(57)【要約】【課題】複数の磁気検出素子部と、複数の演算処理部とを含み、当該演算処理部において誤った物理量が算出される異常事態が発生したとしても、当該異常を迅速に把握することができ、信頼性の高い磁気センサ装置を提供する【解決手段】磁気センサ装置は、外部磁場の変化に基づいて第１センサ信号を出力する第１磁気検出素子部及び第２センサ信号を出力する第２磁気検出素子部と、第１センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第１演算処理部と、第２センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第２演算処理部と、少なくとも第１磁気検出素子部及び第２磁気検出素子部を一体として封止する封止部とを備え、第１演算処理部は、第１演算アルゴリズムに基づいて物理量を算出し、第２演算処理部は、第１演算アルゴリズムとは種類の異なる第２演算アルゴリズムに基づいて、第１演算処理部により算出される物理量と同一種類の物理量を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁場の変化に基づいて第１センサ信号を出力する第１磁気検出素子部と、
外部磁場の変化に基づいて第２センサ信号を出力する第２磁気検出素子部と、
前記第１センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第１演算処理部と、
前記第２センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第２演算処理部と、
少なくとも前記第１磁気検出素子部及び前記第２磁気検出素子部を一体として封止する封止部と
を備え、
前記第１演算処理部は、第１演算アルゴリズムに基づいて前記物理量を算出し、
前記第２演算処理部は、前記第１演算アルゴリズムとは種類の異なる第２演算アルゴリズムに基づいて、前記第１演算処理部により算出される前記物理量と同一種類の前記物理量を算出する
ことを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項２】
前記第１磁気検出素子部及び前記第２磁気検出素子部は、ともに磁気抵抗効果素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項３】
前記第１磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子と、前記第２磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子とは、互いに同一種類の磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ装置。
【請求項４】
前記第１磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子と、前記第２磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子とは、前記外部磁場の変化に基づく抵抗値変化の挙動が互いに異なる磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ装置。
【請求項５】
前記第１磁気検出素子部及び前記第１演算処理部を含む第１磁気センサ部と、前記第２磁気検出素子部及び前記第２演算処理部を含む第２磁気センサ部とをさらに備え、
前記封止部は、前記第１磁気センサ部と、前記第２磁気センサ部とを一体として封止することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサ装置。
【請求項６】
前記第１演算処理部及び前記第２演算処理部を含む演算処理部をさらに備え、
前記封止部は、前記第１磁気検出素子部、前記第２磁気検出素子部及び前記演算処理部を一体として封止することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサ装置。
【請求項７】
外部磁場の変化に基づいて第３センサ信号を出力する第３磁気検出素子部と、前記第３センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第３演算処理部とをさらに備え、
前記封止部は、少なくとも前記第１磁気検出素子部、前記第２磁気検出素子部及び前記第３磁気検出素子部を一体として封止し、
前記第３演算処理部は、前記第１演算処理部及び前記第２演算処理部のそれぞれにより算出される前記物理量と同一種類の前記物理量を、前記第１演算アルゴリズム及び前記第２演算アルゴリズムのいずれとも種類の異なる第３演算アルゴリズムに基づいて算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサ装置。
【請求項８】
前記第１磁気検出素子部及び前記第１演算処理部を含む第１磁気センサ部と、前記第２磁気検出素子部及び前記第２演算処理部を含む第２磁気センサ部と、前記第３磁気検出素子部及び前記第３演算処理部を含む第３磁気センサ部とをさらに備え、
前記封止部は、前記第１磁気センサ部と、前記第２磁気センサ部と、前記第３磁気センサ部とを一体として封止することを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ装置。
【請求項９】
前記第１演算処理部、前記第２演算処理部及び前記第３演算処理部を含む演算処理部をさらに備え、
前記封止部は、前記演算処理部と、前記第１磁気検出素子部と、前記第２磁気検出素子部と、前記第３磁気検出素子部と、前記演算処理部とを一体に封止することを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の用途において、移動体の回転移動や直線的移動による位置、移動量（変化量）、移動速度等の物理量を検出するための物理量検出装置が用いられている。この物理量検出装置としては、移動体の移動に伴う外部磁場の変化を検出可能な磁気センサ装置を備えるものが知られており、磁気センサ装置から、移動体と磁気センサ装置との相対的位置関係を示す信号が出力される。
【０００３】
物理量検出装置が備える磁気センサ装置は、被検出磁界を検出する磁気検出素子を含む。磁気検出素子としては、自由層と磁化固定層とを有する積層体であって、外部磁界に応じた自由層の磁化方向の変化に伴い抵抗が変化する磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）や、いわゆるホール効果を利用したホール素子等が知られている。
【０００４】
物理量検出装置は、例えば、電動モータの動力にてドライバの操舵力をアシストする電動パワーステアリング装置において操舵トルクを検出するトルクセンサ等として用いられる。このようなトルクセンサに適用される物理量検出装置が備える磁気センサ装置は、複数の磁気センサ部と、複数の磁気センサ部を一体として樹脂封止する封止部とを有する。磁気センサ部は、磁気検出素子と当該磁気検出素子により出力される信号から物理量を算出する演算処理部とを含む。このような磁気センサ装置によれば、複数の磁気センサ部のうちの一方が故障等により異常信号を出力した場合であっても、他方の磁気センサ部から出力される信号と対比することにより、当該故障等を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１１６９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記磁気センサ装置に含まれる複数の磁気センサ部は、互いに同一の構造を有する。例えば、磁気センサ部に含まれる磁気検出素子として、同一の膜構造を有するＴＭＲ素子が用いられ、演算処理部においては、同一のアルゴリズムにより物理量を算出するプログラムによって、ＴＭＲ素子より出力される信号から物理量が算出される。各演算処理部において同一のアルゴリズムにより物理量が算出されていると、複数の磁気センサ部のそれぞれにおいて所定の共通因子によって誤った物理量が算出されてしまうことがある。そのようなときに、各演算処理部により算出される物理量は実質的に一致しているが、実際の物理量とは相違するという事態が生じてしまい、磁気センサ装置の信頼性が低下するおそれがある。
