(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別する状態判別装置であって、
前記物理量情報生成装置の状態に対応する少なくとも１つの判定値を生成する判定値生成部と、
前記少なくとも１つの判定値が判定範囲内にあるか否かを判別することによって、前記物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを備え、
前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときに、前記少なくとも１つの判定値は、前記所定の物理量に応じて変動し、
前記判別部は、前記判定範囲の少なくとも一方の端を表す少なくとも１つのしきい値を規定すると共に、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの判定値の、前記所定の物理量に応じた変動幅に比べて、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つのしきい値と前記少なくとも１つの判定値との差の、前記所定の物理量に応じた変動幅が小さくなるように、前記少なくとも１つのしきい値を変化させることを特徴とする状態判別装置。
【請求項２】
前記所定の状態は、前記物理量情報生成装置が故障していない状態であることを特徴とする請求項１記載の状態判別装置。
【請求項３】
前記所定の物理量は、検出対象の角度であり、
前記物理量情報生成装置は、検出信号生成部と角度検出部とを備えた角度センサであり、
前記検出信号生成部は、それぞれ前記検出対象の角度と対応関係を有する複数の検出信号を生成し、
前記角度検出部は、前記複数の検出信号を用いた演算を行って、前記所定の物理量と対応関係を有する情報として、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し、
前記判定値生成部は、前記複数の検出信号を用いた演算を行って前記少なくとも１つの判定値を生成し、
前記判別部は、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて、前記少なくとも１つのしきい値を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の状態判別装置。
【請求項４】
前記検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であることを特徴とする請求項３記載の状態判別装置。
【請求項５】
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記複数の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、誤差成分とを含み、
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものであり、
前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの判定値の変動は、前記誤差成分に起因することを特徴とする請求項３または４記載の状態判別装置。
【請求項６】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なる第１ないし第３の検出信号であり、
前記少なくとも１つの判定値は、１つの判定値であり、
前記判定値生成部は、前記第１ないし第３の検出信号の和を求めることを含む演算を行って前記１つの判定値を生成することを特徴とする請求項５記載の状態判別装置。
【請求項７】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であり、
前記第１の検出信号と前記第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なり、
前記少なくとも１つの判定値は、第１および第２の判定値であり、
前記判定値生成部は、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号の和を求めることを含む演算を行って前記第１の判定値を生成し、前記第３の検出信号と前記第４の検出信号の和を求めることを含む演算を行って前記第２の判定値を生成することを特徴とする請求項５記載の状態判別装置。
【請求項８】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であり、
前記第１の検出信号と前記第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なり、
前記少なくとも１つの判定値は、１つの判定値であり、
前記判定値生成部は、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号の差の二乗と、前記第３の検出信号と前記第４の検出信号の差の二乗との和を求めることを含む演算を行って前記１つの判定値を生成することを特徴とする請求項５記載の状態判別装置。
【請求項９】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる第１および第２の検出信号であり、
前記少なくとも１つの判定値は、１つの判定値であり、
前記判定値生成部は、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を求めることを含む演算を行って前記１つの判定値を生成することを特徴とする請求項５記載の状態判別装置。
【請求項１０】
所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別する状態判別方法であって、
前記物理量情報生成装置の状態に対応する少なくとも１つの判定値を生成する手順と、
前記少なくとも１つの判定値が判定範囲内にあるか否かを判別することによって、前記物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する手順とを含み、
前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときに、前記少なくとも１つの判定値は、前記所定の物理量に応じて変動し、
前記判別する手順は、前記判定範囲の少なくとも一方の端を表す少なくとも１つのしきい値を規定すると共に、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの判定値の、前記所定の物理量に応じた変動幅に比べて、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つのしきい値と前記少なくとも１つの判定値との差の、前記所定の物理量に応じた変動幅が小さくなるように、前記少なくとも１つのしきい値を変化させることを特徴とする状態判別方法。
【請求項１１】
前記所定の状態は、前記物理量情報生成装置が故障していない状態であることを特徴とする請求項１０記載の状態判別方法。
【請求項１２】
前記所定の物理量は、検出対象の角度であり、
前記物理量情報生成装置は、検出信号生成部と角度検出部とを備えた角度センサであり、
前記検出信号生成部は、それぞれ前記検出対象の角度と対応関係を有する複数の検出信号を生成し、
前記角度検出部は、前記複数の検出信号を用いた演算を行って、前記所定の物理量と対応関係を有する情報として、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し、
前記少なくとも１つの判定値は、前記複数の検出信号を用いた演算によって生成され、
前記判別する手順は、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて、前記少なくとも１つのしきい値を変化させることを特徴とする請求項１０または１１記載の状態判別方法。
【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記載の状態判別方法。
【請求項１４】
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記複数の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、誤差成分とを含み、
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものであり、
前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの判定値の変動は、前記誤差成分に起因することを特徴とする請求項１２または１３記載の状態判別方法。
【請求項１５】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なる第１ないし第３の検出信号であり、
前記少なくとも１つの判定値は、１つの判定値であり、
前記１つの判定値は、前記第１ないし第３の検出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１４記載の状態判別方法。
【請求項１６】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であり、
前記第１の検出信号と前記第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なり、
前記少なくとも１つの判定値は、第１および第２の判定値であり、
前記第１の判定値は、前記第１の検出信号と前記第２の検出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の判定値は、前記第３の検出信号と前記第４の検出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１４記載の状態判別方法。
【請求項１７】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であり、
前記第１の検出信号と前記第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なり、
前記少なくとも１つの判定値は、１つの判定値であり、
前記１つの判定値は、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号の差の二乗と、前記第３の検出信号と前記第４の検出信号の差の二乗と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１４記載の状態判別方法。
【請求項１８】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる第１および第２の検出信号であり、
前記少なくとも１つの判定値は、１つの判定値であり、
前記１つの判定値は、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１４記載の状態判別方法。
【請求項１９】
所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成部と、状態判別装置とを備えた物理量情報生成装置であって、
前記状態判別装置は、
前記物理量情報生成装置の状態に対応する少なくとも１つの判定値を生成する判定値生成部と、
前記少なくとも１つの判定値が判定範囲内にあるか否かを判別することによって、前記物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを備え、
前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときに、前記少なくとも１つの判定値は、前記所定の物理量に応じて変動し、
前記判別部は、前記判定範囲の少なくとも一方の端を表す少なくとも１つのしきい値を規定すると共に、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの判定値の、前記所定の物理量に応じた変動幅に比べて、前記物理量情報生成装置が前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つのしきい値と前記少なくとも１つの判定値との差の、前記所定の物理量に応じた変動幅が小さくなるように、前記少なくとも１つのしきい値を変化させることを特徴とする物理量情報生成装置。
【請求項２０】
前記所定の状態は、前記物理量情報生成装置が故障していない状態であることを特徴とする請求項１９記載の物理量情報生成装置。
【請求項２１】
検出信号生成部と、角度検出部と、状態判別装置とを備えた角度センサであって、
前記検出信号生成部は、それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する複数の検出信号を生成し、
前記角度検出部は、前記複数の検出信号を用いた演算を行って、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し、
前記状態判別装置は、
前記角度センサの状態に対応する少なくとも１つの判定値を生成する判定値生成部と、
前記少なくとも１つの判定値が判定範囲内にあるか否かを判別することによって、前記角度センサが所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを備え、
前記角度センサが前記所定の状態にあるときに、前記少なくとも１つの判定値は、前記検出対象の角度に応じて変動し、
前記判別部は、前記判定範囲の少なくとも一方の端を表す少なくとも１つのしきい値を規定すると共に、前記角度センサが前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの判定値の、前記検出対象の角度に応じた変動幅に比べて、前記角度センサが前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つのしきい値と前記少なくとも１つの判定値との差の、前記検出対象の角度に応じた変動幅が小さくなるように、前記少なくとも１つのしきい値を変化させることを特徴とする角度センサ。
【請求項２２】
前記所定の状態は、前記角度センサが故障していない状態であることを特徴とする請求項２１記載の角度センサ。
【請求項２３】
前記判定値生成部は、前記複数の検出信号を用いた演算を行って前記少なくとも１つの判定値を生成し、
前記判別部は、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて、前記少なくとも１つのしきい値を変化させることを特徴とする請求項２１または２２記載の角度センサ。
【請求項２４】
前記検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であり、
前記検出信号生成部は、前記複数の検出信号を生成する複数の検出回路を含み、
前記複数の検出回路の各々は、前記回転磁界を検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含むことを特徴とする請求項２３記載の角度センサ。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含み、
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置された非磁性層とを有することを特徴とする請求項２４記載の角度センサ。
【請求項２６】
前記検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、前記複数の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、誤差成分とを含み、
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものであり、
前記角度センサが前記所定の状態にあるときにおける前記少なくとも１つの判定値の変動は、前記誤差成分に起因することを特徴とする請求項２３ないし２５のいずれかに記載の角度センサ。
【請求項２７】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なる第１ないし第３の検出信号であり、
前記少なくとも１つの判定値は、１つの判定値であり、
前記判定値生成部は、前記第１ないし第３の検出信号の和を求めることを含む演算を行って前記１つの判定値を生成することを特徴とする請求項２６記載の角度センサ。
【請求項２８】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であり、
前記第１の検出信号と前記第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なり、
前記少なくとも１つの判定値は、第１および第２の判定値であり、
前記判定値生成部は、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号の和を求めることを含む演算を行って前記第１の判定値を生成し、前記第３の検出信号と前記第４の検出信号の和を求めることを含む演算を行って前記第２の判定値を生成することを特徴とする請求項２６記載の角度センサ。
【請求項２９】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であり、
前記第１の検出信号と前記第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なり、
前記少なくとも１つの判定値は、１つの判定値であり、
前記判定値生成部は、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号の差の二乗と、前記第３の検出信号と前記第４の検出信号の差の二乗との和を求めることを含む演算を行って前記１つの判定値を生成することを特徴とする請求項２６記載の角度センサ。
【請求項３０】
前記複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる第１および第２の検出信号であり、
前記少なくとも１つの判定値は、１つの判定値であり、
前記判定値生成部は、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を求めることを含む演算を行って前記１つの判定値を生成することを特徴とする請求項２６記載の角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度センサ等の物理量情報生成装置の状態を判別するための状態判別装置および方法、ならびに状態判別装置を含む物理量情報生成装置および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、互いに位相が異なる複数の検出信号を生成する検出信号生成部を有し、複数の検出信号を用いた演算によって角度検出値を生成するものが知られている。磁気式の角度センサでは、検出信号生成部は、複数の磁気検出素子を含んでいる。複数の磁気検出素子の各々は、例えば、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有するスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子とも記す。）を含んでいる。
【０００４】
角度センサでは、検出信号生成部の故障等による故障が発生すると、角度検出値に、許容範囲を超える誤差が生じる場合がある。そのため、角度センサには、故障を検出できる機能を備えることが求められている。
【０００５】
特許文献１には、互いに位相が９０°異なる二相の信号に基づいて回転角を検出する回転角検出装置において、二相の信号の二乗和を監視することによって回転角検出装置の故障を検出する技術が記載されている。また、特許文献１には、位相が均等にずれた三相以上の信号に基づいて回転角を検出する回転角検出装置において、三相以上の信号の総和を監視することによって回転角検出装置の故障を検出する技術が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、９０°および１８０°以外の位相差を有する第１および第２の正弦波信号に基づいて回転角を検出する回転角検出装置において、第１および第２の正弦波信号とこれらの位相差とに基づいて、回転角検出装置の故障を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２１８４２号公報
【特許文献２】特開２０１５−５９７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１，２に記載された複数の技術は、いずれも、複数の検出信号を用いた演算を行って、回転角検出装置に故障が発生しているか否かを表す判定値を生成し、この判定値が所定の範囲を超えたときに、回転角検出装置に故障が発生したと判定する技術である。判定値は、回転角検出装置に故障が発生していないときには理想的には検出対象の角度に関わらずに一定の理想値になり、回転角検出装置に故障が発生すると、理想値とは異なる値になる。
【０００９】
