(57)【要約】【課題】回転磁界センサの検出角度の誤差を低減する。【解決手段】回転磁界センサ１は、第１ないし第６の信号を生成する信号生成部１４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂと、角度検出部６０を備えている。角度検出部６０は演算回路６１〜６６を有している。演算回路６１，６２，６３は、それぞれ、第１および第２の信号に比べて第２高調波成分が低減された信号Ｓａ１、第３および第４の信号に比べて第２高調波成分が低減された信号Ｓａ２、第５および第６の信号に比べて第２高調波成分が低減された信号Ｓａ３を生成する。演算回路６４，６５は、それぞれ、信号Ｓａ１，Ｓａ２に比べて第３高調波成分が低減された信号Ｓａ４、信号Ｓａ２，Ｓａ３に比べて第３高調波成分が低減された信号Ｓａ５を生成する。演算回路６４は、信号Ｓａ４，Ｓａ５に基づいて角度検出値θｓを算出する。【選択図】図３
2015045529.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第１ないし第６の信号を生成する第１ないし第６の信号生成部と、
前記第１ないし第６の信号に基づいて、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する角度検出値を生成する角度検出部とを備え、
前記第１ないし第６の信号は、それぞれ、所定の信号周期で周期的に変化する理想成分と、前記信号周期の１／２の周期の誤差成分と、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分とを含み、
前記第１ないし第６の信号のそれぞれの理想成分の位相は、互いに異なり、
前記第１の信号の理想成分と第２の信号の理想成分の位相差の絶対値、前記第３の信号の理想成分と第４の信号の理想成分の位相差の絶対値、および前記第５の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値は、いずれも、１５０°より大きく２１０°より小さく、
前記角度検出部は、
前記第１および第２の信号に基づいて、前記第１および第２の信号に比べて、前記信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第１の演算後信号を生成する第１の演算回路と、
前記第３および第４の信号に基づいて、前記第３および第４の信号に比べて、前記信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第２の演算後信号を生成する第２の演算回路と、
前記第５および第６の信号に基づいて、前記第５および第６の信号に比べて、前記信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第３の演算後信号を生成する第３の演算回路と、
前記第１および第２の演算後信号に基づいて、前記第１および第２の演算後信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第４の演算後信号を生成する第４の演算回路と、
前記第２および第３の演算後信号に基づいて、前記第２および第３の演算後信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第５の演算後信号を生成する第５の演算回路と、
前記第４および第５の演算後信号に基づいて、前記角度検出値を算出する第６の演算回路とを有することを特徴とする回転磁界センサ。
【請求項２】
前記第１の信号の理想成分と第３の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ１とし、前記第３の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ２とし、前記第２の信号の理想成分と第４の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ３とし、前記第４の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ４としたとき、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さく、前記第１の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ１＋ＰＨ２であり、前記第２の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ３＋ＰＨ４であり、
前記第１の演算後信号は、前記第１の信号と第２の信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第２の演算後信号は、前記第３の信号と第４の信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第３の演算後信号は、前記第５の信号と第６の信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第４の演算後信号は、前記第１の演算後信号と第２の演算後信号の和を求めることを含む演算によって生成され、
前記第５の演算後信号は、前記第２の演算後信号と第３の演算後信号の和を求めることを含む演算によって生成され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３】
前記第１の信号の理想成分と第３の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ１とし、前記第３の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ２とし、前記第２の信号の理想成分と第４の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ３とし、前記第４の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ４としたとき、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さく、前記第１の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ１＋ＰＨ２であり、前記第２の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ３＋ＰＨ４であり、
前記第１の演算後信号は、前記第１の信号と第２の信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第２の演算後信号は、前記第３の信号と第４の信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第３の演算後信号は、前記第５の信号と第６の信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第４の演算後信号は、前記第１の演算後信号と第２の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第５の演算後信号は、前記第２の演算後信号と第３の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成され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４】
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３のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項５】
前記第１ないし第６の信号生成部は、それぞれ、前記少なくとも１つの磁気検出素子として、直列に接続された第１および第２の磁気抵抗効果素子を含み、
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、前記磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有し、
前記第１の磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向と、前記第２の磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向は、互いに反対方向であり、
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子の互いに反対側の端部間に所定の電圧が印加され、
前記第１ないし第６の信号は、それぞれ、対応する信号生成部における前記第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の接続点から出力されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項６】
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第１ないし第６の信号を生成する第１ないし第６の信号生成部と、
前記第１ないし第６の信号に基づいて、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する角度検出値を生成する角度検出部とを備え、
前記第１ないし第６の信号は、それぞれ、所定の信号周期で周期的に変化する理想成分と、前記信号周期の１／２の周期の誤差成分と、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分とを含み、
前記第１ないし第６の信号のそれぞれの理想成分の位相は、互いに異なり、
前記第１の信号の理想成分と第２の信号の理想成分の位相差の絶対値、前記第３の信号の理想成分と第４の信号の理想成分の位相差の絶対値、および前記第５の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値は、いずれも、１５０°より大きく２１０°より小さく、
前記角度検出部は、
前記第１および第３の信号に基づいて、前記第１および第３の信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第１の演算後信号を生成する第１の演算回路と、
前記第２および第４の信号に基づいて、前記第２および第４の信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第２の演算後信号を生成する第２の演算回路と、
前記第３および第５の信号に基づいて、前記第３および第５の信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第３の演算後信号を生成する第３の演算回路と、
前記第４および第６の信号に基づいて、前記第４および第６の信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第４の演算後信号を生成する第４の演算回路と、
前記第１および第２の演算後信号に基づいて、前記第１および第２の演算後信号に比べて、前記信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第５の演算後信号を生成する第５の演算回路と、
前記第３および第４の演算後信号に基づいて、前記第３および第４の演算後信号に比べて、前記信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第６の演算後信号を生成する第６の演算回路と、
前記第５および第６の演算後信号に基づいて、前記角度検出値を算出する第７の演算回路とを有することを特徴とする回転磁界センサ。
【請求項７】
前記第１の信号の理想成分と第３の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ１とし、前記第３の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ２とし、前記第２の信号の理想成分と第４の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ３とし、前記第４の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ４としたとき、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さく、前記第１の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ１＋ＰＨ２であり、前記第２の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ３＋ＰＨ４であり、
前記第１の演算後信号は、前記第１の信号と第３の信号の和を求めることを含む演算によって生成され、
前記第２の演算後信号は、前記第２の信号と第４の信号の和を求めることを含む演算によって生成され、
前記第３の演算後信号は、前記第３の信号と第５の信号の和を求めることを含む演算によって生成され、
前記第４の演算後信号は、前記第４の信号と第６の信号の和を求めることを含む演算によって生成され、
前記第５の演算後信号は、前記第１の演算後信号と第２の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第６の演算後信号は、前記第３の演算後信号と第４の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成されることを特徴とする請求項６記載の回転磁界センサ。
【請求項８】
前記第１の信号の理想成分と第３の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ１とし、前記第３の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ２とし、前記第２の信号の理想成分と第４の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ３とし、前記第４の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ４としたとき、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さく、前記第１の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ１＋ＰＨ２であり、前記第２の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ３＋ＰＨ４であり、
前記第１の演算後信号は、前記第１の信号と第３の信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第２の演算後信号は、前記第２の信号と第４の信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第３の演算後信号は、前記第３の信号と第５の信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第４の演算後信号は、前記第４の信号と第６の信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第５の演算後信号は、前記第１の演算後信号と第２の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成され、
前記第６の演算後信号は、前記第３の演算後信号と第４の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成されることを特徴とする請求項６記載の回転磁界センサ。
【請求項９】
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６ないし８のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項１０】
前記第１ないし第６の信号生成部は、それぞれ、前記少なくとも１つの磁気検出素子として、直列に接続された第１および第２の磁気抵抗効果素子を含み、
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、前記磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有し、
前記第１の磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向と、前記第２の磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向は、互いに反対方向であり、
前記第１および第２の磁気抵抗効果素子の互いに反対側の端部間に所定の電圧が印加され、
前記第１ないし第６の信号は、それぞれ、対応する信号生成部における前記第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の接続点から出力されることを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【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回転磁界センサに関する。
【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１，２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つの磁気検出素子としての磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子とも記す。）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３には、３個の感知部の組を２つ備えた磁気回転センサが記載されている。このセンサにおいて、１つの組の３個の感知部は、間隔が信号磁界の記録波長の１／３となるように平行に配置されて直列に接続されている。１つの組の３個の感知部の両端には電源電圧が印加され、３個の感知部の２つの接続部より、それぞれ信号が出力される。２つの組は、対応する感知部が互いに平行で且つ間隔が信号磁界の記録波長の１／２となるように同一基板上に形成されている。
【０００５】
特許文献４には、３個の磁気抵抗素子と２個の差動演算増幅器を備えた回転方向弁別回転検出装置が記載されている。この装置において、２個の磁気抵抗素子の出力は、それぞれ２個の差動演算増幅器の一方の入力に接続され、他の１個の磁気抵抗素子の出力は、２個の差動演算増幅器の他方の入力に共通に接続されている。
【０００６】
特許文献５には、位相が９０°間隔で異なる３つの出力信号を出力する３つのホール素子を備えた回転角速度検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５１１０１３４号公報
【特許文献２】特表２００４−５０４７１３号公報
【特許文献３】特開昭６１−１７３１１３号公報
【特許文献４】特開平４−５５７１号公報
【特許文献５】特開２００５−３１５７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
磁気検出素子としてＭＲ素子を用いた回転磁界センサでは、回転磁界の方向の回転に伴って、各ブリッジ回路の出力信号の波形は、理想的には正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）となる。しかし、特許文献１に記載されているように、ブリッジ回路の出力信号波形は正弦曲線から歪む場合があることが知られている。ブリッジ回路の出力信号波形が歪むと、回転磁界センサによる検出角度に誤差が生じる場合がある。ブリッジ回路の出力信号波形が歪む原因の１つには、ＭＲ素子に起因するものがある。
【０００９】
以下、ＭＲ素子がＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子またはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子である場合を例にとって、ＭＲ素子に起因してＭＲ素子を用いたブリッジ回路の出力信号波形が歪む場合の例について説明する。ＧＭＲ素子やＴＭＲ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している。ＭＲ素子に起因してブリッジ回路の出力信号波形が歪む場合の例としては、磁化固定層の磁化方向が回転磁界等の影響によって変動する場合が挙げられる。これは、回転磁界の強度が比較的大きい場合に発生しやすい。ＭＲ素子に起因してブリッジ回路の出力信号波形が歪む場合の他の例としては、自由層の磁化方向が、自由層の形状異方性や保磁力等の影響によって、回転磁界の方向と一致しない場合が挙げられる。これは、回転磁界の強度が比較的小さい場合に発生しやすい。
【００１０】
ここで、ブリッジ回路の出力信号が、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、ブリッジ回路の出力信号波形を歪ませる信号誤差とを含むものとする。信号誤差の主要な成分は、理想成分の周期の１／２の周期の第２高調波成分と、理想成分の周期の１／３の周期の第３高調波成分である。そのため、回転磁界センサの検出角度の誤差を低減するためには、第２高調波成分と第３高調波成分を低減することが重要である。
【００１１】
特許文献１には、それぞれホイートストン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第３高調波成分を低減する技術が記載されている。しかし、この技術では、２つのホイートストンブリッジ回路を有する従来の回転磁界センサに比べて、２倍の数のホイートストンブリッジ回路が必要である。そのため、この技術には、回転磁界センサの小型化、構成の簡略化の観点から、改善の余地があった。
【００１２】
特許文献２には、主参照磁化軸を持つ主検出素子に、それぞれ主参照磁化軸に対して傾いた参照磁化軸を有する２つの補正検出素子を電気的に接続して、検出角度を補正する技術が記載されている。しかし、この技術では、主検出素子および補正検出素子の抵抗、サイズ、材料や、回転磁界の強度等の設計条件の違いに応じて、補正検出素子のデザインを最適化する必要があり、センサの設計が容易ではないという問題点がある。
【００１３】
特許文献３ないし５では、特に第３高調波成分の低減は図られていない。
【００１４】
なお、ここまでは、磁気検出素子としてＭＲ素子を用いた回転磁界センサにおいて、回転磁界センサによる検出角度に誤差が生じる場合があるという問題点について説明してきた。しかし、この問題点は、磁気検出素子を含み、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全般に当てはまる。
【００１５】
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、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、検出角度の誤差を低減できるようにした回転磁界センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１および第２の態様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第１ないし第６の信号を生成する第１ないし第６の信号生成部と、第１ないし第６の信号に基づいて、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する角度検出値を生成する角度検出部とを備えている。第１ないし第６の信号は、それぞれ、所定の信号周期で周期的に変化する理想成分と、信号周期の１／２の周期の誤差成分と、信号周期の１／３の周期の誤差成分とを含んでいる。第１ないし第６の信号のそれぞれの理想成分の位相は、互いに異なっている。第１の信号の理想成分と第２の信号の理想成分の位相差の絶対値、第３の信号の理想成分と第４の信号の理想成分の位相差の絶対値、および第５の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値は、いずれも、１５０°より大きく２１０°より小さい。
