(57)【要約】【課題】回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する回転磁界センサにおいて、検出角度の誤差を低減する。【解決手段】第１の検出部１０は第１および第２の検出回路１１，１２を有し、第２の検出部２０は第３および第４の検出回路２１，２２を有している。検出回路１２，２２の出力信号の位相は、それぞれ検出回路１１，２１の出力信号の位相に対して、信号周期の１／４の奇数倍だけ異なっている。検出回路２１の出力信号の位相は、検出回路１１の出力信号の位相に対して、信号周期の１／２の整数倍を除く信号周期の１／６の整数倍だけ異なっている。回転磁界センサは、検出回路１１，２１の出力信号に基づいて第１の信号を生成し、検出回路１２，２２の出力信号に基づいて第２の信号を生成し、第１および第２の信号に基づいて角度検出値を算出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する回転磁界センサであって、
第１の位置において前記回転磁界を検出する第１の検出部と、
第２の位置において前記回転磁界を検出する第２の検出部とを備え、
前記第１の検出部は、前記回転磁界の第１の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第１の検出回路と、前記回転磁界の第２の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第２の検出回路とを有し、
前記第２の検出部は、前記回転磁界の第３の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第３の検出回路と、前記回転磁界の第４の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第４の検出回路とを有し、
前記第１ないし第４の検出回路は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、
前記第１ないし第４の検出回路の出力信号は、互いに等しい信号周期で周期的に変化し、
前記第３の検出回路の出力信号の位相は、前記第１の検出回路の出力信号の位相と異なり、
前記第４の検出回路の出力信号の位相は、前記第２の検出回路の出力信号の位相と異なり、
回転磁界センサは、更に、
前記第１および第３の検出回路の出力信号に基づいて、前記回転磁界の第１の方向の成分の強度と前記回転磁界の第３の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、前記第１および第３の検出回路の出力信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第１の信号を生成する第１の演算回路と、
前記第２および第４の検出回路の出力信号に基づいて、前記回転磁界の第２の方向の成分の強度と前記回転磁界の第４の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、前記第２および第４の検出回路の出力信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第２の信号を生成する第２の演算回路と、
前記第１および第２の信号に基づいて、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有する角度検出値を算出する第３の演算回路とを備えたことを特徴とする回転磁界センサ。
【請求項２】
前記第２の検出回路の出力信号の位相は、前記第１の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
前記第３の検出回路の出力信号の位相は、前記第１の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／２の整数倍を除く前記信号周期の１／６の整数倍だけ異なり、
前記第４の検出回路の出力信号の位相は、前記第３の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項１記載の回転磁界センサ。
【請求項３】
前記第１の位置と第２の位置は、前記回転磁界の回転方向について同じ位置であり、前記第１の方向と第３の方向は、前記回転磁界の回転方向について、前記信号周期の１／２の整数を除く前記信号周期の１／６の整数倍に相当する空間上の角度だけ異なることを特徴とする請求項２記載の回転磁界センサ。
【請求項４】
前記第１の位置と第２の位置は互いに異なる位置であり、前記第１の位置と第２の位置のずれは、前記信号周期の１／２の整数倍を除く前記信号周期の１／６の整数倍に相当することを特徴とする請求項２記載の回転磁界センサ。
【請求項５】
前記第１ないし第４の検出回路は、それぞれ、前記少なくとも１つの磁気検出素子として、直列に接続された一対の磁気検出素子を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項６】
前記第１ないし第４の検出回路は、それぞれ、直列に接続された第１の対の磁気検出素子と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子とを含むホイートストンブリッジ回路を有することを特徴とする請求項５記載の回転磁界センサ。
【請求項７】
前記磁気検出素子は磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項５または６記載の回転磁界センサ。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、前記磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有することを特徴とする請求項７記載の回転磁界センサ。
【請求項９】
前記第２の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向は、前記第１の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向に直交し、
前記第４の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向は、前記第３の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向に直交していることを特徴とする請求項８記載の回転磁界センサ。
【請求項１０】
更に、
第３の位置において前記回転磁界を検出する第３の検出部と、
第４の位置において前記回転磁界を検出する第４の検出部とを備え、
前記第３の検出部は、前記回転磁界の第５の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第５の検出回路と、前記回転磁界の第６の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第６の検出回路とを有し、
前記第４の検出部は、前記回転磁界の第７の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第７の検出回路と、前記回転磁界の第８の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第８の検出回路とを有し、
前記第５ないし第８の検出回路は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、
前記第１ないし第８の検出回路の出力信号は、互いに等しい信号周期で周期的に変化し、
前記第７の検出回路の出力信号の位相は、前記第５の検出回路の出力信号の位相と異なり、
前記第８の検出回路の出力信号の位相は、前記第６の検出回路の出力信号の位相と異なり、
回転磁界センサは、更に、
前記第５および第７の検出回路の出力信号に基づいて、前記回転磁界の第５の方向の成分の強度と前記回転磁界の第７の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、前記第５および第７の検出回路の出力信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第３の信号を生成する第４の演算回路と、
前記第６および第８の検出回路の出力信号に基づいて、前記回転磁界の第６の方向の成分の強度と前記回転磁界の第８の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、前記第６および第８の検出回路の出力信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第４の信号を生成する第５の演算回路と、
前記第３および第４の信号に基づいて、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有する第２の角度検出値を算出する第６の演算回路と、
前記第３の演算回路によって算出された第１の角度検出値と、前記第６の演算回路によって算出された第２の角度検出値とに基づいて、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度の検出値を算出する第７の演算回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の回転磁界センサ。
【請求項１１】
前記第２の検出回路の出力信号の位相は、前記第１の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
前記第３の検出回路の出力信号の位相は、前記第１の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／２の整数倍を除く前記信号周期の１／６の整数倍だけ異なり、
前記第４の検出回路の出力信号の位相は、前記第３の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
前記第６の検出回路の出力信号の位相は、前記第５の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
前記第７の検出回路の出力信号の位相は、前記第５の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／２の整数倍を除く前記信号周期の１／６の整数倍だけ異なり、
前記第８の検出回路の出力信号の位相は、前記第７の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項１０記載の回転磁界センサ。
【請求項１２】
前記第１の角度検出値は、前記回転磁界の方向が理想的に回転する場合に想定される前記第１の角度検出値の理論値に対する第１の角度誤差を含み、
前記第２の角度検出値は、前記回転磁界の方向が理想的に回転する場合に想定される前記第２の角度検出値の理論値に対する第２の角度誤差を含み、
前記第１および第２の角度誤差は、前記回転磁界の方向の変化に伴って互いに等しい角度誤差周期で周期的に変化し、且つ前記第１および第２の角度誤差の変化は、前記回転磁界の方向の変化に依存し、
前記第３の位置と第４の位置は、それぞれ、前記第１の位置と第２の位置に対して、前記角度誤差周期の１／２の奇数倍に相当する量だけずれていることを特徴とする請求項１０または１１記載の回転磁界センサ。
【請求項１３】
前記角度誤差周期は、前記回転磁界の方向の回転の周期の１／２であることを特徴とする請求項１２記載の回転磁界センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する回転磁界センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車のステアリングの回転位置の検出等の種々の用途で、対象物の回転位置を検出するために、回転磁界センサが広く利用されている。回転磁界センサは、対象物の回転位置を検出する場合に限らず、対象物の直線的な変位を検出する場合にも利用されている。回転磁界センサが用いられるシステムでは、一般的に、対象物の回転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手段（例えば磁石）が設けられる。回転磁界センサは、磁気検出素子を用いて、回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する。これにより、対象物の回転位置や直線的な変位が検出される。
【０００３】
回転磁界センサとしては、特許文献１ないし４に記載されているように、２つのブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）を有するものが知られている。この回転磁界センサにおいて、２つのブリッジ回路は、それぞれ、４つの磁気検出素子としての磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子とも記す。）を含み、回転磁界の一方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する。２つのブリッジ回路の出力信号の位相は、各ブリッジ回路の出力信号の周期の１／４だけ異なっている。回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度は、２つのブリッジ回路の出力信号に基づいて算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６５７９５号公報
【特許文献２】特表２００４−５０４７１３号公報
【特許文献３】特開２００９−２５３１９号公報
【特許文献４】特許第４２７３３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気検出素子としてＭＲ素子を用いた回転磁界センサでは、回転磁界の方向の回転に伴って、ＭＲ素子の抵抗値に対応する出力信号の波形は、理想的には正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）となる。しかし、特許文献２に記載されているように、ＭＲ素子の出力信号波形は正弦曲線から歪む場合があることが知られている。ＭＲ素子の出力信号波形が歪むと、回転磁界センサによる検出角度に誤差が生じる場合がある。ＭＲ素子の出力信号波形が歪む原因の１つには、ＭＲ素子に起因するものがある。
【０００６】
ここで、ＭＲ素子がＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子またはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子である場合を例にとって、ＭＲ素子に起因してＭＲ素子の出力信号波形が歪む場合の例について説明する。ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有している。ＭＲ素子に起因してＭＲ素子の出力信号波形が歪む場合の例としては、磁化固定層の磁化方向が回転磁界等の影響によって変動する場合が挙げられる。これは、回転磁界の強度が比較的大きい場合に発生しやすい。ＭＲ素子に起因してＭＲ素子の出力信号波形が歪む場合の他の例としては、自由層の磁化方向が、自由層の形状異方性や保磁力等の影響によって、回転磁界の方向と一致しない場合が挙げられる。これは、回転磁界の強度が比較的小さい場合に発生しやすい。
【０００７】
特許文献２には、主参照磁化軸を持つ主検出素子に、それぞれ主参照磁化軸に対して傾いた参照磁化軸を有する２つの補正検出素子を電気的に接続して、検出角度を補正するようにした磁気抵抗センサが記載されている。しかし、このセンサでは、主検出素子および補正検出素子の抵抗、サイズ、材料や、回転磁界の強度等の設計条件の違いに応じて、補正検出素子のデザインを最適化する必要があり、センサの設計が容易ではないという問題点がある。
【０００８】
なお、ここまでは、磁気検出素子としてＭＲ素子を用いた回転磁界センサにおいて、回転磁界センサによる検出角度に誤差が生じる場合があるという問題点について説明してきた。しかし、この問題点は、磁気検出素子を含み、回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する回転磁界センサ全般に当てはまる。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する回転磁界センサであって、検出角度の誤差を低減できるようにした回転磁界センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の回転磁界センサは、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出するものである。回転磁界センサは、第１の位置において回転磁界を検出する第１の検出部と、第２の位置において回転磁界を検出する第２の検出部とを備えている。
【００１１】
第１の検出部は、回転磁界の第１の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第１の検出回路と、回転磁界の第２の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第２の検出回路とを有している。第２の検出部は、回転磁界の第３の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第３の検出回路と、回転磁界の第４の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第４の検出回路とを有している。第１ないし第４の検出回路は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。
【００１２】
第１ないし第４の検出回路の出力信号は、互いに等しい信号周期で周期的に変化する。第３の検出回路の出力信号の位相は、第１の検出回路の出力信号の位相と異なっている。第４の検出回路の出力信号の位相は、第２の検出回路の出力信号の位相と異なっている。
【００１３】
本発明の回転磁界センサは、更に、
第１および第３の検出回路の出力信号に基づいて、回転磁界の第１の方向の成分の強度と回転磁界の第３の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、第１および第３の検出回路の出力信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第１の信号を生成する第１の演算回路と、
第２および第４の検出回路の出力信号に基づいて、回転磁界の第２の方向の成分の強度と回転磁界の第４の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、第２および第４の検出回路の出力信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第２の信号を生成する第２の演算回路と、
第１および第２の信号に基づいて、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有する角度検出値を算出する第３の演算回路とを備えている。
【００１４】
本発明の回転磁界センサにおいて、第１ないし第４の検出回路の出力信号は、磁気検出素子に起因して、信号周期の１／３の周期を有する誤差成分を含む場合がある。本発明の回転磁界センサでは、第１の演算回路によって、第１および第３の検出回路の出力信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第１の信号を生成し、第２の演算回路によって、第２および第４の検出回路の出力信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第２の信号を生成し、第３の演算回路によって、第１および第２の信号に基づいて、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有する角度検出値を算出する。これにより、本発明によれば、磁気検出素子に起因した回転磁界センサの検出角度の誤差を低減することが可能になる。なお、本発明において、「誤差成分が低減された」というのは、「信号の振幅に対する誤差成分の振幅の比率が低減された」という意味である。
【００１５】
本発明の回転磁界センサにおいて、第２の検出回路の出力信号の位相は、第１の検出回路の出力信号の位相に対して、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。第３の検出回路の出力信号の位相は、第１の検出回路の出力信号の位相に対して、信号周期の１／２の整数倍を除く信号周期の１／６の整数倍だけ異なっていることが好ましい。第４の検出回路の出力信号の位相は、第３の検出回路の出力信号の位相に対して、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。上記の好ましい構成により、第１の演算回路によって、第１および第３の検出回路の出力信号に基づいて第１の信号を生成する際に、第１および第３の検出回路の出力信号に含まれる誤差成分を相殺することが可能になる。また、上記の好ましい構成により、第２の検出回路の出力信号の位相と第４の検出回路の位相は、信号周期の１／６の整数倍（信号周期の１／２の整数倍となる場合を除く）だけ異なることになる。これにより、第２の演算回路によって、第２および第４の検出回路の出力信号に基づいて第２の信号を生成する際に、第２および第４の検出回路の出力信号に含まれる誤差成分を相殺することが可能になる。これらのことから、上記の好ましい構成により、磁気検出素子に起因した回転磁界センサの検出角度の誤差を、より効果的に低減することが可能になる。
【００１６】
上記の好ましい構成において、第１の位置と第２の位置は、回転磁界の回転方向について同じ位置であり、第１の方向と第３の方向は、回転磁界の回転方向について、信号周期の１／２の整数を除く信号周期の１／６の整数倍に相当する空間上の角度だけ異なっていてもよい。
【００１７】
また、上記の好ましい構成において、本発明の回転磁界センサにおいて、第１の位置と第２の位置は互いに異なる位置であり、第１の位置と第２の位置のずれは、信号周期の１／２の整数倍を除く信号周期の１／６の整数倍に相当するものであってもよい。
【００１８】