ところで、上述のような判定値を用いて、角度センサが故障しているか否かを判別する機能を備えた角度センサでは、角度センサに故障が発生していないときでも、判定値が理想値とは異なる値になる場合がある。例えば、磁気式の角度センサでは、回転磁界の方向が一定の角速度で変化して検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の検出信号の各々の波形は、理想的には、正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）になる。しかし、各検出信号の波形は、正弦曲線から歪む場合がある。各検出信号の波形が歪む原因としては、例えば、ＭＲ素子の自由層が、ＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向の磁気異方性を有することや、ＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向が回転磁界等の影響によって変動することが挙げられる。各検出信号の波形が歪むと、角度センサに故障が発生していないときでも、判定値が理想値とは異なる値になり得る。
【００１０】
また、角度センサでは、製造上の精度等の観点から、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの位相が、所望の位相からずれる場合がある。この場合にも、角度センサに故障が発生していないときでも、判定値が理想値とは異なる値になり得る。
【００１１】
角度センサに故障が発生していないときでも判定値が理想値とは異なる値になる場合には、角度センサが故障しているか否かの判別の精度が低下するという問題が発生する。
【００１２】
上記の問題は、判定値を用いて角度センサが故障しているか否かを判別する場合に限らず、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別する場合全般に当てはまる。角度センサは、物理量情報生成装置の一例である。検出対象の角度は、上記所定の物理量に対応する。角度検出値は、上記所定の物理量と対応関係を有する情報に対応する。また、角度センサが故障しているか否かを判別することは、物理量情報生成装置の状態を判別することの一例である。物理量情報生成装置の状態に対応する判定値を用いて、物理量情報生成装置の状態を判別する場合において、判定値が所定の物理量に応じて変動する場合には、状態の判別の精度が低下するという問題が発生する。
【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、物理量情報生成装置の状態を精度よく判別できるようにした状態判別装置および方法、ならびに状態判別装置を含む物理量情報生成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】
本発明の状態判別装置は、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別するものである。本発明の状態判別装置は、物理量情報生成装置の状態に対応する少なくとも１つの判定値を生成する判定値生成部と、少なくとも１つの判定値が判定範囲内にあるか否かを判別することによって、物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを備えている。物理量情報生成装置が所定の状態にあるときに、少なくとも１つの判定値は、所定の物理量に応じて変動する。判別部は、判定範囲の少なくとも一方の端を表す少なくとも１つのしきい値を規定すると共に、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値の、所定の物理量に応じた変動幅に比べて、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つのしきい値と少なくとも１つの判定値との差の、所定の物理量に応じた変動幅が小さくなるように、少なくとも１つのしきい値を変化させる。
【００１５】
本発明の状態判別装置において、所定の状態は、物理量情報生成装置が故障していない状態であってもよい。
【００１６】
本発明の状態判別装置において、所定の物理量は、検出対象の角度であってもよく、物理量情報生成装置は、検出信号生成部と角度検出部とを備えた角度センサであってもよい。検出信号生成部は、それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する複数の検出信号を生成する。角度検出部は、複数の検出信号を用いた演算を行って、所定の物理量と対応関係を有する情報として、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。この場合、判定値生成部は、複数の検出信号を用いた演算を行って少なくとも１つの判定値を生成してもよい。また、判別部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて、少なくとも１つのしきい値を変化させてもよい。
【００１７】
本発明の状態判別装置において、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。
【００１８】
本発明の状態判別装置において、検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、誤差成分とを含んでいてもよい。この場合、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。また、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値の変動は、誤差成分に起因する。
【００１９】
本発明の状態判別装置において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なる第１ないし第３の検出信号であってもよい。この場合、少なくとも１つの判定値は１つの判定値であってもよい。また、判定値生成部は、第１ないし第３の検出信号の和を求めることを含む演算を行って１つの判定値を生成してもよい。
【００２０】
本発明の状態判別装置において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であってもよい。第１の検出信号と第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる。この場合、少なくとも１つの判定値は、第１および第２の判定値であってもよい。また、判定値生成部は、第１の検出信号と第２の検出信号の和を求めることを含む演算を行って第１の判定値を生成してもよく、第３の検出信号と第４の検出信号の和を求めることを含む演算を行って第２の判定値を生成してもよい。
【００２１】
本発明の状態判別装置において、複数の検出信号が、上記の第１ないし第４の検出信号である場合には、少なくとも１つの判定値は１つの判定値であってもよい。また、判定値生成部は、第１の検出信号と第２の検出信号の差の二乗と、第３の検出信号と第４の検出信号の差の二乗との和を求めることを含む演算を行って１つの判定値を生成してもよい。
【００２２】
本発明の状態判別装置において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる第１および第２の検出信号であってもよい。この場合、少なくとも１つの判定値は１つの判定値であってもよい。また、判定値生成部は、第１の検出信号の二乗と、第２の検出信号の二乗との和を求めることを含む演算を行って１つの判定値を生成してもよい。
【００２３】
本発明の状態判別方法は、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別する方法である。本発明の状態判別方法は、物理量情報生成装置の状態に対応する少なくとも１つの判定値を生成する手順と、少なくとも１つの判定値が判定範囲内にあるか否かを判別することによって、物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別する手順とを含んでいる。物理量情報生成装置が所定の状態にあるときに、少なくとも１つの判定値は、所定の物理量に応じて変動する。判別する手順は、判定範囲の少なくとも一方の端を表す少なくとも１つのしきい値を規定すると共に、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値の、所定の物理量に応じた変動幅に比べて、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つのしきい値と少なくとも１つの判定値との差の、所定の物理量に応じた変動幅が小さくなるように、少なくとも１つのしきい値を変化させる。
【００２４】
本発明の状態判別方法において、所定の状態は、物理量情報生成装置が故障していない状態であってもよい。
【００２５】
本発明の状態判別方法において、所定の物理量は、検出対象の角度であってもよく、物理量情報生成装置は、検出信号生成部と角度検出部とを備えた角度センサであってもよい。検出信号生成部は、それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する複数の検出信号を生成する。角度検出部は、複数の検出信号を用いた演算を行って、所定の物理量と対応関係を有する情報として、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。この場合、少なくとも１つの判定値は、複数の検出信号を用いた演算によって生成されてもよい。また、判別する手順は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて、少なくとも１つのしきい値を変化させてもよい。
【００２６】
本発明の状態判別方法において、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。
【００２７】
本発明の状態判別方法において、検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、誤差成分とを含んでいてもよい。この場合、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。また、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値の変動は、誤差成分に起因する。
【００２８】
本発明の状態判別方法において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なる第１ないし第３の検出信号であってもよい。この場合、少なくとも１つの判定値は１つの判定値であってもよい。また、１つの判定値は、第１ないし第３の検出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。
【００２９】
本発明の状態判別方法において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であってもよい。第１の検出信号と第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる。この場合、少なくとも１つの判定値は、第１および第２の判定値であってもよい。また、第１の判定値は、第１の検出信号と第２の検出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。また、第２の判定値は、第３の検出信号と第４の検出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。
【００３０】
本発明の状態判別方法において、複数の検出信号が、上記の第１ないし第４の検出信号である場合には、少なくとも１つの判定値は１つの判定値であってもよい。また、１つの判定値は、第１の検出信号と第２の検出信号の差の二乗と、第３の検出信号と第４の検出信号の差の二乗と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。
【００３１】
本発明の状態判別方法において、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる第１および第２の検出信号であってもよい。この場合、少なくとも１つの判定値は１つの判定値であってもよい。また、１つの判定値は、第１の検出信号の二乗と、第２の検出信号の二乗との和を求めることを含む演算によって生成されてもよい。
【００３２】
本発明の物理量情報生成装置は、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成部と、本発明の状態判別装置とを備えたものである。状態判別装置の判別部は、判定範囲の少なくとも一方の端を表す少なくとも１つのしきい値を規定すると共に、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値の、所定の物理量に応じた変動幅に比べて、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つのしきい値と少なくとも１つの判定値との差の、所定の物理量に応じた変動幅が小さくなるように、少なくとも１つのしきい値を変化させる。所定の状態は、物理量情報生成装置が故障していない状態であってもよい。
【００３３】
本発明の角度センサは、検出信号生成部と、角度検出部と、状態判別装置とを備えている。検出信号生成部は、それぞれ検出対象の角度と対応関係を有する複数の検出信号を生成する。角度検出部は、複数の検出信号を用いた演算を行って、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。状態判別装置は、角度センサの状態に対応する少なくとも１つの判定値を生成する判定値生成部と、少なくとも１つの判定値が判定範囲内にあるか否かを判別することによって、角度センサが所定の状態にあるか否かを判別する判別部とを備えている。角度センサが所定の状態にあるときに、少なくとも１つの判定値は、検出対象の角度に応じて変動する。判別部は、判定範囲の少なくとも一方の端を表す少なくとも１つのしきい値を規定すると共に、角度センサが所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値の、検出対象の角度に応じた変動幅に比べて、角度センサが所定の状態にあるときにおける少なくとも１つのしきい値と少なくとも１つの判定値との差の、検出対象の角度に応じた変動幅が小さくなるように、少なくとも１つのしきい値を変化させる。
【００３４】
本発明の角度センサにおいて、所定の状態は、角度センサが故障していない状態であってもよい。
【００３５】
本発明の角度センサにおいて、判定値生成部は、複数の検出信号を用いた演算を行って少なくとも１つの判定値を生成してもよい。また、判別部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つを用いて、少なくとも１つのしきい値を変化させてもよい。
【００３６】
本発明の角度センサにおいて、検出対象の角度は、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度であってもよい。また、検出信号生成部は、複数の検出信号を生成する複数の検出回路を含んでいてもよい。複数の検出回路の各々は、回転磁界を検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいてもよい。
【００３７】
少なくとも１つの磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有していてもよい。
【００３８】
本発明の角度センサにおいて、検出対象の角度が所定の周期で変化する場合、複数の検出信号の各々は、理想的な正弦曲線を描くように周期的に変化する理想成分と、誤差成分とを含んでいてもよい。この場合、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。また、角度センサが所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値の変動は、誤差成分に起因する。
【００３９】
本発明の角度センサにおいて、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なる第１ないし第３の検出信号であってもよい。この場合、少なくとも１つの判定値は１つの判定値であってもよい。また、判定値生成部は、第１ないし第３の検出信号の和を求めることを含む演算を行って１つの判定値を生成してもよい。
【００４０】
本発明の角度センサにおいて、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第１および第２の検出信号と、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なる第３および第４の検出信号であってもよい。第１の検出信号と第３の検出信号とでは、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる。この場合、少なくとも１つの判定値は第１および第２の判定値であってもよい。また、判定値生成部は、第１の検出信号と第２の検出信号の和を求めることを含む演算を行って第１の判定値を生成してもよく、第３の検出信号と第４の検出信号の和を求めることを含む演算を行って第２の判定値を生成してもよい。
【００４１】
本発明の角度センサにおいて、複数の検出信号が、上記の第１ないし第４の検出信号である場合には、少なくとも１つの判定値は１つの判定値であってもよい。また、判定値生成部は、第１の検出信号と第２の検出信号の差の二乗と、第３の検出信号と第４の検出信号の差の二乗との和を求めることを含む演算を行って１つの判定値を生成してもよい。
【００４２】
本発明の角度センサにおいて、複数の検出信号は、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なる第１および第２の検出信号であってもよい。この場合、少なくとも１つの判定値は１つの判定値であってもよい。また、判定値生成部は、第１の検出信号の二乗と、第２の検出信号の二乗との和を求めることを含む演算を行って１つの判定値を生成してもよい。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の状態判別装置および方法ならびに物理量情報生成装置では、物理量情報生成装置が所定の状態にあるか否かを判別するために用いられる少なくとも１つのしきい値を、前述のように変化させる。これにより、物理量情報生成装置の状態を精度よく判別することが可能になるという効果を奏する。また、本発明の角度センサでは、角度センサが所定の状態にあるか否かを判別するために用いられる少なくとも１つのしきい値を、前述のように変化させる。これにより、角度センサの状態を精度よく判別することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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検出信号生成部の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る角度センサの角度検出部および状態判別装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図４における角度演算部の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】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７】図４に示した角度検出部による角度検出値の生成のために用いられる複数の信号の波形を示す波形図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る角度センサの状態判別方法を示すフローチャートである。
【図９】シミュレーションで用いた第１ないし第３の検出信号の理想成分と第３高調波誤差成分の波形を示す波形図である。
【図１０】正常状態における判定値と第１および第２のしきい値の波形を示す波形図である。
【図１１】模擬故障状態における判定値の波形を示す波形図である。
【図１２】正常状態と模擬故障状態のそれぞれにおける初期関係図を示す波形図である。
【図１３】正常状態と模擬故障状態のそれぞれにおける補正後関係図を示す波形図である。
【図１４】複数のオフセット値に対応する複数の補正後関係図を示す波形図である。
【図１５】図１４に示した複数の補正後関係図を用いた第１および第２の基準値の決定方法を説明するための説明図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る角度センサの検出信号生成部の構成を示す回路図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る角度センサの角度検出部および状態判別装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図１８】図１７に示した角度検出部による角度検出値の生成のために用いられる複数の信号の波形を示す波形図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態における第１の判定値と第１および第２のしきい値の各波形の一例を示す波形図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態における判定値と第１および第２のしきい値の各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角度センサの検出信号生成部の構成を示す回路図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態に係る角度センサの角度検出部および状態判別装置の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下で説明する本発明の複数の実施の形態は、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置の状態を判別する状態判別装置および方法、ならびに状態判別装置を含む物理量情報生成装置および角度センサに関する。複数の実施の形態において、物理量情報生成装置は、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成部と、上記状態判別装置とを備えている。角度センサは、物理量情報生成装置の一例である。以下、物理量情報生成装置が角度センサである場合を例にとって、複数の実施の形態について詳細に説明する。