【００１７】
本発明の第１の態様の回転磁界センサでは、角度検出部は、第１ないし第６の演算回路を有している。第１の演算回路は、第１および第２の信号に基づいて、第１および第２の信号に比べて、信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第１の演算後信号を生成する。第２の演算回路は、第３および第４の信号に基づいて、第３および第４の信号に比べて、信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第２の演算後信号を生成する。第３の演算回路は、第５および第６の信号に基づいて、第５および第６の信号に比べて、信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第３の演算後信号を生成する。第４の演算回路は、第１および第２の演算後信号に基づいて、第１および第２の演算後信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第４の演算後信号を生成する。第５の演算回路は、第２および第３の演算後信号に基づいて、第２および第３の演算後信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第５の演算後信号を生成する。第６の演算回路は、第４および第５の演算後信号に基づいて、角度検出値を算出する。
【００１８】
本発明の第２の態様の回転磁界センサでは、角度検出部は、第１ないし第７の演算回路を有している。第１の演算回路は、第１および第３の信号に基づいて、第１および第３の信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第１の演算後信号を生成する。第２の演算回路は、第２および第４の信号に基づいて、第２および第４の信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第２の演算後信号を生成する。第３の演算回路は、第３および第５の信号に基づいて、第３および第５の信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第３の演算後信号を生成する。第４の演算回路は、第４および第６の信号に基づいて、第４および第６の信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第４の演算後信号を生成する。第５の演算回路は、第１および第２の演算後信号に基づいて、第１および第２の演算後信号に比べて、信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第５の演算後信号を生成する。第６の演算回路は、第３および第４の演算後信号に基づいて、第３および第４の演算後信号に比べて、信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第６の演算後信号を生成する。第７の演算回路は、第５および第６の演算後信号に基づいて、角度検出値を算出する。
【００１９】
ここで、第１の信号の理想成分と第３の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ１とし、第３の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ２とし、第２の信号の理想成分と第４の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ３とし、第４の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ４とする。
【００２０】
本発明の第１の態様の回転磁界センサにおいて、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さくてもよい。この場合、第１の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ１＋ＰＨ２であり、第２の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ３＋ＰＨ４である。また、この場合、第１の演算後信号は、第１の信号と第２の信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第２の演算後信号は、第３の信号と第４の信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第３の演算後信号は、第５の信号と第６の信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第４の演算後信号は、第１の演算後信号と第２の演算後信号の和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第５の演算後信号は、第２の演算後信号と第３の演算後信号の和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。
【００２１】
あるいは、本発明の第１の態様の回転磁界センサにおいて、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さくてもよい。この場合、第１の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ１＋ＰＨ２であり、第２の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ３＋ＰＨ４である。また、この場合、第１の演算後信号は、第１の信号と第２の信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第２の演算後信号は、第３の信号と第４の信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第３の演算後信号は、第５の信号と第６の信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第４の演算後信号は、第１の演算後信号と第２の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第５の演算後信号は、第２の演算後信号と第３の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。
【００２２】
本発明の第２の態様の回転磁界センサにおいて、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さくてもよい。この場合、第１の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ１＋ＰＨ２であり、第２の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ３＋ＰＨ４である。また、この場合、第１の演算後信号は、第１の信号と第３の信号の和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第２の演算後信号は、第２の信号と第４の信号の和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第３の演算後信号は、第３の信号と第５の信号の和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第４の演算後信号は、第４の信号と第６の信号の和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第５の演算後信号は、第１の演算後信号と第２の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第６の演算後信号は、第３の演算後信号と第４の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。
【００２３】
あるいは、本発明の第２の態様の回転磁界センサにおいて、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さくてもよい。この場合、第１の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ１＋ＰＨ２であり、第２の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値はＰＨ３＋ＰＨ４である。また、この場合、第１の演算後信号は、第１の信号と第３の信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第２の演算後信号は、第２の信号と第４の信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第３の演算後信号は、第３の信号と第５の信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第４の演算後信号は、第４の信号と第６の信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第５の演算後信号は、第１の演算後信号と第２の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。第６の演算後信号は、第３の演算後信号と第４の演算後信号の差を求めることを含む演算によって生成されてもよい。
【００２４】
本発明の第１および第２の態様の回転磁界センサにおいて、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。
【００２５】
また、本発明の第１および第２の態様の回転磁界センサにおいて、第１ないし第６の信号生成部は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子として、直列に接続された第１および第２の磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。第１および第２の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有していてもよい。この場合、第１の磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向と、第２の磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向は、互いに反対方向である。また、この場合、第１および第２の磁気抵抗効果素子の互いに反対側の端部間に所定の電圧が印加され、第１ないし第６の信号は、それぞれ、対応する信号生成部における第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子の接続点から出力される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第１の態様の回転磁界センサでは、第１および第２の信号に比べて、信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第１の演算後信号と、第３および第４の信号に比べて、信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第２の演算後信号と、第５および第６の信号に比べて、信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第３の演算後信号が生成される。そして、第１および第２の演算後信号に基づいて、第１および第２の演算後信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第４の演算後信号が生成され、第２および第３の演算後信号に基づいて、第２および第３の演算後信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第５の演算後信号が生成され、第４および第５の演算後信号に基づいて、角度検出値が算出される。これにより、本発明によれば、回転磁界センサの検出角度の誤差を低減することが可能になるという効果を奏する。
【００２７】
本発明の第２の態様の回転磁界センサでは、第１および第３の信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第１の演算後信号と、第２および第４の信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第２の演算後信号と、第３および第５の信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第３の演算後信号と、第４および第６の信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第４の演算後信号が生成される。そして、第１および第２の演算後信号に基づいて、第１および第２の演算後信号に比べて、信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第５の演算後信号が生成され、第３および第４の演算後信号に基づいて、第３および第４の演算後信号に比べて、信号周期の１／２の周期の誤差成分が低減された第６の演算後信号が生成され、第５および第６の演算後信号に基づいて、角度検出値が算出される。これにより、本発明によれば、回転磁界センサの検出角度の誤差を低減することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る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構成を示す回路図である。
【図４】図３に示した第６の演算回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図３におけるＭＲ素子の一部を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における第１ないし第３の演算後信号のそれぞれの理想成分の波形の一例を示す波形図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における第１ないし第３の演算後信号に含まれる信号誤差の波形の一例を示す波形図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における第４および第５の演算後信号に含まれる信号誤差分の波形の一例を示す波形図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における角度検出値に含まれる角度誤差の一例を示す波形図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す回路図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す回路図である。
【図１２】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回路図である。
【図１３】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１４】本発明の第５の実施の形態における第１の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態における第２の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の第５の実施の形態における第３の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１７】本発明の第６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６の実施の形態における第１の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６の実施の形態における第２の変形例の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６の実施の形態における第３の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
回転磁界センサ１は、第１の検出回路１０、第２の検出回路２０および第３の検出回路３０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３の検出回路１０〜３０を別体として描いているが、第１ないし第３の検出回路１０〜３０は一体化されていてもよい。また、図１では、第１ないし第３の検出回路１０〜３０が回転中心Ｃに平行な方向に積層されているが、その積層順序は図１に示した例に限られない。
【００３３】
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。
【００３４】
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。基準位置ＰＲは、例えば、第１の検出回路１０が配置されている位置とする。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から反時計回り方向に見たときに負の値で表す。
【００３５】
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と呼ぶ。本実施の形態では、第１ないし第３の位置Ｐ１〜Ｐ３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。
【００３６】
第１の検出回路１０は、第１の信号生成部と第２の信号生成部とを含んでいる。第２の検出回路２０は、第３の信号生成部と第４の信号生成部とを含んでいる。第３の検出回路３０は、第５の信号生成部と第６の信号生成部とを含んでいる。第１ないし第６の信号生成部は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。第１ないし第６の信号生成部の構成については、後で詳しく説明する。
【００３７】
第１ないし第６の信号生成部は、それぞれ、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第１ないし第６の信号を生成する。具体的に説明すると、第１の信号生成部は、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の信号を生成する。第１の信号は、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の信号生成部は、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の信号を生成する。第２の信号は、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の信号生成部は、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の信号を生成する。第３の信号は、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の信号生成部は、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の信号を生成する。第４の信号は、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。第５の信号生成部は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第５の方向Ｄ５との相対角度に対応した第５の信号を生成する。第５の信号は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第５の方向Ｄ５のときに最大になる。第６の信号生成部は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと第６の方向Ｄ６との相対角度に対応した第６の信号を生成する。第６の信号は、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第６の方向Ｄ６のときに最大になる。
【００３８】
第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２がなす角度、第３の方向Ｄ３と第４の方向Ｄ４がなす角度、第５の方向Ｄ５と第６の方向Ｄ６がなす角度は、いずれも、１５０°より大きく２１０°より小さい。これらの角度は、いずれも、図２に示したように、１８０°であることが好ましい。以下、主に、これらの角度が、いずれも１８０°である場合について説明する。
【００３９】
本実施の形態では、第３の方向Ｄ３は、基準方向ＤＲから時計回り方向に９０°だけ回転した方向（−Ｙ方向）である。ここで、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３がなす角度の絶対値をθ１とし、第３の方向Ｄ３と第５の方向Ｄ５がなす角度の絶対値をθ２とする。第１の方向Ｄ１は、第３の方向Ｄ３から時計回り方向にθ１だけ回転した方向である。第５の方向Ｄ５は、第３の方向Ｄ３から反時計回り方向にθ２だけ回転した方向である。第１の方向Ｄ１と第５の方向Ｄ５がなす角度の絶対値はθ１＋θ２である。
【００４０】
また、本実施の形態では、第４の方向Ｄ４は、基準方向ＤＲから反時計回り方向に９０°だけ回転した方向（Ｙ方向）である。ここで、第２の方向Ｄ２と第４の方向Ｄ４がなす角度の絶対値をθ３とし、第４の方向Ｄ４と第６の方向Ｄ６がなす角度の絶対値をθ４とする。第２の方向Ｄ２は、第４の方向Ｄ４から時計回り方向にθ３だけ回転した方向である。第６の方向Ｄ６は、第４の方向Ｄ４から反時計回り方向にθ４だけ回転した方向である。第２の方向Ｄ２と第６の方向Ｄ６がなす角度の絶対値はθ３＋θ４である。
【００４１】
本実施の形態では、θ１〜θ４は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さい。θ１〜θ４は、いずれも、図２に示したように、６０°であることが好ましい。以下、主に、θ１〜θ４が、いずれも６０°である場合について説明する。この場合、θ１＋θ２、θ３＋θ４は、いずれも１２０°である。
【００４２】
第１ないし第６の信号は、それぞれ、所定の信号周期Ｔで周期的に変化する理想成分を含んでいる。第１ないし第６の信号のそれぞれの理想成分の位相は、互いに異なっている。第１の信号の理想成分と第２の信号の理想成分の位相差の絶対値、第３の信号の理想成分と第４の信号の理想成分の位相差の絶対値、第５の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値は、いずれも、１５０°より大きく２１０°より小さい。これらの位相差の絶対値は、いずれも、１８０°であることが好ましい。以下、主に、これらの位相差の絶対値が、いずれも１８０°である場合について説明する。
【００４３】
