の補正前信号は、第１の補正前信号Ｓ１および第２の補正前信号Ｓ２である。変換処理部３１は、２つの演算部３１Ａ，３１Ｂを含んでいる。演算部３１Ａは、入力ポートＰ１０，Ｐ２０から入力される第１の検出信号Ｓ１１と第２の検出信号Ｓ１２との和を求める演算を行って第１の補正前信号Ｓ１を生成する。演算部３１Ｂは、入力ポートＰ３０，Ｐ２０から入力される第３の検出信号Ｓ１３と第２の検出信号Ｓ１２との和を求める演算を行って第２の補正前信号Ｓ２を生成する。検出対象の角度θが所定の周期Ｔで変化する場合、第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２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を含む。
【００５５】
以下、変換処理部３１における変換処理について具体的に説明する。ここでは、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々は、理想成分と、理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分とを含んでいるものとする。まず、第２の検出信号Ｓ１２の理想成分をｃｏｓθとする。この場合、第２の検出信号Ｓ１２の誤差成分は、ａ1・ｃｏｓ３θと表すことができる。第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、それぞれ、下記の式（１）、（２）、（３）で表すことができる。なお、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の中心値は０とする。
【００５６】
Ｓ１１＝ｃｏｓ（θ−６０°）＋ａ1・ｃｏｓ｛３（θ−６０°）｝
＝ｃｏｓ（θ−６０°）−ａ1・ｃｏｓ３θ                …（１）
Ｓ１２＝ｃｏｓθ＋ａ1・ｃｏｓ３θ                            …（２）
Ｓ１３＝ｃｏｓ（θ＋６０°）＋ａ1・ｃｏｓ｛３（θ＋６０°）｝
＝ｃｏｓ（θ＋６０°）−ａ1・ｃｏｓ３θ                …（３）
【００５７】
また、第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２は、式（１）〜（３）で表される第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を用いて、それぞれ下記の式（４）、（５）で表すことができる。
【００５８】
Ｓ１＝Ｓ１１＋Ｓ１２
＝ｃｏｓ（θ−６０°）−ａ1・ｃｏｓ３θ＋ｃｏｓθ＋ａ1・ｃｏｓ３θ
＝２ｃｏｓ（θ−３０°）・ｃｏｓ（−３０°）
＝１．７３ｃｏｓ（θ−３０°）            …（４）
Ｓ２＝Ｓ１３＋Ｓ１２
＝ｃｏｓ（θ＋６０°）−ａ1・ｃｏｓ３θ＋ｃｏｓθ＋ａ1・ｃｏｓ３θ
＝２ｃｏｓ（θ＋３０°）・ｃｏｓ（３０°）
＝１．７３ｃｏｓ（θ＋３０°）            …（５）
【００５９】
式（４）に示したように、第１の検出信号Ｓ１１の誤差成分と第２の検出信号Ｓ１２の誤差成分は、第１の補正前信号Ｓ１を生成する際に相殺される。その結果、第１の補正前信号Ｓ１は、第１および第２の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２の各々に比べて、誤差成分が低減された信号になる。また、式（５）に示したように、第２の検出信号Ｓ１２の誤差成分と第３の検出信号Ｓ１３の誤差成分は、第２の補正前信号Ｓ２を生成する際に相殺される。その結果、第２の補正前信号Ｓ２は、第２および第３の検出信号Ｓ１２，Ｓ１３の各々に比べて、誤差成分が低減された信号になる。
【００６０】
次に、図５を参照して、共通補正処理部３２の構成および動作と、共通補正処理の内容について詳しく説明する。図５は、共通補正処理部３２の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、複数の共通補正後信号は、第１の共通補正後信号ＳＡおよび第２の共通補正後信号ＳＢである。検出対象の角度θが所定の周期Ｔで変化する場合、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢ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を含む。第１の共通補正後信号ＳＡの理想成分と第２の共通補正後信号ＳＢの理想成分の位相差は９０°である。第１の共通補正後信号ＳＡと第２の共通補正後信号ＳＢの振幅は等しい。本実施の形態における共通補正処理は、第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２を、上記のような第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢに変換する処理である。
【００６１】
図５に示したように、共通補正処理部３２は、オフセット補正部３２１と、規格化部３２２と、位相差補正部３２３とを含んでいる。オフセット補正部３２１は、第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２のオフセットを補正して、信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａを生成する処理を行う。以下、この処理をオフセット補正処理と言う。信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａは、それぞれ下記の式（６）、（７）によって求められる。
【００６２】
Ｓ１ａ＝Ｓ１−（Ｓ１max＋Ｓ１min）／２    …（６）
Ｓ２ａ＝Ｓ２−（Ｓ２max＋Ｓ２min）／２    …（７）
【００６３】
式（６）において、Ｓ１maxおよびＳ１minは、それぞれ、第１の補正前信号Ｓ１の最大値および最小値を表している。式（７）において、Ｓ２maxおよびＳ２minは、それぞれ、第２の補正前信号Ｓ２の最大値および最小値を表している。最大値Ｓ１maxおよび最小値Ｓ１minは、少なくとも１周期分の第１の補正前信号Ｓ１の波形から求めることができる。最大値Ｓ２maxおよび最小値Ｓ２minは、少なくとも１周期分の第２の補正前信号Ｓ２の波形から求めることができる。少なくとも１周期分の第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２の波形は、角度センサ１の出荷前または使用前に生成することができる。
【００６４】
規格化部３２２は、第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２の振幅の規格化を行って、信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂを生成する処理を行う。以下、この処理を規格化処理と言う。規格化処理は、信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａを用いて行われる。信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂは、それぞれ下記の式（８）、（９）によって求められる。
【００６５】
Ｓ１ｂ＝Ｓ１ａ／Ｓ１amp    …（８）
Ｓ２ｂ＝Ｓ２ａ／Ｓ２amp    …（９）
【００６６】
