(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する第１の検出信号と第２の検出信号を生成する検出信号生成部と、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号に基づいて前記検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度検出部とを備えた角度センサに用いられる補正装置であって、
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記第１の検出信号は、第１の理想成分と第１の第３高調波誤差成分と第１の第５高調波誤差成分とを含み、前記第２の検出信号は、第２の理想成分と第２の第３高調波誤差成分と第２の第５高調波誤差成分とを含み、
前記第１の理想成分と前記第２の理想成分は、互いに異なる位相で、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化し、
前記第１の第３高調波誤差成分は、前記第１の理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分であり、
前記第１の第５高調波誤差成分は、前記第１の理想成分に対する第５高調波に相当する誤差成分であり、
前記第２の第３高調波誤差成分は、前記第２の理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分であり、
前記第２の第５高調波誤差成分は、前記第２の理想成分に対する第５高調波に相当する誤差成分であり、
前記補正装置は、
前記第１の検出信号に対して第１の補正処理を行うと共に、前記第２の検出信号に対して第２の補正処理を行う補正部を備え、
前記第１の補正処理は、前記第１の検出信号と第１の補正値とを合成して、前記角度検出値の生成に用いられる第１の補正後検出信号を生成する処理であり、
前記第２の補正処理は、前記第２の検出信号と第２の補正値とを合成して、前記角度検出値の生成に用いられる第２の補正後検出信号を生成する処理であり、
前記第１の補正値は、第１の振幅を有し第１の周期で変化する値であり、
前記第２の補正値は、第２の振幅を有し第２の周期で変化する値であり、
前記第１の振幅と前記第２の振幅は、同じ値であり、
前記第１の周期と前記第２の周期は、前記所定の周期の１／３または１／５の同じ値であることを特徴とする角度センサの補正装置。
【請求項２】
前記検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であることを特徴とする請求項１記載の角度センサの補正装置。
【請求項３】
前記第１の第３高調波誤差成分の振幅と前記第１の第５高調波誤差成分の振幅は互いに異なり、前記第２の第３高調波誤差成分の振幅と前記第２の第５高調波誤差成分の振幅は互いに異なることを特徴とする請求項１または２記載の角度センサの補正装置。
【請求項４】
前記第１および第２の振幅は、前記第１および第２の補正値を規定するための値Ｆの絶対値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角度センサの補正装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記値Ｆ、前記第１の検出信号および前記第２の検出信号に基づいて、前記第１および第２の補正値を生成することを特徴とする請求項４記載の角度センサの補正装置。
【請求項６】
更に、前記値Ｆを保持する補正情報保持部を備えたことを特徴とする請求項４または５記載の角度センサの補正装置。
【請求項７】
前記第１の理想成分と前記第２の理想成分の位相は、互いに９０°異なることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の角度センサの補正装置。
【請求項８】
更に、補正参照情報保持部と補正情報決定部とを備え、
前記補正参照情報保持部は、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号を用いた演算を用いて求められるパラメータの値と前記値Ｆとの対応関係の情報を保持し、
前記補正情報決定部は、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号を用いた演算を用いて前記パラメータの値を求め、前記補正参照情報保持部によって保持された前記情報を参照して、求めた前記パラメータの値に対応する前記値Ｆを決定することを特徴とする請求項４または５記載の角度センサの補正装置。
【請求項９】
前記第１の理想成分と前記第２の理想成分の位相は、互いに９０°異なることを特徴とする請求項８記載の角度センサの補正装置。
【請求項１０】
前記パラメータの値は、前記第１の検出信号の二乗と前記第２の検出信号の二乗との和の変動成分から求められることを特徴とする請求項９記載の角度センサの補正装置。
【請求項１１】
それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する第１の検出信号と第２の検出信号を生成する検出信号生成部と、
前記第１の検出信号と前記第２の検出信号に基づいて前記検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度検出部と、
請求項１ないし１０のいずれかに記載の補正装置とを備えたことを特徴とする角度センサ。
【請求項１２】
それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する第１の検出信号と第２の検出信号を生成する検出信号生成部と、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号に基づいて前記検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度検出部とを備えた角度センサに用いられる補正装置であって、
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記第１の検出信号は、第１の理想成分と第１の誤差成分と第２の誤差成分と第３の誤差成分とを含み、前記第２の検出信号は、第２の理想成分と第４の誤差成分と第５の誤差成分と第６の誤差成分とを含み、
前記第１の理想成分と前記第２の理想成分は、互いに異なる位相で、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化し、
前記第１の誤差成分と前記第２の誤差成分は、いずれも前記第１の理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分であり、
前記第３の誤差成分は、前記第１の理想成分に対する第５高調波に相当する誤差成分であり、
前記第４の誤差成分と前記第５の誤差成分は、いずれも前記第２の理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分であり、
前記第６の誤差成分は、前記第２の理想成分に対する第５高調波に相当する誤差成分であり、
前記第２の誤差成分の振幅と前記第３の誤差成分の振幅は互いに等しく、
前記第５の誤差成分の振幅と前記第６の誤差成分の振幅は互いに等しく、
前記補正装置は、
第１の前段補正処理と第２の前段補正処理を行う前段補正部と、
第１の後段補正処理と第２の後段補正処理を行う後段補正部とを備え、
前記第１の前段補正処理は、前記第１の検出信号を補正して、前記第１の検出信号に比べて前記第１の誤差成分が低減された第１の前段補正後検出信号を生成する処理であり、
前記第２の前段補正処理は、前記第２の検出信号を補正して、前記第２の検出信号に比べて前記第４の誤差成分が低減された第２の前段補正後検出信号を生成する処理であり、
前記第１の後段補正処理は、前記第１の前段補正後検出信号と第１の補正値とを合成して、前記第１の前段補正後検出信号に比べて前記第２および第３の誤差成分が低減された第１の後段補正後検出信号を生成する処理であり、
前記第２の後段補正処理は、前記第２の前段補正後検出信号と第２の補正値とを合成して、前記第２の前段補正後検出信号に比べて前記第５および第６の誤差成分が低減された第２の後段補正後検出信号を生成する処理であり、
前記第１の後段補正後検出信号と前記第２の後段補正後検出信号は、前記角度検出値の生成に用いられ、
前記第１の補正値は、第１の振幅を有し第１の周期で変化する値であり、
前記第２の補正値は、第２の振幅を有し第２の周期で変化する値であり、
前記第１の振幅と前記第２の振幅は、同じ値であり、
前記第１の周期と前記第２の周期は、前記所定の周期の１／３または１／５の同じ値であることを特徴とする角度センサの補正装置。
【請求項１３】
前記検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であることを特徴とする請求項１２記載の角度センサの補正装置。
【請求項１４】
前記第１および第２の振幅は、前記第１および第２の補正値を規定するための値Ｆの絶対値であることを特徴とする請求項１２または１３記載の角度センサの補正装置。
【請求項１５】
前記第１の理想成分と前記第２の理想成分の位相は、互いに９０°異なることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載の角度センサの補正装置。
【請求項１６】
前記第１の誤差成分の初期位相を０としたときの前記第２の誤差成分と前記第３の誤差成分の初期位相は等しい値αであり、
前記第４の誤差成分の初期位相を０としたときの前記第５の誤差成分と前記第６の誤差成分の初期位相は前記値αであり、
前記後段補正部は、前記値Ｆ、前記値α、前記第１の前段補正後検出信号および前記第２の前段補正後検出信号に基づいて、前記第１および第２の補正値を生成することを特徴とする請求項１４記載の角度センサの補正装置。
【請求項１７】
更に、前記値Ｆと前記値αを保持する補正情報保持部を備えたことを特徴とする請求項１６記載の角度センサの補正装置。
【請求項１８】
更に、補正参照情報保持部と、第１の補正情報決定部と、第２の補正情報決定部とを備え、
前記補正参照情報保持部は、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号を用いた演算を用いて求められるパラメータの値と、前記値Ｆおよび前記値αとの対応関係の情報を保持し、
前記第１の補正情報決定部は、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号を用いた演算を用いて前記パラメータの値を求め、
前記前段補正部は、前記第１の補正情報決定部によって求められた前記パラメータの値に基づいて前記第１および第２の前段補正処理の内容を決定し、
前記第２の補正情報決定部は、前記補正参照情報保持部によって保持された前記情報を参照して、前記第１の補正情報決定部によって求められた前記パラメータの値に対応する前記値Ｆおよび前記値αを決定することを特徴とする請求項１６記載の角度センサの補正装置。
【請求項１９】
前記第１の理想成分と前記第２の理想成分の位相は、互いに９０°異なることを特徴とする請求項１８記載の角度センサの補正装置。
【請求項２０】
前記パラメータの値は、前記第１の検出信号の二乗と前記第２の検出信号の二乗との和の変動成分から求められることを特徴とする請求項１９記載の角度センサの補正装置。
【請求項２１】
それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する第１の検出信号と第２の検出信号を生成する検出信号生成部と、
前記第１の検出信号と前記第２の検出信号に基づいて前記検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度検出部と、
請求項１２ないし２０のいずれかに記載の補正装置とを備えたことを特徴とする角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度センサにおける誤差を補正するための補正装置、ならびに補正装置を含む角度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車におけるステアリングホイールまたはパワーステアリングモータの回転位置の検出等の種々の用途で、検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度センサが広く利用されている。角度センサとしては、例えば磁気式の角度センサがある。磁気式の角度センサが用いられるシステムでは、一般的に、対象物の回転や直線的な運動に連動して方向が回転する回転磁界を発生する磁界発生部が設けられる。磁界発生部は、例えば磁石である。磁気式の角度センサにおける検出対象の角度は、例えば、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度である。
【０００３】
角度センサとしては、互いに位相が９０°異なる第１および第２の検出信号を生成する検出信号生成部を有し、第１および第２の検出信号を用いた演算によって角度検出値を生成するものが知られている。検出信号生成部は、第１の検出信号を出力する第１の検出回路と、第２の検出信号を出力する第２の検出回路とを有している。第１および第２の検出回路の各々は、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。磁気検出素子は、例えば、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有するスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子とも記す。）を含んでいる。
【０００４】
磁気式の角度センサでは、回転磁界の方向が一定の角速度で変化して検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、第１および第２の検出信号の各々の波形は、理想的には、正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）になる。しかし、各検出信号の波形は、正弦曲線から歪む場合がある。この場合、第１の検出信号は、理想的な正弦曲線を描くように変化する第１の理想成分と、それ以外の誤差成分とを含み、第２の信号は、理想的な正弦曲線を描くように変化する第２の理想成分と、それ以外の誤差成分とを含んでいる。各検出信号の波形が歪むと、角度検出値に誤差が生じる場合がある。以下、角度検出値に生じる誤差を、角度誤差と言う。
【０００５】
特許文献１には、角度等の検出に用いられるエンコーダから出力される位相のずれた２相正弦波状信号を補正する技術が記載されている。この技術では、２相正弦波状信号によって形成されるリサージュ波形に含まれる理想的リサージュ波形からの誤差を検出して、この誤差に基づいて２相正弦波状信号を補正する。特許文献１における２相正弦波状信号は、上記の第１および第２の検出信号に相当する。また、特許文献１におけるリサージュ波形の半径は、第１の検出信号の二乗と第２の検出信号の二乗との和よりなる二乗和信号の平方根に相当する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１１２８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された技術は、二乗和信号の大きさの変動が小さくなるように第１および第２の検出信号を補正する技術である。従って、この技術は、角度誤差のうち、二乗和信号の大きさに変動をもたらす誤差を低減することができる。
【０００８】