また、第１の信号の理想成分と第３の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ１とし、第３の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ２とし、第２の信号の理想成分と第４の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ３とし、第４の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ４とする。ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さい。ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、６０°であることが好ましい。以下、主に、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４が、いずれも６０°である場合について説明する。
【００４４】
また、第１の信号の理想成分と第５の信号の理想成分の位相差の絶対値は、ＰＨ１＋ＰＨ２であり、第２の信号の理想成分と第６の信号の理想成分の位相差の絶対値は、ＰＨ３＋ＰＨ４である。上記のようにＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４が、いずれも６０°である場合、ＰＨ１＋ＰＨ２、ＰＨ３＋ＰＨ４は、いずれも１２０°である。
【００４５】
次に、図３を参照して、回転磁界センサ１の構成について詳しく説明する。図３は、回転磁界センサ１の構成を示す回路図である。第１の検出回路１０は、ホイートストンブリッジ回路１４と、電源ポートＶ１と、グランドポートＧ１と、２つの出力ポートＥ１１，Ｅ１２とを有している。ホイートストンブリッジ回路１４は、第１の信号生成部１４Ａと第２の信号生成部１４Ｂとを含んでいる。第１の信号生成部１４Ａは、直列に接続された磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２を含んでいる。第２の信号生成部１４Ｂは、直列に接続された磁気検出素子Ｒ１３，Ｒ１４を含んでいる。第１の信号Ｓ１は、磁気検出素子Ｒ１１と磁気検出素子Ｒ１２の接続点Ｊ１１から出力される。第２の信号Ｓ２は、磁気検出素子Ｒ１３と磁気検出素子Ｒ１４の接続点Ｊ１２から出力される。
【００４６】
接続点Ｊ１１は、出力ポートＥ１１に接続されている。接続点Ｊ１２は、出力ポートＥ１２に接続されている。磁気検出素子Ｒ１１の磁気検出素子Ｒ１２とは反対側の端部は、磁気検出素子Ｒ１３の磁気検出素子Ｒ１４とは反対側の端部と電源ポートＶ１に接続されている。磁気検出素子Ｒ１２の磁気検出素子Ｒ１１とは反対側の端部は、磁気検出素子Ｒ１４の磁気検出素子Ｒ１３とは反対側の端部とグランドポート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。これにより、磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２の互いに反対側の端部間と、磁気検出素子Ｒ１３，Ｒ１４の互いに反対側の端部間に、所定の電圧が印加される。
【００４７】
第２および第３の検出回路２０，３０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、電源ポートＶ２と、グランドポートＧ２と、２つの出力ポートＥ２１，Ｅ２２とを有している。ホイートストンブリッジ回路２４は、第３の信号生成部２４Ａと第４の信号生成部２４Ｂとを含んでいる。第３の信号生成部２４Ａは、直列に接続された磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２を含んでいる。第４の信号生成部２４Ｂは、直列に接続された磁気検出素子Ｒ２３，Ｒ２４を含んでいる。第３の信号Ｓ３は、磁気検出素子Ｒ２１と磁気検出素子Ｒ２２の接続点Ｊ２１から出力される。第４の信号Ｓ４は、磁気検出素子Ｒ２３と磁気検出素子Ｒ２４の接続点Ｊ２２から出力される。
【００４８】
接続点Ｊ２１は、出力ポートＥ２１に接続されている。接続点Ｊ２２は、出力ポートＥ２２に接続されている。磁気検出素子Ｒ２１の磁気検出素子Ｒ２２とは反対側の端部は、磁気検出素子Ｒ２３の磁気検出素子Ｒ２４とは反対側の端部と電源ポートＶ２に接続されている。磁気検出素子Ｒ２２の磁気検出素子Ｒ２１とは反対側の端部は、磁気検出素子Ｒ２４の磁気検出素子Ｒ２３とは反対側の端部とグランドポート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。これにより、磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２の互いに反対側の端部間と、磁気検出素子Ｒ２３，Ｒ２４の互いに反対側の端部間に、所定の電圧が印加される。
【００４９】
第３の検出回路３０は、ホイートストンブリッジ回路３４と、電源ポートＶ３と、グランドポートＧ３と、２つの出力ポートＥ３１，Ｅ３２とを有している。ホイートストンブリッジ回路３４は、第５の信号生成部３４Ａと第６の信号生成部３４Ｂとを含んでいる。第５の信号生成部３４Ａは、直列に接続された磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２を含んでいる。第６の信号生成部３４Ｂは、直列に接続された磁気検出素子Ｒ３３，Ｒ３４を含んでいる。第５の信号Ｓ５は、磁気検出素子Ｒ３１と磁気検出素子Ｒ３２の接続点Ｊ３１から出力される。第６の信号Ｓ６は、磁気検出素子Ｒ３３と磁気検出素子Ｒ３４の接続点Ｊ３２から出力される。
【００５０】
接続点Ｊ３１は、出力ポートＥ３１に接続されている。接続点Ｊ３２は、出力ポートＥ３２に接続されている。磁気検出素子Ｒ３１の磁気検出素子Ｒ３２とは反対側の端部は、磁気検出素子Ｒ３３の磁気検出素子Ｒ３４とは反対側の端部と電源ポートＶ３に接続されている。磁気検出素子Ｒ３２の磁気検出素子Ｒ３１とは反対側の端部は、磁気検出素子Ｒ３４の磁気検出素子Ｒ３３とは反対側の端部とグランドポート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。これにより、磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２の互いに反対側の端部間と、磁気検出素子Ｒ３３，Ｒ３４の互いに反対側の端部間に、所定の電圧が印加される。
【００５１】
本実施の形態では、第１ないし第６の信号生成部１４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ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、第１ないし第６の信号生成部１４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ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。
【００５２】
第１の信号生成部１４Ａでは、ＭＲ素子Ｒ１１の磁化固定層の磁化の方向は、第１の方向Ｄ１と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１２の磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１１の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Ｊ１１の電位が変化する。従って、第１の信号生成部１４Ａは、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第１の信号Ｓ１を生成する。第１の信号Ｓ１は、出力ポートＥ１１から出力される。
【００５３】
第２の信号生成部１４Ｂでは、ＭＲ素子Ｒ１３の磁化固定層の磁化の方向は、第２の方向Ｄ２と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１４の磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１３の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Ｊ１２の電位が変化する。従って、第２の信号生成部１４Ｂは、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第２の信号Ｓ２を生成する。第２の信号Ｓ２は、出力ポートＥ１２から出力される。
【００５４】
第３の信号生成部２４Ａでは、ＭＲ素子Ｒ２１の磁化固定層の磁化の方向は、第３の方向Ｄ３と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ２２の磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ２１の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Ｊ２１の電位が変化する。従って、第３の信号生成部２４Ａは、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第３の信号Ｓ３を生成する。第３の信号Ｓ３は、出力ポートＥ２１から出力される。
【００５５】
第４の信号生成部２４Ｂでは、ＭＲ素子Ｒ２３の磁化固定層の磁化の方向は、第４の方向Ｄ４と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ２４の磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ２３の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Ｊ２２の電位が変化する。従って、第４の信号生成部２４Ｂは、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第４の信号Ｓ４を生成する。第４の信号Ｓ４は、出力ポートＥ２２から出力される。
【００５６】
第５の信号生成部３４Ａでは、ＭＲ素子Ｒ３１の磁化固定層の磁化の方向は、第５の方向Ｄ５と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ３２の磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ３１の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５の方向Ｄ５との相対角度に応じて、接続点Ｊ３１の電位が変化する。従って、第５の信号生成部３４Ａは、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第５の信号Ｓ５を生成する。第５の信号Ｓ５は、出力ポートＥ３１から出力される。
【００５７】
第６の信号生成部３４Ｂでは、ＭＲ素子Ｒ３３の磁化固定層の磁化の方向は、第６の方向Ｄ６と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ３４の磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ３３の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６の方向Ｄ６との相対角度に応じて、接続点Ｊ３２の電位が変化する。従って、第６の信号生成部３４Ｂは、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに対応した第６の信号Ｓ６を生成する。第６の信号Ｓ６は、出力ポートＥ３２から出力される。
【００５８】
なお、第１ないし第６の信号生成部１４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ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。
【００５９】
ホイートストンブリッジ回路１４，２４，３４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に示したようにホイートストンブリッジ回路１４，２４，３４間で互いに異なっていてもよい。あるいは、ホイートストンブリッジ回路１４，２４，３４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、ホイートストンブリッジ回路１４，２４，３４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に示したようにホイートストンブリッジ回路１４，２４，３４間で互いに異ならせることができる。
【００６０】
ここで、図５を参照して、ＭＲ素子の構成の一例について説明する。図５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４２と、複数のＭＲ膜５０と、複数の上部電極４３とを有している。複数の下部電極４２は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極４２は細長い形状を有している。下部電極４２の長手方向に隣接する２つの下部電極４２の間には、間隙が形成されている。図５に示したように、下部電極４２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５０が配置されている。ＭＲ膜５０は、下部電極４２側から順に積層された自由層５１、非磁性層５２、磁化固定層５３および反強磁性層５４を含んでいる。自由層５１は、下部電極４２に電気的に接続されている。反強磁性層５４は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層５３との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層５３の磁化の方向を固定する。複数の上部電極４３は、複数のＭＲ膜５０の上に配置されている。個々の上部電極４３は細長い形状を有し、下部電極４２の長手方向に隣接する２つの下部電極４２上に配置されて隣接する２つのＭＲ膜５０の反強磁性層５４同士を電気的に接続する。このような構成により、図５に示したＭＲ素子は、複数の下部電極４２と複数の上部電極４３とによって直列に接続された複数のＭＲ膜５０を有している。なお、ＭＲ膜５０における層５１〜５４の配置は、図５に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００６１】
回転磁界センサ１は、更に、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６に基づいて、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θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成する角度検出部６０を備えている。図３に示したように、角度検出部６０は、第１の演算回路６１と、第２の演算回路６２と、第３の演算回路６３と、第４の演算回路６４と、第５の演算回路６５と、第６の演算回路６６とを有している。
【００６２】
第１ないし第６の演算回路６１〜６６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の演算回路６１の２つの入力端は、それぞれ、出力ポートＥ１１，Ｅ１２に接続されている。第２の演算回路６２の２つの入力端は、それぞれ、出力ポートＥ２１，Ｅ２２に接続されている。第３の演算回路６３の２つの入力端は、それぞれ、出力ポートＥ３１，Ｅ３２に接続されている。第４の演算回路６４の２つの入力端は、それぞれ、第１および第２の演算回路６１，６２の各出力端に接続されている。第５の演算回路６５の２つの入力端は、それぞれ、第２および第３の演算回路６２，６３の各出力端に接続されている。第６の演算回路６６の２つの入力端は、それぞれ、第４および第５の演算回路６４，６５の各出力端に接続されている。
【００６３】
第１の演算回路６１は、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２を受け、これらに基づいて第１の演算後信号Ｓａ１を生成する。第２の演算回路６２は、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４を受け、これらに基づいて第２の演算後信号Ｓａ２を生成する。第３の演算回路６３は、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６を受け、これらに基づいて第３の演算後信号Ｓａ３を生成する。第４の演算回路６４は、第１および第２の演算後信号Ｓａ１，Ｓａ２を受け、これらに基づいて第４の演算後信号Ｓａ４を生成する。第５の演算回路６５は、第２および第３の演算後信号Ｓａ２，Ｓａ３を受け、これらに基づいて第５の演算後信号Ｓａ５を生成する。第６の演算回路６６は、第４および第５の演算後信号Ｓａ４，Ｓａ５を受け、これらに基づいて、角度検出値θｓを算出する。
【００６４】
第１ないし第６の演算回路６１〜６６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。
【００６５】
以下、角度検出値θｓの算出方法について説明する。始めに、第１ないし第３の演算後信号Ｓａ１〜Ｓａ３の生成方法について説明する。第１ないし第３の演算後信号Ｓａ１〜Ｓａ３は、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６に基づいて生成される。理想的には、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６は、前述の理想成分のみを含み、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６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。しかし、実際には、ＭＲ素子に起因して、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６の波形は、正弦曲線から歪む。ＭＲ素子に起因して第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６の波形が歪む場合の例としては、磁化固定層の磁化方向が回転磁界ＭＦ等の影響によって変動する場合が挙げられる。これは、回転磁界ＭＦの強度が比較的大きい場合に発生しやすい。ＭＲ素子に起因して第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６の波形が歪む場合の他の例としては、自由層の磁化方向が、自由層の形状異方性や保磁力等の影響によって、回転磁界ＭＦの方向ＤＭと一致しない場合が挙げられる。これは、回転磁界ＭＦの強度が比較的小さい場合に発生しやすい。
【００６６】
正弦曲線から歪んだ第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６は、理想成分の他に、信号誤差を含んでいる。信号誤差の主要な成分は、信号周期Ｔの１／２の周期の誤差成分と、信号周期Ｔの１／３の周期の誤差成分である。そのため、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６は、それぞれ、信号周期Ｔの１／２の周期の誤差成分と、信号周期Ｔの１／３の周期の誤差成分とを含んでいる。以下、信号周期Ｔの１／２の周期の誤差成分を第２高調波成分と呼び、信号周期Ｔの１／３の周期の誤差成分を第３高調波成分と呼ぶ。
【００６７】
前述のように、本実施の形態では、第１の信号Ｓ１の理想成分と第３の信号Ｓ３の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ１、第３の信号Ｓ３の理想成分と第５の信号Ｓ５の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ２は、いずれも好ましくは６０°（π／３）である。そこで、第１、第３および第５の信号Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５の理想成分を、それぞれ、ｓｉｎ（θ−π／３）、ｓｉｎθ、ｓｉｎ（θ＋π／３）と表す。
【００６８】
また、第１の信号Ｓ１の理想成分と第２の信号Ｓ２の理想成分の位相差の絶対値、第３の信号Ｓ３の理想成分と第４の信号Ｓ４の理想成分の位相差の絶対値、第５の信号Ｓ５の理想成分と第６の信号Ｓ６の理想成分の位相差の絶対値は、いずれも好ましくは１８０°であり、第２の信号Ｓ２の理想成分と第４の信号Ｓ４の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ３、第４の信号Ｓ４の理想成分と第６の信号Ｓ６の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ４は、いずれも好ましくは６０°（π／３）である。そこで、第２、第４および第６の信号Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６の理想成分を、それぞれ、ｓｉｎ（θ−π／３−π）、ｓｉｎ（θ−π）、ｓｉｎ（θ＋π／３−π）と表す。これらを変形すると、第２、第４および第６の信号Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６の理想成分は、それぞれ、−ｓｉｎ（θ−π／３）、−ｓｉｎθ、−ｓｉｎ（θ＋π／３）となる。
【００６９】
また、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６の第２高調波成分は、それぞれ、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ−π／３）｝、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ−π／３−π）｝、ｐ・ｓｉｎ２θ、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ−π）｝、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ＋π／３）｝、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ＋π／３−π）｝と表すことができる。信号Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６の第２高調波成分を変形すると、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２のそれぞれの第２高調波成分は、ｐ・ｓｉｎ（２θ−２π／３）となり、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４のそれぞれの第２高調波成分は、ｐ・ｓｉｎ２θとなり、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６のそれぞれの第２高調波成分は、ｐ・ｓｉｎ（２θ＋２π／３）となる。なお、ｐは、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６の第２高調波成分の振幅であり、０＜｜ｐ｜＜１を満たす任意の値である。
【００７０】
また、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６の第３高調波成分は、それぞれ、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−π／３）｝、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−π／３−π）｝、ｑ・ｓｉｎ３θ、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−π）｝、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ＋π／３）｝、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ＋π／３−π）｝と表すことができる。信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４〜Ｓ６の第３高調波成分を変形すると、第１、第４および第５の信号Ｓ１，Ｓ４，Ｓ５のそれぞれの第３高調波成分は、−ｑ・ｓｉｎ３θとなり、第２、第３および第６の信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ６それぞれの第３高調波成分は、ｑ・ｓｉｎ３θとなる。なお、ｑは、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６の第３高調波成分の振幅であり、０＜｜ｑ｜＜１を満たす任意の値である。
