CN107449355A - 角度传感器及其修正方法、以及角度传感器系统 - Google Patents

角度传感器及其修正方法、以及角度传感器系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及角度传感器及其修正方法、以及角度传感器系统。角度传感器具备生成多个检测信号的检测信号生成部、根据多个检测信号生成角度检测值的角度检测部。角度检测部具有：信号转换部，进行转换运算；角度运算部，进行角度运算。转换运算为将多个检测信号转换成第1以及第2运算用信号的运算。角度运算为使用第1以及第2运算用信号来计算角度检测值的运算。转换运算包括使用了包含用于减少产生于角度检测值的第1误差或者第2误差的修正项的至少1个带有修正项的函数的运算。第1误差和第2误差分别是在检测对象的角度以规定的周期进行变化的情况下以与规定的周期相等的周期进行变化的误差和以规定的周期的1/2的周期进行变化的误差。

Description

角度传感器及其修正方法、以及角度传感器系统
技术领域
本发明涉及生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器和角度传感器系统、以及用于修正角度传感器中的误差的修正方法。
背景技术
近年来，在汽车中的方向盘或者动力转向电机(power steering motor)的旋转位置的检测等的各种用途中，广泛使用生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器。作为角度传感器，例如有磁角度传感器。在磁角度传感器被使用的系统中，一般设置连动于对象物的旋转或直线运动而产生方向进行旋转的旋转磁场的磁场产生部。磁场产生部例如是磁铁。磁角度传感器中的检测对象的角度例如是基准位置上的旋转磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
作为磁角度传感器，众所周知有一种具有生成相位互相差90°的第1以及第2检测信号的检测信号生成部并且通过使用第1以及第2检测信号的运算而生成角度检测值的磁角度传感器。检测信号生成部具有输出第1检测信号的第1检测电路、输出第2检测信号的第2检测电路。第1以及第2检测电路分别包含至少1个磁检测元件。磁检测元件例如包含具有磁化的方向被固定的磁化固定层、磁化的方向对应于旋转磁场的方向进行变化的自由层、被配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层的自旋阀式的磁阻效应元件(以下也记作为MR元件)。
在磁角度传感器中，在旋转磁场的方向以一定的角速度进行变化并且检测对象的角度以规定的周期进行变化的情况下，第1以及第2检测信号各自的波形理想上成为正弦曲线(包括Sine波形和Cosine波形)。但是，各个检测信号的波形会有从正弦曲线歪斜的情况。在此情况下，第1检测信号包含以描绘理想的正弦曲线的方式进行变化的第1理想成分、其以外的误差成分，第2检测信号包含以描绘理想的正弦曲线的方式进行变化的第1理想成分、其以外的误差成分。如果各个检测信号的波形歪斜的话，则会有在角度检测值中产生误差的情况。以下，将在角度检测值中产生的误差称之为角度误差。
在日本专利申请公开2008-43183号公报中记载有进行磁传感器的输出信号的偏移(offset)修正和增益修正的技术。
在角度传感器中，所谓各个检测信号的偏移修正或增益修正的一般修正一直以来都在进行。但是，在角度传感器中，在各个输出信号的波形歪斜的情况下，即使进行如以上所述的一般的修正，角度误差也会产生。在检测对象的角度以规定的周期进行变化的情况下，作为角度误差，例如有以与规定的周期相等的周期进行变化的误差(以下称之为一阶误差)或以规定的周期的1/2的周期进行变化的误差(以下称之为二阶误差)。
在角度传感器中，作为减少上述一阶误差或二阶误差的方法，可以考虑以各个检测信号的波形的歪斜变小的方式修正各个检测信号的方法。但是，在该方法中，存在需要复杂的运算等的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够以简单的运算减少角度误差的角度传感器及其修正方法、以及角度传感器系统。