【００４６】
［第１の実施の形態］
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。
【００４７】
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。検出対象の角度θは、上記所定の物理量に対応する。角度検出値θｓは、上記所定の物理量と対応関係を有する情報に対応する。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３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Ｓ１１を生成する第１の検出回路１０と、第２の検出信号Ｓ１２を生成する第２の検出回路２０と、第３の検出信号Ｓ１３を生成する第３の検出回路３０とを含んでいる。図１では、理解を容易にするために、第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０を別体として描いているが、第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０は一体化されていてもよい。また、図１では、第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０が回転中心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ないし第３の検出回路１０，２０，３０の各々は、回転磁界ＭＦを検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
次に、図３を参照して、検出信号生成部２の構成について詳しく説明する。図３は、検出信号生成部２の構成を示す回路図である。前述の通り、検出信号生成部２は、第１の検出回路１０と第２の検出回路２０と第３の検出回路３０とを含んでいる。検出信号生成部２は、更に、電源ポートＶとグランドポートＧを含んでいる。電源ポートＶとグランドポートＧの間には、５Ｖ等の所定の大きさの電源電圧が印加される。
【００５８】
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は所定の周期で変化する。この場合、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、いずれも、上記所定の周期と等しい信号周期で周期的に変化する。第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、互いに位相が異なっている。
【００５９】
第１の検出回路１０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２と、出力ポートＥ１０を有している。磁気検出素子Ｒ１１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１１の他端は、磁気検出素子Ｒ１２の一端と出力ポートＥ１０に接続されている。磁気検出素子Ｒ１２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ１０は、磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２の接続点の電位に対応する第１の検出信号Ｓ１１を出力する。
【００６０】
第２の検出回路２０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２と、出力ポートＥ２０を有している。磁気検出素子Ｒ２１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ２１の他端は、磁気検出素子Ｒ２２の一端と出力ポートＥ２０に接続されている。磁気検出素子Ｒ２２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ２０は、磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２の接続点の電位に対応する第２の検出信号Ｓ１２を出力する。
【００６１】
第３の検出回路３０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２と、出力ポートＥ３０を有している。磁気検出素子Ｒ３１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ３１の他端は、磁気検出素子Ｒ３２の一端と出力ポートＥ３０に接続されている。磁気検出素子Ｒ３２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ３０は、磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２の接続点の電位に対応する第３の検出信号Ｓ１３を出力する。
【００６２】
本実施の形態では、磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２の各々は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を含んでいる。複数のＭＲ素子の各々は、例えばスピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界ＭＦの方向ＤＭに応じて磁化の方向が変化する磁性層である自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有している。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ素子でもよいし、ＧＭＲ素子でもよい。ＴＭＲ素子では、非磁性層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、非磁性層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。図３において、磁気検出素子に重なるように描かれた矢印は、その磁気検出素子に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。
【００６３】
第１の検出回路１０では、磁気検出素子Ｒ１１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、Ｘ方向から反時計回り方向に１２０°だけ回転した方向である。以下、この方向を第１の方向Ｄ１と言う。磁気検出素子Ｒ１２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第１の方向Ｄ１とは反対方向である。第１の検出回路１０では、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２の接続点の電位が変化する。従って、第１の検出回路１０は、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第１の検出信号Ｓ１１として出力する。回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【００６４】
第２の検出回路２０では、磁気検出素子Ｒ２１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。以下、この方向を第２の方向Ｄ２と言う。磁気検出素子Ｒ２２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第２の方向Ｄ２とは反対方向すなわち−Ｘ方向である。第２の検出回路２０では、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２の接続点の電位が変化する。従って、第２の検出回路２０は、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第２の検出信号Ｓ１２として出力する。回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【００６５】
第３の検出回路３０では、磁気検出素子Ｒ３１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、Ｘ方向から時計回り方向に１２０°だけ回転した方向である。以下、この方向を第３の方向Ｄ３と言う。磁気検出素子Ｒ３２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第３の方向Ｄ３とは反対方向である。第３の検出回路３０では、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２の接続点の電位が変化する。従って、第３の検出回路３０は、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第３の検出信号Ｓ１３として出力する。回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【００６６】
なお、検出回路１０，２０，３０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。
【００６７】
ここで、図６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６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６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６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６に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００６８】
前述の通り、検出対象の角度θが前記所定の周期で変化する場合、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、いずれも、上記所定の周期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が前記所定の周期で変化する場合、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々は、理想的な正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）を描くように周期的に変化する理想成分と、この理想成分以外の誤差成分とを含んでいる。検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。本実施の形態では特に、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３では、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なっている。以下の説明では、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３は、いずれも、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。
【００６９】
検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の誤差成分の原因としては、ＭＲ素子５０の自由層５１が、ＭＲ素子５０の磁化固定層５３の磁化方向の磁気異方性を有することや、ＭＲ素子５０の磁化固定層５３の磁化方向が回転磁界ＭＦ等の影響によって変動することが挙げられる。これらの原因による誤差成分は、主に、理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分である。以下、理想成分に対する第３高調波に相当する誤差成分を、第３高調波誤差成分と言う。
【００７０】
誤差成分としては、上記第３高調波誤差成分の他に、理想成分に対する第３高調波以外の高調波に相当する誤差成分や、理想成分と同じ周期を有するが理想成分とは位相が異なる誤差成分が存在し得る。以下、理想成分と同じ周期を有するが理想成分とは位相が異なる誤差成分を、１次誤差成分と言う。１次誤差成分は、検出信号の位相を、理想成分の位相からずらすように作用する。１次誤差成分は、例えば、検出回路１０，２０，３０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向が、所望の方向からずれることによって生じる。
【００７１】
次に、図４を参照して、角度センサ１の、検出信号生成部２以外の部分について説明する。角度センサ１は、検出信号生成部２の他に、図４に示した角度検出部３および状態判別装置４を備えている。検出信号生成部２および角度検出部３は、物理量情報生成部に対応する。状態判別装置４は、物理量情報生成装置としての角度センサ１が、所定の状態にあるか否かを判別する。本実施の形態では特に、所定の状態とは、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が故障していない状態である。従って、状態判別装置４は、角度センサ１の故障を検出する。図４は、角度検出部３および状態判別装置４の構成を示す機能ブロック図である。角度検出部３および状態判別装置４は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはマイクロコンピュータによって実現することができる。
【００７２】
角度検出部３は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を用いた演算を行って、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成する。角度検出部３は、それぞれ検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３が入力される入力ポートＰ１０，Ｐ２０，Ｐ３０を備えている。角度検出部３は、更に、演算部３１，３２と、角度演算部３３とを備えている。
【００７３】
演算部３１は、入力ポートＰ１０，Ｐ２０から入力される検出信号Ｓ１１と検出信号Ｓ１２との差を表す信号Ｓａを生成する。演算部３２は、入力ポートＰ３０，Ｐ２０から入力される検出信号Ｓ１３と検出信号Ｓ１２との差を表す信号Ｓｂを生成する。角度演算部３３は、演算部３１，３２によって生成された信号Ｓａ，Ｓｂを用いた演算を行って角度検出値θｓを生成する。信号Ｓａと信号Ｓｂは、下記の式（１）、（２）で表される。
【００７４】
Ｓａ＝Ｓ１１−Ｓ１２  …（１）
Ｓｂ＝Ｓ１３−Ｓ１２  …（２）
【００７５】
図７は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３と信号Ｓａ，Ｓｂの波形を示す波形図である。図７において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓａ，Ｓｂを相対値で示している。
【００７６】
図５は、図４における角度演算部３３の構成を示す機能ブロック図である。図５に示したように、角度演算部３３は、正規化部３３１，３３２，３３５，３３６と、加算部３３３と、減算部３３４と、演算部３３７とを含んでいる。
【００７７】
正規化部３３１は、信号Ｓａを正規化した信号Ｓａｎを生成する。正規化部３３２は、信号Ｓｂを正規化した信号Ｓｂｎを生成する。正規化部３３１，３３２は、信号Ｓａｎ，Ｓｂｎの最大値が共に１になり、信号Ｓａｎ，Ｓｂｎの最小値が共に−１になるように、信号Ｓａ，Ｓｂを正規化して信号Ｓａｎ，Ｓｂｎを生成する。
【００７８】
加算部３３３は、信号Ｓａｎと信号Ｓｂｎを加算して信号Ｓｃを生成する。減算部３３４は、信号Ｓａｎから信号Ｓｂｎを引いて信号Ｓｄを生成する。
【００７９】
正規化部３３５は、信号Ｓｃを正規化した信号Ｓｃｎを生成する。正規化部３３６は、信号Ｓｄを正規化した信号Ｓｄｎを生成する。正規化部３３５，３３６は、信号Ｓｃｎ，Ｓｄｎの最大値が共に１になり、信号Ｓｃｎ，Ｓｄｎの最小値が共に−１になるように、信号Ｓｃ，Ｓｄを正規化して信号Ｓｃｎ，Ｓｄｎを生成する。
【００８０】
演算部３３７は、下記の式（３）で表される演算を行って、角度検出値θｓを生成する。式（３）における“ａｔａｎ”は、アークタンジェント計算を表している。
【００８１】
θｓ＝ａｔａｎ（Ｓｃｎ／Ｓｄｎ）＋Ｃ１    …（３）
【００８２】
式（３）におけるＣ１は、角度を表す定数である。定数Ｃ１は、例えば９０°であるが、検出信号生成部２の取り付け精度等に応じて調整することができる。
【００８３】
θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（３）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓｃｎ，Ｓｄｎの正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（３）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。演算部３３７は、式（３）と、上記のＳｃｎ，Ｓｄｎ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。
【００８４】
以下、図４に示した状態判別装置４について説明する。状態判別装置４は、判定値生成部４１と、判別部４２とを備えている。判定値生成部４１は、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１の状態に対応する少なくとも１つの判定値を生成する。判別部４２は、少なくとも１つの判定値が判定範囲内にあるか否かを判別することによって、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が所定の状態にあるか否かを判別する。前述の通り、本実施の形態では特に、所定の状態とは、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が故障していない状態である。以下、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が故障していない状態を、正常状態と言う。
【００８５】
物理量情報生成装置すなわち角度センサ１が所定の状態にあるときに、少なくとも１つの判定値は、所定の物理量すなわち検出対象の角度θに応じて変動する。この場合、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値は、理想値成分と、所定の物理量に応じて変動する判定値変動成分とを含んでいると言える。本実施の形態では特に、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値の変動は、前述の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の誤差成分に起因する。
【００８６】
判別部４２は、判定範囲の少なくとも一方の端を表す少なくとも１つのしきい値を規定すると共に、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値の、所定の物理量に応じた変動幅に比べて、物理量情報生成装置が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つのしきい値と少なくとも１つの判定値との差の、所定の物理量に応じた変動幅が小さくなるように、少なくとも１つのしきい値を変化させる。
【００８７】
本実施の形態では特に、判定値生成部４１は、入力ポートＰ１０，Ｐ２０，Ｐ３０に入力された第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を用いた演算を行って少なくとも１つの判定値を生成する。判別部４２は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のうちの少なくとも１つを用いて、少なくとも１つのしきい値を変化させる。
【００８８】