式（８）において、Ｓ１ampは、第１の補正前信号Ｓ１の振幅を表している。式（９）において、Ｓ２ampは、第２の補正前信号Ｓ２の振幅を表している。振幅Ｓ１ampは、少なくとも１周期分の第１の補正前信号Ｓ１の波形から求めることができる。振幅Ｓ２ampは、少なくとも１周期分の第２の補正前信号Ｓ２の波形から求めることができる。
【００６７】
位相差補正部３２３は、第１の補正前信号Ｓ１の理想成分と第２の補正前信号Ｓ２の理想成分との位相差に関わらずに、第１の共通補正後信号ＳＡの理想成分と第２の共通補正後信号ＳＢの理想成分の位相差を９０°にし、且つ第１の共通補正後信号ＳＡと第２の共通補正後信号ＳＢの振幅を等しくする処理を行う。以下、この処理を位相差補正処理と言う。具体的には、位相差補正部３２３は、まず、下記の式（１０）、（１１）によって、信号ＳＡｐ，ＳＢｐを生成する。
【００６８】
ＳＡｐ＝Ｓ１ｂ＋Ｓ２ｂ    …（１０）
ＳＢｐ＝Ｓ１ｂ−Ｓ２ｂ    …（１１）
【００６９】
位相差補正部３２３は、次に、下記の式（１２）、（１３）によって、信号ＳＡｐ，ＳＢｐの振幅の規格化を行う。これにより、信号ＳＡｐ，ＳＢｐは、それぞれ、第１の共通補正後信号ＳＡと第２の共通補正後信号ＳＢになる。
【００７０】
ＳＡ＝ＳＡｐ／ＳＡｐamp    …（１２）
ＳＢ＝ＳＢｐ／ＳＢｐamp    …（１３）
【００７１】
式（１２）において、ＳＡｐampは、信号ＳＡｐの振幅を表している。式（１３）において、ＳＢｐampは、信号ＳＢｐの振幅を表している。振幅ＳＡｐampは、少なくとも１周期分の信号ＳＡｐの波形から求めることができる。振幅ＳＢｐampは、少なくとも１周期分の信号ＳＢｐの波形から求めることができる。少なくとも１周期分の信号ＳＡｐ，ＳＢｐの波形は、角度センサ１の出荷前または使用前に生成することができる。
【００７２】
前述のように、第２の検出信号Ｓ１２の理想成分をｃｏｓθとした場合、第１の共通補正後信号ＳＡの理想成分はｃｏｓθになり、第２の共通補正後信号ＳＢの理想成分はｓｉｎθになる。
【００７３】
次に、図６を参照して、非共通補正処理部３３の構成および動作と、非共通補正処理の内容について詳しく説明する。図６は、非共通補正処理部３３の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態における非共通補正処理は、非共通補正処理が行われることなく第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢを用いて角度検出値θｓを生成した場合に比べて、角度検出値θｓに生じる角度誤差を低減するための処理である。非共通補正処理によって低減される角度誤差は、第１の角度誤差成分と第２の角度誤差成分の少なくとも一方を含んでいる。検出対象の角度θが所定の周期Ｔで変化する場合、第１の角度誤差成分は、所定の周期Ｔと等しい周期で変化し、第２の角度誤差成分は、所定の周期Ｔの１／２の周期で変化する。
【００７４】
図６に示したように、非共通補正処理部３３は、第１の振幅差生成部３３１と、演算部３３２Ａ，３３２Ｂと、第２の振幅差生成部３３３と、オフセット生成部３３４とを含んでいる。第１の振幅差生成部３３１は、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢの振幅を調整して、信号ＳＡａ，ＳＢａを生成する。信号ＳＡａ，ＳＢａは、それぞれ下記の式（１４）、（１５）によって求められる。
【００７５】
ＳＡａ＝ＳＡ／（１−Ｃ１）    …（１４）
ＳＢａ＝ＳＢ／（１＋Ｃ１）    …（１５）
【００７６】
式（１４）、（１５）は、補正パラメータＣ１を含んでいる。補正パラメータＣ１は、０または０に近い値である。補正パラメータＣ１が０の場合には、信号ＳＡａ，ＳＢａの振幅は等しくなるが、補正パラメータＣ１が０以外の場合には、信号ＳＡａ，ＳＢａの振幅は等しくならない。補正パラメータＣ１は、例えば下記の式（１６）によって表される。
【００７７】
Ｃ１＝β・ｓｉｎ（ｓ）    …（１６）
【００７８】
式（１６）におけるβ，ｓについては、後で説明する。
【００７９】
演算部３３２Ａ，３３２Ｂは、それぞれ下記の式（１７）、（１８）によって、信号ＳＣｐ，ＳＤｐを生成する。
【００８０】
ＳＣｐ＝ＳＡａ−ＳＢａ    …（１７）
ＳＤｐ＝ＳＡａ＋ＳＢａ    …（１８）
【００８１】
第２の振幅差生成部３３３は、信号ＳＣｐ，ＳＤｐの振幅を調整して、信号ＳＣｑ，ＳＤｑを生成する。信号ＳＣｑ，ＳＤｑは、それぞれ下記の式（１９）、（２０）によって求められる。
【００８２】
ＳＣｑ＝ＳＣｐ／｛ＳＣｐamp・（１−Ｃ２）｝    …（１９）
ＳＤｑ＝ＳＤｐ／｛ＳＤｐamp・（１＋Ｃ２）｝    …（２０）
【００８３】
式（１９）において、ＳＣｐampは信号ＳＣｐの振幅を表している。式（２０）において、ＳＤｐampは信号ＳＤｐの振幅を表している。振幅ＳＣｐampは、少なくとも１周期分の信号ＳＣｐの波形から求めることができる。振幅ＳＤｐampは、少なくとも１周期分の信号ＳＤｐの波形から求めることができる。少なくとも１周期分の信号ＳＣｐ，ＳＤｐの波形は、角度センサ１の出荷前または使用前に生成することができる。
【００８４】
また、式（１９）、（２０）は、補正パラメータＣ２を含んでいる。補正パラメータＣ２は、０または０に近い値である。
【００８５】
補正パラメータＣ１，Ｃ２が共に０の場合には、式（１７）〜（２０）は、信号ＳＣｑ，ＳＤｑの位相差を９０°にし、且つ信号ＳＣｑ，ＳＤｑの振幅を等しくするための基本的な演算を表す。補正パラメータＣ１が０以外の場合には、信号ＳＣｑ，ＳＤｑの位相差は、正確な９０°にはならないが、９０°に近い値になる。また、補正パラメータＣ２が０以外の場合には、信号ＳＣｑ，ＳＤｑの振幅は等しくならない。
【００８６】
補正パラメータＣ２は、例えば下記の式（２１）によって表される。
【００８７】
Ｃ２＝β・ｃｏｓ（ｓ）    …（２１）
【００８８】
式（２１）におけるβ，ｓは、それぞれ式（１６）におけるβ，ｓと同じである。
【００８９】
オフセット生成部３３４は、信号ＳＣｐ，ＳＤｐのオフセットを調整して、第１および第２の角度演算用信号ＳＣ，ＳＤを生成する。第１および第２の角度演算用信号ＳＣ，ＳＤは、それぞれ下記の式（２２）、（２３）によって求められる。
【００９０】
ＳＣ＝ＳＣｑ＋Ｃ３    …（２２）
ＳＤ＝ＳＤｑ−Ｃ４    …（２３）
【００９１】
式（２２）は、補正パラメータＣ３を含んでいる。式（２３）は、補正パラメータＣ４を含んでいる。補正パラメータＣ３，Ｃ４は、それぞれ、０または０に近い値である。補正パラメータＣ３が０の場合には、第１の角度演算用信号ＳＣにオフセットは生じないが、補正パラメータＣ３が０以外の場合には、第１の角度演算用信号ＳＣにオフセットが生じる。補正パラメータＣ４が０の場合には、第２の角度演算用信号ＳＤにオフセットは生じないが、補正パラメータＣ４が０以外の場合には、第２の角度演算用信号ＳＤにオフセットが生じる。補正パラメータＣ３，Ｃ４は、それぞれ、例えば下記の式（２４）、（２５）によって表される。
【００９２】
Ｃ３＝ＳＣｑamp・α・ｓｉｎ（ｔ）    …（２４）
Ｃ４＝ＳＤｑamp・α・ｃｏｓ（ｔ）    …（２５）
【００９３】
式（２４）において、ＳＣｑampは信号ＳＣｑの振幅を表している。式（２５）において、ＳＤｑampは信号ＳＤｑの振幅を表している。振幅ＳＣｑampは、少なくとも１周期分の信号ＳＣｑの波形から求めることができる。振幅ＳＤｑampは、少なくとも１周期分の信号ＳＤｑの波形から求めることができる。少なくとも１周期分の信号ＳＣｑ，ＳＤｑの波形は、角度センサ１の出荷前または使用前に生成することができる。
