(57)【要約】【課題】複数の検出回路を備えた回転磁界センサにおいて、１つの検出回路が故障しても正しい角度検出値を出力する。【解決手段】回転磁界センサ１は、回転磁界の方向に対応した出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を生成する検出回路１０，２０，３０，４０と、検出回路１０〜４０の中から選択された２つの検出回路からなる４つのグループに対応させて、角度値θｓ１，θｓ２，θｓ３，θｓ４を算出する角度計算部５０を備えている。角度計算部５０は、角度値θｓ１，θｓ２，θｓ３，θｓ４の各々を、対応する１つのグループを構成する２つの検出回路の２つの出力信号に基づいて算出する。【選択図】図３
2015135312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を検出する回転磁界センサであって、
それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、前記回転磁界の方向に対応した出力信号を生成するｎ個の検出回路と、
前記ｎ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個のグループに対応させて、それぞれ、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有するｇ個の角度値を算出する角度計算部とを備え、
ｍは、２以上の整数であり、
ｎは、ｍよりも２以上大きい整数であり、
ｇは、３以上ｎＣｍ以下の整数であり、
前記角度計算部は、前記ｇ個の角度値の各々を、対応する１つのグループを構成するｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて算出し、
前記ｎ個の検出回路の各々は、前記ｇ個のグループのうちの１個以上、（ｇ−２）個以下のグループを構成するために用いられることを特徴とする回転磁界センサ。
【請求項２】
更に、前記ｇ個の角度値を利用して、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有し前記回転磁界センサが出力する角度検出値を決定する角度決定部を備えたことを特徴とする請求項１記載の回転磁界センサ。
【請求項３】
前記角度決定部は、前記ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、前記ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を抽出し、前記複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて、前記角度検出値を決定することを特徴とする請求項２記載の回転磁界センサ。
【請求項４】
前記角度決定部は、
前記ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する角度差計算部と、
前記少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を前記複数の正しい角度値と判定する判定部とを有し、
前記ｇ個の角度値の各々は、前記少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられることを特徴とする請求項３記載の回転磁界センサ。
【請求項５】
前記角度決定部は、所定の時間毎に前記角度検出値を繰り返し決定すると共に、既に決定された複数の角度検出値に基づいて、次に決定される角度検出値の推測値を作成し、前記ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、前記ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、前記複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて前記角度検出値を決定し、前記複数の正しい角度値を特定できない場合には、前記推測値を前記角度検出値とすることを特徴とする請求項２記載の回転磁界センサ。
【請求項６】
前記角度決定部は、
前記ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する角度差計算部と、
前記少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を、複数の暫定正常角度値とする暫定正常角度値判定部と、
所定の時間毎に前記角度検出値を繰り返し決定し出力する角度出力部とを有し、
前記角度出力部は、
既に決定された複数の角度検出値に基づいて、次に決定される角度検出値の推測値を作成する角度値推測部と、
前記ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、前記複数の暫定正常角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、前記複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて前記角度検出値を決定し、前記複数の正しい角度値を特定できない場合には、前記推測値を前記角度検出値とする角度検出値決定部とを有し、
前記ｇ個の角度値の各々は、前記少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられることを特徴とする請求項５記載の回転磁界センサ。
【請求項７】
ｇは、ｍよりも２以上大きく、且つ（ｎ−ｍ＋１）以上であり、
前記ｇ個のグループは、前記ｎ個の検出回路のうちのどの１つが故障した場合であっても、故障した１つの検出回路を含む全てのグループには含まれるが他の全てのグループには含まれない検出回路が、前記故障した１つの検出回路しか存在しないような検出回路の組み合わせで作成されていることを特徴とする請求項１記載の回転磁界センサ。
【請求項８】
更に、前記ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、前記ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含む全てのグループに対応する全ての誤った角度値を抽出し、前記全ての誤った角度値に対応する全てのグループには含まれるが前記全ての誤った角度値以外の全ての角度値に対応する全てのグループには含まれない１つの検出回路を、前記故障した検出回路と特定する故障検出部を備えたことを特徴とする請求項７記載の回転磁界センサ。
【請求項９】
前記故障検出部は、前記全ての誤った角度値以外の１つ以上の角度値に基づいて、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有し前記回転磁界センサが出力する角度検出値を決定することを特徴とする請求項８記載の回転磁界センサ。
【請求項１０】
前記故障検出部は、
前記ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する角度差計算部と、
前記少なくともｇ個の角度差に基づいて、前記故障した検出回路を特定する故障判定部とを有し、
前記ｇ個の角度値の各々は、前記少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられ、
前記故障判定部は、前記少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる全ての角度差を抽出し、抽出した全ての角度差に対応する全ての角度値対のどれにも含まれない全ての角度値を前記全ての誤った角度値と判定することを特徴とする請求項８または９記載の回転磁界センサ。
【請求項１１】
前記磁気検出素子は、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、前記磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有する磁気抵抗効果素子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回転磁界センサ。
【請求項１２】
回転磁界センサを用いて、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角度検出値を決定する角度決定方法であって、
前記回転磁界センサは、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、前記回転磁界の方向に対応した出力信号を生成するｎ個の検出回路を備え、
前記角度決定方法は、
前記ｎ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個のグループに対応させて、それぞれ、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有するｇ個の角度値を算出する第１の手順と、
前記ｇ個の角度値を利用して、前記角度検出値を決定する第２の手順とを備え、
ｍは、２以上の整数であり、
ｎは、ｍよりも２以上大きい整数であり、
ｇは、３以上ｎＣｍ以下の整数であり、
前記第１の手順は、前記ｇ個の角度値の各々を、対応する１つのグループを構成するｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて算出し、
前記ｎ個の検出回路の各々は、前記ｇ個のグループのうちの１個以上、（ｇ−２）個以下のグループを構成するために用いられることを特徴とする角度決定方法。
【請求項１３】
前記第２の手順は、前記ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、前記ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を抽出し、前記複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて、前記角度検出値を決定することを特徴とする請求項１２記載の角度決定方法。
【請求項１４】
前記第２の手順は、
前記ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する手順と、
前記少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を前記複数の正しい角度値と判定する手順とを含み、
前記ｇ個の角度値の各々は、前記少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられることを特徴とする請求項１３記載の角度決定方法。
【請求項１５】
前記第２の手順は、所定の時間毎に前記角度検出値を繰り返し決定すると共に、既に決定された複数の角度検出値に基づいて、次に決定される角度検出値の推測値を作成し、前記ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、前記ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、前記複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて前記角度検出値を決定し、前記複数の正しい角度値を特定できない場合には、前記推測値を前記角度検出値とすることを特徴とする請求項１２記載の角度決定方法。
【請求項１６】
前記第２の手順は、
前記ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する手順と、
前記少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を、複数の暫定正常角度値とする手順と、
所定の時間毎に前記角度検出値を繰り返し決定する角度検出値決定手順とを含み、
前記角度検出値決定手順は、
既に決定された複数の角度検出値に基づいて、次に決定される角度検出値の推測値を作成する手順と、
前記ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、前記複数の暫定正常角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、前記複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて前記角度検出値を決定し、前記複数の正しい角度値を特定できない場合には、前記推測値を前記角度検出値とする手順とを含み、
前記ｇ個の角度値の各々は、前記少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられることを特徴とする請求項１５記載の角度決定方法。
【請求項１７】
ｇは、ｍよりも２以上大きく、且つ（ｎ−ｍ＋１）以上であり、
前記ｇ個のグループは、前記ｎ個の検出回路のうちのどの１つが故障した場合であっても、故障した１つの検出回路を含む全てのグループには含まれるが他の全てのグループには含まれない検出回路が、前記故障した１つの検出回路しか存在しないような検出回路の組み合わせで作成されていることを特徴とする請求項１２記載の角度決定方法。
【請求項１８】
前記第２の手順は、前記ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、前記ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含む全てのグループに対応する全ての誤った角度値を抽出し、前記全ての誤った角度値に対応する全てのグループには含まれるが前記全ての誤った角度値以外の全ての角度値に対応する全てのグループには含まれない１つの検出回路を、前記故障した検出回路と特定することを含むことを特徴とする請求項１７記載の角度決定方法。
【請求項１９】
前記第２の手順は、前記全ての誤った角度値以外の１つ以上の角度値に基づいて、前記角度検出値を決定することを特徴とする請求項１８記載の角度決定方法。
【請求項２０】
前記第２の手順は、
前記ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する手順と、
前記少なくともｇ個の角度差に基づいて、前記故障した検出回路を特定する手順とを含み、
前記ｇ個の角度値の各々は、前記少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられ、
前記故障した検出回路を特定する手順は、前記少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる全ての角度差を抽出し、抽出した全ての角度差に対応する全ての角度値対のどれにも含まれない全ての角度値を前記全ての誤った角度値と判定することを特徴とする請求項１８または１９記載の角度決定検出方法。
【請求項２１】
前記磁気検出素子は、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、前記磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有する磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１２ないし２０のいずれかに記載の角度決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出するための回転磁界センサ、ならびにそれを用いた角度決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のステアリングの回転位置の検出等の種々の用途で、対象物の回転位置を検出するために、回転磁界センサが広く利用されている。回転磁界センサが用いられるシステムでは、一般的に、対象物の回転に連動して方向が回転する回転磁界を発生する手段（例えば磁石）が設けられる。回転磁界センサは、磁気検出素子を用いて、回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する。これにより、対象物の回転位置が検出される。
【０００３】
回転磁界センサとしては、特許文献１に記載されているように、２つのブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）を有するものが知られている。この回転磁界センサにおいて、２つのブリッジ回路は、それぞれ、４つの磁気検出素子を含み、回転磁界の方向に対応した信号を出力する。２つのブリッジ回路の出力信号の位相は、各ブリッジ回路の出力信号の周期の１／４だけ異なっている。回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度に対応する角度検出値は、２つのブリッジ回路の出力信号に基づいて算出される。
【０００４】
特許文献１には、それぞれブリッジ回路を有する４つの検出回路を設け、この４つの検出回路の出力信号を用いた演算によって、誤差が低減された角度検出値を算出する技術が記載されている。
【０００５】
ブリッジ回路に含まれる磁気検出素子としては、例えば特許文献１に記載されているように、それぞれ磁気抵抗効果を発揮する複数のＭＲ膜を直列に接続して構成された磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と記す。）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１１０１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のような２つのブリッジ回路を有する回転磁界センサでは、少なくとも一方のブリッジ回路が故障すると、算出される角度検出値が正確ではなくなる。
【０００８】
特許文献１には、ブリッジ回路の抵抗値や、ブリッジ回路の２つの出力ポートの電位や、２つの出力ポートの電位差に対応する信号の大きさ等を監視し、監視対象の値が予め決められた正常値の範囲を越えたときにブリッジ回路が故障していると判定する方法が記載されている。
【０００９】
上記の方法では、例えば、ブリッジ回路中の任意の箇所で断線が生じたり、磁気検出素子の両端間で短絡が生じたりして、監視対象の値が正常値から大きくずれるようなブリッジ回路の故障は検出することができる。しかし、上記の方法では、正常値に対する監視対象の値のずれ量が比較的小さい態様のブリッジ回路の故障は検出することができないという問題点がある。このような態様の故障は、例えば、複数のＭＲ膜を直列に接続して構成されたＭＲ素子中の１つのＭＲ膜が短絡したり、ＭＲ膜が異方性を持ったりして発生する。
【００１０】
また、特許文献１には、４つのブリッジ回路のうちの１つが故障した場合に、故障したブリッジ回路を含まない２つのブリッジ回路の出力信号を用いた演算によって角度検出値を算出する技術が記載されている。しかし、この技術では、前述のように、正常値に対する監視対象の値のずれ量が比較的小さい態様のブリッジ回路の故障を検出することができないことから、このような故障が発生したときには、故障したブリッジ回路を含まない２つのブリッジ回路を選択することができず、その結果、正しい角度検出値を算出することもできない。
【００１１】
なお、ここまでは、２つのブリッジ回路の出力信号を用いて角度検出値を算出する回転磁界センサにおける問題点について説明してきた。しかし、上記の問題点は、それぞれ回転磁界の方向に対応した信号を出力する複数の検出回路を備えた回転磁界センサ全般に当てはまる。
【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、それぞれ回転磁界の方向に対応した信号を出力する複数の検出回路を備えた回転磁界センサであって、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値を出力することを可能にした回転磁界センサおよびそれを用いた角度決定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の回転磁界センサは、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を検出するものである。この回転磁界センサは、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、回転磁界の方向に対応した出力信号を生成するｎ個の検出回路と、ｎ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個のグループに対応させて、それぞれ、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ｇ個の角度値を算出する角度計算部とを備えている。ｍは、２以上の整数である。ｎは、ｍよりも２以上大きい整数である。ｇは、３以上ｎＣｍ以下の整数である。角度計算部は、ｇ個の角度値の各々を、対応する１つのグループを構成するｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて算出する。ｎ個の検出回路の各々は、ｇ個のグループのうちの１個以上、（ｇ−２）個以下のグループを構成するために用いられる。
【００１４】
本発明の回転磁界センサは、更に、ｇ個の角度値を利用して、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し回転磁界センサが出力する角度検出値を決定する角度決定部を備えていてもよい。
【００１５】