【０００７】
上記課題に鑑みて、本発明は、複数の磁気検出素子部と、複数の演算処理部とを含み、当該演算処理部において誤った物理量が算出される異常事態が発生したとしても、当該異常を迅速に把握することができ、信頼性の高い磁気センサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、外部磁場の変化に基づいて第１センサ信号を出力する第１磁気検出素子部と、外部磁場の変化に基づいて第２センサ信号を出力する第２磁気検出素子部と、前記第１センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第１演算処理部と、前記第２センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第２演算処理部と、少なくとも前記第１磁気検出素子部及び前記第２磁気検出素子部を一体として封止する封止部とを備え、前記第１演算処理部は、第１演算アルゴリズムに基づいて前記物理量を算出し、前記第２演算処理部は、前記第１演算アルゴリズムとは種類の異なる第２演算アルゴリズムに基づいて、前記第１演算処理部により算出される前記物理量と同一種類の前記物理量を算出することを特徴とする磁気センサ装置を提供する（発明１）。
【０００９】
上記発明（発明１）によれば、第１磁気検出素子部から出力される第１センサ信号に基づいて物理量を算出する第１演算処理部と、第２磁気検出素子部から出力される第２センサ信号に基づいて物理量を算出する第２演算処理部とが、互いに異なる種類の演算アルゴリズムにより当該物理量を算出することで、一方の演算アルゴリズムにより誤った物理量が算出されたときには、第１演算処理部と第２演算処理部との物理量の算出結果が一致しないため、磁気センサ装置の異常を迅速に把握することができる。
【００１０】
本発明において、「演算アルゴリズムの種類が異なる」とは、共通因子により異常な物理量が算出されない程度に当該物理量を算出するアルゴリズムが異なることを意味する。また、本発明において「物理量の種類」としては、例えば、回転角度、回転量、回転速度、移動量、移動速度等が挙げられる。
【００１１】
上記発明（発明１）において、前記第１磁気検出素子部及び前記第２磁気検出素子部は、ともに磁気抵抗効果素子を含むのが好ましく（発明２）、前記第１磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子と、前記第２磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子とは、互いに同一種類の磁気抵抗効果素子であるのが好ましく（発明３）、前記第１磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子と、前記第２磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子とは、前記外部磁場の変化に基づく抵抗値変化の挙動が互いに異なる磁気抵抗効果素子であるのが好ましい（発明４）。
【００１２】
上記発明（発明１〜４）において、前記第１磁気検出素子部及び前記第１演算処理部を含む第１磁気センサ部と、前記第２磁気検出素子部及び前記第２演算処理部を含む第２磁気センサ部とをさらに備え、前記封止部は、前記第１磁気センサ部と、前記第２磁気センサ部とを一体として封止するものであってもよいし（発明５）、前記第１演算処理部及び前記第２演算処理部を含む演算処理部をさらに備え、前記封止部は、前記第１磁気検出素子部、前記第２磁気検出素子部及び前記演算処理部を一体として封止するものであってもよい（発明６）。
【００１３】
また、上記発明（発明１〜４）において、外部磁場の変化に基づいて第３センサ信号を出力する第３磁気検出素子部と、前記第３センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第３演算処理部とをさらに備え、前記封止部は、少なくとも前記第１磁気検出素子部、前記第２磁気検出素子部及び前記第３磁気検出素子部を一体として封止し、前記第３演算処理部は、前記第１演算処理部及び前記第２演算処理部のそれぞれにより算出される前記物理量と同一種類の前記物理量を、前記第１演算アルゴリズム及び前記第２演算アルゴリズムのいずれとも種類の異なる第３演算アルゴリズムに基づいて算出するものであってもよい（発明７）。
【００１４】
上記発明（発明７）において、前記第１磁気検出素子部及び前記第１演算処理部を含む第１磁気センサ部と、前記第２磁気検出素子部及び前記第２演算処理部を含む第２磁気センサ部と、前記第３磁気検出素子部及び前記第３演算処理部を含む第３磁気センサ部とをさらに備え、前記封止部は、前記第１磁気センサ部と、前記第２磁気センサ部と、前記第３磁気センサ部とを一体として封止するものであってもよいし（発明８）、前記第１演算処理部、前記第２演算処理部及び前記第３演算処理部を含む演算処理部をさらに備え、前記封止部は、前記演算処理部と、前記第１磁気検出素子部と、前記第２磁気検出素子部と、前記第３磁気検出素子部と、前記演算処理部とを一体に封止するものであってもよい（発明９）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の磁気検出素子部と、複数の演算処理部とを含み、当該演算処理部において誤った物理量が算出される異常事態が発生したとしても、当該異常を迅速に把握することができ、信頼性の高い磁気センサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る磁気センサ装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る磁気センサ装置の概略構成を示す、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る磁気センサ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態における第１磁気センサ部の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態における第２磁気センサ部の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態における第３磁気センサ部の概略構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態における第１磁気センサ部の有するＴＭＲ素子と第３磁気センサ部の有するＴＭＲ素子との特性の違いとしての外部磁場と抵抗値との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の一実施形態におけるＴＭＲ素子の概略構成を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態におけるＴＭＲ素子の概略構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態における第１磁気センサ部の第１磁気検出素子の回路構成を概略的に示す回路図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態における第１磁気センサ部の第２磁気検出素子の回路構成を概略的に示す回路図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態における第２磁気センサ部の第１磁気検出素子の回路構成を概略的に示す回路図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態における第２磁気センサ部の第２磁気検出素子の回路構成を概略的に示す回路図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態における第３磁気センサ部の第１磁気検出素子の回路構成を概略的に示す回路図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施形態における第３磁気センサ部の第２磁気検出素子の回路構成を概略的に示す回路図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態における位置検出装置の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る磁気センサ装置の概略構成を示す平面図であり、図２は、本実施形態に係る磁気センサ装置の概略構成を示す、図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、図３は、本実施形態に係る磁気センサ装置の概略構成を示す斜視図である。