また、本発明の回転磁界センサにおいて、第１ないし第４の検出回路は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子として、直列に接続された一対の磁気検出素子を含んでいてもよい。この場合、第１ないし第４の検出回路は、それぞれ、直列に接続された第１の対の磁気検出素子と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子とを含むホイートストンブリッジ回路を有していてもよい。磁気検出素子は磁気抵抗効果素子であってもよい。磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有していてもよい。また、第２の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向は、第１の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向に直交し、第４の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向は、第３の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向に直交していてもよい。
【００１９】
また、本発明の回転磁界センサは、更に、第３の位置において回転磁界を検出する第３の検出部と、第４の位置において回転磁界を検出する第４の検出部とを備えていてもよい。第３の検出部は、回転磁界の第５の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第５の検出回路と、回転磁界の第６の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第６の検出回路とを有している。第４の検出部は、回転磁界の第７の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第７の検出回路と、回転磁界の第８の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第８の検出回路とを有している。第５ないし第８の検出回路は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。
【００２０】
第１ないし第８の検出回路の出力信号は、互いに等しい信号周期で周期的に変化する。第７の検出回路の出力信号の位相は、第５の検出回路の出力信号の位相と異なっている。第８の検出回路の出力信号の位相は、第６の検出回路の出力信号の位相と異なっている。
【００２１】
また、本発明の回転磁界センサは、更に、
第５および第７の検出回路の出力信号に基づいて、回転磁界の第５の方向の成分の強度と回転磁界の第７の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、第５および第７の検出回路の出力信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第３の信号を生成する第４の演算回路と、
第６および第８の検出回路の出力信号に基づいて、回転磁界の第６の方向の成分の強度と回転磁界の第８の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、第６および第８の検出回路の出力信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第４の信号を生成する第５の演算回路と、
第３および第４の信号に基づいて、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有する第２の角度検出値を算出する第６の演算回路と、
第３の演算回路によって算出された第１の角度検出値と、第６の演算回路によって算出された第２の角度検出値とに基づいて、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度の検出値を算出する第７の演算回路とを備えていてもよい。
【００２２】
本発明の回転磁界センサが上記第３および第４の検出部、ならびに第４ないし第７の演算回路を備えている場合、第２の検出回路の出力信号の位相は、第１の検出回路の出力信号の位相に対して、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。第３の検出回路の出力信号の位相は、第１の検出回路の出力信号の位相に対して、信号周期の１／２の整数倍を除く信号周期の１／６の整数倍だけ異なっていることが好ましい。第４の検出回路の出力信号の位相は、第３の検出回路の出力信号の位相に対して、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。第６の検出回路の出力信号の位相は、第５の検出回路の出力信号の位相に対して、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。第７の検出回路の出力信号の位相は、第５の検出回路の出力信号の位相に対して、信号周期の１／２の整数倍を除く信号周期の１／６の整数倍だけ異なっていることが好ましい。第８の検出回路の出力信号の位相は、第７の検出回路の出力信号の位相に対して、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。
【００２３】
本発明の回転磁界センサが上記第３および第４の検出部、ならびに第４ないし第７の演算回路を備えている場合、第１の角度検出値は、回転磁界の方向が理想的に回転する場合に想定される第１の角度検出値の理論値に対する第１の角度誤差を含み、第２の角度検出値は、回転磁界の方向が理想的に回転する場合に想定される第２の角度検出値の理論値に対する第２の角度誤差を含んでいてもよい。第１および第２の角度誤差は、回転磁界の方向の変化に伴って互いに等しい角度誤差周期で周期的に変化し、且つ第１および第２の角度誤差の変化は、回転磁界の方向の変化に依存していてもよい。この場合、第３の位置と第４の位置は、それぞれ、第１の位置と第２の位置に対して、角度誤差周期の１／２の奇数倍に相当する量だけずれていてもよい。また、この場合、角度誤差周期は、回転磁界の方向の回転の周期の１／２であってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の回転磁界センサでは、第１および第３の検出回路の出力信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第１の信号が生成され、第２および第４の検出回路の出力信号に比べて、信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第２の信号が生成され、第１および第２の信号に基づいて、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有する角度検出値が算出される。これにより、本発明によれば、回転磁界センサの検出角度の誤差を低減することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転磁界センサの概略の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における方向と角度の定義を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す回路図である。
【図４】図３における１つのＭＲ素子の一部を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における第１の検出回路の出力信号と誤差成分の波形を示す波形図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における第２の検出回路の出力信号と誤差成分の波形を示す波形図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態において第１および第３の検出回路の出力信号に含まれる誤差成分が相殺されることを示す説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態において第２および第４の検出回路の出力信号に含まれる誤差成分が相殺されることを示す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における第１および第２の信号の波形を示す波形図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における角度検出値と角度誤差を示す波形図である。
【図１１】図５に示した出力信号の波形と図６に示した出力信号の波形に基づいて算出された角度検出値に含まれる角度誤差の波形を示す波形図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における第１および第２の検出回路の各出力信号の波形を示す波形図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における第３および第４の検出回路の各出力信号の波形を示す波形図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態における角度誤差と第１の比較例の回転磁界センサにおける角度誤差の波形を示す波形図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態における第２の比較例の回転磁界センサの角度誤差の波形を示す波形図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例における演算部を示す回路図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例における演算部を示す回路図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態の第３の変形例における演算部を示す回路図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態における第１の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態における第２の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態における第３の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図２３】本発明の第３の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図２４】本発明の第３の実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図２５】本発明の第４の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す回路図である。
【図２６】本発明の第５の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の第５の実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図２８】本発明の第５の実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。
【図２９】本発明の第５の実施の形態における回転磁界、第１の角度検出値および第１の角度誤差の関係を示す波形図である。
【図３０】本発明の第５の実施の形態における角度誤差低減の作用を示す説明図である。
【図３１】本発明の第５の実施の形態における角度の検出値と角度誤差との関係を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る回転磁界センサの概略の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る回転磁界センサの概略の構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態における方向と角度の定義を示す説明図である。
【００２７】
図１に示したように、本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、基準位置における回転磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度を検出するものである。図１には、方向が回転する回転磁界ＭＦを発生する手段の例として、円柱状の磁石２を示している。この磁石２は、円柱の中心軸を含む仮想の平面を中心として対称に配置されたＮ極とＳ極とを有している。この磁石２は、円柱の中心軸を中心として回転する。これにより、磁石２が発生する回転磁界ＭＦの方向は、円柱の中心軸を含む回転中心Ｃを中心として回転する。回転磁界センサ１は、磁石２の一方の端面に対向するように配置される。なお、後で、他の実施の形態で説明するように、方向が回転する回転磁界ＭＦを発生する手段は、図１に示した磁石２に限られるものではない。
【００２８】
回転磁界センサ１は、第１の位置において回転磁界ＭＦを検出する第１の検出部１０と、第２の位置において回転磁界ＭＦを検出する第２の検出部２０とを備えている。図１では、理解を容易にするために、第１の検出部１０と第２の検出部２０を別体として描いているが、第１の検出部１０と第２の検出部２０は一体化されていてもよい。
【００２９】
ここで、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、磁石２の一方の端面から回転磁界センサ１に向かう方向をＺ方向と定義する。次に、Ｚ方向に垂直な仮想の平面上において、互いに直交する２つの方向をＸ方向とＹ方向と定義する。図２では、Ｘ方向を右側に向かう方向として表し、Ｙ方向を上側に向かう方向として表している。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向と定義し、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向と定義する。
【００３０】
基準位置ＰＲは、回転磁界センサ１が回転磁界ＭＦを検出する位置である。基準位置ＰＲは、例えば、第１の検出部１０が配置されている位置とする。基準方向ＤＲは、Ｙ方向とする。基準位置ＰＲにおける回転磁界ＭＦの方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度を記号θで表す。回転磁界ＭＦの方向ＤＭは、図２において時計回り方向に回転するものとする。角度θは、基準方向ＤＲから時計回り方向に見たときに正の値で表し、基準方向ＤＲから反時計回り方向に見たときに負の値で表す。
【００３１】
第１の検出部１０は、第１の位置Ｐ１において、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分と、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分とを検出する。第２の検出部２０は、第２の位置Ｐ２において、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分と、回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ４の成分とを検出する。本実施の形態では、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２は直交し、第３の方向Ｄ３と第４の方向Ｄ４も直交している。第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２は、回転磁界ＭＦの回転方向について同じ位置であり、基準位置ＰＲと一致している。第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３は、回転磁界ＭＦの回転方向について６０°だけ異なっている。
【００３２】
また、本実施の形態では、第２の方向Ｄ２は、基準方向ＤＲ（Ｙ方向）と一致している。ここで、第１の位置Ｐ１において回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第２の方向Ｄ２に対してなす角度を第１の角度と呼び、記号θ１で表す。角度θ１の正負の定義は、角度θと同様である。本実施の形態では、角度θ１は角度θと一致する。第１の方向Ｄ１は、第２の方向Ｄ２から９０°回転した方向である。
【００３３】
第３の方向Ｄ３は第１の方向Ｄ１から−６０°回転した方向であり、第４の方向Ｄ４は第２の方向Ｄ２から−６０°回転した方向である。また、第３の方向Ｄ３は、第４の方向Ｄ４から９０°回転した方向である。ここで、第２の位置Ｐ２において回転磁界ＭＦの方向ＤＭが第４の方向Ｄ４に対してなす角度を第２の角度と呼び、記号θ２で表す。角度θ２の正負の定義は、角度θと同様である。本実施の形態では、角度θ２は角度θよりも６０°だけ大きい。
【００３４】
次に、図３を参照して、回転磁界センサ１の構成について詳しく説明する。図３は、回転磁界センサ１の構成を示す回路図である。回転磁界センサ１は、前述のように、第１の検出部１０と第２の検出部２０とを備えている。第１の検出部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出力する第１の検出回路１１と、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出力する第２の検出回路１２とを有している。第２の検出部２０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出力する第３の検出回路２１と、回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ４の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第４の検出回路２２とを有している。第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２は、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。
【００３５】
第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号は、互いに等しい信号周期Ｔで周期的に変化する。第３の検出回路２１の出力信号の位相は、第１の検出回路１１の出力信号の位相と異なっている。第４の検出回路２２の出力信号の位相は、第２の検出回路１２の出力信号の位相と異なっている。本実施の形態では、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号の位相の関係は、特に以下のようになっていることが好ましい。
【００３６】
第２の検出回路１２の出力信号の位相は、第１の検出回路１１の出力信号の位相に対して、信号周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっていることが好ましい。第４の検出回路２２の出力信号の位相は、第３の検出回路２１の出力信号の位相に対して、信号周期Ｔ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の検出回路１１の出力信号と第２の検出回路１２の出力信号の位相差と、第３の検出回路２１の出力信号と第４の検出回路２２の出力信号の位相差は、それぞれ、信号周期Ｔの１／４の奇数倍から、わずかにずれていてもよい。
【００３７】
第３の検出回路２１の出力信号の位相は、第１の検出回路１１の出力信号の位相に対して、信号周期Ｔの１／２の整数倍を除く信号周期Ｔの１／６の整数倍だけ異なっていることが好ましい。なお、「信号周期Ｔの１／２の整数倍を除く信号周期Ｔの１／６の整数倍」というのは、信号周期Ｔの１／６の整数倍となる複数の位相差であって、そのうち、信号周期Ｔの１／２の整数倍（０倍を含む）となる複数の位相差を除いたものを指す。以下の説明では、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号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。
【００３８】
第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子として、直列に接続された一対の磁気検出素子を含んでいてもよい。この場合、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２は、それぞれ、直列に接続された第１の対の磁気検出素子と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子とを含むホイートストンブリッジ回路を有していてもよい。以下、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２が、それぞれ上記ホイートストンブリッジ回路を有している場合の例について説明する。
【００３９】
第１の検出回路１１は、ホイートストンブリッジ回路１４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。
【００４０】
第２の検出回路１２は、ホイートストンブリッジ回路１６を有している。ホイートストンブリッジ回路１６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。
【００４１】
第３の検出回路２１は、ホイートストンブリッジ回路２４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Ｖ３と、グランドポートＧ３と、２つの出力ポートＥ３１，Ｅ３２と、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ３３，Ｒ３４とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ３１，Ｒ３３の各一端は、電源ポートＶ３に接続されている。磁気検出素子Ｒ３１の他端は、磁気検出素子Ｒ３２の一端と出力ポートＥ３１に接続されている。磁気検出素子Ｒ３３の他端は、磁気検出素子Ｒ３４の一端と出力ポートＥ３２に接続されている。磁気検出素子Ｒ３２，Ｒ３４の各他端は、グランドポートＧ３に接続されている。電源ポートＶ３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Ｇ３はグランドに接続される。
【００４２】
第４の検出回路２２は、ホイートストンブリッジ回路２６を有している。ホイートストンブリッジ回路２６は、電源ポートＶ４と、グランドポートＧ４と、２つの出力ポートＥ４１，Ｅ４２と、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ４１，Ｒ４２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ４３，Ｒ４４とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ４１，Ｒ４３の各一端は、電源ポートＶ４に接続されている。磁気検出素子Ｒ４１の他端は、磁気検出素子Ｒ４２の一端と出力ポートＥ４１に接続されている。磁気検出素子Ｒ４３の他端は、磁気検出素子Ｒ４４の一端と出力ポートＥ４２に接続されている。磁気検出素子Ｒ４２，Ｒ４４の各他端は、グランドポートＧ４に接続されている。電源ポートＶ４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Ｇ４はグランドに接続される。
