(57)【要約】【課題】磁気検出素子の設置箇所を少なくしながら、ノイズ磁界に起因した検出角度の誤差を低減する。【解決手段】磁界発生部２は、第１の位置における部分磁界ＭＦ１と第２の位置における部分磁界ＭＦ２とを含む回転磁界を発生する。部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２は、方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転する。第１の位置に配置された検出部１０は、出力信号の位相が周期の１／４だけ異なる第１および第２の検出回路を有する。第２の位置に配置された検出部２０は、出力信号の位相が周期の１／４だけ異なる第３および第４の検出回路を有する。第１および第３の検出回路の出力信号より生成された第１の信号と、第２および第４の検出回路の出力信号より生成された第２の信号とに基づいて、回転磁界の、基準位置における方向が基準方向に対してなす角度の検出値が算出される。【選択図】図１
2012037466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準位置における回転磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する回転磁界センサであって、
前記回転磁界であって、第１の位置における第１の部分磁界と第２の位置における第２の部分磁界とを含み、第１の部分磁界と第２の部分磁界は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転するものである回転磁界を発生する磁界発生部と、
前記第１の位置において、主成分として前記第１の部分磁界を含む第１の印加磁界を検出する第１の検出部と、
前記第２の位置において、主成分として前記第２の部分磁界を含む第２の印加磁界を検出する第２の検出部とを備え、
前記第１の検出部は、前記第１の印加磁界の第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、前記第１の印加磁界の第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、前記第２の印加磁界の第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、前記第２の印加磁界の第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の方向と第３の方向は、互いに平行であり、
前記第２の方向と第４の方向は、互いに平行であり、
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、周期が互いに等しく、
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、前記周期の１／２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、前記周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
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、前記第１の印加磁界の第１の方向の成分の強度と前記第２の印加磁界の第３の方向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、前記第１の印加磁界の第２の方向の成分の強度と前記第２の印加磁界の第４の方向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】
前記回転磁界センサに対して外部から、前記回転磁界以外のノイズ磁界が印加され、
前記第１の印加磁界は、前記第１の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であり、
前記第２の印加磁界は、前記第２の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であ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の方向と第３の方向は互いに１８０°異なり、前記第２の方向と第４の方向は互いに１８０°異なることを特徴とする請求項１または２記載の回転磁界センサ。
【請求項４】
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３のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項５】
前記第１ないし第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４記載の回転磁界センサ。
【請求項６】
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４または５記載の回転磁界センサ。
【請求項７】
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、印加される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６記載の回転磁界センサ。
【請求項８】
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７記載の回転磁界センサ。
【請求項９】
前記回転磁界は、更に、第３の位置における第３の部分磁界と第４の位置における第４の部分磁界とを含み、第３の部分磁界と第４の部分磁界は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ前記第１および第２の部分磁界と同じ回転方向に回転するものであり、
回転磁界センサは、更に、
前記第３の位置において、主成分として前記第３の部分磁界を含む第３の印加磁界を検出する第３の検出部と、
前記第４の位置において、主成分として前記第４の部分磁界を含む第４の印加磁界を検出する第４の検出部とを備え、
前記第３の検出部は、前記第３の印加磁界の第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、前記第３の印加磁界の第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、前記第４の印加磁界の第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、前記第４の印加磁界の第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の方向と第７の方向は、互いに平行であり、
前記第６の方向と第８の方向は、互いに平行であり、
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、周期が互いに等しく、
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、前記周期の１／２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、前記周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
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、前記第３の印加磁界の第５の方向の成分の強度と前記第４の印加磁界の第７の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する第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、前記第３の印加磁界の第６の方向の成分の強度と前記第４の印加磁界の第８の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する第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１０】
前記回転磁界センサに対して外部から、前記回転磁界以外のノイズ磁界が印加され、
前記第１の印加磁界は、前記第１の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であり、
前記第２の印加磁界は、前記第２の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であり、
前記第３の印加磁界は、前記第３の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であり、
前記第４の印加磁界は、前記第４の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であることを特徴とする請求項９記載の回転磁界センサ。
【請求項１１】
前記第１の方向と第３の方向は互いに１８０°異なり、前記第２の方向と第４の方向は互いに１８０°異なり、前記第５の方向と第７の方向は互いに１８０°異なり、前記第６の方向と第８の方向は互いに１８０°異なることを特徴とする請求項９または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、前記第１の印加磁界の成分が前記第１の部分磁界のみであり、前記第２の印加磁界の成分が前記第２の部分磁界のみであり、前記第１および第２の部分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、前記第３の印加磁界の成分が前記第３の部分磁界のみであり、前記第４の印加磁界の成分が前記第４の部分磁界のみであり、前記第３および第４の部分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、前記第１ないし第４の部分磁界の方向の変化に伴って互いに等しい誤差周期で周期的に変化し、且つ前記第１の角度誤差の変化は前記第１の角度検出値の変化に依存し、前記第２の角度誤差の変化は前記第２の角度検出値の変化に依存し、
前記第１の角度検出値の位相と前記第２の角度検出値の位相は、前記誤差周期の１／２の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項１３】
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１２記載の回転磁界センサ。
【請求項１４】
前記誤差周期は、各検出回路の出力信号の周期の１／４であることを特徴とする請求項１２または１３記載の回転磁界センサ。
【請求項１５】
前記第１の角度検出値は、前記第１の印加磁界の成分が前記第１の部分磁界のみであり、前記第２の印加磁界の成分が前記第２の部分磁界のみであり、前記第１および第２の部分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、前記第３の印加磁界の成分が前記第３の部分磁界のみであり、前記第４の印加磁界の成分が前記第４の部分磁界のみであり、前記第３および第４の部分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、前記第１ないし第４の部分磁界の方向の変化に伴って互いに等しい誤差周期で周期的に変化し、且つ前記第１の角度誤差の変化は、前記第１および第２の部分磁界の方向の変化に依存し、前記第２の角度誤差の変化は、前記第３および第４の部分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９ないし１１のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項１６】
前記誤差周期は、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１５記載の回転磁界センサ。
【請求項１７】
前記第１の角度誤差は、前記第１および第２の部分磁界の方向の変化に依存して前記誤差周期で変化する成分と、前記第１の角度検出値の変化に依存して第２の誤差周期で変化する成分とを含み、
前記第２の角度誤差は、前記第３および第４の部分磁界の方向の変化に依存して前記誤差周期で変化する成分と、前記第２の角度検出値の変化に依存して前記第２の誤差周期で変化する成分とを含み、
前記第１の角度検出値の位相と前記第２の角度検出値の位相は、前記第２の誤差周期の１／２の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項１５または１６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。
【０００４】
また、従来、位相が１８０°異なる一対の検出信号を出力する一対の磁気検出素子を備えた回転磁界センサは、種々提案されている。例えば、特許文献２には、エンコーダとセンサユニットとを備えた回転検出装置が記載されている。この回転検出装置において、エンコーダは、回転部材の回転中心と同心に設けられた被検出部を有し、この被検出部の磁気特性は、円周方向に関して交互に変化している。この回転検出装置では、センサユニットの検出部に、同種類の一対の磁気検出素子が、エンコーダの円周方向に関する位相を一致させると共に、磁束の流れ方向に関する位相を１８０°異ならせた状態で配置されている。
【０００５】
特許文献２には、一対の磁気検出素子の出力信号を差動式ラインレシーバに入力することにより、ケーブル中を送られる信号に外部から加わる電気的ノイズの影響を除くことができる旨が記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、回転体の回転に伴って回転するマグネットと、第１および第２の磁気検出素子群とを備えた回転角度検出装置が記載されている。この回転角度検出装置において、マグネットは、円柱状に形成され、Ｎ極とＳ極の２極に平行着磁されている。第１および第２の磁気検出素子群は、それぞれ、マグネットの回転軸の周囲に９０°間隔で配置された４つの磁気検出素子としてのホール素子で構成されている。第１の磁気検出素子群の４つのホール素子Ｈ１〜Ｈ４と、第２の磁気検出素子群の４つのホール素子Ｈ５〜Ｈ８は、４５°間隔で交互に配置されている。第１の磁気検出素子群の４つのホール素子Ｈ１〜Ｈ４は、互いに９０°の位相差を有するサイン波形の信号を出力する。同様に、第２の磁気検出素子群の４つのホール素子Ｈ５〜Ｈ８も、互いに９０°の位相差を有するサイン波形の信号を出力する。
【０００７】
特許文献３に記載された回転角度検出装置では、１８０°間隔にある２つのホール素子の出力信号から差分データを生成し、この差分データに基づいて回転体の回転角度を検出する。具体的には、この回転角度検出装置では、それぞれ１８０°間隔にある２つのホール素子の４つの組、すなわちＨ１，Ｈ２と、Ｈ３，Ｈ４と、Ｈ５，Ｈ６と、Ｈ７，Ｈ８のそれぞれから、差分データＨ１−Ｈ２、Ｈ３−Ｈ４、Ｈ６−Ｈ５、Ｈ８−Ｈ７を生成する。そして、差分データＨ１−Ｈ２と差分データＨ３−Ｈ４から、第１の磁気検出素子群によって検出された回転角度θ１を算出し、差分データＨ６−Ｈ５と差分データＨ８−Ｈ７から、第２の磁気検出素子群によって検出された回転体の回転角度θ２を算出する。
【０００８】
特許文献３には、１８０°間隔にある２つのホール素子の出力信号から差分データを生成することにより、マグネットのセンターと、８つのホール素子が配置されたホールアレイのセンターとの間のずれをキャンセルすることができる旨が記載されている。また、特許文献３には、第１の磁気検出素子群によって検出された回転角度と、第２の磁気検出素子群によって検出された回転角度とを比較して、異常発生の有無を判定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−６５７９５号公報
【特許文献２】特開２００９−１８６４１０号公報
【特許文献３】特開２００５−３１５６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、回転磁界センサでは、磁気検出素子に対して、検出すべき回転磁界の他に、検出すべき回転磁界以外の磁界（以下、ノイズ磁界と言う。）が印加される場合がある。ノイズ磁界としては、例えばモーターからの漏れ磁界や地磁気がある。このように磁気検出素子に対してノイズ磁界が印加される場合には、磁気検出素子は、回転磁界とノイズ磁界との合成磁界を検出することになる。そのため、検出すべき回転磁界の方向とノイズ磁界の方向が異なるときには、回転磁界センサの検出角度に誤差が生じる。例えば、磁界の大きさを磁束密度で表したときに、検出すべき回転磁界の大きさが２０ｍＴであり、ノイズ磁界の大きさが地磁気相当の０．０５ｍＴであり、ノイズ磁界の方向が検出すべき回転磁界の方向に直交している場合には、合成磁界の方向が、検出すべき回転磁界の方向に対して０．１４°だけ異なり、その結果、回転磁界センサの検出角度に０．１４°の誤差が生じる。このことから、例えば、回転磁界センサの検出角度に０．１°の角度精度（分解能）が要求される場合には、地磁気でさえも非常に大きなノイズ源となることが分かる。
【００１１】
回転磁界センサにおいて、上述のようなノイズ磁界に起因した検出角度の誤差を低減するために、磁気検出素子と、回転磁界を発生する磁石とを、一体の磁気シールドで囲うという対策が考えられる。また、ノイズ磁界の発生源が分かっている場合には、磁気検出素子とノイズ磁界の発生源との間に磁気シールドを設けるという対策も考えられる。しかしながら、これらの対策では、磁気シールドを含めた回転磁界センサの設計が大掛かりになったり、回転磁界センサのコストが高くなったり、回転磁界センサの組立工程や設置に種々の制約が生じたりするという問題点がある。
【００１２】
特許文献２に記載された回転検出装置では、電気的ノイズは、一対の磁気検出素子のそれぞれ出力信号に対して、正負の符号が同じ誤差を生じさせる。そのため、一対の磁気検出素子のそれぞれ出力信号の差を求めることにより、電気的ノイズに起因する検出角度の誤差を低減することができる。しかし、特許文献２に記載された回転検出装置では、ノイズ磁界は、一対の磁気検出素子のそれぞれ出力信号に対して、正負の符号が反対の誤差を生じさせる。そのため、一対の磁気検出素子のそれぞれ出力信号の差を求めることによっては、ノイズ磁界に起因する検出角度の誤差を低減することはできない。
【００１３】
特許文献３に記載された回転角度検出装置では、１８０°間隔にある２つのホール素子の出力信号から差分データを生成することによって、ノイズ磁界に起因する検出角度の誤差を低減することが可能である。しかしながら、この回転角度検出装置では、１つの検出角度、すなわち角度θ１またはθ２を得るためには、少なくとも、マグネットの回転軸の周囲に９０°間隔で配置された４つの磁気検出素子（ホール素子）が必要である。そのため、特許文献３に記載された回転角度検出装置は、その用途が、４つの磁気検出素子を９０°間隔で配置できるような場合に限定されるという問題点がある。