【００９４】
式（２４）、（２５）におけるα，ｔについては、後で説明する。
【００９５】
次に、角度演算部３４における角度演算について説明する。角度演算部３４は、非共通補正処理部３３によって生成された第１および第２の角度演算用信号ＳＣ，ＳＤを用いて角度検出値θｓを算出する。具体的には、例えば、角度演算部３４は、下記の式（２６）によって、θｓを算出する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。
【００９６】
θｓ＝ａｔａｎ（ＳＤ／ＳＣ）−φ    …（２６）
【００９７】
式（２６）においてφは、ａｔａｎ（ＳＤ／ＳＣ）の演算によって求まる角度と角度検出値θｓとの位相差を表している。前述のように、第２の検出信号Ｓ１２の理想成分をｃｏｓθとした場合、φは、例えば４５°である。
【００９８】
θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（２６）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、ＳＣ，ＳＤの正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（２６）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。角度演算部３４は、式（２６）と、上記のＳＣ，ＳＤ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。
【００９９】
次に、第１および第２の角度誤差成分と補正パラメータＣ１〜Ｃ４との関係について説明する。前述のように、検出対象の角度θが所定の周期Ｔで変化する場合、第１の角度誤差成分は、所定の周期Ｔと等しい周期で変化し、第２の角度誤差成分は、所定の周期Ｔの１／２の周期で変化する。ここで、第１の角度誤差成分をα・ｃｏｓ（θ−ｔ）と定義し、第２の角度誤差成分を、β・ｃｏｓ｛２（θ−ｓ／２）｝と定義する。αは、第１の角度誤差成分の振幅に対応する。ｔは、第１の角度誤差成分の位相に対応する。βは、第２の角度誤差成分の振幅に対応する。ｓは、第２の角度誤差成分の位相に対応する。α，βは、それぞれ０以上の値である。α，ｔ，β，ｓは、例えば、角度検出値θｓの少なくとも１周期分の角度誤差の波形を求め、この角度誤差の波形に対してフーリエ変換を行うことによって求めることができる。
【０１００】
第１の角度誤差成分は、第１の成分と、第２の成分とを含んでいる。第１の成分と第２の成分の位相差は、９０°である。第１の成分の振幅は、α・ｓｉｎ（ｔ）であり、第２の成分の振幅は、α・ｃｏｓ（ｔ）である。第１の成分の振幅は、補正パラメータＣ３の値に依存して変化する。そのため、第１の成分の振幅に応じて補正パラメータＣ３の値を調整することによって、第１の成分を低減することができる。具体的には、式（２４）に示したように、第１の成分の振幅α・ｓｉｎ（ｔ）と信号ＳＣｑの振幅ＳＣｑampとの積を、補正パラメータＣ３とすることによって、第１の成分を低減することができる。
【０１０１】
また、第２の成分の振幅は、補正パラメータＣ４の値に依存して変化する。そのため、第２の成分の振幅に応じて補正パラメータＣ４の値を調整することによって、第２の成分を低減することができる。具体的には、式（２５）に示したように、第２の成分の振幅α・ｃｏｓ（ｔ）と信号ＳＤｑの振幅ＳＤｑampとの積を、補正パラメータＣ４とすることによって、第２の成分を低減することができる。
【０１０２】
なお、第１の角度誤差成分が十分に小さい場合には、補正パラメータＣ３，Ｃ４をそれぞれ０にしてもよい。
【０１０３】
第２の角度誤差成分は、第３の成分と、第４の成分とを含んでいる。第３の成分と第４の成分の位相差は、４５°である。第３の成分の振幅は、β・ｓｉｎ（ｓ）であり、第４の成分の振幅は、β・ｃｏｓ（ｓ）である。第３の成分の振幅は、補正パラメータＣ１の値に依存して変化する。そのため、第３の成分の振幅に応じて補正パラメータＣ１の値を調整することによって、第３の成分を低減することができる。具体的には、式（１６）に示したように、第３の成分の振幅β・ｓｉｎ（ｓ）を、補正パラメータＣ１とすることによって、第３の成分を低減することができる。
【０１０４】
また、第４の成分の振幅は、補正パラメータＣ２の値に依存して変化する。そのため、第４の成分の振幅に応じて補正パラメータＣ２の値を調整することによって、第４の成分を低減することができる。具体的には、式（２１）に示したように、第４の成分の振幅β・ｃｏｓ（ｓ）を、補正パラメータＣ２とすることによって、第４の成分を低減することができる。
【０１０５】
なお、第２の角度誤差成分が十分に小さい場合には、補正パラメータＣ１，Ｃ２をそれぞれ０にしてもよい。
【０１０６】
次に、図４を参照して、状態判別装置４の動作について説明する。判定値生成部４１は、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢに基づいて判定値ｄＬｒを生成する。本実施の形態では特に、判定値生成部４１は、第１の共通補正後信号ＳＡの二乗と、第２の共通補正後信号ＳＢの二乗との和を求めることを含む演算を行って、判定値ｄＬｒを生成する。なお、「第１の共通補正後信号ＳＡの二乗と、第２の共通補正後信号ＳＢの二乗との和を求めることを含む演算」は、第１の共通補正後信号ＳＡの二乗と、第２の共通補正後信号ＳＢの二乗との和を求めた後に、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。
【０１０７】
以下、判定値ｄＬｒを生成するための演算について具体的に説明する。まず、判定値生成部４１は、下記の式（２７）で表される演算を行って、初期判定値Ｌｒを生成する。
【０１０８】
Ｌｒ＝ＳＡ2＋ＳＢ2  …（２７）
【０１０９】
次に、判定値生成部４１は、下記の式（２８）で表される演算を行って、判定値ｄＬｒを生成する。
【０１１０】
ｄＬｒ＝Ｌｒ−Ｌｒａｖ  …（２８）
【０１１１】
式（２８）における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。この平均値Ｌｒａｖ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。
【０１１２】
第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢ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、判定値ｄＬｒ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０である。
【０１１３】
第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢ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、判定値ｄＬｒは、理想値成分とは異なる値になり得る。判定値ｄＬｒ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。
【０１１４】