本发明的角度传感器具备：检测信号生成部，生成分别与检测对象的角度具有对应关系的多个检测信号；角度检测部，根据多个检测信号生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值。本发明的角度传感器的修正方法被用于具备上述检测信号生成部和上述角度检测部的角度传感器。
角度检测部具有：信号转换部，进行将多个检测信号转换成被用于计算角度检测值的角度运算的第1运算用信号以及第2运算用信号的转换运算；角度运算部，使用第1以及第2运算用信号来进行角度运算。转换运算包括使用了包含用于减少产生于角度检测值的第1误差或者第2误差的修正项的至少1个带有修正项的函数的运算。第1误差和第2误差分别是在检测对象的角度以规定的周期进行变化的情况下以与规定的周期相等的第1周期进行变化的误差和以规定的周期的1/2即第2周期进行变化的误差。
本发明的角度传感器的修正方法包括决定包含于至少1个带有修正项的函数的修正项的步骤、以第1误差和第2误差的至少一方被减少的方式应用由决定修正项的步骤决定的修正项并进行转换运算的步骤。决定修正项的步骤在替代使用了至少1个带有修正项的函数的运算而进行使用了从至少1个带有修正项的函数去掉修正项的至少1个函数的运算的情况下，根据产生于角度检测值的第1误差和第2误差的至少一方，决定修正项。
在本发明的角度传感器以及角度传感器的修正方法中，至少1个带有修正项的函数也可以包含进行相对于多个检测信号中的至少1个的偏移修正的至少1个偏移修正用函数。在此情况下，包含于至少1个偏移修正用函数的修正项也可以是用于减少第1误差的修正项。
另外，在本发明的角度传感器以及角度传感器的修正方法中，至少1个带有修正项的函数也可以包含进行多个检测信号中的至少1个的振幅的修正的至少1个振幅修正用函数。在此情况下，包含于至少1个的振幅修正用函数的修正项也可以是用于减少第2误差的修正项。
另外，在本发明的角度传感器以及角度传感器的修正方法中，转换运算也可以包含根据多个检测信号生成第1初始运算用信号和第2初始运算用信号的运算、以第1初始运算用信号和第2初始运算用信号分别成为第1运算用信号和第2运算用信号的方式进行第1初始运算用信号和第2初始运算用信号的振幅的标准化的标准化运算。另外，在检测对象的角度以规定的周期进行变化的情况下，第1运算用信号也可以包含第1理想成分和其以外的第1误差成分，第2运算用信号也可以包含第2理想成分和其以外的第2误差成分。第1理想成分和第2理想成分以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化。另外，至少1个带有修正项的函数也可以包含被用于标准化运算，并且进行第1初始运算用信号和第2初始运算用信号中的至少一方的振幅的修正的至少1个标准化用函数。在此情况下，包含于至少1个标准化用函数的修正项也可以是用于减少第2误差的修正项。
另外，在本发明的角度传感器以及角度传感器的修正方法中，第1误差也可以包含第1成分和第2成分。第1成分和第2成分也可以具有相当于第1周期的1/4的相位差。在此情况下，至少1个带有修正项的函数也可以包括包含用于减少第1成分的第1修正项的带有第1修正项的函数、包含用于减少第2成分的第2修正项的带有第2修正项的函数。另外，在此情况下，在本发明的角度传感器的修正方法中，决定修正项的步骤也可以在替代使用了带有第1修正项的函数的运算和使用了带有第2修正项的函数的运算而进行使用了从带有第1修正项的函数去掉第1修正项的函数的运算和使用了从带有第2修正项的函数去掉第2修正项的函数的运算的情况下，根据产生于角度检测值的第1误差的振幅以及相位，决定第1以及第2修正项。
另外，在本发明的角度传感器以及角度传感器的修正方法中，第2误差也可以包含第3成分和第4成分。第3成分和第4成分也可以具有相当于第2周期的1/4的相位差。在此情况下，至少1个带有修正项的函数也可以包括包含用于减少第3成分的第3修正项的带有第3修正项的函数、包含用于减少第4成分的第4修正项的带有第4修正项的函数。另外，在此情况下，在本发明的角度传感器的修正方法中，决定修正项的步骤也可以在替代使用了带有第3修正项的函数的运算和使用了带有第4修正项的函数的运算而进行使用了从带有第3修正项的函数去掉第3修正项的函数的运算和使用了从带有第4修正项的函数去掉第4修正项的函数的运算的情况下，根据产生于角度检测值的第2误差的振幅以及相位，决定第3以及第4修正项。