【００１４】
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、磁気検出素子の設置箇所を少なくしながら、ノイズ磁界に起因した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】
【００１５】
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。本発明の回転磁界センサは、回転磁界を発生する磁界発生部を備えている。磁界発生部が発生する回転磁界は、第１の位置における第１の部分磁界と第２の位置における第２の部分磁界とを含んでいる。第１の部分磁界と第２の部分磁界は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転する。本発明の回転磁界センサは、更に、第１の位置において、主成分として第１の部分磁界を含む第１の印加磁界を検出する第１の検出部と、第２の位置において、主成分として第２の部分磁界を含む第２の印加磁界を検出する第２の検出部とを備えている。
【００１６】
第１の検出部は、第１の印加磁界の第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、第１の印加磁界の第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、第２の印加磁界の第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、第２の印加磁界の第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の方向と第３の方向は、互いに平行であり、第２の方向と第４の方向は、互いに平行である。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。
【００１７】
第１ないし第４の検出回路の出力信号は、周期が互いに等しい。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、上記周期の１／４の奇数倍だけ異なっている。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に対して、上記周期の１／２の整数倍だけ異なっている。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、上記周期の１／４の奇数倍だけ異なっている。
【００１８】
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、第１の印加磁界の第１の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第３の方向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、第１の印加磁界の第２の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第４の方向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の演算回路を備えている。
【００１９】
本発明の回転磁界センサでは、磁界発生部は、第１の位置における第１の部分磁界と第２の位置における第２の部分磁界とを含む回転磁界を発生する。第１の部分磁界と第２の部分磁界は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転する。本発明では、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基づいて、第１の印加磁界の第１の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第３の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する第１の信号が生成される。また、本発明では、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１の印加磁界の第２の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第４の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する第２の信号が生成される。そして、第１および第２の信号に基づいて、第３の演算回路によって、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。
【００２０】
本発明の回転磁界センサに対しては外部から、回転磁界以外のノイズ磁界が印加されてもよい。この場合、第１の印加磁界は、第１の部分磁界とノイズ磁界との合成磁界であり、第２の印加磁界は、第２の部分磁界とノイズ磁界との合成磁界であってもよい。本発明の回転磁界センサに対して外部からノイズ磁界が印加された場合には、ノイズ磁界に起因した第１および第３の検出回路の出力信号のノイズ成分は、正負の符号が反対の値になる。また、この場合には、ノイズ磁界に起因した第２および第４の検出回路の出力信号のノイズ成分は、正負の符号が反対の値になる。これにより、本発明によれば、ノイズ磁界に起因した検出角度の誤差を低減することが可能になる。
【００２１】
また、本発明の回転磁界センサにおいて、第１の方向と第３の方向は互いに１８０°異なり、第２の方向と第４の方向は互いに１８０°異なっていてもよい。
【００２２】
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、印加される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。
【００２３】
また、本発明の回転磁界センサにおいて、回転磁界は、更に、第３の位置における第３の部分磁界と第４の位置における第４の部分磁界とを含んでいてもよい。第３の部分磁界と第４の部分磁界は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ第１および第２の部分磁界と同じ回転方向に回転する。この場合、本発明の回転磁界センサは、更に、第３の位置において、主成分として第３の部分磁界を含む第３の印加磁界を検出する第３の検出部と、第４の位置において、主成分として第４の部分磁界を含む第４の印加磁界を検出する第４の検出部とを備えていてもよい。
【００２４】
第３の検出部は、第３の印加磁界の第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、第３の印加磁界の第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、第４の印加磁界の第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、第４の印加磁界の第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の方向と第７の方向は、互いに平行であり、第６の方向と第８の方向は、互いに平行である。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。
【００２５】
第１ないし第８の検出回路の出力信号は、周期が互いに等しい。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、上記周期の１／４の奇数倍だけ異なっている。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に対して、上記周期の１／２の整数倍だけ異なっている。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、上記周期の１／４の奇数倍だけ異なっている。
【００２６】
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、第３の印加磁界の第５の方向の成分の強度と第４の印加磁界の第７の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する第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、第３の印加磁界の第６の方向の成分の強度と第４の印加磁界の第８の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する第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。
【００２７】
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、回転磁界センサに対しては外部から、回転磁界以外のノイズ磁界が印加されてもよい。この場合、第１の印加磁界は、第１の部分磁界とノイズ磁界との合成磁界であり、第２の印加磁界は、第２の部分磁界とノイズ磁界との合成磁界であり、第３の印加磁界は、第３の部分磁界とノイズ磁界との合成磁界であり、第４の印加磁界は、第４の部分磁界とノイズ磁界との合成磁界であってもよい。また、この場合、第１の方向と第３の方向は互いに１８０°異なり、第２の方向と第４の方向は互いに１８０°異なり、第５の方向と第７の方向は互いに１８０°異なり、第６の方向と第８の方向は互いに１８０°異なっていてもよい。
【００２８】
また、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、第１の印加磁界の成分が第１の部分磁界のみであり、第２の印加磁界の成分が第２の部分磁界のみであり、第１および第２の部分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、第３の印加磁界の成分が第３の部分磁界のみであり、第４の印加磁界の成分が第４の部分磁界のみであり、第３および第４の部分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。この場合、第１および第２の角度誤差は、第１ないし第４の部分磁界の方向の変化に伴って互いに等しい誤差周期で周期的に変化し、且つ第１の角度誤差の変化は第１の角度検出値の変化に依存し、第２の角度誤差の変化は第２の角度検出値の変化に依存し、第１の角度検出値の位相と第２の角度検出値の位相は、誤差周期の１／２の奇数倍だけ異なっていてもよい。
【００２９】
本発明の回転磁界センサにおいて、第１の角度誤差の変化が第１の角度検出値の変化に依存し、第２の角度誤差の変化が第２の角度検出値の変化に依存する場合、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、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、誤差周期は、各検出回路の出力信号の周期の１／４であってもよい。
【００３０】
また、第１の角度検出値が第１の角度誤差を含み、第２の角度検出値が第２の角度誤差を含んでいる場合、第１および第２の角度誤差は、第１ないし第４の部分磁界の方向の変化に伴って互いに等しい誤差周期で周期的に変化し、且つ第１の角度誤差の変化は、第１および第２の部分磁界の方向の変化に依存し、第２の角度誤差の変化は、第３および第４の部分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、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、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。
【００３１】
また、第１の角度誤差の変化が、第１および第２の部分磁界の方向の変化に依存し、第２の角度誤差の変化が、第３および第４の部分磁界の方向の変化に依存している場合、第１の角度誤差は、第１および第２の部分磁界の方向の変化に依存して上記誤差周期で変化する成分と、第１の角度検出値の変化に依存して第２の誤差周期で変化する成分とを含み、第２の角度誤差は、第３および第４の部分磁界の方向の変化に依存して上記誤差周期で変化する成分と、第２の角度検出値の変化に依存して第２の誤差周期で変化する成分とを含み、第１の角度検出値の位相と第２の角度検出値の位相は、第２の誤差周期の１／２の奇数倍だけ異なっていてもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明では、前述のように、回転磁界センサに対して外部からノイズ磁界が印加された場合には、ノイズ磁界に起因した第１および第３の検出回路の出力信号のノイズ成分は、正負の符号が反対の値になり、ノイズ磁界に起因した第２および第４の検出回路の出力信号のノイズ成分は、正負の符号が反対の値になる。これにより、本発明によれば、ノイズ磁界に起因した検出角度の誤差を低減することが可能になる。また、本発明では、第１および第２の位置に第１および第２の検出部を配置することにより、上記の効果が得られる。これらのことから、本発明によれば、磁気検出素子の設置箇所を少なくしながら、ノイズ磁界に起因した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】
【００３３】
【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の実施の形態に係る回転磁界センサの概略の構成を示す側面図である。
【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】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５】本発明の第１の実施の形態における第１ないし第４の検出回路の出力信号を示す波形図である。
【図６】図３に示した回転磁界センサにおける１つのＭＲ素子の一部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における第１の変形例の回転磁界センサの概略の構成を示す側面図である。
【図８】本発明の第１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概略の構成を示す側面図である。
【図９】本発明の第２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１０】本発明の第２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側面図である。
【図１１】本発明の第２の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。
【図１２】本発明の第３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１３】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概略の構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第４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１５】本発明の第４の実施の形態における変形例の回転磁界センサ概略の構成を示す斜視図である。
【図１６】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ブロック図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係る回転磁界センサにおける検出回路の出力信号の波形の歪みの態様を示す波形図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態における第１の角度検出値と第１の角度誤差との関係を示す波形図である。
【図１９】本発明の第４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２０】本発明の第４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。
【図２１】本発明の第５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２２】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概略の構成を示す斜視図である。
【図２３】本発明の第５の実施の形態における第１の部分磁界、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２４】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２５】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。
【図２６】本発明の第６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２７】本発明の第６の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。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［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、図２および図４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、本実施の形態に係る回転磁界センサの概略の構成を示す側面図である。図４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。
【００３５】
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。回転磁界は、第１の位置における第１の部分磁界ＭＦ１と第２の位置における第２の部分磁界ＭＦ２とを含んでいる。第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転する。
【００３６】