【００１８】
図１〜３に示すように、本実施形態に係る磁気センサ装置１０は、第１磁気センサ部１１と、第２磁気センサ部１２と、第３磁気センサ部１３と、第１磁気センサ部１１、第２磁気センサ部１２及び第３磁気センサ部１３を一体として封止する封止部１４とを備える。
【００１９】
第１磁気センサ部１１、第２磁気センサ部１２及び第３磁気センサ部１３は、基部２１上に設けられ、それぞれ、ボンディングワイヤ等の配線部２２を介して接続リード２３に電気的に接続されている。封止部１４は、第１磁気センサ部１１、第２磁気センサ部１２及び第３磁気センサ部１３を一体として封止する樹脂部材（例えば、エポキシ樹脂等）により構成されている。
【００２０】
第１磁気センサ部１１は、外部磁場の変化に基づいて第１センサ信号Ｓ１を出力する第１磁気検出素子部１１１と、第１センサ信号Ｓ１に基づいて物理量を算出する第１演算処理部１１２とを有する（図４参照）。第２磁気センサ部１２は、外部磁場の変化に基づいて第２センサ信号Ｓ２を出力する第２磁気検出素子部１２１と、第２センサ信号Ｓ２に基づいて物理量を算出する第２演算処理部１２２とを有する（図５参照）。第３磁気センサ部１３は、外部磁場の変化に基づいて第３センサ信号Ｓ３を出力する第３磁気検出素子部１３１と、第３センサ信号Ｓ３に基づいて物理量を算出する第３演算処理部１３２とを有する（図６参照）。
【００２１】
第１磁気検出素子部１１１、第２磁気検出素子部１２１及び第３磁気検出素子部１３１は、いずれも磁気検出素子を有する。磁気検出素子としては、例えば、ホール素子、ＡＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子等が挙げられる。
【００２２】
本実施形態において、第１磁気センサ部１１及び第３磁気センサ部１３は、互いに同じ種類の磁気センサ部であるが、第２磁気センサ部１２は、第１磁気センサ部１１及び第３磁気センサ部１３と異なる種類の磁気センサ部である。具体的には、後述するように、第１演算処理部１１２、第２演算処理部１２２及び第３演算処理部１３２は、互いに異なる種類の演算アルゴリズムに基づいて物理量を算出する。
【００２３】
本実施形態において、第１磁気検出素子部１１１、第２磁気検出素子部１２１及び第３磁気検出素子部１３１の有する磁気検出素子がいずれも同じ種類のＴＭＲ素子である態様を例に挙げて説明するが、この態様に限定されるものではなく、第１磁気検出素子部１１１及び第３磁気検出素子部１３１の有する磁気検出素子と、第２磁気検出素子部１２１の有する磁気検出素子とが、互いに種類の異なるものであってもよい。
【００２４】
例えば、第１磁気検出素子部１１１及び第３磁気検出素子部１３１の有する磁気検出素子がＴＭＲ素子であり、第２磁気検出素子部１２１の有する磁気検出素子がＧＭＲ素子であってもよい。
【００２５】
また、第１磁気検出素子部１１１、第２磁気検出素子部１２１及び第３磁気検出素子部１３１の有する磁気検出素子がいずれもＴＭＲ素子であるが、第１磁気検出素子部１１１及び第３磁気検出素子部１３１の有するＴＭＲ素子と、第２磁気検出素子部１２１の有するＴＭＲ素子とが、互いに特性の異なるものであってもよい。例えば、図７に示すように、第１磁気検出素子部１１１及び第３磁気検出素子部１３１の有するＴＭＲ素子は、外部磁場Ｈの増大に従い抵抗値Ｒを低減させる特性を有するが、第２磁気検出素子部１２１の有するＴＭＲ素子は、外部磁場Ｈの増大に従い抵抗値Ｒを増大させる特性を有する等、外部磁場の変化に応じた抵抗値変化の挙動（例えば、磁場感度）が互いに異なるＴＭＲ素子を、第１〜第３磁気検出素子部１１１〜１３１の磁気検出素子として用いてもよい。
【００２６】
第１磁気検出素子部１１１、第２磁気検出素子部１２１及び第３磁気検出素子部１３１の有するＴＭＲ素子は、図８に示すように、複数の下部リード電極６１と、複数のＴＭＲ積層体５０と、複数の上部リード電極６２とを有する。下部リード電極６１及び上部リード電極６２は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｔａ、Ｔｉ等のうちの１種の導電材料又は２種以上の導電材料の複合膜により構成され、その厚さは、それぞれ０．３〜２．０μｍ程度である。
【００２７】
複数の下部リード電極６１は、基板（図示せず）上に設けられている。複数の下部リード電極６１は、それぞれ細長い略長方形状を有しており、アレイ状に配列された複数のＴＭＲ積層体５０の電気的な直列方向において隣接する２つの下部リード電極６１の間に所定の隙間を有するように設けられている。下部リード電極６１の長手方向の両端近傍のそれぞれに、ＴＭＲ積層体５０が設けられている。すなわち、複数の下部リード電極６１上には、それぞれ、２つのＴＭＲ積層体５０が設けられている。
【００２８】
本実施形態におけるＴＭＲ積層体５０は、図９に示すように、磁化方向が固定された磁化固定層５３と、印加される磁界の方向に応じて磁化方向が変化する自由層５１と、磁化固定層５３及び自由層５１の間に配置される非磁性層５２と、反強磁性層５４とを有する。
【００２９】
ＴＭＲ積層体５０は、下部リード電極６１側から順に自由層５１、非磁性層５２、磁化固定層５３及び反強磁性層５４が積層された構造を有する。自由層５１は、下部リード電極６１に電気的に接続され、反強磁性層５４は、上部リード電極６２に電気的に接続されている。自由層５１及び磁化固定層５３を構成する材料としては、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、Ｃｏ2ＭｎＳｉ、Ｃｏ2ＭｎＧｅ、ＦｅＯX（Ｆｅの酸化物）等が挙げられる。自由層５１及び磁化固定層５３の厚さは、それぞれ、１〜１０ｎｍ程度である。
【００３０】
非磁性層５２は、トンネルバリア層であり、ＴＭＲ積層体５０にトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）を発現させるための必須の膜である。非磁性層５２を構成する材料としては、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｇａ、ＴｉＯX、ＺｎＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、ＧａＮ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ等を例示することができる。非磁性層５２は、２層以上の積層膜により構成されていてもよい。例えば、非磁性層５２は、Ｃｕ／ＺｎＯ／Ｃｕの３層積層膜や、一つのＣｕをＺｎで置換したＣｕ／ＺｎＯ／Ｚｎの３層積層膜により構成され得る。なお、非磁性層５２の厚さは、０．１〜５ｎｍ程度である。
【００３１】
反強磁性層５４は、例えば、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｉｒ，Ｃｒ及びＦｅのグループの中から選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｍｎとを含む反強磁性材料により構成される。この反強磁性材料におけるＭｎの含有量は、例えば３５〜９５原子％程度である。反強磁性材料により構成される反強磁性層５４は、磁化固定層５３との間での交換結合により、磁化固定層５３の磁化の方向を固定する役割を果たす。