また、本実施の形態では特に、判定値生成部４１は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の和を求めることを含む演算を行って、１つの判定値ＶＨＳを生成する。なお、「第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の和を求めることを含む演算」は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の和を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。また、この演算に用いられる検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３には、正規化された後の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３が含まれる。ここでは、判定値ＶＨＳは、下記の式（４）によって表されるものとする。
【００８９】
ＶＨＳ＝Ｓ１１＋Ｓ１２＋Ｓ１３  …（４）
【００９０】
検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合には、判定値ＶＨＳは理想値成分のみからなる。本実施の形態では特に、理想値成分は、検出対象の角度θに関わらずに、一定の値、具体的には０である。
【００９１】
検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合以外の場合には、判定値ＶＨＳは、理想値成分とは異なる値になり得る。判定値ＶＨＳは、理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。
【００９２】
特に、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がそれぞれ誤差成分を含む場合には、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるときに、判定値ＶＨＳは、検出対象の角度θに応じて変動する。この判定値ＶＨＳの変動は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の誤差成分に起因する。
【００９３】
本実施の形態では特に、判別部４２は、第１のしきい値ＴＨ１と第２のしきい値ＴＨ２を規定する。第１のしきい値ＴＨ１は判定範囲の下側の端を表し、第２のしきい値ＴＨ２は判定範囲の上側の端を表す。従って、判定範囲は、第１のしきい値ＴＨ１から第２のしきい値ＴＨ２までの範囲である。
【００９４】
以下、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける判定値ＶＨＳの、検出対象の角度θに応じた変動幅を、判定値変動幅と言う。判定値変動幅は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける判定値ＶＨＳの最大値と最小値の差である。
【００９５】
また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１のしきい値ＴＨ１と判定値ＶＨＳとの差を、第１の間隔と言う。また、検出対象の角度θに応じた第１の間隔の変動幅を、第１の間隔変動幅と言う。第１の間隔変動幅は、第１の間隔の最大値と最小値の差である。
【００９６】
また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第２のしきい値ＴＨ２と判定値ＶＨＳとの差を、第２の間隔と言う。また、検出対象の角度θに応じた第２の間隔の変動幅を、第２の間隔変動幅と言う。第２の間隔変動幅は、第２の間隔の最大値と最小値の差である。
【００９７】
判別部４２は、判定値変動幅に比べて第１および第２の間隔変動幅が小さくなるように第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を変化させる。
【００９８】
以下、第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２について、具体的に説明化する。第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２は、それぞれ、下記の式（５）、（６）によって表される。
【００９９】
ＴＨ１＝ＳＶ１＋ＦＣ  …（５）
ＴＨ２＝ＳＶ２＋ＦＣ  …（６）
【０１００】
ＳＶ１は第１の基準値であり、ＳＶ２は第２の基準値である。第１および第２の基準値ＳＶ１，ＳＶ２は、いずれも一定の値である。第２の基準値ＳＶ２は、第１の基準値ＳＶ１よりも大きい。ＦＣは、検出対象の角度θに応じて変化するしきい値変動成分である。しきい値変動成分ＦＣは、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のうちの少なくとも１つを用いて生成される。このようにして、判別部４２は、第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のうちの少なくとも１つを用いて第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を変化させる。
【０１０１】
以下、しきい値変動成分ＦＣの第１および第２の例について説明する。第１の例のしきい値変動成分ＦＣは、下記の式（７）によって表される。式（７）中の“ａ”，“ｂ”、“ｎ”は係数である。
【０１０２】
ＦＣ＝（−３ａ／ｎ）・Ｓ１２＋（４ａ／ｎ３）・Ｓ１２３＋ｂ  …（７）
【０１０３】
ここで、第１の例のしきい値変動成分ＦＣの意味について説明する。角度センサ１が正常状態にあるときに、判定値ＶＨＳが判定値変動成分を含む主な原因としては、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がそれぞれ第３高調波誤差成分を含むことが挙げられる。検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がいずれも１次誤差成分を含まない場合には、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の位相は一致する。式（４）によって判定値ＶＨＳを生成すると、判定値ＶＨＳには、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分を加算して得られる判定値変動成分が含まれることになる。以下、この判定値変動成分を３次変動成分と言う。３次変動成分は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のそれぞれの理想成分の周期の１／３の周期を有する。
【０１０４】
検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３がいずれも１次誤差成分を含まない場合には、３次変動成分の位相は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の位相と一致し、３次変動成分の変動幅は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の変動幅の和になる。角度センサ１が正常状態にあるときにおける判定値ＶＨＳは、主に、３次変動成分を含むことによって、検出対象の角度θに応じて変動する。
【０１０５】
第１の例のしきい値変動成分ＦＣは、３次変動成分を近似した値である。第１の例のしきい値変動成分ＦＣは、以下のようにして導かれる。まず、３次変動成分は、ａ・ｃｏｓ（３θ）＋ｂと表すことができる。これを変形すると、ａ・（−３・ｃｏｓθ＋４・ｃｏｓ３θ）＋ｂとなる。ｃｏｓθは、第２の検出信号Ｓ１２の理想成分を、最大値が１、最小値が−１になるように正規化した信号に相当する。第２の検出信号Ｓ１２そのものと、第２の検出信号Ｓ１２の理想成分との差は、わずかである。そこで、第２の検出信号Ｓ１２を、最大値が１、最小値が−１になるように正規化した信号をＳ１２／ｎと表したときに、ｃｏｓθはＳ１２／ｎと近似することができる。この場合、３次変動成分は、ａ・｛−３・（Ｓ１２／ｎ）＋４・（Ｓ１２／ｎ）３｝＋ｂと近似することができる。これを変形すると、式（７）の右辺になる。以上のことから、式（７）で表されるしきい値変動成分ＦＣは、３次変動成分を近似した値であると言える。式（７）中の係数“ａ”，“ｂ”の値は、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に判定値ＶＨＳを測定し、その測定結果に応じて決定される。係数“ｎ”は予め決められている。
【０１０６】
なお、３次変動成分の振幅は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、式（７）中の係数“ａ”の値も、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。具体的には、係数“ａ”の値は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【０１０７】
検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のうちの少なくとも１つが１次誤差成分を含む場合には、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の位相および３次変動成分の位相は、完全には一致しない。第２の例のしきい値変動成分ＦＣは、このような場合にも対応できるようにしたものである。
【０１０８】
第２の例のしきい値変動成分ＦＣは、下記の式（８）によって表される。式（８）中の“ａ”，“ｂ”，“ｃ”，“ｎ”は係数である。
【０１０９】
ＦＣ＝（−３ａ／ｎ）・Ｓ１２＋（４ａ／ｎ３）・Ｓ１２３＋（−３ｃ／ｎ）・Ｓ１１＋（４ｃ／ｎ３）・Ｓ１１３＋ｂ  …（８）
【０１１０】
第２の例のしきい値変動成分ＦＣは、２つの検出信号Ｓ１１，Ｓ１２を含んでいる。従って、第２の例のしきい値変動成分ＦＣを用いる場合には、判別部４２は、２つの検出信号Ｓ１１，Ｓ１２を用いて第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を変化させることになる。
【０１１１】
第２の例のしきい値変動成分ＦＣでは、係数“ａ”，“ｃ”の値を変えることによって、しきい値変動成分ＦＣの位相を変えることができる。これにより、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の位相および３次変動成分の位相が完全には一致しない場合でも、３次変動成分を近似したしきい値変動成分ＦＣを設定することできる。式（８）中の係数“ａ”，“ｂ”，“ｃ”の値は、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に判定値ＶＨＳを測定し、その測定結果に応じて決定される。係数“ｎ”は予め決められている。係数“ａ”と同様に、係数“ｃ”の値は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さく、具体的には、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【０１１２】
判定値ＶＨＳが３次変動成分を含む場合には、第１または第２の例のしきい値変動成分ＦＣを用いて第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を変動させることにより、第１および第２の間隔変動幅は、判定値変動幅に比べて極めて小さくなる。
【０１１３】
判別部４２は、判定値ＶＨＳが判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定して、その判定結果を示す信号を出力する。第１および第２の基準値ＳＶ１，ＳＶ２は、判定範囲の幅を規定する。第１および第２の基準値ＳＶ１，ＳＶ２の決定方法については、後で詳しく説明する。
【０１１４】
次に、図８を参照して、本実施の形態に係る状態判別方法について説明する。本実施の形態に係る状態判別方法は、物理量情報生成装置すなわち角度センサ１の状態を判別する方法である。本実施の形態では特に、状態判別方法は、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるか否かを判別する方法である。この状態判別方法は、本実施の形態に係る状態判別装置４によって実行される。
【０１１５】
図８に示したように、本実施の形態に係る状態判別方法は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を用いた演算を行って判定値ＶＨＳを生成する手順Ｓ１０１と、判定値ＶＨＳが判定範囲内にあるか否かを判別することによって、角度センサ１が所定の状態にあるか否かを判別する手順Ｓ１０２とを含んでいる。
【０１１６】
手順Ｓ１０１は、図４に示した判定値生成部４１によって実行される。手順Ｓ１０１の内容は、前述の判定値生成部４１の動作の内容と同じである。手順Ｓ１０２は、図４に示した判別部４２によって実行される。手順Ｓ１０２の内容は、前述の判別部４２の動作の内容と同じである。
【０１１７】
以下、シミュレーションの結果を参照して、本実施の形態に係る角度センサ１の効果と、第１および第２の基準値ＳＶ１，ＳＶ２の決定方法の一例について説明する。図９は、シミュレーションで用いた第１ないし第３の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の理想成分と第３高調波誤差成分の波形を示す波形図である。図９では、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の理想成分を、それぞれ記号Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３で表している。図９では、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分の波形は一致している。図９では、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分を、記号Ｖ３で表している。図９において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は理想成分Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３と第３高調波誤差成分Ｖ３を示している。
【０１１８】
シミュレーションでは、まず、角度センサ１が正常状態にあるときにおける判定値ＶＨＳの波形と、第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２の波形を調べた。図１０は、これらの波形を示している。図１０において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は判定値ＶＨＳと第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を示している。図１０に示した第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２は、第１の例のしきい値変動成分ＦＣを用いて、式（５）、（６）によって作成されたものである。図１０に示した例では、第１の基準値ＳＶ１を−５０ｍＶとし、第２の基準値ＳＶ２を５０ｍＶとしている。
【０１１９】
図１０に示したように、角度センサ１が正常状態にあるときでも、判定値ＶＨＳは、３次変動成分を含むために、検出対象の角度θに応じて変動している。第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２は、いずれも、３次変動成分を近似した値であるしきい値変動成分ＦＣを含んでいる。そのため、第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２は、判定値ＶＨＳの変動の態様に似た態様で、検出対象の角度θに応じて変化している。第１のしきい値ＴＨ１と判定値ＶＨＳとの差である第１の間隔は、検出対象の角度θに関わらずに、ほぼ５０ｍＶである。同様に、第２のしきい値ＴＨ２と判定値ＶＨＳとの差である第２の間隔も、検出対象の角度θに関わらずに、ほぼ５０ｍＶである。そのため、第１および第２の間隔変動幅は、いずれも、ほぼ０である。従って、第１および第２の間隔変動幅は、判定値変動幅に比べて極めて小さい。
【０１２０】
ここで、第１の比較例の角度センサについて説明する。第１の比較例の角度センサでは、判別部４２の代わりに第１の比較例の判別部によって、角度センサが所定の状態にあるか否かを判別する。第１の比較例の判別部では、第１の比較例の判定範囲を規定する。第１の比較例の判定範囲は、その両端を表す２つのしきい値が変化しないものである。
【０１２１】
次に、第１の比較例の角度センサの問題点について説明する。まず、図１０に示した例において、第１の比較例の判定範囲を、第１の基準値ＳＶ１である−５０ｍＶから第２の基準値ＳＶ２である５０ｍＶまでの範囲とした場合について考える。この場合、図１０から理解されるように、角度センサが正常状態にあっても、検出対象の角度θによっては、判定値ＶＨＳが第１の比較例の判定範囲を超えて、角度センサが故障していると判別されてしまう。
【０１２２】
第１の比較例の角度センサでは、角度センサが正常状態にあるときに角度センサが故障していると判別されることを避けるためには、第１の比較例の判定範囲を、角度センサが正常状態にあるときにおける判定値ＶＨＳの変動範囲を含み、この変動範囲よりも広い範囲に設定する必要がある。しかし、そのように第１の比較例の判定範囲を設定した場合、判定値変動幅が大きいために、実際に角度センサの故障が発生した瞬間に、判定値ＶＨＳが第１の比較例の判定範囲を超えるとは限らない。また、実際に角度センサの故障が発生した後、検出対象の角度θが変化し続けても、判定値ＶＨＳが第１の比較例の判定範囲を超えない状態が、しばらく続く可能性もある。更に、故障の態様によっては、実際に角度センサの故障が発生した後、検出対象の角度θが変化し続けても、判定値ＶＨＳが第１の比較例の判定範囲を超えない状態が、いつまでも続く可能性もある。従って、第１の比較例の角度センサでは、角度センサの故障を精度よく検出することができない。
【０１２３】
これに対し、本実施の形態では、前述のように、第１および第２の間隔変動幅は、判定値変動幅に比べて極めて小さい。そのため、本実施の形態によれば、角度センサ１が正常状態にあるときに角度センサ１が故障していると判別されることを防止しながら、第１および第２の間隔を小さくすることができる。これにより、本実施の形態によれば、実際に角度センサ１の故障が発生した瞬間に、判定値ＶＨＳが判定範囲を超えるようにすることができる。従って、本実施の形態によれば、角度センサ１の状態、すなわち角度センサ１が故障しているか否かを精度よく判別することが可能になる。
【０１２４】
なお、本実施の形態における角度センサ１の所定の状態は、検出対象の角度θに応じて判定値ＶＨＳが変動する状態であれば、正常状態以外の状態であってもよい。この場合も、所定の状態における判定値変動幅に比べて第１および第２の間隔変動幅が小さくなるように第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２を変化させることにより、角度センサ１が所定の状態にあるか否かを精度よく判別することが可能になる。
【０１２５】
次に、第１および第２の基準値ＳＶ１，ＳＶ２の決定方法の一例について説明する。始めに、この方法で利用する技術について説明する。シミュレーションでは、正常な検出信号Ｓ１１にオフセット値を加えた信号を、図４に示した入力ポートＰ１０に入力して、角度センサ１を、故障を模擬した状態にした。以下、この状態を模擬故障状態と言う。図１１は、オフセット値を１００ｍＶとしたときの判定値ＶＨＳの波形を示している。図１１において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は判定値ＶＨＳを示している。
【０１２６】
ここで、角度検出値θｓに生じる誤差を角度誤差と言い、記号ＡＥで表す。角度センサ１が故障すると、角度誤差ＡＥが、許容範囲を超える場合がある。シミュレーションでは、正常状態と模擬故障状態のそれぞれについて、検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化する間における角度誤差ＡＥと判定値ＶＨＳとの関係をグラフに描いた。以下の説明では、このグラフを初期関係図と言う。図１２は、正常状態と模擬故障状態のそれぞれにおける初期関係図を示している。図１２において、横軸は角度誤差ＡＥを示し、縦軸は判定値ＶＨＳを示している。また、図１２において、記号ｄ（０）で示した直線は、正常状態における初期関係図を示し、記号ｄ（１００）で示した曲線は、オフセット値を１００ｍＶとした模擬故障状態における初期関係図を示している。
【０１２７】
ところで、判定範囲内にある判定値ＶＨＳは、下記の式（９）によって表される。
【０１２８】
ＴＨ１≦ＶＨＳ≦ＴＨ２  …（９）
【０１２９】
式（５）、（６）を用いて式（９）を変形すると、下記の式（１０）が得られる。
【０１３０】
ＳＶ１＋ＦＣ≦ＶＨＳ≦ＳＶ２＋ＦＣ  …（１０）
【０１３１】
ここで、補正後判定値ＶＨＳＣを、下記の式（１１）のように定義する。
【０１３２】
ＶＨＳＣ＝ＶＨＳ−ＦＣ  …（１１）
【０１３３】
式（１０）、（１１）から、下記の式（１２）が得られる。
【０１３４】
ＳＶ１≦ＶＨＳＣ≦ＳＶ２  …（１２）
【０１３５】
式（１２）から、正常状態において角度誤差ＡＥが許容範囲内にあるときの補正後判定値ＶＨＳＣの変動範囲が分かれば、第１および第２の基準値ＳＶ１，ＳＶ２を決定することができることが分かる。