図１および図２に示したように、回転磁界センサ１は、回転磁界を発生する磁界発生部２と、第１の位置において、主成分として第１の部分磁界ＭＦ１を含む第１の印加磁界を検出する第１の検出部１０と、第２の位置において、主成分として第２の部分磁界ＭＦ２を含む第２の印加磁界を検出する第２の検出部２０とを備えている。なお、図１および図２では、便宜上、第１の部分磁界ＭＦ１を示す矢印と第１の検出部１０とを離れた位置に記載し、第２の部分磁界ＭＦ２を示す矢印と第２の検出部２０とを離れた位置に記載している。しかし、実際には、第１の検出部１０は、第１の部分磁界ＭＦ１の発生位置である第１の位置に配置され、第２の検出部２０は、第２の部分磁界ＭＦ２の発生位置である第２の位置に配置されている。方向と角度の定義については、後で詳しく説明する。
【００３７】
磁界発生部２は、回転位置を検出する対象物である回転軸６の軸方向の一端部に取り付けられた円板部５と、この円板部５に取り付けられた一対の磁石３，４とを備えている。回転軸６は、その中心軸を中心として回転する。それに連動して、磁界発生部２も、回転軸６の中心軸を含む回転中心Ｃを中心として回転する。一対の磁石３，４は、回転中心Ｃを含む仮想の平面に対して対称な位置に配置されている。ここで、円板部５に関して、図１および図２における下側の面を「下面」と定義し、図１および図２における上側の面を「上面」と定義する。円板部５の上面および下面は、いずれも回転中心Ｃに垂直である。磁石３，４は、円板部５の上面に固定されている。円板部５の下面には、回転軸６の一端部が固定されている。磁界発生部２では、回転中心Ｃを中心として磁石３，４が回転することにより、磁石３，４が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。
【００３８】
磁石３，４は、それぞれＮ極とＳ極とを有している。磁石３のＮ極とＳ極は、円板部５の上面の上に、Ｓ極、Ｎ極の順に配置されている。磁石４のＮ極とＳ極は、円板部５の上面の上に、Ｎ極、Ｓ極の順に配置されている。一対の磁石３，４が発生する回転磁界の方向は、磁界発生部２が回転することによって、回転中心Ｃを中心として回転する。図１および図２では、磁石３のＮ極から磁石４のＳ極に向かう磁束の主要部分と、磁石４のＮ極から磁石３のＳ極に向かう磁束の主要部分を、記号Ｍを付した曲線で表している。主に磁石３のＮ極から磁石４のＳ極に向かう磁束が、第１の位置における第１の部分磁界ＭＦ１を発生させる。また、主に磁石４のＮ極から磁石３のＳ極に向かう磁束が、第２の位置における第２の部分磁界ＭＦ２を発生させる。
【００３９】
第１および第２の検出部１０，２０は、円板部５の上面の上方において、磁石３と磁石４との間に配置されている。本実施の形態では、特に、第１の検出部１０は、回転中心Ｃ上における第１の部分磁界ＭＦ１の発生位置である第１の位置に配置され、第２の検出部２０は、回転中心Ｃ上における第２の部分磁界ＭＦ２の発生位置である第２の位置に配置されている。なお、図１および図２では、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、それぞれ第１の位置と第２の位置に配置されていれば、一体化されていてもよい。本実施の形態では、第１の部分磁界ＭＦ１の方向は、磁石３のＮ極から磁石４のＳ極に向かう方向であり、第２の部分磁界ＭＦ２の方向は、磁石４のＮ極から磁石３のＳ極に向かう方向である。第１の部分磁界ＭＦ１の方向と第２の部分磁界ＭＦ２の方向は、互いに１８０°異なっている。磁界発生部２が回転すると、第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２は、同じ回転方向に回転する。
【００４０】
ここで、図４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。図４において（ａ）は、第１の位置における方向と角度の定義を示している。図４において（ｂ）は、第２の位置における方向と角度の定義を示している。まず、図１および図２に示した回転中心Ｃに平行で、円板部５の上面から離れる方向を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４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。
【００４１】
第１の位置は、第１の検出部１０が第１の印加磁界を検出する位置である。本実施の形態では、第１の位置は、円板部５の上面の上方における回転中心Ｃ上の位置である。ここで、図４（ａ）において記号“Ｄ１”を付した矢印は、第１の検出部１０が第１の印加磁界の方向ＤＭ１を表すときの基準の方向である。本実施の形態では、方向Ｄ１はＹ方向と一致している。第１の印加磁界は、主成分として第１の部分磁界ＭＦ１を含んでいる。第１の印加磁界の方向ＤＭ１と第１の部分磁界ＭＦ１の方向は、図４（ａ）において時計回り方向に回転するものとする。
【００４２】
第２の位置は、第２の検出部２０が第２の印加磁界を検出する位置である。本実施の形態では、第２の位置は、円板部５の上面の上方における回転中心Ｃ上の位置であり、第１の位置よりも円板部５の上面に近い位置である。ここで、図４（ｂ）において記号“Ｄ２”を付した矢印は、第２の検出部２０が第２の印加磁界の方向ＤＭ２を表すときの基準の方向である。方向Ｄ１と方向Ｄ２は、互いに１８０°異なっている。本実施の形態では、方向Ｄ２は−Ｙ方向と一致している。第２の印加磁界は、主成分として第２の部分磁界ＭＦ２を含んでいる。第２の印加磁界の方向ＤＭ２と第２の部分磁界ＭＦ２の方向は、図４（ｂ）において時計回り方向に回転するものとする。
【００４３】
基準位置と基準方向は、それぞれ、第１の位置と方向Ｄ１と一致していてもよいし、第２の位置と方向Ｄ２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。
【００４４】
本実施の形態では、方向Ｄ１と方向Ｄ２が互いに１８０°異なり、第１の部分磁界ＭＦ１の方向と第２の部分磁界ＭＦ２の方向も互いに１８０°異なっている。従って、第１の部分磁界ＭＦ１の方向が方向Ｄ１に対してなす角度と、第２の部分磁界ＭＦ２の方向が方向Ｄ２に対してなす角度は等しくなる。また、第１の印加磁界の成分が第１の部分磁界ＭＦ１のみであり、第２の印加磁界の成分が第２の部分磁界ＭＦ２のみである場合には、第１の印加磁界の方向ＤＭ１が方向Ｄ１に対してなす角度と、第２の印加磁界の方向ＤＭ２が方向Ｄ２に対してなす角度は等しくなる。以下、この角度を記号θで表す。図４には、角度θも示している。角度θは、方向Ｄ１，Ｄ２から時計回り方向に見たときに正の値で表し、方向Ｄ１，Ｄ２から反時計回り方向に見たときに負の値で表す。
【００４５】
回転磁界センサ１は、第１および第２の印加磁界について、それぞれ２つの基準となる方向の成分を検出することによって、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を検出する。以下、第１の印加磁界の一成分の基準となる方向を第１の方向と呼び、第１の印加磁界の他の一成分の基準となる方向を第２の方向と呼ぶ。また、第２の印加磁界の一成分の基準となる方向を第３の方向と呼び、第２の印加磁界の他の一成分の基準となる方向を第４の方向と呼ぶ。第１の方向と第３の方向は、互いに平行であり、第２の方向と第４の方向は、互いに平行である。本実施の形態では特に、第１の方向と第３の方向は互いに１８０°異なり、第２の方向と第４の方向は互いに１８０°異なっている。
【００４６】
方向Ｄ１と方向Ｄ２は、それぞれ、第１の方向と第３の方向と一致していてもよいし、第２の方向と第４の方向と一致していてもよいし、これらの方向と異なる任意の方向であってもよい。
【００４７】
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、第１の印加磁界を検出する。第１の検出部１０は、第１の印加磁界の第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１１と、第１の印加磁界の第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１２とを有している。
【００４８】
第２の検出部２０は、第２の印加磁界を検出する。第２の検出部２０は、第２の印加磁界の第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２１と、第２の印加磁界の第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２２とを有している。
【００４９】
第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号は、周期が互いに等しい。以下の説明では、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号の周期を周期Ｔと記す。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、周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっている。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の出力信号の位相に対して、周期Ｔの１／２の整数倍だけ異なっている。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、周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっている。
【００５０】
回転磁界センサ１は、更に、第１ないし第３の演算回路３１，３２，３３を備えている。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、第１の印加磁界の第１の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第３の方向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、第１の印加磁界の第２の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第４の方向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。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θｓの算出方法については、後で詳しく説明する。
【００５１】
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。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。
【００５２】
第１の検出回路１１は、ホイートストンブリッジ回路１４と、差分検出器１５とを有している。ホイートストンブリッジ回路１４は、電源ポートＶ１と、グランドポートＧ１と、２つの出力ポートＥ１１，Ｅ１２と、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ１３，Ｒ１４とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１３の各一端は、電源ポートＶ１に接続されている。磁気検出素子Ｒ１１の他端は、磁気検出素子Ｒ１２の一端と出力ポートＥ１１に接続されている。磁気検出素子Ｒ１３の他端は、磁気検出素子Ｒ１４の一端と出力ポートＥ１２に接続されている。磁気検出素子Ｒ１２，Ｒ１４の各他端は、グランドポートＧ１に接続されている。電源ポートＶ１には、所定の大きさの電源電圧が印加される。グランドポートＧ１はグランドに接続される。差分検出器１５は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を第１の演算回路３１に出力する。
【００５３】
第２の検出回路１２は、ホイートストンブリッジ回路１６と、差分検出器１７とを有している。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。差分検出器１７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。
【００５４】
第３の検出回路２１は、ホイートストンブリッジ回路２４と、差分検出器２５とを有している。ホイートストンブリッジ回路２４は、電源ポート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。差分検出器２５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。
【００５５】
第４の検出回路２２は、ホイートストンブリッジ回路２６と、差分検出器２７とを有している。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。差分検出器２７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】
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、印加される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。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。
【００５７】
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、第１の印加磁界の第１の方向の成分の強度に応じて、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差が変化する。従って、第１の方向は、第１の検出回路１１が第１の印加磁界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、第１の印加磁界の第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。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の方向は、Ｘ方向と同じ方向になる。
【００５８】
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、第１の印加磁界の第２の方向の成分の強度に応じて、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差が変化する。従って、第２の方向は、第２の検出回路１２が第１の印加磁界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、第１の印加磁界の第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。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の方向は、Ｙ方向と同じ方向になる。
【００５９】
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、第２の印加磁界の第３の方向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の方向は、第３の検出回路２１が第２の印加磁界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、第２の印加磁界の第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。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−Ｘ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Ｘ方向である。この例では、第３の方向は、Ｘ方向と同じ方向になる。
【００６０】
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、第２の印加磁界の第４の方向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の方向は、第４の検出回路２２が第２の印加磁界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、第２の印加磁界の第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。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−Ｙ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Ｙ方向である。この例では、第４の方向は、Ｙ方向と同じ方向になる。
【００６１】
次に、図６を参照して、ＭＲ素子の構成の一例について説明する。図６は、図３に示した回転磁界センサ１における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６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６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６に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００６２】
次に、図３ないし図５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の出力信号に基づいて第１の信号を生成し、第２の演算回路３２は、第２および第４の検出回路１２，２２の出力信号に基づいて第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。
【００６３】
本実施の形態によれば、回転磁界センサ１に対して外部から、回転磁界以外のノイズ磁界が印加された場合であっても、ノイズ磁界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。以下、これについて詳しく説明する。なお、以下の説明では、上記のノイズ磁界をノイズ磁界Ｈextと記す。
【００６４】
まず、第１の検出部１０の第１および第２の検出回路１１，１２の出力信号とノイズ磁界Ｈextとの関係について説明する。図３に示した例では、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、第１の検出回路１１の出力信号の波形はサイン（Sine）波形になり、第２の検出回路１２の出力信号の波形はコサイン（Cosine）波形になる。この場合、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、周期Ｔの１／４すなわちπ／２（９０°）だけ異なっている。