角度決定部は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を抽出し、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて、角度検出値を決定してもよい。この場合、角度決定部は、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する角度差計算部と、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を複数の正しい角度値と判定する判定部とを有していてもよい。この場合、ｇ個の角度値の各々は、少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。
【００１６】
また、角度決定部は、所定の時間毎に角度検出値を繰り返し決定すると共に、既に決定された複数の角度検出値に基づいて、次に決定される角度検出値の推測値を作成してもよい。そして、角度決定部は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値を決定し、複数の正しい角度値を特定できない場合には、推測値を角度検出値としてもよい。
【００１７】
上記の場合、角度決定部は、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する角度差計算部と、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を、複数の暫定正常角度値とする暫定正常角度値判定部と、所定の時間毎に角度検出値を繰り返し決定し出力する角度出力部とを有していてもよい。角度出力部は、既に決定された複数の角度検出値に基づいて、次に決定される角度検出値の推測値を作成する角度値推測部と、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、複数の暫定正常角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値を決定し、複数の正しい角度値を特定できない場合には、推測値を角度検出値とする角度検出値決定部とを有していてもよい。この場合、ｇ個の角度値の各々は、少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。
【００１８】
また、本発明の回転磁界センサにおいて、ｇは、ｍよりも２以上大きく、且つ（ｎ−ｍ＋１）以上であってもよい。また、ｇ個のグループは、ｎ個の検出回路のうちのどの１つが故障した場合であっても、故障した１つの検出回路を含む全てのグループには含まれるが他の全てのグループには含まれない検出回路が、故障した１つの検出回路しか存在しないような検出回路の組み合わせで作成されていてもよい。この場合、回転磁界センサは、更に、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含む全てのグループに対応する全ての誤った角度値を抽出し、全ての誤った角度値に対応する全てのグループには含まれるが全ての誤った角度値以外の全ての角度値に対応する全てのグループには含まれない１つの検出回路を、故障した検出回路と特定する故障検出部を備えていてもよい。
【００１９】
故障検出部は、全ての誤った角度値以外の１つ以上の角度値に基づいて、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し回転磁界センサが出力する角度検出値を決定してもよい。
【００２０】
また、故障検出部は、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する角度差計算部と、少なくともｇ個の角度差に基づいて、故障した検出回路を特定する故障判定部とを有していてもよい。この場合、ｇ個の角度値の各々は、少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。また、故障判定部は、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる全ての角度差を抽出し、抽出した全ての角度差に対応する全ての角度値対のどれにも含まれない全ての角度値を全ての誤った角度値と判定する。
【００２１】
本発明の角度決定方法は、回転磁界センサを用いて、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角度検出値を決定する方法である。回転磁界センサは、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、回転磁界の方向に対応した出力信号を生成するｎ個の検出回路を備えている。
【００２２】
本発明の角度決定方法は、ｎ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個のグループに対応させて、それぞれ、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ｇ個の角度値を算出する第１の手順と、ｇ個の角度値を利用して、角度検出値を決定する第２の手順とを備えている。ｍは、２以上の整数である。ｎは、ｍよりも２以上大きい整数である。ｇは、３以上ｎＣｍ以下の整数である。第１の手順は、ｇ個の角度値の各々を、対応する１つのグループを構成するｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて算出する。ｎ個の検出回路の各々は、ｇ個のグループのうちの１個以上、（ｇ−２）個以下のグループを構成するために用いられる。
【００２３】
本発明の角度決定方法において、第２の手順は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を抽出し、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて、角度検出値を決定してもよい。この場合、第２の手順は、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する手順と、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を複数の正しい角度値と判定する手順とを含んでいてもよい。この場合、ｇ個の角度値の各々は、少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。
【００２４】
また、本発明の角度決定方法において、第２の手順は、所定の時間毎に角度検出値を繰り返し決定すると共に、既に決定された複数の角度検出値に基づいて、次に決定される角度検出値の推測値を作成してもよい。そして、第２の手順は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値を決定し、複数の正しい角度値を特定できない場合には、推測値を角度検出値としてもよい。
【００２５】
上記の場合、第２の手順は、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する手順と、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を、複数の暫定正常角度値とする手順と、所定の時間毎に角度検出値を繰り返し決定する角度検出値決定手順とを含んでいてもよい。角度検出値決定手順は、既に決定された複数の角度検出値に基づいて、次に決定される角度検出値の推測値を作成する手順と、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、複数の暫定正常角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値を決定し、複数の正しい角度値を特定できない場合には、推測値を角度検出値とする手順とを含んでいてもよい。この場合、ｇ個の角度値の各々は、少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。
【００２６】
また、本発明の角度決定方法において、ｇは、ｍよりも２以上大きく、且つ（ｎ−ｍ＋１）以上であってもよい。また、ｇ個のグループは、ｎ個の検出回路のうちのどの１つが故障した場合であっても、故障した１つの検出回路を含む全てのグループには含まれるが他の全てのグループには含まれない検出回路が、故障した１つの検出回路しか存在しないような検出回路の組み合わせで作成されていてもよい。この場合、第２の手順は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含む全てのグループに対応する全ての誤った角度値を抽出し、全ての誤った角度値に対応する全てのグループには含まれるが全ての誤った角度値以外の全ての角度値に対応する全てのグループには含まれない１つの検出回路を、故障した検出回路と特定してもよい。この場合、第２の手順は、全ての誤った角度値以外の１つ以上の角度値に基づいて、角度検出値を決定してもよい。
【００２７】
また、第２の手順は、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する手順と、少なくともｇ個の角度差に基づいて、故障した検出回路を特定する手順とを含んでいてもよい。この場合、ｇ個の角度値の各々は、少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。また、故障した検出回路を特定する手順は、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる全ての角度差を抽出し、抽出した全ての角度差に対応する全ての角度値対のどれにも含まれない全ての角度値を全ての誤った角度値と判定してもよい。
【００２８】
また、本発明の回転磁界センサおよび角度決定方法において、磁気検出素子は、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する磁気抵抗効果素子であってもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の回転磁界センサでは、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても、ｇ個の角度値のうち、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の角度値は正しいものとなる。この複数の角度値は、一致するか極めて近い値であるため、抽出可能である。そして、この複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて、角度検出値を決定することが可能である。従って、本発明によれば、それぞれ回転磁界の方向に対応した信号を出力する複数の検出回路を備えた回転磁界センサにおいて、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値を出力することが可能になるという効果を奏する。
【００３０】
本発明の角度決定方法では、ｇ個のグループに対応させてｇ個の角度値を算出し、このｇ個の角度値を利用して、角度検出値を決定する。上述のように、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても、ｇ個の角度値のうち、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の角度値は正しいものとなる。従って、本発明によれば、それぞれ回転磁界の方向に対応した信号を出力する複数の検出回路を備えた回転磁界センサを用いて、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値を決定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】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転磁界センサ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回転磁界センサの一部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回転磁界センサの残りの部分を示す回路図である。
【図５】図３に示した角度計算部の構成を示すブロック図である。
【図６】図３におけるＭＲ素子の一部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る角度決定方法の第１の実施例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る角度決定方法の第２の実施例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態における第１ないし第４の出力信号に含まれる理想成分の波形の一例を示す波形図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における角度値に含まれる角度誤差の一例を示す波形図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における角度差の一例を示す波形図である。
【図１２】角度値対を構成する２つの角度値の組み合わせを模式的に示す説明図である。
【図１３】４つの検出回路の中から選択された２つの検出回路からなる複数のグループを構成する場合の検出回路の組み合わせの一例を模式的に示す説明図である。
【図１４】５つの検出回路の中から選択された２つの検出回路からなる複数のグループを構成する場合の検出回路の組み合わせの２つの例を模式的に示す説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る回転磁界センサの一部を示す回路図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る回転磁界センサの一部を示す回路図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図２０】本発明の第５の実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図２１】本発明の第６の実施の形態に係る回転磁界センサの一部を示す回路図である。
【図２２】本発明の第６の実施の形態における角度検出値決定手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［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および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る回転磁界センサの概略の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る回転磁界センサの概略の構成を示す斜視図である。図２は、本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。
【００３３】
図１に示したように、本実施の形態に係る回転磁界センサ１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を検出するものである。基準位置における回転磁界ＭＦの方向は、回転磁界センサ１から見て回転する。図１には、回転磁界ＭＦを発生する手段の例として、円柱状の磁石２を示している。この磁石２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２は、円柱の中心軸を中心として回転する。これにより、磁石２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。
【００３４】
基準位置は、磁石２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２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。回転磁界センサ１は、磁石２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、回転磁界ＭＦを発生する手段は、図１に示した磁石２に限られるものではない。
【００３５】
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方向と定義する。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方向と定義する。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方向と定義し、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向と定義する。
【００３６】
基準位置ＰＲは、回転磁界センサ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。基準位置ＰＲにおける回転磁界ＭＦの方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度を記号θで表す。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。回転磁界センサ１は、角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを出力する。
【００３７】
本実施の形態に係る回転磁界センサ１の構成は、第１の態様でもよいし第２の態様でもよい。第１の態様の回転磁界センサ１は、ｎ個の検出回路と角度計算部とを備えている。ｎ個の検出回路は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した出力信号を生成する。角度計算部は、ｎ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個のグループに対応させて、それぞれ、角度θと対応関係を有するｇ個の角度値を算出する。ｎ，ｍ，ｇは、それぞれ以下の要件を満たす。ｍは、２以上の整数である。以下、これを要件１と言う。ｎは、ｍよりも２以上大きい整数である。以下、これを要件２と言う。ｇは、３以上ｎＣｍ以下の整数である。以下、これを要件３と言う。
【００３８】
角度計算部は、ｇ個の角度値の各々を、対応する１つのグループを構成するｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて算出する。ｎ個の検出回路の各々は、ｇ個のグループのうちの１個以上、（ｇ−２）個以下のグループを構成するために用いられる。以下、これを要件４と言う。要件１〜４の意味については、後で詳しく説明する。
【００３９】
第１の態様の回転磁界センサ１は、更に、上記ｇ個の角度値を利用して、角度検出値θｓを決定する角度決定部を備えている。この角度決定部は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を抽出し、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて、角度検出値θｓを決定する。本実施の形態では、検出回路の故障には、予め決められた正常値に対する検出回路の出力信号のずれ量が比較的小さい態様の故障も含まれる。このような態様の故障は、例えば、後述する複数のＭＲ膜のうちの１つが短絡したり、ＭＲ膜が異方性を持ったりして発生する。
【００４０】
角度決定部は、角度差計算部と判定部とを有していてもよい。角度差計算部は、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する。ｇ個の角度値の各々は、少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。判定部は、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出する。そして、判定部は、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を複数の正しい角度値と判定する。
【００４１】
このように、第１の態様の回転磁界センサ１は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを出力することを可能にする。第２の態様の回転磁界センサ１は、更に、故障した検出回路を特定することを可能にする。
【００４２】
第２の態様の回転磁界センサ１は、第１の態様の回転磁界センサ１における角度決定部の代わりに、故障した検出回路を特定する故障検出部を備えている。故障検出部は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、上記ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含む全てのグループに対応する全ての誤った角度値を抽出する。そして、故障検出部は、全ての誤った角度値に対応する全てのグループには含まれるが全ての誤った角度値以外の全ての角度値に対応する全てのグループには含まれない１つの検出回路を、故障した検出回路と特定する。
【００４３】
第２の態様の回転磁界センサ１では、ｇは、要件３に加えて、ｍよりも２以上大きく、且つ（ｎ−ｍ＋１）以上であるという要件を満たす。以下、この要件を要件５と言う。また、第２の態様の回転磁界センサ１では、ｇ個のグループは、ｎ個の検出回路のうちのどの１つが故障した場合であっても、故障した１つの検出回路を含む全てのグループには含まれるが他の全てのグループには含まれない検出回路が、故障した１つの検出回路しか存在しないような検出回路の組み合わせで作成されている。以下、これを要件６と言う。要件５，６についての意味については、後で詳しく説明する。