【００３２】
複数の上部リード電極６２は、複数のＴＭＲ積層体５０上に設けられている。各上部リード電極６２は、細長い略長方形状を有する。上部リード電極６２は、アレイ状に配列された複数のＴＭＲ積層体５０の電気的な直列方向において隣接する２つの上部リード電極６２の間に所定の隙間を有するように、かつ複数のＴＭＲ積層体５０を直列に接続するように配置され、隣接する２つのＴＭＲ積層体５０の反強磁性層５４同士を電気的に接続する。なお、ＴＭＲ積層体５０は、下部リード電極６１側から順に反強磁性層５４、磁化固定層５３、非磁性層５２及び自由層５１が積層されてなる構成を有していてもよい。また、自由層５１と下部リード電極６１又は上部リード電極６２との間にキャップ層（保護層）を有していてもよい。
【００３３】
ＴＭＲ積層体５０において、自由層５１の磁化の方向が磁化固定層５３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°（互いの磁化方向が平行）のときに抵抗値が最小となり、１８０°（互いの磁化方向が反平行）のときに抵抗値が最大となる。
【００３４】
図１０及び図１１に示すように、第１磁気検出素子部１１１は、外部磁場の変化に基づき第１センサ信号Ｓ１（第１信号Ｓ１１及び第２信号Ｓ１２）を出力する第１磁気検出素子１１１Ａ及び第２磁気検出素子１１１Ｂを有し、第１演算処理部１１２は、第１磁気検出素子１１１Ａ及び第２磁気検出素子１１１Ｂから出力される第１センサ信号Ｓ１（第１信号Ｓ１１，第２信号Ｓ１２）に基づいて物理量を算出する。
【００３５】
図１２及び図１３に示すように、第２磁気検出素子部１２１は、外部磁場の変化に基づき第２センサ信号Ｓ２（第１信号Ｓ２１及び第２信号Ｓ２２）を出力する第１磁気検出素子１２１Ａ及び第２磁気検出素子１２１Ｂを有し、第２演算処理部１２２は、第１磁気検出素子１２１Ａ及び第２磁気検出素子１２１Ｂから出力される第２センサ信号Ｓ２（第１信号Ｓ２１，第２信号Ｓ２２）に基づいて物理量を算出する。
【００３６】
図１４及び図１５に示すように、第３磁気検出素子部１３１は、外部磁場の変化に基づき第３センサ信号Ｓ３（第１信号Ｓ３１及び第２信号Ｓ３２）を出力する第１磁気検出素子１３１Ａ及び第２磁気検出素子１３１Ｂを有し、第３演算処理部１３２は、第１磁気検出素子１３１Ａ及び第２磁気検出素子１３１Ｂから出力される第３センサ信号Ｓ３（第１信号Ｓ３１，第２信号Ｓ３２）に基づいて物理量を算出する。
【００３７】
第１演算処理部１１２、第２演算処理部１２２及び第３演算処理部１３２は、第１磁気検出素子１１１Ａ，１２１Ａ，１３１Ａ及び第２磁気検出素子１１１Ｂ，１２１Ｂ，１３１Ｂから出力されるアナログ信号（第１信号Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１及び第２信号Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部１１２Ａ，１２２Ａ，１３２Ａと、Ａ／Ｄ変換部１１２Ａ，１２２Ａ，１３２Ａによりデジタル変換されたデジタル信号を演算処理し、物理量を算出する演算部１１２Ｂ，１２２Ｂ，１３２Ｂとを含む。
【００３８】
第１磁気検出素子１１１Ａ，１２１Ａ，１３１Ａ及び第２磁気検出素子１１１Ｂ，１２１Ｂ，１３１Ｂは、それぞれ、少なくとも１つのＴＭＲ素子を含み、直列に接続された一対のＴＭＲ素子を含んでいてもよい。この場合において、第１磁気検出素子１１１Ａ，１２１Ａ，１３１Ａ及び第２磁気検出素子１１１Ｂ，１２１Ｂ，１３１Ｂのそれぞれは、直列に接続された一対のＴＭＲ素子を含むホイートストンブリッジ回路を有する。
【００３９】
図１０に示すように、第１磁気検出素子１１１Ａが有するホイートストンブリッジ回路Ｃ１１１は、電源ポートＶ１１と、グランドポートＧ１１と、２つの出力ポートＥ１１１，Ｅ１１２と、直列に接続された第１の一対のＴＭＲ素子Ｒ１１１，Ｒ１１２と、直列に接続された第２の一対のＴＭＲ素子Ｒ１１３，Ｒ１１４とを含む。ＴＭＲ素子Ｒ１１１，Ｒ１１３の各一端は、電源ポートＶ１１に接続される。ＴＭＲ素子Ｒ１１１の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ１１２の一端と出力ポートＥ１１１とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ１１３の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ１１４の一端と出力ポートＥ１１２とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ１１２，Ｒ１１４の各他端は、グランドポートＧ１１に接続される。電源ポートＶ１１には、所定の大きさの電源電圧が印加され、グランドポートＧ１１はグランドに接続される。
【００４０】
図１１に示すように、第２磁気検出素子１１１Ｂが有するホイートストンブリッジ回路Ｃ１１２は、第１磁気検出素子１１１Ａのホイートストンブリッジ回路Ｃ１１１と同様の構成を有する。ホイートストンブリッジ回路Ｃ１１２は、電源ポートＶ１２と、グランドポートＧ１２と、２つの出力ポートＥ１２１，Ｅ１２２と、直列に接続された第１の一対のＴＭＲ素子Ｒ１２１，Ｒ１２２と、直列に接続された第２の一対のＴＭＲ素子Ｒ１２３，Ｒ１２４とを含む。ＴＭＲ素子Ｒ１２１，Ｒ１２３の各一端は、電源ポートＶ１２に接続される。ＴＭＲ素子Ｒ１２１の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ１２２の一端と出力ポートＥ１２１とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ１２３の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ１２４の一端と出力ポートＥ１２２とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ１２２，Ｒ１２４の各他端は、グランドポートＧ１２に接続される。電源ポートＶ１２には、所定の大きさの電源電圧が印加され、グランドポートＧ１２はグランドに接続される。
【００４１】
図１２に示すように、第１磁気検出素子１２１Ａが有するホイートストンブリッジ回路Ｃ１２１は、電源ポートＶ２１と、グランドポートＧ２１と、２つの出力ポートＥ２１１，Ｅ２１２と、直列に接続された第１の一対のＴＭＲ素子Ｒ２１１，Ｒ２１２と、直列に接続された第２の一対のＴＭＲ素子Ｒ２１３，Ｒ２１４とを含む。ＴＭＲ素子Ｒ２１１，Ｒ２１３の各一端は、電源ポートＶ２１に接続される。ＴＭＲ素子Ｒ２１１の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ２１２の一端と出力ポートＥ２１１とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ２１３の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ２１４の一端と出力ポートＥ２１２とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ２１２，Ｒ２１４の各他端は、グランドポートＧ２１に接続される。電源ポートＶ２１には、所定の大きさの電源電圧が印加され、グランドポートＧ２１はグランドに接続される。
【００４２】