【００７１】
本実施の形態では、第１の演算後信号Ｓａ１は、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２の差（Ｓ１−Ｓ２）を求めることを含む演算によって生成される。第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２の差（Ｓ１−Ｓ２）を求めることにより、第１の演算後信号Ｓａ１の理想成分Ｓａ１１、第２高調波成分Ｓａ１２、第３高調波成分Ｓａ１３は、それぞれ下記の式（１Ａ），（１Ｂ），（１Ｃ）によって表されるようになる。なお、「第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２の差（Ｓ１−Ｓ２）を求めることを含む演算」という表現は、演算は、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２の差（Ｓ１−Ｓ２）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。
【００７２】
Ｓａ１１＝ｓｉｎ（θ−π／３）−｛−ｓｉｎ（θ−π／３）｝
＝２ｓｉｎ（θ−π／３）                                …（１Ａ）
Ｓａ１２＝ｐ・ｓｉｎ（２θ−２π／３）−ｐ・ｓｉｎ（２θ−２π／３）
＝０                                                    …（１Ｂ）
Ｓａ１３＝−ｑ・ｓｉｎ３θ−ｑ・ｓｉｎ３θ
＝−２ｑ・ｓｉｎ３θ                                    …（１Ｃ）
【００７３】
式（１Ｂ）から理解されるように、本実施の形態では、第１の演算後信号Ｓａ１を生成する際に、第１の信号Ｓ１の第２高調波成分と第２の信号Ｓ２の第２高調波成分が完全に相殺されて、第１の演算後信号Ｓａ１の第２高調波成分Ｓａ１２は０になる。なお、後で説明するように、第１の信号Ｓ１の理想成分と第２の信号Ｓ２の理想成分の位相差の絶対値が１８０°の場合に限らず、この位相差の絶対値が１５０°よりも大きく２１０°よりも小さければ、第１の演算後信号Ｓａ１の第２高調波成分Ｓａ１２の振幅の絶対値は、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の第２高調波成分の振幅の絶対値｜ｐ｜よりも小さくなる。このように、第１の演算回路６１は、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２に比べて、第２高調波成分が低減された第１の演算後信号Ｓａ１を生成する。
【００７４】
また、本実施の形態では、第２の演算後信号Ｓａ２は、第３の信号Ｓ３と第４の信号Ｓ４の差（Ｓ３−Ｓ４）を求めることを含む演算によって生成される。第３の信号Ｓ３と第４の信号Ｓ４の差（Ｓ３−Ｓ４）を求めることにより、第２の演算後信号Ｓａ２の理想成分Ｓａ２１、第２高調波成分Ｓａ２２、第３高調波成分Ｓａ２３は、それぞれ下記の式（２Ａ），（２Ｂ），（２Ｃ）によって表されるようになる。
【００７５】
Ｓａ２１＝ｓｉｎθ−｛−ｓｉｎθ｝
＝２ｓｉｎθ                      …（２Ａ）
Ｓａ２２＝ｐ・ｓｉｎ２θ−ｐ・ｓｉｎ２θ
＝０                              …（２Ｂ）
Ｓａ２３＝ｑ・ｓｉｎ３θ−｛−ｑ・ｓｉｎ３θ｝
＝２ｑ・ｓｉｎ３θ                …（２Ｃ）
【００７６】
式（２Ｂ）から理解されるように、本実施の形態では、第２の演算後信号Ｓａ２を生成する際に、第３の信号Ｓ３の第２高調波成分と第４の信号Ｓ４の第２高調波成分が完全に相殺されて、第２の演算後信号Ｓａ２の第２高調波成分Ｓａ２２は０になる。なお、第１の演算後信号Ｓａ１の第２高調波成分Ｓａ１２と同様に、第３の信号Ｓ３の理想成分と第４の信号Ｓ４の理想成分の位相差の絶対値が１８０°の場合に限らず、この位相差の絶対値が１５０°よりも大きく２１０°よりも小さければ、第２の演算後信号Ｓａ２の第２高調波成分Ｓａ２２の振幅の絶対値は、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４の第２高調波成分の振幅の絶対値｜ｐ｜よりも小さくなる。このように、第２の演算回路６２は、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４に基づいて、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４に比べて、第２高調波成分が低減された第２の演算後信号Ｓａ２を生成する。
【００７７】
また、本実施の形態では、第３の演算後信号Ｓａ３は、第５の信号Ｓ５と第６の信号Ｓ６の差（Ｓ５−Ｓ６）を求めることを含む演算によって生成される。第５の信号Ｓ５と第６の信号Ｓ６の差（Ｓ５−Ｓ６）を求めることにより、第３の演算後信号Ｓａ３の理想成分Ｓａ３１、第２高調波成分Ｓａ３２、第３高調波成分Ｓａ３３は、それぞれ下記の式（３Ａ），（３Ｂ），（３Ｃ）によって表されるようになる。
【００７８】
Ｓａ３１＝ｓｉｎ（θ＋π／３）−｛−ｓｉｎ（θ＋π／３）｝
＝２ｓｉｎ（θ＋π／３）                                …（３Ａ）
Ｓａ３２＝ｐ・ｓｉｎ（２θ＋２π／３）−ｐ・ｓｉｎ（２θ＋２π／３）
＝０                                                    …（３Ｂ）
Ｓａ３３＝−ｑ・ｓｉｎ３θ−ｑ・ｓｉｎ３θ
＝−２ｑ・ｓｉｎ３θ                                    …（３Ｃ）
【００７９】
式（３Ｂ）から理解されるように、本実施の形態では、第３の演算後信号Ｓａ３を生成する際に、第５の信号Ｓ５の第２高調波成分と第６の信号Ｓ６の第２高調波成分が完全に相殺されて、第３の演算後信号Ｓａ３の第２高調波成分Ｓａ３２は０になる。なお、第１の演算後信号Ｓａ１の第２高調波成分Ｓａ１２と同様に、第５の信号Ｓ５の理想成分と第６の信号Ｓ６の理想成分の位相差の絶対値が１８０°の場合に限らず、この位相差の絶対値が１５０°よりも大きく２１０°よりも小さければ、第３の演算後信号Ｓａ３の第２高調波成分Ｓａ３２の振幅の絶対値は、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６の第２高調波成分の振幅の絶対値｜ｐ｜よりも小さくなる。このように、第３の演算回路６３は、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６に基づいて、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６に比べて、第２高調波成分が低減された第３の演算後信号Ｓａ３を生成する。
【００８０】
次に、第４および第５の演算後信号Ｓａ４，Ｓａ５の生成方法について説明する。本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓａ４は、第１の演算後信号Ｓａ１と第２の演算後信号Ｓａ２の和を求めることを含む演算によって生成される。第１の演算後信号Ｓａ１と第２の演算後信号Ｓａ２の和を求めることにより、第４の演算後信号Ｓａ４の理想成分Ｓａ４１、第３高調波成分Ｓａ４３は、それぞれ下記の式（４Ａ），（４Ｂ）によって表されるようになる。なお、第１の演算後信号Ｓａ１の第２高調波成分Ｓａ１２と第２の演算後信号Ｓａ２の第２高調波成分Ｓａ２２が共に０であることから、第４の演算後信号Ｓａ４の第２高調波成分も０である。
【００８１】
Ｓａ４１＝Ｓａ１１＋Ｓａ２１
＝２ｓｉｎ（θ−π／３）＋２ｓｉｎθ
＝４ｓｉｎ（θ−π／６）・ｃｏｓ（−π／６）
＝３．４６ｓｉｎ（θ−π／６）          …（４Ａ）
Ｓａ４３＝Ｓａ１３＋Ｓａ２３
＝−２ｑ・ｓｉｎ３θ＋２ｑ・ｓｉｎ３θ
＝０                                    …（４Ｂ）
【００８２】
式（４Ｂ）から理解されるように、本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓａ４を生成する際に、第１の演算後信号Ｓａ１の第３高調波成分Ｓａ１３と第２の演算後信号Ｓａ２の第３高調波成分Ｓａ２３が完全に相殺されて、第４の演算後信号Ｓａ４の第３高調波成分Ｓａ４３は０になる。なお、後で説明するように、ＰＨ１、ＰＨ３が６０°の場合に限らず、ＰＨ１、ＰＨ３が４０°より大きく８０°より小さければ、第４の演算後信号Ｓａ４の第３高調波成分Ｓａ４３の振幅の絶対値は、第３高調波成分Ｓａ１３，Ｓａ２３の振幅の絶対値｜２ｑ｜よりも小さくなる。このように、第４の演算回路６４は、第１および第２の演算後信号Ｓａ１，Ｓａ２に基づいて、第１および第２の演算後信号Ｓａ１，Ｓａ２に比べて、第３高調波成分が低減された第４の演算後信号Ｓａ４を生成する。
【００８３】
また、本実施の形態では、第５の演算後信号Ｓａ５は、第２の演算後信号Ｓａ２と第３の演算後信号Ｓａ３の和を求めることを含む演算によって生成される。第２の演算後信号Ｓａ２と第３の演算後信号Ｓａ３の和を求めることにより、第５の演算後信号Ｓａ５の理想成分Ｓａ５１、第３高調波成分Ｓａ５３は、それぞれ下記の式（５Ａ），（５Ｂ）によって表されるようになる。なお、第２の演算後信号Ｓａ２の第２高調波成分Ｓａ２２と第３の演算後信号Ｓａ３の第２高調波成分Ｓａ３２が共に０であることから、第５の演算後信号Ｓａ５の第２高調波成分も０である。
【００８４】
Ｓａ５１＝Ｓａ２１＋Ｓａ３１
＝２ｓｉｎθ＋２ｓｉｎ（θ＋π／３）
＝４ｓｉｎ（θ＋π／６）・ｃｏｓ（−π／６）
＝３．４６ｓｉｎ（θ＋π／６）          …（５Ａ）
Ｓａ５３＝Ｓａ２３＋Ｓａ３３
＝２ｑ・ｓｉｎ３θ−２ｑ・ｓｉｎ３θ
＝０                                    …（５Ｂ）
【００８５】
式（５Ｂ）から理解されるように、本実施の形態では、第５の演算後信号Ｓａ５を生成する際に、第２の演算後信号Ｓａ２の第３高調波成分Ｓａ２３と第３の演算後信号Ｓａ３の第３高調波成分Ｓａ３３が完全に相殺されて、第５の演算後信号Ｓａ５の第３高調波成分Ｓａ５３は０になる。なお、第４の演算後信号Ｓａ４の第３高調波成分Ｓａ４３と同様に、ＰＨ２、ＰＨ４が６０°の場合に限らず、ＰＨ２、ＰＨ４が４０°より大きく８０°より小さければ、第５の演算後信号Ｓａ５の第３高調波成分Ｓａ５３の振幅の絶対値は、第３高調波成分Ｓａ２３，Ｓａ３３の振幅の絶対値｜２ｑ｜よりも小さくなる。このように、第５の演算回路６５は、第２および第３の演算後信号Ｓａ２，Ｓａ３に基づいて、第２および第３の演算後信号Ｓａ２，Ｓａ３に比べて、第３高調波成分が低減された第５の演算後信号Ｓａ５を生成する。
【００８６】
次に、図４を参照して、第６の演算回路６６の構成と、第６の演算回路６６による角度検出値θｓの算出方法について説明する。図４は、第６の演算回路６６の構成を示すブロック図である。第６の演算回路６６は、正規化回路Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４と、加算回路６６Ａと、減算回路６６Ｂと、演算部６６Ｃとを有している。
【００８７】
正規化回路Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４は、それぞれ入力端と出力端とを有している。加算回路６６Ａ、減算回路６６Ｂおよび演算部６６Ｃ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。正規化回路Ｎ１の入力端は、図３に示した第４の演算回路６４の出力端に接続されている。正規化回路Ｎ２の入力端は、図３に示した第５の演算回路６５の出力端に接続されている。加算回路６６Ａの２つの入力端は、正規化回路Ｎ１，Ｎ２の各出力端に接続されている。減算回路６６Ｂの２つの入力端も、正規化回路Ｎ１，Ｎ２の各出力端に接続されている。正規化回路Ｎ３の入力端は、加算回路６６Ａの出力端に接続されている。正規化回路Ｎ４の入力端は、減算回路６６Ｂの出力端に接続されている。演算部６６Ｃの２つの入力端は、正規化回路Ｎ３，Ｎ４の各出力端に接続されている。
【００８８】
正規化回路Ｎ１は、第４の演算後信号Ｓａ４を正規化した値を加算回路６６Ａおよび減算回路６６Ｂに対して出力する。正規化回路Ｎ２は、第５の演算後信号Ｓａ５を正規化した値を加算回路６６Ａおよび減算回路６６Ｂに対して出力する。正規化回路Ｎ１，Ｎ２は、例えば、演算後信号Ｓａ４，Ｓａ５の最大値が共に１になり、演算後信号Ｓａ４，Ｓａ５の最小値が共に−１になるように、演算後信号Ｓａ４，Ｓａ５を正規化する。この場合、式（４Ａ）から、第４の演算後信号Ｓａ４を正規化した値は、ｓｉｎ（θ−π／６）となる。また、式（５Ａ）から、第５の演算後信号Ｓａ５を正規化した値は、ｓｉｎ（θ＋π／６）となる。
【００８９】
加算回路６６Ａは、第４の演算後信号Ｓａ４を正規化した値と第５の演算後信号Ｓａ５を正規化した値の和を求めることを含む演算によって、加算信号Ｓ１１を生成する。また、減算回路６６Ｂは、第４の演算後信号Ｓａ４を正規化した値と第５の演算後信号Ｓａ５を正規化した値の差を求めることを含む演算によって、減算信号Ｓ１２を生成する。加算信号Ｓ１１および減算信号Ｓ１２は、それぞれ下記の式（６Ａ），（６Ｂ）によって表される。
【００９０】
Ｓ１１＝ｓｉｎ（θ−π／６）＋ｓｉｎ（θ＋π／６）
＝２ｓｉｎθ・ｃｏｓ（−π／６）
＝１．７３ｓｉｎθ                      …（６Ａ）
Ｓ１２＝ｓｉｎ（θ＋π／６）−ｓｉｎ（θ−π／６）
＝２ｓｉｎ（π／６）・ｃｏｓθ
＝ｃｏｓθ                              …（６Ｂ）
【００９１】
正規化回路Ｎ３は、加算信号Ｓ１１を正規化した値Ｓ２１を演算部６６Ｃに対して出力する。正規化回路Ｎ４は、減算信号Ｓ１２を正規化した値Ｓ２２を演算部６６Ｃに対して出力する。正規化回路Ｎ３，Ｎ４は、例えば、信号Ｓ１１，Ｓ１２の最大値が共に１になり、信号Ｓ１１，Ｓ１２の最小値が共に−１になるように、信号Ｓ１１，Ｓ１２を正規化する。この場合、値Ｓ２１はｓｉｎθとなり、値Ｓ２２はｃｏｓθとなる。
【００９２】
演算部６６Ｃは、値Ｓ２１と値Ｓ２２に基づいて、角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを算出する。具体的には、例えば、演算部６６Ｃは、下記の式（６Ｃ）によって、θｓを算出する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。
【００９３】
θｓ＝ａｔａｎ（Ｓ２１／Ｓ２２）    …（６Ｃ）
【００９４】
式（６Ｃ）におけるａｔａｎ（Ｓ２１／Ｓ２２）は、θｓを求めるアークタンジェント計算を表している。なお、θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（６Ｃ）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓ２１，Ｓ２２の正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（６Ｃ）におけるθｓの２つの解のいずれであるかを判別することができる。すなわち、Ｓ２１が正の値のときは、θｓは０°よりも大きく１８０°よりも小さい。Ｓ２１が負の値のときは、θｓは１８０°よりも大きく３６０°よりも小さい。Ｓ２２が正の値のときは、θｓ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。Ｓ２２が負の値のときは、θｓは９０°よりも大きく２７０°よりも小さい。演算部６６Ｃは、式（６Ｃ）と、上記の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θｓを求める。
【００９５】
なお、演算部６６Ｃは、以下のようにして角度検出値θｓを算出してもよい。まず、演算部６６Ｃは、正規化された加算信号Ｓ１１の値Ｓ２１に基づいて、角度検出値θｓの第１の候補を算出する。具体的には、例えば、演算部６６Ｃは、下記の式（６Ｄ）によって、θｓの第１の候補を算出する。なお、“ａｓｉｎ”は、アークサインを表す。
【００９６】
θｓ＝ａｓｉｎ（Ｓ２１）    …（６Ｄ）
【００９７】
角度θが０°以上３６０°未満の範囲内では、Ｓ２１が最大値または最小値となる場合を除いて、２つの異なるθのときにＳ２１は同じ値となる。そのため、上記の方法では、ほとんどの場合、Ｓ２１の１つの値に対して、角度検出値θｓの第１の候補は２つ得られる。
【００９８】
次に、演算部６６Ｃは、正規化された減算信号Ｓ１２の値Ｓ２２に基づいて、角度検出値θｓの第２の候補を算出する。具体的には、例えば、演算部６６Ｃは、下記の式（６Ｅ）によって、θｓの第２の候補を算出する。なお、“ａｃｏｓ”は、アークコサインを表す。
【００９９】
θｓ＝ａｃｏｓ（Ｓ２２）    …（６Ｅ）
【０１００】
式（６Ｄ）と同様に、ほとんどの場合、Ｓ２２の１つの値に対して、角度検出値θｓの第２の候補は２つ得られる。２つの第１の候補のうちの一方と、２つの第２の候補のうちの一方は、一致するか極めて近いはずである。演算部６６Ｃは、一致する第１の候補と第２の候補が存在する場合には、その一致する第１および第２の候補を、角度検出値θｓとする。演算部６６Ｃは、一致しないが極めて近い第１の候補と第２の候補の組が存在する場合には、例えば、その組における第１の候補を、角度検出値θｓとする。
【０１０１】
次に、本実施の形態において、第１の信号Ｓ１の理想成分と第２の信号Ｓ２の理想成分の位相差の絶対値、第３の信号Ｓ３の理想成分と第４の信号Ｓ４の理想成分の位相差の絶対値、第５の信号Ｓ５の理想成分と第６の信号Ｓ６の理想成分の位相差の絶対値が、いずれも、１５０°より大きく２１０°より小さいと規定されている理由について説明する。以下、第１の信号Ｓ１の理想成分と第２の信号Ｓ２の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ５とし、第３の信号Ｓ３の理想成分と第４の信号Ｓ４の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ６とし、第５の信号Ｓ５の理想成分と第６の信号Ｓ６の理想成分の位相差の絶対値をＰＨ７とする。ここでは、ＰＨ６を例にとって説明する。ＰＨ６が１５０°（５π／６）の場合、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４の第２高調波成分は、それぞれ、ｐ・ｓｉｎ２θ、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ−５π／６）｝となる。この場合、第２の演算後信号Ｓａ２の第２高調波成分Ｓａ２２は、下記の式（７）によって表される。
【０１０２】
Ｓａ２２＝ｐ・ｓｉｎ２θ−ｐ・ｓｉｎ｛２（θ−５π／６）｝
＝２ｐ・ｓｉｎ（５π／６）・ｃｏｓ（２θ−５π／６）
＝ｐ・ｃｏｓ（２θ−５π／６）                  …（７）
【０１０３】
また、ＰＨ６が２１０°（７π／６）の場合、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４のそれぞれの第２高調波成分は、ｐ・ｓｉｎ２θ、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ−７π／６）｝となる。第２の演算後信号Ｓａ２の第２高調波成分Ｓａ２２は、式（７）と同様の演算によって、−ｐ・ｃｏｓ（２θ−７π／６）となる。
【０１０４】
このように、ＰＨ６が１５０°または２１０°の場合、第２高調波成分Ｓａ２２の振幅の絶対値は｜ｐ｜となり、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４の第２高調波成分の振幅の絶対値｜ｐ｜と等しくなる。ＰＨ６が１５０°より大きく２１０°より小さければ、第２高調波成分Ｓａ２２の振幅の絶対値は、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４の第２高調波成分の振幅の絶対値｜ｐ｜よりも小さくなる。特に、ＰＨ６が１８０°の場合には、第２高調波成分Ｓａ２２の振幅は０になる。このように、ＰＨ６が１５０°より大きく２１０°より小さいという条件は、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４に比べて、第２高調波成分が低減された第２の演算後信号Ｓａ２を生成するための条件である。
【０１０５】
上記のＰＨ６についての説明は、ＰＨ５，ＰＨ７にも当てはまる。すなわち、ＰＨ５が１５０°より大きく２１０°より小さければ、第１の演算後信号Ｓａ１の第２高調波成分Ｓａ１２の振幅の絶対値は、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の第２高調波成分の振幅の絶対値｜ｐ｜よりも小さくなる。特に、ＰＨ５が１８０°の場合には、第２高調波成分Ｓａ１２の振幅は０になる。このように、ＰＨ５が１５０°より大きく２１０°より小さいという条件は、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２に比べて、第２高調波成分が低減された第１の演算後信号Ｓａ１を生成するための条件である。同様に、ＰＨ７が１５０°より大きく２１０°より小さければ、第３の演算後信号Ｓａ３の第２高調波成分Ｓａ３２の振幅の絶対値は、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６の第２高調波成分の振幅の絶対値｜ｐ｜よりも小さくなる。特に、ＰＨ７が１８０°の場合には、第２高調波成分Ｓａ３２の振幅は０になる。このように、ＰＨ７が１５０°より大きく２１０°より小さいという条件は、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６に比べて、第２高調波成分が低減された第３の演算後信号Ｓａ３を生成するための条件である。
【０１０６】
次に、本実施の形態において、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４が、いずれも、４０°より大きく８０°より小さいと規定されている理由について説明する。ここでは、ＰＨ１、ＰＨ３を例にとって説明する。なお、以下の説明では、理解を容易にするために、ＰＨ５、ＰＨ６、ＰＨ７は、いずれも１８０°であるものとする。ＰＨ１が４０°（２π／９）の場合、ＰＨ３は４０°（２π／９）となり、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の第３高調波成分は、それぞれ、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−２π／９）｝、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−２π／９−π）｝となる。これらを変形すると、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の第３高調波成分は、それぞれ、ｑ・ｓｉｎ（３θ−２π／３）、−ｑ・ｓｉｎ（３θ−２π／３）となる。第１の演算後信号Ｓａ１の第３高調波成分Ｓａ１３は、式（１Ｃ）と同様の演算によって、２ｑ・ｓｉｎ（３θ−２π／３）となる。また、式（２Ｃ）から、第２の演算後信号Ｓａ２の第３高調波成分Ｓａ２３は、２ｑ・ｓｉｎ３θとなる。従って、第４の演算後信号Ｓａ４の第３高調波成分Ｓａ４３は、式（４Ｂ）に基づいて、下記の式（８）によって表される。