【００４４】
第２の態様の回転磁界センサ１では、故障検出部が角度検出値θｓを決定する。角度検出値θｓは、全ての誤った角度値以外の１つ以上の角度値に基づいて決定される。
【００４５】
故障検出部は、角度差計算部と故障判定部とを有していてもよい。第２の態様の回転磁界センサ１における角度差計算部の機能は、第１の態様の回転磁界センサ１における角度差計算部と同じである。故障判定部は、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる全ての角度差を抽出し、抽出した全ての角度差に対応する全ての角度値対のどれにも含まれない全ての角度値を全ての誤った角度値と判定する。
【００４６】
次に、本実施の形態に係る角度決定方法の概略について説明する。本実施の形態に係る角度決定方法は、第１の態様でもよいし第２の態様でもよい。第１の態様の角度決定方法では、第１の態様の回転磁界センサ１を用いて、角度検出値θｓを決定する。第２の態様の角度決定方法では、第２の態様の回転磁界センサ１を用いて、角度検出値θｓを決定する。また、第２の態様の角度決定方法では、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合には故障した検出回路を特定する。
【００４７】
第１および第２の態様の角度決定方法は、いずれも、第１の手順と第２の手順とを備えている。第１の手順では、ｎ個の検出回路の中から選択されたｍ個の検出回路からなるｇ個のグループに対応させて、それぞれ、角度θと対応関係を有するｇ個の角度値を算出する。ｇ個の角度値の各々は、対応する１つのグループを構成するｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて算出される。第２の手順では、上記ｇ個の角度値を利用して、角度検出値θｓを決定する。第１および第２の態様の角度決定方法は、いずれも、前述の要件１〜４を満たしている。第２の態様の角度決定方法は、更に、前述の要件５，６を満たしている。
【００４８】
第１の態様の角度決定方法における第２の手順では、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合には、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を抽出する。そして、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて、角度検出値θｓを決定する。
【００４９】
第１の態様の角度決定方法における第２の手順は、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する手順と、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を複数の正しい角度値と判定する手順とを含んでいてもよい。ｇ個の角度値の各々は、少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。
【００５０】
第２の態様の角度決定方法における第２の手順では、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合には、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含む全てのグループに対応する全ての誤った角度値を抽出する。そして、全ての誤った角度値に対応する全てのグループには含まれるが全ての誤った角度値以外の全ての角度値に対応する全てのグループには含まれない１つの検出回路を、故障した検出回路と特定する。角度検出値θｓは、全ての誤った角度値以外の１つ以上の角度値に基づいて決定される。
【００５１】
第２の態様の角度決定方法における第２の手順は、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する手順と、少なくともｇ個の角度差に基づいて、故障した検出回路を特定する手順とを含んでいてもよい。ｇ個の角度値の各々は、少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。故障した検出回路を特定する手順は、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる全ての角度差を抽出し、抽出した全ての角度差に対応する全ての角度値対のどれにも含まれない全ての角度値を全ての誤った角度値と判定する。
【００５２】
以下、本実施の形態に係る回転磁界センサ１および角度決定方法についての理解を容易にするために、回転磁界センサ１の第１および第２の実施例と、角度決定方法の第１および第２の実施例について説明する。その後で、本実施の形態に係る回転磁界センサ１および角度決定方法について概念的に説明する。
【００５３】
第１の実施例の回転磁界センサ１は、前述の第１の態様の回転磁界センサ１に対応し、前述の要件１〜４を満たしている。第２の実施例の回転磁界センサ１は、前述の第２の態様の回転磁界センサ１に対応し、前述の要件１〜６を満たしている。第１および第２の実施例の回転磁界センサ１では、ｎが４、ｍが２、ｇが４であり、４個の検出回路の各々は、４個のグループのうちの２個のグループを構成するために用いられている。
【００５４】
図３は、第１および第２の実施例の回転磁界センサ１の一部を示す回路図である。図３に示したように、第１および第２の実施例の回転磁界センサ１は、４つの検出回路、すなわち第１の検出回路１０、第２の検出回路２０、第３の検出回路３０および第４の検出回路４０を備えている。図１では、理解を容易にするために、第１ないし第４の検出回路１０〜４０を別体として描いているが、第１ないし第４の検出回路１０〜４０は一体化されていてもよい。また、図１では、第１ないし第４の検出回路１０〜４０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。
【００５５】
また、第１の検出回路１０が配置されている位置を第１の位置Ｐ１と呼び、第２の検出回路２０が配置されている位置を第２の位置Ｐ２と呼び、第３の検出回路３０が配置されている位置を第３の位置Ｐ３と呼び、第４の検出回路４０が配置されている位置を第４の位置Ｐ４と呼ぶ。第１および第２の実施例では、第１ないし第４の位置Ｐ１〜Ｐ４は、回転磁界ＭＦの回転方向について同じ位置であり、基準位置ＰＲと一致している。
【００５６】
第１ないし第４の検出回路１０〜４０は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第１ないし第４の出力信号を生成する。具体的に説明すると、第１の検出回路１０は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第１の方向Ｄ１との相対角度に対応した第１の出力信号Ｓ１を生成する。第１の出力信号Ｓ１は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第１の方向Ｄ１のときに最大になる。第２の検出回路２０は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第２の方向Ｄ２との相対角度に対応した第２の出力信号Ｓ２を生成する。第２の出力信号Ｓ２は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第２の方向Ｄ２のときに最大になる。第３の検出回路３０は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第３の方向Ｄ３との相対角度に対応した第３の出力信号Ｓ３を生成する。第３の出力信号Ｓ３は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第３の方向Ｄ３のときに最大になる。第４の検出回路４０は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第４の方向Ｄ４との相対角度に対応した第４の出力信号Ｓ４を生成する。第４の出力信号Ｓ４は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第４の方向Ｄ４のときに最大になる。
【００５７】
図２に示したように、第１および第２の実施例では、第１の方向Ｄ１は、基準方向ＤＲ（−Ｘ方向）と一致している。第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１（基準方向ＤＲ）から反時計回り方向にθ２だけ回転した方向である。第３の方向Ｄ３は、第１の方向Ｄ１から反時計回り方向にθ３だけ回転した方向である。第４の方向Ｄ４は、第１の方向Ｄ１から反時計回り方向にθ４だけ回転した方向である。第１および第２の実施例では特に、θ２、θ３、θ４は、それぞれ、４５°、９０°、１３５°である。また、第３の方向Ｄ３は、−Ｙ方向と一致している。
【００５８】
第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４は、それぞれ、所定の信号周期Ｔで周期的に変化し、互いに位相が異なっている。理想的には、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４の波形は、正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）となる。第１の出力信号Ｓ１と第２の出力信号Ｓ２の位相差の絶対値は４５°であり、第１の出力信号Ｓ１と第３の出力信号Ｓ３の位相差の絶対値は９０°であり、第１の出力信号Ｓ１と第４の出力信号Ｓ４の位相差の絶対値は１３５°である。また、第２の出力信号Ｓ２と第３の出力信号Ｓ３の位相差の絶対値、第３の出力信号Ｓ３と第４の出力信号Ｓ４の位相差の絶対値は、いずれも、４５°である。なお、磁気検出素子の作製の精度等の観点から、各位相差の絶対値は、それぞれ、上述の値から、わずかにずれていてもよい。
【００５９】
図３に示したように、第１の検出回路１０は、ホイートストンブリッジ回路１４と、差分検出器１５と、電源ポートＶ１と、グランドポートＧ１とを有している。ホイートストンブリッジ回路１４は、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ１３，Ｒ１４と、２つの出力ポートＥ１１，Ｅ１２とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１３の各一端は、電源ポートＶ１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Ｅ１１に接続されている。磁気検出素子Ｒ１３の他端は、磁気検出素子Ｒ１４の一端と出力ポートＥ１２に接続されている。磁気検出素子Ｒ１２，Ｒ１４の各他端は、グランドポートＧ１に接続されている。電源ポートＶ１とグランドポートＧ１との間には、所定の電圧が印加される。差分検出器１５は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２に接続された２つの入力端と、１つの出力端とを有している。差分検出器１５は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を第１の出力信号Ｓ１として出力する。
【００６０】
第２ないし第４の検出回路２０〜４０の回路構成は、第１の検出回路１０と同様である。すなわち、第２の検出回路２０は、ホイートストンブリッジ回路２４と、差分検出器２５と、電源ポートＶ２と、グランドポートＧ２とを有している。ホイートストンブリッジ回路２４は、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ２３，Ｒ２４と、２つの出力ポートＥ２１，Ｅ２２とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２３の各一端は、電源ポートＶ２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Ｅ２１に接続されている。磁気検出素子Ｒ２３の他端は、磁気検出素子Ｒ２４の一端と出力ポートＥ２２に接続されている。磁気検出素子Ｒ２２，Ｒ２４の各他端は、グランドポートＧ２に接続されている。電源ポートＶ２とグランドポートＧ２との間には、所定の電圧が印加される。差分検出器２５は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２に接続された２つの入力端と、１つの出力端とを有している。差分検出器２５は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を第２の出力信号Ｓ２として出力する。
【００６１】
第３の検出回路３０は、ホイートストンブリッジ回路３４と、差分検出器３５と、電源ポートＶ３と、グランドポートＧ３とを有している。ホイートストンブリッジ回路３４は、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ３３，Ｒ３４と、２つの出力ポートＥ３１，Ｅ３２とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３３の各一端は、電源ポートＶ３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Ｅ３１に接続されている。磁気検出素子Ｒ３３の他端は、磁気検出素子Ｒ３４の一端と出力ポートＥ３２に接続されている。磁気検出素子Ｒ３２，Ｒ３４の各他端は、グランドポートＧ３に接続されている。電源ポートＶ３とグランドポートＧ３との間には、所定の電圧が印加される。差分検出器３５は、出力ポートＥ３１，Ｅ３２に接続された２つの入力端と、１つの出力端とを有している。差分検出器３５は、出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差に対応する信号を第３の出力信号Ｓ３として出力する。
【００６２】
第４の検出回路４０は、ホイートストンブリッジ回路４４と、差分検出器４５と、電源ポートＶ４と、グランドポートＧ４とを有している。ホイートストンブリッジ回路４４は、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ４１，Ｒ４２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ４３，Ｒ４４と、２つの出力ポートＥ４１，Ｅ４２とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ４１，Ｒ４３の各一端は、電源ポートＶ４に接続されている。磁気検出素子Ｒ４１の他端は、磁気検出素子Ｒ４２の一端と出力ポートＥ４１に接続されている。磁気検出素子Ｒ４３の他端は、磁気検出素子Ｒ４４の一端と出力ポートＥ４２に接続されている。磁気検出素子Ｒ４２，Ｒ４４の各他端は、グランドポートＧ４に接続されている。電源ポートＶ４とグランドポートＧ４との間には、所定の電圧が印加される。差分検出器４５は、出力ポートＥ４１，Ｅ４２に接続された２つの入力端と、１つの出力端とを有している。差分検出器４５は、出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差に対応する信号を第４の出力信号Ｓ４として出力する。
【００６３】
第１および第２の実施例では、ホイートストンブリッジ回路（以下、ブリッジ回路と記す。）１４，２４，３４，４４に含まれる全ての磁気検出素子として、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、特にスピンバルブ型のＭＲ素子を用いている。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素子またはＧＭＲ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。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。ＴＭＲ素子またはＧＭＲ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。以下の説明では、ブリッジ回路１４，２４，３４，４４に含まれる磁気検出素子をＭＲ素子と記す。図３において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表し、白抜きの矢印は、ＭＲ素子における自由層の磁化の方向を表している。
【００６４】
第１の検出回路１０では、ＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１４における磁化固定層の磁化の方向は、図２に示した第１の方向Ｄ１（−Ｘ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１２，Ｒ１３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第１の方向Ｄ１との相対角度に応じて、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差が変化する。このようにして、第１の検出回路１０によって、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第１の出力信号Ｓ１が生成される。
【００６５】
第２の検出回路２０では、ＭＲ素子Ｒ２１，Ｒ２４における磁化固定層の磁化の方向は、図２に示した第２の方向Ｄ２と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ２２，Ｒ２３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ２１，Ｒ２４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第２の方向Ｄ２との相対角度に応じて、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差が変化する。このようにして、第２の検出回路２０によって、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第２の出力信号Ｓ２が生成される。
【００６６】
第３の検出回路３０では、ＭＲ素子Ｒ３１，Ｒ３４における磁化固定層の磁化の方向は、図２に示した第３の方向Ｄ３（−Ｙ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ３２，Ｒ３３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ３１，Ｒ３４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第３の方向Ｄ３との相対角度に応じて、出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差が変化する。このようにして、第３の検出回路３０によって、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第３の出力信号Ｓ３が生成される。
【００６７】
第４の検出回路４０では、ＭＲ素子Ｒ４１，Ｒ４４における磁化固定層の磁化の方向は、図２に示した第４の方向Ｄ４と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ４２，Ｒ４３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ４１，Ｒ４４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第４の方向Ｄ４との相対角度に応じて、出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差が変化する。このようにして、第４の検出回路４０によって、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第４の出力信号Ｓ４が生成される。
【００６８】
なお、検出回路１０〜４０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。
【００６９】
また、ブリッジ回路１４，２４，３４，４４は、機械的構造と配置の姿勢は同じで、それらに含まれる複数の磁化固定層の磁化の方向のみが、図３に示したようにブリッジ回路１４，２４，３４，４４間で互いに異なっていてもよい。あるいは、ブリッジ回路１４，２４，３４，４４は、機械的構造が同じである上に、機械的構造と複数の磁化固定層の磁化の方向との位置関係も同じであってもよい。この場合には、ブリッジ回路１４，２４，３４，４４の配置の姿勢を互いに異ならせることによって、それらに含まれる複数の磁化固定層の磁化の方向を、図３に示したようにブリッジ回路１４，２４，３４，４４間で互いに異ならせることができる。
【００７０】