另外，在本发明的角度传感器以及角度传感器的修正方法中，检测对象的角度也可以是基准位置上的磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
本发明的角度传感器系统具备本发明的角度传感器和物理信息产生部。物理信息产生部产生与检测对象的角度具有对应关系的物理信息。角度传感器的检测信号生成部检测物理信息并生成多个检测信号。
在本发明的角度传感器系统中，物理信息产生部也可以是产生作为物理信息的磁场的磁场产生部。在此情况下，检测对象的角度也可以是基准位置上的磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
另外，在本发明的角度传感器系统中，物理信息产生部也可以以检测对象的角度进行变化的方式相对于角度传感器的相对位置进行变化。相对于角度传感器的物理信息产生部的相对位置也可以以将中心轴作为中心进行旋转的方式进行变化。或者，相对于角度传感器的物理信息产生部的相对位置也可以直线性地进行变化。
在本发明中，将多个检测信号转换成第1以及第2运算用信号的转换运算包括使用了包含用于减少产生于角度检测值的第1误差或者第2误差的修正项的至少1个带有修正项的函数的运算。由此，根据本发明，能够以简单的运算减少角度误差。
本发明的其他目的、特征以及益处通过以下的说明而变得充分明了。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的角度传感器系统的概略的结构的立体图。
图2是表示本发明的第1实施方式中的方向和角度的定义的说明图。
图3是表示本发明的第1实施方式所涉及的角度传感器的检测信号生成部的结构的电路图。
图4是表示本发明的第1实施方式所涉及的角度传感器的角度检测部的结构的功能方块图。
图5是表示图3中的1个磁检测元件的一部分的立体图。
图6是表示本发明的第1实施方式所涉及的角度传感器的修正方法的流程图。
图7是表示进行本发明的第1实施方式所涉及的角度传感器的修正方法中的转换运算的步骤的流程图。
图8是表示第1以及第2检测信号的波形的一个例子的波形图。
图9是表示第1以及第2偏移修正后信号的波形的一个例子的波形图。
图10是表示第1以及第2振幅修正后信号的波形的一个例子的波形图。
图11是表示第1以及第2振幅修正后信号与第1以及第2初始运算用信号的相位的关系的一个例子的说明图。
图12是表示第1以及第2振幅修正后信号与第1以及第2初始运算用信号的相位的关系的另一个例子的说明图。
图13是表示第1以及第2运算用信号的波形的一个例子的波形图。
图14是表示角度误差的波形的一个例子的波形图。
图15是表示第1误差的波形的说明图。
图16是表示第2误差的波形的说明图。
图17是用于说明根据第1误差的振幅以及相位决定第1以及第2修正项的方法的说明图。
图18是用于说明根据第2误差的振幅以及相位决定第3以及第4修正项的方法的说明图。
图19是表示本发明的第2实施方式所涉及的角度传感器系统的概略的结构的说明图。
图20是表示本发明的第3实施方式所涉及的角度传感器系统的概略的结构的说明图。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。首先，参照图1，对本发明的第1实施方式所涉及的角度传感器系统的概略的结构进行说明。本实施方式所涉及的角度传感器系统具备本实施方式所涉及的角度传感器1、物理信息产生部4。
本实施方式所涉及的角度传感器1是生成与检测对象的角度θ具有对应关系的角度检测值θs的角度传感器。物理信息产生部4是产生与检测对象的角度θ具有对应关系的物理信息的物理信息产生部。物理信息产生部4以检测对象的角度θ进行变化的方式相对于角度传感器1的相对位置进行变化。本实施方式所涉及的角度传感器1特别是磁角度传感器，本实施方式中的物理信息产生部4是产生作为物理信息的磁场MF的磁场产生部。在图1中，表示作为磁场产生部的一个例子的圆柱状的磁铁5。磁铁5具有将包含圆柱的中心轴的假想的平面作为中心而对称地配置的N极和S极。