しかし、角度誤差は、検出対象の角度に応じて変化するが二乗和信号の大きさに変動をもたらさない誤差を含む場合がある。以下、角度誤差のうち、二乗和信号の大きさに変動をもたらす誤差を第１の型の誤差と言い、検出対象の角度に応じて変化するが二乗和信号の大きさに変動をもたらさない誤差を第２の型の誤差と言う。
【０００９】
磁気式の角度センサにおいて、第１の型の誤差は、例えば、ＭＲ素子の自由層がＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向の磁気異方性を有することや、ＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向が回転磁界等の影響によって変動することによって生じる。
【００１０】
第２の型の誤差は、第１の検出信号と第２の検出信号において同じ位相で生じる誤差に起因して生じる。より詳しく説明すると、第２の型の誤差は、検出対象の角度に応じて、第１の検出信号と第２の検出信号が、それぞれ、第１の理想成分と第２の理想成分に対して、第２の型の誤差に対応する大きさだけ相違することによって生じる。
【００１１】
磁気式の角度センサにおいて、第２の型の誤差は、例えば、第１の検出回路のＭＲ素子の自由層と第２の検出回路のＭＲ素子の自由層に同じ方向の磁気異方性が生じていたり、磁界発生部と検出信号生成部の位置関係がずれていたりすることによって生じる。
【００１２】
角度センサでは、補正を行わない場合に生じる角度誤差は、第１の型の誤差と第２の型の誤差の少なくとも一方を含む。補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差のみを含む場合には、特許文献１に記載された技術では、角度誤差を全く低減することができなかった。また、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第１の型の誤差と第２の型の誤差の両方を含む場合には、特許文献１に記載された技術では、角度誤差を十分に低減することができなかった。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差を含む場合であっても、角度誤差を低減することができるようにした角度センサの補正装置および角度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】
【００１４】
本発明の第１の観点の角度センサの補正装置は、それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する第１の検出信号と第２の検出信号を生成する検出信号生成部と、第１の検出信号と第２の検出信号に基づいて検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度検出部とを備えた角度センサに用いられる。本発明の第１の観点の角度センサは、上記検出信号生成部と、上記角度検出部と、本発明の第１の観点の補正装置とを備えている。
【００１５】
第１の観点の補正装置において、検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、第１の検出信号は、第１の理想成分と第１の第３高調波誤差成分と第１の第５高調波誤差成分とを含み、第２の検出信号は、第２の理想成分と第２の第３高調波誤差成分と第２の第５高調波誤差成分とを含む。第１の理想成分と第２の理想成分は、互いに異なる位相で、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する。
【００１６】
第１の第３高調波誤差成分は、第１の理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分である。第１の第５高調波誤差成分は、第１の理想成分に対する第５高調波に相当する誤差成分である。第２の第３高調波誤差成分は、第２の理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分である。第２の第５高調波誤差成分は、第２の理想成分に対する第５高調波に相当する誤差成分である。
【００１７】
第１の観点の補正装置は、第１の検出信号に対して第１の補正処理を行うと共に、第２の検出信号に対して第２の補正処理を行う補正部を備えている。第１の補正処理は、第１の検出信号と第１の補正値とを合成して、角度検出値の生成に用いられる第１の補正後検出信号を生成する処理である。第２の補正処理は、第２の検出信号と第２の補正値とを合成して、角度検出値の生成に用いられる第２の補正後検出信号を生成する処理である。
【００１８】
第１の補正値は、第１の振幅を有し第１の周期で変化する値である。第２の補正値は、第２の振幅を有し第２の周期で変化する値である。第１の振幅と第２の振幅は、同じ値である。第１の周期と第２の周期は、前記所定の周期の１／３または１／５の同じ値である。
【００１９】
第１の観点の補正装置および角度センサにおいて、検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であってもよい。
【００２０】
また、第１の観点の補正装置および角度センサにおいて、第１の第３高調波誤差成分の振幅と第１の第５高調波誤差成分の振幅は互いに異なっていてもよく、第２の第３高調波誤差成分の振幅と第２の第５高調波誤差成分の振幅は互いに異なっていてもよい。
【００２１】
また、第１の観点の補正装置および角度センサにおいて、第１および第２の振幅は、第１および第２の補正値を規定するための値Ｆの絶対値であってもよい。この場合、補正部は、値Ｆ、第１の検出信号および第２の検出信号に基づいて、第１および第２の補正値を生成してもよい。また、第１の観点の補正装置は、更に、値Ｆを保持する補正情報保持部を備えていてもよい。
【００２２】
また、第１の観点の補正装置および角度センサにおいて、第１の理想成分と第２の理想成分の位相は、互いに９０°異なっていてもよい。
【００２３】
第１の観点の補正装置は、更に、補正参照情報保持部と補正情報決定部とを備えていてもよい。補正参照情報保持部は、第１の検出信号と第２の検出信号を用いた演算を用いて求められるパラメータの値と値Ｆとの対応関係の情報を保持している。補正情報決定部は、第１の検出信号と第２の検出信号を用いた演算を用いてパラメータの値を求め、補正参照情報保持部によって保持された情報を参照して、求めたパラメータの値に対応する値Ｆを決定する。この場合、第１の理想成分と第２の理想成分の位相は、互いに９０°異なっていてもよく、パラメータの値は、第１の検出信号の二乗と第２の検出信号の二乗との和の変動成分から求められてもよい。
【００２４】
本発明の第２の観点の角度センサの補正装置は、それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する第１の検出信号と第２の検出信号を生成する検出信号生成部と、第１の検出信号と第２の検出信号に基づいて検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度検出部とを備えた角度センサに用いられる。本発明の第２の観点の角度センサは、上記検出信号生成部と、上記角度検出部と、本発明の第２の観点の補正装置とを備えている。
【００２５】
第２の観点の補正装置において、検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、第１の検出信号は、第１の理想成分と第１の誤差成分と第２の誤差成分と第３の誤差成分とを含み、第２の検出信号は、第２の理想成分と第４の誤差成分と第５の誤差成分と第６の誤差成分とを含む。第１の理想成分と第２の理想成分は、互いに異なる位相で、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する。
【００２６】
第１の誤差成分と第２の誤差成分は、いずれも第１の理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分である。第３の誤差成分は、第１の理想成分に対する第５高調波に相当する誤差成分である。第４の誤差成分と第５の誤差成分は、いずれも第２の理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分である。第６の誤差成分は、第２の理想成分に対する第５高調波に相当する誤差成分である。第２の誤差成分の振幅と第３の誤差成分の振幅は互いに等しい。第５の誤差成分の振幅と第６の誤差成分の振幅は互いに等しい。
【００２７】
第２の観点の補正装置は、第１の前段補正処理と第２の前段補正処理を行う前段補正部と、第１の後段補正処理と第２の後段補正処理を行う後段補正部とを備えている。
【００２８】
第１の前段補正処理は、第１の検出信号を補正して、第１の検出信号に比べて第１の誤差成分が低減された第１の前段補正後検出信号を生成する処理である。第２の前段補正処理は、第２の検出信号を補正して、第２の検出信号に比べて第４の誤差成分が低減された第２の前段補正後検出信号を生成する処理である。
【００２９】
第１の後段補正処理は、第１の前段補正後検出信号と第１の補正値とを合成して、第１の前段補正後検出信号に比べて第２および第３の誤差成分が低減された第１の後段補正後検出信号を生成する処理である。第２の後段補正処理は、第２の前段補正後検出信号と第２の補正値とを合成して、第２の前段補正後検出信号に比べて第５および第６の誤差成分が低減された第２の後段補正後検出信号を生成する処理である。第１の後段補正後検出信号と第２の後段補正後検出信号は、角度検出値の生成に用いられる。
【００３０】
第１の補正値は、第１の振幅を有し第１の周期で変化する値である。第２の補正値は、第２の振幅を有し第２の周期で変化する値である。第１の振幅と第２の振幅は、同じ値である。第１の周期と第２の周期は、前記所定の周期の１／３または１／５の同じ値である。
【００３１】
第２の観点の補正装置および角度センサにおいて、検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であってもよい。
【００３２】
また、第２の観点の補正装置および角度センサにおいて、第１および第２の振幅は、第１および第２の補正値を規定するための値Ｆの絶対値であってもよい。
【００３３】
また、第２の観点の補正装置および角度センサにおいて、第１の理想成分と第２の理想成分の位相は、互いに９０°異なっていてもよい。
【００３４】
また、第２の観点の補正装置および角度センサにおいて、第１の誤差成分の初期位相を０としたときの第２の誤差成分と第３の誤差成分の初期位相は等しい値αであってもよく、第４の誤差成分の初期位相を０としたときの第５の誤差成分と第６の誤差成分の初期位相は値αであってもよい。この場合、後段補正部は、値Ｆ、値α、第１の前段補正後検出信号および第２の前段補正後検出信号に基づいて、第１および第２の補正値を生成してもよい。
【００３５】
第２の観点の補正装置は、更に、値Ｆと値αを保持する補正情報保持部を備えていてもよい。
【００３６】
あるいは、第２の観点の補正装置は、更に、補正参照情報保持部と、第１の補正情報決定部と、第２の補正情報決定部とを備えていてもよい。補正参照情報保持部は、第１の検出信号と第２の検出信号を用いた演算を用いて求められるパラメータの値と、値Ｆおよび値αとの対応関係の情報を保持している。第１の補正情報決定部は、第１の検出信号と第２の検出信号を用いた演算を用いてパラメータの値を求める。この場合、前段補正部は、第１の補正情報決定部によって求められたパラメータの値に基づいて第１および第２の前段補正処理の内容を決定する。第２の補正情報決定部は、補正参照情報保持部によって保持された情報を参照して、第１の補正情報決定部によって求められたパラメータの値に対応する値Ｆおよび値αを決定する。この場合、第１の理想成分と第２の理想成分の位相は、互いに９０°異なっていてもよく、パラメータの値は、第１の検出信号の二乗と第２の検出信号の二乗との和の変動成分から求められてもよい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の第１の観点の補正装置および角度センサならびに第２の観点の補正装置および角度センサによれば、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差を含む場合であっても、角度誤差を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る角度センサを含む角度センサシステムの概略の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における方向と角度の定義を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る角度センサの信号生成部の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る補正装置および角度検出部の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図３における１つの磁気検出素子の一部を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における第１の検出信号の第１の理想成分と誤差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２の検出信号の第２の理想成分と誤差成分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補正情報決定手順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角度検出手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における角度検出値の角度誤差の波形の一例を示す波形図である。
【図１１】従来の補正方法における角度検出値の角度誤差の波形の一例を示す波形図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る補正装置および角度検出部の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における二乗和信号の波形の一例を示す波形図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における角度検出手順を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係る補正装置および角度検出部の構成を示す機能ブロック図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態における第１の検出信号の誤差成分の波形の一例を示す波形図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態における第２の検出信号の誤差成分の波形の一例を示す波形図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態における補正情報決定手順を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第３の実施の形態における角度検出手順を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第３の実施の形態における前段補正後角度検出値の角度誤差の波形の一例を示す波形図である。
【図２１】本発明の第４の実施の形態に係る補正装置および角度検出部の構成を示す機能ブロック図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態における角度検出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】