ここで、図６を参照して、ＭＲ素子の構成の一例について説明する。図６は、図３に示した回転磁界センサ１におけるＭＲ素子の一部を示す斜視図である。この例では、１つのＭＲ素子は、複数の下部電極１４２と、複数のＭＲ膜１５０と、複数の上部電極１４３とを有している。複数の下部電極１４２は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極１４２は細長い形状を有している。下部電極１４２の長手方向に隣接する２つの下部電極１４２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１４２の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ膜１５０が配置されている。ＭＲ膜１５０は、下部電極１４２側から順に積層された自由層１５１、非磁性層１５２、磁化固定層１５３および反強磁性層１５４を含んでいる。自由層１５１は、下部電極１４２に電気的に接続されている。反強磁性層１５４は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層１５３との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層１５３の磁化の方向を固定する。複数の上部電極１４３は、複数のＭＲ膜１５０の上に配置されている。個々の上部電極１４３は細長い形状を有し、下部電極１４２の長手方向に隣接する２つの下部電極１４２上に配置されて隣接する２つのＭＲ膜１５０の反強磁性層１５４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ＭＲ素子は、複数の下部電極１４２と複数の上部電極１４３とによって直列に接続された複数のＭＲ膜１５０を有している。なお、ＭＲ膜１５０における層１５１〜１５４の配置は、図６に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００７１】
図３に示したように、第１および第２の実施例の回転磁界センサ１は、更に、角度計算部５０を備えている。図５は、角度計算部５０の構成を示すブロック図である。第１および第２の実施例では、角度計算部５０は、４個の角度値を算出する。角度計算部５０は、第１の角度計算回路５１、第２の角度計算回路５２、第３の角度計算回路５３および第４の角度計算回路５４を有している。第１ないし第４の角度計算回路５１〜５４は、それぞれ２つの入力端と１つの出力端とを有している。第１の角度計算回路５１の２つの入力端は、第１の検出回路１０の差分検出器１５の出力端と第２の検出回路２０の差分検出器２５の出力端に接続されている。第２の角度計算回路５２の２つの入力端は、第２の検出回路２０の差分検出器２５の出力端と第３の検出回路３０の差分検出器３５の出力端に接続されている。第３の角度計算回路５３の２つの入力端は、第３の検出回路３０の差分検出器３５の出力端と第４の検出回路４０の差分検出器４５の出力端に接続されている。第４の角度計算回路５４の２つの入力端は、第４の検出回路４０の差分検出器４５の出力端と第１の検出回路１０の差分検出器１５の出力端に接続されている。
【００７２】
第１の角度計算回路５１は、正規化回路５１１，５１２，５１５，５１６と、加算回路５１３と、減算回路５１４と、演算部５１７とを含んでいる。正規化回路５１１，５１２，５１５，５１６は、それぞれ入力端と出力端とを有している。加算回路５１３、減算回路５１４および演算部５１７は、それぞれ２つの入力端と１つの出力端とを有している。第１の角度計算回路５１の２つの入力端は、正規化回路５１１，５１２の各入力端によって構成されている。すなわち、正規化回路５１１，５１２の各入力端は、それぞれ差分検出器１５，２５の各出力端に接続されている。加算回路５１３の２つの入力端は、正規化回路５１１，５１２の各出力端に接続されている。減算回路５１４の２つの入力端も、正規化回路５１１，５１２の各出力端に接続されている。正規化回路５１５の入力端は、加算回路５１３の出力端に接続されている。正規化回路５１６の入力端は、減算回路５１４の出力端に接続されている。演算部５１７の２つの入力端は、正規化回路５１５，５１６の各出力端に接続されている。第１の角度計算回路５１の出力端は、演算部５１７の出力端によって構成されている。
【００７３】
第２ないし第４の角度計算回路５２〜５４の構成は、第１の角度計算回路５１と同様である。すなわち、第２の角度計算回路５２は、正規化回路５２１，５２２，５２５，５２６と、加算回路５２３と、減算回路５２４と、演算部５２７とを含んでいる。正規化回路５２１，５２２，５２５，５２６は、それぞれ入力端と出力端とを有している。加算回路５２３、減算回路５２４および演算部５２７は、それぞれ２つの入力端と１つの出力端とを有している。第２の角度計算回路５２の２つの入力端は、正規化回路５２１，５２２の各入力端によって構成されている。すなわち、正規化回路５２１，５２２の各入力端は、それぞれ差分検出器２５，３５の各出力端に接続されている。加算回路５２３の２つの入力端は、正規化回路５２１，５２２の各出力端に接続されている。減算回路５２４の２つの入力端も、正規化回路５２１，５２２の各出力端に接続されている。正規化回路５２５の入力端は、加算回路５２３の出力端に接続されている。正規化回路５２６の入力端は、減算回路５２４の出力端に接続されている。演算部５２７の２つの入力端は、正規化回路５２５，５２６の各出力端に接続されている。第２の角度計算回路５２の出力端は、演算部５２７の出力端によって構成されている。
【００７４】
第３の角度計算回路５３は、正規化回路５３１，５３２，５３５，５３６と、加算回路５３３と、減算回路５３４と、演算部５３７とを含んでいる。正規化回路５３１，５３２，５３５，５３６は、それぞれ入力端と出力端とを有している。加算回路５３３、減算回路５３４および演算部５３７は、それぞれ２つの入力端と１つの出力端とを有している。第３の角度計算回路５３の２つの入力端は、正規化回路５３１，５３２の各入力端によって構成されている。すなわち、正規化回路５３１，５３２の各入力端は、それぞれ差分検出器３５，４５の各出力端に接続されている。加算回路５３３の２つの入力端は、正規化回路５３１，５３２の各出力端に接続されている。減算回路５３４の２つの入力端も、正規化回路５３１，５３２の各出力端に接続されている。正規化回路５３５の入力端は、加算回路５３３の出力端に接続されている。正規化回路５３６の入力端は、減算回路５３４の出力端に接続されている。演算部５３７の２つの入力端は、正規化回路５３５，５３６の各出力端に接続されている。第３の角度計算回路５３の出力端は、演算部５３７の出力端によって構成されている。
【００７５】
第４の角度計算回路５４は、正規化回路５４１，５４２，５４５，５４６と、加算回路５４３と、減算回路５４４と、演算部５４７とを含んでいる。正規化回路５４１，５４２，５４５，５４６は、それぞれ入力端と出力端とを有している。加算回路５４３、減算回路５４４および演算部５４７は、それぞれ２つの入力端と１つの出力端とを有している。第４の角度計算回路５４の２つの入力端は、正規化回路５４１，５４２の各入力端によって構成されている。すなわち、正規化回路５４１，５４２の各入力端は、それぞれ差分検出器４５，１５の各出力端に接続されている。加算回路５４３の２つの入力端は、正規化回路５４１，５４２の各出力端に接続されている。減算回路５４４の２つの入力端も、正規化回路５４１，５４２の各出力端に接続されている。正規化回路５４５の入力端は、加算回路５４３の出力端に接続されている。正規化回路５４６の入力端は、減算回路５４４の出力端に接続されている。演算部５４７の２つの入力端は、正規化回路５４５，５４６の各出力端に接続されている。第４の角度計算回路５４の出力端は、演算部５４７の出力端によって構成されている。
【００７６】
第１ないし第４の角度計算回路５１，５２，５３，５４は、それぞれ角度θと対応関係を有する角度値θｓ１，θｓ２，θｓ３，θｓ４を算出する。角度値θｓ１〜θｓ４の算出方法については、後で説明する。
【００７７】
図４は、回転磁界センサ１のうちの、検出回路１０〜４０および角度計算部５０を除いた部分を示す回路図である。図４に示したように、第１および第２の実施例の回転磁界センサ１は、更に、制御部６０を備えている。制御部６０は、第１の態様の回転磁界センサ１における角度決定部と第２の態様の回転磁界センサ１における故障検出部の両方に対応する。制御部６０は、角度差計算部６１と、判定部６２と、角度出力部６３とを有している。判定部６２は、第１の態様の回転磁界センサ１における判定部と第２の態様の回転磁界センサ１における故障判定部の両方に対応する。
【００７８】
第１および第２の実施例では、角度差計算部６１は、４つの角度値対について４つの角度差を算出する。角度差計算部６１は、第１の減算回路６１Ａ、第２の減算回路６１Ｂ、第３の減算回路６１Ｃおよび第４の減算回路６１Ｄを含んでいる。第１ないし第４の減算回路６１Ａ〜６１Ｄは、それぞれ２つの入力端と１つの出力端とを有している。判定部６２は、４つの入力端を有している。角度出力部６３は、４つの入力端と１つの出力端とを有している。
【００７９】
第１の減算回路６１Ａの２つの入力端は、第１の角度計算回路５１の出力端（演算部５１７の出力端）と、第２の角度計算回路５２の出力端（演算部５２７の出力端）に接続されている。第２の減算回路６１Ｂの２つの入力端は、第２の角度計算回路５２の出力端（演算部５２７の出力端）と、第３の角度計算回路５３の出力端（演算部５３７の出力端）に接続されている。第３の減算回路６１Ｃの２つの入力端は、第３の角度計算回路５３の出力端（演算部５３７の出力端）と、第４の角度計算回路５４の出力端（演算部５４７の出力端）に接続されている。第４の減算回路６１Ｄの２つの入力端は、第４の角度計算回路５４の出力端（演算部５４７の出力端）と、第１の角度計算回路５１の出力端（演算部５１７の出力端）に接続されている。
【００８０】
判定部６２の４つの入力端は、それぞれ、第１ないし第４の減算回路６１Ａ〜６１Ｄの出力端に接続されている。角度出力部６３の４つの入力端は、それぞれ、第１ないし第４の角度計算回路５１〜５４の出力端（演算部５１７〜５４７の出力端）に接続されている。
【００８１】
第１の減算回路６１Ａは、角度値対（θｓ１，θｓ２）を構成する２つの角度値θｓ１，θｓ２の差（θｓ１−θｓ２）である角度差θＡを算出する。第２の減算回路６１Ｂは、角度値対（θｓ２，θｓ３）を構成する２つの角度値θｓ２，θｓ３の差（θｓ２−θｓ３）である角度差θＢを算出する。第３の減算回路６１Ｃは、角度値対（θｓ３，θｓ４）を構成する２つの角度値θｓ３，θｓ４の差（θｓ３−θｓ４）である角度差θＣを算出する。第４の減算回路６１Ｄは、角度値対（θｓ４，θｓ１）を構成する２つの角度値θｓ４，θｓ１の差（θｓ４−θｓ１）である角度差θＤを算出する。
【００８２】
判定部６２の動作は、第１の実施例と第２の実施例で以下のように異なる。第１の実施例では、判定部６２は、４つの角度差θＡ〜θＤの中から、複数の正しい角度値を抽出する。第２の実施例では、判定部６２は、４つの角度差θＡ〜θＤのそれぞれについて、正しい角度値であるか誤った角度値であるかを判定し、この判定結果に基づいて、故障した検出回路を特定する。この判定部６２の動作については、後で詳しく説明する。
【００８３】
角度出力部６３は、判定部６２によって制御されて、角度検出値θｓを決定し、出力端から出力する。判定部６２および角度出力部６３は、例えば、１つのマイクロコンピュータによって実現することができる。この場合、判定部６２と角度出力部６３は、物理的に別個の要素ではなく、ソフトウェアによって実現される。角度出力部６３による角度検出値θｓの決定方法については、後で説明する。
【００８４】
次に、角度計算部５０および制御部６０の動作と、第１および第２の実施例の角度決定方法について説明する。第１の実施例の角度決定方法は、第１の実施例の回転磁界センサ１を用いる。また、第１の実施例の角度決定方法は、前述の第１の態様の角度決定方法に対応し、前述の要件１〜４を満たしている。第２の実施例の角度決定方法は、第２の実施例の回転磁界センサ１を用いる。また、第２の実施例の角度決定方法は、前述の第２の態様の角度決定方法に対応し、前述の要件１〜６を満たしている。図７は、第１の実施例の角度決定方法を示すフローチャートである。図８は、第２の実施例の角度決定方法を示すフローチャートである。第１および第２の実施例の角度決定方法は、以下の第１の手順Ｓ１０１および第２の手順Ｓ１０２を備えている。
【００８５】
第１の手順Ｓ１０１では、角度計算部５０によって、４つの検出回路１０〜４０の中から選択された２つの検出回路からなる４つのグループに対応させて、それぞれ、角度検出値θｓと対応関係を有する４つの角度値θｓ１〜θｓ４を算出する。４つの検出回路１０〜４０の各々は、４つのグループのうちの１つ以上、２つ以下のグループを構成するために用いられる。第１および第２の実施例では特に、４つの検出回路１０〜４０の各々は、４つのグループのうちの２つのグループを構成するために用いられる。
【００８６】
以下、４つの角度値θｓ１〜θｓ４の算出方法の具体例を示す。この例では、４つの角度値θｓ１〜θｓ４の各々は、以下のように、対応する１つのグループを構成する２つの検出回路の２つの出力信号に基づいて算出される。角度値θｓ１は、第１および第２の検出回路１０，２０からなる第１のグループについて算出される角度値である。角度値θｓ１は、第１および第２の出力信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、第１の角度計算回路５１によって算出される。角度値θｓ２は、第２および第３の検出回路２０，３０からなる第２のグループについて算出される角度値である。角度値θｓ２は、第２および第３の出力信号Ｓ２，Ｓ３に基づいて、第２の角度計算回路５２によって算出される。角度値θｓ３は、第３および第４の検出回路３０，４０からなる第３のグループについて算出される角度値である。角度値θｓ３は、第３および第４の出力信号Ｓ３，Ｓ４に基づいて、第３の角度計算回路５３によって算出される。角度値θｓ４は、第４および第１の検出回路４０，１０からなる第４のグループについて算出される角度値である。角度値θｓ４は、第４および第１の出力信号Ｓ４，Ｓ１に基づいて、第４の角度計算回路５４によって算出される。
【００８７】
第２の手順Ｓ１０２では、制御部６０によって、４つの角度値θｓ１〜θｓ４を利用して、角度検出値θｓを決定する。図７に示したように、第１の実施例の角度決定方法における第２の手順Ｓ１０２は、４つの角度値θｓ１〜θｓ４の中から選択された２つの角度値からなる４つの角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である４つの角度差θＡ〜θＤを算出する手順Ｓ１０２Ａと、４つの角度差θＡ〜θＤを利用して、複数の正しい角度値を抽出する手順Ｓ１０２Ｂと、手順Ｓ１０２Ｂで抽出された複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて、角度検出値θｓを決定する手順Ｓ１０２Ｃとを含んでいる。手順Ｓ１０２Ｂでは、４個の検出回路のうちの１つが故障した場合には、４個の角度値θｓ１〜θｓ４の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を抽出する。また、手順Ｓ１０２Ｂでは、４つの角度差θＡ〜θＤのうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を複数の正しい角度値と判定する。４つの角度値θｓ１〜θｓ４の各々は、４つの角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。手順Ｓ１０２Ａは、角度差計算部６１によって実行される。手順Ｓ１０２Ｂは、判定部６２によって実行される。手順Ｓ１０２Ｃは、角度出力部６３によって実行される。
【００８８】
図８に示したように、第２の実施例の角度決定方法における第２の手順Ｓ１０２は、前述の手順Ｓ１０２Ａと同様の手順であって、４つの角度差θＡ〜θＤを算出する手順Ｓ１０２Ｄと、４つの角度差θＡ〜θＤに基づいて、故障した検出回路を特定する手順Ｓ１０２Ｅと、角度検出値θｓを決定する手順Ｓ１０２Ｆとを含んでいる。４つの角度値θｓ１〜θｓ４の各々は、４つの角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。手順Ｓ１０２Ｅは、４つの角度差のうち、所定の範囲内となる全ての角度差を抽出し、抽出した全ての角度差に対応する全ての角度値対のどれにも含まれない全ての角度値を全ての誤った角度値と判定する。このようにして、４個の検出回路のうちの１つが故障した場合には、４個の角度値θｓ１〜θｓ４の中から、故障した１つの検出回路を含む全てのグループに対応する全ての誤った角度値が抽出される。手順Ｓ１０２Ｅは、更に、全ての誤った角度値に対応する全てのグループには含まれるが全ての誤った角度値以外の全ての角度値に対応する全てのグループには含まれない１つの検出回路を、故障した検出回路と特定する。手順Ｓ１０２Ｆは、手順Ｓ１０２Ｅで抽出された全ての誤った角度値以外の１つ以上の角度値に基づいて、角度検出値θｓを決定する。手順Ｓ１０２Ｄは、角度差計算部６１によって実行される。手順Ｓ１０２Ｅは、判定部６２によって実行される。手順Ｓ１０２Ｆは、角度出力部６３によって実行される。
【００８９】
以下、４つの角度値対と４つの角度差の具体例を示す。この例では、角度差θＡは、２つの角度値θｓ１，θｓ２からなる角度値対について算出された角度差である。角度差θＢは、２つの角度値θｓ２，θｓ３からなる角度値対について算出された角度差である。角度差θＣは、２つの角度値θｓ３，θｓ４からなる角度値対について算出された角度差である。角度差θＤは、２つの角度値θｓ４，θｓ１からなる角度値対について算出された角度差である。
【００９０】
次に、図５を参照して、第１の手順Ｓ１０１および角度計算部５０における角度値θｓ１〜θｓ４の算出方法について詳しく説明する。なお、以下の説明では、検出回路１０〜４０に故障が発生していないものとする。第１の角度計算回路５１は、以下のようにして角度値θｓ１を算出する。正規化回路５１１は、第１の出力信号Ｓ１を正規化した信号を加算回路５１３および減算回路５１４に対して出力する。正規化回路５１２は、第２の出力信号Ｓ２を正規化した信号を加算回路５１３および減算回路５１４に対して出力する。正規化回路５１１，５１２は、例えば、出力信号Ｓ１，Ｓ２の最大値が共に１になり、出力信号Ｓ１，Ｓ２の最小値が共に−１になるように、出力信号Ｓ１，Ｓ２を正規化する。第１の出力信号Ｓ１と第２の出力信号Ｓ２の位相差の絶対値は、４５°（π／４）である。そこで、第１の出力信号Ｓ１を正規化した信号をｃｏｓθと表し、第２の出力信号Ｓ２を正規化した信号をｃｏｓ（θ−π／４）と表す。
【００９１】
加算回路５１３は、第１の出力信号Ｓ１を正規化した信号ｃｏｓθと第２の出力信号Ｓ２を正規化した信号ｃｏｓ（θ−π／４）の和を求めることを含む演算によって、加算信号を生成する。なお、「第１の出力信号Ｓ１を正規化した信号ｃｏｓθと第２の出力信号Ｓ２を正規化した信号ｃｏｓ（θ−π／４）の和を求めることを含む演算」という表現は、演算は、信号ｃｏｓθと信号ｃｏｓ（θ−π／４）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場合も含むという趣旨である。これは、他の同様の表現についても同様である。
【００９２】
減算回路５１４は、第１の出力信号Ｓ１を正規化した信号ｃｏｓθと第２の出力信号Ｓ２を正規化した信号ｃｏｓ（θ−π／４）の差を求めることを含む演算によって、減算信号を生成する。正規化回路５１５は、加算信号を正規化した信号Ｓ１１を演算部５１７に対して出力する。正規化回路５１６は、減算信号を正規化した信号Ｓ１２を演算部５１７に対して出力する。正規化回路５１５，５１６は、例えば、加算信号および減算信号の最大値が共に１になり、加算信号および減算信号の最小値が共に−１になるように、加算信号および減算信号を正規化する。この場合、信号Ｓ１１はｃｏｓ（θ−π／８）となり、信号Ｓ１２はｓｉｎ（θ−π／８）となる。
【００９３】
演算部５１７は、信号Ｓ１１と信号Ｓ１２に基づいて、角度値θｓ１を算出する。ここで、θ−π／８をθｐ１と表す。θｓ１とθｐ１との間には、θｓ１＝θｐ１＋π／８の関係が成立する。演算部５１７は、下記の式（１）によって、θｓ１を算出する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。
【００９４】
θｓ１＝θｐ１＋π／８
＝ａｔａｎ（Ｓ１２／Ｓ１１）＋π／８
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｐ１／ｃｏｓθｐ１）＋π／８    …（１）
【００９５】
式（１）におけるａｔａｎ（ｓｉｎθｐ１／ｃｏｓθｐ１）は、θｐ１を求めるアークタンジェント計算を表している。なお、θｐ１が０°以上３６０°未満の範囲内では、式（１）におけるθｐ１の解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓ１１，Ｓ１２の正負の組み合わせにより、θｐ１の真の値が、式（１）におけるθｐ１の２つの解のいずれであるかを判別することができる。すなわち、Ｓ１１が正の値のときは、θｐ１は、０°以上９０゜未満、および２７０°より大きく３６０°以下の範囲内である。Ｓ１１が負の値のときは、θｐ１は９０°よりも大きく２７０°よりも小さい。Ｓ１２が正の値のときは、θｐ１は０°よりも大きく１８０°よりも小さい。Ｓ１２が負の値のときは、θｐ１は１８０°よりも大きく３６０°よりも小さい。演算部５１７は、式（１）と、上記のＳ１１，Ｓ１２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θｐ１を求める。
【００９６】
第２ないし第４の角度計算回路５２〜５４における角度値θｓ２〜θｓ４の算出方法は、基本的には、第１の角度計算回路５１における角度値θｓ１の算出方法と同じである。すなわち、第２の角度計算回路５２では、正規化回路５２１は、正規化回路５１１と同様に、第２の出力信号Ｓ２を正規化した信号を加算回路５２３および減算回路５２４に対して出力する。正規化回路５２２は、正規化回路５１２と同様に、第３の出力信号Ｓ３を正規化した信号を加算回路５２３および減算回路５２４に対して出力する。第１の出力信号Ｓ１と第３の出力信号Ｓ３の位相差の絶対値は、９０°（π／２）である。そこで、第３の出力信号Ｓ３を正規化した信号をｃｏｓ（θ−π／２）と表す。