図１３に示すように、第２磁気検出素子１２１Ｂが有するホイートストンブリッジ回路Ｃ１２２は、第１磁気検出素子１２１Ａのホイートストンブリッジ回路Ｃ１２１と同様の構成を有する。ホイートストンブリッジ回路Ｃ１２２は、電源ポートＶ２２と、グランドポートＧ２２と、２つの出力ポートＥ２２１，Ｅ２２２と、直列に接続された第１の一対のＴＭＲ素子Ｒ２２１，Ｒ２２２と、直列に接続された第２の一対のＴＭＲ素子Ｒ２２３，Ｒ２２４とを含む。ＴＭＲ素子Ｒ２２１，Ｒ２２３の各一端は、電源ポートＶ２２に接続される。ＴＭＲ素子Ｒ２２１の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ２２２の一端と出力ポートＥ２２１とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ２２３の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ２２４の一端と出力ポートＥ２２２とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ２２２，Ｒ２２４の各他端は、グランドポートＧ２２に接続される。電源ポートＶ２２には、所定の大きさの電源電圧が印加され、グランドポートＧ２２はグランドに接続される。
【００４３】
図１４に示すように、第１磁気検出素子１３１Ａが有するホイートストンブリッジ回路Ｃ１３１は、電源ポートＶ３１と、グランドポートＧ３１と、２つの出力ポートＥ３１１，Ｅ３１２と、直列に接続された第１の一対のＴＭＲ素子Ｒ３１１，Ｒ３１２と、直列に接続された第２の一対のＴＭＲ素子Ｒ３１３，Ｒ３１４とを含む。ＴＭＲ素子Ｒ３１１，Ｒ３１３の各一端は、電源ポートＶ３１に接続される。ＴＭＲ素子Ｒ３１１の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ３１２の一端と出力ポートＥ３１１とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ３１３の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ３１４の一端と出力ポートＥ３１２とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ３１２，Ｒ３１４の各他端は、グランドポートＧ３１に接続される。電源ポートＶ３１には、所定の大きさの電源電圧が印加され、グランドポートＧ３１はグランドに接続される。
【００４４】
図１５に示すように、第２磁気検出素子１３１Ｂが有するホイートストンブリッジ回路Ｃ１３２は、第１磁気検出素子１３１Ａのホイートストンブリッジ回路Ｃ１３１と同様の構成を有する。ホイートストンブリッジ回路Ｃ１３２は、電源ポートＶ３２と、グランドポートＧ３２と、２つの出力ポートＥ３２１，Ｅ３２２と、直列に接続された第１の一対のＴＭＲ素子Ｒ３２１，Ｒ３２２と、直列に接続された第２の一対のＴＭＲ素子Ｒ３２３，Ｒ３２４とを含む。ＴＭＲ素子Ｒ３２１，Ｒ３２３の各一端は、電源ポートＶ３２に接続される。ＴＭＲ素子Ｒ３２１の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ３２２の一端と出力ポートＥ３２１とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ３２３の他端は、ＴＭＲ素子Ｒ３２４の一端と出力ポートＥ３２２とに接続される。ＴＭＲ素子Ｒ３２２，Ｒ３２４の各他端は、グランドポートＧ３２に接続される。電源ポートＶ３２には、所定の大きさの電源電圧が印加され、グランドポートＧ３２はグランドに接続される。
【００４５】
本実施形態において、ホイートストンブリッジ回路Ｃ１１１，Ｃ１１２，Ｃ１２１，Ｃ１２２，Ｃ１３１，Ｃ１３２に含まれるすべてのＴＭＲ素子Ｒ１１１〜Ｒ１１４，Ｒ１２１〜Ｒ１２４，Ｒ２１１〜Ｒ２１４，Ｒ２２１〜Ｒ２２４，Ｒ３１１〜Ｒ３１４，Ｒ３２１〜Ｒ３２４として、上述したＴＭＲ素子（図８，９参照）が用いられる。
【００４６】
図１０〜図１５において、ＴＭＲ素子Ｒ１１１〜Ｒ１１４，Ｒ１２１〜Ｒ１２４，Ｒ２１１〜Ｒ２１４，Ｒ２２１〜Ｒ２２４，Ｒ３１１〜Ｒ３１４，Ｒ３２１〜Ｒ３２４の磁化固定層５３の磁化方向を塗りつぶした矢印で表す。第１磁気検出素子１１１Ａ，１２１Ａ，１３１Ａにおいて、ＴＭＲ素子Ｒ１１１〜Ｒ１１４，Ｒ１２１〜Ｒ１２４，Ｒ３１１〜Ｒ３１４の磁化固定層５３の磁化方向は第１の方向Ｄ１に平行であって、ＴＭＲ素子Ｒ１１１，Ｒ１１４の磁化固定層５３の磁化方向と、ＴＭＲ素子Ｒ１１２，Ｒ１１３の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行方向である。また、ＴＭＲ素子Ｒ２１１，Ｒ２１４の磁化固定層５３の磁化方向と、ＴＭＲ素子Ｒ２１２，Ｒ２１３の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行方向である。さらに、ＴＭＲ素子Ｒ３１１，Ｒ３１４の磁化固定層５３の磁化方向と、ＴＭＲ素子Ｒ３１２，Ｒ３１３の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行方向である。
【００４７】
第２磁気検出素子１１１Ｂ，１２１Ｂ，１３１Ｂにおいて、ＴＭＲ素子Ｒ１２１〜Ｒ１２４，Ｒ２２１〜Ｒ２２４，Ｒ３２１〜Ｒ３２４の磁化固定層５３の磁化の方向は第１の方向に直交する第２の方向に平行であって、ＴＭＲ素子Ｒ１２１，Ｒ１２４の磁化固定層５３の磁化方向と、ＴＭＲ素子Ｒ１２２，Ｒ１２３の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行である。また、ＴＭＲ素子Ｒ２２１，Ｒ２２４の磁化固定層５３の磁化方向と、ＴＭＲ素子Ｒ２２２，Ｒ２２３の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行である。さらに、ＴＭＲ素子Ｒ３２１，Ｒ３２４の磁化固定層５３の磁化方向と、ＴＭＲ素子Ｒ３２２，Ｒ３２３の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに反平行である。
【００４８】
第１磁気検出素子部１１１の第１磁気検出素子１１１Ａ及び第２磁気検出素子１１１Ｂにおいて、外部磁場の変化に応じて、出力ポートＥ１１１，Ｅ１１２及び出力ポートＥ１２１，Ｅ１２２の電位差が変化し、磁界強度を表す信号としての第１信号Ｓ１１及び第２信号Ｓ１２が、第１演算処理部１１２に出力される。また、第２磁気検出素子部１２１の第１磁気検出素子１２１Ａ及び第２磁気検出素子１２１Ｂにおいて、外部磁場の変化に応じて、出力ポートＥ２１１，Ｅ２１２及び出力ポートＥ２２１，Ｅ２２２の電位差が変化し、磁界強度を表す信号としての第１信号Ｓ２１及び第２信号Ｓ２２が、第２演算処理部１２２に出力される。さらに、第３磁気検出素子部１３１の第１磁気検出素子１３１Ａ及び第２磁気検出素子１３１Ｂにおいても同様に、外部磁場の変化に応じて、出力ポートＥ３１１，Ｅ３１２及び出力ポートＥ３２１，Ｅ３２２の電位差が変化し、磁界強度を表す信号としての第１信号Ｓ３１及び第２信号Ｓ３２が、第３演算処理部１３２に出力される。
【００４９】
第１差分検出器１１３Ａは、出力ポートＥ１１１，Ｅ１１２の電位差に対応する信号を第１信号Ｓ１１としてＡ／Ｄ変換部１１２Ａに出力する。第２差分検出器１１３Ｂは、出力ポートＥ１２１，Ｅ１２２の電位差に対応する信号を第２信号Ｓ１２としてＡ／Ｄ変換部１１２Ａに出力する。
【００５０】
また、第１差分検出器２１３Ａは、出力ポートＥ２１１，Ｅ２１２の電位差に対応する信号を第１信号Ｓ２１としてＡ／Ｄ変換部１２２Ａに出力する。第２差分検出器２１３Ｂは、出力ポートＥ２２１，Ｅ２２２の電位差に対応する信号を第２信号Ｓ２２としてＡ／Ｄ変換部１２２Ａに出力する。
【００５１】
さらに、第１差分検出器３１３Ａは、出力ポートＥ３１１，Ｅ３１２の電位差に対応する信号を第１信号Ｓ３１としてＡ／Ｄ変換部１３２Ａに出力する。第２差分検出器３１３Ｂは、出力ポートＥ３２１，Ｅ３２２の電位差に対応する信号を第２信号Ｓ３２としてＡ／Ｄ変換部１３２Ａに出力する。
【００５２】