【００４３】
本実施の形態では、ホイートストンブリッジ回路（以下、ブリッジ回路と記す。）１４，１６，２４，２６に含まれる全ての磁気検出素子として、ＭＲ素子、特にＴＭＲ素子を用いている。なお、ＴＭＲ素子の代りにＧＭＲ素子を用いてもよい。ＴＭＲ素子またはＧＭＲ素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、回転磁界ＭＦの方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有している。ＴＭＲ素子では、非磁性層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、非磁性層は非磁性導電層である。ＴＭＲ素子またはＧＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。以下の説明では、ブリッジ回路１４，１６，２４，２６に含まれる磁気検出素子をＭＲ素子と記す。図３において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表し、白抜きの矢印は、ＭＲ素子における自由層の磁化の方向を表している。
【００４４】
第１の検出回路１１では、ＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１４における磁化固定層の磁化の方向は、第１の方向Ｄ１に平行な方向であり、ＭＲ素子Ｒ１２，Ｒ１３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１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の方向Ｄ１は、第１の検出回路１１が回転磁界ＭＦを検出するときの基準の方向であり、第１の検出回路１１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出力する。具体的には、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差が、第１の検出回路１１の出力信号である。図３に示した例では、ＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１４における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１２，Ｒ１３における磁化固定層の磁化の方向は−Ｘ方向である。この例では、第１の方向Ｄ１は、Ｘ方向と同じ方向になる。
【００４５】
第２の検出回路１２では、ＭＲ素子Ｒ２１，Ｒ２４における磁化固定層の磁化の方向は、第２の方向Ｄ２に平行な方向であり、ＭＲ素子Ｒ２２，Ｒ２３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ２１，Ｒ２４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２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の方向Ｄ２は、第２の検出回路１２が回転磁界ＭＦを検出するときの基準の方向であり、第２の検出回路１２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出力する。具体的には、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差が、第２の検出回路１２の出力信号である。図３に示した例では、ＭＲ素子Ｒ２１，Ｒ２４における磁化固定層の磁化の方向はＹ方向であり、ＭＲ素子Ｒ２２，Ｒ２３における磁化固定層の磁化の方向は−Ｙ方向である。この例では、第２の方向Ｄ２は、Ｙ方向と同じ方向になる。
【００４６】
第３の検出回路２１では、ＭＲ素子Ｒ３１，Ｒ３４における磁化固定層の磁化の方向は、第３の方向Ｄ３に平行な方向であり、ＭＲ素子Ｒ３２，Ｒ３３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ３１，Ｒ３４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度に応じて、出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差が変化する。従って、第３の方向Ｄ３は、第３の検出回路２１が回転磁界ＭＦを検出するときの基準の方向であり、第３の検出回路２１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出力する。具体的には、出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差が、第３の検出回路２１の出力信号である。図３に示した例では、ＭＲ素子Ｒ３１，Ｒ３４における磁化固定層の磁化の方向は、図２に示した第３の方向Ｄ３と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ３２，Ｒ３３における磁化固定層の磁化の方向は第３の方向Ｄ３とは反対方向である。
【００４７】
第４の検出回路２２では、ＭＲ素子Ｒ４１，Ｒ４４における磁化固定層の磁化の方向は、第４の方向Ｄ４に平行な方向であり、ＭＲ素子Ｒ４２，Ｒ４３における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子Ｒ４１，Ｒ４４における磁化固定層の磁化の方向とは反対の方向である。この場合、回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ４の成分の強度に応じて、出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差が変化する。従って、第４の方向Ｄ４は、第４の検出回路２２が回転磁界ＭＦを検出するときの基準の方向であり、第４の検出回路２２は、回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ４の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する。具体的には、出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差が、第４の検出回路２２の出力信号である。図３に示した例では、ＭＲ素子Ｒ４１，Ｒ４４における磁化固定層の磁化の方向は、図２に示した第４の方向Ｄ４と同じ方向であり、ＭＲ素子Ｒ４２，Ｒ４３における磁化固定層の磁化の方向は第４の方向Ｄ４とは反対方向である。
【００４８】
なお、検出回路１１，１２，２１，２２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。
【００４９】
ここで、図４を参照して、ＭＲ素子の構成の一例について説明する。図４は、図３に示した回転磁界センサ１における１つのＭＲ素子の一部を示す斜視図である。この例では、１つのＭＲ素子は、複数の下部電極と、複数のＭＲ膜と、複数の上部電極とを有している。複数の下部電極４２は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極４２は細長い形状を有している。下部電極４２の長手方向に隣接する２つの下部電極４２の間には、間隙が形成されている。図４に示したように、下部電極４２の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ膜５０が配置されている。ＭＲ膜５０は、下部電極４２側から順に積層された自由層５１、非磁性層５２、磁化固定層５３および反強磁性層５４を含んでいる。自由層５１は、下部電極４２に電気的に接続されている。反強磁性層５４は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層５３との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層５３の磁化の方向を固定する。複数の上部電極４３は、複数のＭＲ膜５０の上に配置されている。個々の上部電極４３は細長い形状を有し、下部電極４２の長手方向に隣接する２つの下部電極４２上に配置されて隣接する２つのＭＲ膜５０の反強磁性層５４同士を電気的に接続する。このような構成により、図４に示したＭＲ素子は、複数の下部電極４２と複数の上部電極４３とによって直列に接続された複数のＭＲ膜５０を有している。なお、ＭＲ膜５０における層５１〜５４の配置は、図４に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００５０】
回転磁界センサ１は、更に、演算部３０を備えている。図３に示したように、演算部３０は、第１ないし第３の演算回路３１，３２，３３を有している。第１の演算回路３１は、第１および第３の検出回路１１，２１の出力信号に基づいて、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分の強度と回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度の両方と対応関係を有する第１の信号を生成する。第２の演算回路３２は、第２および第４の検出回路１２，２２の出力信号に基づいて、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分の強度と回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ４の成分の強度の両方と対応関係を有する第２の信号を生成する。第３の演算回路３３は、第１の信号および第２の信号に基づいて、基準位置ＰＲにおける回転磁界ＭＦの方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを算出する。第１ないし第３の演算回路３１，３２，３３は、例えば、１つのマイクロコンピュータによって実現することができる。第１および第２の信号の生成方法と角度検出値θｓの算出方法については、後で詳しく説明する。
【００５１】
演算部３０は、更に、８つの入力ポートＩＮ１〜ＩＮ８と、出力ポートＯＵＴ１とを有している。入力ポートＩＮ１〜ＩＮ８は、それぞれ、出力ポートＥ１１，Ｅ１２，Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ３１，Ｅ３２，Ｅ４１，Ｅ４２に接続されている。
【００５２】
演算部３０は、更に、８つのアナログ−デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と記す。）ＡＤ１〜ＡＤ８と、８つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ８とを有している。スイッチＳＷ１〜ＳＷ８は、それぞれ、第１のポートと第２のポートとを有し、第１のポートと第２のポートとの間における導通状態と非導通状態が選択されるようになっている。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１〜ＡＤ８の入力端は、それぞれ、入力ポートＩＮ１〜ＩＮ８に接続されている。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１〜ＡＤ８は、それぞれ、出力ポートＥ１１，Ｅ１２，Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ３１，Ｅ３２，Ｅ４１，Ｅ４２に現れる電位をデジタル信号に変換して出力する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ８の第１のポートは、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１〜ＡＤ８の出力端に接続されている。
【００５３】
演算部３０は、更に、４つの差分回路１１１，１１２，１２１，１２２を有している。差分回路１１１，１１２，１２１，１２２は、それぞれ、第１および第２の入力端と出力端とを有している。差分回路１１１の第１の入力端は、スイッチＳＷ１の第２のポートに接続されている。差分回路１１１の第２の入力端は、スイッチＳＷ２の第２のポートに接続されている。差分回路１１２の第１の入力端は、スイッチＳＷ３の第２のポートに接続されている。差分回路１１２の第２の入力端は、スイッチＳＷ４の第２のポートに接続されている。差分回路１２１の第１の入力端は、スイッチＳＷ５の第２のポートに接続されている。差分回路１２１の第２の入力端は、スイッチＳＷ６の第２のポートに接続されている。差分回路１２２の第１の入力端は、スイッチＳＷ７の第２のポートに接続されている。差分回路１２２の第２の入力端は、スイッチＳＷ８の第２のポートに接続されている。
【００５４】
第１ないし第３の演算回路３１〜３３は、それぞれ第１および第２の入力端と出力端とを有している。第１の演算回路３１の第１の入力端は、差分回路１１１の出力端に接続されている。第１の演算回路３１の第２の入力端は、差分回路１２１の出力端に接続されている。第２の演算回路３２の第１の入力端は、差分回路１１２の出力端に接続されている。第２の演算回路３２の第２の入力端は、差分回路１２２の出力端に接続されている。第３の演算回路３３の第１の入力端は、第１の演算回路３１の出力端に接続されている。第３の演算回路３３の第２の入力端は、第２の演算回路３２の出力端に接続されている。第３の演算回路３３の出力端は、出力ポートＯＵＴ１に接続されている。
【００５５】
通常時には、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８は導通状態になっている。このとき、差分回路１１１は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を第１の演算回路３１に出力する。差分回路１１２は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を第２の演算回路３２に出力する。差分回路１２１は、出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差に対応する信号を第１の演算回路３１に出力する。差分回路１２２は、出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差に対応する信号を第２の演算回路３２に出力する。
【００５６】
また、演算部３０は、フェイルセーフ（Fail safe）機能を有している。演算部３０は、フェイルセーフ機能を制御する制御部３４を有している。制御部３４は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８を制御する。制御部３４は、第１ないし第３の演算回路３１〜３３と同様にマイクロコンピュータによって実現することができる。フェイルセーフ機能については、後で詳しく説明する。
【００５７】
次に、通常時における第１および第２の信号の生成方法と角度検出値θｓの算出方法について説明する。図３に示した例では、理想的には、第２の検出回路１２におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向は、第１の検出回路１１におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向に直交している。理想的には、差分回路１１１の出力信号の波形は、第１の角度θ１に依存したサイン（Sine）波形になり、差分回路１１２の出力信号の波形は、第１の角度θ１に依存したコサイン（Cosine）波形になる。この場合、差分回路１１２の出力信号の位相は、差分回路１１１の出力信号の位相に対して、信号周期Ｔの１／４すなわちπ／２（９０°）だけ異なっている。
【００５８】
第１の角度θ１が０°よりも大きく１８０゜よりも小さいときは、差分回路１１１の出力信号は正の値であり、第１の角度θ１が１８０°よりも大きく３６０゜よりも小さいときは、差分回路１１１の出力信号は負の値である。また、第１の角度θ１が０°以上９０゜未満のとき、および２７０°より大きく３６０°以下のときは、差分回路１１２の出力信号は正の値であり、第１の角度θ１が９０°よりも大きく２７０゜よりも小さいときは、差分回路１１２の出力信号は負の値である。以下、差分回路１１１の出力信号をｓｉｎθ１と表し、差分回路１１２の出力信号をｃｏｓθ１と表す。出力信号ｓｉｎθ１は、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分の強度を表す信号である。出力信号ｃｏｓθ１は、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分の強度を表す信号である。
【００５９】
また、図３に示した例では、理想的には、第４の検出回路２２におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向は、第３の検出回路２１におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向に直交している。理想的には、差分回路１２１の出力信号の波形は、第２の角度θ２に依存したサイン波形になり、差分回路１２２の出力信号の波形は、第２の角度θ２に依存したコサイン波形になる。この場合、差分回路１２２の出力信号の位相は、差分回路１２１の出力信号の位相に対して、信号周期Ｔの１／４すなわちπ／２（９０°）だけ異なっている。
【００６０】
第２の角度θ２が０°よりも大きく１８０゜よりも小さいときは、差分回路１２１の出力信号は正の値であり、第２の角度θ２が１８０°よりも大きく３６０゜よりも小さいときは、差分回路１２１の出力信号は負の値である。また、第２の角度θ２が０°以上９０゜未満のとき、および２７０°より大きく３６０°以下のときは、差分回路１２２の出力信号は正の値であり、第２の角度θ２が９０°よりも大きく２７０゜よりも小さいときは、差分回路１２２の出力信号は負の値である。以下、差分回路１２１の出力信号をｓｉｎθ２と表し、差分回路１２２の出力信号をｃｏｓθ２と表す。出力信号ｓｉｎθ２は、回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度を表す信号である。出力信号ｃｏｓθ２は、回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ４の成分の強度を表す信号である。
【００６１】
第１の演算回路３１は、差分回路１１１の出力信号ｓｉｎθ１および差分回路１２１の出力信号ｓｉｎθ２に基づいて、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分の強度と回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度の両方と対応関係を有する第１の信号ｓｉｎθｓを生成する。例えば、出力信号ｓｉｎθ１と出力信号ｓｉｎθ２を加算して、これを第１の信号ｓｉｎθｓとすることができる。本実施の形態では、出力信号ｓｉｎθ１の位相と出力信号ｓｉｎθ２の位相は、π／３（６０°）だけ異なっている。ここで、θ１，θ２を、それぞれα−π／６，α＋π／６と表し、ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２を、それぞれｓｉｎ（α−π／６），ｓｉｎ（α＋π／６）と表すと、第１の信号ｓｉｎθｓは、下記の式（１）によって表される。
【００６２】
ｓｉｎθｓ＝ｓｉｎθ１＋ｓｉｎθ２
＝ｓｉｎ（α−π／６）＋ｓｉｎ（α＋π／６）
＝ｓｉｎα・ｃｏｓ（−π／６）＋ｃｏｓα・ｓｉｎ（−π／６）
＋ｓｉｎα・ｃｏｓ（π／６）＋ｃｏｓα・ｓｉｎ（π／６）
＝２ｓｉｎα・ｃｏｓ（π／６）
＝１．７３ｓｉｎα          …（１）
【００６３】
第２の演算回路３２は、差分回路１１２の出力信号ｃｏｓθ１および差分回路１２２の出力信号ｃｏｓθ２に基づいて、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分の強度と回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ４の成分の強度の両方と対応関係を有する第２の信号ｃｏｓθｓを生成する。例えば、出力信号ｃｏｓθ１と出力信号ｃｏｓθ２を加算して、これを第２の信号ｃｏｓθｓとすることができる。本実施の形態では、出力信号ｃｏｓθ１の位相と出力信号ｃｏｓθ２の位相は、π／３（６０°）だけ異なっている。ここで、前述のように、θ１，θ２を、それぞれα−π／６，α＋π／６と表し、ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２を、それぞれｃｏｓ（α−π／６），ｃｏｓ（α＋π／６）と表すと、第２の信号ｃｏｓθｓは、下記の式（２）によって表される。
【００６４】
ｃｏｓθｓ＝ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２
＝ｃｏｓ（α−π／６）＋ｃｏｓ（α＋π／６）
＝ｃｏｓα・ｃｏｓ（−π／６）−ｓｉｎα・ｓｉｎ（−π／６）
＋ｃｏｓα・ｃｏｓ（π／６）−ｓｉｎα・ｓｉｎ（π／６）
＝２ｃｏｓα・ｃｏｓ（π／６）
＝１．７３ｃｏｓα          …（２）
【００６５】
第３の演算回路３３は、第１の信号ｓｉｎθｓおよび第２の信号ｃｏｓθｓに基づいて、基準位置ＰＲにおける回転磁界ＭＦの方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを算出する。具体的には、例えば、第３の演算回路３３は、下記の式（３）によって、θｓを算出する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。
【００６６】
θｓ＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｓ／ｃｏｓθｓ）−π／６
＝ａｔａｎ（１．７３ｓｉｎα／１．７３ｃｏｓα）−π／６    …（３）
【００６７】