【００９７】
加算回路５２３は、第２の出力信号Ｓ２を正規化した信号ｃｏｓ（θ−π／４）と第３の出力信号Ｓ３を正規化した信号ｃｏｓ（θ−π／２）の和を求めることを含む演算によって、加算信号を生成する。また、減算回路５２４は、第２の出力信号Ｓ２を正規化した信号ｃｏｓ（θ−π／４）と第３の出力信号Ｓ３を正規化した信号ｃｏｓ（θ−π／２）の差を求めることを含む演算によって、減算信号を生成する。正規化回路５２５は、正規化回路５１５と同様に、加算信号を正規化した信号Ｓ２１を演算部５２７に対して出力する。正規化回路５２６は、正規化回路５１６と同様に、減算信号を正規化した信号Ｓ２２を演算部５２７に対して出力する。この場合、信号Ｓ２１はｃｏｓ（θ−３π／８）となり、信号Ｓ２２はｓｉｎ（θ−３π／８）となる。
【００９８】
演算部５２７は、信号Ｓ２１と信号Ｓ２２に基づいて、角度値θｓ２を算出する。ここで、θ−３π／８をθｐ２と表す。θｓ２とθｐ２との間には、θｓ２＝θｐ２＋３π／８の関係が成立する。演算部５２７は、下記の式（２）によって、θｓ２を算出する。
【００９９】
θｓ２＝θｐ２＋３π／８
＝ａｔａｎ（Ｓ２２／Ｓ２１）＋３π／８
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｐ２／ｃｏｓθｐ２）＋３π／８    …（２）
【０１００】
式（２）におけるａｔａｎ（ｓｉｎθｐ２／ｃｏｓθｐ２）は、θｐ２を求めるアークタンジェント計算を表している。演算部５２７は、演算部５１７と同様に、式（２）と、Ｓ２１，Ｓ２２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θｐ２を求める。
【０１０１】
また、第３の角度計算回路５３では、正規化回路５３１は、正規化回路５１１と同様に、第３の出力信号Ｓ３を正規化した信号を加算回路５３３および減算回路５３４に対して出力する。正規化回路５３２は、正規化回路５１２と同様に、第４の出力信号Ｓ４を正規化した信号を加算回路５３３および減算回路５３４に対して出力する。第１の出力信号Ｓ１と第４の出力信号Ｓ４の位相差の絶対値は、１３５°（３π／４）である。そこで、第４の出力信号Ｓ４を正規化した信号をｃｏｓ（θ−３π／４）と表す。
【０１０２】
加算回路５３３は、第３の出力信号Ｓ３を正規化した信号ｃｏｓ（θ−π／２）と第４の出力信号Ｓ４を正規化した信号ｃｏｓ（θ−３π／４）の和を求めることを含む演算によって、加算信号を生成する。また、減算回路５３４は、第３の出力信号Ｓ３を正規化した信号ｃｏｓ（θ−π／２）と第４の出力信号Ｓ４を正規化した信号ｃｏｓ（θ−３π／４）の差を求めることを含む演算によって、減算信号を生成する。正規化回路５３５は、正規化回路５１５と同様に、加算信号を正規化した信号Ｓ３１を演算部５３７に対して出力する。正規化回路５３６は、正規化回路５１６と同様に、減算信号を正規化した信号Ｓ３２を演算部５３７に対して出力する。この場合、信号Ｓ３１はｃｏｓ（θ−５π／８）となり、信号Ｓ３２はｓｉｎ（θ−５π／８）となる。
【０１０３】
演算部５３７は、信号Ｓ３１と信号Ｓ３２に基づいて、角度値θｓ３を算出する。ここで、θ−５π／８をθｐ３と表す。θｓ３とθｐ３との間には、θｓ３＝θｐ３＋５π／８の関係が成立する。演算部５３７は、下記の式（３）によって、θｓ３を算出する。
【０１０４】
θｓ３＝θｐ３＋５π／８
＝ａｔａｎ（Ｓ３２／Ｓ３１）＋５π／８
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｐ３／ｃｏｓθｐ３）＋５π／８    …（３）
【０１０５】
式（３）におけるａｔａｎ（ｓｉｎθｐ３／ｃｏｓθｐ３）は、θｐ３を求めるアークタンジェント計算を表している。演算部５３７は、演算部５１７と同様に、式（３）と、Ｓ３１，Ｓ３２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θｐ３を求める。
【０１０６】
また、第４の角度計算回路５４では、正規化回路５４１は、正規化回路５１１と同様に、第４の出力信号Ｓ４を正規化した信号を加算回路５４３および減算回路５４４に対して出力する。正規化回路５４２は、正規化回路５１２と同様に、第１の出力信号Ｓ１を正規化した信号を加算回路５４３および減算回路５４４に対して出力する。
【０１０７】
加算回路５４３は、第４の出力信号Ｓ４を正規化した信号ｃｏｓ（θ−３π／４）と第１の出力信号Ｓ１を正規化した信号ｃｏｓθの和を求めることを含む演算によって、加算信号を生成する。また、減算回路５４４は、第４の出力信号Ｓ４を正規化した信号ｃｏｓ（θ−３π／４）と第１の出力信号Ｓ１を正規化した信号ｃｏｓθの差を求めることを含む演算によって、減算信号を生成する。正規化回路５４５は、正規化回路５１５と同様に、加算信号を正規化した信号Ｓ４１を演算部５４７に対して出力する。正規化回路５４６は、正規化回路５１６と同様に、減算信号を正規化した信号Ｓ４２を演算部５４７に対して出力する。この場合、信号Ｓ４１は−ｓｉｎ（θ−７π／８）となり、信号Ｓ４２は−ｃｏｓ（θ−７π／８）となる。
【０１０８】
演算部５４７は、信号Ｓ４１と信号Ｓ４２に基づいて、角度値θｓ４を算出する。ここで、θ−７π／８をθｐ４と表す。θｓ４とθｐ４との間には、θｓ４＝θｐ４＋７π／８の関係が成立する。演算部５４７は、下記の式（４）によって、θｓ４を算出する。
【０１０９】
θｓ４＝θｐ４＋７π／８
＝ａｔａｎ（Ｓ４１／Ｓ４２）＋７π／８
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｐ４／ｃｏｓθｐ４）＋７π／８    …（４）
【０１１０】
式（４）におけるａｔａｎ（ｓｉｎθｐ４／ｃｏｓθｐ４）は、θｐ４を求めるアークタンジェント計算を表している。なお、Ｓ４１が正の値のときは、θｐ４は１８０°よりも大きく３６０°よりも小さい。Ｓ４１が負の値のときは、θｐ４は０°よりも大きく１８０°よりも小さい。Ｓ４２が正の値のときは、θｐ４は９０°よりも大きく２７０°よりも小さい。Ｓ４２が負の値のときは、θｐ４は、０°以上９０゜未満、および２７０°より大きく３６０°以下の範囲内である。演算部５４７は、式（４）と、上記のＳ４１，Ｓ４２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θｐ４を求める。
【０１１１】
ここで、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４と第１ないし第４の角度値θｓ１〜θｓ４の性質について説明する。前述のように、理想的には、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４の波形は、正弦曲線となる。ここで、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４は、それぞれ、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、それ以外の誤差成分とを含むものとする。なお、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４のそれぞれの誤差成分は、第１ないし第４の検出回路１０〜４０が故障していなくても生じ得る。
【０１１２】
図９は、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４の理想成分の波形の一例を示す波形図である。図９において、横軸は角度θを示し、縦軸は理想成分の大きさを示している。符号８１，８２，８３，８４で示す波形は、それぞれ、出力信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の理想成分を示している。なお、図９では、理想成分の最大値が１になり、最小値が−１になるように正規化している。
【０１１３】
第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４がそれぞれ誤差成分を含む場合、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４に基づいて算出される角度値θｓ１〜θｓ４は、それぞれ角度誤差を含むことになる。角度値θｓ１〜θｓ４の角度誤差は、それぞれ、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが理想的に回転する場合に想定される角度値θｓ１〜θｓ４の理論値に対する誤差である。
【０１１４】
次に、図７に示した手順Ｓ１０２Ａ，Ｓ１０２Ｂにおいて正しい角度値を判定するための原理、ならびに図８に示した手順Ｓ１０２Ｄ，Ｓ１０２Ｅにおいて正しい角度値と誤った角度値を判定し、故障回路を特定するための原理について説明する。第１ないし第４の検出回路１０〜４０がいずれも正常である場合には、角度値θｓ１〜θｓ４は、一致するか極めて近い値になり、角度値θｓ１〜θｓ４のそれぞれの角度誤差も、一致するか極めて近い値になる。
【０１１５】
第１ないし第４の検出回路１０〜４０のうちの１つが故障すると、故障した検出回路の出力信号は、その検出回路が正常であるときの出力信号とは異なったものとなる。その結果、４つの角度値θｓ１〜θｓ４のうち、故障した１つの検出回路を含む２つのグループに対応する２つの角度値は誤った角度値となり、他の２つの角度値は正しい角度値となる。２つの正しい角度値は、一致するか極めて近い値になるのに対し、２つの誤った角度値は、２つの正しい角度値とは明らかに異なる。同様に、２つの正しい角度値の角度誤差は、一致するか極めて近い値になるのに対し、２つの誤った角度値の角度誤差は、２つの正しい角度値の角度誤差とは明らかに異なる。従って、２つの誤った角度値は、２つの正しい角度値に対して識別可能である。以下、これについて、第１の検出回路１０が故障した場合を例にとって具体的に説明する。
【０１１６】
第１の検出回路１０が故障した場合には、第１の検出回路１０を含む２つのグループについて算出された２つの角度値θｓ１，θｓ４は、誤った角度値となり、第１の検出回路１０を含まない２つのグループについて算出された２つの角度値θｓ２，θｓ３は、正しい角度値となる。すなわち、角度値θｓ２，θｓ３は、一致するか極めて近い値になるのに対し、角度値θｓ１，θｓ４は、互いに明らかに異なると共に、角度値θｓ２，θｓ３とも明らかに異なる。同様に、角度値θｓ２，θｓ３の角度誤差は、一致するか極めて近い値になるのに対し、角度値θｓ１，θｓ４の角度誤差は、互いに明らかに異なると共に、角度値θｓ２，θｓ３の角度誤差とも明らかに異なる。
【０１１７】
図１０は、第１の検出回路１０が故障した場合における角度値θｓ１〜θｓ４のそれぞれの角度誤差の一例を示す波形図である。図１０において、横軸は角度θを示し、縦軸は角度誤差の大きさを示している。符号９１，９２，９３，９４で示す波形は、それぞれ、角度値θｓ１，θｓ２，θｓ３，θｓ４の角度誤差を示している。この例では、角度値θｓ２，θｓ３の角度誤差９２，９３は、互いに一致している。一方、角度値θｓ１，θｓ４の角度誤差９１，９４は、互いに明らかに異なると共に、角度値θｓ２，θｓ３の角度誤差９２，９３とも明らかに異なる。
【０１１８】
第１および第２の実施例の回転磁界センサ１ならびに第１および第２の実施例の角度決定方法では、角度差計算部６１（減算回路６１Ａ〜６１Ｄ）によって角度差θＡ〜θＤを算出している。これは、以下のような角度差の性質を利用して、２つの誤った角度値と２つの正しい角度値を識別するためである。すなわち、２つの正しい角度値からなる角度値対について算出された角度差は、０または０に極めて近い値になる。これに対し、少なくとも一方が誤った角度値である角度値対について算出された角度差は、２つの正しい角度値からなる角度値対について算出された角度差に比べて大きくなる。第１および第２の実施例の回転磁界センサ１ならびに第１および第２の実施例の角度決定方法では、このような角度差の性質を利用して、４つの角度差θＡ〜θＤのうち、所定の範囲内となる１つの角度差を抽出し、抽出した１つの角度差に対応する１つの角度値対を構成する２つの角度値を正しい角度値と判定する。第２の実施例の回転磁界センサ１および第２の実施例の角度決定方法では、更に、２つの正しい角度値以外の２つの角度値を誤った角度値と判定する。そして、２つの誤った角度値に対応する２つのグループには含まれるが、２つの正しい角度値に対応する２つのグループには含まれない１つの検出回路を、故障した検出回路と特定する。
【０１１９】
図１１は、第１の検出回路１０が故障した場合の角度差θＡ〜θＤの一例を示す波形図である。図１１において、横軸は角度θを示し、縦軸は角度差の大きさを示している。この例では、正しい角度値である角度値θｓ２，θｓ３からなる角度値対について算出された角度差θＢは、角度θに関わらずに常に０である。これに対し、誤った角度値である角度値θｓ１とθｓ４の少なくとも一方を含む角度値対について算出された角度差θＡ，θＣ，θＤは、角度θに関わらずに常に０にはならずに、角度θの変化に伴って変化している。
【０１２０】
判定部６２は、４つの角度差θＡ〜θＤのうち、所定の範囲内となる１つの角度差を抽出する。所定の範囲は、例えば−０．０１°以上０．０１°以下の範囲とする。判定部６２は、抽出した角度差に対応する角度値対を構成する角度値を正しい角度値と判定し、抽出した角度差に対応する角度値対を構成する角度値以外の角度値を誤った角度値と判定する。第２の実施例の角度決定方法では、判定部６２は、更に、２つの誤った角度値に対応する２つのグループには含まれるが、２つの正しい角度値に対応する２つのグループには含まれない１つの検出回路を、故障した検出回路と特定する。
【０１２１】
図１１に示した例では、所定の範囲内となる１つの角度差としてθＢが抽出される。θＢに対応する角度値対を構成する角度値はθｓ２，θｓ３であることから、θｓ２，θｓ３は正しい角度値と判定され、θｓ２，θｓ３以外のθｓ１，θｓ４が誤った角度値と判定される。θｓ１に対応する第１のグループは第１および第２の検出回路１０，２０によって構成され、θｓ４に対応する第４のグループは第４および第１の検出回路４０，１０によって構成されている。この場合、２つの誤った角度値θｓ１，θｓ４に対応する２つのグループには含まれるが、２つの正しい角度値θｓ２，θｓ３に対応する２つのグループには含まれない第１の検出回路１０が、故障した検出回路と特定される。
【０１２２】
なお、検出回路１０〜４０に故障が発生していない場合、４つの角度差θＡ〜θＤは、いずれも、角度θに関わらずに常に所定の範囲内となる。この場合、判定部６２は、４つの角度値θｓ１〜θｓ４の全てを正しい角度値と判定する。
【０１２３】
次に、図７、図８に示した手順Ｓ１０２Ｃ，Ｓ１０２Ｆおよび角度出力部６３における角度検出値θｓの決定方法について説明する。検出回路１０〜４０に故障が発生していない場合には、判定部６２では、４つの角度値θｓ１〜θｓ４の全てが正しい角度値と判定される。第１ないし第４の検出回路１０〜４０のうちの１つが故障した場合には、判定部６２では、４つの角度値θｓ１〜θｓ４のうち、２つは誤った角度値と判定され、残りの２つは正しい角度値と判定される。角度出力部６３は、予め決められた規則に従って、複数の正しい角度値に基づいて、角度検出値θｓを決定する。予め決められた規則とは、例えば、複数の正しい角度値の平均値を、角度検出値θｓとするといったものや、角度値をθｓｒ（ｒは１〜４の整数）と表したときに、複数の正しい角度値のうち、ｒの値が小さい角度値を、角度検出値θｓとするといったものである。４つの角度値θｓ１〜θｓ４の全てが正しい角度値と判定された場合には、角度出力部６３は、例えば、θｓ１〜θｓ４の平均値を角度検出値θｓとして出力したり、θｓ１を角度検出値として出力したりする。また、例えばθｓ１，θｓ４が誤った角度値と判定され、θｓ２，θｓ３が正しい角度値と判定された場合には、角度出力部６３は、例えば、θｓ２，θｓ３の平均値を角度検出値θｓとして出力したり、θｓ２を角度検出値θｓとして出力したりする。
【０１２４】
以上説明した第１および第２の実施例の回転磁界センサ１ならびに第１および第２の実施例の角度決定方法では、ｎが４、ｍが２、ｇが４である。しかし、本実施の形態に係る回転磁界センサ１および角度決定方法では、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを出力できるようにするためには、前述の要件１〜４を満たしていればよく、更に、故障した検出回路を特定できるようにするためには、前述の要件１〜６を満たしていればよい。
【０１２５】
前述のように、角度計算部は、ｇ個のグループに対応するｇ個の角度値の各々を、対応する１つのグループを構成するｍ個の検出回路のｍ個の出力信号に基づいて算出する。ここで、ｍが３以上の場合におけるｇ個の角度値の算出方法の一例について説明する。この方法では、ｇ個のグループに対応させて、図５に示した角度計算回路５１〜５４と同様の構成のｇ個の角度計算回路を用意する。また、グループ毎に、それぞれ１個以上、（ｍ−１）個以下の検出回路からなる２つのサブグループを作成する。ｍ個の検出回路の各々は、少なくとも一方のサブグループを構成するために用いられる。そして、サブグループ毎に１つのサブグループ信号を生成する。１個の検出回路からなるサブグループのサブグループ信号は、１個の検出回路の出力信号そのままでよい。複数の検出回路からなるサブグループのサブグループ信号は、複数の検出回路の複数の出力信号を用いた、和や差等を求める演算によって生成される。このようにして、グループ毎に２つのサブグループ信号が生成される。この方法では、グループ毎に、２つのサブグループ信号を、そのグループに対応する角度計算回路の２つの入力端に与える。角度計算回路は、２つの入力端に与えられた２つのサブグループ信号に基づいて、角度計算回路５１〜５４と同様にして、角度θと対応関係を有する角度値を算出する。
【０１２６】
なお、ｍが２の場合、角度値を精度よく算出するために、１つのグループを構成する２つの検出回路の２つの出力信号の位相差の絶対値は、０°および１８０°以外であり、０°および１８０°から、ある程度離れていることが好ましい。具体的には、１つのグループを構成する２つの検出回路の２つの出力信号の位相差の絶対値は、１５°〜１６５°の範囲内であることが好ましく、３０°〜１５０°の範囲内であることがより好ましい。図３に示した例では、第１のグループを構成する第１の検出回路１０の出力信号Ｓ１と第２の検出回路２０の出力信号Ｓ２の位相差の絶対値、第２のグループを構成する第２の検出回路２０の出力信号Ｓ２と第３の検出回路３０の出力信号Ｓ３の位相差の絶対値、第３のグループを構成する第３の検出回路３０の出力信号Ｓ３と第４の検出回路４０の出力信号Ｓ４の位相差の絶対値は、それぞれ４５°であり、第４のグループを構成する第４の検出回路４０の出力信号Ｓ４と第１の検出回路１０の出力信号Ｓ１の位相差の絶対値は１３５°であり、いずれも、上記の条件を満たしている。
【０１２７】
同様に、ｍが３以上の場合、グループ毎の２つのサブグループ信号の位相差の絶対値は、１５°〜１６５°の範囲内であることが好ましく、３０°〜１５０°の範囲内であることがより好ましい。なお、この場合、２つのサブグループ信号が上記の条件を満たす限り、１つのグループを構成するｍ個の検出回路は、出力信号の位相差の絶対値が０°または１８０°となるような複数の検出回路を含んでいてもよい。
【０１２８】
角度値の数がｇである場合、角度値対の数は、ｇであってもよいし、ｇよりも大きくてもよい。図１２は、角度値の数および角度値対の数がそれぞれｇである場合の、角度値対を構成する２つの角度値の組み合わせの一例を模式的に示す説明図である。図１２において、θｓ１、θｓ２、θｓｇ−１、θｓｇは、それぞれ、ｇ個の角度値のうちの１番目の角度値、２番目の角度値、（ｇ−１）番目の角度値、ｇ番目の角度値を表している。図１２に示したように、角度値対を構成する２つの角度値の組み合わせは、θｓ１とθｓ２の組み合わせ、・・・θｓｇ−１とθｓｇの組み合わせ、θｓｇとθｓ１の組み合わせとすることができる。この場合、ｇ個の角度値の各々は、ｇ個の角度値対のうちの２つの角度値対を構成するために用いられる。なお、角度値対の数がｇより大きい場合、ｇ個の角度値のうちの少なくとも２つは、３個以上の角度値対を構成するために用いられる。
【０１２９】
次に、前述の要件１ないし要件６の意味について詳しく説明しながら、本実施の形態に係る回転磁界センサ１および角度決定方法について概念的に説明する。要件１ないし要件６は、以下の通りである。
要件１：ｍは、２以上の整数である。
要件２：ｎは、ｍよりも２以上大きい整数である。
要件３：ｇは、３以上ｎＣｍ以下の整数である。
要件４：ｎ個の検出回路の各々は、ｇ個のグループのうちの１個以上、（ｇ−２）個以下のグループを構成するために用いられる。
要件５：ｇは、ｍよりも２以上大きく、且つ（ｎ−ｍ＋１）以上である。
要件６：ｇ個のグループは、ｎ個の検出回路のうちのどの１つが故障した場合であっても、故障した１つの検出回路を含む全てのグループには含まれるが他の全てのグループには含まれない検出回路が、故障した１つの検出回路しか存在しないような検出回路の組み合わせで作成されている。
【０１３０】