【００６５】
図４（ａ）に示した角度θが０°よりも大きく１８０゜よりも小さいときは、第１の検出回路１１の出力信号は正の値であり、角度θが１８０°よりも大きく３６０゜よりも小さいときは、第１の検出回路１１の出力信号は負の値である。また、図４（ａ）に示した角度θ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、第２の検出回路１２の出力信号は正の値であり、角度θが９０°よりも大きく２７０゜よりも小さいときは、第２の検出回路１２の出力信号は負の値である。以下、第１の検出回路１１の出力信号をｓｉｎθ１と表し、第２の検出回路１２の出力信号をｃｏｓθ１と表す。出力信号ｓｉｎθ１は、第１の印加磁界の第１の方向（Ｘ方向）の成分の強度を表す信号である。出力信号ｃｏｓθ１は、第１の印加磁界の第２の方向（Ｙ方向）の成分の強度を表す信号である。
【００６６】
図４（ａ）において、記号Ｈextを付した矢印は、第１の検出部１０に印加されるノイズ磁界Ｈextの方向を示している。図示しないが、ノイズ磁界Ｈextは、Ｘ方向に平行な方向の第１の成分と、Ｙ方向に平行な方向の第２の成分とを含んでいる。図４（ａ）に示した例では、ノイズ磁界Ｈextの第１の成分の方向は、第１の方向と同じ方向（Ｘ方向）であり、ノイズ磁界Ｈextの第２の成分の方向は、第２の方向とは反対の方向（−Ｙ方向）である。ノイズ磁界Ｈextが印加された場合には、第１の印加磁界は、第１の部分磁界ＭＦ１とノイズ磁界Ｈextとの合成磁界になる。この場合、出力信号ｓｉｎθ１は、ノイズ磁界Ｈextの第１の成分に起因した正の値のノイズ成分を含み、出力信号ｃｏｓθ１は、ノイズ磁界Ｈextの第２の成分に起因した負の値のノイズ成分を含む。出力信号ｓｉｎθ１に含まれるノイズ成分の大きさ（絶対値）を記号Ｅｓで表し、出力信号ｃｏｓθ１に含まれるノイズ成分の大きさを記号Ｅｃで表すと、出力信号ｓｉｎθ１，ｃｏｓθ１は、図４（ａ）に示した角度θを用いて、下記の式（１），（２）で表される。
【００６７】
ｓｉｎθ１＝ｓｉｎθ＋Ｅｓ    …（１）
ｃｏｓθ１＝ｃｏｓθ−Ｅｃ    …（２）
【００６８】
次に、第２の検出部２０の第３および第４の検出回路２１，２２の出力信号とノイズ磁界Ｈextとの関係について説明する。図３に示した例では、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、第３の検出回路２１の出力信号の波形はサイン（Sine）波形になり、第４の検出回路２２の出力信号の波形はコサイン（Cosine）波形になる。この場合、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、周期Ｔの１／４すなわちπ／２（９０°）だけ異なっている。
【００６９】
図４（ｂ）に示した角度θが０°よりも大きく１８０゜よりも小さいときは、第３の検出回路２１の出力信号は正の値であり、角度θが１８０°よりも大きく３６０゜よりも小さいときは、第３の検出回路２１の出力信号は負の値である。また、図４（ｂ）に示した角度θ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、第４の検出回路２２の出力信号は正の値であり、角度θが９０°よりも大きく２７０゜よりも小さいときは、第４の検出回路２２の出力信号は負の値である。以下、第３の検出回路２１の出力信号をｓｉｎθ２と表し、第４の検出回路２２の出力信号をｃｏｓθ２と表す。出力信号ｓｉｎθ２は、第２の印加磁界の第３の方向（−Ｘ方向）の成分の強度を表す信号である。出力信号ｃｏｓθ２は、第２の印加磁界の第４の方向（−Ｙ方向）の成分の強度を表す信号である。
【００７０】
図４（ｂ）に示したように、第２の検出部２０には、第１の検出部１０に印加されるノイズ磁界Ｈextと同じ方向と大きさのノイズ磁界Ｈextが印加される。前述のように、ノイズ磁界Ｈextは、Ｘ方向に平行な方向の第１の成分と、Ｙ方向に平行な方向の第２の成分とを含んでいる。図４（ｂ）に示した例では、ノイズ磁界Ｈextの第１の成分の方向は、第３の方向とは反対の方向（Ｘ方向）であり、ノイズ磁界Ｈextの第２の成分の方向は、第４の方向と同じ方向（−Ｙ方向）である。ノイズ磁界Ｈextが印加された場合には、第２の印加磁界は、第２の部分磁界ＭＦ２とノイズ磁界Ｈextとの合成磁界になる。この場合、出力信号ｓｉｎθ２は、ノイズ磁界Ｈextの第１の成分に起因した負の値のノイズ成分を含み、出力信号ｃｏｓθ２は、ノイズ磁界Ｈextの第２の成分に起因した正の値のノイズ成分を含む。原理的には、出力信号ｓｉｎθ２に含まれるノイズ成分は、大きさは出力信号ｓｉｎθ１に含まれるノイズ成分の大きさＥｓと等しく、正負の符号は反対である。同様に、原理的には、出力信号ｃｏｓθ２に含まれるノイズ成分は、大きさは出力信号ｃｏｓθ１に含まれるノイズ成分の大きさＥｃと等しく、正負の符号は反対である。従って、出力信号ｓｉｎθ２，ｃｏｓθ２は、図４（ｂ）に示した角度θを用いて、下記の式（３），（４）で表される。
【００７１】
ｓｉｎθ２＝ｓｉｎθ−Ｅｓ    …（３）
ｃｏｓθ２＝ｃｏｓθ＋Ｅｃ    …（４）
【００７２】
図５は、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号の波形を示す説明図である。図５において（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、出力信号ｓｉｎθ１，ｃｏｓθ１，ｓｉｎθ２，ｃｏｓθ２の波形を表している。本実施の形態では、第１の部分磁界ＭＦ１の方向と第２の部分磁界ＭＦ２の方向は互いに１８０°異なっている。本実施の形態では、更に、第１の方向と第３の方向も互いに１８０°異なっていることから、出力信号ｓｉｎθ１の位相と出力信号ｓｉｎθ２の位相は等しくなる。また、本実施の形態では、更に、第２の方向と第４の方向も互いに１８０°異なっていることから、出力信号ｃｏｓθ１の位相と出力信号ｃｏｓθ２の位相は等しくなる。
【００７３】
図５には、各出力信号に含まれるノイズ成分も示している。図５に示した例では、ノイズ磁界Ｈextは、周期Ｔよりも十分に短い時間の間に印加されるパルス状のノイズ磁界である。この場合、ノイズ磁界Ｈextに起因して、出力信号ｓｉｎθ１には正の値のノイズ成分が含まれ、出力信号ｓｉｎθ２には負の値のノイズ成分が含まれる。また、ノイズ磁界Ｈextに起因して、出力信号ｃｏｓθ１には負の値のノイズ成分が含まれ、出力信号ｃｏｓθ２には正の値のノイズ成分が含まれる。式（１），（３）および図５から理解されるように、出力信号ｓｉｎθ１に含まれるノイズ成分は正の値（Ｅｓ）になり、出力信号ｓｉｎθ２に含まれるノイズ成分は負の値（−Ｅｓ）になる。また、式（２），（４）および図５から理解されるように、出力信号ｃｏｓθ１に含まれるノイズ成分は負の値（−Ｅｃ）になり、出力信号ｃｏｓθ２に含まれる起因したノイズ成分は正の値（Ｅｃ）になる。
【００７４】
次に、第１の演算回路３１における第１の信号の生成方法と、第１の信号とノイズ磁界Ｈextとの関係について説明する。第１の演算回路３１は、第１の検出回路１１の出力信号ｓｉｎθ１および第３の検出回路２１の出力信号ｓｉｎθ２に基づいて、第１の印加磁界の第１の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第３の方向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の平均を求め、これを第１の信号ｓｉｎθｓとすることができる。この場合、第１の信号ｓｉｎθｓは、式（１），（３）を用いて、下記の式（５）で表される。
【００７５】
ｓｉｎθｓ＝（ｓｉｎθ１＋ｓｉｎθ２）／２
＝（ｓｉｎθ＋Ｅｓ＋ｓｉｎθ−Ｅｓ）／２
＝ｓｉｎθ                                …（５）
【００７６】
式（５）から、第１の信号ｓｉｎθｓはｓｉｎθと等しくなることが分かる。また、式（１），（３），（５）から理解されるように、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分は、正負の符号が反対の値になることから、第１の演算回路３１では、第１の信号ｓｉｎθｓを生成する際に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺される。なお、式（１），（３）から明らかなように、第１の印加磁界の第１の方向の成分の強度を表す出力信号ｓｉｎθ１と、第２の印加磁界の第３の方向の成分の強度を表す出力信号ｓｉｎθ２は、いずれも、ｓｉｎθを含んでいる。従って、第１の信号ｓｉｎθｓは、第１の印加磁界の第１の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第３の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する。
【００７７】
なお、式（５）では、出力信号ｓｉｎθ１と出力信号ｓｉｎθ２の平均を求めたが、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としてもよい。この場合にも、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺される。
【００７８】
次に、第２の演算回路３２における第２の信号の生成方法と、第２の信号とノイズ磁界Ｈextとの関係について説明する。第２の演算回路３２は、第２の検出回路１２の出力信号ｃｏｓθ１および第４の検出回路２２の出力信号ｃｏｓθ２に基づいて、第１の印加磁界の第２の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第４の方向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の平均を求め、これを第２の信号ｃｏｓθｓとすることができる。この場合、第２の信号ｃｏｓθｓは、式（２），（４）を用いて、下記の式（６）で表される。
【００７９】
ｃｏｓθｓ＝（ｃｏｓθ１＋ｃｏｓθ２）／２
＝（ｃｏｓθ−Ｅｃ＋ｃｏｓθ＋Ｅｃ）／２
＝ｃｏｓθ                                …（６）
【００８０】
式（６）から、第２の信号ｃｏｓθｓはｃｏｓθと等しくなることが分かる。また、式（２），（４），（６）から理解されるように、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の各々に含まれるノイズ成分は、正負の符号が反対の値になることから、第２の演算回路３２では、第２の信号ｃｏｓθｓを生成する際に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺される。なお、式（２），（４）から明らかなように、第１の印加磁界の第２の方向の成分の強度を表す出力信号ｃｏｓθ１と、第２の印加磁界の第４の方向の成分の強度を表す出力信号ｃｏｓθ２は、いずれも、ｃｏｓθを含んでいる。従って、第２の信号ｃｏｓθｓは、第１の印加磁界の第２の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第４の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する。
【００８１】
なお、第１の信号ｓｉｎθｓと同様に、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としてもよい。この場合にも、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺される。
【００８２】
次に、第３の演算回路３３における角度検出値θｓの算出方法と、角度検出値θｓとノイズ磁界Ｈextとの関係について説明する。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。具体的には、例えば、第３の演算回路３３は、下記の式（７）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。
【００８３】
θｓ＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｓ／ｃｏｓθｓ）
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）
＝θ                                  …（７）
【００８４】
なお、３６０°の範囲内で、式（７）におけるθの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、ｓｉｎθとｃｏｓθの正負の組み合わせにより、θの真の値が、式（７）におけるθ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、ｓｉｎθが正の値のときは、θは０°よりも大きく１８０゜よりも小さい。ｓｉｎθが負の値のときは、θは１８０°よりも大きく３６０゜よりも小さい。ｃｏｓθが正の値のときは、θ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。ｃｏｓθが負の値のときは、θ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（７）と、上記のｓｉｎθとｃｏｓθの正負の組み合わせの判定により、３６０°の範囲内でθを求める。
【００８５】
式（７）から、角度検出値θｓは角度θと等しくなることが分かる。前述のように、第１の信号ｓｉｎθｓを生成する際に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺され、第２の信号ｃｏｓθｓを生成する際に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺される。その結果、第３の演算回路３３では、ノイズ成分を含まない第１の信号ｓｉｎθｓとノイズ成分を含まない第２の信号ｃｏｓθｓとを用いて、θｓを算出することができる。
【００８６】
また、ノイズ磁界Ｈextの方向が図４に示した例とは反対方向である場合には、ノイズ磁界Ｈextの第１の成分の方向は、−Ｘ方向と同じ方向になり、ノイズ磁界Ｈextの第２の成分の方向は、Ｙ方向と同じ方向になる。すなわち、この場合には、出力信号ｓｉｎθ１に含まれるノイズ成分は負の値になり、出力信号ｓｉｎθ２に含まれるノイズ成分は正の値になり、出力信号ｃｏｓθ１に含まれるノイズ成分は正の値になり、出力信号ｃｏｓθ２に含まれるノイズ成分は負の値になる。この場合にも、第１の信号ｓｉｎθｓを生成する際に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺されると共に、第２の信号ｃｏｓθｓを生成する際に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺される。
【００８７】
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の一方のみを備えている場合には、角度検出値θｓは、ノイズ成分を含む２つの出力信号に基づいて算出される。本実施の形態では、上記の例に限らず、ノイズ成分の大きさが０になる場合を除いて、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分は、正負の符号が反対の値になり、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の各々に含まれるノイズ成分は、正負の符号が反対の値になる。そのため、上述のように、第１の信号ｓｉｎθｓを生成する際に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺されると共に、第２の信号ｃｏｓθｓを生成する際に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺される。そして、ノイズ成分を含まない第１の信号ｓｉｎθｓとノイズ成分を含まない第２の信号ｃｏｓθｓとを用いて、角度検出値θｓを算出する。これにより、本実施の形態によれば、ノイズ磁界Ｈextに起因した検出角度の誤差を低減することが可能になる。
【００８８】
なお、ここまでは、出力信号ｃｏｓθ１の位相は、出力信号ｓｉｎθ１の位相に対して、周期Ｔの１／４だけ異なり、出力信号ｓｉｎθ２の位相は出力信号ｓｉｎθ１の位相と等しく、出力信号ｃｏｓθ２の位相は、出力信号ｓｉｎθ２の位相に対して、周期Ｔの１／４だけ異なる例について説明してきた。しかし、出力信号ｃｏｓθ１の位相は、出力信号ｓｉｎθ１の位相に対して、周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なり、出力信号ｓｉｎθ２の位相は、出力信号ｓｉｎθ１の位相に対して、周期Ｔの１／２の整数倍だけ異なり、出力信号ｃｏｓθ２の位相は、出力信号ｓｉｎθ２の位相に対して、周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっていればよい。この場合に、第１の信号ｓｉｎθｓを生成する際に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分を相殺することができると共に、第２の信号ｃｏｓθｓを生成する際に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の各々に含まれるノイズ成分を相殺することができる。
【００８９】
なお、上述の説明では、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分の大きさは等しいと仮定したが、これらのノイズ成分の大きさは互いに異なっていてもよい。この場合にも、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分は、正負の符号が反対の値になる。そのため、式（５）によって第１の信号ｓｉｎθｓを算出する際に、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分が相殺されて第１の信号ｓｉｎθｓに含まれるノイズ成分の大きさは、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分の大きさの平均値よりも小さくなる。このように、第１の信号ｓｉｎθｓに含まれるノイズ成分の大きさが小さくなるため、ノイズ磁界Ｈextに起因した検出角度の誤差を低減することが可能になる。同様に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の各々に含まれるノイズ成分の大きさは互いに異なっていてもよい。この場合にも、第２の信号ｃｏｓθｓに含まれるノイズ成分の大きさが小さくなるため、ノイズ磁界Ｈextに起因した検出角度の誤差を低減することが可能になる。