式（３）におけるａｔａｎ（１．７３ｓｉｎα／１．７３ｃｏｓα）は、αを求めるアークタンジェント計算を表している。式（３）から、θｓ＝α−π／６＝θ１の関係が導かれる。なお、３６０°の範囲内で、式（３）におけるαの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、ｓｉｎθｓとｃｏｓθｓの正負（これはｓｉｎαとｃｏｓαの正負と等しい）の組み合わせにより、αの真の値が、式（３）におけるαの２つの解のいずれであるかを判別することができる。すなわち、ｓｉｎθｓが正の値のときは、αは０°よりも大きく１８０゜よりも小さい。ｓｉｎθｓが負の値のときは、αは１８０°よりも大きく３６０゜よりも小さい。ｃｏｓθｓが正の値のときは、αは、０°以上９０゜未満、および２７０°より大きく３６０°以下の範囲内である。ｃｏｓθｓが負の値のときは、αは９０°よりも大きく２７０゜よりも小さい。第３の演算回路３３は、式（３）と、上記のｓｉｎθｓとｃｏｓθｓの正負の組み合わせの判定により、３６０°の範囲内でαを求める。
【００６８】
次に、演算部３０のフェイルセーフ機能について詳しく説明する。フェイルセーフ機能は、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２のいずれかが故障した場合であっても、演算部３０が角度検出値θｓを出力できるようにする機能である。以下、図３を参照して、フェイルセーフ機能の動作、すなわち制御部３４の動作について説明する。通常時、すなわち第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２がいずれも正常に動作している場合には、制御部３４は、図３に示したスイッチＳＷ１〜ＳＷ８を導通状態にする。この場合、演算部３０は、式（１）〜（３）を参照して説明した方法によって角度検出値θｓを算出する。
【００６９】
第３および第４の検出回路２１，２２の一方または両方が故障した場合には、制御部３４は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を導通状態にすると共に、スイッチＳＷ５〜ＳＷ８を非導通状態にする。この場合、第１の演算回路３１には、差分回路１１１の出力信号ｓｉｎθ１のみが入力され、第２の演算回路３２には、差分回路１１２の出力信号ｃｏｓθ１のみが入力される。この場合には、第１の信号ｓｉｎθｓは出力信号ｓｉｎθ１と等しくなり、第２の信号ｃｏｓθｓは出力信号ｃｏｓθ１と等しくなる。そして、第３の演算回路３３は、下記の式（４）によって、θｓを算出する。
【００７０】
θｓ＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｓ／ｃｏｓθｓ）
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθ１／ｃｏｓθ１）
＝θ１                            …（４）
【００７１】
第３の演算回路３３は、前述のαの求め方と同様に、式（４）と、ｓｉｎθ１とｃｏｓθ１の正負の組み合わせの判定により、３６０°の範囲内でθ１（θｓ）を求める。
【００７２】
第１および第２の検出回路１１，１２の一方または両方が故障した場合には、制御部３４は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を非導通状態にすると共に、スイッチＳＷ５〜ＳＷ８を導通状態にする。この場合、第１の演算回路３１には、差分回路１２１の出力信号ｓｉｎθ２のみが入力され、第２の演算回路３２には、差分回路１２２の出力信号ｃｏｓθ２のみが入力される。この場合には、第１の信号ｓｉｎθｓは出力信号ｓｉｎθ２と等しくなり、第２の信号ｃｏｓθｓは出力信号ｃｏｓθ２と等しくなる。そして、第３の演算回路３３は、下記の式（５）によって、θｓを算出する。
【００７３】
θｓ＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｓ／ｃｏｓθｓ）−π／３
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθ２／ｃｏｓθ２）−π／３
＝θ２−π／３                            …（５）
【００７４】
第３の演算回路３３は、前述のαの求め方と同様に、式（５）と、ｓｉｎθ２とｃｏｓθ２の正負の組み合わせの判定により、３６０°の範囲内でθ２およびθｓを求める。
【００７５】
制御部３４は、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の故障を、例えば、以下のようにして判定する。制御部３４は、図３に示したブリッジ回路１４の抵抗値、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１，ＡＤ２の出力値のうち、少なくとも１つを監視する。なお、ブリッジ回路１４の抵抗値とは、電源ポートＶ１とグランドポートＧ１との間の抵抗値を言う。制御部３４は、制御部３４によって監視される値が、予め決められた正常値の範囲内であるか否かによって、あるいは異常値であるか否かによって、第１の検出回路１１が故障しているか否かを判定する。一例として、制御部３４が出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位を監視する場合、電源ポートＶ１に入力される電源電圧が５Ｖであり、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位が０Ｖまたは５Ｖである場合には、制御部３４は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位が異常値であると判定し、第１の検出回路１１が故障していると判定する。制御部３４は、第１の検出回路１１の故障の判定方法と同様の方法によって、他の検出回路１２，２１，２２についても、故障しているか否かを判定する。
【００７６】
次に、図５ないし図１０を参照して、回転磁界センサ１の作用および効果について説明する。前述のように、第１の演算回路３１は、第１および第３の検出回路１１，２１の出力信号に対応する差分回路１１１，１２１の出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２に基づいて第１の信号ｓｉｎθｓを生成し、第２の演算回路３２は、第２および第４の検出回路１２，２２の出力信号に対応する差分回路１１２，１２２の出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２に基づいて第２の信号ｃｏｓθｓを生成する。第３の演算回路３３は、第１の信号ｓｉｎθｓおよび第２の信号ｃｏｓθｓに基づいて、基準位置ＰＲにおける回転磁界ＭＦの方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度θと対応関係を有する角度検出値θｓを算出する。
【００７７】
本実施の形態では、検出回路１１，１２，２１，２２の各出力信号（２つの出力ポートの電位差）に対応する差分回路１１１，１１２，１２１，１２２の各出力信号の波形は、理想的には正弦曲線（サイン（Sine）波形とコサイン（Cosine）波形を含む）となる。しかし、実際には、ＭＲ素子に起因してＭＲ素子の出力信号波形が歪むことによって、差分回路１１１，１１２，１２１，１２２の各出力信号は、正弦曲線から歪む。ＭＲ素子に起因してＭＲ素子の出力信号波形が歪む場合としては、例えば、ＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向が回転磁界ＭＦ等の影響によって変動する場合や、ＭＲ素子の自由層の磁化方向が、自由層の形状異方性や保磁力等の影響によって、回転磁界ＭＦの方向と一致しない場合がある。正弦曲線から歪んだ出力信号は、理想的な正弦曲線の成分の他に、誤差成分を含んでいる。図５および図６は、正弦曲線から歪んだ出力信号の波形を示している。図５には、差分回路１１１の出力信号ｓｉｎθ１の波形を示している。図６には、差分回路１１２の出力信号ｃｏｓθ１の波形を示している。図５および図６において、横軸は角度θ１を示し、縦軸は規格化出力を示している。なお、規格化出力とは、角度毎の出力信号を、出力信号の最大値で割った値である。符号６１，６４は、理想的な正弦曲線を示している。符号６２で示す波形は、ＭＲ素子に起因して歪んだ出力信号ｓｉｎθ１の波形を示している。符号６３で示す波形は、出力信号ｓｉｎθ１に含まれる誤差成分の波形を示している。符号６５で示す波形は、ＭＲ素子に起因して歪んだ出力信号ｃｏｓθ１の波形を示している。符号６６で示す波形は、出力信号ｃｏｓθ１に含まれる誤差成分の波形を示している。なお、図５および図６に示した各波形は、シミュレーションによって作成したものである。
【００７８】
図５に示したように、出力信号ｓｉｎθ１に含まれる誤差成分の変化は、出力信号ｓｉｎθ１の変化に依存している。また、図６に示したように、出力信号ｃｏｓθ１に含まれる誤差成分の変化は、出力信号ｃｏｓθ１の変化に依存している。同様に、出力信号ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分の変化は、出力信号ｓｉｎθ２の変化に依存している。また、出力信号ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分の変化は、出力信号ｃｏｓθ２の変化に依存している。各差分回路の出力信号の波形が図５および図６に示したように歪む場合には、各差分回路の出力信号に含まれる誤差成分の周期は、図５および図６において符号６３，６６で示す波形から分かるように、信号周期Ｔの１／３、すなわち２π／３（１２０°）となる。
【００７９】
なお、ＭＲ素子に起因して各差分回路の出力信号が正弦曲線から歪む例は、図５および図６に示した例に限られない。図５および図６に示した例では、各差分回路の出力信号は、理想的な正弦曲線から三角波形に近づくように歪んでいる。しかし、図５および図６に示した例とは逆に、各差分回路の出力信号は、理想的な正弦曲線から矩形波形に近づくように歪んでいてもよい。この場合にも、各差分回路の出力信号は、誤差成分を含むことになる。いずれの場合にも、各差分回路の出力信号に含まれる誤差成分の周期（以下、誤差成分周期と言う。）は、信号周期Ｔの１／３、すなわち２π／３（１２０°）となる。
【００８０】
第１の演算回路３１は、出力信号ｓｉｎθ１と出力信号ｓｉｎθ２に基づいて、回転磁界ＭＦの第１の方向Ｄ１の成分の強度と回転磁界ＭＦの第３の方向Ｄ３の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２に比べて、誤差成分が低減された第１の信号ｓｉｎθｓを生成する。本実施の形態では、特に、出力信号ｓｉｎθ１の位相と出力信号ｓｉｎθ２の位相は、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）、すなわちπ／３（６０°）だけ異なっている。これを実現するために、本実施の形態では、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を、回転磁界ＭＦの回転方向について６０°だけ異ならせている。本実施の形態によれば、出力信号ｓｉｎθ１に含まれる誤差成分と出力信号ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分とを相殺することが可能になる。このことを、図７を参照して説明する。図７において、（ａ）は、図５に示した差分回路１１１の出力信号ｓｉｎθ１の波形を示している。図７において、（ｂ）は、差分回路１２１の出力信号ｓｉｎθ２の波形を示している。図７（ａ）、（ｂ）における横軸は、角度θを示している。符号７１は、理想的な正弦曲線を示している。符号７２で示す波形は、ＭＲ素子に起因して歪んだ出力信号ｓｉｎθ２の波形を示している。符号７３で示す波形は、出力信号ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分の波形を示している。本実施の形態では、出力信号ｓｉｎθ１と出力信号ｓｉｎθ２を加算して、第１の信号ｓｉｎθｓを生成する。従って、第１の信号ｓｉｎθｓを生成する際に、出力信号ｓｉｎθ１に含まれる誤差成分の位相と出力信号ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分の位相は、互いに逆相になる。これにより、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分が相殺される。
【００８１】
また、第２の演算回路３２は、出力信号ｃｏｓθ１と出力信号ｃｏｓθ２に基づいて、回転磁界ＭＦの第２の方向Ｄ２の成分の強度と回転磁界ＭＦの第４の方向Ｄ４の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２に比べて、誤差成分が低減された第２の信号ｃｏｓθｓを生成する。本実施の形態では、特に、出力信号ｃｏｓθ１の位相と出力信号ｃｏｓθ２の位相は、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）、すなわちπ／３（６０°）だけ異なっている。本実施の形態によれば、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２と同様に、出力信号ｃｏｓθ１に含まれる誤差成分と出力信号ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分とを相殺することが可能になる。このことを、図８を参照して説明する。図８において、（ａ）は、図６に示した差分回路１１２の出力信号ｃｏｓθ１の波形を示している。図８において、（ｂ）は、差分回路１２２の出力信号ｃｏｓθ２の波形を示している。図８（ａ）、（ｂ）における横軸は、角度θを示している。符号７４は、理想的な正弦曲線を示している。符号７５で示す波形は、ＭＲ素子に起因して歪んだ出力信号ｃｏｓθ２の波形を示している。符号７６で示す波形は、出力信号ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分の波形を示している。本実施の形態では、出力信号ｃｏｓθ１と出力信号ｃｏｓθ２を加算して、第２の信号ｃｏｓθｓを生成する。従って、第２の信号ｃｏｓθｓを生成する際に、出力信号ｃｏｓθ１に含まれる誤差成分の位相と出力信号ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分の位相は、互いに逆相になる。これにより、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分が相殺される。
【００８２】
図９は、図７に示した出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２を加算して得られた第１の信号ｓｉｎθｓの波形（符号９１）と、図８に示した出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２を加算して得られた第２の信号ｃｏｓθｓの波形（符号９２）を示している。図９における横軸は、角度θを示している。図９に示したように、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分が相殺されて、第１の信号ｓｉｎθｓの波形は、歪みが低減された、すなわち誤差成分が低減された正弦曲線となる。同様に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分が相殺されて、第２の信号ｃｏｓθｓの波形は、歪みが低減された、すなわち誤差成分が低減された正弦曲線となる。
【００８３】
図１０は、図９に示した第１の信号ｓｉｎθｓおよび第２の信号ｃｏｓθｓに基づいて算出された角度検出値θｓと、この角度検出値θｓに含まれる角度誤差の波形を示している。なお、角度誤差とは、回転磁界ＭＦの方向ＤＭが理想的に回転する場合に想定される角度検出値θｓの理論値に対する誤差を言う。図１０では、角度誤差を記号ｄθで表している。図１０において、横軸は角度θを示し、縦軸は角度検出値θｓおよび角度誤差ｄθを示している。なお、図１０では、便宜上、縦軸における角度検出値θｓの値については、実際の角度が１８０°〜３６０゜の範囲では１８０°を引いた値で表している。シミュレーションでは、図１０に示されるように、角度誤差ｄθは０になる。なお、後で、実際の測定結果を参照して、本実施の形態によれば角度誤差ｄθが低減されることを示す。
【００８４】
このように、本実施の形態によれば、ＭＲ素子に起因してＭＲ素子の出力信号波形が歪んだ場合であっても、ＭＲ素子に起因した角度検出値θｓの誤差を低減することが可能になる。
【００８５】
なお、本実施の形態において、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の位相差は、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）に限らず、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）の奇数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）であればよい。この場合に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２を加算して第１の信号ｓｉｎθｓを生成する際に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分が相殺されて、角度検出値θｓの誤差を低減することができる。同様に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の位相差は、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）に限らず、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）の奇数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）であればよい。この場合に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２を加算して第２の信号ｃｏｓθｓを生成する際に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分が相殺されて、角度検出値θｓの誤差を低減することができる。
【００８６】
本実施の形態では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２は、回転磁界ＭＦの回転方向について同じ位置である。この場合、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を、回転磁界ＭＦの回転方向について、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）の奇数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）に相当する空間上の角度だけ異ならせることにより、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の位相差を、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）の奇数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）とすることができる。図２に示した例では、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を、回転磁界ＭＦの回転方向について、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）に相当する空間上の角度すなわち６０°だけ異ならせている。
【００８７】
また、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の位相差は、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）の奇数倍に限らず、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）の偶数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）であってもよい。この場合、出力信号ｓｉｎθ１に含まれる誤差成分の位相と出力信号ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分の位相は、第１の信号ｓｉｎθｓを生成する際に、同じ位相になる。この場合、例えば、出力信号ｓｉｎθ１から出力信号ｓｉｎθ２を減算して、これを第１の信号ｓｉｎθｓとする。これにより、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分を相殺することができる。同様に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の位相差は、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）の奇数倍に限らず、誤差成分周期の１／２（信号周期Ｔの１／６）の偶数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）であってもよい。この場合、出力信号ｃｏｓθ１に含まれる誤差成分の位相と出力信号ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分の位相は、第２の信号ｃｏｓθｓを生成する際に、同じ位相になる。この場合、例えば、出力信号ｃｏｓθ１から出力信号ｃｏｓθ２を減算して、これを第２の信号ｃｏｓθｓとする。これにより、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分を相殺することができる。
【００８８】
出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の位相差、ならびに出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の位相差は、信号周期Ｔの１／２の整数倍を除く信号周期Ｔの１／６の整数倍であることが好ましい。しかし、第１の信号ｓｉｎθｓにおいて、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２に比べて、信号周期Ｔの１／３の周期の誤差成分が低減され、第２の信号ｃｏｓθｓにおいて、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２に比べて、信号周期Ｔの１／３の周期の誤差成分が低減される範囲内であれば、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の位相差、ならびに出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の位相差は、信号周期Ｔの１／２の整数倍を除く信号周期Ｔの１／６の整数倍からずれていてもよい。