第１の態様の回転磁界センサ１および第１の態様の角度決定方法のように、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを出力できるようにするためには、要件１ないし要件４が必要である。第２の態様の回転磁界センサ１および第２の態様の角度決定方法のように、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、正しい角度検出値θｓを出力でき、且つ故障した検出回路を特定できるようにするためには、要件１ないし要件６が必要である。
【０１３１】
要件１は、複数の検出回路の出力信号に基づいて角度値を算出するために必要な要件である。
【０１３２】
要件２は、以下で説明するように、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、正しい角度値を識別するために必要な要件である。ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度値が１つ以上得られるようにするためには、ｎはｍよりも大きい整数である必要がある。ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、正しい角度値が１つしか得られないと、ｇ個の角度値のうちのどれが正しい角度値であるかを知ることができない。ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、複数の正しい角度値が得られれば、複数の正しい角度値は一致するか極めて近い値であるという性質を利用して、複数の正しい角度値を識別することが可能である。ｎがｍよりも２以上大きい整数であると、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても、複数の正しい角度値が得られるようにすることができる。従って、要件２は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、複数の正しい角度値が得られるようにして、この複数の正しい角度値を識別するために必要な要件である。
【０１３３】
要件１および要件２が満たされることを前提として、要件３および要件４が満たされれば、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても、複数の正しい角度値が得られる。従って、要件３および要件４も、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、複数の正しい角度値が得られるようにして、この複数の正しい角度値を識別するために必要な要件である。
【０１３４】
なお、要件３におけるｎＣｍは、ｎ個の検出回路の中からｍ個の検出回路を選ぶときの組み合わせの総数である。ｎＣｍは、次の式で表される。
【０１３５】
ｎＣｍ＝｛ｎ×（ｎ−１）×・・・×（ｎ−ｍ＋１）｝／｛ｍ×（ｍ−１）×・・・×１｝
【０１３６】
以下、要件５および要件６について詳しく説明する。始めに、要件６について説明する。ｎ個の検出回路のうちの任意の１つが故障した場合に、故障した１つの検出回路を含む全てのグループには含まれるが他の全てのグループには含まれない検出回路が複数存在すると、その複数の検出回路のうちのどれが故障した検出回路であるかを判別することができない。一方、ｎ個の検出回路のうちのどの１つが故障した場合であっても、故障した１つの検出回路を含む全てのグループには含まれるが他の全てのグループには含まれない検出回路が、故障した１つの検出回路しか存在しなければ、その１つしか存在しない検出回路を、故障した１つの検出回路と特定することができる。従って、要件６は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定できるようにするための要件である。
【０１３７】
次に、複数の具体例を参照しながら、要件５について詳しく説明する。要件５は、要件６を満たすためにｇが満たすべき要件である。要件５は、ｇはｍよりも２以上大きいという要件（以下、要件５−１と言う。）と、ｇは（ｎ−ｍ＋１）以上であるという要件（以下、要件５−２と言う。）の両方を満たすことである。
【０１３８】
以下の説明では、ｎ個の検出回路を、それぞれ１〜ｎの整数の番号を付して表す。また、グループを、そのグループに含まれる複数の検出回路の複数の番号を括弧で括って表す。例えば、番号が１，２の２つの検出回路からなるグループは（１，２）と表し、番号が１，２，３の３つの検出回路からなるグループは（１，２，３）と表す。
【０１３９】
［ｎが４の場合］
要件１および要件２から、ｎの最小値は４である。そこで、まず、ｎが４の場合について考える。ｎが４の場合は、要件１および要件２を満たすｍは２だけである。ｎが４、ｍが２の場合、ｇが３では、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することができない。ｎが４、ｍが２の場合、ｇが４以上であれば、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。ｎが４、ｍが２、ｇが３の場合、要件５−２は満たされるが、要件５−１は満たされない。ｎが４、ｍが２で、ｇが４以上の場合、要件５−１および要件５−２は満たされる。
【０１４０】
ｎが４、ｍが２、ｇが４の場合の４つのグループの例としては、下記の例１がある。
例１：（１，２）、（２，３）、（３，４）、（４，１）
【０１４１】
なお、図３および図４に示した回転磁界センサ１は、例１に従って構成されたものである。
【０１４２】
ここで、図１３を参照して、例１の４つのグループにおける検出回路の組み合わせについて模式的に説明する。図１３は、４つの検出回路の中から選択された２つの検出回路からなる複数のグループを構成する場合の検出回路の組み合わせの一例を模式的に示す説明図である。図１３において、数字を付した円は、その数字に対応する番号の検出回路を表している。図１３では、例１に示した４つのグループの各々を構成する２つの検出回路を実線で結んでいる。図１３に示したように、グループを構成する２つの検出回路を表す２つの円を実線で結び、円を点に変えると、四角形が描かれる。
【０１４３】
［ｎが５の場合］
次に、ｎが５の場合について考える。ｎが５の場合は、要件１および要件２を満たすｍとしては２と３がある。
【０１４４】
ｎが５、ｍが２の場合には、ｇが４以上であれば、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。ｎが５、ｍが２、ｇが３の場合、要件５−１および要件５−２は満たされない。ｎが５、ｍが２で、ｇが４以上の場合、要件５−１および要件５−２は満たされる。
【０１４５】
ｎが５、ｍが２、ｇが４の場合の４つのグループの例としては、下記の例２がある。
例２：（１，２）、（２，３）、（３，４）、（４，５）
【０１４６】
ｎが５、ｍが２、ｇが５の場合の５つのグループの例としては、下記の例３がある。
例３：（１，２）、（２，３）、（３，４）、（４，５）、（５，１）
【０１４７】
ここで、図１４を参照して、例２，３の４つまたは５つのグループにおける検出回路の組み合わせについて模式的に説明する。図１４は、５つの検出回路の中から選択された２つの検出回路からなる複数のグループを構成する場合の検出回路の組み合わせの２つの例を模式的に示す説明図である。図１４において、数字を付した円は、その数字に対応する番号の検出回路を表している。図１４では、例２，３に示したグループ（１，２）、（２，３）、（３，４）、（４，５）の各々を構成する２つの検出回路を表す２つの円を実線で結び、例３に示したグループ（５，１）を構成する２つの検出回路を表す２つの円を破線で結んでいる。図１４に示したように、グループを構成する２つの検出回路を表す２つの円を実線で結び、円を点に変えると、例２では五角形のうちの４つの辺が描かれ、例３では五角形が描かれる。
【０１４８】
なお、例２では、要件４は以下のようにして満たされる。５つの検出回路のうち、３つの検出回路の各々は、４つのグループのうちの２つのグループを構成するために用いられる。残りの２つの検出回路の各々は、４つのグループのうちの１つのグループを構成するために用いられる。
【０１４９】
ｎが５、ｍが３の場合には、ｇが５以上であれば、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。ｎが５、ｍが３、ｇが４の場合、要件５−２は満たされるが、要件５−１は満たされない。ｎが５、ｍが３で、ｇが５以上の場合、要件５−１および要件５−２は満たされる。
【０１５０】
ｎが５、ｍが３、ｇが５の場合の５つのグループの例としては、下記の例４がある。
例４：（１，２，３）、（２，３，４）、（３，４，５）、（４，５，１）、（５，１，２）
【０１５１】
［ｎが６の場合］
次に、ｎが６の場合について考える。ｎが６の場合は、要件１および要件２を満たすｍとしては２と３と４がある。
【０１５２】
ｎが６、ｍが２の場合には、ｇが５以上であれば、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。ｎが６、ｍが２、ｇが４の場合、要件５−１は満たされるが、要件５−２は満たされない。ｎが６、ｍが２で、ｇが５以上の場合、要件５−１および要件５−２は満たされる。
【０１５３】
なお、ｎが４または５の場合には、要件５−１が満たされるとき、要件５−２も満たされる。しかし、ｎが６以上の場合には、上記のように、要件５−１は満たされるが要件５−２は満たされない場合が生じる。また、要件５−１は満たされるが要件５−２は満たされない場合は、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することができない。そのため、要件５は、要件５−１と要件５−２の両方を満たすことを必要としている。
【０１５４】
ｎが６、ｍが２、ｇが５の場合の５つのグループの例としては、下記の例５がある。
例５：（１，２）、（２，３）、（３，４）、（４，５）、（５，６）
【０１５５】
ｎが６、ｍが２、ｇが６の場合の６つのグループの例としては、下記の例６がある。
例６：（１，２）、（２，３）、（３，４）、（４，５）、（５，６）、（６，１）
【０１５６】
図示しないが、図１３および図１４と同様の方法で図形を描くと、例５では六角形の５つの辺が描かれ、例６では六角形が描かれる。
【０１５７】
なお、ｎが６、ｍが２の場合において、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定できなくても、正しい角度検出値θｓを出力できればよい場合には、要件５は満たさなくてもよく、例えばｇは３であってもよい。この場合の３つのグループの例としては、（１，２）、（３，４）、（５，６）がある。
【０１５８】
ｎが６、ｍが３の場合には、ｇが５以上であれば、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。ｎが６、ｍが３、ｇが４の場合、要件５−２は満たされるが、要件５−１は満たされない。ｎが６、ｍが３で、ｇが５以上の場合、要件５−１および要件５−２は満たされる。
【０１５９】
ｎが６、ｍが３、ｇが５の場合の５つのグループの例としては、下記の例７がある。
例７：（１，２，３）、（２，３，４）、（３，４，５）、（４，５，６）、（５，６，１）
【０１６０】
ｎが６、ｍが４の場合には、ｇが６以上であれば、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。ｎが６、ｍが４、ｇが５の場合、要件５−２は満たされるが、要件５−１は満たされない。ｎが６、ｍが４で、ｇが６以上の場合、要件５−１および要件５−２は満たされる。
【０１６１】
ｎが６、ｍが４、ｇが６の場合の６つのグループの例としては、下記の例８がある。
例８：（１，２，３，４）、（２，３，４，５）、（３，４，５，６）、（４，５，６，１）、（５，６，１，２）、（６，１，２，３）
【０１６２】
［ｎが８の場合］
次に、ｎが８の場合について考える。ｎが８の場合は、要件１および要件２を満たすｍとしては２以上６以下の整数がある。
【０１６３】
ｎが８、ｍが２の場合には、ｇが７以上であれば、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。ｎが８、ｍが２、ｇが６の場合、要件５−１は満たされるが、要件５−２は満たされない。ｎが８、ｍが２で、ｇが７以上の場合、要件５−１および要件５−２は満たされる。
【０１６４】
ｎが８、ｍが２、ｇが７の場合の７つのグループの例としては、下記の例９がある。
例９：（１，２）、（２，３）、（３，４）、（４，５）、（５，６）、（６，７）、（７，８）
【０１６５】
ｎが８、ｍが２、ｇが８の場合の８つのグループの例としては、下記の例１０がある。
例１０：（１，２）、（２，３）、（３，４）、（４，５）、（５，６）、（６，７）、（７，８）、（８，１）
【０１６６】
図示しないが、図１３および図１４と同様の方法で図形を描くと、例９では八角形の７つの辺が描かれ、例１０では八角形が描かれる。
【０１６７】
なお、ｎが８、ｍが２の場合において、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定できなくても、正しい角度検出値θｓを出力できればよい場合には、要件５は満たさなくてもよく、例えばｇは４であってもよい。この場合の４つのグループの例としては、（１，２）、（３，４）、（５，６）、（７，８）がある。
【０１６８】
ｎが８、ｍが３の場合には、ｇが６以上であれば、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。ｎが８、ｍが３、ｇが５の場合、要件５−１は満たされるが、要件５−２は満たされない。ｎが８、ｍが３で、ｇが６以上の場合、要件５−１および要件５−２は満たされる。
【０１６９】
ｎが８、ｍが３、ｇが６の場合の６つのグループの例としては、下記の例１１がある。
例１１：（１，２，３）、（２，３，４）、（３，４，５）、（４，５，６）、（５，６，７）、（６，７，８）
【０１７０】
ｎが８、ｍが４の場合には、ｇが６以上であれば、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。ｎが８、ｍが４、ｇが５の場合、要件５−２は満たされるが、要件５−１は満たされない。ｎが８、ｍが４で、ｇが６以上の場合、要件５−１および要件５−２は満たされる。
【０１７１】
ｎが８、ｍが４、ｇが６の場合の６つのグループの例としては、下記の例１２がある。
例１２：（１，２，３，４）、（２，３，４，５）、（３，４，５，６）、（４，５，６，１）、（５，６，７，８）、（６，７，８，１）
【０１７２】
例は示さないが、ｎが８で、ｍが５または６の場合も、要件５−１および要件５−２が満たされるときに、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。
【０１７３】
また、ｎが７の場合やｎが９以上の場合についても、例を示さないが、要件５−１および要件５−２が満たされるときに、要件１ないし要件４および要件６を満たす複数のグループを作成することが可能である。
【０１７４】
なお、要件１ないし要件５を満たしていても、ｎ個の検出回路のうちの任意の１つが故障した場合に故障した検出回路を特定できなくなる複数のグループはあり得る。このようなグループの例としては、ｎが８、ｍが４、ｇが６の場合における（１，２，３）、（１，２，４）、（１，２，５）、（１，２，６）、（３，７，８）、（４，７，８）がある。
【０１７５】
概念的に説明すると、ｎ個の検出回路のうちの任意の１つが故障した場合に、故障した１つの検出回路を含む全てのグループには含まれるが他の全てのグループには含まれない検出回路が複数存在し得るように、複数のグループが作成されていると、故障した検出回路を特定できなくなる場合が生じる。上記の例では、番号が１または２の検出回路が故障した場合には、故障した１つの検出回路を含む全てのグループは、（１，２，３）、（１，２，４）、（１，２，５）、（１，２，６）であり、他の全てのグループは（３，７，８）、（４，７，８）になる。この場合、故障した１つの検出回路を含む全てのグループには含まれるが他の全てのグループには含まれない検出回路が、番号が１の検出回路と番号が２の検出回路の２つ存在する。そのため、その２つの検出回路のうちのどちらが故障した検出回路であるか判別することができない。
【０１７６】
そのため、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した検出回路を特定できるようにするためには、要件１ないし要件５の他に、要件６も必要である。
【０１７７】
なお、本実施の形態において、要件４を狭めた下記の要件４Ａを定め、要件１ないし要件３、要件４Ａおよび要件５を満たすように複数のグループを作成するようにしてもよい。
要件４Ａ：ｎ個の検出回路の各々は、ｇ個のグループのうちの２個以上、（ｇ−２）個以下のグループを構成するために用いられる。
【０１７８】
ｍが２の場合には、ｇ個のグループが、同じ２つの検出回路の組み合わせからなる２つ以上のグループを含まないことを前提として、要件１ないし要件３、要件４Ａおよび要件５を満たすようにｇ個のグループを作成すると、要件６を満たすように考慮しなくても、要件６を満たすｇ個のグループになる。そのため、ｍが２の場合には、要件４の代わりに要件４Ａを規定することにより、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に故障した検出回路を特定可能な複数のグループの作成が容易になる。要件１ないし要件３、要件４Ａおよび要件５を満たす複数のグループの例としては、先に挙げた例１、例３、例６および例１０がある。
【０１７９】
本実施の形態に係る回転磁界センサ１では、ｇ個の検出回路のうちの１つが故障しても、ｇ個の角度値のうち、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の角度値は正しいものとなる。この複数の角度値は、一致するか極めて近い値であるため、抽出可能である。そして、この複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて、角度検出値θｓを決定することが可能である。そのため、本実施の形態に係る回転磁界センサ１によれば、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを出力することが可能になる。
【０１８０】
第１の態様の回転磁界センサ１では、角度決定部（制御部６０）によって、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを出力することができる。第２の態様の回転磁界センサ１では、故障検出部（制御部６０）によって、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを出力することができると共に、故障した１つの検出回路を特定することができる。
【０１８１】
本実施の形態に係る角度決定方法では、ｇ個のグループに対応させてｇ個の角度値を算出し、このｇ個の角度値を利用して、角度検出値を決定する。上述のように、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障しても、ｇ個の角度値のうち、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の角度値は正しいものとなる。従って、本実施の形態に係る角度決定方法によれば、回転磁界センサ１を用いて、複数の検出回路のうちの１つが故障しても正しい角度検出値θｓを決定することができる。第２の態様の角度決定方法では、更に、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合に、故障した１つの検出回路を特定することが可能になる。
【０１８２】
ところで、故障した検出回路の出力信号は、その検出回路が正常であるときの出力信号とは異なったものとなる。しかし、出力信号を監視することによって検出回路の故障を検出する方法では、検出回路の故障を感度よく検出することができない。すなわち、この方法では、予め決められた正常値に対する検出回路の出力信号のずれ量が比較的小さい態様の検出回路の故障を検出することが難しい。
【０１８３】
これに対し、本実施の形態では、それぞれｍ個の検出回路の出力信号に基づいて算出された複数の角度値に基づいて、故障した検出回路を特定する。予め決められた正常値に対する検出回路の出力信号のずれ量が比較的小さい態様の検出回路の故障の場合であっても、角度値は、比較的顕著に、正常時に比べて変化する。そのため、本実施の形態によれば、出力信号を監視することによって検出回路の故障を検出する方法に比べて、検出回路の故障を感度よく検出することができる。
【０１８４】
［第２の実施の形態］
次に、図１５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図１５は、本実施の形態に係る回転磁界センサの一部の構成を示す回路図である。本実施の形態では、第１の検出回路１０は、ホイートストンブリッジ回路１４および差分検出器１５の代わりに、ハーフブリッジ回路１６を有している。ハーフブリッジ回路１６は、直列に接続された一対のＭＲ素子Ｒ１１１，Ｒ１１２を含んでいる。ＭＲ素子Ｒ１１１のＭＲ素子Ｒ１１２とは反対側の端部は、電源ポートＶ１に接続されている。ＭＲ素子Ｒ１１２のＭＲ素子Ｒ１１１とは反対側の端部は、グランドポートＧ１に接続されている。第１の出力信号Ｓ１は、ＭＲ素子Ｒ１１１とＭＲ素子Ｒ１１２の接続点Ｊ１から出力される。
【０１８５】