【０１０７】
Ｓａ４３＝Ｓａ１３＋Ｓａ２３
＝２ｑ・ｓｉｎ（３θ−２π／３）＋２ｑ・ｓｉｎ３θ
＝４ｑ・ｓｉｎ（３θ−π／３）・ｃｏｓ（−π／３）
＝２ｑ・ｓｉｎ（３θ−π／３）                …（８）
【０１０８】
また、ＰＨ１が８０°（４π／９）の場合、ＰＨ３は８０°（４π／９）となり、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２のそれぞれの第３高調波成分は、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−４π／９）｝、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−４π／９−π）｝となる。これら第３高調波成分を変形すると、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の第３高調波成分は、それぞれ、ｑ・ｓｉｎ（３θ−４π／３）、−ｑ・ｓｉｎ（３θ−４π／３）となる。第１の演算後信号Ｓａ１の第３高調波成分Ｓａ１３は、式（１Ｃ）と同様の演算によって、２ｑ・ｓｉｎ（３θ−４π／３）となる。従って、第４の演算後信号Ｓａ４の第３高調波成分Ｓａ４３は、式（８）と同様の演算によって、−２ｑ・ｓｉｎ（３θ−２π／３）となる。
【０１０９】
このように、ＰＨ１、ＰＨ３がいずれも４０°または８０°の場合、第４の演算後信号Ｓａ４の第３高調波成分Ｓａ４３の振幅の絶対値は｜２ｑ｜となり、第１および第２の演算後信号Ｓａ１，Ｓａ２の第３高調波成分Ｓａ１３，Ｓａ２３の振幅の絶対値｜２ｑ｜と等しくなる。ＰＨ１、ＰＨ３が、いずれも、４０°より大きく８０°より小さければ、第４の演算後信号Ｓａ４の第３高調波成分Ｓａ４３の振幅の絶対値は、第３高調波成分Ｓａ１３，Ｓａ２３の振幅の絶対値｜２ｑ｜よりも小さくなる。特に、ＰＨ１、ＰＨ３がいずれも６０°の場合には、第４の演算後信号Ｓａ４の第３高調波成分Ｓａ４３の振幅は０になる。このように、ＰＨ１、ＰＨ３が、いずれも、４０°より大きく８０°より小さいという条件は、第１および第２の演算後信号Ｓａ１，Ｓａ２に比べて、第３高調波成分が低減された第４の演算後信号Ｓａ４を生成するための条件である。
【０１１０】
上記のＰＨ１、ＰＨ３についての説明は、ＰＨ２、ＰＨ４にも当てはまる。すなわち、ＰＨ２、ＰＨ４が、いずれも、４０°より大きく８０°より小さければ、第５の演算後信号Ｓａ５の第３高調波成分Ｓａ５３の振幅の絶対値は、第２および第３の演算後信号Ｓａ２，Ｓａ３の第３高調波成分Ｓａ２３，Ｓａ３３の振幅の絶対値｜２ｑ｜よりも小さくなる。特に、ＰＨ２、ＰＨ４がいずれも６０°の場合には、第５の演算後信号Ｓａ５の第３高調波成分Ｓａ５３の振幅は０になる。このように、ＰＨ２、ＰＨ４が、いずれも、４０°より大きく８０°より小さいという条件は、第２および第３の演算後信号Ｓａ２，Ｓａ３に比べて、第３高調波成分が低減された第５の演算後信号Ｓａ５を生成するための条件である。
【０１１１】
以上説明したように、本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６を生成する第１ないし第６の信号生成部１４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂと、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６に基づいて角度検出値θｓを生成する角度検出部６０とを備えている。第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６は、それぞれ、理想成分と、第２高調波成分と、第３高調波成分とを含んでいる。本実施の形態では、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２に比べて、第２高調波成分が低減された第１の演算後信号Ｓａ１と、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４に比べて、第２高調波成分が低減された第２の演算後信号Ｓａ２と、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６に比べて、第２高調波成分が低減された第３の演算後信号Ｓａ３が生成される。そして、第１および第２の演算後信号Ｓａ１，Ｓａ２に基づいて、第１および第２の演算後信号Ｓａ１，Ｓａ２に比べて、第３高調波成分が低減された第４の演算後信号Ｓａ４が生成され、第２および第３の演算後信号Ｓａ２，Ｓａ３に基づいて、第２および第３の演算後信号Ｓａ２，Ｓａ３に比べて、第３高調波成分が低減された第５の演算後信号Ｓａ５が生成され、第４および第５の演算後信号Ｓａ４，Ｓａ５に基づいて、角度検出値θｓを算出される。これにより、本実施の形態によれば、第２高調波成分および第３高調波成分に起因した角度検出値θｓの誤差を低減することができる。
【０１１２】
次に、実際の測定結果を参照して、本実施の形態によれば角度検出値θｓの誤差が低減されることについて説明する。図６は、第１ないし第３の演算後信号Ｓａ１〜Ｓａ３の理想成分Ｓａ１１，Ｓａ２１，Ｓａ３１を示す波形図である。図６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。なお、図６では、理想成分Ｓａ１１，Ｓａ２１，Ｓａ３１の最大値が１となり、最小値が−１となるように正規化している。
【０１１３】
図７は、第１ないし第３の演算後信号Ｓａ１〜Ｓａ３に含まれる信号誤差を示す波形図である。図７において、横軸は角度θを示し、縦軸は信号誤差の大きさを示している。縦軸の単位は、任意単位である。符号８１で示す波形は、第１の演算後信号Ｓａ１に含まれる信号誤差を示している。符号８２で示す波形は、第２の演算後信号Ｓａ２に含まれる信号誤差を示している。符号８３で示す波形は、第３の演算後信号Ｓａ３に含まれる信号誤差を示している。
【０１１４】
図７に示したように、信号誤差８１〜８３の主要な周期は、理想成分Ｓａ１１，Ｓａ２１，Ｓａ３１の周期の１／３、すなわち１２０°である。図７から理解されるように、第１の演算後信号Ｓａ１の信号誤差８１の主要部分は、第１の演算後信号Ｓａ１の第３高調波成分Ｓａ１３（式（１Ｃ）参照）である。これは、前述のように、第１の演算後信号Ｓａ１を生成する際に、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の第２高調波成分が相殺されるためである。図７に示した信号誤差８１は、式（１Ｃ）におけるｑが負の値である場合の第３高調波成分Ｓａ１３を含んでいる。同様に、第２の演算後信号Ｓａ２の信号誤差８２の主要部分は、第２の演算後信号Ｓａ２の第３高調波成分Ｓａ２３（式（２Ｃ）参照）である。図７に示した信号誤差８２は、式（２Ｃ）におけるｑが負の値である場合の第３高調波成分Ｓａ２３を含んでいる。同様に、第３の演算後信号Ｓａ３の信号誤差８３の主要部分は、第３の演算後信号Ｓａ３の第３高調波成分Ｓａ３３（式（３Ｃ）参照）である。図７に示した信号誤差８３は、式（３Ｃ）におけるｑが負の値である場合の第３高調波成分Ｓａ３３を含んでいる。信号誤差８１の主要部分（第３高調波成分Ｓａ１３）と信号誤差８２の主要部分（第３高調波成分Ｓａ２３）の位相差の絶対値と、信号誤差８２の主要部分（第３高調波成分Ｓａ２３）と信号誤差８３の主要部分（第３高調波成分Ｓａ３３）の位相差の絶対値は、いずれも、信号誤差８１〜８３の主要部分の周期の１／２、すなわち６０°である。
【０１１５】
本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓａ４は、第１の演算後信号Ｓａ１と第２の演算後信号Ｓａ２の和（Ｓａ１＋Ｓａ２）を求めることを含む演算によって生成される。第４の演算後信号Ｓａ４を生成する際に、第１の演算後信号Ｓａ１の信号誤差８１の主要部分の位相と第２の演算後信号Ｓａ２の信号誤差８２の主要部分の位相は、互いに逆相になっている。これにより、信号誤差８１の主要部分である第３高調波成分Ｓａ１３と信号誤差８２の主要部分である第３高調波成分Ｓａ２３が相殺される。同様に、第５の演算後信号Ｓａ５は、第２の演算後信号Ｓａ２と第３の演算後信号Ｓａ３の和（Ｓａ２＋Ｓａ３）を求めることを含む演算によって生成される。第５の演算後信号Ｓａ５を生成する際に、第２の演算後信号Ｓａ２の信号誤差８２の主要部分の位相と第３の演算後信号Ｓａ３の信号誤差の主要部分の位相８３は、互いに逆相になっている。これにより、信号誤差８２の主要部分である第３高調波成分Ｓａ２３と信号誤差８３の主要部分である第３高調波成分Ｓａ３３が相殺される。
【０１１６】
図８は、第４および第５の演算後信号Ｓａ４，Ｓａ５に含まれる信号誤差を示す波形図である。図８において、横軸は角度θを示し、縦軸は信号誤差の大きさを示している。図８における縦軸の単位は、図７における縦軸と同じ基準の任意単位である。符号９１で示す波形は、第４の演算後信号Ｓａ４に含まれる信号誤差を示している。符号９２で示す波形は、第５の演算後信号Ｓａ５に含まれる信号誤差を示している。図８に示したように、第４および第５の演算後信号Ｓａ４，Ｓａ５の信号誤差９１，９２は、第１ないし第３の演算後信号Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３の信号誤差８１，８２，８３に比べて、大幅に小さくなっている。
【０１１７】
図９は、図８に示した信号誤差を含む第４および第５の演算後信号Ｓａ４，Ｓａ５に基づいて算出された角度検出値θｓに含まれる角度誤差を示す特性図である。なお、角度誤差とは、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検出値θｓの理論値に対する誤差を言う。図９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。図９に示したように、角度誤差は、ほぼ０になる。
【０１１８】
このように、本実施の形態によれば、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６が第２高調波成分と第３高調波成分を含む場合であっても、角度検出値θｓの誤差を低減することが可能になる。
【０１１９】
また、本実施の形態に係る回転磁界センサ１では、第１ないし第６の信号生成部１４Ａ，１４Ｂ，２４Ａ，２４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂを３つのホイートストンブリッジ回路１４，２４，３４によって構成することができる。この点で、本実施の形態に係る回転磁界センサ１では、４つのホイートストンブリッジ回路を備えた特許文献１記載の回転磁界センサに比べて、回転磁界センサ１の小型化、構成の簡略化が可能になる。
【０１２０】
［第２の実施の形態］
次に、図１０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１０は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す回路図である。本実施の形態では、第１、第２、第５および第６の方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ５，Ｄ６が、以下のように、第１の実施の形態と異なっている。
【０１２１】
第１の信号生成部１４Ａが生成する第１の信号Ｓ１が最大となる回転磁界ＭＦの方向である第１の方向Ｄ１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）から時計回り方向に１００°より大きく１４０°より小さい角度θ１だけ回転した方向である。第５の信号生成部３４Ａが生成する第５の信号Ｓ５が最大となる回転磁界ＭＦの方向である第５の方向Ｄ５は、第３の方向Ｄ３から反時計回り方向に１００°より大きく１４０°より小さい角度θ２だけ回転した方向である。
【０１２２】
第２の信号生成部１４Ｂが生成する第２の信号Ｓ２が最大となる回転磁界ＭＦの方向である第２の方向Ｄ２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（Ｙ方向）から時計回り方向に１００°より大きく１４０°より小さい角度θ３だけ回転した方向である。第６の信号生成部３４Ｂが生成する第６の信号Ｓ６が最大となる回転磁界ＭＦの方向である第６の方向Ｄ６は、第４の方向Ｄ４から反時計回り方向に１００°より大きく１４０°より小さい角度θ４だけ回転した方向である。
【０１２３】
本実施の形態では、θ１〜θ４は、いずれも１２０°であることが好ましい。以下、主に、θ１〜θ４が、いずれも１２０°である場合について説明する。この場合、θ１＋θ２、θ３＋θ４は、いずれも２４０°である。
【０１２４】
図１０に示したように、本実施の形態に係る回転磁界センサ１の第１ないし第３の検出回路１０〜３０の構成は、基本的には、第１の実施の形態と同じである。ただし、本実施の形態では、上述のように第１、第２、第５および第６の方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ５，Ｄ６が第１の実施の形態と異なっていることから、第１、第２、第５および第６の信号生成部１４Ａ，１４Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ内の複数のＭＲ素子の磁化固定層の磁化の方向も、第１の実施の形態と異なっている。
【０１２５】
本実施の形態では、第１の信号Ｓ１の理想成分と第３の信号Ｓ３の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ１、第３の信号Ｓ３の理想成分と第５の信号Ｓ５の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ２、第２の信号Ｓ２の理想成分と第４の信号Ｓ４の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ３、第４の信号Ｓ４の理想成分と第６の信号Ｓ６の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ４が、第１の実施の形態と異なっている。本実施の形態では、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さい。ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも１２０°であることが好ましい。以下、主に、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４は、いずれも１２０°である場合について説明する。この場合、ＰＨ１＋ＰＨ２、ＰＨ３＋ＰＨ４は、いずれも２４０°である。
【０１２６】
また、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角度検出部６０の代わりに、角度検出部１６０を備えている。角度検出部１６０は、角度検出部６０と同様に、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６に基づいて、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θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成するものである。図１０に示したように、角度検出部１６０は、第１の演算回路１６１と、第２の演算回路１６２と、第３の演算回路１６３と、第４の演算回路１６４と、第５の演算回路１６５と、第６の演算回路１６６とを有している。
【０１２７】
第１ないし第６の演算回路１６１〜１６６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ないし第３の検出回路１０〜３０と第１ないし第３の演算回路１６１〜１６３との間の接続関係は、第１の実施の形態における第１ないし第３の検出回路１０〜３０と第１ないし第３の演算回路６１〜６３との間の接続関係と同じである。第１ないし第３の演算回路１６１〜１６３と第４および第５の演算回路１６４，１６５との間の接続関係は、第１の実施の形態における第１ないし第３の演算回路６１〜６３と第４および第５の演算回路６４，６５との間の接続関係と同じである。第４および第５の演算回路１６４，１６５と第６の演算回路１６６との間の接続関係は、第１の実施の形態における第４および第５の演算回路６４，６５と第６の演算回路６６との間の接続関係と同じである。
【０１２８】
第１の演算回路１６１は、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２を受け、これらに基づいて第１の演算後信号Ｓｂ１を生成する。第２の演算回路１６２は、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４を受け、これらに基づいて第２の演算後信号Ｓｂ２を生成する。第３の演算回路１６３は、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６を受け、これらに基づいて第３の演算後信号Ｓｂ３を生成する。第４の演算回路１６４は、第１および第２の演算後信号Ｓｂ１，Ｓｂ２を受け、これらに基づいて第４の演算後信号Ｓｂ４を生成する。第５の演算回路１６５は、第２および第３の演算後信号Ｓｂ２，Ｓｂ３を受け、これらに基づいて第５の演算後信号Ｓｂ５を生成する。第６の演算回路１６６は、第４および第５の演算後信号Ｓｂ４，Ｓｂ５を受け、これらに基づいて、角度検出値θｓを算出する。
【０１２９】
第１ないし第６の演算回路１６１〜１６６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。
【０１３０】
次に、本実施の形態における角度検出値θｓの算出方法について説明する。始めに、第１ないし第３の演算後信号Ｓｂ１〜Ｓｂ３の生成方法について説明する。本実施の形態では、第１、第２、第５および第６の信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６の理想成分を、それぞれ、ｓｉｎ（θ−２π／３）、ｓｉｎ（θ−２π／３−π）、ｓｉｎ（θ＋２π／３）、ｓｉｎ（θ＋２π／３−π）と表す。信号Ｓ２，Ｓ６の理想成分を変形すると、第２の信号Ｓ２の理想成分は、−ｓｉｎ（θ−２π／３）となり、第６の信号Ｓ６の理想成分は、−ｓｉｎ（θ＋２π／３）となる。第１の演算後信号Ｓｂ１の理想成分Ｓｂ１１は、第１の実施の形態における式（１Ａ）と同様の演算によって、２ｓｉｎ（θ−２π／３）となる。第３の演算後信号Ｓｂ３の理想成分Ｓｂ３１は、第１の実施の形態における式（３Ａ）と同様の演算によって、２ｓｉｎ（θ＋２π／３）となる。なお、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４の理想成分は第１の実施の形態と同じであり、第２の演算後信号Ｓｂ２の理想成分Ｓｂ２１は２ｓｉｎθとなる。
【０１３１】
また、第１、第２、第５および第６の信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６の第２高調波成分は、それぞれ、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ−２π／３）｝、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ−２π／３−π）｝、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ＋２π／３）｝、ｐ・ｓｉｎ｛２（θ＋２π／３−π）｝と表すことができる。これらを変形すると、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２のそれぞれの第２高調波成分は、ｐ・ｓｉｎ（２θ−４π／３）となり、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６のそれぞれの第２高調波成分は、ｐ・ｓｉｎ（２θ＋４π／３）となる。第１の演算後信号Ｓｂ１の第２高調波成分Ｓｂ１２は、第１の実施の形態における式（１Ｂ）と同様の演算によって、０となる。第３の演算後信号Ｓｂ３の第２高調波成分Ｓｂ３２は、第１の実施の形態における式（３Ｂ）と同様の演算によって、０となる。なお、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４の第２高調波成分は第１の実施の形態と同じであり、第２の演算後信号Ｓｂ２の第２高調波成分Ｓｂ２２は０となる。
【０１３２】
また、第１、第２、第５および第６の信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６の第３高調波成分は、それぞれ、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−２π／３）｝、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−２π／３−π）｝、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ＋２π／３）｝、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ＋２π／３−π）｝と表すことができる。これらを変形すると、第１および第５の信号Ｓ１，Ｓ５のそれぞれの第３高調波成分は、ｑ・ｓｉｎ３θとなり、第２および第６の信号Ｓ２，Ｓ６のそれぞれの第３高調波成分は、−ｑ・ｓｉｎ３θとなる。第１の演算後信号Ｓｂ１の第３高調波成分Ｓｂ１３は、第１の実施の形態における式（１Ｃ）と同様の演算によって、２ｑ・ｓｉｎ３θとなる。第３の演算後信号Ｓｂ３の第３高調波成分Ｓｂ３３は、第１の実施の形態における式（３Ｃ）と同様の演算によって、２ｑ・ｓｉｎ３θとなる。なお、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４の第３高調波成分は第１の実施の形態と同じであり、第２の演算後信号Ｓｂ２の第３高調波成分Ｓｂ２３は２ｑ・ｓｉｎ３θとなる。
【０１３３】
本実施の形態では、第１の演算回路１６１は、第１の実施の形態における第１の演算回路６１と同様に、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２に比べて、第２高調波成分が低減された第１の演算後信号Ｓｂ１を生成する。第２の演算回路１６２は、第１の実施の形態における第２の演算回路６２と同様に、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４に基づいて、第３および第４の信号Ｓ３，Ｓ４に比べて、第２高調波成分が低減された第２の演算後信号Ｓｂ２を生成する。第３の演算回路１６３は、第１の実施の形態における第３の演算回路６３と同様に、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６に基づいて、第５および第６の信号Ｓ５，Ｓ６に比べて、第２高調波成分が低減された第３の演算後信号Ｓｂ３を生成する。
【０１３４】
次に、第４および第５の演算後信号Ｓｂ４，Ｓｂ５の生成方法について説明する。本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓｂ４は、第１の演算後信号Ｓｂ１と第２の演算後信号Ｓｂ２の差を求めることを含む演算によって生成される。第１の演算後信号Ｓｂ１と第２の演算後信号Ｓｂ２の差を求めることにより、第４の演算後信号Ｓｂ４の理想成分Ｓｂ４１、第３高調波成分Ｓｂ４３は、それぞれ下記の式（９Ａ），（９Ｂ）によって表されるようになる。なお、第１の演算後信号Ｓｂ１の第２高調波成分Ｓｂ１２と第２の演算後信号Ｓｂ２の第２高調波成分Ｓｂ２２が共に０であることから、第４の演算後信号Ｓｂ４の第２高調波成分も０である。
【０１３５】
Ｓｂ４１＝Ｓｂ１１−Ｓｂ２１