判別部４２は、判定値ｄＬｒ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４２は、判定値ｄＬｒ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。
【０１１５】
以上説明したように、本実施の形態では、共通補正処理部３２における共通補正処理によって、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３と対応関係を有する第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２を、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢに変換し、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢを用いて、角度検出値θｓの生成と判定値ｄＬｒの生成とを行う。本実施の形態では特に、共通補正処理は、オフセット補正処理と規格化処理と位相差補正処理を含んでいる。これにより、本実施の形態によれば、第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２の少なくとも一方において、中心値と振幅と位相のうちの少なくとも１つが所望の値からずれている場合に比べて、正常状態における角度誤差を小さくすることができると共に、検出対象の角度θに応じた判定値ｄＬｒの変動の幅を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の状態を精度よく判別することができる。以下、検出対象の角度θに応じた判定値ｄＬｒの変動の幅を、判定値ｄＬｒの変動幅と言う。
【０１１６】
また、本実施の形態では、変換処理部３１における変換処理によって、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３に比べて誤差成分が低減された第１ないし第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２に変換する。これによっても、本実施の形態によれば、正常状態における角度誤差を小さくすることができると共に、判定値ｄＬｒの変動幅を小さくすることができる。
【０１１７】
また、本実施の形態では、１つの共通補正処理部３２によって行われる共通補正処理によって、角度誤差の低減と、判定値ｄＬｒの変動幅の縮小が同時に達成される。そのため、本実施の形態によれば、角度誤差の低減のための処理と判定値ｄＬｒの変動幅の縮小のための処理を別々に行う場合に比べて、角度センサ１の構成を簡単にすることができる。
【０１１８】
また、本実施の形態では、角度検出部３は、非共通補正処理部３３を含んでいる。非共通補正処理部３３は、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢを、第１および第２の角度演算用信号ＳＣ，ＳＤに変換する。第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢは、それらの理想成分の位相差が９０°で且つ振幅が等しい２つの信号である。しかし、第１および第２の角度演算用信号ＳＣ，ＳＤは、補正パラメータＣ１〜Ｃ４の値によっては、それらの理想成分の位相差が９０°で且つ振幅が等しい２つの信号になるとは限らない。そのため、もし、第１および第２の角度演算用信号ＳＣ，ＳＤを用いて判定値ｄＬｒを生成した場合には、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢを用いて判定値ｄＬｒを生成した場合に比べて、判定値ｄＬｒの変動幅が大きくなる可能性がある。本実施の形態では、第１および第２の角度演算用信号ＳＣ，ＳＤを、角度検出値θｓを生成するための演算には用いるが、判定値ｄＬｒの生成には用いない。これにより、本実施の形態によれば、判定値ｄＬｒの変動幅を縮小しながら、角度誤差をより一層低減することができる。
【０１１９】
［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および角度検出部３の代わりに、検出信号生成部１０２および角度検出部１０３を備えている。
【０１２０】
始めに、図８を参照して、検出信号生成部１０２について説明する。図８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。
【０１２１】
回転磁界ＭＦの方向ＤＭが所定の周期Ｔで回転すると、検出対象の角度θは所定の周期Ｔ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Ｔ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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
検出対象の角度θが所定の周期Ｔ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。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。
【０１３３】
次に、図９を参照して、角度検出部１０３について説明する。図９は、角度検出部１０３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１０３は、検出信号生成部１０２によって生成される第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４に基づいて、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。状態判別装置４の構成および動作は、第１の実施の形態と同じである。角度検出部１０３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。
【０１３４】
角度検出部１０３は、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０，Ｐ１３０，Ｐ１４０と、変換処理部１３１と、共通補正処理部１３２と、非共通補正処理部１３３と、角度演算部１３４とを含んでいる。第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、それぞれ、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０，Ｐ１３０，Ｐ１４０に入力される。
【０１３５】
変換処理部１３１は、２つの演算部１３１Ａ，１３１Ｂを含んでいる。演算部１３１Ａは、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０から入力される第１の検出信号Ｓ２１と第２の検出信号Ｓ２２との差を求める演算を行って第１の補正前信号Ｓ１を生成する。演算部１３１Ｂは、入力ポートＰ１３０，Ｐ１４０から入力される第３の検出信号Ｓ２３と第４の検出信号Ｓ２４との差を求める演算を行って第２の補正前信号Ｓ２を生成する。第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２は、それぞれ下記の式（２９）、（３０）によって求められる。
【０１３６】
Ｓ１＝Ｓ２１−Ｓ２２    …（２９）
Ｓ２＝Ｓ２３−Ｓ２４    …（３０）