本实施方式所涉及的角度传感器1检测磁铁5所产生的磁场MF。相对于角度传感器1的磁铁5的相对位置以将中心轴C作为中心进行旋转的方式进行变化。这通过例如角度传感器1和磁铁5中的一方连动于进行旋转动作的没有图示的动作体并且将规定的中心轴C作为中心进行旋转来实现。或者，磁铁5和角度传感器1可以在互相相反方向上进行旋转，磁铁5和角度传感器1也可以在相同的方向上以互相不同的角速度进行旋转。如果相对于角度传感器1的磁铁5的相对位置发生变化的话，则角度传感器1检测的磁场MF的方向将中心轴C作为中心进行旋转。
检测对象的角度θ是基准位置上的磁场MF的方向相对于基准方向所成的角度。基准位置位于平行于磁铁5的一方的端面的假想的平面(以下称之为基准平面)内。在该基准平面内，磁铁5所产生的磁场MF的方向将基准位置作为中心进行旋转。基准方向位于基准平面内并与基准位置相交叉。在以下的说明中，所谓基准位置上的磁场MF的方向是指位于基准平面内的方向。角度传感器1以与磁铁5的上述一方的端面相对的方式被配置。还有，如之后在其他实施方式中进行说明的那样，磁场产生部不限于图1所表示的磁铁5。
角度传感器1具备生成分别与检测对象的角度θ具有对应关系的多个检测信号的检测信号生成部2。检测信号生成部2检测作为物理信息的磁场MF并生成多个检测信号。在本实施方式中特别是检测信号生成部2生成作为多个检测信号的第1以及第2检测信号。在此情况下，检测信号生成部2包含生成第1检测信号的第1检测电路10、生成第2检测信号的第2检测电路20。在图1中为了容易理解而将第1以及第2检测电路10,20作为个别单体来进行描述，但是，第1以及第2检测电路10,20也可以被一体化。另外，在图1中第1以及第2检测电路10,20在平行于中心轴C的方向上被层叠，但是其层叠顺序并不限于图1所表示的例子。第1以及第2检测电路10,20各自包含检测磁场MF的至少1个磁检测元件。
在此，参照图1以及图2，对本实施方式中的方向和角度的定义进行说明。首先，将平行于图1所表示的中心轴C且图1中的从下向上的方向设定为Z方向。在图2中，将Z方向作为从图2中的后面向跟前的方向来进行表示。接着，将垂直于Z方向并且彼此垂直的2个方向设定为X方向和Y方向。在图2中，将X方向作为朝向右侧的方向来进行表示，将Y方向作为朝向上侧的方向来进行表示。另外，将与X方向相反的方向设定为-X方向，将与Y方向相反的方向设定为-Y方向。
基准位置PR为角度传感器1检测磁场MF的位置。基准方向DR为X方向。如以上所述检测对象的角度θ为基准位置PR上的磁场MF的方向DM相对于基准方向DR所成的角度。磁场MF的方向DM为在图2中以逆时针方向进行旋转的方向。角度θ在从基准方向DR向逆时针方向看的时候以正值进行表示，并且在从基准方向DR向顺时针方向看的时候以负值进行表示。
接着，参照图3，对检测信号生成部2的结构进行详细说明。图3是表示检测信号生成部2的结构的电路图。如以上所述检测信号生成部2包含生成第1检测信号S1的第1检测电路10、生成第2检测信号S2的第2检测电路20。
如果磁场MF的方向DM以规定的周期T进行旋转的话则检测对象的角度θ以规定的周期T进行变化。在此情况下，第1以及第2检测信号S1,S2都以与规定的周期T相等的信号周期周期性地变化。第2检测信号S2的相位与第1检测信号S1的相位不同。在本实施方式中，第2检测信号S2的相位相对于第1检测信号S1的相位优选为相差仅信号周期的1/4的奇数倍。但是，从磁检测元件的制作的精度等观点出发，第1检测信号S1与第2检测信号S2的相位差也可以从信号周期的1/4的奇数倍偏移一点点。在以下的第1以及第2检测电路10,20的说明中，第1检测信号S1的相位与第2检测信号S2的相位的关系成为以上所述的优选的关系。
第1检测电路10具有惠斯通电桥电路14、差分检测器15。惠斯通电桥电路14包含电源端口V1、接地端口G1、2个输出端口E11,E12、被串联连接的第1对磁检测元件R11,R12、被串联连接的第2对磁检测元件R13,R14。磁检测元件R11,R13的各一端被连接于电源端口V1。磁检测元件R11的另一端被连接于磁检测元件R12的一端和输出端口E11。磁检测元件R13的另一端被连接于磁检测元件R14的一端和输出端口E12。磁检测元件R12,R14的各另一端被连接于接地端口G1。在电源端口V1上施加有规定大小的电源电压。接地端口G1被连接于地线。差分检测器15将对应于输出端口E11,E12电位差的信号作为第1检测信号S1进行输出。