＝２ｓｉｎ（θ−２π／３）−２ｓｉｎθ
＝４ｓｉｎ（−π／３）・ｃｏｓ（θ−π／３）
＝−３．４６ｃｏｓ（θ−π／３）        …（９Ａ）
Ｓｂ４３＝Ｓｂ１３−Ｓｂ２３
＝２ｑ・ｓｉｎ３θ−２ｑ・ｓｉｎ３θ
＝０                                    …（９Ｂ）
【０１３６】
式（９Ｂ）から理解されるように、本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓｂ４を生成する際に、第１の演算後信号Ｓｂ１の第３高調波成分Ｓｂ１３と第２の演算後信号Ｓｂ２の第３高調波成分Ｓｂ２３が完全に相殺されて、第４の演算後信号Ｓｂ４の第３高調波成分Ｓｂ４３は０になる。なお、後で説明するように、ＰＨ１、ＰＨ３が１２０°の場合に限らず、ＰＨ１、ＰＨ３が１００°より大きく１４０°より小さければ、第４の演算後信号Ｓｂ４の第３高調波成分Ｓｂ４３の振幅の絶対値は、第１および第２の演算後信号Ｓｂ１，Ｓｂ２の第３高調波成分Ｓｂ１３，Ｓｂ２３の振幅の絶対値｜２ｑ｜よりも小さくなる。このように、第４の演算回路１６４は、第１および第２の演算後信号Ｓｂ１，Ｓｂ２に基づいて、第１および第２の演算後信号Ｓｂ１，Ｓｂ２に比べて、第３高調波成分が低減された第４の演算後信号Ｓｂ４を生成する。
【０１３７】
また、本実施の形態では、第５の演算後信号Ｓｂ５は、第２の演算後信号Ｓｂ２と第３の演算後信号Ｓｂ３の差を求めることを含む演算によって生成される。第２の演算後信号Ｓｂ２と第３の演算後信号Ｓｂ３の差を求めることにより、第５の演算後信号Ｓｂ５の理想成分Ｓｂ５１、第３高調波成分Ｓｂ５３は、それぞれ下記の式（１０Ａ），（１０Ｂ）によって表されるようになる。なお、第２の演算後信号Ｓｂ２の第２高調波成分Ｓｂ２２と第３の演算後信号Ｓｂ３の第２高調波成分Ｓｂ３２が共に０であることから、第５の演算後信号Ｓｂ５の第２高調波成分も０である。
【０１３８】
Ｓｂ５１＝Ｓｂ２１−Ｓｂ３１
＝２ｓｉｎθ−２ｓｉｎ（θ＋２π／３）
＝４ｓｉｎ（−π／３）・ｃｏｓ（θ＋π／３）
＝−３．４６ｃｏｓ（θ＋π／３）        …（１０Ａ）
Ｓｂ５３＝Ｓｂ２３−Ｓｂ３３
＝２ｑ・ｓｉｎ３θ−２ｑ・ｓｉｎ３θ
＝０                                    …（１０Ｂ）
【０１３９】
式（１０Ｂ）から理解されるように、本実施の形態では、第５の演算後信号Ｓｂ５を生成する際に、第２の演算後信号Ｓｂ２の第３高調波成分Ｓｂ２３と第３の演算後信号Ｓｂ３の第３高調波成分Ｓｂ３３が完全に相殺されて、第５の演算後信号Ｓｂ５の第３高調波成分Ｓｂ５３は０になる。なお、第４の演算後信号Ｓｂ４の第３高調波成分Ｓｂ４３と同様に、ＰＨ２、ＰＨ４が１２０°の場合に限らず、ＰＨ２、ＰＨ４が１００°より大きく１４０°より小さければ、第５の演算後信号Ｓｂ５の第３高調波成分Ｓｂ５３の振幅の絶対値は、第２および第３の演算後信号Ｓｂ２，Ｓｂ３の第３高調波成分Ｓｂ２３，Ｓｂ３３の振幅の絶対値｜２ｑ｜よりも小さくなる。このように、第５の演算回路１６５は、第２および第３の演算後信号Ｓｂ２，Ｓｂ３に基づいて、第２および第３の演算後信号Ｓｂ２，Ｓｂ３に比べて、第３高調波成分が低減された第５の演算後信号Ｓｂ５を生成する。
【０１４０】
次に、第６の演算回路１６６の構成と、第６の演算回路１６６による角度検出値θｓの算出方法について説明する。第６の演算回路１６６の構成は、第１の実施の形態における第６の演算回路６６と同じである。すなわち、第６の演算回路１６６は、第１の実施の形態における図４に示した正規化回路Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４、加算回路６６Ａ、減算回路６６Ｂおよび演算部６６Ｃを有している。
【０１４１】
また、本実施の形態における角度検出値θｓの算出方法は、基本的には、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、式（９Ａ），（９Ｂ）から、第４の演算後信号Ｓｂ４を正規化した値は、−ｃｏｓ（θ−π／３）となる。また、式（１０Ａ），（１０Ｂ）から、第５の演算後信号Ｓｂ５を正規化した値は、−ｃｏｓ（θ＋π／３）となる。本実施の形態における加算回路６６Ａによって生成される加算信号Ｓ１１は、第１の実施の形態における式（６Ａ）と同様の演算によって、−ｃｏｓθとなる。また、本実施の形態における減算回路６６Ｂによって生成される減算信号Ｓ１２は、第１の実施の形態における式（６Ｂ）と同様の演算によって、−１．７３ｓｉｎθとなる。
【０１４２】
本実施の形態では、加算信号Ｓ１１を正規化した値Ｓ２１は−ｃｏｓθとなり、減算信号Ｓ１２を減算した値Ｓ２２は−ｓｉｎθとなる。本実施の形態における演算部６６Ｃは、例えば、下記の式（１１Ａ）によって、角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを算出する。
【０１４３】
θｓ＝ａｔａｎ（Ｓ２２／Ｓ２１）    …（１１Ａ）
【０１４４】
式（１１Ａ）におけるａｔａｎ（Ｓ２２／Ｓ２１）は、θｓを求めるアークタンジェント計算を表している。なお、θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（１１Ａ）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓ２１，Ｓ２２の正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（１１Ａ）におけるθｓの２つの解のいずれであるかを判別することができる。すなわち、Ｓ２１が正の値のときは、θｓは９０°よりも大きく２７０°よりも小さい。Ｓ２１が負の値のときは、θｓ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。Ｓ２２が正の値のときは、θｓは１８０°よりも大きく３６０°よりも小さい。Ｓ２２が負の値のときは、θｓは０°よりも大きく１８０°よりも小さい。演算部６６Ｃは、式（１１Ａ）と、上記の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θｓを求める。
【０１４５】
なお、演算部６６Ｃは、以下のようにして角度検出値θｓを算出してもよい。まず、演算部６６Ｃは、例えば、下記の式（１１Ｂ）によって、角度検出値θｓの第１の候補を算出する。
【０１４６】
θｓ＝ａｃｏｓ（−Ｓ２１）    …（１１Ｂ）
【０１４７】
角度θが０°以上３６０°未満の範囲内では、Ｓ２１が最大値または最小値となる場合を除いて、２つの異なるθのときにＳ２１は同じ値となる。そのため、上記の方法では、ほとんどの場合、Ｓ２１の１つの値に対して、角度検出値θｓの第１の候補は２つ得られる。
【０１４８】
次に、演算部６６Ｃは、例えば、下記の式（１１Ｃ）によって、角度検出値θｓの第２の候補を算出する。
【０１４９】
θｓ＝ａｓｉｎ（−Ｓ２２）    …（１１Ｃ）
【０１５０】
式（１１Ｂ）と同様に、ほとんどの場合、Ｓ２２の１つの値に対して、角度検出値θｓの第２の候補は２つ得られる。演算部６６Ｃは、一致する第１の候補と第２の候補が存在する場合には、その一致する第１および第２の候補を、角度検出値θｓとする。演算部６６Ｃは、一致しないが極めて近い第１の候補と第２の候補の組が存在する場合には、例えば、その組における第１の候補を、角度検出値θｓとする。
【０１５１】
次に、本実施の形態において、ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＰＨ４が、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さいと規定されている理由について説明する。ここでは、ＰＨ１、ＰＨ３を例にとって説明する。なお、以下の説明では、理解を容易にするために、第１の信号Ｓ１の理想成分と第２の信号Ｓ２の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ５、第３の信号Ｓ３の理想成分と第４の信号Ｓ４の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ６、第５の信号Ｓ５の理想成分と第６の信号Ｓ６の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ７は、いずれも１８０°であるものとする。ＰＨ１が１００°（５π／９）の場合、ＰＨ３は１００°（５π／９）となり、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２のそれぞれの第３高調波成分は、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−５π／９）｝、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−５π／９−π）｝となる。これらを変形すると、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の第３高調波成分は、それぞれ、ｑ・ｓｉｎ（３θ−５π／３）、−ｑ・ｓｉｎ（３θ−５π／３）となる。第１の演算後信号Ｓｂ１の第３高調波成分Ｓｂ１３は、第１の実施の形態における式（１Ｃ）と同様の演算によって、２ｑ・ｓｉｎ（３θ−５π／３）となる。また、第１の実施の形態における式（２Ｃ）から、第２の演算後信号Ｓｂ２の第３高調波成分Ｓｂ２３は、２ｑ・ｓｉｎ３θとなる。従って、第４の演算後信号Ｓｂ４の第３高調波成分Ｓｂ４３は、式（９Ｂ）に基づいて、下記の式（１２）によって表される。
【０１５２】
Ｓｂ４３＝Ｓｂ１３−Ｓｂ２３
＝２ｑ・ｓｉｎ（３θ−５π／３）−２ｑ・ｓｉｎ３θ
＝４ｑ・ｓｉｎ（−５π／６）・ｃｏｓ（３θ−５π／６）
＝−２ｑ・ｃｏｓ（３θ−５π／６）              …（１２）
【０１５３】
また、ＰＨ１が１４０°（７π／９）の場合、ＰＨ３は１４０°（７π／９）となり、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の第３高調波成分は、それぞれ、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−７π／９）｝、ｑ・ｓｉｎ｛３（θ−７π／９−π）｝となる。これらを変形すると、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の第３高調波成分は、それぞれ、ｑ・ｓｉｎ（３θ−７π／３）、−ｑ・ｓｉｎ（３θ−７π／３）となる。第１の演算後信号Ｓｂ１の第３高調波成分Ｓｂ１３は、第１の実施の形態における式（１Ｃ）と同様の演算によって、２ｑ・ｓｉｎ（３θ−７π／３）となる。従って、第４の演算後信号Ｓｂ４の第３高調波成分Ｓｂ４３は、式（１２）と同様の演算によって、２ｑ・ｃｏｓ（３θ−７π／６）となる。
【０１５４】
このように、ＰＨ１、ＰＨ３がいずれも１００°または１４０°の場合、第４の演算後信号Ｓｂ４の第３高調波成分Ｓｂ４３の振幅の絶対値は｜２ｑ｜となり、第１および第２の演算後信号Ｓｂ１，Ｓｂ２の第３高調波成分Ｓｂ１３，Ｓｂ２３の振幅の絶対値｜２ｑ｜と等しくなる。ＰＨ１、ＰＨ３が、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さければ、第４の演算後信号Ｓｂ４の第３高調波成分Ｓｂ４３の振幅の絶対値は、第３高調波成分Ｓｂ１３，Ｓｂ２３の振幅の絶対値｜２ｑ｜よりも小さくなる。特に、ＰＨ１、ＰＨ３がいずれも１２０°の場合には、第４の演算後信号Ｓｂ４の第３高調波成分Ｓｂ４３の振幅は０になる。このように、ＰＨ１、ＰＨ３が、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さいという条件は、第１および第２の演算後信号Ｓｂ１，Ｓｂ２に比べて、第３高調波成分が低減された第４の演算後信号Ｓｂ４を生成するための条件である。
【０１５５】
上記のＰＨ１、ＰＨ３についての説明は、ＰＨ２、ＰＨ４にも当てはまる。すなわち、ＰＨ２、ＰＨ４が、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さければ、第５の演算後信号Ｓｂ５の第３高調波成分Ｓｂ５３の振幅の絶対値は、第２および第３の演算後信号Ｓｂ２，Ｓｂ３の第３高調波成分Ｓｂ２３，Ｓｂ３３の振幅の絶対値｜２ｑ｜よりも小さくなる。特に、ＰＨ２、ＰＨ４がいずれも１２０°の場合には、第５の演算後信号Ｓｂ５の第３高調波成分Ｓｂ５３の振幅は０になる。このように、ＰＨ２、ＰＨ４が、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さいという条件は、第２および第３の演算後信号Ｓｂ２，Ｓｂ３に比べて、第３高調波成分が低減された第５の演算後信号Ｓｂ５を生成するための条件である。
【０１５６】
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。
【０１５７】
［第３の実施の形態］
次に、図１１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１１は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す回路図である。本実施の形態では、回転磁界センサ１の第１ないし第３の検出回路１０〜３０の構成は、第１の実施の形態と同じである。また、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角度検出部６０の代わりに、角度検出部７０を備えている。角度検出部７０は、角度検出部６０と同様に、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６に基づいて、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θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成するものである。図１１に示したように、角度検出部７０は、第１の演算回路７１と、第２の演算回路７２と、第３の演算回路７３と、第４の演算回路７４と、第５の演算回路７５と、第６の演算回路７６と、第７の演算回路７７とを有している。
【０１５８】
第１ないし第７の演算回路７１〜７７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の演算回路７１の２つの入力端は、それぞれ、出力ポートＥ１１，Ｅ２１に接続されている。第２の演算回路７２の２つの入力端は、それぞれ、出力ポートＥ１２，Ｅ２２に接続されている。第３の演算回路７３の２つの入力端は、それぞれ、出力ポートＥ２１，Ｅ３１に接続されている。第４の演算回路７４の２つの入力端は、それぞれ、出力ポートＥ２２，Ｅ３２に接続されている。第５の演算回路７５の２つの入力端は、それぞれ、第１および第２の演算回路７１，７２の各出力端に接続されている。第６の演算回路７６の２つの入力端は、それぞれ、第３および第４の演算回路７３，７４の各出力端に接続されている。第７の演算回路７７の２つの入力端は、それぞれ、第５および第６の演算回路７５，７６の各出力端に接続されている。
【０１５９】
第１の演算回路７１は、第１および第３の信号Ｓ１，Ｓ３を受け、これらに基づいて第１の演算後信号Ｓｃ１を生成する。第２の演算回路７２は、第２および第４の信号Ｓ２，Ｓ４を受け、これらに基づいて第２の演算後信号Ｓｃ２を生成する。第３の演算回路７３は、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５を受け、これらに基づいて第３の演算後信号Ｓｃ３を生成する。第４の演算回路７４は、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６を受け、これらに基づいて第４の演算後信号Ｓｃ４を生成する。第５の演算回路７５は、第１および第２の演算後信号Ｓｃ１，Ｓｃ２を受け、これらに基づいて第５の演算後信号Ｓｃ５を生成する。第６の演算回路７６は、第３および第４の演算後信号Ｓｃ３，Ｓｃ４を受け、これらに基づいて第６の演算後信号Ｓｃ６を生成する。第７の演算回路７７は、第５および第６の演算後信号Ｓｃ５，Ｓｃ６を受け、これらに基づいて、角度検出値θｓを算出する。
【０１６０】
第１ないし第７の演算回路７１〜７７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。
【０１６１】
以下、角度検出値θｓの算出方法について説明する。始めに、第１ないし第４の演算後信号Ｓｃ１〜Ｓｃ４の生成方法について説明する。本実施の形態における第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６の理想成分、第２高調波成分および第３高調波成分は、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、第１の演算後信号Ｓｃ１は、第１の信号Ｓ１と第３の信号Ｓ３の和（Ｓ１＋Ｓ３）を求めることを含む演算によって生成される。第１の信号Ｓ１と第３の信号Ｓ３の和（Ｓ１＋Ｓ３）を求めることにより、第１の演算後信号Ｓｃ１の理想成分Ｓｃ１１、第２高調波成分Ｓｃ１２、第３高調波成分Ｓｃ１３は、それぞれ下記の式（１３Ａ），（１３Ｂ），（１３Ｃ）によって表されるようになる。
【０１６２】
Ｓｃ１１＝ｓｉｎ（θ−π／３）＋ｓｉｎθ
＝２ｓｉｎ（θ−π／６）・ｃｏｓ（−π／６）
＝１．７３ｓｉｎ（θ−π／６）                …（１３Ａ）
Ｓｃ１２＝ｐ・ｓｉｎ（２θ−２π／３）＋ｐ・ｓｉｎ２θ
＝２ｐ・ｓｉｎ（２θ−π／３）・ｃｏｓ（−π／３）
＝ｐ・ｓｉｎ（２θ−π／３）                  …（１３Ｂ）
Ｓｃ１３＝−ｑ・ｓｉｎ３θ＋ｑ・ｓｉｎ３θ
＝０                                          …（１３Ｃ）
【０１６３】
式（１３Ｃ）から理解されるように、本実施の形態では、第１の演算後信号Ｓｃ１を生成する際に、第１の信号Ｓ１の第３高調波成分と第３の信号Ｓ３の第３高調波成分が完全に相殺されて、第１の演算後信号Ｓｃ１の第３高調波成分Ｓｃ１３は０になる。なお、第１の実施の形態と同様に、ＰＨ１が６０°の場合に限らず、ＰＨ１が４０°より大きく８０°より小さければ、第１の演算後信号Ｓｃ１の第３高調波成分Ｓｃ１３の振幅の絶対値は、第１および第３の信号Ｓ１，Ｓ３の第３高調波成分の振幅の絶対値｜ｑ｜よりも小さくなる。このように、第１の演算回路７１は、第１および第３の信号Ｓ１，Ｓ３に基づいて、第１および第３の信号Ｓ１，Ｓ３に比べて、第３高調波成分が低減された第１の演算後信号Ｓｃ１を生成する。
【０１６４】
また、本実施の形態では、第２の演算後信号Ｓｃ２は、第２の信号Ｓ２と第４の信号Ｓ４の和（Ｓ２＋Ｓ４）を求めることを含む演算によって生成される。第２の信号Ｓ２と第４の信号Ｓ４の和（Ｓ２＋Ｓ４）を求めることにより、第２の演算後信号Ｓｃ２の理想成分Ｓｃ２１、第２高調波成分Ｓｃ２２、第３高調波成分Ｓｃ２３は、それぞれ下記の式（１４Ａ），（１４Ｂ），（１４Ｃ）によって表されるようになる。
【０１６５】
Ｓｃ２１＝−ｓｉｎ（θ−π／３）＋｛−ｓｉｎθ｝
＝−２ｓｉｎ（θ−π／６）・ｃｏｓ（−π／６）
＝−１．７３ｓｉｎ（θ−π／６）              …（１４Ａ）
Ｓｃ２２＝ｐ・ｓｉｎ（２θ−２π／３）＋ｐ・ｓｉｎ２θ
＝２ｐ・ｓｉｎ（２θ−π／３）・ｃｏｓ（−π／３）
＝ｐ・ｓｉｎ（２θ−π／３）                  …（１４Ｂ）
Ｓｃ２３＝ｑ・ｓｉｎ３θ＋（−ｑ・ｓｉｎ３θ）
＝０                                          …（１４Ｃ）
【０１６６】
式（１４Ｃ）から理解されるように、本実施の形態では、第２の演算後信号Ｓｃ２を生成する際に、第２の信号Ｓ２の第３高調波成分と第４の信号Ｓ４の第３高調波成分が完全に相殺されて、第２の演算後信号Ｓｃ２の第３高調波成分Ｓｃ２３は０になる。なお、第１の実施の形態と同様に、ＰＨ３が６０°の場合に限らず、ＰＨ３が４０°より大きく８０°より小さければ、第２の演算後信号Ｓｃ２の第３高調波成分Ｓｃ２３の振幅の絶対値は、第２および第４の信号Ｓ２，Ｓ４の第３高調波成分の振幅の絶対値｜ｑ｜よりも小さくなる。このように、第２の演算回路７２は、第２および第４の信号Ｓ２，Ｓ４に基づいて、第２および第４の信号Ｓ２，Ｓ４に比べて、第３高調波成分が低減された第２の演算後信号Ｓｃ２を生成する。
【０１６７】
また、本実施の形態では、第３の演算後信号Ｓｃ３は、第３の信号Ｓ３と第５の信号Ｓ５の和（Ｓ３＋Ｓ５）を求めることを含む演算によって生成される。第３の信号Ｓ３と第５の信号Ｓ５の和（Ｓ３＋Ｓ５）を求めることにより、第３の演算後信号Ｓｃ３の理想成分Ｓｃ３１、第２高調波成分Ｓｃ３２、第３高調波成分Ｓｃ３３は、それぞれ下記の式（１５Ａ），（１５Ｂ），（１５Ｃ）によって表されるようになる。
【０１６８】
Ｓｃ３１＝ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋π／３）
＝２ｓｉｎ（θ＋π／６）・ｃｏｓ（−π／６）
＝１．７３ｓｉｎ（θ＋π／６）                …（１５Ａ）
Ｓｃ３２＝ｐ・ｓｉｎ２θ＋ｐ・ｓｉｎ（２θ＋２π／３）
＝２ｐ・ｓｉｎ（２θ＋π／３）・ｃｏｓ（−π／３）
＝ｐ・ｓｉｎ（２θ＋π／３）                  …（１５Ｂ）
Ｓｃ３３＝ｑ・ｓｉｎ３θ＋（−ｑ・ｓｉｎ３θ）
＝０                                          …（１５Ｃ）
【０１６９】
式（１５Ｃ）から理解されるように、本実施の形態では、第３の演算後信号Ｓｃ３を生成する際に、第３の信号Ｓ３の第３高調波成分と第５の信号Ｓ５の第３高調波成分が完全に相殺されて、第３の演算後信号Ｓｃ３の第３高調波成分Ｓｃ３３は０になる。なお、第１の実施の形態と同様に、ＰＨ２が６０°の場合に限らず、ＰＨ２が４０°より大きく８０°より小さければ、第３の演算後信号Ｓｃ３の第３高調波成分Ｓｃ３３の振幅の絶対値は、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５の第３高調波成分の振幅の絶対値｜ｑ｜よりも小さくなる。このように、第３の演算回路７３は、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５に基づいて、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５に比べて、第３高調波成分が低減された第３の演算後信号Ｓｃ３を生成する。
【０１７０】
また、本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓｃ４は、第４の信号Ｓ４と第６の信号Ｓ６の和（Ｓ４＋Ｓ６）を求めることを含む演算によって生成される。第４の信号Ｓ４と第６の信号Ｓ６の和（Ｓ４＋Ｓ６）を求めることにより、第４の演算後信号Ｓｃ４の理想成分Ｓｃ４１、第２高調波成分Ｓｃ４２、第３高調波成分Ｓｃ４３は、それぞれ下記の式（１６Ａ），（１６Ｂ），（１６Ｃ）によって表されるようになる。
【０１７１】
Ｓｃ４１＝−ｓｉｎθ＋｛−ｓｉｎ（θ＋π／３）｝
＝−２ｓｉｎ（θ＋π／６）・ｃｏｓ（−π／６）
＝−１．７３ｓｉｎ（θ＋π／６）              …（１６Ａ）
Ｓｃ４２＝ｐ・ｓｉｎ２θ＋ｐ・ｓｉｎ（２θ＋２π／３）
＝２ｐ・ｓｉｎ（２θ＋π／３）・ｃｏｓ（−π／３）
＝ｐ・ｓｉｎ（２θ＋π／３）                  …（１６Ｂ）
Ｓｃ４３＝−ｑ・ｓｉｎ３θ＋ｑ・ｓｉｎ３θ
＝０                                          …（１６Ｃ）
【０１７２】