【０１３７】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々が理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分を含む場合、式（２９）、（３０）に示した演算では、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の誤差成分は相殺されない。本実施の形態では、検出対象の角度θが所定の周期Ｔで変化する場合、第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２の各々は、理想成分の他に、理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分を含む。
【０１３８】
共通補正処理部１３２は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４と対応関係を有する第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２を、角度検出値θｓの生成と判定値ｄＬｒの生成とに用いられる第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢに変換する共通補正処理を行う。
【０１３９】
非共通補正処理部１３３および角度演算部１３４の構成および動作は、第１の実施の形態における非共通補正処理部３３および角度演算部３４と同じである。すなわち、非共通補正処理部１３３は、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢを、角度検出値θｓを生成するための演算には用いられるが判定値ｄＬｒの生成には用いられない第１および第２の角度演算用信号ＳＣ，ＳＤに変換する非共通補正処理を行う。角度演算部１３４は、第１および第２の角度演算用信号ＳＣ，ＳＤを用いて角度検出値θｓを算出する。
【０１４０】
次に、図１０を参照して、共通補正処理部１３２の構成および動作と、本実施の形態における共通補正処理の内容について詳しく説明する。図１０は、共通補正処理部１３２の構成を示す機能ブロック図である。図１０に示したように、共通補正処理部１３２は、オフセット補正部１３２１と、規格化部１３２２と、位相差補正部１３２３と、誤差成分低減部１３２４とを含んでいる。オフセット補正部１３２１および規格化部１３２２の動作は、第１の実施の形態におけるオフセット補正部３２１および規格化部３２２の動作と同じである。
【０１４１】
位相差補正部１３２３は、位相差補正処理を行う。具体的には、位相差補正部１３２３は、まず、規格化部１３２２によって生成された信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂを用いて、下記の式（３１）、（３２）によって、信号ＳＡｐ，ＳＢｐを生成する。
【０１４２】
ＳＡｐ＝Ｓ１ｂ−Ｓ２ｂ    …（３１）
ＳＢｐ＝Ｓ１ｂ＋Ｓ２ｂ    …（３２）
【０１４３】
位相差補正部１３２３は、次に、信号ＳＡｐ，ＳＢｐの振幅の規格化を行って、信号ＳＡｑ，ＳＢｑを生成する。信号ＳＡｑ，ＳＢｑは、それぞれ下記の式（３３）、（３４）によって求められる。
【０１４４】
ＳＡｑ＝ＳＡｐ／ＳＡｐmax    …（３３）
ＳＢｑ＝ＳＢｐ／ＳＢｐmax    …（３４）
【０１４５】
誤差成分低減部１３２４は、第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２の各々に比べて第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢの各々に含まれる誤差成分を低減する処理を行う。誤差成分低減部１３２４は、信号ＳＡｑ，ＳＢｑを第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢに変換する。
【０１４６】
第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２の各々に含まれる誤差成分のうち、誤差成分低減部１３２４が低減する誤差成分は、理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分であって、且つ第１の補正前信号Ｓ１の波形と第２の補正前信号Ｓ２の波形を同じように歪ませる誤差成分である。以下、この誤差成分を、第１の第３高調波誤差成分と言う。第１の第３高調波誤差成分は、角度誤差を大きくする要因になると共に、判定値ｄＬｒの変動幅を大きくする要因になる。
【０１４７】
ここで、信号ＳＡｑの理想成分をｃｏｓθとし、信号ＳＢｑの理想成分をｓｉｎθとする。信号ＳＡｑ，ＳＢｑは、それぞれ下記の式（３５）、（３６）で表すことができる。式（３５）中の“Ａ1・ｃｏｓ３θ”は、信号ＳＡｑの第１の第３高調波誤差成分であり、式（３６）中の“Ａ1・ｓｉｎ（３θ−１８０°）”は、信号ＳＢｑの第１の第３高調波誤差成分である。
【０１４８】
ＳＡｑ＝ｃｏｓθ＋Ａ1・ｃｏｓ３θ                  …（３５）
ＳＢｑ＝ｓｉｎθ＋Ａ1・ｓｉｎ（３θ−１８０°）    …（３６）
【０１４９】
誤差成分低減部１３２４は、信号ＳＡｑから、信号ＳＡｑの第１の第３高調波誤差成分の推定値を減算することによって、第１の共通補正後信号ＳＡを生成する。また、誤差成分低減部１３２４は、信号ＳＢｑから、信号ＳＢｑの第１の第３高調波誤差成分の推定値を減算することによって、第２の共通補正後信号ＳＢを生成する。第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢは、それぞれ下記の式（３７）、（３８）によって求められる。
【０１５０】
ＳＡ＝ＳＡｑ−Ｆ1・ｃｏｓ３θｑ                  …（３７）
ＳＢ＝ＳＢｑ−Ｆ1・ｓｉｎ（３θｑ−１８０°）    …（３８）
【０１５１】
式（３７）、（３８）中の値Ｆ1は、例えば、信号ＳＡｑの二乗と信号ＳＢｑの二乗との和の変動成分から求めることができる。以下、信号ＳＡｑの二乗と信号ＳＢｑの二乗との和を二乗和信号と言う。二乗和信号は、式（３５）、（３６）で表される信号ＳＡｑ，ＳＢｑを用いて、下記の式（３９）で表すことができる。
【０１５２】
ＳＡｑ2＋ＳＢｑ2＝（ｃｏｓθ＋Ａ1・ｃｏｓ３θ）2
＋｛ｓｉｎθ＋Ａ1・ｓｉｎ（３θ−１８０°）｝2
＝ｃｏｓ2θ＋２Ａ1・ｃｏｓθ・ｃｏｓ３θ＋Ａ12・ｃｏｓ2３θ
＋ｓｉｎ2θ−２Ａ1・ｓｉｎθ・ｓｉｎ３θ＋Ａ12・ｓｉｎ2３θ
＝１＋Ａ12
＋Ａ1｛ｃｏｓ（−２θ）＋ｃｏｓ４θ｝
−Ａ1｛ｃｏｓ（−２θ）−ｃｏｓ４θ｝
＝１＋Ａ12＋２Ａ1・ｃｏｓ４θ          …（３９）
【０１５３】
式（３９）から、二乗和信号の変動成分は“２Ａ1・ｃｏｓ４θ”になる。従って、検出対象の角度θの少なくとも１／４周期分に相当する二乗和信号の波形から、値Ａ1を求めることができる。本実施の形態では、このようにして求めた値Ａ1を、値Ｆ1とする。二乗和信号の波形は、角度センサ１の出荷前または使用前に生成することができる。
【０１５４】
また、式（３７）、（３８）中のθｑは、信号ＳＡｑ，ＳＢｑを用いて、下記の式（４０）によって算出される。
【０１５５】
θｑ＝ａｔａｎ（ＳＢｑ／ＳＡｑ）    …（４０）
【０１５６】