図１０及び図１１に示すように、第１磁気検出素子部１１１において、第１磁気検出素子１１１ＡにおけるＴＭＲ素子Ｒ１１１〜Ｒ１１４の磁化固定層５３の磁化方向と、第２磁気検出素子１１１ＢにおけるＴＭＲ素子Ｒ１２１〜Ｒ１２４の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに直交する。この場合、第１信号Ｓ１１の波形は、物理量に依存したコサイン（Ｃｏｓｉｎｅ）波形になり、第２信号Ｓ１２の波形は、物理量に依存したサイン（Ｓｉｎｅ）波形になる。本実施形態において、第２信号Ｓ１２の位相は、第１信号Ｓ１１の位相に対して信号周期の１／４異なっている。
【００５３】
また、図１２及び図１３に示すように、第２磁気検出素子部１２１において、第１磁気検出素子１２１ＡにおけるＴＭＲ素子Ｒ２１１〜Ｒ２１４の磁化固定層５３の磁化方向と、第２磁気検出素子１２１ＢにおけるＴＭＲ素子Ｒ２２１〜Ｒ２２４の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに直交する。この場合、第１信号Ｓ２１の波形は、物理量に依存したコサイン（Ｃｏｓｉｎｅ）波形になり、第２信号Ｓ２２の波形は、物理量に依存したサイン（Ｓｉｎｅ）波形になる。本実施形態において、第２信号Ｓ２２の位相は、第１信号Ｓ２１の位相に対して信号周期の１／４異なっている。
【００５４】
さらに、図１４及び図１５に示すように、第３磁気検出素子部１３１において、第１磁気検出素子１３１ＡにおけるＴＭＲ素子Ｒ３１１〜Ｒ３１４の磁化固定層５３の磁化方向と、第２磁気検出素子１３１ＢにおけるＴＭＲ素子Ｒ３２１〜Ｒ３２４の磁化固定層５３の磁化方向とは、互いに直交する。この場合、第１信号Ｓ３１の波形は、物理量に依存したコサイン（Ｃｏｓｉｎｅ）波形になり、第２信号Ｓ３２の波形は、物理量に依存したサイン（Ｓｉｎｅ）波形になる。本実施形態において、第２信号Ｓ３２の位相は、第１信号Ｓ３１の位相に対して信号周期の１／４異なっている。
【００５５】
Ａ／Ｄ変換部１１２Ａ，１２２Ａ，１３２Ａは、第１磁気検出素子１１１Ａ，１２１Ａ，１３１Ａ及び第２磁気検出素子１１１Ｂ，１２１Ｂ，１３１Ｂから出力される第１信号Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１及び第２信号Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２（物理量に関するアナログ信号）をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号が演算部１１２Ｂ，１２２Ｂ，１３２Ｂに入力される。
【００５６】
演算部１１２Ｂ，１２２Ｂ，１３２Ｂは、Ａ／Ｄ変換部１１２Ａ，１２２Ａ，１３２Ａによりアナログ信号から変換されたデジタル信号についての演算処理を行い、物理量を算出する。この演算部１１２Ｂ，１２２Ｂ，１３２Ｂは、例えば、マイクロコンピュータ等により構成される。
【００５７】
本実施形態において、第１演算処理部１１２の演算部１１２Ｂ、第２演算処理部１２２の演算部１２２Ｂ及び第３演算処理部１３２の演算部１３２Ｂは、互いに種類の異なる演算アルゴリズムに基づいて物理量を算出する。これにより、例えば、第１演算処理部１１２の演算部１１２Ｂのプログラムに固有の因子により、演算部１１２Ｂが誤った物理量を算出すると、他の２つの演算部１２２Ｂ，１３２Ｂは互いに実質的に一致する物理量を算出するが、演算部１１２Ｂが算出した物理量と演算部１２２Ｂ，１３２Ｂが算出した物理量とは大きく乖離する場合がある。このような場合、第１演算処理部１１２の演算部１１２Ｂのプログラムにおける演算アルゴリズムに固有の因子により異常な物理量が出力されたものと判断することができるため、磁気センサ装置１における異常事態の発生を迅速に把握することができる。
【００５８】
各演算部１１２Ｂ，１２２Ｂ，１３２Ｂが物理量を算出するための演算アルゴリズムとしては、例えば、Ａ／Ｄ変換部１１２Ａ，１２２Ａ，１３２Ａによってアナログ信号から変換されたデジタル信号を用いてアークタンジェント（Ａｔａｎ）を算出し、その算出結果から物理量を算出する逆正接アルゴリズム；上記デジタル信号と物理量との対応関係を示すルックアップテーブルをメモリ（図示省略）に記憶しておき、当該デジタル信号に基づいて当該ルックアップテーブルを参照することで物理量を抽出するルックアップテーブルアルゴリズム；移動体の回転角度等の物理量と第１〜第３演算処理部１１２〜１３２より演算される物理量との偏差が所定値に収束する（常時０となる）ようにフィードバック制御を行って物理量を算出するトラッキングループアルゴリズム等が挙げられる。
【００５９】
続いて、本実施形態に係る磁気センサ装置１０を用いた位置検出装置について説明する。図１６は、本実施形態における位置検出装置の概略構成を示す斜視図である。
【００６０】
図１６に示すように、本実施形態における位置検出装置１は、磁気センサ装置１０と、磁気センサ装置１０に対して相対的に移動可能な移動体２とを備える。なお、本実施形態において、位置検出装置１として、所定の回転軸周りに回転移動する回転移動体２を備えるロータリーエンコーダを例に挙げて説明するが、この態様に限定されるものではなく、磁気センサ装置１０に対する所定の方向に相対的に直線移動する移動体２を備えるリニアエンコーダ等であってもよい。なお、図１６に示す態様において、回転移動体２は、外周にＮ極及びＳ極が交互に着磁されてなるロータリーマグネットである。
【００６１】
磁気センサ装置１０における演算部１１２Ｂ，１２２Ｂ，１３２Ｂは、Ａ／Ｄ変換部１１２Ａ，１２２Ａ，１３２Ａによってアナログ信号から変換されたデジタル信号についての演算処理を行い、回転移動体２の回転角度θ１，θ２，θ３を物理量として算出する。
【００６２】
例えば、第１演算処理部１１２の演算部１１２Ｂは、回転移動体２の回転角度θ１を、下記式で示すアークタンジェント計算によって算出することができる。
θ１＝ａｔａｎ（Ｓ１１／Ｓ１２）
【００６３】
なお、３６０°の範囲内で、上記式における回転角度θ１の解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、第１信号Ｓ１１及び第２信号Ｓ１２の正負の組み合わせにより、回転角度θ１の真の値が、上記式における２つの解のいずれかであるかを判別することができる。すなわち、第１信号Ｓ１１が正の値のときは、回転角度θ１は０°よりも大きく１８０°よりも小さい。第１信号Ｓ１１が負の値のときは、回転角度θ１は１８０°よりも大きく３６０°よりも小さい。第２信号Ｓ１２が正の値のときは、回転角度θ１は０°以上９０°未満及び２７０°より大きく３６０°以下の範囲内である。第２信号Ｓ１２が負の値のときは、回転角度θ１は９０°よりも大きく２７０°よりも小さい。演算部１１２Ｂは、上記式と、第１信号Ｓ１１及び第２信号Ｓ１２の正負の組み合わせの判定とに基づいて、３６０°の範囲内で回転角度θ１を算出する。
【００６４】
例えば、第２演算処理部１２２の演算部１２２Ｂは、図示しないメモリに記憶されたルックアップテーブルを参照し、Ａ／Ｄ変換部１２２Ａによってアナログ信号から変換されたデジタル信号に対応する値を抽出することで、回転移動体２の回転角度θ２を算出することができる。
【００６５】
例えば、第３演算処理部１３２の演算部１３２Ｂは、回転移動体２の実回転角度θ（回転移動体２の実際の回転角度）と、Ａ／Ｄ変換部１３２Ａによってアナログ信号から変換されたデジタル信号に基づいて算出された演算回転角度φとの偏差を求め、当該偏差が常時０に収束するようにフィードバック制御を行うことで、回転移動体２の回転角度θ３を算出することができる。
【００６６】
上述した構成を有する本実施形態における位置検出装置１において、回転移動体２の回転移動に伴い外部磁場が変化すると、その外部磁場の変化に応じ、第１磁気検出素子部１１１のＴＭＲ素子Ｒ１１１〜Ｒ１１４，Ｒ１２１〜Ｒ１２４の抵抗値が変化し、第１磁気検出素子部１１１の出力ポートＥ１１１，Ｅ１１２，Ｅ１２１，Ｅ１２２の電位差に応じ、第１信号Ｓ１１及び第２信号Ｓ１２が第１及び第２差分検出器１１３Ａ，１１３Ｂから出力される。そして、第１及び第２差分検出器１１３Ａ，１１３Ｂから出力された第１信号Ｓ１１及び第２信号Ｓ１２が、Ａ／Ｄ変換部１１２Ａによりデジタル信号に変換される。その後、演算部１１２Ｂにより、回転移動体２の回転角度θ１が算出される。