【００３９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る角度センサを含む角度センサシステムの概略の構成について説明する。
【００４０】
本実施の形態に係る角度センサ１は、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成するものである。本実施の形態に係る角度センサ１は、特に、磁気式の角度センサである。図１に示したように、本実施の形態に係る角度センサ１は、方向が回転する回転磁界ＭＦを検出する。この場合、検出対象の角度θは、基準位置における回転磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度である。図１に示した角度センサシステムは、角度センサ１と、回転磁界ＭＦを発生する手段の一例である円柱状の磁石５とを備えている。磁石５は、円柱の中心軸を含む仮想の平面を中心として対称に配置されたＮ極とＳ極とを有している。この磁石５は、円柱の中心軸を中心として回転する。これにより、磁石５が発生する回転磁界ＭＦの方向は、円柱の中心軸を含む回転中心Ｃを中心として回転する。
【００４１】
基準位置は、磁石５の一方の端面に平行な仮想の平面（以下、基準平面と言う。）内に位置する。この基準平面内において、磁石５が発生する回転磁界ＭＦの方向は、基準位置を中心として回転する。基準方向は、基準平面内に位置して、基準位置と交差する。以下の説明において、基準位置における回転磁界ＭＦの方向とは、基準平面内に位置する方向を指す。角度センサ１は、磁石５の上記一方の端面に対向するように配置される。
【００４２】
なお、本実施の形態における角度センサシステムの構成は、図１に示した例に限られない。本実施の形態における角度センサシステムの構成は、基準位置における回転磁界ＭＦの方向が角度センサ１から見て回転するように、回転磁界ＭＦを発生する手段と角度センサ１の相対的位置関係が変化する構成であればよい。例えば、図１に示したように配置された磁石５と角度センサ１において、磁石５が固定されて角度センサ１が回転してもよいし、磁石５と角度センサ１が互いに反対方向に回転してもよいし、磁石５と角度センサ１が同じ方向に互いに異なる角速度で回転してもよい。
【００４３】
また、磁石５の代わりに、１組以上のＮ極とＳ極が交互にリング状に配列された磁石を用い、この磁石の外周の近傍に角度センサ１が配置されていてもよい。この場合には、磁石と角度センサ１の少なくとも一方が回転すればよい。
【００４４】
また、磁石５の代わりに、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列された磁気スケールを用い、この磁気スケールの外周の近傍に角度センサ１が配置されていてもよい。この場合には、磁気スケールと角度センサ１の少なくとも一方が、磁気スケールのＮ極とＳ極が並ぶ方向に直線的に移動すればよい。
【００４５】
上述の種々の角度センサシステムの構成においても、角度センサ１と所定の位置関係を有する基準平面が存在し、この基準平面内において、回転磁界ＭＦの方向は、角度センサ１から見て、基準位置を中心として回転する。
【００４６】
角度センサ１は、それぞれ検出対象の角度θと対応関係を有する第１の検出信号と第２の検出信号を生成する検出信号生成部２を備えている。検出信号生成部２は、第１の検出信号を生成する第１の検出回路１０と、第２の検出信号を生成する第２の検出回路２０とを含んでいる。図１では、理解を容易にするために、第１および第２の検出回路１０，２０を別体として描いているが、第１および第２の検出回路１０，２０は一体化されていてもよい。また、図１では、第１および第２の検出回路１０，２０が回転中心Ｃに平行な方向に積層されているが、その積層順序は図１に示した例に限られない。第１および第２の検出回路１０，２０の各々は、回転磁界ＭＦを検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。
【００４７】
ここで、図１および図２を参照して、本実施の形態における方向と角度の定義について説明する。まず、図１に示した回転中心Ｃに平行で、図１における下から上に向かう方向をＺ方向とする。図２では、Ｚ方向を図２における奥から手前に向かう方向として表している。次に、Ｚ方向に垂直な２方向であって、互いに直交する２つの方向をＸ方向とＹ方向とする。図２では、Ｘ方向を右側に向かう方向として表し、Ｙ方向を上側に向かう方向として表している。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向とする。
【００４８】
基準位置ＰＲは、角度センサ１が回転磁界ＭＦを検出する位置である。基準方向ＤＲはＸ方向とする。前述の通り、検出対象の角度θは、基準位置ＰＲにおける回転磁界ＭＦの方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度である。回転磁界ＭＦの方向ＤＭは、図２において反時計回り方向に回転するものとする。角度θは、基準方向ＤＲから反時計回り方向に見たときに正の値で表し、基準方向ＤＲから時計回り方向に見たときに負の値で表す。
【００４９】
次に、図３を参照して、検出信号生成部２の構成について詳しく説明する。図３は、検出信号生成部２の構成を示す回路図である。前述の通り、検出信号生成部２は、第１の検出信号Ｓ１を生成する第１の検出回路１０と、第２の検出信号Ｓ２を生成する第２の検出回路２０とを含んでいる。
【００５０】
回転磁界ＭＦの方向ＤＭが所定の周期で回転すると、検出対象の角度θは所定の周期Ｔで変化する。この場合、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２は、いずれも、上記所定の周期Ｔと等しい信号周期で周期的に変化する。第２の検出信号Ｓ２の位相は、第１の検出信号Ｓ１の位相と異なっている。本実施の形態では、第２の検出信号Ｓ２の位相は、第１の検出信号Ｓ１の位相に対して、信号周期の１／４の奇数倍だけ異なっていることが好ましい。ただし、磁気検出素子の作製の精度等の観点から、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２の位相差は、信号周期の１／４の奇数倍から、わずかにずれていてもよい。以下の説明では、第１の検出信号Ｓ１の位相と第２の検出信号Ｓ２の位相の関係が上記の好ましい関係になっているものとする。
【００５１】
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とを有している。ホイートストンブリッジ回路１４は、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、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には、所定の大きさの電源電圧が印加される。グランドポートＧ１はグランドに接続される。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の検出信号Ｓ１として出力する。
【００５２】
第２の検出回路２０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とを有している。ホイートストンブリッジ回路２４は、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、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には、所定の大きさの電源電圧が印加される。グランドポートＧ２はグランドに接続される。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の検出信号Ｓ２として出力する。
【００５３】
本実施の形態では、磁気検出素子Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４の各々は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を含んでいる。複数のＭＲ素子の各々は、例えばスピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに応じて磁化の方向が変化する磁性層である自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有している。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ素子でもよいし、ＧＭＲ素子でもよい。ＴＭＲ素子では、非磁性層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、非磁性層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。図３において、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。
【００５４】
第１の検出回路１０では、磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１４に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＹ方向であり、磁気検出素子Ｒ１２，Ｒ１３に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は−Ｙ方向である。この場合、回転磁界ＭＦのＹ方向の成分の強度に応じて、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差が変化する。従って、第１の検出回路１０は、回転磁界ＭＦのＹ方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第１の検出信号Ｓ１として生成する。回転磁界ＭＦのＹ方向の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【００５５】
第２の検出回路２０では、磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２４に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向であり、磁気検出素子Ｒ２２，Ｒ２３に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は−Ｘ方向である。この場合、回転磁界ＭＦのＸ方向の成分の強度に応じて、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差が変化する。従って、第２の検出回路２０は、回転磁界ＭＦのＸ方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第２の検出信号Ｓ２として生成する。回転磁界ＭＦのＸ方向の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【００５６】
なお、検出回路１０，２０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。
【００５７】
ここで、図５を参照して、磁気検出素子の構成の一例について説明する。図５は、図３に示した検出信号生成部２における１つの磁気検出素子の一部を示す斜視図である。この例では、１つの磁気検出素子は、複数の下部電極６２と、複数のＭＲ素子５０と、複数の上部電極６３とを有している。複数の下部電極６２は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極６２は細長い形状を有している。下部電極６２の長手方向に隣接する２つの下部電極６２の間には、間隙が形成されている。図５に示したように、下部電極６２の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ素子５０が配置されている。ＭＲ素子５０は、下部電極６２側から順に積層された自由層５１、非磁性層５２、磁化固定層５３および反強磁性層５４を含んでいる。自由層５１は、下部電極６２に電気的に接続されている。反強磁性層５４は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層５３との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層５３の磁化の方向を固定する。複数の上部電極６３は、複数のＭＲ素子５０の上に配置されている。個々の上部電極６３は細長い形状を有し、下部電極６２の長手方向に隣接する２つの下部電極６２上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子５０の反強磁性層５４同士を電気的に接続する。このような構成により、図５に示した磁気検出素子は、複数の下部電極６２と複数の上部電極６３とによって直列に接続された複数のＭＲ素子５０を有している。なお、ＭＲ素子５０における層５１〜５４の配置は、図５に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００５８】
前述の通り、検出対象の角度θが前記所定の周期Ｔで変化する場合、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２は、いずれも、前記所定の周期Ｔと等しい信号周期で周期的に変化する。検出対象の角度θが前記所定の周期Ｔで変化する場合、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々は、理想的な正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）を描くように周期的に変化する理想成分と、この理想成分以外の誤差成分とを含んでいる。以下、第１の検出信号Ｓ１の理想成分を第１の理想成分と呼び、第２の検出信号Ｓ２の理想成分を第２の理想成分と呼ぶ。第１および第２の理想成分は、それらの位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。本実施の形態では特に、第１の理想成分と第２の理想成分の位相は、互いに９０°異なっている。以下の説明では、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２は、いずれも、それらの理想成分の変化の中心が０になるようにレベルが調整されているものとする。誤差成分については、後で説明する。
【００５９】
次に、図４を参照して、角度センサ１の、検出信号生成部２以外の部分について説明する。角度センサ１は、検出信号生成部２の他に、本実施の形態に係る補正装置３と、角度検出部４とを備えている。図４は、補正装置３および角度検出部４の構成を示す機能ブロック図である。補正装置３および角度検出部４は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはマイクロコンピュータによって実現することができる。角度検出部４は、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２に基づいて検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成する。
【００６０】
補正装置３は、アナログ−デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と記す。）３１，３２と、補正部３３と、補正情報保持部３４とを備えている。補正装置３および角度検出部４では、デジタル信号が用いられる。Ａ／Ｄ変換器３１は、第１の検出信号Ｓ１をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器３２は、第２の検出信号Ｓ２をデジタル信号に変換する。補正部３３は、Ａ／Ｄ変換器３１によってデジタル信号に変換された第１の検出信号Ｓ１に対して第１の補正処理を行うと共に、Ａ／Ｄ変換器３２によってデジタル信号に変換された第２の検出信号Ｓ２に対して第２の補正処理を行う。