【００８９】
また、本実施の形態では、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向以外は全く同じ構成の２つの検出部１０，２０を用いて角度検出値を求めている。そのため、各差分回路の出力信号に含まれる誤差成分が温度の関数であったとしても、温度による誤差成分の変動分も含めて各差分回路の出力信号に含まれる誤差成分を相殺して、角度検出値を求めることができる。そのため、本実施の形態によれば、最終的に、温度による誤差の変動の少ない角度検出値を得ることが可能になる。
【００９０】
次に、第１および第２の比較例の回転磁界センサと比較しながら、本実施の形態に係る回転磁界センサ１の効果について更に詳しく説明する。もし、回転磁界センサが、第１の検出部１０と第２の検出部２０のうち、第１の検出部１０のみを備えている場合には、式（４）を参照して説明した方法と同様の方法によって、角度検出値θｓが算出される。この場合には、ＭＲ素子に起因してＭＲ素子の出力信号波形が歪むために、角度検出値θｓは、回転磁界の方向が理想的に回転する場合に想定される角度検出値θｓの理論値に対する角度誤差を含む可能性がある。この角度誤差は、回転磁界の方向の変化に伴って周期的に変化し、且つ角度誤差の変化は角度検出値θｓの変化に依存する。
【００９１】
図１１は、図５に示した出力信号ｓｉｎθ１の波形と、図６に示した出力信号ｃｏｓθ１の波形に基づいて、式（４）によって算出された角度検出値θｓに含まれる角度誤差ｄθ１を示している。図１１において、横軸は角度θ１を示し、縦軸は角度誤差ｄθ１を示している。図１１に示したように、差分回路１１１，１１２の出力信号の波形が図５および図６に示したように歪む場合には、角度誤差ｄθ１の周期は、信号周期Ｔの１／４、すなわちπ／２（９０°）となる。
【００９２】
以下、図１２ないし図１４を参照して、第１の検出部１０と第２の検出部２０のうち、第１の検出部１０のみを備えた回転磁界センサ（以下、第１の比較例の回転磁界センサと言う。）と、本実施の形態に係る回転磁界センサ１について、角度誤差を比較した結果について説明する。図１２は、差分回路１１１，１１２の出力信号ｓｉｎθ１，ｃｏｓθ１の実測値を示している。図１２において、横軸は角度θを示し、縦軸は規格化出力を示している。図１３は、差分回路１２１，１２２の出力信号ｓｉｎθ２，ｃｏｓθ２の実測値を示している。図１３において、横軸は角度θを示し、縦軸は規格化出力を示している。
【００９３】
第１の比較例の回転磁界センサの構成は、第２の検出部２０を備えていない点を除いて、図３に示した回転磁界センサ１の構成と同様である。第１の比較例の回転磁界センサでは、図１２に示した出力信号ｓｉｎθ１，ｃｏｓθ１に基づいて、式（４）によって、角度検出値θｓを算出する。本実施の形態に係る回転磁界センサ１では、図１２に示した出力信号ｓｉｎθ１と図１３に示した出力信号ｓｉｎθ２に基づいて、式（１）によって、第１の信号ｓｉｎθｓを生成し、図１２示した出力信号ｃｏｓθ１と図１３に示した出力信号ｃｏｓθ２に基づいて、式（２）によって、第２の信号ｃｏｓθｓを生成し、第１の信号ｓｉｎθｓと第２の信号ｃｏｓθｓに基づいて、式（３）によって、角度検出値θｓを算出する。
【００９４】
図１４は、上述のようにして算出された角度検出値θｓに含まれる角度誤差を示している。なお、図１４において、第１の比較例の回転磁界センサによって得られた角度検出値θｓに含まれる角度誤差を記号ｄθ１で表し、本実施の形態に係る回転磁界センサ１によって得られた角度検出値θｓに含まれる角度誤差を記号ｄθで表している。図１４において、横軸は角度θを示し、縦軸は角度誤差ｄθ，ｄθ１を示している。図１４に示されるように、角度誤差ｄθは、角度誤差ｄθ１に比べて小さくなっている。図１４に示した例では、角度誤差ｄθ１の振幅は±０．１６°であり、角度誤差ｄθの振幅は±０．０７°であった。
【００９５】
このように、本実施の形態によれば、回転磁界センサが、第１の検出部１０と第２の検出部２０のうち、第１の検出部１０のみを備えている場合に比べて、角度検出値θｓに含まれる角度誤差ｄθを小さくすることができる。
【００９６】
なお、図１１および図１４に示したように、出力信号ｓｉｎθ１，ｃｏｓθ１に基づいて算出された角度検出値θｓに含まれる角度誤差ｄθ１の周期は、π／２（９０°）となる。この場合、以下で説明する第２の比較例の回転磁界センサを用いて角度誤差を小さくすることも考えられる。
【００９７】
第２の比較例の回転磁界センサは、本実施の形態に係る回転磁界センサ１と同様に、第１および第２の検出部を備えている。第１の検出部は、第１および第２の検出回路１１，１２と同様の構成の２つの検出回路と、これらの検出回路の出力信号に基づいて、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有する第１の角度検出値を算出する第１の演算回路とを有している。第１の演算回路は、式（４）を参照して説明した方法と同様の方法によって、第１の角度検出値を算出する。第１の角度検出値は、ＭＲ素子に起因した第１の角度誤差を含んでいる。第１の角度誤差の周期は、π／２（９０°）となる。
【００９８】
第２の検出部は、第３および第４の検出回路２１，２２と同様の構成の２つの検出回路と、これらの検出回路の出力信号に基づいて、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有する第２の角度検出値を算出する第２の演算回路とを有している。第２の演算回路は、式（４）を参照して説明した方法と同様の方法によって、第２の角度検出値を算出する。第２の角度検出値は、ＭＲ素子に起因した第２の角度誤差を含んでいる。第２の角度誤差の周期は、π／２（９０°）となる。
【００９９】
第２の比較例の回転磁界センサは、更に、第１の角度検出値と第２の角度検出値に基づいて、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度の検出値を算出する第３の演算回路を備えている。第２の比較例の回転磁界センサでは、第１の角度検出値と第２の角度検出値の位相を、第１および第２の角度誤差の周期の１／２、すなわちπ／４（４５°）だけ異ならせている。従って、第３の演算回路では、上記の検出値を算出する際に、第１の角度誤差の位相と第２の角度誤差の位相は、互いに逆相になる。そのため、上記の検出値を算出する際に、第１の角度検出値と第２の角度検出値が加算されるようにすることによって、第１の角度誤差と第２の角度誤差とを相殺することができる。
【０１００】
図１５は、第１および第２の角度誤差と、上述のようにして算出された検出値に含まれる角度誤差を示している。図１５では、第１の角度誤差を記号ｄθ１で表し、第２の角度誤差を記号ｄθ２で表し、上記の検出値に含まれる角度誤差を記号ｄθで表している。また、図１５では、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を記号θで表している。図１５において、横軸は角度θを示し、縦軸は、ｄθ１，ｄθ２，ｄθを示している。図１５に示されるように、角度誤差ｄθは、第１の角度誤差ｄθ１および第２の角度誤差ｄθ２に比べて小さくなっている。
【０１０１】
第２の比較例の回転磁界センサでは、第１の演算回路によって第１の角度検出値を算出し、第２の演算回路によって第２の角度検出値を算出する。前述のように、第１および第２の角度検出値を算出するためには、式（４）のようにアークタンジェント計算を含む演算と、２つの出力信号の正負の組み合わせの判定が、２回ずつ必要である。このような第１および第２の角度検出値を算出するための演算処理は比較的複雑であり、多くの処理時間を必要とする。そのため、第２の比較例では、演算処理を行うマイクロコンピュータのコストが高くなったり、処理時間が長くなることにより回転磁界センサの精度が劣化したりするという不具合がある。
【０１０２】
これに対し、本実施の形態では、第１の演算回路３１によって第１の信号ｓｉｎθｓを生成し、第２の演算回路３２によって第２の信号ｃｏｓθｓを生成し、第１の信号ｓｉｎθｓおよび第２の信号ｃｏｓθｓに基づいて、第３の演算回路３３によって角度検出値θｓを算出する。第１および第２の演算回路３１，３２による演算処理は、加算または減算であり、これは、アークタンジェント計算を含む演算に比べて簡単である。また、本実施の形態では、アークタンジェント計算を含む演算は、第３の演算回路３３による１回だけである。従って、本実施の形態によれば、第２の比較例の回転磁界センサに比べて、角度検出値を算出するための演算処理が簡単である。その結果、本実施の形態によれば、演算処理を行うマイクロコンピュータのコストを低減することができると共に、処理時間が長くなることにより回転磁界センサの精度が劣化することを防止することができる。
【０１０３】
［変形例］
次に、図１６ないし図１８を参照して、本実施の形態における第１ないし第３の変形例について説明する。始めに、図１６を参照して、本実施の形態における第１の変形例について説明する。図１６は、第１の変形例における演算部を示す回路図である。第１の変形例における回転磁界センサは、図３に示した演算部３０の代りに、図１６に示した演算部１３０を備えている。第１の変形例における回転磁界センサのその他の構成は、図３に示した回転磁界センサ１と同じである。
【０１０４】
演算部１３０は、図３に示した演算部３０と同様に、第１ないし第３の演算回路３１，３２，３３と、制御部３４と、入力ポートＩＮ１〜ＩＮ８および出力ポートＯＵＴ１とを有している。また、演算部１３０は、図３に示した演算部３０におけるＡ／Ｄ変換器ＡＤ１〜ＡＤ８、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８および差分回路１１１，１１２，１２１，１２２の代りに、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１１，ＡＤ１２，ＡＤ２１，ＡＤ２２、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２および差分検出器（差動増幅器）３１１，３１２，３２１，３２２を有している。スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２は、それぞれ、第１のポートと第２のポートとを有し、第１のポートと第２のポートとの間における導通状態と非導通状態が選択されるようになっている。差分検出器３１１，３１２，３２１，３２２は、それぞれ、第１および第２の入力端と出力端とを有している。
【０１０５】
差分検出器３１１の第１および第２の入力端は、それぞれ、入力ポートＩＮ１，ＩＮ２に接続されている。差分検出器３１２の第１および第２の入力端は、それぞれ、入力ポートＩＮ３，ＩＮ４に接続されている。差分検出器３２１の第１および第２の入力端は、それぞれ、入力ポートＩＮ５，ＩＮ６に接続されている。差分検出器３２２の第１および第２の入力端は、それぞれ、入力ポートＩＮ７，ＩＮ８に接続されている。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１１，ＡＤ１２，ＡＤ２１，ＡＤ２２の入力端は、それぞれ、差分検出器３１１，３１２，３２１，３２２の出力端に接続されている。スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２の第１のポートは、それぞれ、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１１，ＡＤ１２，ＡＤ２１，ＡＤ２２の出力端に接続されている。
【０１０６】
差分検出器３１１は、図３に示した出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１１は、差分検出器３１１から出力された信号をデジタル信号に変換して出力する。差分検出器３１２は、図３に示した出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１２は、差分検出器３１２から出力された信号をデジタル信号に変換して出力する。差分検出器３２１は、図３に示した出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差に対応する信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ２１は、差分検出器３２１から出力された信号をデジタル信号に変換して出力する。差分検出器３２２は、図３に示した出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差に対応する信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ２２は、差分検出器３２２から出力された信号をデジタル信号に変換して出力する。理想的には、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１１，ＡＤ２１の出力信号の波形は、それぞれ角度θ１，θ２に依存したサイン波形になる。理想的には、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１２，ＡＤ２２の出力信号の波形は、それぞれ角度θ１，θ２に依存したコサイン波形になる。以下、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１１，ＡＤ１２，ＡＤ２１，ＡＤ２２の出力信号を、それぞれ、ｓｉｎθ１，ｃｏｓθ１，ｓｉｎθ２，ｃｏｓθ２と表す。
【０１０７】
第１の変形例では、第１の演算回路３１の第１の入力端は、スイッチＳＷ１１の第２のポートに接続されている。第１の演算回路３１の第２の入力端は、スイッチＳＷ２１の第２のポートに接続されている。第２の演算回路３２の第１の入力端は、スイッチＳＷ１２の第２のポートに接続されている。第２の演算回路３２の第２の入力端は、スイッチＳＷ２２の第２のポートに接続されている。
【０１０８】
通常時には、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２は導通状態になっている。このとき、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１１は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号（ｓｉｎθ１）を第１の演算回路３１に出力する。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１２は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号（ｃｏｓθ１）を第２の演算回路３２に出力する。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ２１は、出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差に対応する信号（ｓｉｎθ２）を第１の演算回路３１に出力する。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ２２は、出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差に対応する信号（ｃｏｓθ２）を第２の演算回路３２に出力する。
【０１０９】
第１の変形例では、通常時、すなわち図３に示した第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２がいずれも正常に動作している場合には、制御部３４は、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２を導通状態にする。図３に示した第３および第４の検出回路２１，２２の一方または両方が故障した場合には、制御部３４は、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を導通状態にすると共に、スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２を非導通状態にする。図３に示した第１および第２の検出回路１１，１２の一方または両方が故障した場合には、制御部３４は、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を非導通状態にすると共に、スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２を導通状態にする。
【０１１０】
また、第１の変形例では、制御部３４は、図３に示した第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の故障を、例えば、以下のようにして判定する。制御部３４は、図３に示したブリッジ回路１４の抵抗値、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位、差分検出器３１１の出力値、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ１１の出力値のうち、少なくとも１つを監視して、第１の検出回路１１が故障しているか否かを判定する。制御部３４は、第１の検出回路１１の故障の判定方法と同様の方法によって、他の検出回路１２，２１，２２についても、故障しているか否かを判定する。
【０１１１】
次に、図１７を参照して、本実施の形態の第２の変形例について説明する。図１７は、第２の変形例における演算部を示す回路図である。第２の変形例における回転磁界センサは、図３に示した演算部３０の代りに、図１７に示した演算部２３０を備えている。第２の変形例における回転磁界センサのその他の構成は、図３に示した回転磁界センサ１と同じである。
【０１１２】
演算部２３０は、図１６に示した演算部１３０と同様に、第１ないし第３の演算回路３１，３２，３３と、制御部３４と、入力ポートＩＮ１〜ＩＮ８および出力ポートＯＵＴ１と、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２と、差分検出器３１１，３１２，３２１，３２２とを有している。演算部２３０は、図１６に示した演算部１３０におけるＡ／Ｄ変換器ＡＤ１１，ＡＤ１２，ＡＤ２１，ＡＤ２２を有していない。
【０１１３】
第２の変形例では、差分検出器３１１の第１および第２の入力端は、それぞれ、入力ポートＩＮ１，ＩＮ２に接続されている。差分検出器３１２の第１および第２の入力端は、それぞれ、入力ポートＩＮ３，ＩＮ４に接続されている。差分検出器３２１の第１および第２の入力端は、それぞれ、入力ポートＩＮ６，ＩＮ５に接続されている。差分検出器３２２の第１および第２の入力端は、それぞれ、入力ポートＩＮ８，ＩＮ７に接続されている。スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２の第１のポートは、それぞれ、差分検出器３１１，３１２，３２１，３２２の出力端に接続されている。
【０１１４】
差分検出器３１１は、図３に示した出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を出力する。差分検出器３１２は、図３に示した出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を出力する。差分検出器３２１は、図３に示した出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差に対応する信号であって、第１の変形例における差分検出器３２１が出力する信号とは正負の符号が反対の信号を出力する。差分検出器３２２は、図３に示した出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差に対応する信号であって、第１の変形例における差分検出器３２２が出力する信号とは正負の符号が反対の信号を出力する。以下、差分検出器３１１，３１２，３２１，３２２の出力信号を、それぞれ、ｓｉｎθ１，ｃｏｓθ１，−ｓｉｎθ２，−ｃｏｓθ２と表す。
【０１１５】
また、第２の変形例では、第１の演算回路３１は、差分検出器３３１と、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３１とを有している。差分検出器３３１は、第１および第２の入力端と出力端とを有している。差分検出器３３１の第１の入力端は、スイッチＳＷ１１の第２のポートに接続されている。差分検出器３３１の第２の入力端は、スイッチＳＷ２１の第２のポートに接続されている。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３１の入力端は、差分検出器３３１の出力端に接続されている。第３の演算回路３３の第１の入力端は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３１の出力端に接続されている。通常時には、スイッチＳＷ１１，ＳＷ２１は導通状態になっている。このとき、差分検出器３１１は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号（ｓｉｎθ１）を差分検出器３３１に出力する。差分検出器３２１は、出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差に対応する信号（−ｓｉｎθ２）を差分検出器３３１に出力する。差分検出器３３１は、差分検出器３１１の出力信号から差分検出器３２１の出力信号を減算した信号（ｓｉｎθ１＋ｓｉｎθ２）を出力する。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３１は、差分検出器３３１から出力された信号をデジタル信号に変換して出力する。
【０１１６】