【００６７】
また、第２磁気検出素子部１２１においても同様に、ＴＭＲ素子Ｒ２１１〜Ｒ２１４，Ｒ２２１〜Ｒ２２４の抵抗値が変化し、第２磁気検出素子部１２１の出力ポートＥ２１１，Ｅ２１２，Ｅ２２１，Ｅ２２２の電位差に応じ、第１信号Ｓ２１及び第２信号Ｓ２２が第１及び第２差分検出器２１３Ａ，２１３Ｂから出力される。そして、第１及び第２差分検出器２１３Ａ，２１３Ｂから出力された第１信号Ｓ２１及び第２信号Ｓ２２が、Ａ／Ｄ変換部１２２Ａによりデジタル信号に変換される。その後、演算部１２２Ｂにより、回転移動体２の回転角度θ２が算出される。
【００６８】
さらに、第３磁気検出素子部１３１においても同様に、ＴＭＲ素子Ｒ３１１〜Ｒ３１４，Ｒ３２１〜Ｒ３２４の抵抗値が変化し、第３磁気検出素子部１３１の出力ポートＥ３１１，Ｅ３１２，Ｅ３２１，Ｅ３２２の電位差に応じ、第１信号Ｓ３１及び第２信号Ｓ３２が第１及び第２差分検出器３１３Ａ，３１３Ｂから出力される。そして、第１及び第２差分検出器３１３Ａ，３１３Ｂから出力された第１信号Ｓ３１及び第２信号Ｓ３２が、Ａ／Ｄ変換部１３２Ａによりデジタル信号に変換される。その後、演算部１３２Ｂにより、回転移動体２の回転角度θ３が算出される。
【００６９】
第１〜第３磁気センサ部１１〜１３のそれぞれにより算出された回転角度θ１〜θ３は、本実施形態における位置検出装置が設置されるアプリケーション（例えば、電動パワーステアリング装置等）の電子制御ユニット（Electronic Control Unit，ＥＣＵ）に出力される。電子制御ユニットにおいては、上記回転角度θ１〜θ３に基づいて、当該アプリケーションの動作が制御される。
【００７０】
ところで、本実施形態に係る磁気センサ装置１０において、第１磁気センサ部１１の第１演算処理部１１２（演算部１１２Ｂ）のプログラムに固有の因子（共通因子）により障害が生じると、第１磁気センサ部１１から出力される回転角度θ１の値に異常が認められる。例えば、第１演算処理部１１２の演算部１１２Ｂにおいては、アークタンジェント計算によって回転角度θ１を算出しているが、アークタンジェントには±９０°に不連続点があるため、連続的に回転角度を得ることができず、急峻に変化した回転角度を算出するような異常事態が生じ得る。
【００７１】
しかしながら、第２磁気センサ部１２及び第３磁気センサ部１３は、第１磁気センサ部１１の第１演算処理部１１２における演算アルゴリズム（第１演算アルゴリズム）と異なる種類の演算アルゴリズム（第２演算アルゴリズム及び第３演算アルゴリズム）により物理量を算出し、出力するため、上記共通因子による障害は生じ得ない。
【００７２】
そのため、第２磁気センサ部１２及び第３磁気センサ部１３からの出力値には、上記異常が認められない。よって、第１磁気センサ部１１から出力される回転角度θ１の値と、第２磁気センサ部１２及び第３磁気センサ部１３から出力される回転角度θ２，θ３の値とが大きく乖離するため、異常を迅速に把握することができる。
【００７３】
また、第１磁気センサ部１１に障害が生じていることが特定されることで、第２磁気センサ部１２及び第３磁気センサ部１３から出力される回転角度θ２，θ３の値に基づく制御が可能となり、磁気センサ装置１０の冗長性を確保することができる。したがって、本実施形態によれば、第１〜第３磁気センサ部１１〜１３の第１〜第３演算処理部１１２〜１３２のプログラムに固有の因子により障害が生じたとしても、磁気センサ装置１０の機能停止を防止することができ、信頼性を向上させることができる。
【００７４】
同様に、第２磁気センサ部１２の第２演算処理部１２２（演算部１２２Ｂ）のプログラムに固有の因子（共通因子）により障害が生じると、第２磁気センサ部１２から出力される回転角度θ２の値に異常が認められる。この場合においても、第１磁気センサ部１１及び第３磁気センサ部１３において、上記共通因子による障害は生じ得ず、第１磁気センサ部１１及び第３磁気センサ部１３からの出力値には、上記異常が認められない。よって、第２磁気センサ部１２から出力される回転角度θ２の値と、第１磁気センサ部１１及び第３磁気センサ部１３から出力される回転角度θ１，θ３の値とが大きく乖離するため、異常を迅速に把握することができる。
【００７５】
また、第３磁気センサ部１３の第３演算処理部１３２（演算部１３２Ｂ）のプログラムに固有の因子（共通因子）により障害が生じると、第３磁気センサ部１３から出力される回転角度θ３の値に異常が認められる。この場合においても、第１磁気センサ部１１及び第２磁気センサ部１２において、上記共通因子による障害は生じ得ず、第１磁気センサ部１１及び第２磁気センサ部１２からの出力値には、上記異常が認められない。よって、第３磁気センサ部１３から出力される回転角度θ３の値と、第１磁気センサ部１１及び第２磁気センサ部１２から出力される回転角度θ１，θ２の値とが大きく乖離するため、異常を迅速に把握することができる。
【００７６】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７７】
上記実施形態において、第１磁気センサ部１１、第２磁気センサ部１２及び第３磁気センサ部１３の３つの磁気センサ部を有する態様を例に挙げて説明したが、この態様に限定されるものではなく、例えば、磁気センサ装置１０は、少なくとも２種の磁気センサ部を有していればよい。
【００７８】
上記実施形態において、磁気センサ装置１０は、第１磁気検出素子部１１１及び第１演算処理部１１２を含む第１磁気センサ部１１と、第２磁気検出素子部１２１及び第２演算処理部１２２を含む第２磁気センサ部１２と、第３磁気検出素子部１３１及び第３演算処理部１３２を含む第３磁気センサ部１３とを備える態様を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、磁気センサ装置１０は、第１磁気検出素子部１１１、第２磁気検出素子部１２１及び第３磁気検出素子部１３１と、それらから出力される第１センサ信号Ｓ１、第２センサ信号Ｓ２及び第３センサ信号Ｓ３のそれぞれに基づいて物理量を算出する一つの演算処理部を有するものであってもよい。この場合において、当該演算処理部は、第１センサ信号Ｓ１に基づいて第１演算アルゴリズムにより第１物理量（例えば回転角度θ１）を算出し、第２センサ信号Ｓ２に基づいて第２演算アルゴリズムにより第２物理量（例えば回転角度θ２）を算出し、第３センサ信号Ｓ３に基づいて第３演算アルゴリズムにより第３物理量（例えば回転角度θ３）を算出することができる。そして、当該演算処理部は、第１〜第３磁気検出素子部１１１〜１３１とともに封止部１４に一体に封止されていてもよいし、封止部１４に封止されず、第１〜第３磁気検出素子部１１１〜１１３とは別体であってもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０…磁気センサ装置
１１…第１磁気センサ部
１１１…第１磁気検出素子部
１１２…第１演算処理部
１２…第２磁気センサ部
１２１…第２磁気検出素子部
１２２…第２演算処理部
１３…第３磁気センサ部
１３１…第３磁気検出素子部
１３２…第３演算処理部
【図１】
2018132439.tif 000003
【図２】
2018132439.tif 000004
【図３】
2018132439.tif 000005
【図４】
2018132439.tif 000006
【図５】
2018132439.tif 000007
【図６】
2018132439.tif 000008
【図７】
2018132439.tif 000009
【図８】
2018132439.tif 000010
【図９】
2018132439.tif 000011
【図１０】
2018132439.tif 000012
【図１１】
2018132439.tif 000013
【図１２】
2018132439.tif 000014
【図１３】