【００６１】
第１の補正処理は、第１の検出信号Ｓ１と第１の補正値とを合成して、第１の補正後検出信号Ｓ１ｃを生成する処理である。第１の補正後検出信号Ｓ１ｃは、第１の検出信号Ｓ１に比べて後述する誤差成分が低減された信号である。第１の補正後検出信号Ｓ１ｃは、角度検出部４による角度検出値θｓの生成に用いられる。第１の補正値は、第１の振幅を有し第１の周期で変化する値である。
【００６２】
第２の補正処理は、第２の検出信号Ｓ２と第２の補正値とを合成して、第２の補正後検出信号Ｓ２ｃを生成する処理である。第２の補正後検出信号Ｓ２ｃは、第２の検出信号Ｓ２に比べて後述する誤差成分が低減された信号である。第２の補正後検出信号Ｓ２ｃは、角度検出部４による角度検出値θｓの生成に用いられる。第２の補正値は、第２の振幅を有し第２の周期で変化する値である。第１の周期と第２の周期は、前記所定の周期Ｔの１／３または１／５の同じ値である。
【００６３】
第１の振幅と第２の振幅は、同じ値である。本実施の形態では特に、第１および第２の振幅は、第１および第２の補正値を規定するための値Ｆの絶対値である。補正情報保持部３４は、値Ｆを保持する。補正部３３は、値Ｆ、第１の検出信号Ｓ１および第２の検出信号Ｓ２に基づいて、第１および第２の補正値を生成する。第１および第２の補正値の生成方法については、後で説明する。
【００６４】
次に、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の誤差成分について説明する。検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々が誤差成分を含むことによって、角度検出値θｓには誤差が生じる場合がある。以下、角度検出値θｓに生じる誤差を、角度誤差と言う。補正を行わない場合に生じる角度誤差には、前述の第１の型の誤差と第２の型の誤差がある。
【００６５】
第１の型の誤差の主要な成分は、第１の検出信号Ｓ１の波形と第２の検出信号Ｓ２の波形が同じように歪むことによって生じる。また、第１の型の誤差の主要な成分は、前記所定の周期Ｔの１／４の周期で変化する。以下、角度誤差の前記所定の周期Ｔの１／４の周期で変化する成分を、角度誤差４次成分と言う。第１の型の誤差は、主要な成分として、角度誤差４次成分を含んでいると言える。ここで、第１の理想成分をｓｉｎθとし、第２の理想成分をｃｏｓθとする。補正を行わない場合に生じる角度誤差が第１の型の誤差のみを含む場合には、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２は、それぞれ下記の式（１）、（２）で表すことができる。式（１）、（２）においてＡ１は、実数である。ラジアンで表したときの第１の型の誤差の角度誤差４次成分は、−Ａ１ｓｉｎ４θとなる。
【００６６】
Ｓ１＝ｓｉｎθ＋Ａ１ｓｉｎ（３θ−１８０°）    …（１）
Ｓ２＝ｃｏｓθ＋Ａ１ｃｏｓ３θ                  …（２）
【００６７】
第２の型の誤差の主要な成分は、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２において同じ位相で生じる誤差に起因して生じる。また、第２の型の誤差の主要な成分は、前記所定の周期Ｔの１／４の周期で変化する。すなわち、第２の型の誤差は、主要な成分として、角度誤差４次成分を含んでいる。補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差のみを含む場合には、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２は、それぞれ下記の式（３）、（４）で表すことができる。式（３）、（４）においてＡ２は、実数である。ラジアンで表したときの第２の型の誤差の角度誤差４次成分は、−Ａ２ｓｉｎ４θとなる。
【００６８】
Ｓ１＝ｓｉｎ（θ−Ａ２ｓｉｎ４θ）
＝ｓｉｎθ・ｃｏｓ（Ａ２ｓｉｎ４θ）−ｃｏｓθ・ｓｉｎ（Ａ２ｓｉｎ４θ）
…（３）
Ｓ２＝ｃｏｓ（θ−Ａ２ｓｉｎ４θ）
＝ｃｏｓθ・ｃｏｓ（Ａ２ｓｉｎ４θ）＋ｓｉｎθ・ｓｉｎ（Ａ２ｓｉｎ４θ）
…（４）
【００６９】
ところで、ラジアンで表したときの角度ｘが十分に小さいときには、ｃｏｓｘ、ｓｉｎｘをそれぞれ１、ｘと近似することができる。本実施の形態では、Ａ２の値は、ｃｏｓ（Ａ２ｓｉｎ４θ）、ｓｉｎ（Ａ２ｓｉｎ４θ）をそれぞれ１、Ａ２ｓｉｎ４θと近似できるような小さな値である。この近似を式（３）、（４）に適用すると、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２は、それぞれ、下記の式（５）、（６）によって表される。
【００７０】
Ｓ１≒ｓｉｎθ−ｃｏｓθ・Ａ２ｓｉｎ４θ
＝ｓｉｎθ−（Ａ２／２）｛ｓｉｎ５θ−ｓｉｎ（−３θ）｝
＝ｓｉｎθ−（Ａ２／２）ｓｉｎ３θ−（Ａ２／２）ｓｉｎ５θ    …（５）
Ｓ２≒ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ・Ａ２ｓｉｎ４θ
＝ｃｏｓθ−（Ａ２／２）｛ｃｏｓ５θ−ｃｏｓ（−３θ）｝
＝ｃｏｓθ＋（Ａ２／２）ｃｏｓ３θ−（Ａ２／２）ｃｏｓ５θ    …（６）
【００７１】
補正を行わない場合に生じる角度誤差は、第１の型の誤差と第２の型の誤差の少なくとも一方を含む。従って、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２は、それぞれ下記の式（７）、（８）で表すことができる。
【００７２】
Ｓ１＝ｓｉｎθ＋Ａ１ｓｉｎ（３θ−１８０°）
−（Ａ２／２）ｓｉｎ３θ−（Ａ２／２）ｓｉｎ５θ    …（７）
Ｓ２＝ｃｏｓθ＋Ａ１ｃｏｓ３θ
＋（Ａ２／２）ｃｏｓ３θ−（Ａ２／２）ｃｏｓ５θ    …（８）
【００７３】
ここで、式（７）中の“Ａ１ｓｉｎ（３θ−１８０°）”を第１の誤差成分と言い、“−（Ａ２／２）ｓｉｎ３θ”を第２の誤差成分と言い、“−（Ａ２／２）ｓｉｎ５θ”を第３の誤差成分と言う。また、式（８）中の“Ａ１ｃｏｓ３θ”を第４の誤差成分と言い、“（Ａ２／２）ｃｏｓ３θ”を第５の誤差成分と言い、“−（Ａ２／２）ｃｏｓ５θ”を第６の誤差成分と言う。
【００７４】
第１の誤差成分と第２の誤差成分は、いずれも第１の理想成分ｓｉｎθに対する第３高調波に相当する誤差成分である。第３の誤差成分は、第１の理想成分ｓｉｎθに対する第５高調波に相当する誤差成分である。第４の誤差成分と第５の誤差成分は、いずれも第２の理想成分ｃｏｓθに対する第３高調波に相当する誤差成分である。第６の誤差成分は、第２の理想成分ｃｏｓθに対する第５高調波に相当する誤差成分である。第２の誤差成分の振幅と第３の誤差成分の振幅は互いに等しい。第５の誤差成分の振幅と第６の誤差成分の振幅は互いに等しい。
【００７５】
また、第１の誤差成分と第４の誤差成分は、いずれも第１の型の誤差を生じさせる誤差成分である。第２の誤差成分と第３の誤差成分と第５の誤差成分と第６の誤差成分は、いずれも第２の型の誤差を生じさせる誤差成分である。本実施の形態では、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の各々において、第１の型の誤差を生じさせる誤差成分と第２の型の誤差を生じさせる誤差成分の位相差は、０°または０°に近い値であるものとする。
【００７６】
図６は、第１の検出信号Ｓ１の第１の理想成分と第１ないし第３の誤差成分の波形の一例を示す波形図である。図７は、第２の検出信号Ｓ２の第２の理想成分と第４ないし第６の誤差成分の波形の一例を示す波形図である。図６および図７において、横軸は検出対象の角度θを示し、左側の縦軸は理想成分を示し、右側の縦軸は誤差成分を示している。図６および図７では、第１および第２の理想成分の振幅が１になるように規格化している。図６において、符号７１，７２，７３，７４は、それぞれ、第１の理想成分、第１の誤差成分、第２の誤差成分、第３の誤差成分を示している。図７において、符号７５，７６，７７，７８は、それぞれ、第２の理想成分、第４の誤差成分、第５の誤差成分、第６の誤差成分を示している。なお、図６および図７に示した各波形は、式（７）、（８）に基づいて作成したものである。
【００７７】
ところで、式（７）における第１の誤差成分と第２の誤差成分は、同類項としてまとめることができる。また、式（８）における第４の誤差成分と第５の誤差成分も、同類項としてまとめることができる。同類項をまとめるように式（７）、（８）を変形すると、下記の式（９）、（１０）となる。
【００７８】
Ｓ１＝ｓｉｎθ＋（Ａ１＋Ａ２／２）ｓｉｎ（３θ−１８０°）
−（Ａ２／２）ｓｉｎ５θ                          …（９）
Ｓ２＝ｃｏｓθ＋（Ａ１＋Ａ２／２）ｃｏｓ３θ
−（Ａ２／２）ｃｏｓ５θ                          …（１０）
【００７９】
ここで、式（９）中の“（Ａ１＋Ａ２／２）ｓｉｎ（３θ−１８０°）”を第１の第３高調波誤差成分と言い、“−（Ａ２／２）ｓｉｎ５θ”を第１の第５高調波誤差成分と言う。また、式（１０）中の“（Ａ１＋Ａ２／２）ｃｏｓ３θ”を第２の第３高調波誤差成分と言い、“−（Ａ２／２）ｃｏｓ５θ”を第２の第５高調波誤差成分と言う。第１の第３高調波誤差成分は、第１の理想成分ｓｉｎθに対する第３高調波に相当する誤差成分である。第１の第５高調波誤差成分は、第１の理想成分ｓｉｎθに対する第５高調波に相当する誤差成分である。第２の第３高調波誤差成分は、第２の理想成分ｃｏｓθに対する第３高調波に相当する誤差成分である。第２の第５高調波誤差成分は、第２の理想成分ｃｏｓθに対する第５高調波に相当する誤差成分である。
【００８０】
本実施の形態に係る補正装置３は、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差を含む場合に適用することができる。この場合、第１の検出信号Ｓ１は、第１の理想成分と第１の第３高調波誤差成分と第１の第５高調波誤差成分とを含み、第２の検出信号Ｓ２は、第２の理想成分と第２の第３高調波誤差成分と第２の第５高調波誤差成分とを含む。
【００８１】
補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差のみを含む場合には、第１の第３高調波誤差成分の振幅と第１の第５高調波誤差成分の振幅は互いに等しく、第２の第３高調波誤差成分の振幅と第２の第５高調波誤差成分の振幅は互いに等しい。式（９）、（１０）では、Ａ１＝０且つＡ２≠０の場合が、上記の場合に相当する。
【００８２】
補正を行わない場合に生じる角度誤差が第１の型の誤差と第２の型の誤差の両方を含む場合には、第１の第３高調波誤差成分の振幅と第１の第５高調波誤差成分の振幅は互いに異なり、第２の第３高調波誤差成分の振幅と第２の第５高調波誤差成分の振幅は互いに異なる。式（９）、（１０）では、Ａ１≠０且つＡ２≠０の場合が、上記の場合に相当する。
【００８３】
次に、図４、図８および図９を参照して、補正装置３および角度検出部４の動作と、本実施の形態における角度検出値θｓの生成方法について説明する。本実施の形態における角度検出値θｓの生成方法は、補正情報を決定する補正情報決定手順と、角度検出値θｓを生成する角度検出手順とを含んでいる。図８は、補正情報決定手順を示すフローチャートである。補正情報決定手順は、角度センサ１の外部の図示しない制御部によって、角度センサ１の出荷前または使用前に実行される。図９は、角度検出手順を示すフローチャートである。角度検出手順は、角度センサ１の使用時に実行される。
【００８４】
始めに、補正情報決定手順について説明する。補正情報決定手順は、前記制御部が検出対象の角度θを認識できる状況で行われる。この状況は、例えば、制御部の指令によって角度θを変化させる場合や、制御部が角度θの情報を取得できる場合に得られる。以下、制御部が認識している角度θを、特に基準角度θｒと言う。図８に示したように、補正情報決定手順は、補正前の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２を用いて角度誤差４次成分を求める手順Ｓ１０１と、補正情報を決定する手順Ｓ１０２とを含んでいる。手順Ｓ１０１では、Ａ／Ｄ変換器３１によってデジタル信号に変換された第１の検出信号Ｓ１と、Ａ／Ｄ変換器３２によってデジタル信号に変換された第２の検出信号Ｓ２を用いてもよい。
【００８５】
手順Ｓ１０１では、例えば基準角度θｒの１周期分の角度誤差が算出される。以下、任意の基準角度θｒにおける角度誤差の算出方法について説明する。まず、補正前の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、補正を行わない場合の角度検出値θｓに相当する値を算出する。以下、この値を未補正角度検出値と呼び、記号θｐで表す。未補正角度検出値θｐと基準角度θｒの位相差は、０°または０°に近い値であるものとする。未補正角度検出値θｐは、下記の式（１１）によって算出される。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。
【００８６】
θｐ＝ａｔａｎ（Ｓ１／Ｓ２）    …（１１）
【００８７】
θｐが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（１１）におけるθｐの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓ１，Ｓ２の正負の組み合わせにより、θｐの真の値が、式（１１）におけるθｐの２つの解のいずれであるかを判別することができる。手順Ｓ１０１では、式（１１）と、上記のＳ１，Ｓ２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θｐを求める。
【００８８】
次に、下記の式（１２）によって、未補正角度検出値θｐと基準角度θｒとの差Ｅｐを算出する。
【００８９】
Ｅｐ＝θｐ−θｒ    …（１２）
【００９０】
上記の差Ｅｐは、補正を行わない場合に生じる角度誤差に相当する。以下、差Ｅｐを、未補正角度検出値θｐの角度誤差と言う。角度誤差Ｅｐは、主要な成分として、角度誤差４次成分を含んでいる。ラジアンで表した角度誤差４次成分は、−Ａ３ｓｉｎ４θと表される。なお、Ａ３は実数である。手順Ｓ１０１では、上述のように求めた角度誤差Ｅｐの波形から、Ａ３を求める。Ａ３が求まれば、角度誤差４次成分“−Ａ３ｓｉｎ４θ”が特定される。このようにして、角度誤差４次成分が求められる。なお、角度誤差Ｅｐの波形は、後で説明する図１０に示されている。
【００９１】
本実施の形態では、補正情報とは、前述の値Ｆの情報のことである。補正情報を決定する手順Ｓ１０２では、手順Ｓ１０１で求めた角度誤差Ｅｐの角度誤差４次成分に基づいて、値Ｆを決定する。本実施の形態では、Ａ３を、値Ｆとする。値Ｆは、補正情報保持部３４によって保持される。
【００９２】
次に、角度検出手順について説明する。図９に示したように、角度検出手順は、第１の検出信号Ｓ１に対して第１の補正処理を行い、第２の検出信号Ｓ２に対して第２の補正処理を行う手順Ｓ１１１と、角度検出値θｓを生成する手順Ｓ１１２とを含んでいる。
【００９３】
始めに、手順Ｓ１１１について説明する。手順Ｓ１１１は、補正部３３によって実行される。手順Ｓ１１１において、補正部３３は、まず、補正情報保持部３４によって保持された補正情報すなわち値Ｆを参照する。次に、値Ｆと第１の検出信号Ｓ１とに基づいて、第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２を生成する。
【００９４】