また、第２の検出回路２０は、ホイートストンブリッジ回路２４および差分検出器２５の代わりに、ハーフブリッジ回路２６を有している。ハーフブリッジ回路２６は、直列に接続された一対のＭＲ素子Ｒ１２１，Ｒ１２２を含んでいる。ＭＲ素子Ｒ１２１のＭＲ素子Ｒ１２２とは反対側の端部は、電源ポートＶ２に接続されている。ＭＲ素子Ｒ１２２のＭＲ素子Ｒ１２１とは反対側の端部は、グランドポートＧ２に接続されている。第２の出力信号Ｓ２は、ＭＲ素子Ｒ１２１とＭＲ素子Ｒ１２２の接続点Ｊ２から出力される。
【０１８６】
また、第３の検出回路３０は、ホイートストンブリッジ回路３４および差分検出器３５の代わりに、ハーフブリッジ回路３６を有している。ハーフブリッジ回路３６は、直列に接続された一対のＭＲ素子Ｒ１３１，Ｒ１３２を含んでいる。ＭＲ素子Ｒ１３１のＭＲ素子Ｒ１３２とは反対側の端部は、電源ポートＶ３に接続されている。ＭＲ素子Ｒ１３２のＭＲ素子Ｒ１３１とは反対側の端部は、グランドポートＧ３に接続されている。第３の出力信号Ｓ３は、ＭＲ素子Ｒ１３１とＭＲ素子Ｒ１３２の接続点Ｊ３から出力される。
【０１８７】
また、第４の検出回路４０は、ホイートストンブリッジ回路４４および差分検出器４５の代わりに、ハーフブリッジ回路４６を有している。ハーフブリッジ回路４６は、直列に接続された一対のＭＲ素子Ｒ１４１，Ｒ１４２を含んでいる。ＭＲ素子Ｒ１４１のＭＲ素子Ｒ１４２とは反対側の端部は、電源ポートＶ４に接続されている。ＭＲ素子Ｒ１４２のＭＲ素子Ｒ１４１とは反対側の端部は、グランドポートＧ４に接続されている。第４の出力信号Ｓ４は、ＭＲ素子Ｒ１４１とＭＲ素子Ｒ１４２の接続点Ｊ４から出力される。
【０１８８】
ＭＲ素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１２１，Ｒ１２２，Ｒ１３１，Ｒ１３２，Ｒ１４１，Ｒ１４２の構成は、それぞれ、第１の実施の形態におけるＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の構成と同じである。すなわち、第１の検出回路１０では、ＭＲ素子Ｒ１１１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第１の方向Ｄ１（−Ｘ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１１２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１１１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第１の方向Ｄ１との相対角度に応じて、接続点Ｊ１の電位が変化する。
【０１８９】
第２の検出回路２０では、ＭＲ素子Ｒ１２１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第２の方向Ｄ２と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１２２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１２１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第２の方向Ｄ２との相対角度に応じて、接続点Ｊ２の電位が変化する。
【０１９０】
第３の検出回路３０では、ＭＲ素子Ｒ１３１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第３の方向Ｄ３（−Ｙ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１３２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１３１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第３の方向Ｄ３との相対角度に応じて、接続点Ｊ３の電位が変化する。
【０１９１】
第４の検出回路４０では、ＭＲ素子Ｒ１４１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第４の方向Ｄ４と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１４２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１４１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第４の方向Ｄ４との相対角度に応じて、接続点Ｊ４の電位が変化する。
【０１９２】
本実施の形態では、第１の角度計算回路５１の２つの入力端は、第１の検出回路１０の接続点Ｊ１と第２の検出回路２０の接続点Ｊ２に接続されている。第２の角度計算回路５２の２つの入力端は、第２の検出回路２０の接続点Ｊ２と第３の検出回路３０の接続点Ｊ３に接続されている。第３の角度計算回路５３の２つの入力端は、第３の検出回路３０の接続点Ｊ３と第４の検出回路４０の接続点Ｊ４に接続されている。第４の角度計算回路５４の２つの入力端は、第４の検出回路４０の接続点Ｊ４と第１の検出回路１０の接続点Ｊ１に接続されている。
【０１９３】
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。
【０１９４】
［第３の実施の形態］
次に、図１６を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図１６は、本実施の形態に係る回転磁界センサの一部の構成を示す回路図である。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第１の実施の形態におけるホイートストンブリッジ回路１４，２４，３４，４４の代わりに、２つのホイートストンブリッジ回路５，６を備えている。回転磁界センサ１は、更に、電源ポートＶ５，Ｖ６と、グランドポートＧ５，Ｇ６とを備えている。
【０１９５】
ホイートストンブリッジ回路５は、直列に接続された第１の対のＭＲ素子Ｒ５１，Ｒ５２と、直列に接続された第２の対のＭＲ素子Ｒ５３，Ｒ５４とを含んでいる。ＭＲ素子Ｒ５１のＭＲ素子Ｒ５２とは反対側の端部は、ＭＲ素子Ｒ５３のＭＲ素子Ｒ５４とは反対側の端部と電源ポートＶ５に接続されている。ＭＲ素子Ｒ５２のＭＲ素子Ｒ５１とは反対側の端部は、ＭＲ素子Ｒ５４のＭＲ素子Ｒ５３とは反対側の端部とグランドポートＧ５に接続されている。電源ポートＶ５とグランドポートＧ５との間には、所定の電圧が印加される。これにより、ＭＲ素子Ｒ５１，Ｒ５２の互いに反対側の端部間と、ＭＲ素子Ｒ５３，Ｒ５４の互いに反対側の端部間に、所定の電圧が印加される。
【０１９６】
ホイートストンブリッジ回路６は、直列に接続された第１の対のＭＲ素子Ｒ６１，Ｒ６２と、直列に接続された第２の対のＭＲ素子Ｒ６３，Ｒ６４とを含んでいる。ＭＲ素子Ｒ６１のＭＲ素子Ｒ６２とは反対側の端部は、ＭＲ素子Ｒ６３のＭＲ素子Ｒ６４とは反対側の端部と電源ポートＶ６に接続されている。ＭＲ素子Ｒ６２のＭＲ素子Ｒ６１とは反対側の端部は、ＭＲ素子Ｒ６４のＭＲ素子Ｒ６３とは反対側の端部とグランドポートＧ６に接続されている。電源ポートＶ６とグランドポートＧ６との間には、所定の電圧が印加される。これにより、ＭＲ素子Ｒ６１，Ｒ６２の互いに反対側の端部間と、ＭＲ素子Ｒ６３，Ｒ６４の互いに反対側の端部間に、所定の電圧が印加される。
【０１９７】
本実施の形態では、第１の検出回路１０は、ＭＲ素子Ｒ５１，Ｒ５２によって構成されている。第２の検出回路２０は、ＭＲ素子Ｒ５３，Ｒ５４によって構成されている。第３の検出回路３０は、ＭＲ素子Ｒ６１，Ｒ６２によって構成されている。第４の検出回路４０は、ＭＲ素子Ｒ６３，Ｒ６４によって構成されている。第１の出力信号Ｓ１は、ＭＲ素子Ｒ５１とＭＲ素子Ｒ５２の接続点Ｊ５１から出力される。第２の出力信号Ｓ２は、ＭＲ素子Ｒ５３とＭＲ素子Ｒ５４の接続点Ｊ５２から出力される。第３の出力信号Ｓ３は、ＭＲ素子Ｒ６１とＭＲ素子Ｒ６２の接続点Ｊ６１から出力される。第４の出力信号Ｓ４は、ＭＲ素子Ｒ６３とＭＲ素子Ｒ６４の接続点Ｊ６２から出力される。
【０１９８】
ＭＲ素子Ｒ５１，Ｒ５２，Ｒ５３，Ｒ５４，Ｒ６１，Ｒ６２，Ｒ６３，Ｒ６４の構成は、それぞれ、第１の実施の形態におけるＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，Ｒ４２の構成と同じである。すなわち、第１の検出回路１０では、ＭＲ素子Ｒ５１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第１の方向Ｄ１（−Ｘ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ５２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ５１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第１の方向Ｄ１との相対角度に応じて、接続点Ｊ５１の電位が変化する。
【０１９９】
第２の検出回路２０では、ＭＲ素子Ｒ５３における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第２の方向Ｄ２と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ５４における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ５３における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第２の方向Ｄ２との相対角度に応じて、接続点Ｊ５２の電位が変化する。
【０２００】
第３の検出回路３０では、ＭＲ素子Ｒ６１における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第３の方向Ｄ３（−Ｙ方向）と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ６２における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ６１における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第３の方向Ｄ３との相対角度に応じて、接続点Ｊ６１の電位が変化する。
【０２０１】
第４の検出回路４０では、ＭＲ素子Ｒ６３における磁化固定層の磁化の方向は、第１の実施の形態における図２に示した第４の方向Ｄ４と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ６４における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ６３における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第４の方向Ｄ４との相対角度に応じて、接続点Ｊ６２の電位が変化する。
【０２０２】
本実施の形態では、第１の角度計算回路５１の２つの入力端は、ホイートストンブリッジ回路５の接続点Ｊ５１，５２に接続されている。第２の角度計算回路５２の２つの入力端は、ホイートストンブリッジ回路５の接続点Ｊ５２とホイートストンブリッジ回路６の接続点Ｊ６１に接続されている。第３の角度計算回路５３の２つの入力端は、ホイートストンブリッジ回路６の接続点Ｊ６１，６２に接続されている。第４の角度計算回路５４の２つの入力端は、ホイートストンブリッジ回路６の接続点Ｊ６２とホイートストンブリッジ回路５の接続点Ｊ５１に接続されている。
【０２０３】
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。
【０２０４】
［第４の実施の形態］
次に、図１７を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図１７は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。図１７には、方向が回転する回転磁界を発生する手段の例として、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１０２を示している。図１７に示した例では、磁石１０２は、２組のＮ極とＳ極とを含んでいる。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、磁石１０２の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。図１７に示した例では、図１７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１０２のＮ極とＳ極は、Ｚ方向に平行な回転中心を中心として対称な位置に配置されている。磁石１０２は、回転中心を中心として回転する。これにより、磁石１０２が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。回転磁界は、回転中心（Ｚ方向）を中心として回転する。図１７に示した例では、磁石１０２は時計回り方向に回転し、回転磁界は反時計回り方向に回転する。
【０２０５】
本実施の形態では、第１の検出回路１０が回転磁界を検出する位置である第１の位置Ｐ１、第２の検出回路２０が回転磁界を検出する位置である第２の位置Ｐ２、第３の検出回路３０が回転磁界を検出する位置である第３の位置Ｐ３、および第４の検出回路４０が回転磁界を検出する位置である第４の位置Ｐ４を、磁石１０２の回転方向について同じ位置としている。すなわち、本実施の形態では、第１ないし第４の検出回路１０〜４０は、磁石１０２の回転方向について同じ位置に配置されている。
【０２０６】
図１７に示した例では、第１の検出回路１０が生成する第１の出力信号Ｓ１が最大となる回転磁界の方向である第１の方向Ｄ１を、磁石１０２の半径方向に設定している。第２の検出回路２０が生成する第２の出力信号Ｓ２が最大となる回転磁界の方向である第２の方向Ｄ２は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ２だけ回転した方向である。第３の検出回路３０が生成する第３の出力信号Ｓ３が最大となる回転磁界の方向である第３の方向Ｄ３は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ３だけ回転した方向である。第４の検出回路４０が生成する第４の出力信号Ｓ４が最大となる回転磁界の方向である第４の方向Ｄ４は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ４だけ回転した方向である。本実施の形態では特に、θ２、θ３、θ４は、それぞれ、４５°、９０°、１３５°である。
【０２０７】
図１７に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、第１ないし第３のいずれかの実施の形態と同様である。
【０２０８】
［変形例］
次に、図１８を参照して、本実施の形態における変形例について説明する。図１８は、本実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。図１８には、方向が回転する回転磁界を発生する手段の例として、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列された磁石１０３を示している。変形例における回転磁界センサ１は、磁石１０３の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。図１８に示した例では、図１８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１０３は、対象物の直線的な運動に連動して、その長手方向に直線的に移動する。これにより、磁石１０３が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。回転磁界は、Ｚ方向を中心として回転する。
【０２０９】
図１８に示した例では、第１の方向Ｄ１を、ＸＹ平面内において、磁石１０３の移動方向に直交する方向に設定している。第２の方向Ｄ２は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ２すなわち４５°だけ回転した方向である。第３の方向Ｄ３は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ３すなわち９０°だけ回転した方向である。第４の方向Ｄ４は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、反時計回り方向にθ４すなわち１３５°だけ回転した方向である。図１８に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、図１７に示した回転磁界センサ１と同様である。
【０２１０】
なお、図１７および図１８では、便宜上、第１ないし第４の検出回路１０〜４０をＹ方向に離間させて描いている。しかし、第１ないし第４の検出回路１０〜４０のＹ方向の位置は、互いに近いことが好ましく、一致していることがより好ましい。
【０２１１】
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３のいずれかの実施の形態と同様である。
【０２１２】
［第５の実施の形態］
次に、図１９を参照して、本発明の第５の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図１９は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第４の実施の形態における図１７に示した例と同様に、磁石１０２の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。本実施の形態に係る回転磁界センサ１では、第１の検出回路１０が回転磁界を検出する位置である第１の位置Ｐ１、第２の検出回路２０が回転磁界を検出する位置である第２の位置Ｐ２、第３の検出回路３０が回転磁界を検出する位置である第３の位置Ｐ３、および第４の検出回路４０が回転磁界を検出する位置である第４の位置Ｐ４を、磁石１０２の回転方向について互いに異なる位置としている。すなわち、本実施の形態では、第１ないし第４の検出回路１０〜４０は、磁石１０２の回転方向について異なる位置に配置されている。
【０２１３】
図１９に示した例では、磁石１０２は、２組のＮ極とＳ極とを含み、磁石１０２が１回転する間に、回転磁界は２回転する。この場合、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石１０２の１／２回転すなわち磁石１０２の回転角の１８０°に相当する。図１９では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれ、第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３のずれ、第３の位置Ｐ３と第４の位置Ｐ４のずれは、いずれも、電気角の４５°、すなわち磁石１０２の回転角の２２．５°である。また、第１の位置Ｐ１と第３の位置Ｐ３のずれは、電気角の９０°、すなわち磁石１０２の回転角の４５°であり、第１の位置Ｐ１と第４の位置Ｐ４のずれは、電気角の１３５°、すなわち磁石１０２の回転角の６７．５°である。
【０２１４】
また、図１９に示した例では、第１の検出回路１０が生成する第１の出力信号Ｓ１が最大となる回転磁界の方向である第１の方向Ｄ１、第２の検出回路２０が生成する第２の出力信号Ｓ２が最大となる回転磁界の方向である第２の方向Ｄ２、第３の検出回路３０が生成する第３の出力信号Ｓ３が最大となる回転磁界の方向である第３の方向Ｄ３、第４の検出回路４０が生成する第４の出力信号Ｓ４が最大となる回転磁界の方向である第４の方向Ｄ４を、いずれも磁石１０２の半径方向に設定している。図１９に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、第１ないし第３のいずれかの実施の形態と同様である。
【０２１５】
［変形例］
次に、図２０を参照して、本実施の形態における変形例について説明する。図２０は、本実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。変形例の回転磁界センサ１は、第４の実施の形態における図１８に示した例と同様に、磁石１０３の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。図２０に示した例では、磁石１０３が、１ピッチ分すなわちＮ極とＳ極の１組分だけ移動すると回転磁界が１回転する。この場合、第１ないし第４の出力信号Ｓ１〜Ｓ４における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石１０３の１ピッチに相当する。図２０では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれ、第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３のずれ、第３の位置Ｐ３と第４の位置Ｐ４のずれは、いずれも１／８ピッチである。また、第１の位置Ｐ１と第３の位置Ｐ３のずれは、１／４ピッチであり、第１の位置Ｐ１と第４の位置Ｐ４のずれは、３／８ピッチである。
【０２１６】
図２０に示した例では、第１ないし第４の方向Ｄ１〜Ｄ４を、いずれも、ＸＹ平面内において、磁石１０３の移動方向に直交する方向に設定している。図２０に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、図１９に示した回転磁界センサ１と同様である。