また、第２の変形例では、第２の演算回路３２は、差分検出器３３２と、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３２とを有している。差分検出器３３２は、第１および第２の入力端と出力端とを有している。差分検出器３３２の第１の入力端は、スイッチＳＷ１２の第２のポートに接続されている。差分検出器３３２の第２の入力端は、スイッチＳＷ２２の第２のポートに接続されている。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３２の入力端は、差分検出器３３２の出力端に接続されている。第３の演算回路３３の第２の入力端は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３２の出力端に接続されている。通常時には、スイッチＳＷ１２，ＳＷ２２は導通状態になっている。このとき、差分検出器３１２は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号（ｃｏｓθ１）を差分検出器３３２に出力する。差分検出器３２２は、出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差に対応する信号（−ｃｏｓθ２）を差分検出器３３２に出力する。差分検出器３３２は、差分検出器３１２の出力信号から差分検出器３２２の出力信号を減算した信号（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）を出力する。Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３２は、差分検出器３３２から出力された信号をデジタル信号に変換して出力する。
【０１１７】
第２の変形例では、制御部３４は、図３に示した第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の故障を、例えば、以下のようにして判定する。制御部３４は、図３に示したブリッジ回路１４の抵抗値、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位、差分検出器３１１の出力値、差分検出器３３１の出力値、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３１の出力値のうち、少なくとも１つを監視して、第１の検出回路１１が故障しているか否かを判定する。制御部３４は、第１の検出回路１１の故障の判定方法と同様の方法によって、他の検出回路１２，２１，２２についても、故障しているか否かを判定する。
【０１１８】
次に、図１８を参照して、本実施の形態の第３の変形例について説明する。図１８は、第３の変形例における演算部を示す回路図である。第３の変形例における回転磁界センサは、図３に示した演算部３０の代りに、図１８に示した演算部３３０を備えている。第３の変形例における回転磁界センサのその他の構成は、図３に示した回転磁界センサ１と同じである。
【０１１９】
演算部３３０は、図１７に示した演算部２３０と同様に、第１ないし第３の演算回路３１，３２，３３と、制御部３４と、入力ポートＩＮ１〜ＩＮ８および出力ポートＯＵＴ１と、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２と、差分検出器３１１，３１２，３２１，３２２とを有している。差分検出器３１１，３１２，３２１，３２２の各入力端には、図１６に示した第１の変形例と同じ入力ポートが接続されている。第１の演算回路３１は、差分検出器３３１と、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３１と、３つの抵抗器Ｒ５１，Ｒ５２，Ｒ５３とを有している。第２の演算回路３２は、差分検出器３３２と、Ａ／Ｄ変換器ＡＤ３２と、３つの抵抗器Ｒ６１，Ｒ６２，Ｒ６３とを有している。
【０１２０】
第３の変形例では、スイッチＳＷ１１，ＳＷ２１の第２のポートは、それぞれ、抵抗器Ｒ５１，Ｒ５２を介して差分検出器３３１の第１の入力端に接続されている。また、差分検出器３３１の出力端は、抵抗器Ｒ５３を介して差分検出器３３１の第１の入力端に接続されている。差分検出器３３１の第２の入力端は、グランドに接続されている。通常時には、スイッチＳＷ１１，ＳＷ２１は導通状態になっている。このとき、差分検出器３１１は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号（ｓｉｎθ１）を差分検出器３３１に出力する。差分検出器３２１は、出力ポートＥ３１，Ｅ３２の電位差に対応する信号（ｓｉｎθ２）を差分検出器３３１に出力する。差分検出器３３１は、差分検出器３１１の出力信号と差分検出器３２１の出力信号を加算した信号（ｓｉｎθ１＋ｓｉｎθ２）を出力する。
【０１２１】
また、第３の変形例では、スイッチＳＷ１２，ＳＷ２２の第２のポートは、それぞれ、抵抗器Ｒ６１，Ｒ６２を介して差分検出器３３２の第１の入力端に接続されている。また、差分検出器３３２の出力端は、抵抗器Ｒ６３を介して差分検出器３３２の第１の入力端に接続されている。差分検出器３３２の第２の入力端は、グランドに接続されている。通常時には、スイッチＳＷ１２，ＳＷ２２は導通状態になっている。このとき、差分検出器３１２は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号（ｃｏｓθ１）を差分検出器３３２に出力する。差分検出器３２２は、出力ポートＥ４１，Ｅ４２の電位差に対応する信号（ｃｏｓθ２）を差分検出器３３２に出力する。差分検出器３３２は、差分検出器３１２の出力信号と差分検出器３２２の出力信号を加算した信号（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）を出力する。
【０１２２】
第３の変形例では、制御部３４は、図３に示した第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の故障を、例えば、第２の変形例と同様の方法によって判定する。
【０１２３】
［第２の実施の形態］
次に、図１９を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図１９は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。図１９には、方向が回転する回転磁界を発生する手段の例として、１組以上のＮ極とＳ極が交互にリング状に配列された磁石１０２を示している。図１９に示した例では、磁石１０２は、２組のＮ極とＳ極とを含んでいる。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、磁石１０２の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。図１９に示した例では、図１９における紙面がＸＹ平面となり、紙面に垂直な方向がＺ方向となる。磁石１０２のＮ極とＳ極は、Ｚ方向に平行な回転中心を中心として対称な位置に配置されている。磁石１０２は、回転中心を中心として回転する。これにより、磁石１０２が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。回転磁界は、回転中心（Ｚ方向）を中心として回転する。図１９に示した例では、磁石１０２は反時計回り方向に回転し、回転磁界は時計回り方向に回転する。
【０１２４】
図１９に示した例では、第１の検出部１０が検出する回転磁界の一成分の方向を表す第１の方向Ｄ１を、磁石１０２の半径方向に設定している。第２の検出部２０が検出する回転磁界の一成分の方向を表す第３の方向Ｄ３は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、回転磁界の回転方向について−６０°回転した方向である。従って、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３は、回転磁界の回転方向について６０°だけ異なっている。なお、第３の方向Ｄ３は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から回転磁界の回転方向について６０°回転した方向であってもよい。
【０１２５】
第１の方向Ｄ１と、第１の検出部１０が検出する回転磁界の他の一成分の方向を表す第２の方向（図示せず）の関係は、第１の実施の形態における図２に示した第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２の関係と同じである。同様に、第３の方向Ｄ３と、第２の検出部２０が検出する回転磁界の他の一成分の方向を表す第４の方向（図示せず）の関係は、第１の実施の形態における図２に示した第３の方向Ｄ３と第４の方向Ｄ４の関係と同じである。なお、第１の方向Ｄ１の代りに、第２の方向を磁石１０２の半径方向に設定してもよい。この場合、第４の方向は、ＸＹ平面内において、第２の方向から、回転磁界の回転方向について−６０°回転した方向である。
【０１２６】
［変形例］
次に、図２０ないし図２２を参照して、本実施の形態における第１ないし第３の変形例について説明する。始めに、図２０を参照して、本実施の形態における第１の変形例について説明する。図２０は、本実施の形態における第１の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。第１の変形例における回転磁界センサ１の構成は、基本的には、図１９に示した回転磁界センサと同様である。図２０に示した例では、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を、回転磁界の回転方向について６０°だけ異ならせながら、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を共に、ＸＹ平面内において、磁石１０２の半径方向に対して傾けている。磁石１０２の半径方向に対して第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３の各々がなす角度は、絶対値が等しい値すなわち３０°と−３０°（回転磁界の回転方向を正とする）であることが好ましい。それは、この場合には、検出部１０と回転磁界との位置関係と、検出部２０と回転磁界との位置関係とが同様になり、これらの位置関係が異なることによる補正が不要になるためである。
【０１２７】
次に、図２１を参照して、本実施の形態における第２の変形例について説明する。図２１は、本実施の形態における第２の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。図２１には、方向が回転する回転磁界を発生する手段の例として、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列された磁石１０３を示している。第２の変形例における回転磁界センサ１は、磁石１０３の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。図２１に示した例では、図２１における紙面がＸＹ平面となり、紙面に垂直な方向がＺ方向となる。磁石１０３は、対象物の直線的な運動に連動して、その長手方向に直線的に移動する。これにより、磁石１０３が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。回転磁界は、Ｚ方向を中心として回転する。
【０１２８】
図２１に示した例では、第１の方向Ｄ１を、ＸＹ平面内において、磁石１０３の移動方向に直交する方向に設定している。第３の方向Ｄ３は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、回転磁界の回転方向について−６０°回転した方向である。従って、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３は、回転磁界の回転方向について６０°だけ異なっている。
【０１２９】
次に、図２２を参照して、本実施の形態における第３の変形例について説明する。図２２は、本実施の形態における第３の変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。第３の変形例における回転磁界センサ１の構成は、基本的には、図２１に示した回転磁界センサ１と同様である。図２２に示した例では、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を、回転磁界の回転方向について６０°だけ異ならせながら、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を共に、ＸＹ平面内において、磁石１０３の移動方向に直交する方向に対して傾けている。第１の変形例と同様に、磁石１０３の移動方向に直交する方向に対して第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３の各々がなす角度は、絶対値が等しい値すなわち３０°と−３０°（回転磁界の回転方向を正とする）であることが好ましい。
【０１３０】
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。
【０１３１】
［第３の実施の形態］
次に、図２３を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図２３は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第２の実施の形態における図１９および図２０に示した例と同様に、磁石１０２の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。本実施の形態に係る回転磁界センサ１では、第１の検出部１０が回転磁界を検出する位置である第１の位置Ｐ１と、第２の検出部２０が回転磁界を検出する位置である第２の位置Ｐ２を互いに異なる位置としている。すなわち、本実施の形態では、第１の検出部１０と第２の検出部２０は、異なる位置に配置されている。第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれは、信号周期Ｔの１／２整数倍を除く信号周期Ｔの１／６の整数倍に相当する。
【０１３２】
図２３に示した例では、磁石１０２は、２組のＮ極とＳ極とを含み、磁石１０２が１回転する間に、回転磁界は２回転する。この場合、第１の実施の形態における図３に示した差分回路１１１，１１２，１２１，１２２の出力信号における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石１０２の１／２回転すなわち磁石１０２の回転角の１８０°に相当する。各差分回路の出力信号に含まれる誤差成分の周期（誤差成分周期）は、信号周期Ｔの１／３であり、これは、電気角の１２０°、磁石１０２の回転角の６０°に相当する。本実施の形態では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれは、信号周期Ｔの１／６の整数倍、すなわち誤差成分周期の１／２（電気角の６０°）の整数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）に相当する。図２３に示した例では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれは、磁石１０２の回転角の３０°の整数倍（回転角の９０°の整数倍となる場合を除く）である。図２３には、特に、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれを、磁石１０２の回転角の３０°とした例を示している。
【０１３３】
また、図２３に示した例では、第１の検出部１０が検出する回転磁界の一成分の方向を表す第１の方向Ｄ１と第２の検出部２０が検出する回転磁界の一成分の方向を表す第３の方向Ｄ３を、共に磁石１０２の半径方向に設定している。第１の方向Ｄ１と、第１の検出部１０が検出する回転磁界の他の一成分の方向を表す第２の方向（図示せず）の関係は、第１の実施の形態における図２に示した第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２の関係と同じである。同様に、第３の方向Ｄ３と、第２の検出部２０が検出する回転磁界の他の一成分の方向を表す第４の方向（図示せず）の関係は、第１の実施の形態における図２に示した第３の方向Ｄ３と第４の方向Ｄ４の関係と同じである。これにより、第１の位置Ｐ１における回転磁界の第１の方向Ｄ１の成分の強度を表す信号である出力信号ｓｉｎθ１と第２の位置Ｐ２における回転磁界の第３の方向Ｄ３の成分の強度を表す信号である出力信号ｓｉｎθ２の位相差、および第１の位置Ｐ１における回転磁界の第２の方向の成分の強度を表す信号である出力信号ｃｏｓθ１と第２の位置Ｐ２における回転磁界の第４の方向の成分の強度を表す信号である出力信号ｃｏｓθ２の位相差は、いずれも、信号周期Ｔの１／６の整数倍、すなわち誤差成分周期の１／２（電気角の６０°）の整数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）となる。
【０１３４】
なお、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３の代りに、第２の方向と第４の方向を磁石１０２の半径方向に設定してもよい。
【０１３５】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の位相差が、誤差成分周期の１／２の整数倍であることから、第１の信号ｓｉｎθｓを生成する際に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分が相殺される。また、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の位相差が、誤差成分周期の１／２の整数倍であることから、第２の信号ｃｏｓθｓを生成する際に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分が相殺される。これらのことから、本実施の形態によれば、角度検出値θｓの誤差を低減することができる。
【０１３６】
［変形例］
次に、図２４を参照して、本実施の形態における変形例の回転磁界センサについて説明する。図２４は、本実施の形態における変形例の回転磁界センサの構成を示す説明図である。変形例の回転磁界センサ１は、第２の実施の形態における図２１および図２２に示した例と同様に、磁石１０３の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。図２４に示した例では、磁石１０３が、１ピッチ分すなわちＮ極とＳ極の１組分だけ移動すると回転磁界が１回転する。この場合、差分回路１１１，１１２，１２１，１２２の出力信号における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石１０３の１ピッチに相当する。出力信号に含まれる誤差成分の周期（誤差成分周期）は、信号周期Ｔの１／３であり、これは、１／３ピッチに相当する。本実施の形態では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれは、信号周期Ｔの１／６の整数倍、すなわち誤差成分周期の１／２（電気角の６０°）の整数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）に相当する。図２４に示した例では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれは、磁石１０３の１／６ピッチの整数倍（１／２ピッチの整数倍となる場合を除く）である。図２４には、特に、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれを、１／６ピッチとした例を示している。
【０１３７】
また、図２４に示した例では、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を、共にＸＹ平面内において、磁石１０３の移動方向に直交する方向に設定している。これにより、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の位相差と出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の位相差は、いずれも、信号周期Ｔの１／６の整数倍、すなわち誤差成分周期の１／２（電気角の６０°）の整数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）となる。
【０１３８】
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。
【０１３９】
［第４の実施の形態］
次に、図２５を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図２５は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す回路図である。本実施の形態に係る回転磁界センサ１では、ブリッジ回路１４，１６，２４，２６における全ての磁気検出素子として、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子を用いている。この場合には、回転磁界が１回転する間に、検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号に対応する差分回路１１１，１１２，１２１，１２２の出力信号は２周期分変化する。従って、本実施の形態における差分回路１１１，１１２，１２１，１２２の出力信号の周期は、回転磁界の１／２回転に相当し、第１の実施の形態における差分回路１１１，１１２，１２１，１２２の出力信号の周期の１／２となる。また、本実施の形態では、出力信号に含まれる誤差成分の周期（誤差成分周期）も、第１の実施の形態における誤差成分周期の１／２となる。
【０１４０】
図２５には、第１の検出回路１１が回転磁界を検出するときの基準の方向である第１の方向Ｄ１と、第３の検出回路２１が回転磁界を検出するときの基準の方向である第３の方向Ｄ３も示している。図２５に示した例では、第３の方向Ｄ３は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、回転磁界の回転方向について−３０°回転した方向である。第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３は、回転磁界の回転方向について３０°だけ異なっている。なお、本実施の形態において、第３の方向Ｄ３は、ＸＹ平面内において、第１の方向Ｄ１から、回転磁界の回転方向について３０°回転した方向であってもよい。また、第２の検出回路１２が回転磁界を検出するときの基準の方向である第２の方向（図示せず）は、第１の方向Ｄ１から、回転磁界の回転方向について−４５°回転した方向である。また、第４の検出回路２２が回転磁界を検出するときの基準の方向である第４の方向（図示せず）は、第３の方向Ｄ３から、回転磁界の回転方向について−４５°回転した方向である。
【０１４１】