前述のように、第１の補正値Ｃ１の第１の周期と第２の補正値Ｃ２の第２の周期は、前記所定の周期Ｔの１／３または１／５の同じ値である。始めに、第１の周期と第２の周期が前記所定の周期Ｔの１／３の同じ値である場合について説明する。この場合、第１の補正値Ｃ１と第２の補正値Ｃ２は、それぞれ、下記の式（１３）、（１４）によって表される。
【００９５】
Ｃ１＝−Ｆｓｉｎ（３θｐ−１８０°）    …（１３）
Ｃ２＝−Ｆｃｏｓ３θｐ                  …（１４）
【００９６】
補正部３３は、式（１１）を用いて補正前の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２から未補正角度検出値θｐを求め、このθｐを式（１３）、（１４）に代入して第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２を求めてもよい。
【００９７】
あるいは、補正部３３は、未補正角度検出値θｐを求めずに、以下のようにして、第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２を求めてもよい。式（１３）、（１４）を変形すると、下記の式（１５）、（１６）となる。
【００９８】
Ｃ１＝−Ｆ（４ｓｉｎ３θｐ−３ｓｉｎθｐ）    …（１５）
Ｃ２＝−Ｆ（４ｃｏｓ３θｐ−３ｃｏｓθｐ）    …（１６）
【００９９】
式（１５）、（１６）におけるｓｉｎθｐとｃｏｓθｐは、それぞれ、振幅が１になるように規格化した補正前の第１の検出信号Ｓ１と補正前の第２の検出信号Ｓ２の値である。従って、第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２は、値Ｆと、第１の検出信号Ｓ１の値ｓｉｎθｐと、第２の検出信号Ｓ２の値ｃｏｓθｐを用いて算出することができる。
【０１００】
次に、第１の周期と第２の周期が前記所定の周期Ｔの１／５の同じ値である場合について説明する。この場合、第１の補正値Ｃ１と第２の補正値Ｃ２は、それぞれ、下記の式（１７）、（１８）によって表される。
【０１０１】
Ｃ１＝−Ｆｓｉｎ（５θｐ−１８０°）    …（１７）
Ｃ２＝Ｆｃｏｓ５θｐ                …（１８）
【０１０２】
補正部３３は、式（１１）を用いて補正前の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２から未補正角度検出値θｐを求め、このθｐを式（１７）、（１８）に代入して第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２を求めてもよい。
【０１０３】
あるいは、補正部３３は、未補正角度検出値θｐを求めずに、以下のようにして、第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２を求めてもよい。式（１７）、（１８）を変形すると、下記の式（１９）、（２０）となる。
【０１０４】
Ｃ１＝Ｆ（１６ｓｉｎ５θｐ−２０ｓｉｎ３θｐ＋５ｓｉｎθｐ）    …（１９）
Ｃ２＝Ｆ（１６ｃｏｓ５θｐ−２０ｃｏｓ３θｐ＋５ｃｏｓθｐ）    …（２０）
【０１０５】
従って、第１の周期と第２の周期が前記所定の周期Ｔの１／５の同じ値である場合も、第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２は、値Ｆと、第１の検出信号Ｓ１の値ｓｉｎθｐと、第２の検出信号Ｓ２の値ｃｏｓθｐを用いて算出することができる。
【０１０６】
第１の周期と第２の周期が所定の周期Ｔの１／３の同じ値である場合と所定の周期Ｔの１／５の同じ値である場合のいずれにおいても、値Ｆは、第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２の振幅および位相を規定する。
【０１０７】
上述のように第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２を生成した後、補正部３３は、第１の補正処理と第２の補正処理を行う。第１の補正処理では、第１の検出信号Ｓ１と第１の補正値Ｃ１とを合成して、第１の補正後検出信号Ｓ１ｃを生成する。第２の補正処理では、第２の検出信号Ｓ２と第２の補正値Ｃ２とを合成して、第２の補正後検出信号Ｓ２ｃを生成する。第１の補正後検出信号Ｓ１ｃと第２の補正後検出信号Ｓ２ｃは、それぞれ、下記の式（２１）、（２２）によって表される。
【０１０８】
Ｓ１ｃ＝Ｓ１＋Ｃ１    …（２１）
Ｓ２ｃ＝Ｓ２＋Ｃ２    …（２２）
【０１０９】
式（２１）、（２２）におけるＣ１，Ｃ２の組み合わせは、式（１３）、（１４）で表されるＣ１，Ｃ２の組み合わせでもよいし、式（１７）、（１８）で表されるＣ１，Ｃ２の組み合わせでもよい。
【０１１０】
次に、角度検出値θｓを生成する手順Ｓ１１２について説明する。手順Ｓ１１２は、角度検出部４によって実行される。手順Ｓ１１２において、角度検出部４は、手順Ｓ１１１で生成された第１および第２の補正後検出信号Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃに基づいて角度検出値θｓを算出する。具体的には、例えば、角度検出部４は、下記の式（２３）によって、θｓを算出する。
【０１１１】
θｓ＝ａｔａｎ（Ｓ１ｃ／Ｓ２ｃ）    …（２３）
【０１１２】
θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（２３）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃの正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（２３）におけるθｓの２つの解のいずれであるかを判別することができる。角度検出部４は、式（２３）と、上記のＳ１ｃ，Ｓ２ｃ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。
【０１１３】
ここで、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓについて説明する。図１０は、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓの波形の一例を示す波形図である。図１０において、横軸は、基準角度θｒと等しい検出対象の角度θを示し、左側の縦軸は、度（°）で表した角度誤差を示し、右側の縦軸は、ラジアンで表した角度誤差を示している。図１０において、符号８１は未補正角度検出値θｐの角度誤差Ｅｐを示し、符号８２は角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓを示している。図１０では、未補正角度検出値θｐの１周期分の角度誤差Ｅｐを求めた。任意の未補正角度検出値θｐにおける角度誤差Ｅｐは、角度θに相当する基準角度θｒが認識されている状況で、以下のようにして算出した。まず、式（１１）を用いて未補正角度検出値θｐを求めた。式（１１）におけるＳ１，Ｓ２には、それぞれ式（９）、（１０）で表されるＳ１，Ｓ２を用いた。なお、Ａ１≠０且つＡ２≠０とした。次に、式（１２）によって、角度誤差Ｅｐを算出した。角度誤差Ｅｐは、第１の型の誤差と第２の型の誤差の両方を含んでいる。
【０１１４】
また、図１０では、角度検出値θｓの１周期分の角度誤差Ｅｓを求めた。任意の角度検出値θｓにおける角度誤差Ｅｓは、角度θに相当する基準角度θｒが認識されている状況で、以下のようにして算出した。まず、式（１１）を用いて未補正角度検出値θｐを求め、このθｐを式（１７）、（１８）に代入して第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２を求めた。式（１１）におけるＳ１，Ｓ２には、それぞれ式（９）、（１０）で表されるＳ１，Ｓ２を用いた。なお、Ａ１≠０且つＡ２≠０とした。次に、式（２１）、（２２）によって、第１および第２の補正後検出信号Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃを求めた。次に、式（２３）によって、角度検出値θｓを算出した。次に、式（１２）と同様の下記の式（２４）によって、角度誤差Ｅｓを算出した。
【０１１５】
Ｅｓ＝θｓ−θｒ    …（２４）
【０１１６】
図１０に示したように、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓは、未補正角度検出値θｐの角度誤差Ｅｐに比べて、十分に小さくなっていることが分かる。このように、本実施の形態によれば、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差を含む場合であっても、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓを低減することができる。
【０１１７】
以下、特許文献１に記載の補正方法と比較しながら、本実施の形態に係る補正装置３の効果について更に詳しく説明する。以下、特許文献１に記載の補正方法を、従来の補正方法と言う。補正を行わない場合に生じる角度誤差は、第１の型の誤差と第２の型の誤差の少なくとも一方を含む。前述のように、従来の補正方法では、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差を含む場合には、角度誤差を十分に低減することができない。
【０１１８】
図１１は、従来の補正方法における角度検出値の角度誤差の波形の一例を示す波形図である。図１１において、横軸は、基準角度θｒと等しい検出対象の角度θを示し、左側の縦軸は、度（°）で表した角度誤差を示し、右側の縦軸は、ラジアンで表した角度誤差を示している。図１１において、符号８３は、補正を行わない場合に生じる角度誤差を示し、符号８４は、従来の補正方法における角度検出値の角度誤差を示している。符号８３で示す角度誤差は、図１０において符号８１で示す角度誤差Ｅｐと同じものである。
【０１１９】
従来の補正方法における角度検出値の角度誤差は、以下のようにして算出した。まず、従来の補正方法によって、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２を補正した。なお、従来の補正方法は、第３の実施の形態で説明する第１および第２の前段補正処理と同様である。次に、式（２３）におけるＳ１ｃ，Ｓ２ｃを、従来の補正方法によって補正された第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に変えて、式（２３）によって角度検出値を算出した。次に、この角度検出値を式（２４）におけるθｓとして、式（２４）によって角度誤差を算出した。
【０１２０】
図１１に示したように、従来の補正方法における角度検出値の角度誤差は、図１０おいて符号８２で示した本実施の形態における角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓに比べて大きい。従来の補正方法における角度検出値の角度誤差は、第２の型の誤差とほぼ等しい。すなわち、従来の補正方法では、第２の型の誤差を全く低減することができない。
【０１２１】
これに対し、本実施の形態に係る補正装置３によれば、前述のように、補正を行わない場合に生じる角度誤差Ｅｐが第２の型の誤差を含む場合であっても、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓを十分に低減することができる。
【０１２２】
また、本実施の形態に係る補正装置３によれば、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第１の型の誤差と第２の型の誤差の両方を含む場合であっても、簡単に、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓを十分に低減することができる。以下、この効果について詳しく説明する。
【０１２３】
第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２がそれぞれ式（９）、（１０）で表される場合、角度誤差を低減するために、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２に対して以下のような比較例の補正処理を行うことが考えられる。比較例の補正処理では、第１の検出信号Ｓ１に対して、第１の第３高調波誤差成分と同じ振幅で第１の第３高調波誤差成分と位相が１８０°異なる補正値と、第１の第５高調波誤差成分と同じ振幅で第１の第５高調波誤差成分と位相が１８０°異なる補正値とを合成する。また、比較例の補正処理では、第２の検出信号Ｓ２に対して、第２の第３高調波誤差成分と同じ振幅で第２の第３高調波誤差成分と位相が１８０°異なる補正値と、第２の第５高調波誤差成分と同じ振幅で第２の第５高調波誤差成分と位相が１８０°異なる補正値とを合成する。
【０１２４】
しかし、比較例の補正処理には、以下のような問題点がある。まず、比較例の補正処理を行うためには、第１の検出信号Ｓ１から第１の第３高調波誤差成分と第１の第５高調波誤差成分を抽出し、第２の検出信号Ｓ２から第２の第３高調波誤差成分と第２の第５高調波誤差成分を抽出して、これらを解析する必要がある。また、比較例の補正処理は、複雑である。
【０１２５】
これに対し、本実施の形態では、比較例の補正処理に比べて極めて簡単な処理で、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓを低減することができる。具体的には、本実施の形態では、第１の検出信号Ｓ１と第１の補正値Ｃ１とを合成して第１の補正後検出信号Ｓ１ｃを生成し、第２の検出信号Ｓ２と第２の補正値Ｃ２とを合成して第２の補正後検出信号Ｓ２ｃを生成する。第１の補正値Ｃ１は、第１の振幅を有し第１の周期で変化する値である。第２の補正値Ｃ２は、第２の振幅を有し第２の周期で変化する値である。第１の振幅と第２の振幅は、同じ値である。第１の周期と第２の周期は、前記所定の周期Ｔの１／３または１／５の同じ値である。
【０１２６】
本実施の形態では、第１の検出信号Ｓ１が第１の第３高調波誤差成分と第１の第５高調波誤差成分とを含でいるにも関わらず、第１の補正値Ｃ１は、１つの第１の周期で変化する値でよい。同様に、第２の検出信号Ｓ２が第２の第３高調波誤差成分と第２の第５高調波誤差成分とを含んでいるにも関わらず、第２の補正値Ｃ２は、１つの第２の周期で変化する値でよい。しかも、第１の振幅と第２の振幅は同じ値であり、第１の周期と第２の周期も同じ値である。
【０１２７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差を含む場合であっても、簡単な処理で角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓを低減することができる。
【０１２８】
また、本実施の形態によれば、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差のみを含む場合と、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第１の型の誤差と第２の型の誤差の両方を含む場合とで、第１および第２の補正処理の内容を変える必要がない。すなわち、本実施の形態によれば、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第２の型の誤差のみを含んでいるか、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第１の型の誤差と第２の型の誤差の両方を含んでいるかを考慮することなく、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓを低減することができる。