θｑが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（４０）におけるθｑの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、ＳＡｑ，ＳＢｑの正負の組み合わせにより、θｑの真の値が、式（４０）におけるθｑの２つの解のいずれであるかを判別することができる。誤差成分低減部１３２４は、式（４０）と、上記のＳＡｑ，ＳＢｑ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θｑを求める。
【０１５７】
誤差成分低減部１３２４は、式（４０）を用いて信号ＳＡｑ，ＳＢｑからθｑを求め、このθｑを式（３７）、（３８）に代入して第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢを生成してもよい。
【０１５８】
あるいは、誤差成分低減部１３２４は、θｑを求めずに、以下のようにして、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢを生成してもよい。式（３７）、（３８）を変形すると、下記の式（４１）、（４２）になる。
【０１５９】
ＳＡ＝ＳＡｑ−Ｆ1（４ｃｏｓ3θｑ−３ｃｏｓθｑ）    …（４１）
ＳＢ＝ＳＢｑ−Ｆ1（４ｓｉｎ3θｑ−３ｓｉｎθｑ）    …（４２）
【０１６０】
誤差成分低減部１３２４は、式（４１）におけるｃｏｓθｑを信号ＳＡｑに置き換えて、第１の共通補正後信号ＳＡを生成してもよい。また、誤差成分低減部１３２４は、式（４２）におけるｓｉｎθｑを信号ＳＢｑに置き換えて、第２の共通補正後信号ＳＢを生成してもよい。
【０１６１】
以上説明したように、本実施の形態では、誤差成分低減部１３２４によって、第１および第２の補正前信号Ｓ１，Ｓ２の各々に比べて第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢの各々に含まれる第１の第３高調波誤差成分を低減する。これにより、本実施の形態によれば、正常状態における角度誤差をより一層低減することができると共に、判定値ｄＬｒの変動幅をより一層縮小することができる。
【０１６２】
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の実施の形態と同様である。
【０１６３】
［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。本実施の形態に係る角度センサ１では、非共通補正処理部１３３の構成が第２の実施の形態と異なっている。図１１は、非共通補正処理部１３３の構成を示す機能ブロック図である。図１１に示したように、非共通補正処理部１３３は、誤差成分低減部１３３０と、第１の振幅差生成部１３３１と、演算部１３３２Ａ，１３３２Ｂと、第２の振幅差生成部１３３３と、オフセット生成部１３３４とを含んでいる。
【０１６４】
本実施の形態では、非共通補正処理によって低減される角度誤差は、第３の角度誤差成分を含んでいる。検出対象の角度θが所定の周期Ｔで変化する場合、第３の角度誤差成分は、所定の周期Ｔの１／４の周期で変化する。第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢの各々は、第３の角度誤差成分を生じさせる誤差成分を含んでいる。この誤差成分は、第２の実施の形態における図１０に示した誤差成分低減部１３２４では低減することができない誤差成分である。
【０１６５】
以下、第３の角度誤差成分を生じさせる誤差成分について詳しく説明する。この誤差成分は、信号ＳＡｑ，ＳＢｑに同じ位相で生じ、第２の実施の形態で説明した二乗和信号に変動をもたらさない。この誤差成分は、例えば、第１ないし第４の検出回路１１０，１２０，１３０，１４０（図８参照）の各々に含まれるＭＲ素子の自由層に同じ方向の磁気異方性が生じていたり、磁石６（図１参照）と検出信号生成部１０２（図８参照）の位置関係がずれていたりすることによって生じる。
【０１６６】
ここで、第１の共通補正後信号ＳＡの理想成分をｃｏｓθとし、第２の共通補正後信号ＳＢの理想成分をｓｉｎθとする。第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢの各々が、第３の角度誤差成分を生じさせる誤差成分を含む場合、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢは、それぞれ下記の式（４３）、（４４）によって表される。式（４３）、（４４）において、Ａ2はラジアンで表したときの第３の角度誤差成分の振幅を表し、δは第３の角度誤差成分の位相を表している。
【０１６７】
ＳＡ＝ｃｏｓ｛θ−Ａ2・ｓｉｎ（４θ−δ）｝
＝ｃｏｓθ・ｃｏｓ｛Ａ2・ｓｉｎ（４θ−δ）｝
＋ｓｉｎθ・ｓｉｎ｛Ａ2・ｓｉｎ（４θ−δ）｝    …（４３）
ＳＢ＝ｓｉｎ｛θ−Ａ2・ｓｉｎ（４θ−δ）｝
＝ｓｉｎθ・ｃｏｓ｛Ａ2・ｓｉｎ（４θ−δ）｝
−ｃｏｓθ・ｓｉｎ｛Ａ2・ｓｉｎ（４θ−δ）｝    …（４４）
【０１６８】
ところで、ラジアンで表したときの角度ｘが十分に小さいときには、ｃｏｓｘ、ｓｉｎｘをそれぞれ１、ｘと近似することができる。本実施の形態では、Ａ2の値は、ｃｏｓ（Ａ2・ｓｉｎ４θ）、ｓｉｎ（Ａ2・ｓｉｎ４θ）をそれぞれ１、Ａ2・ｓｉｎ４θと近似できるような小さな値である。この近似を式（４３）、（４４）に適用すると、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢは、それぞれ下記の式（４５）、（４６）によって表される。
【０１６９】
ＳＡ≒ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ・Ａ2・ｓｉｎ（４θ−δ）
＝ｃｏｓθ−（Ａ2／２）｛ｃｏｓ（５θ−δ）−ｃｏｓ（−３θ＋δ）｝
＝ｃｏｓθ＋（Ａ2／２）ｃｏｓ（３θ−δ）−（Ａ2／２）ｃｏｓ（５θ−δ）
…（４５）
ＳＢ≒ｓｉｎθ−ｃｏｓθ・Ａ2・ｓｉｎ（４θ−δ）
＝ｓｉｎθ−（Ａ2／２）｛ｓｉｎ（５θ−δ）−ｓｉｎ（−３θ＋δ）｝
＝ｓｉｎθ−（Ａ2／２）ｓｉｎ（３θ−δ）−（Ａ2／２）ｓｉｎ（５θ−δ）
…（４６）
【０１７０】
第１の共通補正後信号ＳＡは、第１の共通補正後信号ＳＡの理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分と、第１の共通補正後信号ＳＡの理想成分に対する第５高調波に相当する誤差成分とを含んでいる。第２の共通補正後信号ＳＢは、第２の共通補正後信号ＳＢの理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分と、第２の共通補正後信号ＳＢの理想成分に対する第５高調波に相当する誤差成分とを含んでいる。以下、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢの各々に含まれる第３高調波に相当する誤差成分を、第２の第３高調波誤差成分と言う。また、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢの各々に含まれる第５高調波に相当する誤差成分を、第５高調波誤差成分と言う。
【０１７１】
式（４５）中の“（Ａ2／２）ｃｏｓ（３θ−δ）”は、第１の共通補正後信号ＳＡの第２の第３高調波誤差成分である。式（４５）中の“−（Ａ2／２）ｃｏｓ（５θ−δ）”は、第１の共通補正後信号ＳＡの第５高調波誤差成分である。式（４６）中の“−（Ａ2／２）ｓｉｎ（３θ−δ）”は、第２の共通補正後信号ＳＢの第２の第３高調波誤差成分である。式（４５）中の“−（Ａ2／２）ｓｉｎ（５θ−δ）”は、第２の共通補正後信号ＳＢの第５高調波誤差成分である。