【００９０】
また、本実施の形態では、ノイズ磁界Ｈextがパルス状のノイズ磁界である場合について説明したが、ノイズ磁界Ｈextは、磁界の大きさと方向が時間によって変化しないノイズ磁界であってもよいし、磁界の大きさと方向が周期的に変化するノイズ磁界であってもよい。この場合にも、ノイズ磁界Ｈextに起因したノイズ成分を相殺することができる。
【００９１】
また、本実施の形態では、第１および第２の検出回路１１，１２を有する第１の検出部１０は第１の位置に配置され、第３および第４の検出回路２１，２２を有する第２の検出部２０は第２の位置に配置されている。そのため、本実施の形態によれば、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２を互いに異なる場所に設置する場合に比べて、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の設置箇所を少なくすることができる。また、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ＭＲ素子を含んでいる。本実施の形態によれば、上述のように、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の設置箇所を少なくすることができるので、検出回路１１，１２，２１，２２に含まれるＭＲ素子の設置箇所を少なくすることができる。以上のことから、本実施の形態によれば、磁気検出素子（ＭＲ素子）の設置箇所を少なくしながら、ノイズ磁界Ｈextに起因した検出角度の誤差を低減することが可能になる。
【００９２】
［変形例］
以下、本実施の形態における第１および第２の変形例について説明する。始めに、図７を参照して、本実施の形態における第１の変形例の回転磁界センサ１について説明する。図７は、第１の変形例の回転磁界センサ１の概略の構成を示す側面図である。第１の変形例では、一対の磁石３，４は、円板部５の上面から離れるに従って互いの距離が大きくなるように、回転中心Ｃに対して傾いている。磁石３のＮ極とＳ極は、回転中心Ｃに対して傾き、且つ円板部５の上面から離れる方向に、Ｓ極、Ｎ極の順に配置されている。磁石４のＮ極とＳ極は、回転中心Ｃに対して傾き、且つ円板部５の上面から離れる方向に、Ｎ極、Ｓ極の順に配置されている。
【００９３】
図７では、磁石３のＮ極から磁石４のＳ極に向かう磁束の主要部分と、磁石４のＮ極から磁石３のＳ極に向かう磁束の主要部分を、記号Ｍを付した曲線または直線で表している。これらの磁束の主要部分は、一対の磁石３，４が回転中心Ｃに対して傾いていない場合（図２）に比べて、図７における上方に変位している。図２に示したように、一対の磁石３，４が回転中心Ｃに対して傾いていない場合には、磁石４のＮ極から磁石３のＳ極に向かう磁束の主要部分が、円板部５の上面よりも下方を通過する可能性がある。この場合には、第２の検出部２０を最適な位置、すなわち磁石４のＮ極から磁石３のＳ極に向かう磁束の主要部分が通過する位置に設置することが困難になる場合がある。これに対し、第１の変形例によれば、磁石４のＮ極から磁石３のＳ極に向かう磁束の主要部分が、円板部５の上面よりも上方を通過するように、磁束の分布を調整することが可能になる。これにより、容易に、第２の検出部２０を最適な位置に設置することが可能になる。
【００９４】
なお、図７に示した例では、第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２との間で強度の間に差が生じる場合がある。この場合には、第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２の強度を考慮した補正計算を行うことが好ましい。具体的には、例えば、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２がノイズ成分を含まない状態で、それらの補正後の出力信号の大きさが等しくなるように、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の一方に所定の係数を掛けて補正後の出力信号の組を生成し、この補正後の出力信号の組を用いて第１の信号ｓｉｎθｓを生成する。同様に、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２がノイズ成分を含まない状態で、それらの補正後の出力信号の大きさが等しくなるように、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の一方に所定の係数を掛けて補正後の出力信号の組を生成し、この補正後の出力信号の組を用いて第２の信号ｃｏｓθｓを生成する。
【００９５】
次に、図８を参照して、本実施の形態における第２の変形例の回転磁界センサ１について説明する。図８は、第２の変形例の回転磁界センサ１の概略の構成を示す側面図である。第２の変形例では、一対の磁石３，４は、円板部５の上面から離れた位置に配置されている。磁界発生部２は、図１および図２に示した本実施の形態における磁界発生部２の構成要素に加えて、円板部５の上面に固定された支持部７，８を有している。磁石３，４は、それぞれ支持部７，８の上に固定されている。
【００９６】
図８では、回転磁界のうち、磁石３のＮ極から磁石４のＳ極に向かう磁束の主要部分と、磁石４のＮ極から磁石３のＳ極に向かう磁束の主要部分を、記号Ｍを付した曲線で表している。これらの磁束の主要部分は、磁石３，４が円板部５の上面に固定されている場合（図２）に比べて、図８における上方に変位している。これにより、第２の変形例によれば、第１の変形例と同様に、容易に、第２の検出部２０を最適な位置に設置することが可能になる。また、第２の変形例では、第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２との間で強度の間に差が生じないようにすることが可能であり、これにより、前述の補正計算が不要になる。
【００９７】
［第２の実施の形態］
次に、図９および図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。図９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１０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側面図である。図９および図１０に示したように、本実施の形態に係る回転磁界センサ６１は、第１の実施の形態における磁界発生部２の代りに、磁界発生部６２を備えている。
【００９８】
磁界発生部６２は、回転位置を検出する対象物である回転軸６６に取り付けられたリング状の磁石６３を有している。図９および図１０において、記号Ｃを付した一点鎖線は、回転軸６６の中心軸を含む回転中心を示している。磁石６３は、回転中心Ｃを中心として対称に配置されるように、図示しない固定手段によって回転軸６６に固定されている。磁石６３は、回転軸６６に連動して、回転中心Ｃを中心として回転する。これにより、磁石６３が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。
【００９９】
磁石６３は、それぞれ、１組以上のＮ極とＳ極が交互にリング状に配列された第１層６３Ａおよび第２層６３Ｂを有している。第１層６３Ａおよび第２層６３Ｂは、図９および図１０における上下方向（回転中心Ｃに平行な方向）に積層されている。第１層６３ＡのＮ極と第２層６３ＢのＳ極は、上下に隣接するように配置されている。第１層６３ＡのＳ極と第２層６３ＢのＮ極も、上下に隣接するように配置されている。
【０１００】
図９および図１０に示したように、第１および第２の検出部１０，２０は、磁石６３の外周部の外側の位置において、回転中心Ｃに平行な方向に並ぶように配置されている。第１の検出部１０が配置された位置が第１の位置であり、第２の検出部２０が配置された位置が第２の位置である。第１の位置は、第１層６３Ａと第２層６３Ｂの界面を含む仮想の平面よりも上方にある。第２の位置は、上記仮想の平面よりも下方にある。回転磁界は、第１の位置における第１の部分磁界ＭＦ１と第２の位置における第２の部分磁界ＭＦ２とを含んでいる。主に第１層６３Ａの近傍における磁束が第１の部分磁界ＭＦ１を発生させる。第１層６３Ａの近傍における磁束には、上下に隣接する第１層６３Ａと第２層６３Ｂにおける異なる２つの極の間の磁束と、第１層６３Ａにおいて回転方向に隣接する異なる２つの極の間の磁束とが含まれる。また、主に第２層６３Ｂの近傍における磁束が第２の部分磁界ＭＦ２を発生させる。第２層６３Ｂの近傍における磁束には、上下に隣接する第１層６３Ａと第２層６３Ｂにおける異なる２つの極の間の磁束と、第２層６３Ｂにおいて回転方向に隣接する異なる２つの極の間の磁束とが含まれる。図１０では、第１層６３ＡのＮ極から第２層６３ＢのＳ極に向かう磁束の主要部分を、記号Ｍを付した曲線で表している。第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転する。
【０１０１】
第１の検出部１０は、第１の位置において、主成分として第１の部分磁界ＭＦ１を含む第１の印加磁界を検出する。第２の検出部２０は、第２の位置において、主成分として第２の部分磁界ＭＦ２を含む第２の印加磁界を検出する。第１の印加磁界の一成分の基準となる第１の方向と、第２の印加磁界の一成分の基準となる第３の方向は互いに１８０°異なっている。第１の印加磁界の他の一成分の基準となる第２の方向と、第２の印加磁界の他の一成分の基準となる第４の方向は互いに１８０°異なっている。
【０１０２】
図９に示した例では、第１層６３Ａおよび第２層６３Ｂは、それぞれ、５組のＮ極とＳ極とを含み、磁石６３が１回転する間に、第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２は５回転する。この場合、検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石６３の１／５回転すなわち磁石６３の回転角の７２°に相当する。
【０１０３】
［変形例］
次に、図１１を参照して、本実施の形態における変形例について説明する。図１１は、本実施の形態における変形例の回転磁界センサ６１の概略の構成を示す側面図である。図１１に示したように、変形例の回転磁界センサ６１は、磁界発生部６２の代りに、磁界発生部７２を備えている。
【０１０４】
磁界発生部７２は、一方向に長い磁石７３を有している。磁石７３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７３が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。磁石７３は、それぞれ、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列された第１層７３Ａおよび第２層７３Ｂを有している。第１層７３Ａおよび第２層７３Ｂは、図１１における上下方向（磁石７３の移動方向に直交する方向）に積層されている。第１層７３ＡのＮ極と第２層７３ＢのＳ極は、上下に隣接するように配置されている。第１層７３ＡのＳ極と第２層７３ＢのＮ極も、上下に隣接するように配置されている。
【０１０５】
図１１に示したように、第１および第２の検出部１０，２０は、磁石７３の側方において、図１１における上下方向（第１層７３Ａと第２層７３Ｂの積層方向）に並ぶように配置されている。第１の検出部１０が配置された位置が第１の位置であり、第２の検出部２０が配置された位置が第２の位置である。第１の位置は、第１層７３Ａと第２層７３Ｂの界面を含む仮想の平面よりも上方にある。第２の位置は、上記仮想の平面よりも下方にある。回転磁界は、第１の位置における第１の部分磁界ＭＦ１と第２の位置における第２の部分磁界ＭＦ２とを含んでいる。主に第１層７３Ａの近傍における磁束が第１の部分磁界ＭＦ１を発生させる。第１層７３Ａの近傍における磁束には、上下に隣接する第１層７３Ａと第２層７３Ｂにおける異なる２つの極の間の磁束と、第１層７３Ａにおいて磁石７３の移動方向に隣接する異なる２つの極の間の磁束とが含まれる。また、主に第２層７３Ｂの近傍における磁束が第２の部分磁界ＭＦ２を発生させる。第２層７３Ｂの近傍における磁束には、上下に隣接する第１層７３Ａと第２層７３Ｂにおける異なる２つの極の間の磁束と、第２層７３Ｂにおいて磁石７３の移動方向に隣接する異なる２つの極の間の磁束とが含まれる。第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転する。
【０１０６】
第１の検出部１０は、第１の位置において、主成分として第１の部分磁界ＭＦ１を含む第１の印加磁界を検出する。第２の検出部２０は、第２の位置において、主成分として第２の部分磁界ＭＦ２を含む第２の印加磁界を検出する。第１の印加磁界の一成分の基準となる第１の方向と、第２の印加磁界の一成分の基準となる第３の方向は互いに１８０°異なっている。第１の印加磁界の他の一成分の基準となる第２の方向と、第２の印加磁界の他の一成分の基準となる第４の方向は互いに１８０°異なっている。
【０１０７】
磁石７３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、第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２がそれぞれ１回転する。この場合、検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石７３の１ピッチに相当する。
【０１０８】
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。
【０１０９】
［第３の実施の形態］
次に、図１２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１２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１２に示したように、本実施の形態に係る回転磁界センサ８１は、第２の実施の形態における磁界発生部６２の代りに、磁界発生部８２を備えている。
【０１１０】
磁界発生部８２は、回転位置を検出する対象物である回転軸６６に取り付けられたリング状の磁石８３を有している。図１２において、記号Ｃを付した一点鎖線は、回転軸６６の中心軸を含む回転中心を示している。磁石８３は、回転中心Ｃを中心として対称に配置されるように、図示しない固定手段によって回転軸６６に固定されている。磁石８３は、回転軸６６に連動して、回転中心Ｃを中心として回転する。これにより、磁石８３が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。磁石８３は、２ｎ組（ｎは１以上の整数）のＮ極とＳ極が交互にリング状に配列されて構成されている。図１２に示した例では、磁石８３は、２組のＮ極とＳ極を含んでいる。
【０１１１】
図１２に示したように、第１および第２の検出部１０，２０は、磁石８３を挟むように、回転中心Ｃを含む仮想の平面に対して対称な位置に配置されている。第１の検出部１０が配置された位置が第１の位置であり、第２の検出部２０が配置された位置が第２の位置である。回転磁界は、第１の位置における第１の部分磁界ＭＦ１と第２の位置における第２の部分磁界ＭＦ２とを含んでいる。第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転する。
【０１１２】
第１の検出部１０は、第１の位置において、主成分として第１の部分磁界ＭＦ１を含む第１の印加磁界を検出する。第２の検出部２０は、第２の位置において、主成分として第２の部分磁界ＭＦ２を含む第２の印加磁界を検出する。第１の印加磁界の一成分の基準となる第１の方向と、第２の印加磁界の一成分の基準となる第３の方向は互いに１８０°異なっている。第１の印加磁界の他の一成分の基準となる第２の方向と、第２の印加磁界の他の一成分の基準となる第４の方向は互いに１８０°異なっている。
【０１１３】
図１２に示した例では、磁石８３が１回転する間に、第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２は２回転する。この場合、検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石８３の１／２回転すなわち磁石８３の回転角の１８０°に相当する。
【０１１４】
［変形例］
次に、図１３を参照して、本実施の形態における変形例について説明する。図１３は、本実施の形態における変形例の回転磁界センサ８１の概略の構成を示す側面図である。図１３に示したように、変形例の回転磁界センサ８１は、磁界発生部８２の代りに、磁界発生部９２を備えている。
【０１１５】
磁界発生部９２は、一方向に長い磁石９３を有している。磁石９３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９３が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。磁石９３は、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列されて構成されている。
【０１１６】
図１３に示したように、第１および第２の検出部１０，２０は、磁石９３の側方において、磁石９３の移動方向に平行な方向に並ぶように配置されている。第２の検出部２０は、第１の検出部１０に対して、磁石９３の１／２ピッチだけずれた位置に配置されている。第１の検出部１０が配置された位置が第１の位置であり、第２の検出部２０が配置された位置が第２の位置である。回転磁界は、第１の位置における第１の部分磁界ＭＦ１と第２の位置における第２の部分磁界ＭＦ２とを含んでいる。第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転する。
【０１１７】
第１の検出部１０は、第１の位置において、主成分として第１の部分磁界ＭＦ１を含む第１の印加磁界を検出する。第２の検出部２０は、第２の位置において、主成分として第２の部分磁界ＭＦ２を含む第２の印加磁界を検出する。第１の印加磁界の一成分の基準となる第１の方向と、第２の印加磁界の一成分の基準となる第３の方向は互いに１８０°異なっている。第１の印加磁界の他の一成分の基準となる第２の方向と、第２の印加磁界の他の一成分の基準となる第４の方向は互いに１８０°異なっている。
【０１１８】