式（１６Ｃ）から理解されるように、本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓｃ４を生成する際に、第４の信号Ｓ４の第３高調波成分と第６の信号Ｓ６の第３高調波成分が完全に相殺されて、第４の演算後信号Ｓｃ４の第３高調波成分Ｓｃ４３は０になる。なお、第１の実施の形態と同様に、ＰＨ４が６０°の場合に限らず、ＰＨ４が４０°より大きく８０°より小さければ、第４の演算後信号Ｓｃ４の第３高調波成分Ｓｃ４３の振幅の絶対値は、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６の第３高調波成分の振幅の絶対値｜ｑ｜よりも小さくなる。このように、第４の演算回路７４は、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６に基づいて、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６に比べて、第３高調波成分が低減された第４の演算後信号Ｓｃ４を生成する。
【０１７３】
次に、第５および第６の演算後信号Ｓｃ５，Ｓｃ６の生成方法について説明する。本実施の形態では、第５の演算後信号Ｓｃ５は、第１の演算後信号Ｓｃ１と第２の演算後信号Ｓｃ２の差を求めることを含む演算によって生成される。第１の演算後信号Ｓｃ１と第２の演算後信号Ｓｃ２の差を求めることにより、第５の演算後信号Ｓｃ５の理想成分Ｓｃ５１、第２高調波成分Ｓｃ５２は、それぞれ下記の式（１７Ａ），（１７Ｂ）によって表されるようになる。なお、第１の演算後信号Ｓｃ１の第３高調波成分Ｓｃ１３と第２の演算後信号Ｓｃ２の第３高調波成分Ｓｃ２３が共に０であることから、第５の演算後信号Ｓｃ５の第３高調波成分も０である。
【０１７４】
Ｓｃ５１＝Ｓｃ１１−Ｓｃ２１
＝１．７３ｓｉｎ（θ−π／６）−｛−１．７３ｓｉｎ（θ−π／６）｝
＝３．４６ｓｉｎ（θ−π／６）                            …（１７Ａ）
Ｓｃ５２＝Ｓｃ１２−Ｓｃ２２
＝ｐ・ｓｉｎ（２θ−π／３）−ｐ・ｓｉｎ（２θ−π／３）
＝０                                                      …（１７Ｂ）
【０１７５】
式（１７Ｂ）から理解されるように、本実施の形態では、第５の演算後信号Ｓｃ５を生成する際に、第１の演算後信号Ｓｃ１の第２高調波成分Ｓｃ１２と第２の演算後信号Ｓｃ２の第２高調波成分Ｓｃ２２が完全に相殺されて、第５の演算後信号Ｓｃ５の第２高調波成分Ｓｃ５２は０になる。なお、第１の実施の形態と同様に、第１の信号Ｓ１の理想成分と第２の信号Ｓ２の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ５と、第３の信号Ｓ３の理想成分と第４の信号Ｓ４の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ６が１８０°の場合に限らず、ＰＨ５、ＰＨ６が１５０°よりも大きく２１０°よりも小さければ、第５の演算後信号Ｓｃ５の第２高調波成分Ｓｃ５２の振幅の絶対値は、第１および第２の演算後信号Ｓｃ１，Ｓｃ２の第２高調波成分Ｓｃ１２，Ｓｃ２２の振幅の絶対値｜ｐ｜よりも小さくなる。このように、第５の演算回路７５は、第１および第２の演算後信号Ｓｃ１，Ｓｃ２に基づいて、第１および第２の演算後信号Ｓｃ１，Ｓｃ２に比べて、第２高調波成分が低減された第５の演算後信号Ｓｃ５を生成する。
【０１７６】
また、本実施の形態では、第６の演算後信号Ｓｃ６は、第３の演算後信号Ｓｃ３と第４の演算後信号Ｓｃ４の差を求めることを含む演算によって生成される。第３の演算後信号Ｓｃ３と第４の演算後信号Ｓｃ４の差を求めることにより、第６の演算後信号Ｓｃ６の理想成分Ｓｃ６１、第２高調波成分Ｓｃ６２は、それぞれ下記の式（１８Ａ），（１８Ｂ）によって表されるようになる。なお、第３の演算後信号Ｓｃ３の第３高調波成分Ｓｃ３３と第４の演算後信号Ｓｃ４の第３高調波成分Ｓｃ４３が共に０であることから、第６の演算後信号Ｓｃ６の第３高調波成分も０である。
【０１７７】
Ｓｃ６１＝Ｓｃ３１−Ｓｃ４１
＝１．７３ｓｉｎ（θ＋π／６）−｛−１．７３ｓｉｎ（θ＋π／６）｝
＝３．４６ｓｉｎ（θ＋π／６）                            …（１８Ａ）
Ｓｃ６２＝Ｓｃ３２−Ｓｃ４２
＝ｐ・ｓｉｎ（２θ＋π／３）−ｐ・ｓｉｎ（２θ＋π／３）
＝０                                                      …（１８Ｂ）
【０１７８】
式（１８Ｂ）から理解されるように、本実施の形態では、第６の演算後信号Ｓｃ６を生成する際に、第３の演算後信号Ｓｃ３の第２高調波成分Ｓｃ３２と第４の演算後信号Ｓｃ４の第２高調波成分Ｓｃ４２が完全に相殺されて、第６の演算後信号Ｓｃ６の第２高調波成分Ｓｃ６２は０になる。なお、第５の演算後信号Ｓｃ５と同様に、ＰＨ６と、第５の信号Ｓ５の理想成分と第６の信号Ｓ６の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ７が１８０°の場合に限らず、ＰＨ６、ＰＨ７が１５０°よりも大きく２１０°よりも小さければ、第６の演算後信号Ｓｃ６の第２高調波成分Ｓｃ６２の振幅の絶対値は、第３および第４の演算後信号Ｓｃ３，Ｓｃ４の第２高調波成分Ｓｃ３２，Ｓｃ４２の振幅の絶対値｜ｐ｜よりも小さくなる。このように、第６の演算回路７６は、第３および第４の演算後信号Ｓｃ３，Ｓｃ４に基づいて、第３および第４の演算後信号Ｓｃ３，Ｓｃ４に比べて、第２高調波成分が低減された第６の演算後信号Ｓｃ６を生成する。
【０１７９】
次に、本実施の形態における角度検出値θｓの算出方法について簡単に説明する。第７の演算回路７７の構成は、第１の実施の形態における図４に示した第６の演算回路６６の構成と同じである。式（１７Ａ），（１７Ｂ）から、第５の演算後信号Ｓｃ５は３．４６ｓｉｎ（θ−π／６）であり、これは、第１の実施の形態における式（４Ａ），（４Ｂ）から得られる第４の演算後信号Ｓａ４と同じである。また、式（１８Ａ），（１８Ｂ）から、第６の演算後信号Ｓｃ６は３．４６ｓｉｎ（θ＋π／６）であり、これは、第１の実施の形態における式（５Ａ），（５Ｂ）から得られる第５の演算後信号Ｓａ５と同じである。従って、第１の実施の形態における角度検出値θｓの算出方法の説明中の第４および第５の演算後信号Ｓａ４，Ｓａ５を、第５および第６の演算後信号Ｓｃ５，Ｓｃ６に置き換えれば、本実施の形態における角度検出値θｓの算出方法の説明になる。
【０１８０】
以上説明したように、本実施の形態では、第１および第３の信号Ｓ１，Ｓ３に比べて、第３高調波成分が低減された第１の演算後信号Ｓｃ１と、第２および第４の信号Ｓ２，Ｓ４に比べて、第３高調波成分が低減された第２の演算後信号Ｓｃ２と、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５に比べて、第３高調波成分が低減された第３の演算後信号Ｓｃ３と、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６に比べて、第３高調波成分が低減された第４の演算後信号Ｓｃ４が生成される。そして、第１および第２の演算後信号Ｓｃ１，Ｓｃ２に基づいて、第１および第２の演算後信号Ｓｃ１，Ｓｃ２に比べて、第２高調波成分が低減された第５の演算後信号Ｓｃ５が生成され、第３および第４の演算後信号Ｓｃ３，Ｓｃ４に基づいて、第３および第４の演算後信号Ｓｃ３，Ｓｃ４に比べて、第２高調波成分が低減された第６の演算後信号Ｓｃ６が生成され、第５および第６の演算後信号Ｓｃ５，Ｓｃ６に基づいて、角度検出値θｓが算出される。これにより、本実施の形態によれば、第２高調波成分および第３高調波成分に起因した角度検出値θｓの誤差を低減することができる。
【０１８１】
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。
【０１８２】
［第４の実施の形態］
次に、図１２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１２は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す回路図である。本実施の形態では、回転磁界センサ１の第１ないし第３の検出回路１０〜３０の構成は、第２の実施の形態と同じである。また、本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第３の実施の形態における角度検出部７０の代わりに、角度検出部１７０を備えている。角度検出部１７０は、角度検出部７０と同様に、第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６に基づいて、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θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成するものである。図１２に示したように、角度検出部１７０は、第１の演算回路１７１と、第２の演算回路１７２と、第３の演算回路１７３と、第４の演算回路１７４と、第５の演算回路１７５と、第６の演算回路１７６と、第７の演算回路１７７とを有している。
【０１８３】
第１ないし第７の演算回路１７１〜１７７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ないし第３の検出回路１０〜３０と第１ないし第４の演算回路１７１〜１７４との間の接続関係は、第３の実施の形態における第１ないし第３の検出回路１０〜３０と第１ないし第４の演算回路７１〜７４との間の接続関係と同じである。第１ないし第４の演算回路１７１〜１７４と第５および第６の演算回路１７５，１７６との間の接続関係は、第３の実施の形態における第１ないし第４の演算回路７１〜７４と第５および第６の演算回路７５，７６との間の接続関係と同じである。第５および第６の演算回路１７５，１７６と第７の演算回路１７７との間の接続関係は、第３の実施の形態における第５および第６の演算回路７５，７６と第７の演算回路７７との間の接続関係と同じである。
【０１８４】
第１の演算回路１７１は、第１および第３の信号Ｓ１，Ｓ３を受け、これらに基づいて第１の演算後信号Ｓｄ１を生成する。第２の演算回路１７２は、第２および第４の信号Ｓ２，Ｓ４を受け、これらに基づいて第２の演算後信号Ｓｄ２を生成する。第３の演算回路１７３は、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５を受け、これらに基づいて第３の演算後信号Ｓｄ３を生成する。第４の演算回路１７４は、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６を受け、これらに基づいて第４の演算後信号Ｓｄ４を生成する。第５の演算回路１７５は、第１および第２の演算後信号Ｓｄ１，Ｓｄ２を受け、これらに基づいて第５の演算後信号Ｓｄ５を生成する。第６の演算回路１７６は、第３および第４の演算後信号Ｓｄ３，Ｓｄ４を受け、これらに基づいて第６の演算後信号Ｓｄ６を生成する。第７の演算回路１７７は、第５および第６の演算後信号Ｓｄ５，Ｓｄ６を受け、これらに基づいて、角度検出値θｓを算出する。
【０１８５】
第１ないし第７の演算回路１７１〜１７７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。
【０１８６】
次に、本実施の形態における角度検出値θｓの算出方法について説明する。始めに、第１ないし第４の演算後信号Ｓｄ１〜Ｓｄ４の生成方法について説明する。本実施の形態における第１ないし第６の信号Ｓ１〜Ｓ６の理想成分、第２高調波成分および第３高調波成分は、第２の実施の形態と同じである。本実施の形態では、第１の演算後信号Ｓｄ１は、第１の信号Ｓ１と第３の信号Ｓ３の差（Ｓ１−Ｓ３）を求めることを含む演算によって生成される。第１の信号Ｓ１と第３の信号Ｓ３の差（Ｓ１−Ｓ３）を求めることにより、第１の演算後信号Ｓｄ１の理想成分Ｓｄ１１、第２高調波成分Ｓｄ１２、第３高調波成分Ｓｄ１３は、それぞれ下記の式（１９Ａ），（１９Ｂ），（１９Ｃ）によって表されるようになる。
【０１８７】
Ｓｄ１１＝ｓｉｎ（θ−２π／３）−ｓｉｎθ
＝２ｓｉｎ（−π／３）・ｃｏｓ（θ−π／３）
＝−１．７３ｃｏｓ（θ−π／３）                  …（１９Ａ）
Ｓｄ１２＝ｐ・ｓｉｎ（２θ−４π／３）−ｐ・ｓｉｎ２θ
＝２ｐ・ｓｉｎ（−２π／３）・ｃｏｓ（２θ−２π／３）
＝−１．７３ｐ・ｃｏｓ（２θ−２π／３）          …（１９Ｂ）
Ｓｄ１３＝ｑ・ｓｉｎ３θ−ｑ・ｓｉｎ３θ
＝０                                              …（１９Ｃ）
【０１８８】
式（１９Ｃ）から理解されるように、本実施の形態では、第１の演算後信号Ｓｄ１を生成する際に、第１の信号Ｓ１の第３高調波成分と第３の信号Ｓ３の第３高調波成分が完全に相殺されて、第１の演算後信号Ｓｄ１の第３高調波成分Ｓｄ１３は０になる。なお、第２の実施の形態と同様に、ＰＨ１が１２０°の場合に限らず、ＰＨ１が１００°より大きく１４０°より小さければ、第１の演算後信号Ｓｄ１の第３高調波成分Ｓｄ１３の振幅の絶対値は、第１および第３の信号Ｓ１，Ｓ３の第３高調波成分の振幅の絶対値｜ｑ｜よりも小さくなる。このように、第１の演算回路１７１は、第１および第３の信号Ｓ１，Ｓ３に基づいて、第１および第３の信号Ｓ１，Ｓ３に比べて、第３高調波成分が低減された第１の演算後信号Ｓｄ１を生成する。
【０１８９】
また、本実施の形態では、第２の演算後信号Ｓｄ２は、第２の信号Ｓ２と第４の信号Ｓ４の差（Ｓ２−Ｓ４）を求めることを含む演算によって生成される。第２の信号Ｓ２と第４の信号Ｓ４の差（Ｓ２−Ｓ４）を求めることにより、第２の演算後信号Ｓｄ２の理想成分Ｓｄ２１、第２高調波成分Ｓｄ２２、第３高調波成分Ｓｄ２３は、それぞれ下記の式（２０Ａ），（２０Ｂ），（２０Ｃ）によって表されるようになる。
【０１９０】
Ｓｄ２１＝−ｓｉｎ（θ−２π／３）−｛−ｓｉｎθ｝
＝−２ｓｉｎ（−π／３）・ｃｏｓ（θ−π／３）
＝１．７３ｃｏｓ（θ−π／３）                    …（２０Ａ）
Ｓｄ２２＝ｐ・ｓｉｎ（２θ−４π／３）−ｐ・ｓｉｎ２θ
＝２ｐ・ｓｉｎ（−２π／３）・ｃｏｓ（２θ−２π／３）
＝−１．７３ｐ・ｃｏｓ（２θ−２π／３）          …（２０Ｂ）
Ｓｄ２３＝−ｑ・ｓｉｎ３θ−（−ｑ・ｓｉｎ３θ）
＝０                                              …（２０Ｃ）
【０１９１】
式（２０Ｃ）から理解されるように、本実施の形態では、第２の演算後信号Ｓｄ２を生成する際に、第２の信号Ｓ２の第３高調波成分と第４の信号Ｓ４の第３高調波成分が完全に相殺されて、第２の演算後信号Ｓｄ２の第３高調波成分Ｓｄ２３は０になる。なお、第２の実施の形態と同様に、ＰＨ３が１２０°の場合に限らず、ＰＨ３が１００°より大きく１４０°より小さければ、第２の演算後信号Ｓｄ２の第３高調波成分Ｓｄ２３の振幅の絶対値は、第２および第４の信号Ｓ２，Ｓ４の第３高調波成分の振幅の絶対値｜ｑ｜よりも小さくなる。このように、第２の演算回路１７２は、第２および第４の信号Ｓ２，Ｓ４に基づいて、第２および第４の信号Ｓ２，Ｓ４に比べて、第３高調波成分が低減された第２の演算後信号Ｓｄ２を生成する。
【０１９２】
また、本実施の形態では、第３の演算後信号Ｓｄ３は、第３の信号Ｓ３と第５の信号Ｓ５の差（Ｓ３−Ｓ５）を求めることを含む演算によって生成される。第３の信号Ｓ３と第５の信号Ｓ５の差（Ｓ３−Ｓ５）を求めることにより、第３の演算後信号Ｓｄ３の理想成分Ｓｄ３１、第２高調波成分Ｓｄ３２、第３高調波成分Ｓｄ３３は、それぞれ下記の式（２１Ａ），（２１Ｂ），（２１Ｃ）によって表されるようになる。
【０１９３】
Ｓｄ３１＝ｓｉｎθ−ｓｉｎ（θ＋２π／３）
＝２ｓｉｎ（−π／３）・ｃｏｓ（θ＋π／３）
＝−１．７３ｃｏｓ（θ＋π／３）                  …（２１Ａ）
Ｓｄ３２＝ｐ・ｓｉｎ２θ−ｐ・ｓｉｎ（２θ＋４π／３）
＝２ｐ・ｓｉｎ（−２π／３）・ｃｏｓ（２θ＋２π／３）
＝−１．７３ｐ・ｃｏｓ（２θ＋２π／３）          …（２１Ｂ）
Ｓｄ３３＝ｑ・ｓｉｎ３θ−ｑ・ｓｉｎ３θ
＝０                                              …（２１Ｃ）
【０１９４】
式（２０Ｃ）から理解されるように、本実施の形態では、第３の演算後信号Ｓｄ３を生成する際に、第３の信号Ｓ３の第３高調波成分と第５の信号Ｓ５の第３高調波成分が完全に相殺されて、第３の演算後信号Ｓｄ３の第３高調波成分Ｓｄ３３は０になる。なお、第２の実施の形態と同様に、ＰＨ２が１２０°の場合に限らず、ＰＨ２が１００°より大きく１４０°より小さければ、第３の演算後信号Ｓｄ３の第３高調波成分Ｓｄ３３の振幅の絶対値は、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５の第３高調波成分の振幅の絶対値｜ｑ｜よりも小さくなる。このように、第３の演算回路１７３は、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５に基づいて、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５に比べて、第３高調波成分が低減された第３の演算後信号Ｓｄ３を生成する。
【０１９５】
また、本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓｄ４は、第４の信号Ｓ４と第６の信号Ｓ６の差（Ｓ４−Ｓ６）を求めることを含む演算によって生成される。第４の信号Ｓ４と第６の信号Ｓ６の差（Ｓ４−Ｓ６）を求めることにより、第４の演算後信号Ｓｄ４の理想成分Ｓｄ４１、第２高調波成分Ｓｄ４２、第３高調波成分Ｓｄ４３は、それぞれ下記の式（２２Ａ），（２２Ｂ），（２２Ｃ）によって表されるようになる。
【０１９６】
Ｓｄ４１＝−ｓｉｎθ−｛−ｓｉｎ（θ＋２π／３）｝
＝−２ｓｉｎ（−π／３）・ｃｏｓ（θ＋π／３）
＝１．７３ｃｏｓ（θ＋π／３）                    …（２２Ａ）
Ｓｄ４２＝ｐ・ｓｉｎ２θ−ｐ・ｓｉｎ（２θ＋４π／３）
＝２ｐ・ｓｉｎ（−２π／３）・ｃｏｓ（２θ＋２π／３）
＝−１．７３ｐ・ｃｏｓ（２θ＋２π／３）          …（２２Ｂ）
Ｓｄ４３＝−ｑ・ｓｉｎ３θ−（−ｑ・ｓｉｎ３θ）
＝０                                              …（２２Ｃ）
【０１９７】
式（２２Ｃ）から理解されるように、本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓｄ４を生成する際に、第４の信号Ｓ４の第３高調波成分と第６の信号Ｓ６の第３高調波成分が完全に相殺されて、第４の演算後信号Ｓｄ４の第３高調波成分Ｓｄ３３は０になる。なお、第２の実施の形態と同様に、ＰＨ４が１２０°の場合に限らず、ＰＨ４が１００°より大きく１４０°より小さければ、第４の演算後信号Ｓｄ４の第３高調波成分Ｓｄ４３の振幅の絶対値は、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６の第３高調波成分の振幅の絶対値｜ｑ｜よりも小さくなる。このように、第４の演算回路１７４は、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６に基づいて、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６に比べて、第３高調波成分が低減された第４の演算後信号Ｓｄ４を生成する。
【０１９８】
次に、第５および第６の演算後信号Ｓｄ５，Ｓｄ６の生成方法について説明する。第５および第６の演算後信号Ｓｄ５，Ｓｄ６の生成方法は、基本的には、第３の実施の形態における第５および第６の演算後信号Ｓｃ５，Ｓｃ６の生成方法と同様である。すなわち、第５の演算後信号Ｓｄ５の理想成分Ｓｄ５１は、第３の実施の形態における式（１７Ａ）と同様の演算によって、−３．４６ｃｏｓ（θ−π／３）となる。第５の演算後信号Ｓｄ５の第２高調波成分Ｓｄ５２は、第３の実施の形態における式（１７Ｂ）と同様の演算によって０となる。第６の演算後信号Ｓｄ６の理想成分Ｓｄ６１は、第３の実施の形態における式（１８Ａ）と同様の演算によって、−３．４６ｃｏｓ（θ＋π／３）となる。第６の演算後信号Ｓｄ６の第２高調波成分Ｓｄ６２は、第３の実施の形態における式（１８Ｂ）と同様の演算によって０となる。
【０１９９】
なお、第１の信号Ｓ１の理想成分と第２の信号Ｓ２の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ５と、第３の信号Ｓ３の理想成分と第４の信号Ｓ４の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ６が１８０°の場合に限らず、ＰＨ５、ＰＨ６が１５０°よりも大きく２１０°よりも小さければ、第５の演算後信号Ｓｄ５の第２高調波成分Ｓｄ５２の振幅の絶対値は、第１および第２の演算後信号Ｓｄ１，Ｓｄ２の第２高調波成分Ｓｄ１２，Ｓｄ２２の振幅の絶対値｜１．７３ｐ｜よりも小さくなる。このように、第５の演算回路１７５は、第１および第２の演算後信号Ｓｄ１，Ｓｄ２に基づいて、第１および第２の演算後信号Ｓｄ１，Ｓｄ２に比べて、第２高調波成分が低減された第５の演算後信号Ｓｄ５を生成する。
【０２００】
また、ＰＨ６と、第５の信号Ｓ５の理想成分と第６の信号Ｓ６の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ７が１８０°の場合に限らず、ＰＨ６、ＰＨ７が１５０°よりも大きく２１０°よりも小さければ、第６の演算後信号Ｓｄ６の第２高調波成分Ｓｄ６２の振幅の絶対値は、第３および第４の演算後信号Ｓｄ３，Ｓｄ４の第２高調波成分Ｓｄ３２，Ｓｄ４２の振幅の絶対値｜１．７３ｐ｜よりも小さくなる。このように、第６の演算回路１７６は、第３および第４の演算後信号Ｓｄ３，Ｓｄ４に基づいて、第３および第４の演算後信号Ｓｄ３，Ｓｄ４に比べて、第２高調波成分が低減された第６の演算後信号Ｓｄ６を生成する。
【０２０１】
次に、第７の演算回路１７７による角度検出値θｓの算出方法について簡単に説明する。第５の演算後信号Ｓｄ５は−３．４６ｃｏｓ（θ−π／３）となり、これは、第２の実施の形態における式（９Ａ），（９Ｂ）から得られる第４の演算後信号Ｓｂ４と同じである。また、第６の演算後信号Ｓｄ６は−３．４６ｃｏｓ（θ＋π／３）となり、これは、第２の実施の形態における式（１０Ａ），（１０Ｂ）から得られる第５の演算後信号Ｓｂ５と同じである。従って、第２の実施の形態における角度検出値θｓの算出方法の説明中の第４および第５の演算後信号Ｓｂ４，Ｓｂ５を、第５および第６の演算後信号Ｓｄ５，Ｓｄ６に置き換えれば、本実施の形態における角度検出値θｓの算出方法の説明になる。
【０２０２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第２または第３のいずれかの実施の形態と同様である。
【０２０３】
［第５の実施の形態］
次に、図１３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１３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１３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１３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１３に示した例では、図１３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１３に示した例では、磁石１０２は反時計回り方向に回転し、回転磁界は時計回り方向に回転する。
【０２０４】
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、および第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３の検出回路１０〜３０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。