【０１３６】
シミュレーションでは、正常状態と模擬故障状態のそれぞれについて、検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化する間における角度誤差ＡＥと補正後判定値ＶＨＳＣとの関係をグラフに描いた。以下の説明では、このグラフを補正後関係図と言う。図１３は、正常状態と、オフセット値を１００ｍＶとした模擬故障状態のそれぞれにおける補正後関係図を示している。図１３において、横軸は角度誤差ＡＥを示し、縦軸は補正後判定値ＶＨＳＣを示している。また、図１３において、記号ｅ（０）で示した点は、正常状態における補正後関係図を示し、記号ｅ（１００）で示した曲線は、オフセット値を１００ｍＶとした模擬故障状態における補正後関係図を示している。
【０１３７】
ここで、角度センサ１の故障の態様について説明する。角度センサ１の故障には、検出回路１０，２０，３０のうちの少なくとも１つの故障によるものが含まれる。検出回路の故障には、検出回路に含まれる複数のＭＲ素子５０のうちの少なくとも１つの短絡によるものと、下部電極６２と上部電極６３の少なくとも一方の断線によるものが含まれる。検出回路１０，２０，３０のうちの少なくとも１つが故障すると、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のうちの少なくとも１つが正常時とは異なるようになる。このような角度センサ１の故障が発生すると、正常時と比べて角度誤差ＡＥが大きくなると共に、補正後判定値ＶＨＳＣが正常時とは異なるようになる。角度誤差ＡＥが生じる要因には、角度センサ１の故障によらない要因と、角度センサ１の故障による要因とがある。
【０１３８】
第１および第２の基準値ＳＶ１，ＳＶ２は、角度誤差ＡＥが許容範囲を超えるような角度センサ１の故障を検出できるように、以下の方法によって決定される。この方法では、まず、シミュレーションまたは実験によって、角度誤差ＡＥの絶対値の最大値と、補正後判定値ＶＨＳＣの絶対値の最大値との関係を求める。この関係は、以下の第１の手順と第２の手順によって求めることができる。
【０１３９】
第１の手順では、角度センサ１の故障を模擬して、正常な検出信号Ｓ１１にオフセット値を加えた信号を、図４に示した入力ポートＰ１０に入力する。入力ポートＰ２０，Ｐ３０には、それぞれ正常な検出信号Ｓ１２，Ｓ１３を入力する。そして、検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化する間における角度誤差ＡＥと補正後判定値ＶＨＳＣとの関係を示す補正後関係図を描く。第１の手順では、この作業を、オフセット値を変えて複数回行う。これにより、複数のオフセット値に対応する複数の補正後関係図が得られる。
【０１４０】
図１４および図１５は、第１の手順によって得られた複数の補正後関係図の一例を示している。図１４および図１５において、横軸は角度誤差ＡＥを示し、縦軸は補正後判定値ＶＨＳＣを示している。記号ｆ（−２００）で示した曲線は、オフセット値が−２００ｍＶのときの補正後関係図を示している。記号ｆ（−１００）で示した曲線は、オフセット値が−１００ｍＶのときの補正後関係図を示している。記号ｆ（１００）で示した曲線は、オフセット値が１００ｍＶのときの補正後関係図を示している。記号ｆ（２００）で示した曲線は、オフセット値が２００ｍＶのときの補正後関係図を示している。また、記号ｆ（０）で示した点は、オフセット値が０のときの補正後関係図を示している。
【０１４１】
第２の手順では、第１の手順によって得られた複数の補正後関係図を用いて、以下のようにして、角度誤差ＡＥの絶対値の最大値と、補正後判定値ＶＨＳＣの絶対値の最大値との関係を求める。以下の説明では、図１４および図１５中の点であって、角度誤差ＡＥの任意の値ＡＥｎと、補正後判定値ＶＨＳＣの任意の値ＶＨＳＣｎとの組み合わせを示す点を（ＡＥｎ，ＶＨＳＣｎ）と表す。
【０１４２】
第２の手順では、まず、オフセット値が０のときの補正後関係図を除く複数の補正後関係図の各々に関して、角度誤差ＡＥの絶対値の最大値ＡＥｍと、補正後判定値ＶＨＳＣの絶対値の最大値ＶＨＳＣｍを求める。次に、オフセット値が負の値のときの補正後関係図に関しては、点（−ＡＥｍ，−ＶＨＳＣｍ）を第１点とし、点（ＡＥｍ，−ＶＨＳＣｍ）を第２点とする。また、オフセット値が正の値のときの補正後関係図に関しては、点（ＡＥｍ，ＶＨＳＣｍ）を第１点とし、点（−ＡＥｍ，ＶＨＳＣｍ）を第２点とする。
【０１４３】
次に、図１５に示したように、複数の補正後関係図に対応する複数の第１点を連結する直線、または直線に近い折れ線を描く。この直線または折れ線を第１の線と言い、記号Ｌ１で表す。また、複数の補正後関係図に対応する複数の第２点を連結する直線、または直線に近い折れ線を描く。この直線または折れ線を第２の線と言い、記号Ｌ２で表す。これらの第１の線Ｌ１と第２の線Ｌ２は、補正後判定値ＶＨＳＣの絶対値の最大値と、角度誤差ＡＥの絶対値の最大値との関係を表している。
【０１４４】
次に、第１の線Ｌ１と第２の線Ｌ２を用いて、以下のようにして、第１および第２の基準値ＳＶ１，ＳＶ２を決定する。まず、許容できる角度誤差ＡＥの絶対値の最大値ＡＥｍａｘを決定する。図１５では、一例としてＡＥｍａｘを７°としている。次に、図１５において、ＡＥｍａｘを示す第３の線Ｌ３と、−ＡＥｍａｘを示す第４の線Ｌ４を描く。第３の線Ｌ３から第４の線Ｌ４までの角度誤差ＡＥの範囲が、許容できる角度誤差ＡＥの範囲を示している。次に、第３の線Ｌ３と第２の線Ｌ２との交点の補正後判定値ＶＨＳＣの値をＳＶ１ｍとし、第３の線Ｌ３と第１の線Ｌ１との交点の補正後判定値ＶＨＳＣの値をＳＶ２ｍとする。
【０１４５】
補正後判定値ＶＨＳＣが、ＳＶ１ｍからＳＶ２ｍまでの範囲内にあれば、角度誤差ＡＥは、許容できる角度誤差ＡＥの範囲内にある。従って、最も広い判定範囲を設定する場合には、ＳＶ１ｍを第１の基準値ＳＶ１とし、ＳＶ２ｍを第２の基準値ＳＶ２とする。なお、より狭い判定範囲を設定するために、ＳＶ１ｍより大きく０より小さい値を第１の基準値ＳＶ１とし、０より大きくＳＶ２ｍより小さい値を第２の基準値ＳＶ２としてもよい。
【０１４６】
なお、式（７）で表されるしきい値変動成分ＦＣを用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ１２が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べてしきい値変動成分ＦＣが変化する。しかし、式（７）中の係数“ａ”の値は検出信号Ｓ１２の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ１２が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、しきい値変動成分ＦＣの変化量は、判定値ＶＨＳの変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２によって規定される判定範囲を用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０１４７】
また、式（８）で表されるしきい値変動成分ＦＣを用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ１１またはＳ１２が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べてしきい値変動成分ＦＣが変化する。しかし、式（８）中の係数“ａ”，“ｃ”の値は、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ１１またはＳ１２が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、しきい値変動成分ＦＣの変化量は、判定値ＶＨＳの変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、第１および第２のしきい値ＴＨ１，ＴＨ２によって規定される判定範囲を用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０１４８】
以下、状態判別装置４による効果以外の、本実施の形態に係る角度センサ１の効果について説明する。本実施の形態に係る角度センサ１では、検出信号生成部２は、それらの理想成分の位相が互いに１２０°異なる検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を生成する。角度検出部３では、演算部３１によって、検出信号Ｓ１１と検出信号Ｓ１２との差を表す信号Ｓａを生成し、演算部３２によって、検出信号Ｓ１３と検出信号Ｓ１２との差を表す信号Ｓｂを生成する。演算部３１によって信号Ｓａを生成する際には、検出信号Ｓ１１の第３高調波誤差成分と検出信号Ｓ１２の第３高調波誤差成分が相殺される。また、演算部３２によって信号Ｓｂを生成する際には、検出信号Ｓ１３の第３高調波誤差成分と検出信号Ｓ１２の第３高調波誤差成分が相殺される。角度演算部３３は、信号Ｓａ，Ｓｂを用いた演算を行って角度検出値θｓを生成する。そのため、本実施の形態によれば、検出信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の第３高調波誤差成分に起因した誤差が低減された角度検出値θｓを生成することができる。
【０１４９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る角度センサ１は、第１の実施の形態における検出信号生成部２、角度検出部３および状態判別装置４の代わりに、検出信号生成部１０２、角度検出部１０３および状態判別装置１０４を備えている。検出信号生成部１０２および角度検出部１０３は、物理量情報生成部に対応する。
【０１５０】
始めに、図１６を参照して、検出信号生成部１０２について説明する。図１６は、検出信号生成部１０２の構成を示す回路図である。検出信号生成部１０２は、それぞれ検出対象の角度θと対応関係を有する第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を生成する。検出信号生成部１０２は、第１の検出信号Ｓ２１を生成する第１の検出回路１１０と、第２の検出信号Ｓ２２を生成する第２の検出回路１２０と、第３の検出信号Ｓ２３を生成する第３の検出回路１３０と、第４の検出信号Ｓ２４を生成する第４の検出回路１４０とを含んでいる。第１ないし第４の検出回路１１０，１２０，１３０，１４０の各々は、回転磁界ＭＦを検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。検出信号生成部１０２は、更に、電源ポートＶとグランドポートＧを含んでいる。電源ポートＶとグランドポートＧの間には、５Ｖ等の所定の大きさの電源電圧が印加される。
【０１５１】
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は所定の周期で変化する。この場合、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、いずれも、上記所定の周期と等しい信号周期で周期的に変化する。第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、互いに位相が異なっている。
【０１５２】
第１の検出回路１１０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１２と、出力ポートＥ１１０を有している。磁気検出素子Ｒ１１１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１１１の他端は、磁気検出素子Ｒ１１２の一端と出力ポートＥ１１０に接続されている。磁気検出素子Ｒ１１２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ１１０は、磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１２の接続点の電位に対応する第１の検出信号Ｓ２１を出力する。
【０１５３】
第２の検出回路１２０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ１２１，Ｒ１２２と、出力ポートＥ１２０を有している。磁気検出素子Ｒ１２１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１２１の他端は、磁気検出素子Ｒ１２２の一端と出力ポートＥ１２０に接続されている。磁気検出素子Ｒ１２２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ１２０は、磁気検出素子Ｒ１２１，Ｒ１２２の接続点の電位に対応する第２の検出信号Ｓ２２を出力する。
【０１５４】
第３の検出回路１３０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ１３１，Ｒ１３２と、出力ポートＥ１３０を有している。磁気検出素子Ｒ１３１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１３１の他端は、磁気検出素子Ｒ１３２の一端と出力ポートＥ１３０に接続されている。磁気検出素子Ｒ１３２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ１３０は、磁気検出素子Ｒ１３１，Ｒ１３２の接続点の電位に対応する第３の検出信号Ｓ２３を出力する。
【０１５５】
第４の検出回路１４０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ１４１，Ｒ１４２と、出力ポートＥ１４０を有している。磁気検出素子Ｒ１４１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１４１の他端は、磁気検出素子Ｒ１４２の一端と出力ポートＥ１４０に接続されている。磁気検出素子Ｒ１４２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ１４０は、磁気検出素子Ｒ１４１，Ｒ１４２の接続点の電位に対応する第４の検出信号Ｓ２４を出力する。
【０１５６】
磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１２１，Ｒ１２２，Ｒ１３１，Ｒ１３２，Ｒ１４１，Ｒ１４２の各々の構成は、磁化固定層の磁化の方向を除いて、第１の実施の形態における磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２の各々の構成と同じである。
【０１５７】
第１の検出回路１１０では、磁気検出素子Ｒ１１１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。以下、この方向を第１の方向Ｄ１１と言う。磁気検出素子Ｒ１１２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第１の方向Ｄ１１とは反対方向すなわち−Ｘ方向である。第１の検出回路１１０では、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１１の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ１１１，Ｒ１１２の接続点の電位が変化する。従って、第１の検出回路１１０は、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１１の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第１の検出信号Ｓ２１として出力する。回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１１の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０１５８】
第２の検出回路１２０では、磁気検出素子Ｒ１２１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は−Ｘ方向である。以下、この方向を第２の方向Ｄ１２と言う。磁気検出素子Ｒ１２２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第２の方向Ｄ１２とは反対方向すなわちＸ方向である。第２の検出回路１２０では、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ１２の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ１２１，Ｒ１２２の接続点の電位が変化する。従って、第２の検出回路１２０は、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ１２の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第２の検出信号Ｓ２２として出力する。回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ１２の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０１５９】
第３の検出回路１３０では、磁気検出素子Ｒ１３１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＹ方向である。以下、この方向を第３の方向Ｄ１３と言う。磁気検出素子Ｒ１３２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第３の方向Ｄ１３とは反対方向すなわち−Ｙ方向である。第３の検出回路１３０では、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ１３の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ１３１，Ｒ１３２の接続点の電位が変化する。従って、第３の検出回路１３０は、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ１３の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第３の検出信号Ｓ２３として出力する。回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ１３の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０１６０】
第４の検出回路１４０では、磁気検出素子Ｒ１４１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は−Ｙ方向である。以下、この方向を第４の方向Ｄ１４と言う。磁気検出素子Ｒ１４２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第４の方向Ｄ１４とは反対方向すなわちＹ方向である。第４の検出回路１４０では、回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ１４の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ１４１，Ｒ１４２の接続点の電位が変化する。従って、第４の検出回路１４０は、回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ１４の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第４の検出信号Ｓ２４として出力する。回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ１４の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０１６１】
なお、検出回路１１０，１２０，１３０，１４０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。
【０１６２】
検出対象の角度θが所定の周期で変化する場合、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々は、理想成分と誤差成分とを含む。以下の説明では、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、いずれも、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。検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。本実施の形態では特に、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２では、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なっている。検出信号Ｓ２１，Ｓ２３では、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なっている。検出信号Ｓ２３，Ｓ２４では、それらの理想成分の位相が互いに１８０°異なっている。
【０１６３】