磁石９３が、１ピッチ分だけ移動すると、第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２がそれぞれ１回転する。この場合、検出回路１１，１２，２１，２２の出力信号における１周期すなわち電気角の３６０°は、磁石９３の１ピッチに相当する。
【０１１９】
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。
【０１２０】
［第４の実施の形態］
次に、図１４ないし図１６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１４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１５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。図１６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。始めに、本実施の形態に係る回転磁界センサ１０１の構成について説明する。図１６に示したように、回転磁界センサ１０１は、第１および第２の複合検出部２１０Ａ，２１０Ｂを備えている。
【０１２１】
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から磁界発生部２を除いた構成と同様である。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。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。
【０１２２】
図１４に示したように、本実施の形態に係る回転磁界センサ１０１は、更に、回転磁界を発生する磁界発生部１０２を備えている。磁界発生部１０２の構成は、第２の実施の形態における磁界発生部６２の構成と同様である。具体的には、磁界発生部１０２は、回転軸６６に取り付けられたリング状の磁石１０３を備えている。磁石１０３は、第１層６３Ａおよび第２層６３Ｂと同様の構成の第１層１０３Ａおよび第２層１０３Ｂを有している。本実施の形態では、第１層１０３Ａおよび第２層１０３Ｂは、それぞれ、２組のＮ極とＳ極とを含んでいる。
【０１２３】
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６３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６３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１／８すなわち電気角４５°に相当する量だけずれた位置に配置されている。
【０１２４】
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。回転磁界は、第１の位置における第１の部分磁界ＭＦ１と第２の位置における第２の部分磁界ＭＦ２とを含んでいる。第１および第２の部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２は、第２の実施の形態と同じ原理により、磁石１０３によって発生される。第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転する。
【０１２５】
第１の検出部１０Ａは、第１の位置において、主成分として第１の部分磁界ＭＦ１を含む第１の印加磁界を検出する。第２の検出部２０Ａは、第２の位置において、主成分として第２の部分磁界ＭＦ２を含む第２の印加磁界を検出する。第１の印加磁界の一成分の基準となる第１の方向と、第２の印加磁界の一成分の基準となる第３の方向は互いに１８０°異なっている。第１の印加磁界の他の一成分の基準となる第２の方向と、第２の印加磁界の他の一成分の基準となる第４の方向は互いに１８０°異なっている。第１の方向は、例えば、回転中心Ｃから第１の検出部１０Ａに向かう方向である。
【０１２６】
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。回転磁界は、更に、第３の位置における第３の部分磁界ＭＦ３と第４の位置における第４の部分磁界ＭＦ４とを含んでいる。第３および第４の部分磁界ＭＦ３，ＭＦ４は、第１および第２の部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２と同じ原理により、磁石１０３によって発生される。第３の部分磁界ＭＦ３と第４の部分磁界ＭＦ４は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ第１および第２の部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２と同じ回転方向に回転する。
【０１２７】
第３の検出部１０Ｂは、第３の位置において、主成分として第３の部分磁界ＭＦ３を含む第３の印加磁界を検出する。第４の検出部２０Ｂは、第４の位置において、主成分として第４の部分磁界ＭＦ４を含む第４の印加磁界を検出する。以下、第３の印加磁界の一成分の基準となる方向を第５の方向と呼び、第３の印加磁界の他の一成分の基準となる方向を第６の方向と呼ぶ。また、第４の印加磁界の一成分の基準となる方向を第７の方向と呼び、第４の印加磁界の他の一成分の基準となる方向を第８の方向と呼ぶ。第５の方向と第７の方向は、互いに平行であり、第６の方向と第８の方向は、互いに平行である。本実施の形態では特に、第５の方向と第７の方向は互いに１８０°異なり、第６の方向と第８の方向は互いに１８０°異なっている。第５の方向は、例えば、回転中心Ｃから第３の検出部１０Ｂに向かう方向である。
【０１２８】
本実施の形態では、第５の方向に対して第３の部分磁界ＭＦ３の方向がなす角度は、第１の方向に対して第１の部分磁界ＭＦ１の方向がなす角度に対して、電気角４５°に相当する角度だけ異なっている。同様に、第７の方向に対して第４の部分磁界ＭＦ４の方向がなす角度は、第４の方向に対して第２の部分磁界ＭＦ２の方向がなす角度に対して、電気角４５°に相当する角度だけ異なっている。
【０１２９】
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、第１の印加磁界の第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、第１の印加磁界の第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が第１の印加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が第１の印加磁界を検出するときの基準の方向である。
【０１３０】
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、第２の印加磁界の第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、第２の印加磁界の第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が第２の印加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が第２の印加磁界を検出するときの基準の方向である。
【０１３１】
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、第３の印加磁界の第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、第３の印加磁界の第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が第３の印加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が第３の印加磁界を検出するときの基準の方向である。
【０１３２】
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、第４の印加磁界の第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、第４の印加磁界の第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が第４の印加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が第４の印加磁界を検出するときの基準の方向である。
【０１３３】
図１４に示した例では、第１層１０３Ａおよび第２層１０３Ｂは、それぞれ、２組のＮ極とＳ極とを含み、磁石１０３が１回転する間に、第１の部分磁界ＭＦ１と第２の部分磁界ＭＦ２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１０３の１／２回転すなわち磁石１０３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、周期が互いに等しい。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の出力信号の周期を周期Ｔと記す。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、周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっている。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の出力信号の位相に対して、周期Ｔの１／２の整数倍だけ異なっている。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、周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっている。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、周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっている。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の出力信号の位相に対して、周期Ｔの１／２の整数倍だけ異なっている。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、周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっている。
【０１３４】
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、第１の印加磁界の第１の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第３の方向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、第１の印加磁界の第２の方向の成分の強度と第２の印加磁界の第４の方向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の基準位置における回転磁界の方向が第１の基準方向に対してなす角度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。
【０１３５】
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、第３の印加磁界の第５の方向の成分の強度と第４の印加磁界の第７の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する第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、第３の印加磁界の第６の方向の成分の強度と第４の印加磁界の第８の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する第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の基準位置における回転磁界の方向が第２の基準方向に対してなす角度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。
【０１３６】
図１６に示したように、回転磁界センサ１０１は、更に、第３の演算回路３０Ａ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３０Ｂ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１０１の基準位置における回転磁界の方向が回転磁界センサ１０１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１０１の基準位置と基準方向は、それぞれ、第１の基準位置と第１の基準方向と一致していてもよいし、第２の基準位置と第２の基準方向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。
【０１３７】
次に、本実施の形態における変形例の回転磁界センサ１０１の構成について説明する。図１５に示したように、本実施の形態における変形例の回転磁界センサ１０１は、磁界発生部１０２の代りに、磁界発生部１１２を備えている。磁界発生部１１２の構成は、第２の実施の形態における磁界発生部７２の構成と同様である。具体的には、磁界発生部１１２は、磁石７３と同様の構成の磁石１１３を有している。磁石１１３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１１３が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。磁石１１３は、第１層７３Ａおよび第２層７３Ｂと同様の構成の第１層１１３Ａおよび第２層１１３Ｂを有している。
【０１３８】
第１および第２の検出部１０Ａ，２０Ａの、磁石１１３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７３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１１３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７３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１／８すなわち電気角４５°に相当する量、すなわち磁石１１３の１／８ピッチだけずれた位置に配置されている。
【０１３９】
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１４および図１５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４５°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、第１および第２の印加磁界を検出して得られる第１の角度検出値θＡｓの位相と、第３および第４の印加磁界を検出して得られる第２の角度検出値θＢｓの位相は、電気角４５°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（８）によって、θｓを算出する。
【０１４０】
θｓ＝（θＡｓ＋θＢｓ＋π／４）／２    …（８）
【０１４１】
次に、回転磁界センサ１０１の作用および効果について説明する。回転磁界センサ１０１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１０１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（８）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。
【０１４２】
第１の実施の形態で説明したように、検出回路１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂ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、検出回路１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂの各出力信号の波形は、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、第１の印加磁界の方向または第２の印加磁界の方向と一致しない場合がある。図１７は、検出回路の出力信号の波形の歪みの態様を示している。図１７には、検出回路１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂを代表して、検出回路１２Ａの出力信号の波形を示している。図１７では、第１の基準位置における回転磁界の方向が第１の基準方向に対してなす角度を記号θＡで表し、検出回路１２Ａの出力信号を記号ｃｏｓθＡ１で表している。図１７において、横軸は角度θＡを示し、縦軸は出力信号ｃｏｓθＡ１を示している。符号２２０は、理想的な正弦曲線を示している。符号２２１，２２２で示す２つの波形は、ＭＲ素子に起因して歪んだ波形を示している。
【０１４３】
上述のようにＭＲ素子に起因して検出回路１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａの出力信号の波形が歪むために、第１の角度検出値θＡｓは、第１の印加磁界の成分が第１の部分磁界ＭＦ１のみであり、第２の印加磁界の成分が第２の部分磁界ＭＦ２のみであり、第１および第２の部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２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を含んでいる。同様に、ＭＲ素子に起因して検出回路１１Ｂ，１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂの出力信号の波形が歪むために、第２の角度検出値θＢｓは、第３の印加磁界の成分が第３の部分磁界ＭＦ３のみであり、第４の印加磁界の成分が第４の部分磁界ＭＦ４のみであり、第３および第４の部分磁界ＭＦ３，ＭＦ４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を含んでいる。第１の角度誤差ｄθＡと第２の角度誤差ｄθＢは、第１ないし第４の部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２，ＭＦ３，ＭＦ４の方向の変化に伴って互いに等しい誤差周期で周期的に変化し、且つ第１の角度誤差ｄθＡの変化は第１の角度検出値θＡｓの変化に依存し、第２の角度誤差ｄθＢの変化は第２の角度検出値θＢｓの変化に依存している。検出回路の出力信号の波形が図１７に示したように歪む場合には、誤差周期は、各検出回路の出力信号の周期の１／４、すなわちπ／２（電気角９０°）となる。