【０１７２】
誤差成分低減部１３３０は、第３の角度誤差成分が低減されるように、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢを補正して、信号ＳＡｅ，ＳＢｅを生成する処理を行う。誤差成分低減部１３３０は、第１の共通補正後信号ＳＡと補正値ＣＡとを合成して、信号ＳＡｅを生成する。また、誤差成分低減部１３３０は、第２の共通補正後信号ＳＢと補正値ＣＢとを合成して、信号ＳＢｅを生成する。信号ＳＡｅ，ＳＢｅは、それぞれ下記の式（４７）、（４８）によって求められる。
【０１７３】
ＳＡｅ＝ＳＡ＋ＣＡ    …（４７）
ＳＢｅ＝ＳＢ＋ＣＢ    …（４８）
【０１７４】
また、補正値ＣＡ，ＣＢは、例えば、それぞれ下記式（４９）、（５０）によって表される。
【０１７５】
ＣＡ＝−Ｆ2・ｃｏｓ（３θａ−δ）        …（４９）
ＣＢ＝−Ｆ2・ｓｉｎ（３θａ−１８０°−δ）    …（５０）
【０１７６】
式（４９）、（５０）中のＦ2は、第３の角度誤差成分の振幅Ａ2に基づいて決定することができる。本実施の形態では、第３の角度誤差成分の振幅Ａ2を、値Ｆ2とする。第３の角度誤差成分の振幅Ａ2は、角度誤差の波形から求めることができる。角度誤差の波形は、角度センサ１の出荷前または使用前に生成することができる。
【０１７７】
また、式（４９）、（５０）中のθａは、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢを用いて、下記の式（５１）によって算出される。
【０１７８】
θａ＝ａｔａｎ（ＳＢ／ＳＡ）    …（５１）
【０１７９】
θａが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（５１）におけるθａの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、ＳＡ，ＳＢの正負の組み合わせにより、θａの真の値が、式（５１）におけるθａの２つの解のいずれであるかを判別することができる。誤差成分低減部１３３０は、式（５１）と、上記のＳＡ，ＳＢ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θａを求める。
【０１８０】
誤差成分低減部１３３０は、式（５１）を用いて第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢからθａを求め、このθａを式（４９）、（５０）に代入して補正値ＣＡ，ＣＢを求めてもよい。
【０１８１】
あるいは、誤差成分低減部１３３０は、θａを求めずに、以下のようにして、補正値ＣＡ，ＣＢを求めてもよい。式（４９）、（５０）を変形すると、下記の式（５２）、（５３）になる。
【０１８２】
ＣＡ＝−Ｆ2（ｃｏｓ３θａ・ｃｏｓ（−δ）−ｓｉｎ３θａ・ｓｉｎ（−δ））
＝−Ｆ2ｃｏｓδ（４ｃｏｓ3θａ−３ｃｏｓθａ）
＋Ｆ2ｓｉｎδ（４ｓｉｎ3θａ−３ｓｉｎθａ）    …（５２）
ＣＢ＝Ｆ2（ｓｉｎ３θａ・ｃｏｓ（−δ）＋ｃｏｓ３θａ・ｓｉｎ（−δ））
＝−Ｆ2ｃｏｓδ（４ｓｉｎ3θａ−３ｓｉｎθａ）
−Ｆ2ｓｉｎδ（４ｃｏｓ3θａ−３ｃｏｓθａ）    …（５３）
【０１８３】
誤差成分低減部１３３０は、式（５２）、（５３）におけるｃｏｓθａを第１の共通補正後信号ＳＡに置き換え、式（５２）、（５３）におけるｓｉｎθａを第２の共通補正後信号ＳＢに置き換えて、補正値ＣＡ，ＣＢを求めてもよい。
【０１８４】
なお、式（４９）、（５０）に示した補正値ＣＡ，ＣＢでは、補正値ＣＡの振幅と補正値ＣＢの振幅は、同じ値Ｆ2であり、補正値ＣＡの周期と補正値ＣＢの周期は、前記所定の周期Ｔの１／３の同じ値である。本実施の形態では、補正値ＣＡの周期と補正値ＣＢの周期は、前記所定の周期Ｔの１／５の同じ値であってもよい。この場合、補正値ＣＡ，ＣＢは、それぞれ下記式（５４）、（５５）によって表される。
【０１８５】
ＣＡ＝Ｆ2・ｃｏｓ（５θａ−δ）          …（５４）
ＣＢ＝−Ｆ2・ｓｉｎ（５θａ−１８０°−δ）    …（５５）
【０１８６】
次に、非共通補正処理部１３３のうち、誤差成分低減部１３３０以外の部分の動作について説明する。第１の振幅差生成部１３３１の動作は、以下の点を除いて、第１の実施の形態における第１の振幅差生成部３３１と同様である。本実施の形態では、第１の振幅差生成部１３３１は、信号ＳＡｅ，ＳＢｅの振幅を調整して、信号ＳＡａ，ＳＢａを生成する。演算部１３３２Ａ，１３３２Ｂ、第２の振幅差生成部１３３３およびオフセット生成部１３３４の動作は、それぞれ、第１の実施の形態における演算部３３２Ａ，３３２Ｂ、第２の振幅差生成部３３３およびオフセット生成部３３４の動作と同じである。
【０１８７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、誤差成分低減部１３３０によって、第３の角度誤差成分を低減することができる。本実施の形態では、第１の共通補正後信号ＳＡが第２の第３高調波誤差成分と第５高調波誤差成分とを含んでいるにも関わらず、補正値ＣＡは、１つの周期で変化する値でよい。同様に、第２の共通補正後信号ＳＢが第２の第３高調波誤差成分と第５高調波誤差成分とを含んでいるにも関わらず、補正値ＣＢは、１つの周期で変化する値でよい。補正値ＣＡの振幅と補正値ＣＢの振幅は、同じ値Ｆ2である。補正値ＣＡの周期と補正値ＣＢの周期は、前記所定の周期Ｔの１／３または１／５の同じ値である。これにより、本実施の形態によれば、簡単な処理で、第３の角度誤差成分を低減することができる。
【０１８８】
ところで、もし、誤差成分低減部１３３０によって生成された信号ＳＡｅ，ＳＢｅを用いて判定値ｄＬｒを生成した場合には、第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢを用いて判定値ｄＬｒを生成した場合に比べて、判定値ｄＬｒの変動幅が大きくなる可能性がある。本実施の形態では、誤差成分低減部１３３０を、共通補正処理部１３２ではなく非共通補正処理部１３３に含めている。これにより、本実施の形態によれば、判定値ｄＬｒの変動幅を縮小しながら、角度誤差をより一層低減することができる。
【０１８９】
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または第２の実施の形態と同様である。
【０１９０】
［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および角度検出部３の代わりに、検出信号生成部２０２および角度検出部２０３を備えている。
【０１９１】
始めに、図１２を参照して、検出信号生成部２０２について説明する。図１２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。
【０１９２】
回転磁界ＭＦの方向ＤＭが所定の周期Ｔで回転すると、検出対象の角度θは所定の周期Ｔ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Ｔ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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