【０１２９】
また、本実施の形態によれば、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第１の型の誤差と第２の型の誤差の両方を含んでいる場合、第１の型の誤差と第２の型の誤差の両方を同時に低減することができる。
【０１３０】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。始めに、図１２を参照して、本実施の形態に係る補正装置３の構成について説明する。図１２は、補正装置３および角度検出部４の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態に係る補正装置３は、第１の実施の形態における補正情報保持部３４の代わりに、補正参照情報保持部３５と補正情報決定部３６とを備えている。
【０１３１】
補正参照情報保持部３５は、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２を用いた演算を用いて求められるパラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係の情報を保持している。補正情報決定部３６は、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２を用いた演算を用いてパラメータの値Ｐを求め、補正参照情報保持部３５によって保持された情報を参照して、求めたパラメータの値Ｐに対応する値Ｆを決定する。
【０１３２】
次に、本実施の形態における角度検出値θｓの生成方法について説明する。本実施の形態における角度検出値θｓの生成方法は、補正参照情報を生成する補正参照情報生成手順と、角度検出値θｓを生成する角度検出手順とを含んでいる。
【０１３３】
始めに、補正参照情報生成手順について説明する。補正参照情報生成手順は、角度センサ１の外部の図示しない制御部によって、角度センサ１の出荷前に実行される。また、補正参照情報生成手順は、制御部が検出対象の角度θを認識できる状況で行われる。補正参照情報生成手順では、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２を用いた演算を用いて求められるパラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係の情報を求める。本実施の形態では、上記パラメータの値Ｐは、第１の検出信号Ｓ１の二乗と第２の検出信号Ｓ２の二乗との和の変動成分から求められる。以下、第１の検出信号Ｓ１の二乗と第２の検出信号Ｓ２の二乗との和を二乗和信号と言う。パラメータの値Ｐは、二乗和信号の変動成分の大きさに関連する。
【０１３４】
本願の発明者による研究の課程で、一般的に、磁気式の角度センサでは、角度誤差が検出対象の磁界の強度に応じて変化することが分かった。以下、検出対象の磁界を対象磁界と言う。また、角度誤差が対象磁界の強度に応じて変化することを角度誤差の磁界強度依存と言う。また、本願の発明者による研究の課程で、角度誤差の磁界強度依存は、主に、角度誤差４次成分に起因するものであることが分かった。また、主要な成分として角度誤差４次成分を含む第１の型の誤差と第２の型の誤差は、それぞれ、検出信号生成部２における回転磁界ＭＦの強度に応じて変化することも分かった。以下、回転磁界ＭＦの強度を印加磁界強度と言う。
【０１３５】
第１の実施の形態で説明したように、値Ｆは、未補正角度検出値θｐの角度誤差Ｅｐの角度誤差４次成分に基づいて決定される。具体的には、角度誤差Ｅｐの角度誤差４次成分の大きさに対応するＡ３を、値Ｆとする。従って、値Ｆは、印加磁界強度に応じて変化する。また、第１の型の誤差は、二乗和信号の大きさに変動をもたらす。従って、二乗和信号の変動成分の大きさに関連するパラメータの値Ｐも、印加磁界強度に応じて変化する。補正参照情報生成手順では、印加磁界強度を変えたときの、パラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係を調べる。
【０１３６】
ここで、任意の印加磁界強度での、パラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係を求める方法について説明する。二乗和信号は、式（１）、（２）で表される第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２を用いて、下記の式（２５）で表すことができる。
【０１３７】
Ｓ１２＋Ｓ２２＝｛ｓｉｎθ＋Ａ１ｓｉｎ（３θ−１８０°）｝２
＋｛ｃｏｓθ＋Ａ１ｃｏｓ３θ｝２
＝ｓｉｎ２θ−２Ａ１ｓｉｎθ・ｓｉｎ３θ＋Ａ１２ｓｉｎ２３θ
＋ｃｏｓ２θ＋２Ａ１ｃｏｓθ・ｃｏｓ３θ＋Ａ１２ｃｏｓ２３θ
＝１＋Ａ１２−Ａ１｛ｃｏｓ（−２θ）−ｃｏｓ４θ｝
＋Ａ１｛ｃｏｓ（−２θ）＋ｃｏｓ４θ｝
＝１＋Ａ１２＋２Ａ１ｃｏｓ４θ              …（２５）
【０１３８】
式（２５）中の“２Ａ１ｃｏｓ４θ”が、二乗和信号の変動成分である。パラメータの値Ｐは、この二乗和信号の変動成分の大きさに関連する２Ａ１である。補正参照情報生成手順では、角度θに相当する基準角度θｒの少なくとも１／４周期分の二乗和信号の波形を得る。この二乗和信号の波形は、二乗和信号の変動成分の波形でもある。補正参照情報生成手順では、この二乗和信号の波形からパラメータの値Ｐを求める。図１３は、二乗和信号の波形の一例を示す波形図である。図１３において、横軸は、基準角度θｒと等しい検出対象の角度θを示し、縦軸は二乗和信号を示している。パラメータの値Ｐの絶対値は、二乗和信号の最大値から最小値を引いた値を２で割ることによって求めることができる。パラメータの値Ｐの正負の符号は、二乗和信号の波形から分かる。
【０１３９】
また、値Ｆは、第１の実施の形態において図８を参照して説明した補正情報決定手順を実行することにより求めることができる。これにより、任意の印加磁界強度での、パラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係が得られる。
【０１４０】
補正参照情報生成手順では、印加磁界強度を変えながら、パラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係を繰り返し求める。これにより、パラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係の情報が生成される。本実施の形態における補正参照情報は、パラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係の情報である。補正参照情報は、補正参照情報保持部３５によって保持される。
【０１４１】
次に、図１２および図１４を参照して、補正装置３および角度検出部４の動作と、角度検出手順について説明する。図１４は、角度検出手順を示すフローチャートである。角度検出手順は、角度センサ１の設置の際の試験動作時と、角度センサ１の使用時に実行される。試験動作は、前記制御部によって、角度センサ１の実際の使用に先立ち、角度センサ１の設置場所で実行される。この試験動作は、補正参照情報生成手順と同様に、制御部が検出対象の角度θを認識できる状況で行われる。図１４に示したように、角度検出手順は、手順Ｓ２１１，Ｓ２１２，Ｓ２１３，Ｓ２１４を含んでいる。
【０１４２】
手順Ｓ２１１は、補正情報決定部３６によって実行される。手順Ｓ２１１において、補正情報決定部３６は、補正前の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２を用いてパラメータの値Ｐを求める。試験動作時におけるパラメータの値Ｐの求め方は、補正参照情報生成手順におけるパラメータの値Ｐの求め方と同じである。角度センサ１の使用時には、後で説明するように、角度検出部４によって角度検出値θｓが生成される。角度センサ１の使用時には、補正情報決定部３６は、角度検出値θｓを認識して、角度検出値θｓの少なくとも１／４周期分の二乗和信号の波形が得られてから、補正参照情報生成手順におけるパラメータの値Ｐの求め方と同様にしてパラメータの値Ｐを求める。
【０１４３】
手順Ｓ２１２は、補正情報決定部３６によって実行される。手順Ｓ２１２において、補正情報決定部３６は、補正参照情報保持部３５によって保持された補正参照情報を参照して、パラメータの値Ｐに対応する補正情報すなわち値Ｆを決定する。
【０１４４】
手順Ｓ２１３は、補正部３３によって実行される。手順Ｓ２１３において、補正部３３は、手順Ｓ２１２で決定された補正情報すなわち値Ｆを参照して、第１の検出信号Ｓ１に対して第１の補正処理を行い、第２の検出信号Ｓ２に対して第２の補正処理を行う。第１および第２の補正処理の内容は、第１の実施の形態における手順Ｓ１１１（図９参照）と同じである。これにより、第１および第２の補正後検出信号Ｓ１ｃ，Ｓ２ｃが生成される。
【０１４５】
手順Ｓ２１４は、角度検出部４によって実行される。手順Ｓ２１４において、角度検出部４は、角度検出値θｓを生成する。角度検出値θｓの算出方法は、第１の実施の形態における手順Ｓ１１２（図９参照）と同じである。
【０１４６】
手順Ｓ２１１，Ｓ２１２は、試験動作時には必ず実行される。その後、手順Ｓ２１１，Ｓ２１２は、例えば、予め決められた時間以上の時間間隔を開けて、自動的に実行されるように設定されていてもよい。あるいは、手順Ｓ２１１，Ｓ２１２は、使用者の指示等に応じて任意の時期に実行されるように設定されていてもよい。補正情報決定部３６は、新たに手順Ｓ２１１，Ｓ２１２が実行されて値Ｆが更新されるまでは、最後に決定された値Ｆを保持する。補正部３３は、角度センサ１の動作中は、常時、補正情報決定部３６によって保持されている値Ｆを用いて手順Ｓ２１３を実行する。
【０１４７】
本実施の形態によれば、印加磁界強度が変化しても、印加磁界強度に応じた適切な補正処理を実行して、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓを低減することができる。
【０１４８】
なお、一般的に、磁気式の角度センサでは、角度誤差は、印加磁界強度に限らず、温度に応じても変化し得る。本実施の形態に係る補正装置３は、温度が変化する場合にも適用することができる。この場合、補正参照情報生成手順では、温度を変えながら、パラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係を繰り返し求めて、パラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係の情報を生成する。これにより、温度が変化しても、温度に応じた適切な補正処理を実行して、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓを低減することが可能になる。
【０１４９】
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。
【０１５０】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。始めに、本実施の形態における第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２について説明する。検出対象の角度θが所定の周期Ｔで変化する場合、第１の検出信号Ｓ１は第１の理想成分と第１の誤差成分と第２の誤差成分と第３の誤差成分とを含み、第２の検出信号Ｓ２は第２の理想成分と第４の誤差成分と第５の誤差成分と第６の誤差成分とを含む。第１および第２の理想成分と第１ないし第６の誤差成分の定義は、第１の実施の形態で説明した通りである。本実施の形態では特に、第１の理想成分と第２の理想成分の位相は、互いに９０°異なっている。
【０１５１】
次に、図１５を参照して、本実施の形態に係る補正装置３の構成について説明する。図１５は、補正装置３および角度検出部４の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態に係る補正装置３は、第１の実施の形態における補正部３３の代わりに、前段補正部３３１と後段補正部３３２とを備えている。
【０１５２】
前段補正部３３１は、第１の前段補正処理と第２の前段補正処理を行う。第１の前段補正処理は、Ａ／Ｄ変換器３１によってデジタル信号に変換された第１の検出信号Ｓ１を補正して、第１の検出信号Ｓ１に比べて第１の誤差成分が低減された第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａを生成する処理である。第２の前段補正処理は、Ａ／Ｄ変換器３２によってデジタル信号に変換された第２の検出信号Ｓ２を補正して、第２の検出信号Ｓ２に比べて第４の誤差成分が低減された第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａを生成する処理である。このように、第１および第２の前段補正処理は、第１の型の誤差を生じさせる第１および第４の誤差成分を低減する処理である。
【０１５３】
後段補正部３３２は、第１の後段補正処理と第２の後段補正処理を行う。第１の後段補正処理は、第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａと第１の補正値とを合成して、第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａに比べて第２および第３の誤差成分が低減された第１の後段補正後検出信号Ｓ１ｂを生成する処理である。第２の後段補正処理は、第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａと第２の補正値とを合成して、第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａに比べて第５および第６の誤差成分が低減された第２の後段補正後検出信号Ｓ２ｂを生成する処理である。このように、第１および第２の後段補正処理は、第２の型の誤差を生じさせる第２、第３、第５および第６の誤差成分を低減する処理である。第１の後段補正後検出信号Ｓ１ｂと第２の後段補正後検出信号Ｓ２ｂは、角度検出部４による角度検出値θｓの生成に用いられる。
【０１５４】
第１の補正値は、第１の振幅を有し第１の周期で変化する値である。第２の補正値は、第２の振幅を有し第２の周期で変化する値である。第１の振幅と第２の振幅は、同じ値である。第１の実施の形態と同様に、第１および第２の振幅は、第１および第２の補正値を規定するための値Ｆの絶対値である。第１の周期と第２の周期は、前記所定の周期Ｔの１／３または１／５の同じ値である。
【０１５５】
ここで、本実施の形態における第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２について更に詳しく説明する。本実施の形態では、第１の誤差成分の初期位相を０としたときの第２の誤差成分と第３の誤差成分の初期位相は等しい値αである。また、第４の誤差成分の初期位相を０としたときの第５の誤差成分と第６の誤差成分の初期位相は値αである。値αは、第１の型の誤差を生じさせる第１および第４の誤差成分と、第２の型の誤差を生じさせる第２、第３、第５および第６の誤差成分との位相差を表している。本実施の形態では、値αは、０でもよいし、０以外の値でもよい。
【０１５６】
第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２は、それぞれ下記の式（２６）、（２７）で表すことができる。
【０１５７】
Ｓ１＝ｓｉｎθ＋Ａ１ｓｉｎ（３θ−１８０°）
−（Ａ２／２）ｓｉｎ（３θ＋α）
−（Ａ２／２）ｓｉｎ（５θ＋α）
＝ｓｉｎθ＋Ａ１ｓｉｎ（３θ−１８０°）
＋（Ａ２／２）ｓｉｎ（３θ−１８０°＋α）
−（Ａ２／２）ｓｉｎ（５θ＋α）        …（２６）