【０２１７】
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。
【０２１８】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第１の実施の形態で説明した要件１〜４を満たしている。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、更に、第１の実施の形態で説明した要件５，６を満たしていてもよい。以下、本実施の形態に係る回転磁界センサ１が第１の実施の形態に係る回転磁界センサ１と異なる点について説明する。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第１の実施の形態における第１の態様の回転磁界センサ１と同様に、ｇ個の角度値を利用して角度検出値θｓを決定する角度決定部を備えている。ただし、本実施の形態では、角度決定部の構成および動作が、第１の実施の形態とは異なっている。
【０２１９】
本実施の形態における角度決定部は、所定の時間ｄｔ毎に角度検出値θｓを繰り返し決定すると共に、既に決定された複数の角度検出値θｓに基づいて、次に決定される角度検出値θｓの推測値θｓｄを作成する。そして、角度決定部は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値θｓを決定し、複数の正しい角度値を特定できない場合には、推測値θｓｄを角度検出値θｓとする。
【０２２０】
角度決定部は、角度差計算部と暫定正常角度値判定部と角度出力部とを有していてもよい。角度差計算部は、第１の実施の形態と同様に、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する。暫定正常角度値判定部は、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を、複数の暫定正常角度値とする。角度出力部は、所定の時間ｄｔ毎に角度検出値θｓを繰り返し決定し出力する。
【０２２１】
角度出力部は、角度値推測部と角度検出値決定部とを有している。角度値推測部は、既に決定された複数の角度検出値θｓに基づいて、次に決定される角度検出値θｓの推測値θｓｄを作成する。角度検出値決定部は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、複数の暫定正常角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値θｓを決定し、複数の正しい角度値を特定できない場合には、推測値θｓｄを角度検出値θｓとする。ｇ個の角度値の各々は、少なくともｇ個の角度値対のうちの少なくとも２つの角度値対を構成するために用いられる。
【０２２２】
次に、図２１を参照して、本実施の形態に係る回転磁界センサ１の実施例について説明する。図２１は、本実施の形態に係る回転磁界センサの一部を示す回路図である。以下、本実施例に係る回転磁界センサ１を、第３の実施例の回転磁界センサ１と言う。第３の実施例の回転磁界センサ１の構成は、以下の点を除いて、第１の実施の形態で説明した第１または第２の実施例の回転磁界センサ１と同様である。第３の実施例における制御部６０は、第１または第２の実施例における判定部６２の代わりに、暫定正常角度値判定部１６２を有している。暫定正常角度値判定部１６２の構成および動作は、第１または第２の実施例における判定部６２と同様である。ただし、暫定正常角度値判定部１６２は、複数の正しい角度値の代わりに、後で説明する複数の暫定正常角度値を抽出する。また、第３の実施例では、角度出力部６３の構成が第１または第２の実施例とは異なっている。以下、第３の実施例における角度出力部６３の構成について説明する。
【０２２３】
第３の実施例における角度出力部６３は、角度検出値決定部６３１と、角度値記憶部６３２と、角度値推測部６３３と、推測値記憶部６３４とを含んでいる。なお、角度検出値決定部６３１と角度値推測部６３３は、物理的に別個の要素ではなく、ソフトウェアによって実現される。角度値記憶部６３２と推測値記憶部６３４は、例えば、マイクロコンピュータのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）によって実現される。
【０２２４】
角度検出値決定部６３１は、角度出力部６３の４つの入力端に入力された４つの角度値θｓ１〜θｓ４を受け取る。また、第３の実施例では、暫定正常角度値判定部１６２によって、４つの角度値θｓ１〜θｓ４の中から複数の暫定正常角度値が抽出される。複数の暫定正常角度値には、本来の複数の正しい角度値の他に、誤った角度値であるが正しい角度値と判別できない複数の角度値が含まれ得る。複数の暫定正常角度値の抽出方法については、後で説明する。
【０２２５】
角度検出値決定部６３１は、暫定正常角度値判定部１６２によって制御されて、複数の暫定正常角度値の中から複数の正しい角度値を特定することが可能か否かを判定する。複数の正しい角度値を特定することが可能な場合、角度検出値決定部６３１は、例えば、第１の実施の形態で説明した手順Ｓ１０２Ｃ，Ｓ１０２Ｆおよび角度出力部６３における角度検出値θｓの決定方法と同様の方法によって、複数の暫定正常角度値に基づいて、角度検出値θｓを決定する。このようにして決定された角度検出値θｓを実角度検出値θｓａと言う。実角度検出値θｓａは、角度値記憶部６３２によって保存される。
【０２２６】
また、第３の実施例では、角度出力部６３は、角度検出値θｓを決定する一連の手順を繰り返し実行して、所定の時間ｄｔ毎に、角度検出値θｓを繰り返し決定し出力する。ここで、繰り返し決定される角度検出値θｓのうち、最新の角度検出値θｓを現在角度値と言い、過去の１つ以上の角度検出値θｓを前角度値と言う。現在角度値θｓｂと１つ以上の前角度値θｓｃは、角度値記憶部６３２によって保存される。
【０２２７】
角度値推測部６３３は、既に決定された複数の角度検出値θｓに基づいて、次に決定される角度検出値θｓの推測値θｓｄを作成する。具体的には、角度値推測部６３３は、角度値記憶部６３２に保存されている現在角度値θｓｂおよび１つ以上の前角度値θｓｃに基づいて、上記一連の手順によって現在角度値θｓｂの次に決定される角度検出値θｓを推測する。このようにして推測される角度検出値θｓが上記推測値θｓｄである。推測値θｓｄは、例えば、現在角度値θｓｂと、１つ以上の前角度値θｓｃに基づいて、線形近似によって角度値を従属変数とする近似式を求めることによって推測される。推測値θｓｄは、推測値記憶部６３４によって保存される。
【０２２８】
角度検出値決定部６３１は、角度値記憶部６３２および推測値記憶部６３４を制御して、実角度検出値θｓａまたは推測値θｓｄを現在角度値θｓｂとして角度値記憶部６３２に保存すると共に、角度値記憶部６３２に保存された現在角度値θｓｂを、角度出力部６３が出力する角度検出値θｓとして、角度値記憶部６３２から出力させる。実角度検出値θｓａまたは推測値θｓｄを現在角度値θｓｂとして保存する手順については、後で説明する。
【０２２９】
次に、本実施の形態に係る角度決定方法について説明する。本実施の形態に係る角度決定方法は、第１の実施の形態で説明した要件１〜４を満たしている。本実施の形態に係る角度決定方法は、更に、第１の実施の形態で説明した要件５，６を満たしていてもよい。以下、本実施の形態に係る角度決定方法が第１の実施の形態に係る角度決定方法と異なる点について説明する。本実施の形態に係る角度決定方法では、第２の手順の内容が、第１の実施の形態とは異なっている。本実施の形態における第２の手順は、所定の時間ｄｔ毎に角度検出値θｓを繰り返し決定すると共に、既に決定された複数の角度検出値θｓに基づいて、次に決定される角度検出値θｓの推測値θｓｄを作成する。また、本実施の形態における第２の手順は、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、ｇ個の角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値θｓを決定し、複数の正しい角度値を特定できない場合には、推測値θｓｄを角度検出値θｓとする。
【０２３０】
本実施の形態における第２の手順は、特に、ｇ個の角度値の中から選択された２つの角度値からなる少なくともｇ個の角度値対について、それぞれ、角度値対を構成する２つの角度値の差である少なくともｇ個の角度差を算出する手順と、少なくともｇ個の角度差のうち、所定の範囲内となる１つ以上の角度差を抽出し、抽出した１つ以上の角度差に対応する１つ以上の角度値対を構成する複数の角度値を、複数の暫定正常角度値とする手順と、所定の時間ｄｔ毎に角度検出値θｓを繰り返し決定する角度検出値決定手順とを含んでいる。角度検出値決定手順は、既に決定された複数の角度検出値θｓに基づいて、次に決定される角度検出値θｓの推測値θｓｄを作成する手順と、ｎ個の検出回路のうちの１つが故障した場合において、複数の暫定正常角度値の中から、故障した１つの検出回路を含まない複数のグループに対応する複数の正しい角度値を特定することが可能な場合には、複数の正しい角度値のうちの少なくとも１つに基づいて角度検出値θｓを決定し、複数の正しい角度値を特定できない場合には、推測値θｓｄを角度検出値θｓとする手順とを含んでいる。
【０２３１】
以下、本実施の形態に係る角度決定方法の実施例について説明する。以下、この実施例に係る角度決定方法を、第３の実施例の角度決定方法と言う。第３の実施例の角度決定方法は、第３の実施例の回転磁界センサ１を用いる。
【０２３２】
第３の実施例の角度決定方法は、第１の手順および第２の手順を備えている。第３の実施例の角度決定方法における第１の手順は、第１の実施の形態で説明した第１および第２の実施例の角度決定方法における第１の手順Ｓ１０１（図７および図８参照）と同じである。第３の実施例の角度決定方法における第２の手順は、図２１に示した制御部６０によって、４つの角度値θｓ１〜θｓ４を利用して、角度検出値θｓを決定する手順である。
【０２３３】
第３の実施例の角度決定方法における第２の手順は、４つの角度差θＡ〜θＤを算出する手順と、４つの角度差θＡ〜θＤを利用して、複数の暫定正常角度値を抽出する手順と、所定の時間ｄｔ毎に角度検出値θｓを繰り返し決定する角度検出値決定手順とを含んでいる。４つの角度差θＡ〜θＤを算出する手順は、第１の実施の形態で説明した手順Ｓ１０２Ａ（図７参照）と同じである。複数の暫定正常角度値を抽出する手順は、第１の実施の形態で説明した手順Ｓ１０２Ｂ（図７参照）または手順Ｓ１０２Ｅ（図８参照）と同様の方法で、複数の暫定正常角度値を抽出する。複数の暫定正常角度値を抽出する手順が、手順Ｓ１０２Ｂと同様の方法で、複数の暫定正常角度値を抽出する場合には、複数の暫定正常角度値は、手順Ｓ１０２Ｂにおいて抽出される複数の正しい角度値に相当する。複数の暫定正常角度値を抽出する手順が、手順Ｓ１０２Ｅと同様の方法で複数の暫定正常角度値を抽出する場合には、手順Ｓ１０２Ｅと同様に、全ての誤った角度値を抽出し、故障した検出回路を特定すると共に、全ての誤った角度値以外の全ての角度値を複数の暫定正常角度値とする。複数の暫定正常角度値を抽出する手順は、暫定正常角度値判定部１６２によって実行される。
【０２３４】
以下、図２１および図２２を参照して、第３の実施例の角度決定方法における角度検出値決定手順と、角度検出値決定部６３１、角度値記憶部６３２、角度値推測部６３３および推測値記憶部６３４の動作について説明する。図２２は、角度検出値決定手順を示すフローチャートである。
【０２３５】
角度検出値決定手順では、まず、手順Ｓ２０１で、角度検出値決定部６３１によって、複数の暫定正常角度値の中から複数の正しい角度値を特定することが可能か否かを判定する。回転磁界センサ１の第１ないし第４の検出回路１０〜４０（図３参照）に故障が発生していない場合には、複数の暫定正常角度値は、いずれも同じ値または極めて近い値になる。この場合、角度検出値決定部６３１は、複数の正しい角度値を特定することが可能と判定する。
【０２３６】
一方、第１ないし第４の検出回路１０〜４０のうちの１つが故障すると、４つの角度値θｓ１〜θｓ４のうち、故障した１つの検出回路を含む２つのグループに対応する２つの角度値は誤った角度値となる。この場合、あるタイミングで、複数の暫定正常角度値として、本来の複数の正しい角度値の他に、２つの誤った角度値が抽出される場合がある。すなわち、あるタイミングで、２つの誤った角度値からなる角度値対について算出された角度差が０または０に極めて近い値になると、この２つの誤った角度値は、複数の暫定正常角度値として抽出される。
【０２３７】
複数の暫定正常角度値が誤った角度値を含んでいる場合であっても、複数の暫定正常角度値の全てが、同じ値または極めて近い値である場合には、誤った角度値を正しい角度値とみなしても問題はない。従って、この場合には、角度検出値決定部６３１は、複数の正しい角度値を特定することが可能と判定する。
【０２３８】
一方、複数の暫定正常角度値の全てが同じ値または極めて近い値ではない場合には、複数の暫定正常角度値の中で正しい角度値と誤った角度値とを判別することができない。この場合、角度検出値決定部６３１は、複数の正しい角度値を特定することができないと判定する。
【０２３９】
手順Ｓ２０１において複数の正しい角度値を特定することが可能であると判定された場合（手順Ｓ２０１におけるＹ）には、次に、手順Ｓ２０２Ａで、角度検出値決定部６３１が角度値記憶部６３２を制御して、角度値記憶部６３２において、保存されている現在角度値θｓｂを前角度値θｓｃにする。次に、手順Ｓ２０３Ａで、角度検出値決定部６３１によって実角度検出値θｓａを決定し、更に、角度検出値決定部６３１が角度値記憶部６３２を制御して、実角度検出値θｓａを現在角度値θｓｂとして角度値記憶部６３２に保存する。
【０２４０】
手順Ｓ２０１において正常な角度値を特定することができないと判定された場合（手順Ｓ２０１におけるＮ）には、次に、手順Ｓ２０２Ｂで、角度検出値決定部６３１が角度値記憶部６３２を制御して、角度値記憶部６３２において、保存されている現在角度値θｓｂを前角度値θｓｃにする。次に、手順Ｓ２０３Ｂで、角度検出値決定部６３１が角度値記憶部６３２および推測値記憶部６３４を制御して、推測値記憶部６３４に保存されている推測値θｓｄを現在角度値θｓｂとして角度値記憶部６３２に保存する。
【０２４１】
手順Ｓ２０３Ａまたは手順Ｓ２０３Ｂが実行されると、次に、手順Ｓ２０４で、角度検出値決定部６３１は、角度値記憶部６３２に保存されている現在角度値θｓｂを、角度出力部６３が出力する角度検出値θｓとして、角度値記憶部６３２から出力させる。この手順Ｓ２０４では、手順Ｓ２０３Ａにおいて保存された実角度検出値θｓａ、または手順Ｓ２０３Ｂにおいて保存された推測値θｓｄが、角度検出値θｓとして出力される。
【０２４２】
次に、手順Ｓ２０５で、角度値推測部６３３によって、角度値記憶部６３２に保存されている現在角度値θｓｂおよび前角度値θｓｃに基づいて、現在角度値θｓｂの次に決定される角度検出値θｓを推測して、推測値θｓｄを作成する。次に、手順Ｓ２０６で、角度検出値決定部６３１が推測値記憶部６３４を制御して、推測値θｓｄを推測値記憶部６３４に保存する。
【０２４３】
次に、手順Ｓ２０７で、角度検出値決定部６３１が、角度検出値決定手順を終了するか否かを判定する。手順Ｓ２０７で、終了すると判定された場合（Ｙ）は、角度検出値決定手順を終了する。角度検出値決定手順は、例えば、終了を指示する信号が角度検出値決定部６３１に入力されることによって終了する。手順Ｓ２０７で、終了しないと判定された場合（Ｎ）は、手順Ｓ２０１に戻る。このようにして、所定の時間ｄｔ毎に、繰り返し、角度検出値θｓが決定されて角度出力部６３から出力される。
【０２４４】
なお、第３の実施例の角度決定方法における角度検出値決定手順は、角度値記憶部６３２に現在角度値θｓｂおよび前角度値θｓｃが保存され、推測値記憶部６３４に推測値θｓｄが保存されていることを前提としている。そのため、角度検出値決定手順を実行する前に、以下の準備手順を実行してもよい。準備手順では、まず、角度検出値決定部６３１によって、複数の暫定正常角度値に基づいて、実角度検出値θｓａを決定する。なお、複数の暫定正常角度値の全てが同じ値または極めて近い値ではなく、実角度検出値θｓａを決定できない場合には、複数の暫定正常角度値の全てが同じ値または極めて近い値になるまで、実角度検出値θｓａを決定する手順を繰り返し実行してもよい。実角度検出値θｓａが決定されたら、実角度検出値θｓａを現在角度値θｓｂとして角度値記憶部６３２に保存する。
【０２４５】
準備手順では、次に、角度検出値決定部６３１によって、新たな複数の暫定正常角度値に基づいて、新たな実角度検出値θｓａを決定する。次に、現在角度値θｓｂを前角度値θｓｃにし、新たな実角度検出値θｓａを現在角度値θｓｂとして角度値記憶部６３２に保存する。次に、手順Ｓ２０５、Ｓ２０６と同様に、現在角度値θｓｂおよび前角度値θｓｃに基づいて推測値θｓｄを作成し保存する。このような準備手順を実行することにより、角度値記憶部６３２に現在角度値θｓｂおよび前角度値θｓｃが保存され、推測値記憶部６３４に推測値θｓｄが保存される。これにより、角度検出値決定手順を実行する準備が完了する。準備手順は、例えば、回転磁界センサ１による角度θの検出開始直後に実行される。
【０２４６】
以上説明したように、本実施の形態では、あるタイミングで、２つの誤った角度値からなる角度値対について算出された角度差が０または０に極めて近い値になって、複数の正しい角度値を特定することができないときには、推測値θｓｄが角度検出値θｓとして出力される。これにより、本実施の形態によれば、常に角度検出値θｓを出力することが可能になる。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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、各実施の形態における第１ないし第４の検出回路１０〜４０の配置や第１ないし第４の方向Ｄ１〜Ｄ４は一例であり、第１ないし第４の検出回路１０〜４０の配置と第１ないし第４の方向Ｄ１〜Ｄ４は、特許請求の範囲に記載された要件を満たす範囲内で種々の変更が可能である。
【０２４９】
また、第２ないし第６の実施の形態では、回転磁界センサ１は第１ないし第４の検出回路１０〜４０の代わりに、第１の実施の形態において要件５を説明する際に示したグループの例に従うｎ個の検出回路を備えていてもよい。
【０２５０】
また、本発明における磁気検出素子は、磁気検出素子を含む検出回路が回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した出力信号を出力することができるものであれば、スピンバルブ型のＭＲ素子（ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子）に限られない。例えば、磁気検出素子としては、ＡＭＲ素子、ホール素子、フラックスゲート型磁気センサ等を用いることもできる。
【符号の説明】
【０２５１】
１…回転磁界センサ、２…磁石、１０，２０，３０，４０…検出回路、１４，２４，３４，４４…ブリッジ回路、５０…角度計算部、５１，５２，５３，５４…角度計算回路、６０…制御部、６１…角度差計算部、６２…判定部、６３…角度出力部。
【図１】
2015135312.tif 000003
【図２】
2015135312.tif 000004
【図３】
2015135312.tif 000005
【図４】
2015135312.tif 000006
【図５】
2015135312.tif 000007
【図６】
2015135312.tif 000008
【図７】
2015135312.tif 000009
【図８】
2015135312.tif 000010
【図９】
2015135312.tif 000011
【図１０】
2015135312.tif 000012
【図１１】
2015135312.tif 000013
【図１２】
2015135312.tif 000014
【図１３】
2015135312.tif 000015
【図１４】
2015135312.tif 000016
【図１５】
2015135312.tif 000017
【図１６】
2015135312.tif 000018
【図１７】
2015135312.tif 000019
【図１８】
2015135312.tif 000020
【図１９】
2015135312.tif 000021
【図２０】
2015135312.tif 000022
【図２１】
2015135312.tif 000023
【図２２】
2015135312.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月18日(2014.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
判定部６２の動作は、第１の実施例と第２の実施例で以下のように異なる。第１の実施例では、判定部６２は、４つの角度差θＡ〜θＤを利用して、複数の正しい角度値を抽出する。第２の実施例では、判定部６２は、４つの角度差θＡ〜θＤに基づいて、故障した検出回路を特定する。この判定部６２の動作については、後で詳しく説明する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７１】
ｎが８、ｍが４、ｇが６の場合の６つのグループの例としては、下記の例１２がある。
例１２：（１，２，３，４）、（２，３，４，５）、（３，４，５，６）、（４，５，６，７）、（５，６，７，８）、（６，７，８，１）