次に、図１７を参照して、角度検出部１０３および状態判別装置１０４について説明する。図１７は、角度検出部１０３および状態判別装置１０４の構成を示す機能ブロック図である。角度検出部１０３および状態判別装置１０４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。
【０１６４】
角度検出部１０３は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を用いた演算を行って、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成する。角度検出部１０３は、それぞれ検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４が入力される入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０，Ｐ１３０，Ｐ１４０を備えている。角度検出部１０３は、更に、演算部１３１，１３２と、角度演算部１３３とを備えている。
【０１６５】
演算部１３１は、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０から入力される検出信号Ｓ２１と検出信号Ｓ２２との差を表す信号Ｓｅを生成する。演算部１３２は、入力ポートＰ１３０，Ｐ１４０から入力される検出信号Ｓ２３と検出信号Ｓ２４との差を表す信号Ｓｆを生成する。角度演算部１３３は、演算部１３１，１３２によって生成された信号Ｓｅ，Ｓｆを用いた演算を行って角度検出値θｓを生成する。信号Ｓｅと信号Ｓｆは、下記の式（１３）、（１４）で表される。
【０１６６】
Ｓｅ＝Ｓ２１−Ｓ２２  …（１３）
Ｓｆ＝Ｓ２３−Ｓ２４  …（１４）
【０１６７】
図１８は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４と信号Ｓｅ，Ｓｆの波形を示す波形図である。図１８において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓｅ，Ｓｆを相対値で示している。
【０１６８】
角度演算部１３３の構成および動作は、演算部３３７が行う演算の内容を除いて、図５に示した第１の実施の形態における角度演算部３３と同様である。ここで、図５を参照して、角度演算部１３３の動作について説明する。角度演算部１３３において、正規化部３３１は、信号Ｓｅを正規化した信号Ｓｅｎを生成する。正規化部３３２は、信号Ｓｆを正規化した信号Ｓｆｎを生成する。正規化部３３１，３３２は、信号Ｓｅｎ，Ｓｆｎの最大値が共に１になり、信号Ｓｅｎ，Ｓｆｎの最小値が共に−１になるように、信号Ｓｅ，Ｓｆを正規化して信号Ｓｅｎ，Ｓｆｎを生成する。
【０１６９】
加算部３３３は、信号Ｓｅｎと信号Ｓｆｎを加算して信号Ｓｇを生成する。減算部３３４は、信号Ｓｅｎから信号Ｓｆｎを引いて信号Ｓｈを生成する。
【０１７０】
正規化部３３５は、信号Ｓｇを正規化した信号Ｓｇｎを生成する。正規化部３３６は、信号Ｓｈを正規化した信号Ｓｈｎを生成する。正規化部３３５，３３６は、信号Ｓｇｎ，Ｓｈｎの最大値が共に１になり、信号Ｓｇｎ，Ｓｈｎの最小値が共に−１になるように、信号Ｓｇ，Ｓｈを正規化して信号Ｓｇｎ，Ｓｈｎを生成する。
【０１７１】
演算部３３７は、下記の式（１５）で表される演算を行って、角度検出値θｓを生成する。式（１５）における“ａｔａｎ”は、アークタンジェント計算を表している。
【０１７２】
θｓ＝ａｔａｎ（Ｓｇｎ／Ｓｈｎ）＋Ｃ２    …（１５）
【０１７３】
式（１５）におけるＣ２は、角度を表す定数である。定数Ｃ２は、例えば−４５°であるが、検出信号生成部１０２の取り付け精度等に応じて調整することができる。
【０１７４】
θｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（１５）におけるθｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓｇｎ，Ｓｈｎの正負の組み合わせにより、θｓの真の値が、式（１５）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。演算部３３７は、式（１５）と、上記のＳｇｎ，Ｓｈｎ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。
【０１７５】
以下、図１７に示した状態判別装置１０４について説明する。状態判別装置１０４は、判定値生成部１４１と、判別部１４２とを備えている。判定値生成部１４１は、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０，Ｐ１３０，Ｐ１４０に入力された第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を用いた演算を行って少なくとも１つの判定値を生成する。判別部１４２は、少なくとも１つの判定値が判定範囲内にあるか否かを判別することによって、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるか否かを判別する。
【０１７６】
角度センサ１が所定の状態にあるときに、少なくとも１つの判定値は、所定の物理量すなわち検出対象の角度θに応じて変動する。この場合、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値は、理想値成分と、所定の物理量すなわち検出対象の角度θに応じて変動する判定値変動成分とを含んでいると言える。本実施の形態では特に、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける少なくとも１つの判定値の変動は、前述の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の誤差成分に起因する。
【０１７７】
本実施の形態では特に、判定値生成部１４１は、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０，Ｐ１３０，Ｐ１４０に入力された第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を、それぞれ、最大値が１になり、最小値が共に−１になるように正規化する。以下の判定値生成部１４１および判別部１４２の動作の説明中における第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、特に断りのない限り、正規化された後の信号である。
【０１７８】
判定値生成部１４１は、第１の検出信号Ｓ２１と第２の検出信号Ｓ２２の和を求めることを含む演算を行って第１の判定値ＶＨＳ１を生成し、第３の検出信号Ｓ２３と第４の検出信号Ｓ２４の和を求めることを含む演算を行って第２の判定値ＶＨＳ２を生成する。なお、「第１の検出信号Ｓ２１と第２の検出信号Ｓ２２の和を求めることを含む演算」は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２の和を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。また、この演算に用いられる検出信号Ｓ２１，Ｓ２２には、正規化された後の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２が含まれる。同様に、「第３の検出信号Ｓ２３と第４の検出信号Ｓ２４の和を求めることを含む演算」は、検出信号Ｓ２３，Ｓ２４の和を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。また、この演算に用いられる検出信号Ｓ２３，Ｓ２４には、正規化された後の検出信号Ｓ２３，Ｓ２４が含まれる。ここでは、第１および第２の判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２は、それぞれ下記の式（１６），（１７）によって表されるものとする。
【０１７９】
ＶＨＳ１＝Ｓ２１＋Ｓ２２  …（１６）
ＶＨＳ２＝Ｓ２３＋Ｓ２４  …（１７）
【０１８０】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合には、第１の判定値ＶＨＳ１は第１の理想値成分のみからなり、第２の判定値ＶＨＳ２は第２の理想値成分のみからなる。本実施の形態では特に、第１および第２の理想値成分は、いずれも、検出対象の角度θに関わらずに、一定の値、具体的には０である。
【０１８１】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合以外の場合には、第１および第２の判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の少なくとも一方は、それに対応する第１および第２の理想値成分の少なくとも一方とは異なる値になり得る。第１の判定値ＶＨＳ１は、第１の理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。同様に、第２の判定値ＶＨＳ２は、第２の理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。
【０１８２】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がそれぞれ誤差成分を含む場合には、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるときに、第１および第２の判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２は、検出対象の角度θに応じて変動する。この場合、第１の判定値ＶＨＳ１は、第１の理想値成分と、検出対象の角度θに応じて変動する第１の変動成分とを含み、第２の判定値ＶＨＳ２は、第２の理想値成分と、検出対象の角度θに応じて変動する第２の変動成分とを含んでいると言える。角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１および第２の判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の変動は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の誤差成分に起因する。
【０１８３】
本実施の形態では、判別部１４２は、第１の判定範囲と第２の判定範囲を規定する。また、判別部１４２は、第１のしきい値ＴＨ１１、第２のしきい値ＴＨ１２、第３のしきい値ＴＨ２１および第４のしきい値ＴＨ２２を規定する。第１のしきい値ＴＨ１１は第１の判定範囲の下側の端を表し、第２のしきい値ＴＨ１２は第１の判定範囲の上側の端を表す。従って、第１の判定範囲は、第１のしきい値ＴＨ１１から第２のしきい値ＴＨ１２までの範囲である。第３のしきい値ＴＨ２１は第２の判定範囲の下側の端を表し、第４のしきい値ＴＨ２２は第２の判定範囲の上側の端を表す。従って、第２の判定範囲は、第３のしきい値ＴＨ２１から第４のしきい値ＴＨ２２までの範囲である。
【０１８４】
以下、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１の判定値ＶＨＳ１の、検出対象の角度θに応じた変動幅を、第１の判定値変動幅と言う。第１の判定値変動幅は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１の判定値ＶＨＳ１の最大値と最小値の差である。また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第２の判定値ＶＨＳ２の、検出対象の角度θに応じた変動幅を、第２の判定値変動幅と言う。第２の判定値変動幅は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第２の判定値ＶＨＳ２の最大値と最小値の差である。
【０１８５】
また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１のしきい値ＴＨ１１と第１の判定値ＶＨＳ１との差を、第１の間隔と言う。また、検出対象の角度θに応じた第１の間隔の変動幅を、第１の間隔変動幅と言う。第１の間隔変動幅は、第１の間隔の最大値と最小値の差である。また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第２のしきい値ＴＨ１２と第１の判定値ＶＨＳ１との差を、第２の間隔と言う。また、検出対象の角度θに応じた第２の間隔の変動幅を、第２の間隔変動幅と言う。第２の間隔変動幅は、第２の間隔の最大値と最小値の差である。
【０１８６】
また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第３のしきい値ＴＨ２１と第２の判定値ＶＨＳ２との差を、第３の間隔と言う。また、検出対象の角度θに応じた第３の間隔の変動幅を、第３の間隔変動幅と言う。第３の間隔変動幅は、第３の間隔の最大値と最小値の差である。また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第４のしきい値ＴＨ２２と第２の判定値ＶＨＳ２との差を、第４の間隔と言う。また、検出対象の角度θに応じた第４の間隔の変動幅を、第４の間隔変動幅と言う。第４の間隔変動幅は、第４の間隔の最大値と最小値の差である。
【０１８７】
判別部１４２は、第１の判定値変動幅に比べて第１および第２の間隔変動幅が小さくなるように第１および第２のしきい値ＴＨ１１，ＴＨ１２を変化させる。また、判別部１４２は、第２の判定値変動幅に比べて第３および第４の間隔変動幅が小さくなるように第３および第４のしきい値ＴＨ２１，ＴＨ２２を変化させる。
【０１８８】
以下、第１ないし第４のしきい値ＴＨ１１，ＴＨ１２，ＴＨ２１，ＴＨ２２について、具体的に説明化する。第１ないし第４のしきい値ＴＨ１１，ＴＨ１２，ＴＨ２１，ＴＨ２２は、それぞれ、下記の式（１８）、（１９）、（２０）、（２１）によって表される。
【０１８９】
ＴＨ１１＝ＳＶ１１＋ＦＣ１  …（１８）
ＴＨ１２＝ＳＶ１２＋ＦＣ１  …（１９）
ＴＨ２１＝ＳＶ２１＋ＦＣ２  …（２０）
ＴＨ２２＝ＳＶ２２＋ＦＣ２  …（２１）
【０１９０】
ＳＶ１１は第１の基準値であり、ＳＶ１２は第２の基準値であり、ＳＶ２１は第３の基準値であり、ＳＶ２２は第４の基準値である。第１ないし第４の基準値ＳＶ１１，ＳＶ１２，ＳＶ２１，ＳＶ２２は、いずれも一定の値である。第２の基準値ＳＶ１２は、第１の基準値ＳＶ１１よりも大きい。第４の基準値ＳＶ２２は、第３の基準値ＳＶ２１よりも大きい。
【０１９１】
ＦＣ１，ＦＣ２は、いずれも検出対象の角度θに応じて変化するしきい値変動成分である。しきい値変動成分ＦＣ１，ＦＣ２の各々は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つを用いて生成される。このようにして、判別部１４２は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つを用いて第１ないし第４のしきい値ＴＨ１１，ＴＨ１２，ＴＨ２１，ＴＨ２２を変化させる。
【０１９２】
以下、しきい値変動成分ＦＣ１，ＦＣ２の一例について説明する。この例では、しきい値変動成分ＦＣ１，ＦＣ２は、それぞれ下記の式（２２），（２３）によって表される。式（２２）中の“ｄ”，“ｅ”，“ｆ”、ならびに式（２３）中の“ｇ”，“ｈ”，“ｉ”は係数である。
【０１９３】
ＦＣ１＝ｄ・Ｓ２１＋ｅ・Ｓ２３＋ｆ  …（２２）
ＦＣ２＝ｇ・Ｓ２１＋ｈ・Ｓ２３＋ｉ  …（２３）
【０１９４】
ここで、上記の例のしきい値変動成分ＦＣ１，ＦＣ２の意味について説明する。角度センサ１が正常状態にあるときに、第１の判定値ＶＨＳ１が第１の変動成分を含む主な原因としては、角度センサ１の製造上の精度等の観点から、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２の少なくとも一方の位相が所望の位相からずれることが挙げられる。この場合、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２の少なくとも一方は、１次誤差成分を含むことになる。その結果、第１の判定値ＶＨＳ１は、第１の変動成分を含むことになる。第１の変動成分は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２のそれぞれの理想成分と同じ周期を有する。同様に、第２の判定値ＶＨＳ２は、第２の変動成分を含む。第２の変動成分は、検出信号Ｓ２３，Ｓ２４のそれぞれの理想成分と同じ周期を有する。
【０１９５】
しきい値変動成分ＦＣ１は、第１の変動成分を近似した値である。しきい値変動成分ＦＣ１は、以下のようにして導かれる。まず、第１の変動成分は、ｄ・ｃｏｓθ＋ｅ・ｓｉｎθ＋ｆと表すことができる。ｃｏｓθは、第１の検出信号Ｓ２１の理想成分に相当する。また、ｓｉｎθは、第３の検出信号Ｓ２３の理想成分に相当する。そこで、ｃｏｓθをＳ２１と近似し、ｓｉｎθをＳ２３と近似して、第１の変動成分を、ｄ・Ｓ２１＋ｅ・Ｓ２３＋ｆと近似することができる。以上のことから、式（２２）で表されるしきい値変動成分ＦＣ１は、第１の変動成分を近似した値であると言える。
【０１９６】
同様に、式（２３）で表されるしきい値変動成分ＦＣ２は、第２の変動成分を近似した値であると言える。式（２２）中の係数“ｄ”，“ｅ”，“ｆ”の値、ならびに式（２３）中の係数“ｇ”，“ｈ”，“ｉ”の値は、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２を測定し、その測定結果に応じて決定される。
【０１９７】
なお、第１の変動成分と第２の変動成分の各々の振幅は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、式（２２）中の係数“ｄ”，“ｅ”の値、ならびに式（２３）中の係数“ｇ”，“ｈ”の値も、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。具体的には、係数“ｄ”，“ｅ”，“ｇ”，“ｈ”の値は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【０１９８】
上記の例のしきい値変動成分ＦＣ１を用いて第１および第２のしきい値ＴＨ１１，ＴＨ１２を変動させることにより、第１および第２の間隔変動幅は、第１の判定値変動幅に比べて極めて小さくなる。同様に、上記の例のしきい値変動成分ＦＣ２を用いて第３および第４のしきい値ＴＨ２１，ＴＨ２２を変動させることにより、第３および第４の間隔変動幅は、第２の判定値変動幅に比べて極めて小さくなる。
【０１９９】
判別部１４２は、第１の判定値ＶＨＳ１が第１の判定範囲内にあり、且つ第２の判定値ＶＨＳ２が第２の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定して、その判定結果を示す信号を出力する。第１ないし第４の基準値ＳＶ１１，ＳＶ１２，ＳＶ２１，ＳＶ２２は、例えば、第１の実施の形態と同様に、角度誤差ＡＥが許容範囲を超えるような角度センサ１の故障を検出できるように設定される。
【０２００】
次に、本実施の形態に係る状態判別方法について説明する。本実施の形態に係る状態判別方法は、本実施の形態に係る角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるか否かを判別する方法である。この状態判別方法は、本実施の形態に係る状態判別装置１０４によって実行される。
【０２０１】
本実施の形態に係る状態判別方法は、基本的には、図８に示したフローチャートの通りである。本実施の形態における手順Ｓ１０１では、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を用いた演算を行って第１および第２の判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２を生成する。本実施の形態における手順Ｓ１０１は、図１７に示した判定値生成部１４１によって実行される。手順Ｓ１０１の内容は、前述の判定値生成部１４１の動作の内容と同じである。
【０２０２】
本実施の形態における手順Ｓ１０２では、第１の判定値ＶＨＳ１が第１の判定範囲内にあり、且つ第２の判定値ＶＨＳ２が第２の判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定する。本実施の形態における手順Ｓ１０２は、図１７に示した判別部１４２によって実行される。手順Ｓ１０２の内容は、前述の判別部１４２の動作の内容と同じである。
【０２０３】
以下、図１９を参照して、本実施の形態に係る角度センサ１の効果について説明する。図１９は、第１の判定値ＶＳＨ１と第１および第２のしきい値ＴＨ１１，ＴＨ１２の各波形の一例を示す波形図である。図１９において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は第１の判定値ＶＳＨ１と第１および第２のしきい値ＴＨ１１，ＴＨ１２を相対値で示している。なお、図示しないが、第２の判定値ＶＳＨ２と第３および第４のしきい値ＴＨ２１，ＴＨ２２の各波形は、図１９に示した第１の判定値ＶＳＨ１と第１および第２のしきい値ＴＨ１１，ＴＨ１２の各波形に似たものとなる。
【０２０４】
ここで、第２の比較例の角度センサについて説明する。第２の比較例の角度センサでは、判別部１４２の代わりに第２の比較例の判別部によって、角度センサが所定の状態にあるか否かを判別する。第２の比較例の判別部では、第２の比較例の第１および第２の判定範囲を規定する。第２の比較例の第１および第２の判定範囲は、いずれも、その両端を表す２つのしきい値が変化しないものである。