2018132439.tif 000015
【図１４】
2018132439.tif 000016
【図１５】
2018132439.tif 000017
【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月21日(2018.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁場の変化に基づいて第１センサ信号を出力する第１磁気検出素子部と、
外部磁場の変化に基づいて第２センサ信号を出力する第２磁気検出素子部と、
前記第１センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第１演算処理部と、
前記第２センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第２演算処理部と、
少なくとも前記第１磁気検出素子部及び前記第２磁気検出素子部を一体として封止する封止部と
を備え、
前記第１演算処理部と前記第２演算処理部とは、互いに物理的に独立しており、 
前記第１演算処理部は、第１演算アルゴリズムに基づいて前記物理量を算出し、
前記第２演算処理部は、第２演算アルゴリズムに基づいて、前記第１演算処理部により算出される前記物理量と同一種類の前記物理量を算出し、 
前記第１演算アルゴリズムと前記第２演算アルゴリズムとが互いに種類の異なるアルゴリズムであり、前記第１演算処理部と前記第２演算処理部との双方が所定の共通因子により異常な前記物理量を算出しない 
ことを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項２】
前記第１磁気検出素子部及び前記第２磁気検出素子部は、ともに磁気抵抗効果素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項３】
前記第１磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子と、前記第２磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子とは、互いに同一種類の磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ装置。
【請求項４】
前記第１磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子と、前記第２磁気検出素子部に含まれる前記磁気抵抗効果素子とは、前記外部磁場の変化に基づく抵抗値変化の挙動が互いに異なる磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ装置。
【請求項５】
前記第１磁気検出素子部及び前記第１演算処理部を含む第１磁気センサ部と、前記第２磁気検出素子部及び前記第２演算処理部を含む第２磁気センサ部とをさらに備え、
前記封止部は、前記第１磁気センサ部と、前記第２磁気センサ部とを一体として封止することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサ装置。
【請求項６】
外部磁場の変化に基づいて第３センサ信号を出力する第３磁気検出素子部と、前記第３センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第３演算処理部とをさらに備え、
前記封止部は、少なくとも前記第１磁気検出素子部、前記第２磁気検出素子部及び前記第３磁気検出素子部を一体として封止し、
前記第１演算処理部、前記第２演算処理部及び前記第３演算処理部は、互いに物理的に独立しており、 
前記第３演算処理部は、前記第１演算処理部及び前記第２演算処理部のそれぞれにより算出される前記物理量と同一種類の前記物理量を、第３演算アルゴリズムに基づいて算出し、 
前記第３演算アルゴリズムは、前記第１演算アルゴリズム及び前記第２演算アルゴリズムのいずれとも種類の異なるアルゴリズムであり、前記第１演算処理部、前記第２演算処理部及び前記第３演算処理部のいずれもが所定の共通因子により異常な前記物理量を算出しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサ装置。
【請求項７】
前記第１磁気検出素子部及び前記第１演算処理部を含む第１磁気センサ部と、前記第２磁気検出素子部及び前記第２演算処理部を含む第２磁気センサ部と、前記第３磁気検出素子部及び前記第３演算処理部を含む第３磁気センサ部とをさらに備え、
前記封止部は、前記第１磁気センサ部と、前記第２磁気センサ部と、前記第３磁気センサ部とを一体として封止することを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、外部磁場の変化に基づいて第１センサ信号を出力する第１磁気検出素子部と、外部磁場の変化に基づいて第２センサ信号を出力する第２磁気検出素子部と、前記第１センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第１演算処理部と、前記第２センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第２演算処理部と、少なくとも前記第１磁気検出素子部及び前記第２磁気検出素子部を一体として封止する封止部とを備え、前記第１演算処理部と前記第２演算処理部とは、互いに物理的に独立しており、前記第１演算処理部は、第１演算アルゴリズムに基づいて前記物理量を算出し、前記第２演算処理部は、第２演算アルゴリズムに基づいて、前記第１演算処理部により算出される前記物理量と同一種類の前記物理量を算出し、前記第１演算アルゴリズムと前記第２演算アルゴリズムとが互いに種類の異なるアルゴリズムであり、前記第１演算処理部と前記第２演算処理部との双方が所定の共通因子により異常な前記物理量を算出しないことを特徴とする磁気センサ装置を提供する（発明１）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記発明（発明１〜４）において、前記第１磁気検出素子部及び前記第１演算処理部を含む第１磁気センサ部と、前記第２磁気検出素子部及び前記第２演算処理部を含む第２磁気センサ部とをさらに備え、前記封止部は、前記第１磁気センサ部と、前記第２磁気センサ部とを一体として封止するものであってもよい（発明５）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、上記発明（発明１〜４）において、外部磁場の変化に基づいて第３センサ信号を出力する第３磁気検出素子部と、前記第３センサ信号に基づいて所定の物理量を算出する第３演算処理部とをさらに備え、前記封止部は、少なくとも前記第１磁気検出素子部、前記第２磁気検出素子部及び前記第３磁気検出素子部を一体として封止し、前記第１演算処理部、前記第２演算処理部及び前記第３演算処理部は、互いに物理的に独立しており、前記第３演算処理部は、前記第１演算処理部及び前記第２演算処理部のそれぞれにより算出される前記物理量と同一種類の前記物理量を、第３演算アルゴリズムに基づいて算出し、前記第３演算アルゴリズムは、前記第１演算アルゴリズム及び前記第２演算アルゴリズムのいずれとも種類の異なるアルゴリズムであり、前記第１演算処理部、前記第２演算処理部及び前記第３演算処理部のいずれもが所定の共通因子により異常な前記物理量を算出しないものであってもよい（発明６）。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記発明（発明６）において、前記第１磁気検出素子部及び前記第１演算処理部を含む第１磁気センサ部と、前記第２磁気検出素子部及び前記第２演算処理部を含む第２磁気センサ部と、前記第３磁気検出素子部及び前記第３演算処理部を含む第３磁気センサ部とをさらに備え、前記封止部は、前記第１磁気センサ部と、前記第２磁気センサ部と、前記第３磁気センサ部とを一体として封止するものであってもよい（発明７）。