Ｓ２＝ｃｏｓθ＋Ａ１ｃｏｓ３θ
＋（Ａ２／２）ｃｏｓ（３θ＋α）
−（Ａ２／２）ｃｏｓ（５θ＋α）        …（２７）
【０１５８】
式（２６）中の“ｓｉｎθ”は第１の理想成分を表し、“Ａ１ｓｉｎ（３θ−１８０°）”は第１の誤差成分を表し、“（Ａ２／２）ｓｉｎ（３θ−１８０°＋α）”は第２の誤差成分を表し、“−（Ａ２／２）ｓｉｎ（５θ＋α）”は第３の誤差成分を表している。また、式（２７）中の“ｃｏｓθ”は第２の理想成分を表し、“Ａ１ｃｏｓ３θ”は第４の誤差成分を表し、“（Ａ２／２）ｃｏｓ（３θ＋α）”は第５の誤差成分を表し、“−（Ａ２／２）ｃｏｓ（５θ＋α）”は第６の誤差成分を表している。値αが０の場合には、式（２６）、（２７）は、それぞれ、第１の実施の形態における式（７）、（８）と実質的に同じである。
【０１５９】
図１６は、第１の検出信号Ｓ１の第１ないし第３の誤差成分の波形の一例を示す波形図である。図１７は、第２の検出信号Ｓ２の第４ないし第６の誤差成分の波形の一例を示す波形図である。図１６および図１７において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は誤差成分を示している。なお、図１６および図１７は、第１および第２の理想成分の振幅が１になるように規格化した場合の例を示している。図１６において、符号９１，９２，９３は、それぞれ、第１の誤差成分、第２の誤差成分、第３の誤差成分を示している。図１７において、符号９４，９５，９６は、それぞれ、第４の誤差成分、第５の誤差成分、第６の誤差成分を示している。なお、図１６および図１７に示した各波形は、式（２６）、（２７）に基づいて作成したものである。
【０１６０】
第１の実施の形態と同様に、本実施の形態に係る補正装置３は、補正情報保持部３４を備えている。本実施の形態における補正情報保持部３４は、値Ｆと値αを保持する。後段補正部３３２は、値Ｆ、値α、第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａおよび第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａに基づいて、第１および第２の補正値を生成する。第１および第２の補正値の生成方法については、後で説明する。
【０１６１】
次に、図１５、図１８および図１９を参照して、補正装置３および角度検出部４の動作と、本実施の形態における角度検出値θｓの生成方法について説明する。本実施の形態における角度検出値θｓの生成方法は、第１および第２の補正情報を決定する補正情報決定手順と、角度検出値θｓを生成する角度検出手順とを含んでいる。図１８は、補正情報決定手順を示すフローチャートである。補正情報決定手順は、角度センサ１の外部の図示しない制御部によって、角度センサ１の出荷前または使用前に実行される。図１９は、角度検出手順を示すフローチャートである。角度検出手順は、角度センサ１の使用時に実行される。
【０１６２】
始めに、補正情報決定手順について説明する。第１の実施の形態と同様に、補正情報決定手順は、制御部が検出対象の角度θを認識できる状況で行われる。図１８に示したように、補正情報決定手順は、手順Ｓ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３０３，Ｓ３０４，Ｓ３０５を含んでいる。手順Ｓ３０１では、補正前の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２を用いてパラメータの値Ｐを求める。手順Ｓ３０２では、第１の補正情報を決定する。手順Ｓ３０３では、第１の補正情報を用いて、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に対して第１および第２の前段補正処理を行う。手順Ｓ３０４では、第１および第２の前段補正後検出信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａを用いて角度誤差４次成分の振幅と位相を求める。手順Ｓ３０５では、第２の補正情報を決定する。手順Ｓ３０１におけるパラメータの値Ｐの求め方は、第２の実施の形態で説明した補正参照情報生成手順におけるパラメータの値Ｐの求め方と同じである。
【０１６３】
本実施の形態では、第１の補正情報とは、第１の型の誤差を生じさせる第１および第４の誤差成分を低減するために用いられる補正値の振幅と位相を規定する情報のことである。第２の実施の形態で説明したように、パラメータの値Ｐは、２Ａ１である。また、補正を行わない場合に生じる角度誤差が第１の型の誤差のみを含む場合における、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２の誤差成分は、それぞれ、“Ａ１ｓｉｎ（３θ−１８０°）”、“Ａ１ｃｏｓ３θ”である。第１の補正情報を決定する手順Ｓ３０２では、手順Ｓ３０１で求めたパラメータの値Ｐに基づいて、第１の補正情報を決定する。本実施の形態では、Ｐ／２を、第１の補正情報とする。第１の補正情報Ｐ／２は、補正情報保持部３４によって保持される。
【０１６４】
手順Ｓ３０３では、手順Ｓ３０２で決定された第１の補正情報Ｐ／２を用いて、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に対して第１および第２の前段補正処理を行う。第１の前段補正処理では、まず、第１の補正情報Ｐ／２と第１の検出信号Ｓ１とに基づいて、第１の誤差成分を低減するために用いられる補正値Ｃ１ａを生成する。次に、第１の検出信号Ｓ１と上記補正値Ｃ１ａとを合成して、第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａを生成する。
【０１６５】
第２の前段補正処理では、まず、第１の補正情報Ｐ／２と第２の検出信号Ｓ２とに基づいて、第４の誤差成分を低減するために用いられる補正値Ｃ２ａを生成する。次に、第２の検出信号Ｓ２と上記補正値Ｃ２ａとを合成して、第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａを生成する。
【０１６６】
手順Ｓ３０３では、例えば角度θに相当する基準角度θｒの１周期分の補正値Ｃ１ａ，Ｃ２ａおよび前段補正後検出信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａが生成される。以下、任意の基準角度θｒにおける補正値Ｃ１ａ，Ｃ２ａおよび前段補正後検出信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａについて説明する。補正値Ｃ１ａと補正値Ｃ２ａは、それぞれ下記の式（２８）、（２９）によって表される。
【０１６７】
Ｃ１ａ＝−（Ｐ／２）ｓｉｎ（３θｐ−１８０°）    …（２８）
Ｃ２ａ＝−（Ｐ／２）ｃｏｓ３θｐ                  …（２９）
【０１６８】
式（２８）、（２９）は、それぞれ、第１の実施の形態における式（１３）、（１４）中の“Ｆ”を“Ｐ／２”に置き換えたものである。式（１３）、（１４）は、それぞれ、第１の周期と第２の周期が前記所定の周期Ｔの１／３の同じ値である場合の第１の補正値Ｃ１と第２の補正値Ｃ２を表している。手順Ｓ３０３では、上記の場合の第１および第２の補正値Ｃ１，Ｃ２の生成方法と同じ方法によって、補正値Ｃ１ａ，Ｃ２ａを求めることができる。
【０１６９】
第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａと第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａは、それぞれ、下記の式（３０）、（３１）によって表される。
【０１７０】
Ｓ１ａ＝Ｓ１＋Ｃ１ａ    …（３０）
Ｓ２ａ＝Ｓ２＋Ｃ２ａ    …（３１）
【０１７１】
手順Ｓ３０４では、手順Ｓ３０３で生成した第１および第２の前段補正後検出信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａを用いて、角度誤差４次成分の振幅と位相を求める。手順Ｓ３０４では、例えば角度θに相当する基準角度θｒの１周期分の角度誤差が算出される。以下、任意の基準角度θｒにおける角度誤差の算出方法について説明する。まず、第１および第２の前段補正後検出信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａに基づいて、前段補正後角度検出値θａを求める。なお、前段補正後角度検出値θａと基準角度θｒの位相差は、０°または０°に近い値であるものとする。前段補正後角度検出値θａは、下記の式（３２）によって算出される。
【０１７２】
θａ＝ａｔａｎ（Ｓ１ａ／Ｓ２ａ）    …（３２）
【０１７３】
θａが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（３２）におけるθａの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓ１ａ，Ｓ２ａの正負の組み合わせにより、θａの真の値が、式（３２）におけるθａの２つの解のいずれであるかを判別することができる。手順Ｓ３０４では、式（３２）と、上記のＳ１ａ，Ｓ２ａの正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθａを求める。
【０１７４】
次に、下記の式（３３）によって、前段補正後角度検出値θａと基準角度θｒとの差Ｅａを算出する。
【０１７５】
Ｅａ＝θａ−θｒ    …（３３）
【０１７６】
差Ｅａは、補正処理として第１および第２の前段補正処理のみを行った場合の角度誤差に相当する。以下、差Ｅａを、前段補正後角度検出値θａの角度誤差と言う。角度誤差Ｅａは、主要な成分として、角度誤差４次成分を含んでいる。手順Ｓ３０４では、上述のように求めた角度誤差Ｅａから、角度誤差Ｅａの角度誤差４次成分の振幅と位相を求める。この振幅と位相は、角度誤差Ｅａの波形から求めることができる。図２０は、角度誤差Ｅａの波形の一例を示す波形図である。図２０において、横軸は、基準角度θｒと等しい検出対象の角度θを示し、左側の縦軸は、度（°）で表した角度誤差を示し、右側の縦軸は、ラジアンで表した角度誤差を示している。ラジアンで表した角度誤差Ｅａの角度誤差４次成分は、−Ａ４ｓｉｎ（４θ＋β）と表される。角度誤差Ｅａの角度誤差４次成分の振幅と位相から、Ａ４とβが特定される。
【０１７７】
本実施の形態では、第２の補正情報とは、前述の値Ｆと、第２、第３、第５および第６の誤差成分の初期位相を示す値αの情報のことである。第２の補正情報を決定する手順Ｓ３０５では、手順Ｓ３０４で求めた角度誤差Ｅａの角度誤差４次成分の振幅と位相に基づいて、値Ｆと値αを決定する。本実施の形態では、Ａ４を値Ｆとし、βを値αとする。値Ｆと値αは、補正情報保持部３４によって保持される。
【０１７８】
次に、角度検出手順について説明する。図１９に示したように、角度検出手順は、手順Ｓ３１１，Ｓ３１２，Ｓ３１３を含んでいる。手順Ｓ３１１では、第１の補正情報を用いて、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に対して第１および第２の前段補正処理を行う。手順Ｓ３１２では、第２の補正情報を用いて、第１および第２の前段補正後検出信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａに対して第１および第２の後段補正処理を行う。手順Ｓ３１３では、角度検出値θｓを生成する。
【０１７９】
始めに、手順Ｓ３１１について詳しく説明する。手順Ｓ３１１は、前段補正部３３１によって実行される。手順Ｓ３１１において、前段補正部３３１は、まず、補正情報保持部３４によって保持された第１の補正情報Ｐ／２を参照する。前段補正部３３１は、次に、第１の補正情報Ｐ／２を用いて、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に対して第１および第２の前段補正処理を行う。
【０１８０】
第１の前段補正処理では、まず、第１の補正情報Ｐ／２と第１の検出信号Ｓ１とに基づいて、補正値Ｃ１ａを生成する。次に、第１の検出信号Ｓ１と上記補正値Ｃ１ａとを合成して、第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａを生成する。補正値Ｃ１ａと第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａの生成方法は、補正情報決定手順における手順Ｓ３０３（図１８参照）と同じである。
【０１８１】
第２の前段補正処理では、まず、第１の補正情報Ｐ／２と第２の検出信号Ｓ２とに基づいて、補正値Ｃ２ａを生成する。次に、第２の検出信号Ｓ２と上記補正値Ｃ２ａとを合成して、第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａを生成する。補正値Ｃ２ａと第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａの生成方法は、補正情報決定手順における手順Ｓ３０３（図１８参照）と同じである。
【０１８２】
次に、手順Ｓ３１２について詳しく説明する。手順Ｓ３１２は、後段補正部３３２によって実行される。手順Ｓ３１２において、後段補正部３３２は、まず、補正情報保持部３４によって保持された第２の補正情報すなわち値Ｆと値αを参照する。後段補正部３３２は、次に、値Ｆ、値α、第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａおよび第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａに基づいて、第１および第２の補正値Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂを生成する。
【０１８３】
前述のように、第１の補正値Ｃ１ｂの第１の周期と第２の補正値Ｃ２ｂの第２の周期は、前記所定の周期Ｔの１／３または１／５の同じ値である。始めに、第１の周期と第２の周期が前記所定の周期Ｔの１／３の同じ値である場合について説明する。この場合、第１の補正値Ｃ１ｂと第２の補正値Ｃ２ｂは、それぞれ、下記の式（３４）、（３５）によって表される。
【０１８４】
Ｃ１ｂ＝−Ｆｓｉｎ（３θａ−１８０°＋α）    …（３４）
Ｃ２ｂ＝−Ｆｃｏｓ（３θａ＋α）              …（３５）
【０１８５】
後段補正部３３２は、式（３２）を用いて補正前の第１および第２の前段補正後検出信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａから前段補正後角度検出値θａを求め、このθａを式（３４）、（３５）に代入して第１および第２の補正値Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂを求めてもよい。
【０１８６】
あるいは、後段補正部３３２は、前段補正後角度検出値θａを求めずに、以下のようにして、第１および第２の補正値Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂを求めてもよい。式（３４）、（３５）を変形すると、下記の式（３６）、（３７）となる。
【０１８７】
Ｃ１ｂ＝Ｆ（ｓｉｎ３θａ・ｃｏｓα＋ｃｏｓ３θａ・ｓｉｎα）
＝−Ｆｃｏｓα（４ｓｉｎ３θａ−３ｓｉｎθａ）
＋Ｆｓｉｎα（４ｃｏｓ３θａ−３ｃｏｓθａ）    …（３６）
Ｃ２ｂ＝−Ｆ（ｃｏｓ３θａ・ｃｏｓα−ｓｉｎ３θａ・ｓｉｎα）
＝−Ｆｃｏｓα（４ｃｏｓ３θａ−３ｃｏｓθａ）
−Ｆｓｉｎα（４ｓｉｎ３θａ−３ｓｉｎθａ）    …（３７）
【０１８８】