【０１４４】
図１８は、第１の角度検出値θＡｓと第１の角度誤差ｄθＡとの関係を示している。図１８において、横軸は角度θＡを示し、縦軸は角度θＡ、第１の角度検出値θＡｓおよび第１の角度誤差ｄθＡを示している。また、図１８では、便宜上、縦軸における角度θＡと第１の角度検出値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１８と同様の図においても、図１８と同様の表し方を用いる。第２の角度検出値θＢｓと第２の角度誤差ｄθＢとの関係は、図１８と同様である。なお、理解を容易にするために、図１８における第１の角度検出値θＡｓの波形は、角度誤差ｄθＡ成分を強調して描いている。これは、図１８と同様の他の図でも同様である。
【０１４５】
本実施の形態では、第１の角度検出値θＡｓの位相と第２の角度検出値θＢｓの位相は、誤差周期の１／２すなわちπ／４（電気角４５°）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３の位置と第４の位置を、それぞれ、第１の位置と第２の位置に対して、誤差周期の１／２（電気角４５°）に相当する量だけずらしている。本実施の形態によれば、第１の角度誤差ｄθＡと第２の角度誤差ｄθＢとを相殺することが可能になる。このことを、図１９および図２０を参照して説明する。図１９において、（ａ）は、図１８に示した第１の角度検出値θＡｓと第１の角度誤差ｄθＡとの関係を示している。図１９において、（ｂ）は、第２の角度検出値θＢｓと第２の角度誤差ｄθＢとの関係を示している。図１９（ｂ）では、第２の基準位置における回転磁界の方向が第２の基準方向に対してなす角度を記号θＢで表している。図１９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±０．０９°である。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の位相を、誤差周期の１／２すなわちπ／４の奇数倍だけずらしている。そして、第１の角度検出値θＡｓと第２の角度検出値θＢｓを用いて、角度検出値θｓを算出する。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が相殺される。
【０１４６】
図２０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２０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２０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２０に示した例では、角度誤差ｄθの振幅は±０．０２°である。
【０１４７】
なお、第１の角度検出値θＡｓと第２の角度検出値θＢｓの位相差は、誤差周期の１／２に限らず、誤差周期の１／２の奇数倍であればよい。この場合に、第１の角度誤差ｄθＡと第２の角度誤差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。例えば、複合検出部２１０Ｂの第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂを、複合検出部２１０Ａの第１および第２の検出部１０Ａ，２０Ａに対して、磁界発生部１０２の回転方向について、誤差周期の１／２の奇数倍に相当する量だけずれた位置に配置することによって、第１の角度検出値θＡｓと第２の角度検出値θＢｓの位相差を、誤差周期の１／２の奇数倍とすることができる。
【０１４８】
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を用いて検出角度を補正している。そのため、各検出部における角度誤差が温度の関数であったとしても、温度による角度誤差の変動分も含めて各検出部における角度誤差を相殺して、検出角度を補正することができる。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。
【０１４９】
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、回転磁界センサ１０１に対して外部から、回転磁界以外のノイズ磁界Ｈextが印加された場合に、第１の検出回路１１Ａの出力信号と第３の検出回路２１Ａの出力信号の各々に含まれるノイズ成分は、正負の符号が反対の値になり、第２の検出回路１２Ａの出力信号と第４の検出回路２２Ａの出力信号の各々に含まれるノイズ成分は、正負の符号が反対の値になる。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、ノイズ磁界Ｈext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。
【０１５０】
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、回転磁界センサ１０１に対して外部から、回転磁界以外のノイズ磁界Ｈextが印加された場合に、第５の検出回路１１Ｂの出力信号と第７の検出回路２１Ｂの出力信号の各々に含まれるノイズ成分は、正負の符号が反対の値になり、第６の検出回路１２Ｂの出力信号と第８の検出回路２２Ｂの出力信号の各々に含まれるノイズ成分は、正負の符号が反対の値になる。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、ノイズ磁界Ｈext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、ノイズ磁界Ｈext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、ノイズ磁界Ｈextに起因した誤差を低減することが可能になる。
【０１５１】
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。
【０１５２】
［第５の実施の形態］
次に、図２１および図２２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２１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２２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１２１の構成について説明する。回転磁界センサ１２１の構成は、基本的には、図１４に示した第４の実施の形態に係る回転磁界センサ１０１と同じである。回転磁界センサ１２１は、第４の実施の形態における磁界発生部１０２の代りに、回転磁界を発生する磁界発生部１２２を備えている。磁界発生部１２２の構成は、第２の実施の形態における磁界発生部６２の構成と同様である。具体的には、磁界発生部１２２は、回転軸６６に取り付けられたリング状の磁石１２３を有している。また、磁石１２３は、第１層６３Ａおよび第２層６３Ｂと同様の構成の第１層１２３Ａおよび第２層１２３Ｂを有している。
【０１５３】
本実施の形態では、第１および第２の検出部１０Ａ，２０Ａの、磁石１２３に対する相対的な位置関係と、第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂの、磁石１２３に対する相対的な位置関係は等しい。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。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。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。
【０１５４】
本実施の形態では、第５の方向に対して第３の部分磁界ＭＦ３の方向がなす角度は、第１の方向に対して第１の部分磁界ＭＦ１の方向がなす角度に対して、電気角９０°に相当する角度だけ異なっている。同様に、第７の方向に対して第４の部分磁界ＭＦ４の方向がなす角度は、第４の方向に対して第２の部分磁界ＭＦ２の方向がなす角度に対して、電気角９０°に相当する角度だけ異なっている。
【０１５５】
次に、図２２に示す本実施の形態における変形例の回転磁界センサ１２１の構成について説明する。変形例の回転磁界センサ１２１の構成は、基本的には、図１５に示した第４の実施の形態における変形例の回転磁界センサ１０１と同じである。回転磁界センサ１２１は、第４の実施の形態における磁界発生部１１２の代りに、磁界発生部１３２を備えている。磁界発生部１３２の構成は、第２の実施の形態における磁界発生部７２の構成と同様である。具体的には、磁界発生部１３２は、磁石７３と同様の構成の磁石１３３を有している。磁石１３３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１３３が発生する磁界に基づいて、回転磁界が発生される。磁石１３３は、第１層７３Ａおよび第２層７３Ｂと同様の構成の第１層１３３Ａおよび第２層１３３Ｂを有している。
【０１５６】
変形例では、第３の検出部１０Ｂは、第１の検出部１０Ａ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１３３の１／４ピッチだけずれた位置に配置されている。第４の検出部２０Ｂは、第２の検出部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１３３の１／４ピッチだけずれた位置に配置されている。
【０１５７】
次に、本実施の形態における角度検出値θｓの算出方法について説明する。本実施の形態における第１および第２の角度検出値θＡｓ，θＢｓの算出方法は、第４の実施の形態と同じである。図２１および図２２に示した例では、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、電気角９０°に相当する量だけずれており、第１の角度検出値θＡｓと第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（９）によって、θｓを算出する。
【０１５８】
θｓ＝（θＡｓ＋θＢｓ＋π／２）／２    …（９）
【０１５９】
次に、回転磁界センサ１２１の効果について説明する。本実施の形態に係る回転磁界センサ１２１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。始めに、図２１ないし図２３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２１に示した例では、第１および第２の部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２は、それぞれ、磁石１２３の半径方向の成分Ｈｒと、回転中心Ｃに垂直な平面内において、Ｈｒに直交する方向の成分Ｈθとを含んでいる。図示しないが、図２２に示した例では、第１および第２の部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２は、それぞれ、第１の検出部１０Ａと第２の検出部２０Ａが並べられた方向に垂直な平面内において、磁石１３３の移動方向に直交する方向の成分Ｈｒと、この平面内において、Ｈｒに直交する方向の成分Ｈθとを含んでいる。
【０１６０】
ここで、図２１または図２２に示した例において、第１の印加磁界の成分が第１の部分磁界ＭＦ１のみであって第１の検出部１０Ａによって第１の印加磁界の方向を検出し、第２の印加磁界の成分が第２の部分磁界ＭＦ２のみであって第２の検出部２０Ａによって第２の印加磁界の方向を検出し、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２３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。なお、図２３には、第１の部分磁界ＭＦ１のＨｒ、Ｈθを示している。図２３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、理解を容易にするために、図２３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２１または図２２に示した例では、第１および第２の部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２の方向や第１および第２の部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２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、第１の角度誤差ｄθＡを含むことになる。この場合における第１の角度誤差ｄθＡの変化は、第１および第２の部分磁界ＭＦ１，ＭＦ２の方向の変化に依存する。第１の角度誤差ｄθＡの誤差周期は、回転磁界の方向の回転の周期の１／２である。同様に、第３の印加磁界の成分が第３の部分磁界ＭＦ３のみであって第３の検出部１０Ｂによって第３の印加磁界の方向を検出し、第４の印加磁界の成分が第４の部分磁界ＭＦ４のみであって第４の検出部２０Ｂによって第４の印加磁界の方向を検出し、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、回転磁界の方向の変化に依存して変化する第２の角度誤差ｄθＢを含むことになる。第２の角度誤差ｄθＢの誤差周期は、回転磁界の方向の回転の周期の１／２である。
【０１６１】
次に、図２４および図２５を参照して、回転磁界センサ１２１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２４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２４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２４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、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、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。
【０１６２】
図２５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２５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２５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２５に示した例では、角度誤差ｄθの振幅は±０．０３°である。
【０１６３】
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、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、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。
【０１６４】
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（１０）によって、θｓを算出する。
【０１６５】
θｓ＝（θＡｓ＋θＢｓ＋β）／２    …（１０）
【０１６６】
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４の実施の形態と同様である。
【０１６７】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態に係る回転磁界センサについて説明する。本実施の形態に係る回転磁界センサ１４１は、ＭＲ素子に起因して発生する角度誤差の成分と、回転磁界に起因して発生する角度誤差の成分の両方を低減することを可能にするものである。
【０１６８】
始めに、図２６を参照して、本実施の形態に係る回転磁界センサ１４１の構成について説明する。図２６は、本実施の形態に係る回転磁界センサ１４１の概略の構成を示す斜視図である。回転磁界センサ１４１の構成は、基本的には、図２１に示した第５の実施の形態に係る回転磁界センサ１２１と同じである。本実施の形態では、第１および第２の印加磁界を検出して得られる第１の角度検出値θＡｓの位相と、第３および第４の印加磁界を検出して得られる第２の角度検出値θＢｓの位相は、電気角４５°の奇数倍だけ異なっている。これを実現するために、図２６に示した例では、第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂの姿勢を、図２１に示した状態と異ならせている。図２６に示した例では、第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂは、それぞれ、図２１に示した状態から、回転中心Ｃに垂直な仮想の平面内において、検出部１０Ｂ，２０Ｂのそれぞれの中心を通り回転中心Ｃに平行な軸を中心として４５°回転した姿勢で配置されている。第１および第２の検出部１０Ａ，２０Ａの姿勢は、図２１に示した状態と同じである。
【０１６９】
次に、図２７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１４１の構成について説明する。図２７は、本実施の形態における変形例の回転磁界センサ１４１の概略の構成を示す斜視図である。変形例の回転磁界センサ１４１の構成は、基本的には、図２２に示した第５の実施の形態における変形例の回転磁界センサ１２１と同じである。変形例では、第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂの姿勢が、図２２に示した状態とは異なっている。具体的には、第３の検出部１０Ｂは、図２２に示した状態から、検出部１０Ａ，１０Ｂが並べられた仮想の平面内において、検出部１０Ｂの中心を通り上記仮想の平面に垂直な軸を中心として４５°回転した姿勢で配置されている。また、第４の検出部２０Ｂは、図２２に示した状態から、検出部２０Ａ，２０Ｂが並べられた仮想の平面内において、検出部２０Ｂの中心を通り上記仮想の平面に垂直な軸を中心として４５°回転した姿勢で配置されている。なお、検出部１０Ｂ，２０Ｂの姿勢を上記のように設定する代りに、検出部１０Ｂ，２０Ｂに含まれるＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を、第５の実施の形態における方向に対して４５°回転してもよい。あるいは、検出部１０Ａを図２２に示した状態から、検出部１０Ａ，１０Ｂが並べられた仮想の平面内において、検出部１０Ａの中心を通り上記仮想の平面に垂直な軸を中心として−４５°回転した姿勢で配置し、検出部２０Ａを図２２に示した状態から、検出部２０Ａ，２０Ｂが並べられた仮想の平面内において、検出部２０Ａの中心を通り上記仮想の平面に垂直な軸を中心として−４５°回転した姿勢で配置してもよい。あるいは、検出部１０Ａ，２０Ａに含まれるＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を、第５の実施の形態における方向に対して−４５°回転してもよい。