【０２０５】
次に、第２の比較例の角度センサの問題点について説明する。第２の比較例の角度センサでは、角度センサが正常状態にあるときに角度センサが故障していると判別されることを避けるために、第２の比較例の第１および第２の判定範囲を、以下のように設定する必要がある。第２の比較例の第１の判定範囲は、角度センサが正常状態にあるときにおける第１の判定値ＶＨＳ１の変動範囲を含み、この変動範囲よりも広い範囲である。第２の比較例の第２の判定範囲は、角度センサが正常状態にあるときにおける第２の判定値ＶＨＳ２の変動範囲を含み、この変動範囲よりも広い範囲である。しかし、この場合には、第１の実施の形態で説明した第１の比較例の場合と同様に、角度センサの故障を精度よく検出することができない。
【０２０６】
これに対し、本実施の形態では、前述のように、第１および第２の間隔変動幅は第１の判定値変動幅に比べて極めて小さく、第３および第４の間隔変動幅は第２の判定値変動幅に比べて極めて小さい。そのため、本実施の形態によれば、角度センサ１が正常状態にあるときに角度センサ１が故障していると判別されることを防止しながら、第１ないし第４の間隔を小さくすることができる。これにより、本実施の形態によれば、実際に角度センサ１の故障が発生した瞬間に、第１および第２の判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の少なくとも一方が、それらの判定範囲を超えるようにすることができる。従って、本実施の形態によれば、角度センサ１の状態、すなわち角度センサ１が故障しているか否かを精度よく判別することが可能になる。
【０２０７】
なお、それぞれ式（２２），（２３）によって表されるしきい値変動成分ＦＣ１，ＦＣ２を用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１またはＳ２３が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べてしきい値変動成分ＦＣ１，ＦＣ２が変化する。しかし、式（２２）中の係数“ｄ”，“ｅ”の値、ならびに式（２３）中の係数“ｇ”，“ｈ”の値は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２３の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１またはＳ２３が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、しきい値変動成分ＦＣ１，ＦＣ２の各々の変化量は、判定値ＶＨＳ１，ＶＨＳ２の各々の変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、第１および第２の判定範囲を用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０２０８】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態に特有な構成と、それに基づく作用および効果を除いて、第１の実施の形態と同様である。
【０２０９】
［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。以下、本実施の形態に係る角度センサ１は、状態判別装置１０４の判定値生成部１４１および判別部１４２のそれぞれの動作の内容を除いて、第２の実施の形態に係る角度センサ１と同様である。
【０２１０】
本実施の形態における判定値生成部１４１は、第２の実施の形態と同様に、入力ポートＰ１１０，Ｐ１２０，Ｐ１３０，Ｐ１４０に入力された第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を、それぞれ、最大値が１になり、最小値が共に−１になるように正規化する。以下の判定値生成部１４１および判別部１４２の動作の説明中における第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、特段の断りがない限り、正規化された後の信号である。
【０２１１】
判定値生成部１４１は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を用いた演算を行って１つの判定値ｄＬｒを生成する。本実施の形態では特に、判定値生成部１４１は、第１の検出信号Ｓ２１と第２の検出信号Ｓ２２の差の二乗と、第３の検出信号Ｓ２３と第４の検出信号Ｓ２４の差の二乗との和を求めることを含む演算を行って判定値ｄＬｒを生成する。なお、「第１の検出信号Ｓ２１と第２の検出信号Ｓ２２の差の二乗と、第３の検出信号Ｓ２３と第４の検出信号Ｓ２４の差の二乗との和を求めることを含む演算」は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２の差の二乗と、検出信号Ｓ２３，Ｓ２４の差の二乗との和を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。また、この演算に用いられる検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４は、正規化された後の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４が含まれる。
【０２１２】
以下、判定値ｄＬｒを生成するための演算について具体的に説明する。まず、判定値生成部１４１は、下記の式（２４）で表される演算を行って、初期判定値Ｌｒを生成する。
【０２１３】
Ｌｒ＝（Ｓ２１−Ｓ２２）２＋（Ｓ２３−Ｓ２４）２  …（２４）
【０２１４】
次に、判定値生成部１４１は、下記の式（２５）で表される演算を行って、判定値ｄＬｒを生成する。
【０２１５】
ｄＬｒ＝Ｌｒ−Ｌｒａｖ  …（２５）
【０２１６】
式（２５）におけるＬｒａｖは、角度センサ１が正常状態にあるときに検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化したときの初期判定値Ｌｒの平均値である。この平均値Ｌｒａｖは、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に初期判定値Ｌｒを測定し、その測定結果に応じて決定される。
【０２１７】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合には、判定値ｄＬｒは理想値成分のみからなる。この理想値成分は、検出対象の角度θに関わらずに、一定の値、具体的には０である。
【０２１８】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合以外の場合には、判定値ｄＬｒは、理想値成分とは異なる値になり得る。判定値ｄＬｒは、理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。
【０２１９】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がそれぞれ誤差成分を含む場合には、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるときに、判定値ｄＬｒは、検出対象の角度θに応じて変動する。この場合、判定値ｄＬｒは、理想値成分と、検出対象の角度θに応じて変動する変動成分とを含んでいると言える。角度センサ１が所定の状態にあるときにおける判定値ｄＬｒの変動は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の誤差成分に起因する。
【０２２０】
本実施の形態では、判別部１４２は、１つの判定範囲と、第１のしきい値ＴＨ３１と、第２のしきい値ＴＨ３２を規定する。第１のしきい値ＴＨ３１は判定範囲の下側の端を表し、第２のしきい値ＴＨ３２は判定範囲の上側の端を表す。従って、判定範囲は、第１のしきい値ＴＨ３１から第２のしきい値ＴＨ３２までの範囲である。
【０２２１】
以下、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける判定値ｄＬｒの、検出対象の角度θに応じた変動幅を、判定値変動幅と言う。判定値変動幅は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける判定値ｄＬｒの最大値と最小値の差である。
【０２２２】
また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１のしきい値ＴＨ３１と判定値ｄＬｒとの差を、第１の間隔と言う。また、検出対象の角度θに応じた第１の間隔の変動幅を、第１の間隔変動幅と言う。第１の間隔変動幅は、第１の間隔の最大値と最小値の差である。また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第２のしきい値ＴＨ３２と判定値ｄＬｒとの差を、第２の間隔と言う。また、検出対象の角度θに応じた第２の間隔の変動幅を、第２の間隔変動幅と言う。第２の間隔変動幅は、第２の間隔の最大値と最小値の差である。
【０２２３】
判別部１４２は、判定値変動幅に比べて第１および第２の間隔変動幅が小さくなるように第１および第２のしきい値ＴＨ３１，ＴＨ３２を変化させる。
【０２２４】
以下、第１および第２のしきい値ＴＨ３１，ＴＨ３２について、具体的に説明化する。第１および第２のしきい値ＴＨ３１，ＴＨ３２は、それぞれ、下記の式（２６）、（２７）によって表される。
【０２２５】
ＴＨ３１＝ＳＶ３１＋ＦＣ３  …（２６）
ＴＨ３２＝ＳＶ３２＋ＦＣ３  …（２７）
【０２２６】
ＳＶ３１は第１の基準値であり、ＳＶ３２は第２の基準値である。第１および第２の基準値ＳＶ３１，ＳＶ３２は、いずれも一定の値である。第２の基準値ＳＶ３２は、第１の基準値ＳＶ３１よりも大きい。
【０２２７】
ＦＣ３は、検出対象の角度θに応じて変化するしきい値変動成分である。しきい値変動成分ＦＣ３は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つを用いて生成される。このようにして、判別部１４２は、第１ないし第４の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つを用いて第１および第２のしきい値ＴＨ３１，ＴＨ３２を変化させる。
【０２２８】
以下、しきい値変動成分ＦＣ３の第１および第２の例について説明する。第１の例のしきい値変動成分ＦＣ３は、下記の式（２８）によって表される。式（２８）中の“ｊ”，“ｋ”は係数である。
【０２２９】
ＦＣ３＝ｊ・（８・Ｓ２１４−８・Ｓ２１２＋１）＋ｋ  …（２８）
【０２３０】
ここで、第１の例のしきい値変動成分ＦＣ３の意味について説明する。角度センサ１が正常状態にあるときに判定値ｄＬｒが変動成分を含む主な原因としては、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がそれぞれ第３高調波誤差成分を含むことが挙げられる。この場合、式（２４）、（２５）によって判定値ｄＬｒを生成すると、判定値ｄＬｒは変動成分を含むことになる。この変動成分は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のそれぞれの理想成分の周期の１／４の周期を有する。以下、この変動成分を４次変動成分と言う。
【０２３１】
第１の例のしきい値変動成分ＦＣ３は、４次変動成分を近似した値である。第１の例のしきい値変動成分ＦＣ３は、以下のようにして導かれる。まず、４次変動成分は、ｊ・ｃｏｓ（４θ）＋ｋと表すことができる。これを変形すると、ｊ・（８・ｃｏｓ４θ−８・ｃｏｓ２θ＋１）＋ｋとなる。ｃｏｓθは、第１の検出信号Ｓ２１の理想成分に相当する。そこで、ｃｏｓθをＳ２１と近似して、４次変動成分を、ｊ・（８・Ｓ２１４−８・Ｓ２１２＋１）＋ｋと近似することができる。以上のことから、式（２８）で表されるしきい値変動成分ＦＣ３は、４次変動成分を近似した値であると言える。式（２８）中の係数“ｊ”，“ｋ”の値は、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に判定値ｄＬｒを測定し、その測定結果に応じて決定される。
【０２３２】
なお、４次変動成分の振幅は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、式（２８）中の係数“ｊ”の値も、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。具体的には、係数“ｊ”の値は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【０２３３】
検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つが１次誤差成分を含む場合には、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４がいずれも１次誤差成分を含まない場合に比べて、４次変動成分の位相がずれる。第２の例のしきい値変動成分ＦＣ３は、このような場合にも対応できるようにしたものである。
【０２３４】
第２の例のしきい値変動成分ＦＣ３は、下記の式（２９）によって表される。式（２９）中の“ｊ”，“ｋ”，“ｍ”は係数である。
【０２３５】
ＦＣ３＝ｊ・（８・Ｓ２１４−８・Ｓ２１２＋１）＋ｍ・（８・Ｓ２３４−８・Ｓ２３２＋１）＋ｋ  …（２９）
【０２３６】
第２の例のしきい値変動成分ＦＣ３は、２つの検出信号Ｓ２１，Ｓ２３を含んでいる。従って、第２の例のしきい値変動成分ＦＣ３を用いる場合には、判別部１４２は、２つの検出信号Ｓ２１，Ｓ２３を用いて第１および第２のしきい値ＴＨ３１，ＴＨ３２を変化させることになる。
【０２３７】
第２の例のしきい値変動成分ＦＣ３では、係数“ｊ”，“ｍ”の値を変えることによって、しきい値変動成分ＦＣ３の位相を変えることができる。これにより、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のうちの少なくとも１つが１次誤差成分を含む場合でも、４次変動成分を近似したしきい値変動成分ＦＣ３を設定することできる。式（２９）中の係数“ｊ”，“ｋ”，“ｍ”の値は、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に判定値ｄＬｒを測定し、その測定結果に応じて決定される。係数“ｊ”と同様に、係数“ｍ”の値は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さく、具体的には、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【０２３８】
判定値ｄＬｒが４次変動成分を含む場合には、第１または第２の例のしきい値変動成分ＦＣ３を用いて第１および第２のしきい値ＴＨ３１，ＴＨ３２を変動させることにより、第１および第２の間隔変動幅は、判定値変動幅に比べて極めて小さくなる。
【０２３９】
判別部１４２は、判定値ｄＬｒが判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定して、その判定結果を示す信号を出力する。第１および第２の基準値ＳＶ３１，ＳＶ３２は、例えば、第１の実施の形態と同様に、角度誤差ＡＥが許容範囲を超えるような角度センサ１の故障を検出できるように設定される。
【０２４０】
次に、本実施の形態に係る状態判別方法について説明する。本実施の形態に係る状態判別方法は、本実施の形態に係る角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるか否かを判別する方法である。この状態判別方法は、本実施の形態に係る状態判別装置１０４によって実行される。
【０２４１】
本実施の形態に係る状態判別方法は、基本的には、図８に示したフローチャートの通りである。本実施の形態における手順Ｓ１０１では、検出信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を用いた演算を行って判定値ｄＬｒを生成する。本実施の形態における手順Ｓ１０１は、図１７に示した判定値生成部１４１によって実行される。手順Ｓ１０１の内容は、前述の判定値生成部１４１の動作の内容と同じである。
【０２４２】
本実施の形態における手順Ｓ１０２では、判定値ｄＬｒが判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定する。本実施の形態における手順Ｓ１０２は、図１７に示した判別部１４２によって実行される。手順Ｓ１０２の内容は、前述の判別部１４２の動作の内容と同じである。
【０２４３】
以下、図２０を参照して、本実施の形態に係る角度センサ１の効果について説明する。図２０は、初期判定値Ｌｒと判定値ｄＬｒと第１および第２のしきい値ＴＨ３１，ＴＨ３２の各波形の一例を示す波形図である。図２０において、横軸は検出対象の角度θを示し、縦軸は初期判定値Ｌｒと判定値ｄＬｒと第１および第２のしきい値ＴＨ３１，ＴＨ３２を示している。
【０２４４】
ここで、第３の比較例の角度センサについて説明する。第３の比較例の角度センサでは、判別部１４２の代わりに第３の比較例の判別部によって、角度センサが所定の状態にあるか否かを判別する。第３の比較例の判別部では、第３の比較例の判定範囲を規定する。第３の比較例の判定範囲は、その両端を表す２つのしきい値が変化しないものである。
【０２４５】
次に、第３の比較例の角度センサの問題点について説明する。第３の比較例の角度センサでは、角度センサが正常状態にあるときに角度センサが故障していると判別されることを避けるために、第３の比較例の判定範囲を、角度センサが正常状態にあるときにおける判定値ｄＬｒの変動範囲を含み、この変動範囲よりも広い範囲に設定する必要がある。しかし、この場合には、第１の実施の形態で説明した第１の比較例の場合と同様に、角度センサの故障を精度よく検出することができない。
【０２４６】
これに対し、本実施の形態では、前述のように、第１および第２の間隔変動幅は、判定値変動幅に比べて極めて小さい。そのため、本実施の形態によれば、角度センサ１が正常状態にあるときに角度センサ１が故障していると判別されることを防止しながら、第１および第２の間隔を小さくすることができる。これにより、本実施の形態によれば、実際に角度センサ１の故障が発生した瞬間に、判定値ｄＬｒが判定範囲を超えるようにすることができる。従って、本実施の形態によれば、角度センサ１の状態、すなわち角度センサ１が故障しているか否かを精度よく判別することが可能になる。
【０２４７】
なお、式（２８）で表されるしきい値変動成分ＦＣ３を用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べてしきい値変動成分ＦＣ３が変化する。しかし、式（２８）中の係数“ｊ”の値は検出信号Ｓ２１の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、しきい値変動成分ＦＣ３の変化量は、判定値ｄＬｒの変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、第１および第２のしきい値ＴＨ３１，ＴＨ３２によって規定される判定範囲を用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０２４８】
また、式（２９）で表されるしきい値変動成分ＦＣ３を用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１またはＳ２３が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べてしきい値変動成分ＦＣ３が変化する。しかし、式（２９）中の係数“ｊ”，“ｍ”の値は、検出信号Ｓ２１，Ｓ２３の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ２１またはＳ２３が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、しきい値変動成分ＦＣ３の変化量は、判定値ｄＬｒの変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、第１および第２のしきい値ＴＨ３１，ＴＨ３２によって規定される判定範囲を用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０２４９】
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の実施の形態と同様である。
【０２５０】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る角度センサ１は、第１の実施の形態における検出信号生成部２、角度検出部３および状態判別装置４の代わりに、検出信号生成部２０２、角度検出部２０３および状態判別装置２０４を備えている。検出信号生成部２０２および角度検出部２０３は、物理量情報生成部に対応する。
【０２５１】