検出対象の角度θが所定の周期Ｔ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。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。
【０２００】
次に、図１３を参照して、角度検出部２０３について説明する。図１３は、角度検出部２０３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２０３は、検出信号生成部２０２によって生成される第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２に基づいて、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。状態判別装置４の構成および動作は、第１の実施の形態と同じである。角度検出部２０３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。
【０２０１】
角度検出部２０３は、入力ポートＰ２１０，Ｐ２２０と、共通補正処理部２３１と、非共通補正処理部２３２と、角度演算部２３３とを含んでいる。第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、それぞれ、入力ポートＰ２１０，Ｐ２２０に入力される。
【０２０２】
共通補正処理部２３１の構成および動作は、第２の実施の形態における図１０に示した共通補正処理部１３２と同様である。本実施の形態では、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２そのものが、複数の補正前信号である。従って、共通補正処理部２３１は、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を、角度検出値θｓの生成と判定値ｄＬｒの生成とに用いられる第１および第２の共通補正後信号ＳＡ，ＳＢに変換する共通補正処理を行う。
【０２０３】
非共通補正処理部２３２の構成および動作は、第２の実施の形態における非共通補正処理部１３３と同じであってもよいし、第３の実施の形態における非共通補正処理部１３３と同じであってもよい。角度演算部２３３の構成および動作は、第１の実施の形態における角度演算部３４と同じである。
【０２０４】
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または第３の実施の形態と同様である。
【０２０５】
［第５の実施の形態］
次に、図１４を参照して、本発明の第５の実施の形態に係る角度センサシステムについて説明する。図１４は、本実施の形態に係る角度センサシステムの概略の構成を示す説明図である。第１の実施の形態と同様に、本実施の形態における物理情報発生部５は、物理情報としての回転磁界を発生する磁界発生部である。図１４には、磁界発生部の例として、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７を示している。図１４に示した例では、図１４における紙面がＸＹ平面となり、紙面に垂直な方向がＺ方向となる。
【０２０６】
本実施の形態に係る角度センサ１は、磁石７の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。角度センサ１に対する磁石７の相対的な位置は、中心軸を中心として回転するように変化する。これは、例えば、磁石７が、回転動作をする図示しない動作体に連動して、Ｚ方向に平行な所定の中心軸を中心として回転することによって実現される。角度センサ１に対する磁石７の相対的な位置が変化すると、角度センサ１が検出する回転磁界の方向は、中心軸（Ｚ方向）を中心として回転する。図１４に示した例では、磁石７は時計回り方向に回転し、角度センサ１が検出する回転磁界の方向は反時計回り方向に回転する。
【０２０７】
本実施の形態に係る角度センサ１の構成は、第１ないし第４のいずれかの実施の形態と同じであってもよい。角度センサ１に含まれる複数の検出回路は、磁石７の回転方向について同じ位置に配置される。
【０２０８】
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ないし第４のいずれかの実施の形態と同様である。
【０２０９】
［第６の実施の形態］
次に、図１５を参照して、本発明の第６の実施の形態に係る角度センサシステムについて説明する。図１５は、本実施の形態に係る角度センサシステムの概略の構成を示す説明図である。第１の実施の形態と同様に、本実施の形態における物理情報発生部５は、物理情報としての回転磁界を発生する磁界発生部である。図１５には、磁界発生部の例として、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列された磁石８を示している。図１５に示した例では、図１５における紙面がＸＹ平面となり、紙面に垂直な方向がＺ方向となる。磁石８のＮ極とＳ極は、Ｘ方向に並ぶように配列されている。
【０２１０】
本実施の形態に係る角度センサ１は、磁石８の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。角度センサ１に対する磁石８の相対的な位置は、直線的に変化する。これは、例えば、角度センサ１と磁石８の一方が、図示しない動作体に連動して、Ｘ方向に直線的に移動することによって実現される。角度センサ１に対する磁石８の相対的な位置が変化すると、角度センサ１が検出する回転磁界の方向は、Ｚ方向を中心として回転する。
【０２１１】
本実施の形態に係る角度センサ１の構成は、第１ないし第４のいずれかの実施の形態と同じであってもよい。角度センサ１に含まれる複数の検出回路は、Ｘ方向について同じ位置に配置される。
【０２１２】
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ないし第４のいずれかの実施の形態と同様である。
【０２１３】
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、光学式の角度センサ等を含む角度センサ全般ならびに角度センサシステム全般に適用することができる。なお、光学式の角度センサと光学的スケールとを備えた角度センサシステムの場合には、物理情報は、角度センサに対する光学的スケールの相対的な位置によって変化する光学的情報である。また、この場合、検出対象の角度は、例えば、光学的スケールの１ピッチを３６０°として角度センサに対する光学的スケールの相対的な位置を角度で表したときのその角度である。
【符号の説明】
【０２１４】
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、５…物理情報発生部、６…磁石、１０…第１の検出回路、２０…第２の検出回路、３０…第３の検出回路、３１…変換処理部、３２…共通補正処理部、３３…非共通補正処理部、３４…角度演算部、４１…判定値生成部、４２…判別部。
【図１】
2018021901.tif 000003
【図２】
2018021901.tif 000004
【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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