【０１７０】
次に、本実施の形態における角度検出値θｓの算出方法について説明する。図２６および図２７に示した例では、第５の実施の形態と同様に、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、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。また、図２６および図２７に示した例では、第３および第４の検出部１０Ｂ，２０Ｂは、それぞれ、上述のように４５°回転した姿勢で配置されている。そのため、第２の角度検出値θＢｓの位相は、第１の角度検出値θＡｓの位相に対して、電気角９０°＋電気角４５°、すなわち電気角１３５°（電気角４５°の３倍）だけ異なっている。これらの例では、第７の演算回路２１１は、下記の式（１１）によって、角度検出値θｓを算出する。
【０１７１】
θｓ＝（θＡｓ＋θＢｓ＋π／２＋π／４）／２    …（１１）
【０１７２】
次に、角度誤差が、回転磁界に起因して発生する角度誤差の成分と、ＭＲ素子に起因して発生する角度誤差の成分とを含む場合があることについて説明する。図２６および図２７に示した例では、第５の実施の形態で説明したように、第１および第２の角度検出値θＡｓ，θＢｓは、それぞれ、回転磁界に起因して発生する角度誤差の成分を含む場合がある。また、第４の実施の形態で説明したように、第１および第２の角度検出値θＡｓ，θＢｓは、それぞれ、ＭＲ素子に起因して発生する角度誤差の成分を含む場合がある。
【０１７３】
従って、第１の角度検出値θＡｓにおける第１の角度誤差ｄθＡと第２の角度検出値θＢｓにおける第２の角度誤差ｄθＢは、それぞれ、回転磁界に起因して発生する第１の誤差成分と、ＭＲ素子に起因して発生する第２の誤差成分とを含む場合がある。第１の誤差成分は、回転磁界の方向の変化に依存して、回転磁界の方向の回転の周期の１／２すなわち電気角１８０°の第１の誤差周期で変化する。第２の誤差成分は、第１ないし第８の検出回路１１Ａ，１２Ａ，２１Ａ，２２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，２１Ｂ，２２Ｂ（図１６参照）の出力信号の周期の１／４すなわち電気角９０°の第２の誤差周期で変化する。
【０１７４】
次に、回転磁界センサ１４１の効果について説明する。本実施の形態では、第３の検出部１０Ｂが配置された第３の位置と第４の検出部２０Ｂが配置された第４の位置は、それぞれ、第１の検出部１０Ａが配置された第１の位置と第２の検出部２０Ａが配置された第２の位置に対して、第１の誤差周期の１／２（電気角９０°）に相当する量だけずれている。これにより、角度検出値θｓを算出する際に、第１の角度誤差ｄθＡ中の第１の誤差成分の位相と第２の角度誤差ｄθＢ中の第１の誤差成分の位相は、互いに逆相になる。これにより、第１の角度誤差ｄθＡ中の第１の誤差成分と第２の角度誤差ｄθＢ中の第１の誤差成分とが相殺される。
【０１７５】
更に、本実施の形態では、第１の角度検出値θＡｓの位相と第２の角度検出値θＢｓの位相を、第２の誤差周期の１／２（電気角４５°）の奇数倍だけ異ならせている。これにより、角度検出値θｓを算出する際に、第１の角度誤差ｄθＡ中の第２の誤差成分の位相と第２の角度誤差ｄθＢ中の第２の誤差成分の位相は、互いに逆相になる。これにより、第１の角度誤差ｄθＡ中の第２の誤差成分と第２の角度誤差ｄθＢ中の第２の誤差成分とが相殺される。
【０１７６】
以上の作用により、本実施の形態によれば、ＭＲ素子に起因して発生する角度誤差の成分と、回転磁界に起因して発生する角度誤差の成分の両方を低減することが可能になる。
【０１７７】
なお、第５の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、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、第１の誤差周期の１／２の奇数倍に相当する量だけずれていればよい。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５の実施の形態と同様である。
【０１７８】
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。
【０１７９】
また、第１の実施の形態において、第１の方向と第３の方向は同じ方向であってもよい。この場合、第３の検出回路２１の出力信号ｓｉｎθ２の位相は、第１の検出回路１１の出力信号ｓｉｎθ１の位相に対して、周期Ｔの１／２すなわちπ（１８０°）だけ異なり、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ磁界Ｈextの第１の成分に起因したノイズ成分は、いずれも正の値（Ｅｓ）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とすることによって、出力信号ｓｉｎθ１，ｓｉｎθ２の各々に含まれるノイズ成分を相殺することができる。同様に、第２の方向と第４の方向は同じ方向であってもよい。この場合にも、例えば、第２の検出回路１２の出力信号ｃｏｓθ１から第４の検出回路２２の出力信号ｃｏｓθ２を減算することにより、出力信号ｃｏｓθ１，ｃｏｓθ２の各々に含まれるノイズ磁界Ｈextの第２の成分に起因したノイズ成分を相殺することができる。
【符号の説明】
【０１８０】
１…回転磁界センサ、２…磁界発生部、３，４…磁石、５…円板部、６…回転軸、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、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】
2012037466.tif 000003
【図２】
2012037466.tif 000004
【図３】
2012037466.tif 000005
【図４】
2012037466.tif 000006
【図５】
2012037466.tif 000007
【図６】
2012037466.tif 000008
【図７】
2012037466.tif 000009
【図８】
2012037466.tif 000010
【図９】
2012037466.tif 000011
【図１０】
2012037466.tif 000012
【図１１】
2012037466.tif 000013
【図１２】
2012037466.tif 000014
【図１３】
2012037466.tif 000015
【図１４】
2012037466.tif 000016
【図１５】
2012037466.tif 000017
【図１６】
2012037466.tif 000018
【図１７】
2012037466.tif 000019
【図１８】
2012037466.tif 000020
【図１９】
2012037466.tif 000021
【図２０】
2012037466.tif 000022
【図２１】
2012037466.tif 000023
【図２２】
2012037466.tif 000024
【図２３】
2012037466.tif 000025
【図２４】
2012037466.tif 000026
【図２５】
2012037466.tif 000027
【図２６】
2012037466.tif 000028
【図２７】
2012037466.tif 000029
【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、
前記回転磁界であって、第１の位置における第１の部分磁界と第２の位置における第２の部分磁界とを含み、第１の部分磁界と第２の部分磁界は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ同じ回転方向に回転するものである回転磁界を発生する磁界発生部と、
前記第１の位置において、主成分として前記第１の部分磁界を含む第１の印加磁界を検出する第１の検出部と、
前記第２の位置において、主成分として前記第２の部分磁界を含む第２の印加磁界を検出する第２の検出部とを備え、
前記第１の検出部は、前記第１の印加磁界の第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、前記第１の印加磁界の第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、前記第２の印加磁界の第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、前記第２の印加磁界の第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の方向と第３の方向は、互いに平行であり、
前記第２の方向と第４の方向は、互いに平行であり、
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、周期が互いに等しく、
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、前記周期の１／２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、前記周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
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、前記第１の印加磁界の第１の方向の成分の強度と前記第２の印加磁界の第３の方向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、前記第１の印加磁界の第２の方向の成分の強度と前記第２の印加磁界の第４の方向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】
前記回転磁界センサに対して外部から、前記回転磁界以外のノイズ磁界が印加され、
前記第１の印加磁界は、前記第１の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であり、
前記第２の印加磁界は、前記第２の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であ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の方向と第３の方向は互いに１８０°異なり、前記第２の方向と第４の方向は互いに１８０°異なることを特徴とする請求項１または２記載の回転磁界センサ。
【請求項４】
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３のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項５】
前記第１ないし第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４記載の回転磁界センサ。
【請求項６】
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４または５記載の回転磁界センサ。
【請求項７】
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、印加される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６記載の回転磁界センサ。
【請求項８】
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７記載の回転磁界センサ。
【請求項９】
前記回転磁界は、更に、第３の位置における第３の部分磁界と第４の位置における第４の部分磁界とを含み、第３の部分磁界と第４の部分磁界は、磁界の方向が互いに１８０°異なり且つ前記第１および第２の部分磁界と同じ回転方向に回転するものであり、
回転磁界センサは、更に、
前記第３の位置において、主成分として前記第３の部分磁界を含む第３の印加磁界を検出する第３の検出部と、
前記第４の位置において、主成分として前記第４の部分磁界を含む第４の印加磁界を検出する第４の検出部とを備え、
前記第３の検出部は、前記第３の印加磁界の第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、前記第３の印加磁界の第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、前記第４の印加磁界の第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、前記第４の印加磁界の第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の方向と第７の方向は、互いに平行であり、
前記第６の方向と第８の方向は、互いに平行であり、
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、周期が互いに等しく、
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、前記周期の１／２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、前記周期の１／４の奇数倍だけ異なり、
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、前記第３の印加磁界の第５の方向の成分の強度と前記第４の印加磁界の第７の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する第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、前記第３の印加磁界の第６の方向の成分の強度と前記第４の印加磁界の第８の方向の成分の強度の両方と対応関係を有する第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１０】
前記回転磁界センサに対して外部から、前記回転磁界以外のノイズ磁界が印加され、
前記第１の印加磁界は、前記第１の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であり、
前記第２の印加磁界は、前記第２の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であり、
前記第３の印加磁界は、前記第３の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であり、
前記第４の印加磁界は、前記第４の部分磁界と前記ノイズ磁界との合成磁界であることを特徴とする請求項９記載の回転磁界センサ。
【請求項１１】
前記第１の方向と第３の方向は互いに１８０°異なり、前記第２の方向と第４の方向は互いに１８０°異なり、前記第５の方向と第７の方向は互いに１８０°異なり、前記第６の方向と第８の方向は互いに１８０°異なることを特徴とする請求項９または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、前記第１の印加磁界の成分が前記第１の部分磁界のみであり、前記第２の印加磁界の成分が前記第２の部分磁界のみであり、前記第１および第２の部分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、前記第３の印加磁界の成分が前記第３の部分磁界のみであり、前記第４の印加磁界の成分が前記第４の部分磁界のみであり、前記第３および第４の部分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、前記第１ないし第４の部分磁界の方向の変化に伴って互いに等しい誤差周期で周期的に変化し、且つ前記第１の角度誤差の変化は前記第１の角度検出値の変化に依存し、前記第２の角度誤差の変化は前記第２の角度検出値の変化に依存し、
前記誤差周期は、各検出回路の出力信号の周期の１／４であり、
前記第１の角度検出値の位相と前記第２の角度検出値の位相は、前記誤差周期の１／２の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項１３】
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１２記載の回転磁界センサ。
【請求項１４】
前記第１の角度検出値は、前記第１の印加磁界の成分が前記第１の部分磁界のみであり、前記第２の印加磁界の成分が前記第２の部分磁界のみであり、前記第１および第２の部分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、前記第３の印加磁界の成分が前記第３の部分磁界のみであり、前記第４の印加磁界の成分が前記第４の部分磁界のみであり、前記第３および第４の部分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、前記第１ないし第４の部分磁界の方向の変化に伴って互いに等しい誤差周期で周期的に変化し、且つ前記第１の角度誤差の変化は、前記第１および第２の部分磁界の方向の変化に依存し、前記第２の角度誤差の変化は、前記第３および第４の部分磁界の方向の変化に依存し、
前記誤差周期は、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９ないし１１のいずれかに記載の回転磁界センサ。
【請求項１５】
前記第１の角度誤差は、前記第１および第２の部分磁界の方向の変化に依存して前記誤差周期で変化する成分と、前記第１の角度検出値の変化に依存して第２の誤差周期で変化する成分とを含み、
前記第２の角度誤差は、前記第３および第４の部分磁界の方向の変化に依存して前記誤差周期で変化する成分と、前記第２の角度検出値の変化に依存して前記第２の誤差周期で変化する成分とを含み、
前記第２の誤差周期は、各検出回路の出力信号の周期の１／４であり、
前記第１の角度検出値の位相と前記第２の角度検出値の位相は、前記第２の誤差周期の１／２の奇数倍だけ異なることを特徴とする請求項１４記載の回転磁界センサ。