第１の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の位相差は、誤差成分周期の１／２の整数倍であり、第１の信号ｓｉｎθｓを生成する際に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２に含まれる誤差成分が相殺される。また、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の位相差は、誤差成分周期の１／２の整数倍であり、第２の信号ｃｏｓθｓを生成する際に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２に含まれる誤差成分が相殺される。これらのことから、本実施の形態によれば、角度検出値θｓの誤差を低減することができる。
【０１４２】
本実施の形態において、方向が回転する回転磁界を発生する手段として、第２の実施の形態における図１９および図２０に示した磁石１０２を使用する場合、または第２の実施の形態における図２１および図２２に示した磁石１０３を使用する場合を使用する場合には、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を、回転磁界の回転方向について３０°だけ異ならせる。図２０に示した例のように第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を傾ける場合には、磁石１０２の半径方向に対して第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３の各々がなす角度は、絶対値が等しい値すなわち１５°と−１５°（回転磁界の回転方向を正とする）であることが好ましい。同様に、図２２に示した例のように第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３を傾ける場合には、磁石１０３の移動方向に直交する方向に対して第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３の各々がなす角度は、絶対値が等しい値すなわち１５°と−１５°（回転磁界の回転方向を正とする）であることが好ましい。
【０１４３】
また、本実施の形態において、第３の実施の形態と同様に、第１の検出部１０と第２の検出部２０を異なる位置に配置して、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２を互いに異なる位置としてもよい。この場合には、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれを、信号周期Ｔの１／６の整数倍、すなわち誤差成分周期の１／２の整数倍（信号周期Ｔの１／２の整数倍となる場合を除く）に相当する量とする。この場合、図２３に示した磁石１０２の外周部から発生する回転磁界の方向を、回転磁界センサ１によって検出する場合には、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれは、磁石１０２の回転角の１５°の整数倍（回転角の４５°の整数倍となる場合を除く）である。また、図２４に示した磁石１０３の外周部から発生する回転磁界の方向を、回転磁界センサ１によって検出する場合には、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれを、磁石１０３の１／１２ピッチの整数倍（１／４ピッチの整数倍となる場合を除く）とする。
【０１４４】
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、第２の実施の形態または第３の実施の形態と同様である。なお、本実施の形態において、ＡＭＲ素子の代りに、ホール素子を用いてもよい。
【０１４５】
［第５の実施の形態］
次に、図２６ないし図２８を参照して、本発明の第５の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図２６は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示すブロック図である。図２７は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。図２８は、本実施の形態における変形例の回転磁界センサの概略の構成を示す斜視図である。始めに、本実施の形態に係る回転磁界センサ２０１の構成について説明する。図２７には、方向が回転する回転磁界を発生する手段の例として、第２の実施の形態における図１９および図２０に示した磁石１０２を示している。回転磁界センサ２０１は、第２の実施の形態における図１９および図２０に示した例と同様に、磁石１０２の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。
【０１４６】
図２６に示したように、回転磁界センサ２０１は、第１および第２の複合検出部２１０Ａ，２１０Ｂを備えている。第１の複合検出部２１０Ａは、第１の基準位置ＰＲＡにおける回転磁界の方向が第１の基準方向ＤＲＡに対してなす角度θＡを検出するものである。第２の複合検出部２１０Ｂは、第２の基準位置ＰＲＢにおける回転磁界の方向が第２の基準方向ＤＲＢに対してなす角度θＢを検出するものである。図２７には、第１および第２の基準位置ＰＲＡ，ＰＲＢと、第１および第２の基準方向ＤＲＡ，ＤＲＢも示している。図２７に示したように、第２の基準位置ＰＲＢは、第１の基準位置ＰＲＡに対して、回転磁界の回転の周期の１／４すなわち電気角９０°に相当する量だけずれている。また、第１および第２の基準方向ＤＲＡ，ＤＲＢを、いずれも、磁石１０２の半径方向に設定している。第２の基準位置ＰＲＢにおける回転磁界の方向が第２の基準方向ＤＲＢに対してなす角度θＢは、第１の基準位置ＰＲＡにおける回転磁界の方向が第１の基準方向ＤＲＡに対してなす角度θＡに対して、電気角９０°に相当する角度だけ異なっている。
【０１４７】
複合検出部２１０Ａ，２１０Ｂの構成は、それぞれ、第１の実施の形態に係る回転磁界センサ１の構成と同様である。具体的には、第１の複合検出部２１０Ａは、第１の検出部１０、第２の検出部２０、第１の演算回路３１、第２の演算回路３２および第３の演算回路３３と同様の構成の第１の検出部１０Ａ、第２の検出部２０Ａ、第１の演算回路３１Ａ、第２の演算回路３２Ａおよび第３の演算回路３３Ａを備えている。同様に、第２の複合検出部２１０Ｂは、第１の検出部１０、第２の検出部２０、第１の演算回路３１、第２の演算回路３２および第３の演算回路３３と同様の構成の第３の検出部１０Ｂ、第４の検出部２０Ｂ、第４の演算回路３１Ｂ、第５の演算回路３２Ｂおよび第６の演算回路３３Ｂを備えている。なお、図２６では図示を省略しているが、第１および第２の複合検出部２１０Ａ，２１０Ｂは、それぞれ、上記の構成要素の他に、図３に示したＡ／Ｄ変換器ＡＤ１〜ＡＤ８、スイッチＳＷ１〜ＳＷ８、差分回路１１１，１１２，１２１，１２２および制御部３４を有している。第１の検出部１０Ａは第１の位置に配置され、第２の検出部２０Ａは第２の位置に配置され、第３の検出部１０Ｂは第３の位置に配置され、第４の検出部２０Ｂは第４の位置に配置されている。
【０１４８】
第１および第２の検出部１０Ａ，２０Ａの、磁石１０２に対する相対的な位置関係は、第２の実施の形態における第１および第２の検出部１０，２０の、磁石１０２に対する相対的な位置関係と同様である。第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂの、磁石１０２に対する相対的な位置関係も、第２の実施の形態における第１および第２の検出部１０，２０の、磁石１０２に対する相対的な位置関係と同様である。第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂは、第１および第２の検出部１０Ａ，２０Ａに対して、回転磁界の回転の周期の１／４すなわち電気角９０°に相当する量だけずれた位置に配置されている。
【０１４９】
第１の検出部１０Ａが配置された位置が第１の位置であり、第２の検出部２０Ａが配置された位置が第２の位置である。第１の基準位置ＰＲＡと第１および第２の位置の関係は、第１の実施の形態における図２に示した基準位置ＰＲと第１および第２の位置Ｐ１，Ｐ２と同じである。第１の基準位置ＰＲＡ、第１の位置、第２の位置は、それぞれ、図２に示した基準位置ＰＲ、第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２に対応する。第１の位置と第２の位置は、回転磁界の回転方向について同じ位置であり、第１の基準位置ＰＲＡと一致している。
【０１５０】
第１の検出部１０Ａは、第１の位置において、回転磁界の第１の方向の成分と、回転磁界の第２の方向の成分とを検出する。第２の検出部２０Ａは、第２の位置において、回転磁界の第３の方向の成分と、回転磁界の第４の方向の成分とを検出する。第１の基準方向ＤＲＡと第１ないし第４の方向の関係は、第１の実施の形態における図２に示した基準方向ＤＲと第１ないし第４の方向Ｄ１〜Ｄ４の関係と同じである。第１の基準方向ＤＲＡ、第１の方向、第２の方向、第３の方向、第４の方向は、それぞれ、図２に示した基準方向ＤＲ、第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２、第３の方向Ｄ３、第４の方向Ｄ４に対応する。第１の方向と第２の方向は直交し、第３の方向と第４の方向も直交している。第１の方向と第３の方向は、回転磁界の回転方向について６０°だけ異なっている。第２の方向は、第１の基準方向ＤＲＡと一致している。
【０１５１】
また、第３の検出部１０Ｂが配置された位置が第３の位置であり、第４の検出部２０Ｂが配置された位置が第４の位置である。第２の基準位置ＰＲＢと第３および第４の位置の関係は、第１の実施の形態における図２に示した基準位置ＰＲと第１および第２の位置Ｐ１，Ｐ２と同じである。第２の基準位置ＰＲＢ、第３の位置、第４の位置は、それぞれ、図２に示した基準位置ＰＲ、第１の位置Ｐ１、第２の位置Ｐ２に対応する。第３の位置と第４の位置は、回転磁界の回転方向について同じ位置であり、第２の基準位置ＰＲＢと一致している。
【０１５２】
第３の検出部１０Ｂは、第３の位置において、回転磁界の第５の方向の成分と、回転磁界の第６の方向の成分とを検出する。第４の検出部２０Ｂは、第４の位置において、回転磁界の第７の方向の成分と、回転磁界の第８の方向の成分とを検出する。第２の基準方向ＤＲＢと第５ないし第８の方向の関係は、第１の実施の形態における図２に示した基準方向ＤＲと第１ないし第４の方向Ｄ１〜Ｄ４の関係と同じである。第２の基準方向ＤＲＢ、第５の方向、第６の方向、第７の方向、第８の方向は、それぞれ、図２に示した基準方向ＤＲ、第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２、第３の方向Ｄ３、第４の方向Ｄ４に対応する。第５の方向と第６の方向は直交し、第７の方向と第８の方向も直交している。第５の方向と第７の方向は、回転磁界の回転方向について６０°だけ異なっている。第６の方向は、第２の基準方向ＤＲＢと一致している。
【０１５３】
第１の検出部１０Ａは、第１の検出回路１１Ａと第２の検出回路１２Ａとを有している。第１の検出回路１１Ａおよび第２の検出回路１２Ａの構成は、第１の実施の形態における第１の検出回路１１および第２の検出回路１２と同じである。第１の検出回路１１Ａは、回転磁界の第１の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する。第２の検出回路１２Ａは、回転磁界の第２の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する。第１の方向は、第１の検出回路１１Ａが回転磁界を検出するときの基準の方向である。第２の方向は、第２の検出回路１２Ａが回転磁界を検出するときの基準の方向である。
【０１５４】
第２の検出部２０Ａは、第３の検出回路２１Ａと第４の検出回路２２Ａとを有している。第３の検出回路２１Ａおよび第４の検出回路２２Ａの構成は、第１の実施の形態における第３の検出回路２１および第４の検出回路２２と同じである。第３の検出回路２１Ａは、回転磁界の第３の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する。第４の検出回路２２Ａは、回転磁界の第４の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する。第３の方向は、第３の検出回路２１Ａが回転磁界を検出するときの基準の方向である。第４の方向は、第４の検出回路２２Ａが回転磁界を検出するときの基準の方向である。
【０１５５】
第３の検出部１０Ｂは、第５の検出回路１１Ｂと第６の検出回路１２Ｂとを有している。第５の検出回路１１Ｂおよび第６の検出回路１２Ｂの構成は、第１の実施の形態における第１の検出回路１１および第２の検出回路１２と同じである。第５の検出回路１１Ｂは、回転磁界の第５の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する。第６の検出回路１２Ｂは、回転磁界の第６の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する。第５の方向は、第５の検出回路１１Ｂが回転磁界を検出するときの基準の方向である。第６の方向は、第６の検出回路１２Ｂが回転磁界を検出するときの基準の方向である。
【０１５６】
第４の検出部２０Ｂは、第７の検出回路２１Ｂと第８の検出回路２２Ｂとを有している。第７の検出回路２１Ｂおよび第８の検出回路２２Ｂの構成は、第１の実施の形態における第３の検出回路２１および第４の検出回路２２と同じである。第７の検出回路２１Ｂは、回転磁界の第７の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する。第８の検出回路２２Ｂは、回転磁界の第８の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する。第７の方向は、第７の検出回路２１Ｂが回転磁界を検出するときの基準の方向である。第８の方向は、第８の検出回路２２Ｂが回転磁界を検出するときの基準の方向である。
【０１５７】
図２７に示した例では、磁石１０２は、２組のＮ極とＳ極とを含み、磁石１０２が１回転する間に、回転磁界は２回転する。この場合、検出回路１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂの出力信号における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石１０２の１／２回転すなわち磁石１０２の回転角の１８０°に相当する。また、第１ないし第８の検出回路１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂの出力信号は、互いに等しい信号周期Ｔで周期的に変化する。第３の検出回路２１Ａの出力信号の位相は、第１の検出回路１１Ａの出力信号の位相と異なっている。第４の検出回路２２Ａの出力信号の位相は、第２の検出回路１２Ａの出力信号の位相と異なっている。第７の検出回路２１Ｂの出力信号の位相は、第５の検出回路１１Ｂの出力信号の位相と異なっている。第８の検出回路２２Ｂの出力信号の位相は、第６の検出回路１２Ｂの出力信号の位相と異なっている。本実施の形態では、第１ないし第８の検出回路１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂの出力信号の位相の関係は、特に以下のようになっていることが好ましい。
【０１５８】
第２の検出回路１２Ａの出力信号の位相は、第１の検出回路１１Ａの出力信号の位相に対して、信号周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっていることが好ましい。第４の検出回路２２Ａの出力信号の位相は、第３の検出回路２１Ａの出力信号の位相に対して、信号周期Ｔ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の検出回路１１Ａの出力信号と第２の検出回路１２Ａの出力信号の位相差と、第３の検出回路２１Ａの出力信号と第４の検出回路２２Ａの出力信号の位相差は、それぞれ、信号周期Ｔの１／４の奇数倍から、わずかにずれていてもよい。第３の検出回路２１Ａの出力信号の位相は、第１の検出回路１１Ａの出力信号の位相に対して、信号周期Ｔの１／２の整数倍を除く信号周期Ｔの１／６の整数倍だけ異なっていることが好ましい。
【０１５９】
第６の検出回路１２Ｂの出力信号の位相は、第５の検出回路１１Ｂの出力信号の位相に対して、信号周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっていることが好ましい。第８の検出回路２２Ｂの出力信号の位相は、第７の検出回路２１Ｂの出力信号の位相に対して、信号周期Ｔ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５の検出回路１１Ｂの出力信号と第６の検出回路１２Ｂの出力信号の位相差と、第７の検出回路２１Ｂの出力信号と第８の検出回路２２Ｂの出力信号の位相差は、それぞれ、信号周期Ｔの１／４の奇数倍から、わずかにずれていてもよい。第７の検出回路２１Ｂの出力信号の位相は、第５の検出回路１１Ｂの出力信号の位相に対して、信号周期Ｔの１／２の整数倍を除く信号周期Ｔの１／６の整数倍だけ異なっていることが好ましい。以下の説明では、第１ないし第８の検出回路１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂの出力信号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。
【０１６０】
第１の演算回路３１Ａは、第１および第３の検出回路１１Ａ，２１Ａの出力信号に基づいて、回転磁界の第１の方向の成分の強度と回転磁界の第３の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、第１および第３の検出回路１１Ａ，２１Ａの出力信号に比べて、信号周期Ｔの１／３の周期の誤差成分が低減された第１の信号を生成する。第２の演算回路３２Ａは、第２および第４の検出回路１２Ａ，２２Ａの出力信号に基づいて、回転磁界の第２の方向の成分の強度と回転磁界の第４の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、第２および第４の検出回路１２Ａ，２２Ａの出力信号に比べて、信号周期Ｔの１／３の周期の誤差成分が低減された第２の信号を生成する。第３の演算回路３３Ａは、第１の信号および第２の信号に基づいて、第１の基準位置ＰＲＡにおける回転磁界の方向が第１の基準方向ＤＲＡに対してなす角度θＡの検出値を算出する。以下、第３の演算回路３３Ａによって算出された検出値を第１の角度検出値と呼び、記号θＡｓで表す。第１の角度検出値θＡｓの算出方法は、第１の実施の形態における角度検出値θｓの算出方法と同じである。第１の角度検出値θＡｓは、誤差を考慮しなければ、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との差が一定値（０を含む）になるという関係を有している。従って、第１の角度検出値θＡｓ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と対応関係を有する。
【０１６１】
第４の演算回路３１Ｂは、第５および第７の検出回路１１Ｂ，２１Ｂの出力信号に基づいて、回転磁界の第５の方向の成分の強度と回転磁界の第７の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、第５および第７の検出回路１１Ｂ，２１Ｂの出力信号に比べて、信号周期Ｔの１／３の周期の誤差成分が低減された第３の信号を生成する。第５の演算回路３２Ｂは、第６および第８の検出回路１２Ｂ，２２Ｂの出力信号に基づいて、回転磁界の第６の方向の成分の強度と回転磁界の第８の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、第６および第８の検出回路１２Ｂ，２２Ｂの出力信号に比べて、信号周期Ｔの１／３の周期の誤差成分が低減された第４の信号を生成する。第６の演算回路３３Ｂは、第３の信号および第４の信号に基づいて、第２の基準位置ＰＲＢにおける回転磁界の方向が第２の基準方向ＤＲＢに対してなす角度θＢの検出値を算出する。以下、第６の演算回路３３Ｂによって算出された検出値を第２の角度検出値と呼び、記号θＢｓで表す。第２の角度検出値θＢｓの算出方法は、第１の実施の形態における角度検出値θｓの算出方法と同じである。第２の角度検出値θＢｓは、誤差を考慮しなければ、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との差が一定値（０を含む）になるという関係を有している。従って、第２の角度検出値θＢｓ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と対応関係を有する。
【０１６２】
図２６に示したように、回転磁界センサ２０１は、更に、第３の演算回路３３Ａによって算出された第１の角度検出値θＡｓと、第６の演算回路３３Ｂによって算出された第２の角度検出値θＢｓとに基づいて、回転磁界センサ２０１の基準位置における回転磁界の方向が回転磁界センサ２０１の基準方向に対してなす角度と対応関係を有する角度検出値θｓを算出する第７の演算回路２１１を備えている。第７の演算回路２１１は、例えばマイクロコンピュータによって実現することができる。なお、回転磁界センサ２０１の基準位置と基準方向は、それぞれ、第１の基準位置ＰＲＡと第１の基準方向ＤＲＡと一致していてもよいし、第２の基準位置ＰＲＢと第２の基準方向ＤＲＢと一致していてもよいし、これらの位置および方向と異なる任意の位置と方向であってもよい。
【０１６３】
次に、図２８を参照して、本実施の形態における変形例の回転磁界センサ２０１の構成について説明する。図２８には、方向が回転する回転磁界を発生する手段の例として、第２の実施の形態における図２１および図２２に示した磁石１０３を示している。変形例の回転磁界センサ２０１は、第２の実施の形態における図２１および図２２に示した例と同様に、磁石１０３の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。
【０１６４】
図２８には、第１および第２の基準位置ＰＲＡ，ＰＲＢと、第１および第２の基準方向ＤＲＡ，ＤＲＢも示している。図２８に示したように、第２の基準位置ＰＲＢは、第１の基準位置ＰＲＡに対して、回転磁界の回転の周期の１／４すなわち電気角９０°に相当する量、すなわち磁石１０３の１／４ピッチだけずれている。また、図２８に示した例では、第１および第２の基準方向ＤＲＡ，ＤＲＢを、いずれも、ＸＹ平面内において、磁石１０３の移動方向に直交する方向に設定している。
【０１６５】