【０２０５】
図１３に示した例では、第２の検出回路２０の第３の信号生成部２４Ａ（図３参照）が生成する第３の信号Ｓ３が最大となる回転磁界の方向である第３の方向Ｄ３を、磁石１０２の半径方向に設定している。第１の検出回路１０の第１の信号生成部１４Ａ（図３参照）が生成する第１の信号Ｓ１が最大となる回転磁界の方向である第１の方向Ｄ１は、ＸＹ平面内において、第３の方向Ｄ３から、時計回り方向にθ１だけ回転した方向である。第３の検出回路３０の第５の信号生成部３４Ａ（図３参照）が生成する第５の信号Ｓ５が最大となる回転磁界の方向である第５の方向Ｄ５は、ＸＹ平面内において、第３の方向Ｄ３から、反時計回り方向にθ２だけ回転した方向である。θ１，θ２は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さい。θ１，θ２は、いずれも、図１３に示したように、６０°であることが好ましい。
【０２０６】
図１３に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、第１または第３の実施の形態と同様である。
【０２０７】
［変形例］
次に、図１４ないし図１６を参照して、本実施の形態における第１ないし第３の変形例について説明する。始めに、図１４を参照して、本実施の形態における第１の変形例について説明する。図１４は、本実施の形態における第１の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。第１の変形例における回転磁界センサ１の構成は、基本的には、図１３に示した回転磁界センサと同様である。第１の変形例では、θ１，θ２は、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さい。θ１，θ２は、いずれも、図１４に示したように、１２０°であることが好ましい。図１４に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、第２または第４の実施の形態と同様である。
【０２０８】
次に、図１５を参照して、本実施の形態における第２の変形例について説明する。図１５は、本実施の形態における第２の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。図１５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。第２の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１５に示した例では、図１５における紙面がＸＹ平面となり、紙面に垂直な方向がＺ方向となる。磁石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１５に示した例では、第３の方向Ｄ３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１の方向Ｄ１は、ＸＹ平面内において、第３の方向Ｄ３から、時計回り方向にθ１だけ回転した方向である。第５の方向Ｄ５は、ＸＹ平面内において、第５の方向Ｄ５から、反時計回り方向にθ２だけ回転した方向である。第２の変形例では、θ１，θ２は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さい。θ１，θ２は、いずれも、図１５に示したように、６０°であることが好ましい。図１５に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、図１３に示した回転磁界センサ１と同様である。
【０２１０】
次に、図１６を参照して、本実施の形態における第３の変形例について説明する。図１６は、本実施の形態における第３の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。第３の変形例における回転磁界センサ１の構成は、基本的には、図１５に示した回転磁界センサ１と同様である。第３の変形例では、θ１，θ２は、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さい。θ１，θ２は、いずれも、図１５に示したように、１２０°であることが好ましい。図１６に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、図１４に示した第１の変形例の回転磁界センサ１と同様である。
【０２１１】
なお、図１３ないし図１６では、便宜上、第１ないし第３の検出回路１０〜３０をＹ方向に離間させて描いている。しかし、第１ないし第３の検出回路１０〜３０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。
【０２１２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１ないし第４のいずれかの実施の形態と同様である。
【０２１３】
［第６の実施の形態］
次に、図１７を参照して、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。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。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第５の実施の形態における図１３および図１４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、および第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３の検出回路１０〜３０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。第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれは、第１の信号Ｓ１の理想成分と第３の信号Ｓ３の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ１に相当する。第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３のずれは、第３の信号Ｓ３の理想成分と第５の信号Ｓ５の理想成分の位相差の絶対値ＰＨ２に相当する。第１の位置Ｐ１と第３の位置Ｐ３のずれは、ＰＨ１＋ＰＨ２に相当する。
【０２１４】
図１７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６の信号Ｓ１〜Ｓ６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。ＰＨ１、ＰＨ２は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さい。ＰＨ１、ＰＨ２は、いずれも、６０°であることが好ましい。図１７には、ＰＨ１、ＰＨ２がいずれも６０°になるようにした例を示している。この例では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれと第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３のずれは、いずれも、電気角の６０°、すなわち磁石１０２の回転角の３０°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１２０°、すなわち磁石１０２の回転角の６０°である。
【０２１５】
また、図１７に示した例では、第１の検出回路１０の第１の信号生成部１４Ａ（図３参照）が生成する第１の信号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の第３の信号生成部２４Ａ（図３参照）が生成する第３の信号Ｓ３が最大となる回転磁界の方向である第３の方向Ｄ３、第３の検出回路３０の第５の信号生成部３４Ａ（図３参照）が生成する第５の信号Ｓ５が最大となる回転磁界の方向である第５の方向Ｄ５を、いずれも磁石１０２の半径方向に設定している。図１７に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、第１または第３の実施の形態と同様である。
【０２１６】
［変形例］
次に、図１８ないし図２０を参照して、本実施の形態における第１ないし第３の変形例について説明する。始めに、図１８を参照して、本実施の形態における第１の変形例について説明する。図１８は、本実施の形態における第１の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。第１の変形例における回転磁界センサ１の構成は、基本的には、図１７に示した回転磁界センサと同様である。第１の変形例では、ＰＨ１、ＰＨ２は、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さい。ＰＨ１、ＰＨ２は、いずれも、１２０°であることが好ましい。図１８には、ＰＨ１、ＰＨ２がいずれも１２０°になるようにした例を示している。この例では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれと第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３のずれは、いずれも、電気角の１２０°、すなわち磁石１０２の回転角の６０°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２４０°、すなわち磁石１０２の回転角の１２０°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、第２または第４の実施の形態と同様である。
【０２１７】
次に、図１９を参照して、本実施の形態における第２の変形例の回転磁界センサについて説明する。図１９は、本実施の形態における第２の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。第２の変形例の回転磁界センサ１は、第５の実施の形態における図１５および図１６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１９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６の信号Ｓ１〜Ｓ６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。第２の変形例では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれはＰＨ１に相当し、第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３のずれはＰＨ２に相当し、ＰＨ１、ＰＨ２は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さい。ＰＨ１、ＰＨ２は、いずれも、６０°であることが好ましい。図１９には、ＰＨ１、ＰＨ２がいずれも６０°になるようにした例を示している。この例では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれと、第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３のずれは、いずれも１／６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、１／３ピッチである。
【０２１８】
図１９に示した例では、第１、第３および第５の方向Ｄ１，Ｄ３，Ｄ５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１９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。
【０２１９】
次に、図２０を参照して、本実施の形態における第３の変形例の回転磁界センサについて説明する。図２０は、本実施の形態における第３の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。第３の変形例における回転磁界センサ１の構成は、基本的には、図１９に示した回転磁界センサと同様である。第３の変形例では、ＰＨ１、ＰＨ２は、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さい。ＰＨ１、ＰＨ２は、いずれも、１２０°であることが好ましい。図２０には、ＰＨ１、ＰＨ２がいずれも１２０°になるようにした例を示している。この例では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれと、第２の位置Ｐ２と第３の位置Ｐ３のずれは、いずれも１／３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、２／３ピッチである。
【０２２０】
図２０に示した例では、第１、第３および第５の方向Ｄ１，Ｄ３，Ｄ５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１８に示した第１の変形例の回転磁界センサ１と同様である。
【０２２１】
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５のいずれかの実施の形態と同様である。
【０２２２】
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３の検出回路１０〜３０の配置や第１ないし第６の方向Ｄ１〜Ｄ６は一例であり、第１ないし第３の検出回路１０〜３０の配置と第１ないし第６の方向Ｄ１〜Ｄ６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。
【符号の説明】
【０２２３】
１…回転磁界センサ、２…磁石、１０，２０，３０…検出回路、１４，２４，３４…ブリッジ回路、１４Ａ…第１の信号生成部、１４Ｂ…第２の信号生成部、２４Ａ…第３の信号生成部、２４Ｂ…第４の信号生成部、３４Ａ…第５の信号生成部、３４Ｂ…第６の信号生成部、６０，７０，１６０，１７０…角度検出部、６１，７１，１６１，１７１…第１の演算回路、６２，７２，１６２，１７２…第２の演算回路、６３，７３，１６３，１７３…第３の演算回路、６４，７４，１６４，１７４…第４の演算回路、６５，７５，１６５，１７５…第５の演算回路、６６，７６，１６６，１７６…第６の演算回路、７７，１７７…第７の演算回路。
【図１】
2015045529.tif 000003
【図２】
2015045529.tif 000004
【図３】
2015045529.tif 000005
【図４】
2015045529.tif 000006
【図５】
2015045529.tif 000007
【図６】
2015045529.tif 000008
【図７】
2015045529.tif 000009
【図８】
2015045529.tif 000010
【図９】
2015045529.tif 000011
【図１０】
2015045529.tif 000012
【図１１】
2015045529.tif 000013
【図１２】
2015045529.tif 000014
【図１３】
2015045529.tif 000015
【図１４】
2015045529.tif 000016
【図１５】
2015045529.tif 000017
【図１６】
2015045529.tif 000018
【図１７】
2015045529.tif 000019
【図１８】
2015045529.tif 000020
【図１９】
2015045529.tif 000021
【図２０】
2015045529.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月21日(2014.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
【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構成を示す回路図である。
【図４】図３に示した第６の演算回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図３におけるＭＲ素子の一部を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における第１ないし第３の演算後信号のそれぞれの理想成分の波形の一例を示す波形図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における第１ないし第３の演算後信号に含まれる信号誤差の波形の一例を示す波形図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における第４および第５の演算後信号に含まれる信号誤差の波形の一例を示す波形図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における角度検出値に含まれる角度誤差の一例を示す波形図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す回路図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す回路図である。
【図１２】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回路図である。
【図１３】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１４】本発明の第５の実施の形態における第１の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態における第２の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の第５の実施の形態における第３の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図１７】本発明の第６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６の実施の形態における第１の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６の実施の形態における第２の変形例の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６の実施の形態における第３の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓａ４は、第１の演算後信号Ｓａ１と第２の演算後信号Ｓａ２の和（Ｓａ１＋Ｓａ２）を求めることを含む演算によって生成される。第４の演算後信号Ｓａ４を生成する際に、第１の演算後信号Ｓａ１の信号誤差８１の主要部分の位相と第２の演算後信号Ｓａ２の信号誤差８２の主要部分の位相は、互いに逆相になっている。これにより、信号誤差８１の主要部分である第３高調波成分Ｓａ１３と信号誤差８２の主要部分である第３高調波成分Ｓａ２３が相殺される。同様に、第５の演算後信号Ｓａ５は、第２の演算後信号Ｓａ２と第３の演算後信号Ｓａ３の和（Ｓａ２＋Ｓａ３）を求めることを含む演算によって生成される。第５の演算後信号Ｓａ５を生成する際に、第２の演算後信号Ｓａ２の信号誤差８２の主要部分の位相と第３の演算後信号Ｓａ３の信号誤差８３の主要部分の位相は、互いに逆相になっている。これにより、信号誤差８２の主要部分である第３高調波成分Ｓａ２３と信号誤差８３の主要部分である第３高調波成分Ｓａ３３が相殺される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
本実施の形態では、加算信号Ｓ１１を正規化した値Ｓ２１は−ｃｏｓθとなり、減算信号Ｓ１２を正規化した値Ｓ２２は−ｓｉｎθとなる。本実施の形態における演算部６６Ｃは、例えば、下記の式（１１Ａ）によって、角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを算出する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９４】
式（２１Ｃ）から理解されるように、本実施の形態では、第３の演算後信号Ｓｄ３を生成する際に、第３の信号Ｓ３の第３高調波成分と第５の信号Ｓ５の第３高調波成分が完全に相殺されて、第３の演算後信号Ｓｄ３の第３高調波成分Ｓｄ３３は０になる。なお、第２の実施の形態と同様に、ＰＨ２が１２０°の場合に限らず、ＰＨ２が１００°より大きく１４０°より小さければ、第３の演算後信号Ｓｄ３の第３高調波成分Ｓｄ３３の振幅の絶対値は、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５の第３高調波成分の振幅の絶対値｜ｑ｜よりも小さくなる。このように、第３の演算回路１７３は、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５に基づいて、第３および第５の信号Ｓ３，Ｓ５に比べて、第３高調波成分が低減された第３の演算後信号Ｓｄ３を生成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９７】
式（２２Ｃ）から理解されるように、本実施の形態では、第４の演算後信号Ｓｄ４を生成する際に、第４の信号Ｓ４の第３高調波成分と第６の信号Ｓ６の第３高調波成分が完全に相殺されて、第４の演算後信号Ｓｄ４の第３高調波成分Ｓｄ４３は０になる。なお、第２の実施の形態と同様に、ＰＨ４が１２０°の場合に限らず、ＰＨ４が１００°より大きく１４０°より小さければ、第４の演算後信号Ｓｄ４の第３高調波成分Ｓｄ４３の振幅の絶対値は、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６の第３高調波成分の振幅の絶対値｜ｑ｜よりも小さくなる。このように、第４の演算回路１７４は、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６に基づいて、第４および第６の信号Ｓ４，Ｓ６に比べて、第３高調波成分が低減された第４の演算後信号Ｓｄ４を生成する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０９】
図１５に示した例では、第３の方向Ｄ３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１の方向Ｄ１は、ＸＹ平面内において、第３の方向Ｄ３から、時計回り方向にθ１だけ回転した方向である。第５の方向Ｄ５は、ＸＹ平面内において、第３の方向Ｄ３から、反時計回り方向にθ２だけ回転した方向である。第２の変形例では、θ１，θ２は、いずれも、４０°より大きく８０°より小さい。θ１，θ２は、いずれも、図１５に示したように、６０°であることが好ましい。図１５に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、図１３に示した回転磁界センサ１と同様である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１０】
次に、図１６を参照して、本実施の形態における第３の変形例について説明する。図１６は、本実施の形態における第３の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。第３の変形例における回転磁界センサ１の構成は、基本的には、図１５に示した回転磁界センサ１と同様である。第３の変形例では、θ１，θ２は、いずれも、１００°より大きく１４０°より小さい。θ１，θ２は、いずれも、図１６に示したように、１２０°であることが好ましい。図１６に示した回転磁界センサ１のその他の構成は、図１４に示した第１の変形例の回転磁界センサ１と同様である。