式（３６）、（３７）におけるｓｉｎθａとｃｏｓθａは、それぞれ、振幅が１になるように規格化した第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａと第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａの値である。従って、第１および第２の補正値Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂは、値Ｆと、値αと、第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａの値ｓｉｎθａと、第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａの値ｃｏｓθａを用いて算出することができる。
【０１８９】
次に、第１の周期と第２の周期が前記所定の周期Ｔの１／５の同じ値である場合について説明する。この場合、第１の補正値Ｃ１ｂと第２の補正値Ｃ２ｂは、それぞれ、下記の式（３８）、（３９）によって表される。
【０１９０】
Ｃ１ｂ＝−Ｆｓｉｎ（５θａ−１８０°＋α）    …（３８）
Ｃ２ｂ＝Ｆｃｏｓ（５θａ＋α）            …（３９）
【０１９１】
後段補正部３３２は、式（３２）を用いて補正前の第１および第２の前段補正後検出信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａから前段補正後角度検出値θａを求め、このθａを式（３８）、（３９）に代入して第１および第２の補正値Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂを求めてもよい。
【０１９２】
あるいは、後段補正部３３２は、前段補正後角度検出値θａを求めずに、以下のようにして、第１および第２の補正値Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂを求めてもよい。式（３８）、（３９）を変形すると、下記の式（４０）、（４１）となる。
【０１９３】
Ｃ１ｂ＝Ｆ（ｓｉｎ５θａ・ｃｏｓα＋ｃｏｓ５θａ・ｓｉｎα）
＝Ｆｃｏｓα（１６ｓｉｎ5θａ−２０ｓｉｎ3θａ＋５ｓｉｎθａ）
＋Ｆｓｉｎα（１６ｃｏｓ5θａ−２０ｃｏｓ3θａ＋５ｃｏｓθａ）
…（４０）
Ｃ２ｂ＝Ｆ（ｃｏｓ５θａ・ｃｏｓα−ｓｉｎ５θａ・ｓｉｎα）
＝Ｆｃｏｓα（１６ｃｏｓ5θａ−２０ｃｏｓ3θａ＋５ｃｏｓθａ）
−Ｆｓｉｎα（１６ｓｉｎ5θａ−２０ｓｉｎ3θａ＋５ｓｉｎθａ）
…（４１）
【０１９４】
従って、第１の周期と第２の周期が前記所定の周期Ｔの１／５の同じ値である場合も、第１および第２の補正値Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂは、値Ｆと、値αと、第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａの値ｓｉｎθａと、第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａの値ｃｏｓθａを用いて算出することができる。
【０１９５】
上述のように第１および第２の補正値Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂを生成した後、後段補正部３３２は、第１の後段補正処理と第２の後段補正処理を行う。第１の後段補正処理では、第１の前段補正後検出信号Ｓ１ａと第１の補正値Ｃ１ｂとを合成して、第１の後段補正後検出信号Ｓ１ｂを生成する。第２の後段補正処理では、第２の前段補正後検出信号Ｓ２ａと第２の補正値Ｃ２ｂとを合成して、第２の後段補正後検出信号Ｓ２ｂを生成する。第１の後段補正後検出信号Ｓ１ｂと第２の後段補正後検出信号Ｓ２ｂは、それぞれ、下記の式（４２）、（４３）によって表される。
【０１９６】
Ｓ１ｂ＝Ｓ１ａ＋Ｃ１ｂ    …（４２）
Ｓ２ｂ＝Ｓ２ａ＋Ｃ２ｂ    …（４３）
【０１９７】
式（４２）、（４３）におけるＣ１ｂ，Ｃ２ｂの組み合わせは、式（３４）、（３５）で表されるＣ１ｂ，Ｃ２ｂの組み合わせでもよいし、式（３８）、（３９）で表されるＣ１ｂ，Ｃ２ｂの組み合わせでもよい。
【０１９８】
次に、手順Ｓ３１３について詳しく説明する。手順Ｓ３１３は、角度検出部４によって実行される。手順Ｓ３１３において、角度検出部４は、手順Ｓ３１２で生成された第１および第２の後段補正後検出信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂに基づいて角度検出値θｓを算出する。具体的には、例えば、角度検出部４は、下記の式（４４）によって、θｓを算出する。
【０１９９】
θｓ＝ａｔａｎ（Ｓ１ｂ／Ｓ２ｂ）    …（４４）
【０２００】
θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（４４）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂの正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（４４）におけるθｓの２つの解のいずれであるかを判別することができる。角度検出部４は、式（４４）と、上記のＳ１ｂ，Ｓ２ｂ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。
【０２０１】
本実施の形態によれば、第１の型の誤差を生じさせる誤差成分と第２の型の誤差を生じさせる誤差成分の位相差すなわち値αが０以外の値の場合であっても、角度検出値θｓの角度誤差を低減することができる。
【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１の実施の形態と同様である。
【０２０３】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。始めに、図２１を参照して、本実施の形態に係る補正装置３の構成について説明する。図２１は、補正装置３および角度検出部４の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態に係る補正装置３は、第３の実施の形態における補正情報保持部３４の代わりに、補正参照情報保持部３５と第１の補正情報決定部３６１と第２の補正情報決定部３６２とを備えている。
【０２０４】
補正参照情報保持部３５は、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２を用いた演算を用いて求められるパラメータの値Ｐと、値Ｆおよび値αとの対応関係の情報を保持している。第１の補正情報決定部３６１は、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２を用いた演算を用いてパラメータの値Ｐを求める。パラメータの値Ｐの求め方は、第２の実施の形態で説明した補正参照情報生成手順におけるパラメータの値Ｐの求め方と同じである。本実施の形態では、前段補正部３３１は、第１の補正情報決定部３６１によって求められたパラメータの値Ｐに基づいて第１および第２の前段補正処理の内容を決定する。第２の補正情報決定部３６２は、補正参照情報保持部３５によって保持された情報を参照して、第１の補正情報決定部３６１によって求められたパラメータの値Ｐに対応する値Ｆおよび値αを決定する。
【０２０５】
次に、本実施の形態における角度検出値θｓの生成方法について説明する。本実施の形態における角度検出値θｓの生成方法は、補正参照情報を生成する補正参照情報生成手順と、角度検出値θｓを生成する角度検出手順とを含んでいる。
【０２０６】
始めに、補正参照情報生成手順について説明する。補正参照情報生成手順は、角度センサ１の外部の図示しない制御部によって、角度センサ１の出荷前に実行される。また、補正参照情報生成手順は、制御部が検出対象の角度θを認識できる状況で行われる。補正参照情報生成手順では、第１の検出信号Ｓ１と第２の検出信号Ｓ２を用いた演算を用いて求められるパラメータの値Ｐと、値Ｆおよび値αとの対応関係の情報を求める。
【０２０７】
第２の実施の形態で説明したように、値Ｆとパラメータの値Ｐは、印加磁界強度または温度に応じて変化する。補正参照情報生成手順では、印加磁界強度または温度を変えたときの、パラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係を調べる。パラメータの値Ｐと値Ｆとの対応関係の求め方は、第２の実施の形態と同じである。本実施の形態では、更に、印加磁界強度または温度を変えたときの、値αを求める。値αは、第３の実施の形態における補正情報決定手順（図１８参照）を実行することにより求めることができる。これにより、パラメータの値Ｐと、値Ｆおよび値αとの対応関係の情報が得られる。本実施の形態における補正参照情報は、パラメータの値Ｐと、値Ｆおよび値αとの対応関係の情報である。補正参照情報は、補正参照情報保持部３５によって保持される。
【０２０８】
次に、図２１および図２２を参照して、補正装置３および角度検出部４の動作と、角度検出手順について説明する。図２２は、角度検出手順を示すフローチャートである。角度検出手順は、角度センサ１の設置の際の試験動作時と、角度センサ１の使用時に実行される。試験動作は、前記制御部によって、角度センサ１の実際の使用に先立ち、角度センサ１の設置場所で実行される。この試験動作は、補正参照情報生成手順と同様に、制御部が検出対象の角度θを認識できる状況で行われる。図２２に示したように、角度検出手順は、手順Ｓ４１１，Ｓ４１２，Ｓ４１３，Ｓ４１４，Ｓ４１５，Ｓ４１６を含んでいる。
【０２０９】
手順Ｓ４１１は、第１の補正情報決定部３６１によって実行される。手順Ｓ４１１において、第１の補正情報決定部３６１は、まず、補正前の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２を用いてパラメータの値Ｐを求める。試験動作時におけるパラメータの値Ｐの求め方は、補正参照情報生成手順におけるパラメータの値Ｐの求め方と同じである。角度センサ１の使用時には、後で説明するように、角度検出部４によって角度検出値θｓが生成される。角度センサ１の使用時には、第１の補正情報決定部３６１は、角度検出値θｓを認識して、角度検出値θｓの少なくとも１／４周期分の二乗和信号の波形が得られてから、補正参照情報生成手順におけるパラメータの値Ｐの求め方と同様にしてパラメータの値Ｐを求める。
【０２１０】
手順Ｓ４１２は、第１の補正情報決定部３６１によって実行される。手順Ｓ４１２において、第１の補正情報決定部３６１は、第１の補正情報を決定する。第１の補正情報とは、第１の型の誤差を生じさせる第１および第４の誤差成分を低減するために用いられる補正値の振幅と位相を規定する情報のことである。本実施の形態では、手順Ｓ４１１で求めたパラメータの値Ｐに基づいて、第１の補正情報を決定する。本実施の形態では、Ｐ／２を、第１の補正情報とする。
【０２１１】
手順Ｓ４１３は、第２の補正情報決定部３６２によって実行される。手順Ｓ４１３において、第２の補正情報決定部３６２は、補正参照情報を参照して、手順Ｓ４１１で求めたパラメータの値Ｐに対応する第２の補正情報すなわち値Ｆおよび値αを決定する。
【０２１２】
手順Ｓ４１４は、前段補正部３３１によって実行される。手順Ｓ４１４において、前段補正部３３１は、手順Ｓ４１２で決定された第１の補正情報Ｐ／２を用いて、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に対して第１および第２の前段補正処理を行って、第１および第２の前段補正後検出信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａを生成する。第１および第２の前段補正処理の内容は、第３の実施の形態における手順Ｓ３１１（図１９参照）の第１および第２の前段補正処理の内容と同じである。
【０２１３】
手順Ｓ４１５は、後段補正部３３２によって実行される。手順Ｓ４１５において、後段補正部３３２は、手順Ｓ４１３で決定された第２の補正情報すなわち値Ｆおよび値αを用いて、手順Ｓ４１４で生成された第１および第２の前段補正後検出信号Ｓ１ａ，Ｓ２ａに対して第１および第２の後段補正処理を行って、第１および第２の後段補正後検出信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂを生成する。第１および第２の後段補正処理の内容は、第３の実施の形態における手順Ｓ３１２（図１９参照）の第１および第２の後段補正処理の内容と同じである。
【０２１４】
手順Ｓ４１６は、角度検出部４によって実行されて、角度検出値θｓを生成する。手順Ｓ４１６において、角度検出部４は、手順Ｓ４１５で生成された第１および第２の後段補正後検出信号Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂに基づいて角度検出値θｓを算出する。角度検出値θｓの算出方法は、第３の実施の形態における手順Ｓ３１３（図１９参照）と同じである。
【０２１５】
手順Ｓ４１１，Ｓ４１２，Ｓ４１３は、試験動作時には必ず実行される。その後、手順Ｓ４１１，Ｓ４１２，Ｓ４１３は、例えば、予め決められた時間以上の時間間隔を開けて、自動的に実行されるように設定されていてもよい。あるいは、手順Ｓ４１１，Ｓ４１２，Ｓ４１３は、使用者の指示等に応じて任意の時期に実行されるように設定されていてもよい。
【０２１６】
第１の補正情報決定部３６１は、新たに手順Ｓ４１１，Ｓ４１２が実行されて第１の補正情報が更新されるまでは、最後に決定された第１の補正情報を保持する。前段補正部３３１は、角度センサ１の動作中は、常時、第１の補正情報決定部３６１によって保持されている第１の補正情報を用いて手順Ｓ４１４を実行する。
【０２１７】
第２の補正情報決定部３６２は、新たに手順Ｓ４１１，Ｓ４１２，Ｓ４１３が実行されて第２の補正情報が更新されるまでは、最後に決定された第２の補正情報を保持する。後段補正部３３２は、角度センサ１の動作中は、常時、第２の補正情報決定部３６２によって保持されている第２の補正情報を用いて手順Ｓ４１５を実行する。
【０２１８】
本実施の形態によれば、印加磁界強度または温度が変化しても、印加磁界強度または温度に応じた適切な補正処理を実行して、角度検出値θｓの角度誤差Ｅｓを低減することができる。
【０２１９】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第２または第３の実施の形態と同様である。
【０２２０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明の角度センサでは、本発明の補正装置による第１の型の誤差と第２の型の誤差を低減する補正処理に加えて、角度検出値に生じる第１の型の誤差と第２の型の誤差以外の誤差を低減する他の補正処理も行ってもよい。他の補正処理は、第１の型の誤差と第２の型の誤差を低減する補正処理によって補正された角度検出値を一定値だけ変化させて、新たな角度検出値を生成する処理であってもよい。
【０２２１】
また、本発明は、磁気式の角度センサに限らず、光学式の角度センサ等を含む角度センサ全般に適用することができる。
【符号の説明】
【０２２２】
１…角度センサ、２…信号生成部、３…補正装置、４…角度検出部、５…磁石、１０…第１の検出回路、２０…第２の検出回路、１４，２４…ブリッジ回路、３１，３２…Ａ／Ｄ変換器、３３…補正部、３４…補正情報保持部、３５…補正参照情報保持部、３６…補正情報決定部、３３１…前段補正部、３３２…後段補正部、３６１…第１の補正情報決定部、３６２…第２の補正情報決定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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