第１および第２の検出部１０Ａ，２０Ａの、磁石１０３に対する相対的な位置関係は、第２の実施の形態における第１および第２の検出部１０，２０の、磁石１０３に対する相対的な位置関係と同様である。第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂの、磁石１０３に対する相対的な位置関係も、第２の実施の形態における第１および第２の検出部１０，２０の、磁石１０３に対する相対的な位置関係と同様である。変形例では、第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂは、第１および第２の検出部１０Ａ，２０Ａに対して、回転磁界の回転の周期の１／４すなわち電気角９０°に相当する量、すなわち磁石１０３の１／４ピッチだけずれた位置に配置されている。
【０１６６】
次に、第７の演算回路２１１における角度検出値θｓの算出方法について説明する。本実施の形態では、複合検出部２１０Ａの第３の演算回路３３Ａによって算出された第１の角度検出値θＡｓと、複合検出部２１０Ｂの第６の演算回路３３Ｂによって算出された第２の角度検出値θＢｓとに基づいて、第７の演算回路２１１によって、角度検出値θｓを算出する。図２７および図２８に示した例では、複合検出部２１０Ｂの第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂは、複合検出部２１０Ａの第１および第２の検出部１０Ａ，２０Ａに対して、電気角９０°に相当する量だけずれた位置に配置されている。そのため、複合検出部２１０Ａによって得られる第１の角度検出値θＡｓの位相と、複合検出部２１０Ｂによって得られる第２の角度検出値θＢｓの位相は、電気角９０°だけ異なる。これらの例では、第７の演算回路２１１は、下記の式（６）によって、θｓを算出する。
【０１６７】
θｓ＝（θＡｓ＋θＢｓ＋π／２）／２    …（６）
【０１６８】
次に、回転磁界センサ２０１の作用および効果について説明する。回転磁界センサ２０１では、第１および第３の検出回路１１Ａ，２１Ａの出力信号に基づいて生成された第１の信号と、第２および第４の検出回路１２Ａ，２２Ａの出力信号に基づいて生成された第２の信号とに基づいて、第３の演算回路３３Ａによって、第１の角度検出値θＡｓが算出される。また、回転磁界センサ２０１では、第５および第７の検出回路１１Ｂ，２１Ｂの出力信号に基づいて生成された第３の信号と、第６および第８の検出回路１２Ｂ，２２Ｂの出力信号に基づいて生成された第４の信号とに基づいて、第６の演算回路３３Ｂによって、第２の角度検出値θＢｓが算出される。そして、第１の角度検出値θＡｓと第２の角度検出値θＢｓとに基づいて、第７の演算回路２１１によって、式（６）を用いて、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有する角度検出値θｓを算出する。
【０１６９】
本実施の形態に係る回転磁界センサ２０１は、回転磁界に起因して発生する角度誤差を低減するのに適している。ここで、図２７ないし図２９を参照して、回転磁界に起因して角度誤差が発生する理由について説明する。図示しないが、図２７に示した例では、回転磁界は、それぞれ、磁石１０２の半径方向の成分Ｈｒと、ＸＹ平面内において、Ｈｒに直交する方向の成分Ｈθとを含んでいる。また、図示しないが、図２８に示した例では、回転磁界は、ＸＹ平面内において、磁石１０３の移動方向に直交する方向の成分Ｈｒと、ＸＹ平面内において、Ｈｒに直交する方向の成分Ｈθとを含んでいる。
【０１７０】
ここで、図２７または図２８に示した例において、第１および第２の検出部１０Ａ，２０Ａによってそれぞれ回転磁界を検出し、これら検出部１０Ａ，２０Ａの出力信号に基づいて第１の角度検出値θＡｓを得る場合を考える。図２９は、この場合におけるＨｒ、Ｈθ、θＡｓならびに第１の角度誤差ｄθＡの関係の一例を示している。図２９において、横軸は、角度θＡを示し、縦軸は、Ｈｒ、Ｈθ、θＡｓ、ｄθＡを示している。なお、図２９では、便宜上、縦軸における角度θＡｓの値については、実際の角度が９０°〜２７０゜の範囲では１８０°を引いた値で表し、実際の角度が２７０°〜３６０゜の範囲では３６０°を引いた値で表している。これ以降の説明で使用する図２９と同様の図においても、図２９と同様の表し方を用いる。また、理解を容易にするために、図２９における第１の角度誤差ｄθＡの波形は、振幅を実際よりも大きく描いている。図２７または図２８に示した例では、回転磁界の方向や回転磁界の一方向の成分の強度が正弦関数的に変化しない場合がある。この場合、第１の角度検出値θＡｓは、回転磁界の方向が理想的に回転する場合に想定される第１の角度検出値θＡｓの理論値に対する第１の角度誤差ｄθＡを含むことになる。同様に、第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂによってそれぞれ回転磁界を検出し、これら検出部１０Ｂ，２０Ｂの出力信号に基づいて第２の角度検出値θＢｓを得る場合も、第２の角度検出値θＢｓは、回転磁界の方向が理想的に回転する場合に想定される第２の角度検出値θＢｓの理論値に対する第２の角度誤差ｄθＢを含むことになる。第１および第２の角度誤差ｄθＡ，ｄθＢは、回転磁界の方向の変化に伴って互いに等しい角度誤差周期で周期的に変化し、且つ第１および第２の角度誤差ｄθＡ，ｄθＢの変化は、回転磁界の方向の変化に依存する。角度誤差周期は、回転磁界の方向の回転の周期の１／２である。
【０１７１】
次に、図３０および図３１を参照して、回転磁界センサ２０１によって、回転磁界に起因して発生する角度誤差を低減できることを説明する。図３０において、（ａ）は、第１の角度検出値θＡｓと、第１の角度検出値θＡｓに含まれる第１の角度誤差ｄθＡとの関係を示している。図３０において、（ｂ）は、第２の角度検出値θＢｓと、第２の角度検出値θＢｓに含まれる第２の角度誤差ｄθＢとの関係を示している。図３０に示した例では、第１の角度誤差ｄθＡおよび第２の角度誤差ｄθＢの振幅は±０．１７°である。本実施の形態では、第３の位置と第４の位置は、それぞれ、第１の位置と第２の位置に対して、角度誤差周期の１／２（電気角９０°）に相当する量だけずれており、角度検出値θＡｓ，θＢｓの位相は、角度誤差周期の１／２（電気角９０°）だけ異なる。従って、角度検出値θｓを算出する際に、第１の角度誤差ｄθＡの位相と第２の角度誤差ｄθＢの位相は、互いに逆相になる。これにより、第１の角度誤差ｄθＡと第２の角度誤差ｄθＢとが相殺される。
【０１７２】
図３１は、上述のようにして算出された角度検出値θｓと、この角度検出値θｓに含まれる角度誤差ｄθとの関係を表している。図３１では、基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を記号θで表している。図３１に示されるように、角度誤差ｄθは、第１の角度誤差ｄθＡおよび第２の角度誤差ｄθＢに比べて、大幅に小さくなっている。図３１に示した例では、角度誤差ｄθの振幅は±０．０３°である。
【０１７３】
なお、本実施の形態では、第３の位置と第４の位置は、それぞれ、第１の位置と第２の位置に対して、角度誤差周期の１／２に相当する量だけずれている。しかし、第３の位置と第４の位置は、それぞれ、第１の位置と第２の位置に対して、角度誤差周期の１／２の奇数倍に相当する量だけずれていればよい。この場合に、角度誤差ｄθＡと角度誤差ｄθＢが相殺されて、角度検出値θｓに含まれる角度誤差ｄθを大幅に低減することができる。
【０１７４】
また、本実施の形態では、第１の角度検出値θＡｓと第２の角度検出値θＢｓの位相差は、電気角９０°に限らず任意の大きさでよい。第１の角度検出値θＡｓと第２の角度検出値θＢｓの位相差をβとすると、第７の演算回路２１１は、下記の式（７）によって、θｓを算出する。
【０１７５】
θｓ＝（θＡｓ＋θＢｓ＋β）／２    …（７）
【０１７６】
また、本実施の形態では、第１の角度検出値θＡｓの算出方法は、第１の実施の形態における角度検出値θｓの算出方法と同じである。従って、第１の実施の形態で説明したように、ＭＲ素子に起因してＭＲ素子の出力信号波形が歪んだ場合に、第１の検出回路１１Ａの出力信号に含まれる誤差成分の位相と第３の検出回路２１Ａの出力信号に含まれる誤差成分の位相は、第１の信号を生成する際に互いに逆相になり、第２の検出回路１２Ａの出力信号に含まれる誤差成分の位相と第４の検出回路２２Ａの出力信号に含まれる誤差成分の位相は、第２の信号を生成する際に互いに逆相になる。そのため、本実施の形態によれば、第１の実施の形態における説明と同じ理由によって、ＭＲ素子に起因した第１の角度検出値θＡｓの誤差を低減することが可能になる。
【０１７７】
同様に、本実施の形態では、第２の角度検出値θＢｓの算出方法は、第１の実施の形態における角度検出値θｓの算出方法と同じである。従って、第１の実施の形態で説明したように、ＭＲ素子に起因してＭＲ素子の出力信号波形が歪んだ場合に、第５の検出回路１１Ｂの出力信号に含まれる誤差成分の位相と第７の検出回路２１Ｂの出力信号に含まれる誤差成分の位相は、第３の信号を生成する際に互いに逆相になり、第６の検出回路１２Ｂの出力信号に含まれる誤差成分の位相と第８の検出回路２２Ｂの出力信号に含まれる誤差成分の位相は、第４の信号を生成する際に互いに逆相になる。そのため、本実施の形態によれば、第１の実施の形態における説明と同じ理由によって、ＭＲ素子に起因した第２の角度検出値θＢｓの誤差を低減することが可能になる。このように、本実施の形態によれば、ＭＲ素子に起因した角度検出値θＡｓ，θＢｓの誤差を低減することが可能になることから、最終的に得られる角度検出値θｓについても、ＭＲ素子に起因した誤差を低減することが可能になる。
【０１７８】
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。
【０１７９】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、各実施の形態における複数の検出部の配置は一例であり、複数の検出部の配置は、特許請求の範囲に記載された要件を満たす範囲内で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１８０】
１…回転磁界センサ、１０…第１の検出部、１１…第１の検出回路、１２…第２の検出回路、１４，１６，２４，２６…ホイートストンブリッジ回路、２０…第２の検出部、２１…第３の検出回路、２２…第４の検出回路、３０…演算部、３１…第１の演算回路、３２…第２の演算回路、３３…第３の演算回路。
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月16日(2011.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する回転磁界センサであって、
第１の位置において前記回転磁界を検出する第１の検出部と、
第２の位置において前記回転磁界を検出する第２の検出部とを備え、
前記第１の検出部は、前記回転磁界の第１の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第１の検出回路と、前記回転磁界の第２の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第２の検出回路とを有し、
前記第２の検出部は、前記回転磁界の第３の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第３の検出回路と、前記回転磁界の第４の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第４の検出回路とを有し、
前記第１ないし第４の検出回路は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、
前記第１ないし第４の検出回路の出力信号は、互いに等しい信号周期で周期的に変化し、
前記第３の検出回路の出力信号の位相は、前記第１の検出回路の出力信号の位相と異なり、
前記第４の検出回路の出力信号の位相は、前記第２の検出回路の出力信号の位相と異なり、
回転磁界センサは、更に、
前記第１および第３の検出回路の出力信号に基づいて、前記回転磁界の第１の方向の成分の強度と前記回転磁界の第３の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、前記第１および第３の検出回路の出力信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第１の信号を生成する第１の演算回路と、
前記第２および第４の検出回路の出力信号に基づいて、前記回転磁界の第２の方向の成分の強度と前記回転磁界の第４の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、前記第２および第４の検出回路の出力信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第２の信号を生成する第２の演算回路と、
前記第１および第２の信号に基づいて、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有する角度検出値を算出する第３の演算回路とを備えたことを特徴とする回転磁界センサ。
【請求項２】
前記第２の検出回路の出力信号の位相は、前記第１の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
前記第３の検出回路の出力信号の位相は、前記第１の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／２の整数倍を除く前記信号周期の１／６の整数倍だけ異なり、
前記第４の検出回路の出力信号の位相は、前記第３の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項１記載の回転磁界センサ。
【請求項３】
前記第１の位置と第２の位置は、前記回転磁界の回転方向について同じ位置であり、前記第１の方向と第３の方向は、前記回転磁界の回転方向について、前記信号周期の１／２の整数を除く前記信号周期の１／６の整数倍に相当する空間上の角度だけ異なることを特徴とする請求項２記載の回転磁界センサ。
【請求項４】
前記第１の位置と第２の位置は互いに異なる位置であり、前記第１の位置と第２の位置のずれは、前記信号周期の１／２の整数倍を除く前記信号周期の１／６の整数倍に相当することを特徴とする請求項２記載の回転磁界センサ。
【請求項５】
前記第１ないし第４の検出回路は、それぞれ、前記少なくとも１つの磁気検出素子として、直列に接続された一対の磁気検出素子を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項６】
前記第１ないし第４の検出回路は、それぞれ、直列に接続された第１の対の磁気検出素子と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子とを含むホイートストンブリッジ回路を有することを特徴とする請求項５記載の回転磁界センサ。
【請求項７】
前記磁気検出素子は磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項５または６記載の回転磁界センサ。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記回転磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する自由層と、前記磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有することを特徴とする請求項７記載の回転磁界センサ。
【請求項９】
前記第２の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向は、前記第１の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向に直交し、
前記第４の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向は、前記第３の検出回路における磁気抵抗効果素子の磁化固定層の磁化方向に直交していることを特徴とする請求項８記載の回転磁界センサ。
【請求項１０】
更に、
第３の位置において前記回転磁界を検出する第３の検出部と、
第４の位置において前記回転磁界を検出する第４の検出部とを備え、
前記第３の検出部は、前記回転磁界の第５の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第５の検出回路と、前記回転磁界の第６の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第６の検出回路とを有し、
前記第４の検出部は、前記回転磁界の第７の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第７の検出回路と、前記回転磁界の第８の方向の成分の強度を検出して、その強度を表す信号を出力する第８の検出回路とを有し、
前記第５ないし第８の検出回路は、それぞれ、少なくとも１つの磁気検出素子を含み、
前記第１ないし第８の検出回路の出力信号は、互いに等しい信号周期で周期的に変化し、
前記第７の検出回路の出力信号の位相は、前記第５の検出回路の出力信号の位相と異なり、
前記第８の検出回路の出力信号の位相は、前記第６の検出回路の出力信号の位相と異なり、
回転磁界センサは、更に、
前記第５および第７の検出回路の出力信号に基づいて、前記回転磁界の第５の方向の成分の強度と前記回転磁界の第７の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、前記第５および第７の検出回路の出力信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第３の信号を生成する第４の演算回路と、
前記第６および第８の検出回路の出力信号に基づいて、前記回転磁界の第６の方向の成分の強度と前記回転磁界の第８の方向の成分の強度の両方と対応関係を有し、且つ、前記第６および第８の検出回路の出力信号に比べて、前記信号周期の１／３の周期の誤差成分が低減された第４の信号を生成する第５の演算回路と、
前記第３および第４の信号に基づいて、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度と対応関係を有する第２の角度検出値を算出する第６の演算回路と、
前記第３の演算回路によって算出された第１の角度検出値と、前記第６の演算回路によって算出された第２の角度検出値とに基づいて、前記基準位置における前記回転磁界の方向が前記基準方向に対してなす角度の検出値を算出する第７の演算回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載の回転磁界センサ。
【請求項１１】
前記第２の検出回路の出力信号の位相は、前記第１の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
前記第３の検出回路の出力信号の位相は、前記第１の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／２の整数倍を除く前記信号周期の１／６の整数倍だけ異なり、
前記第４の検出回路の出力信号の位相は、前記第３の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
前記第６の検出回路の出力信号の位相は、前記第５の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
前記第７の検出回路の出力信号の位相は、前記第５の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／２の整数倍を除く前記信号周期の１／６の整数倍だけ異なり、
前記第８の検出回路の出力信号の位相は、前記第７の検出回路の出力信号の位相に対して、前記信号周期の１／４の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項１０記載の回転磁界センサ。
【請求項１２】
前記第１の角度検出値は、前記回転磁界の方向が理想的に回転する場合に想定される前記第１の角度検出値の理論値に対する第１の角度誤差を含み、
前記第２の角度検出値は、前記回転磁界の方向が理想的に回転する場合に想定される前記第２の角度検出値の理論値に対する第２の角度誤差を含み、
前記第１および第２の角度誤差は、前記回転磁界の方向の変化に伴って互いに等しい角度誤差周期で周期的に変化し、且つ前記第１および第２の角度誤差の変化は、前記回転磁界の方向の変化に依存し、
前記角度誤差周期は、前記回転磁界の方向の回転の周期の１／２であり、
前記第３の位置と第４の位置は、それぞれ、前記第１の位置と第２の位置に対して、前記角度誤差周期の１／２の奇数倍に相当する量だけずれていることを特徴とする請求項１０または１１記載の回転磁界センサ。
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月19日(2011.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記第１の位置と第２の位置は、前記回転磁界の回転方向について同じ位置であり、前記第１の方向と第３の方向は、前記回転磁界の回転方向について、前記信号周期の１／２の整数倍を除く前記信号周期の１／６の整数倍に相当する空間上の角度だけ異なることを特徴とする請求項２記載の回転磁界センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記の好ましい構成において、第１の位置と第２の位置は、回転磁界の回転方向について同じ位置であり、第１の方向と第３の方向は、回転磁界の回転方向について、信号周期の１／２の整数倍を除く信号周期の１／６の整数倍に相当する空間上の角度だけ異なっていてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３１】
［第３の実施の形態］
次に、図２３を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図２３は、本実施の形態に係る回転磁界センサの構成を示す説明図である。本実施の形態に係る回転磁界センサ１は、第２の実施の形態における図１９および図２０に示した例と同様に、磁石１０２の外周部から発生する回転磁界の方向を検出する。本実施の形態に係る回転磁界センサ１では、第１の検出部１０が回転磁界を検出する位置である第１の位置Ｐ１と、第２の検出部２０が回転磁界を検出する位置である第２の位置Ｐ２を互いに異なる位置としている。すなわち、本実施の形態では、第１の検出部１０と第２の検出部２０は、異なる位置に配置されている。第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２のずれは、信号周期Ｔの１／２の整数倍を除く信号周期Ｔの１／６の整数倍に相当する。