始めに、図２１を参照して、検出信号生成部２０２について説明する。図２１は、検出信号生成部２０２の構成を示す回路図である。検出信号生成部２０２は、それぞれ検出対象の角度θと対応関係を有する第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を生成する。検出信号生成部２０２は、第１の検出信号Ｓ３１を生成する第１の検出回路２１０と、第２の検出信号Ｓ３２を生成する第２の検出回路２２０とを含んでいる。第１および第２の検出回路２１０，２２０の各々は、回転磁界ＭＦを検出する少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。検出信号生成部２０２は、更に、電源ポートＶとグランドポートＧを含んでいる。電源ポートＶとグランドポートＧの間には、５Ｖ等の所定の大きさの電源電圧が印加される。
【０２５２】
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は所定の周期で変化する。この場合、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、いずれも、上記所定の周期と等しい信号周期で周期的に変化する。第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、互いに位相が異なっている。
【０２５３】
第１の検出回路２１０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１２と、出力ポートＥ２１０を有している。磁気検出素子Ｒ２１１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ２１１の他端は、磁気検出素子Ｒ２１２の一端と出力ポートＥ２１０に接続されている。磁気検出素子Ｒ２１２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ２１０は、磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１２の接続点の電位に対応する第１の検出信号Ｓ３１を出力する。
【０２５４】
第２の検出回路２２０は、直列に接続された一対の磁気検出素子Ｒ２２１，Ｒ２２２と、出力ポートＥ２２０を有している。磁気検出素子Ｒ２２１の一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ２２１の他端は、磁気検出素子Ｒ２２２の一端と出力ポートＥ２２０に接続されている。磁気検出素子Ｒ２２２の他端は、グランドポートＧに接続されている。出力ポートＥ２２０は、磁気検出素子Ｒ２２１，Ｒ２２２の接続点の電位に対応する第２の検出信号Ｓ３２を出力する。
【０２５５】
磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１２，Ｒ２２１，Ｒ２２２の各々の構成は、磁化固定層の磁化の方向を除いて、第１の実施の形態における磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２の各々の構成と同じである。
【０２５６】
第１の検出回路２１０では、磁気検出素子Ｒ２１１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。以下、この方向を第１の方向Ｄ２１と言う。磁気検出素子Ｒ２１２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第１の方向Ｄ２１とは反対方向すなわち−Ｘ方向である。第１の検出回路２１０では、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ２１の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ２１１，Ｒ２１２の接続点の電位が変化する。従って、第１の検出回路２１０は、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ２１の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第１の検出信号Ｓ３１として出力する。回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ２１の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０２５７】
第２の検出回路２２０では、磁気検出素子Ｒ２２１に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＹ方向である。以下、この方向を第２の方向Ｄ２２と言う。磁気検出素子Ｒ２２２に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、第２の方向Ｄ２２とは反対方向すなわち−Ｙ方向である。第２の検出回路２２０では、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２２の成分の強度に応じて、磁気検出素子Ｒ２２１，Ｒ２２２の接続点の電位が変化する。従って、第２の検出回路２２０は、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２２の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を第２の検出信号Ｓ３２として出力する。回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２２の成分の強度は、検出対象の角度θと対応関係を有する。
【０２５８】
なお、検出回路２１０，２２０内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。
【０２５９】
検出対象の角度θが所定の周期で変化する場合、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の各々は、理想成分と誤差成分とを含む。以下の説明では、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、いずれも、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。検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、それらの理想成分の位相が互いに異なり且つ所定の位相関係を有するものである。本実施の形態では特に、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、それらの理想成分の位相が互いに９０°異なるものである。
【０２６０】
次に、図２２を参照して、角度検出部２０３および状態判別装置２０４について説明する。図２２は、角度検出部２０３および状態判別装置２０４の構成を示す機能ブロック図である。角度検出部２０３および状態判別装置２０４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。
【０２６１】
角度検出部２０３は、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を用いた演算を行って、検出対象の角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを生成する。角度検出部２０３は、それぞれ検出信号Ｓ３１，Ｓ３２が入力される入力ポートＰ２１０，Ｐ２２０と、角度演算部１３３とを備えている。
【０２６２】
角度演算部１３３の構成および動作は、以下の点を除いて、第２の実施の形態と同様である。本実施の形態では、角度演算部１３３の正規化部３３１（図５参照）には、第２の実施の形態における信号Ｓｅの代わりに、第１の検出信号Ｓ３１が入力される。また、角度演算部１３３の正規化部３３２（図５参照）には、第２の実施の形態における信号Ｓｆの代わりに、第２の検出信号Ｓ３２が入力される。
【０２６３】
以下、図２２に示した状態判別装置２０４について説明する。状態判別装置２０４は、判定値生成部２４１と、判別部２４２とを備えている。
【０２６４】
判定値生成部２４１は、入力ポートＰ２１０，Ｐ２２０に入力された第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を、それぞれ、最大値が１になり、最小値が共に−１になるように正規化する。以下の判定値生成部２４１および判別部２４２の動作の説明中における第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２は、特段の断りがない限り、正規化された後の信号である。
【０２６５】
判定値生成部２４１は、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を用いた演算を行って１つの判定値ｄＬｒ２を生成する。本実施の形態では特に、判定値生成部２４１は、第１の検出信号Ｓ３１の二乗と、第２の検出信号Ｓ３２の二乗との和を求めることを含む演算を行って判定値ｄＬｒ２を生成する。なお、「第１の検出信号Ｓ３１の二乗と、第２の検出信号Ｓ３２の二乗との和を求めることを含む演算」は、検出信号Ｓ３１の二乗と検出信号Ｓ３２の二乗との和を求めた後に、正規化等のために所定の係数を掛けたり、所定の値を加減したりすることを含む。また、この演算に用いられる検出信号Ｓ３１，Ｓ３２には、正規化された後の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２が含まれる。
【０２６６】
以下、判定値ｄＬｒ２を生成するための演算について具体的に説明する。まず、判定値生成部２４１は、下記の式（３０）で表される演算を行って、初期判定値Ｌｒ２を生成する。
【０２６７】
Ｌｒ２＝Ｓ３１２＋Ｓ３２２  …（３０）
【０２６８】
次に、判定値生成部２４１は、下記の式（３１）で表される演算を行って、判定値ｄＬｒ２を生成する。
【０２６９】
ｄＬｒ２＝Ｌｒ２−Ｌｒ２ａｖ  …（３１）
【０２７０】
式（３１）におけるＬｒ２ａｖは、角度センサ１が正常状態にあるときに検出対象の角度θが０°から３６０°まで変化したときの初期判定値Ｌｒ２の平均値である。この平均値Ｌｒ２ａｖは、例えば、故障していない角度センサ１の出荷前に初期判定値Ｌｒ２を測定し、その測定結果に応じて決定される。
【０２７１】
検出信号Ｓ３１，Ｓ３２がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合には、判定値ｄＬｒ２は理想値成分のみからなる。この理想値成分は、検出対象の角度θに関わらずに、一定の値、具体的には０である。
【０２７２】
検出信号Ｓ３１，Ｓ３２がいずれも理想成分のみからなり且つ角度センサ１が故障していない場合以外の場合には、判定値ｄＬｒ２は、理想値成分とは異なる値になり得る。判定値ｄＬｒ２は、理想値成分とは異なる値になる場合には、検出対象の角度θに応じて変動し得る。
【０２７３】
検出信号Ｓ３１，Ｓ３２がそれぞれ誤差成分を含む場合には、角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるときに、判定値ｄＬｒ２は、検出対象の角度θに応じて変動する。この場合、判定値ｄＬｒ２は、理想値成分と、検出対象の角度θに応じて変動する変動成分とを含んでいると言える。角度センサ１が所定の状態にあるときにおける判定値ｄＬｒ２の変動は、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の誤差成分に起因する。
【０２７４】
本実施の形態では、判別部２４２は、１つの判定範囲と、第１のしきい値ＴＨ４１と、第２のしきい値ＴＨ４２を規定する。第１のしきい値ＴＨ４１は判定範囲の下側の端を表し、第２のしきい値ＴＨ４２は判定範囲の上側の端を表す。従って、判定範囲は、第１のしきい値ＴＨ４１から第２のしきい値ＴＨ４２までの範囲である。
【０２７５】
以下、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける判定値ｄＬｒ２の、検出対象の角度θに応じた変動幅を、判定値変動幅と言う。判定値変動幅は、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける判定値ｄＬｒ２の最大値と最小値の差である。
【０２７６】
また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第１のしきい値ＴＨ４１と判定値ｄＬｒ２との差を、第１の間隔と言う。また、検出対象の角度θに応じた第１の間隔の変動幅を、第１の間隔変動幅と言う。第１の間隔変動幅は、第１の間隔の最大値と最小値の差である。また、角度センサ１が所定の状態にあるときにおける第２のしきい値ＴＨ４２と判定値ｄＬｒ２との差を、第２の間隔と言う。また、検出対象の角度θに応じた第２の間隔の変動幅を、第２の間隔変動幅と言う。第２の間隔変動幅は、第２の間隔の最大値と最小値の差である。
【０２７７】
判別部２４２は、判定値変動幅に比べて第１および第２の間隔変動幅が小さくなるように第１および第２のしきい値ＴＨ４１，ＴＨ４２を変化させる。
【０２７８】
以下、第１および第２のしきい値ＴＨ４１，ＴＨ４２について、具体的に説明化する。第１および第２のしきい値ＴＨ４１，ＴＨ４２は、それぞれ、下記の式（３２）、（３３）によって表される。
【０２７９】
ＴＨ４１＝ＳＶ４１＋ＦＣ４  …（３２）
ＴＨ４２＝ＳＶ４２＋ＦＣ４  …（３３）
【０２８０】
ＳＶ４１は第１の基準値であり、ＳＶ４２は第２の基準値である。第１および第２の基準値ＳＶ４１，ＳＶ４２は、いずれも一定の値である。第２の基準値ＳＶ４２は、第１の基準値ＳＶ４１よりも大きい。
【０２８１】
ＦＣ４は、検出対象の角度θに応じて変化するしきい値変動成分である。しきい値変動成分ＦＣ４は、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の少なくとも一方を用いて生成される。このようにして、判別部２４２は、第１および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の少なくとも一方を用いて第１および第２のしきい値ＴＨ４１，ＴＨ４２を変化させる。
【０２８２】
以下、しきい値変動成分ＦＣ４の第１および第２の例について説明する。第１の例のしきい値変動成分ＦＣ４は、下記の式（３４）によって表される。式（３４）の右辺は、式（２８）の右辺におけるＳ２１をＳ３１に変えたものである。
【０２８３】
ＦＣ４＝ｊ・（８・Ｓ３１４−８・Ｓ３１２＋１）＋ｋ  …（３４）
【０２８４】
第２の例のしきい値変動成分ＦＣ４は、下記の式（３５）によって表される。式（３５）の右辺は、式（２９）の右辺におけるＳ２１，Ｓ２３を、それぞれＳ３１，Ｓ３２に変えたものである。
【０２８５】
ＦＣ４＝ｊ・（８・Ｓ３１４−８・Ｓ３１２＋１）＋ｍ・（８・Ｓ３２４−８・Ｓ３２２＋１）＋ｋ  …（３５）
【０２８６】
しきい値変動成分ＦＣ４の第１および第２の例の意味は、第３の実施の形態におけるしきい値変動成分ＦＣ３の第１および第２の例と同様である。第３の実施の形態と同様に、係数“ｊ”，“ｍ”の値は、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さく、具体的には、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の各々の理想成分の振幅の１０％以下である。
【０２８７】
判定値ｄＬｒ２が４次変動成分を含む場合には、第１または第２の例のしきい値変動成分ＦＣ４を用いて第１および第２のしきい値ＴＨ４１，ＴＨ４２を変動させることにより、第１および第２の間隔変動幅は、判定値変動幅に比べて極めて小さくなる。
【０２８８】
判別部２４２は、判定値ｄＬｒ２が判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定して、その判定結果を示す信号を出力する。第１および第２の基準値ＳＶ４１，ＳＶ４２は、例えば、第１の実施の形態と同様に、角度誤差ＡＥが許容範囲を超えるような角度センサ１の故障を検出できるように設定される。
【０２８９】
次に、本実施の形態に係る状態判別方法について説明する。本実施の形態に係る状態判別方法は、本実施の形態に係る角度センサ１が所定の状態すなわち正常状態にあるか否かを判別する方法である。この状態判別方法は、本実施の形態に係る状態判別装置２０４によって実行される。
【０２９０】
本実施の形態に係る状態判別方法は、基本的には、図８に示したフローチャートの通りである。本実施の形態における手順Ｓ１０１では、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２を用いた演算を行って判定値ｄＬｒ２を生成する。本実施の形態における手順Ｓ１０１は、図２２に示した判定値生成部２４１によって実行される。手順Ｓ１０１の内容は、前述の判定値生成部２４１の動作の内容と同じである。
【０２９１】
本実施の形態における手順Ｓ１０２では、判定値ｄＬｒ２が判定範囲内にある場合には角度センサ１は正常状態にあると判定し、それ以外の場合には角度センサ１は故障していると判定する。本実施の形態における手順Ｓ１０２は、図２２に示した判別部２４２によって実行される。手順Ｓ１０２の内容は、前述の判別部２４２の動作の内容と同じである。
【０２９２】
本実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様に、第１および第２の間隔変動幅を、判定値変動幅に比べて極めて小さくすることができる。これにより、本実施の形態によれば、角度センサ１の状態、すなわち角度センサ１が故障しているか否かを精度よく判別することが可能になる。
【０２９３】
なお、式（３４）で表されるしきい値変動成分ＦＣ４を用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ３１が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べてしきい値変動成分ＦＣ４が変化する。しかし、式（３４）中の係数“ｊ”の値は検出信号Ｓ３１の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ３１が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、しきい値変動成分ＦＣ４の変化量は、判定値ｄＬｒ２の変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、第１および第２のしきい値ＴＨ４１，ＴＨ４２によって規定される判定範囲を用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０２９４】
また、式（３５）で表されるしきい値変動成分ＦＣ４を用いる場合には、正常状態と比べて検出信号Ｓ３１またはＳ３２が変化するような角度センサ１の故障が発生すると、正常状態と比べてしきい値変動成分ＦＣ４が変化する。しかし、式（３５）中の係数“ｊ”，“ｍ”の値は、検出信号Ｓ３１，Ｓ３２の各々の理想成分の振幅よりも極めて小さい。そのため、正常状態と比べて検出信号Ｓ３１またはＳ３２が変化するような角度センサ１の故障が発生した場合、しきい値変動成分ＦＣ４の変化量は、判定値ｄＬｒ２の変化量よりも極めて小さくなる。そのため、このような場合であっても、第１および第２のしきい値ＴＨ４１，ＴＨ４２によって規定される判定範囲を用いて、角度センサ１の故障を精度よく検出することができる。
【０２９５】
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３の実施の形態と同様である。
【０２９６】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明は、磁気式の角度センサに限らず、所定の物理量と対応関係を有する情報を生成する物理量情報生成装置全般に適用することができる。磁気式の角度センサ以外の物理量情報生成装置の例としては、光学式の角度センサや、インダクタンス式のポテンショメータや、レゾルバが挙げられる。
【符号の説明】
【０２９７】
１…角度センサ、２…検出信号生成部、３…角度検出部、４…状態判別装置、１０…第１の検出回路、２０…第２の検出回路、３０…第３の検出回路、４１…判定値生成部、４２…判別部。
【図１】
0006304610.tif 000002
【図２】
0006304610.tif 000003
【図３】
0006304610.tif 000004
【図４】
0006304610.tif 000005
【図５】
0006304610.tif 000006
【図６】
0006304610.tif 000007
【図７】
0006304610.tif 000008
【図８】
0006304610.tif 000009
【図９】
0006304610.tif 000010
【図１０】
0006304610.tif 000011
【図１１】
0006304610.tif 000012
【図１２】
0006304610.tif 000013
【図１３】
0006304610.tif 000014
【図１４】
0006304610.tif 000015
【図１５】
0006304610.tif 000016
【図１６】
0006304610.tif 000017
【図１７】
0006304610.tif 000018
【図１８】
0006304610.tif 000019
【図１９】
0006304610.tif 000020
【図２０】
0006304610.tif 000021
【図２１】
0006304610.tif 000022
【図２２】
0006304610.tif 000023