第2检测电路20的电路结构与第1检测电路10相同。即，第2检测电路20具有惠斯通电桥电路24、差分检测器25。惠斯通电桥电路24包含电源端口V2、接地端口G2、2个输出端口E21,E22、被串联连接的第1对磁检测元件R21,R22、被串联连接的第2对磁检测元件R23,R24。磁检测元件R21,R23的各一端被连接于电源端口V2。磁检测元件R21的另一端被连接于磁检测元件R22的一端和输出端口E21。磁检测元件R23的另一端被连接于磁检测元件R24的一端和输出端口E22。磁检测元件R22,R24的各另一端被连接于接地端口G2。在电源端口V2上施加有规定大小的电源电压。接地端口G2被连接于地线。差分检测器25将对应于输出端口E21,E22的电位差的信号作为第2检测信号S2进行输出。
在本实施方式中，磁检测元件R11～R14,R21～R24各自包含被串联连接的多个磁阻效应元件(MR元件)。多个MR元件各自例如是自旋阀式的MR元件。该自旋阀式的MR元件具有磁化方向被固定的磁化固定层、磁化的方向对应于磁场MF的方向DM进行变化的磁性层即自由层、被配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层。自旋阀式的MR元件既可以是TMR元件，也可以是GMR元件。在TMR元件中，非磁性层为隧道势垒层(tunnel barrier layer)。在GMR元件中，非磁性层为非磁性导电层。在自旋阀式的MR元件中，电阻值对应于自由层的磁化的方向相对于磁化固定层的磁化的方向所成的角度进行变化，电阻值在该角度为0°的时候成为最小值，电阻值在角度为180°的时候成为最大值。在图3中全涂成黑色的箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化的方向，白色箭头表示MR元件中的自由层的磁化的方向。
在第1检测电路10中，包含于磁检测元件R11,R14的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为X方向，包含于磁检测元件R12,R13的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为-X方向。在此情况下，输出端口E11,E12的电位差对应于磁场MF的X方向的成分的强度进行变化。因此，第1检测电路10检测磁场MF的X方向的成分的强度，并且将表示该强度的信号作为第1检测信号S1来进行生成。磁场MF的X方向的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
在第2检测电路20中，包含于磁检测元件R21,R24的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为Y方向，包含于磁检测元件R22,R23的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为-Y方向。在此情况下，输出端口E21,E22的电位差对应于磁场MF的Y方向的成分的强度进行变化。因此，第2检测电路20检测磁场MF的Y方向的成分的强度，并且将表示该强度的信号作为第2检测信号S2来进行生成。磁场MF的Y方向的成分的强度与检测对象的角度θ具有对应关系。
还有，检测电路10,20内的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向从MR元件的制作的精度等观点出发也可以从以上所述的方向偏移一点点。
在此，参照图5，对磁检测元件的结构的一个例子进行说明。图5是表示图3所表示的检测信号生成部2中的1个磁检测元件的一部分的立体图。在该例子中，1个磁检测元件具有多个下部电极62、多个MR元件50、多个上部电极63。多个下部电极62被配置于没有图示的基板上。各个下部电极62具有细长形状。间隙被形成于在下部电极62的长边方向上进行邻接的2个下部电极62之间。如图5所示，在下部电极62的上面上各个MR元件50被配置于长边方向的两端的附近。MR元件50包含从下部电极62侧按顺序被层叠的自由层51、非磁性层52、磁化固定层53以及反铁磁性层54。自由层51被电连接于下部电极62。反铁磁性层54由反铁磁性材料构成，在与磁化固定层53之间产生交换耦合并固定磁化固定层53的磁化的方向。多个上部电极63被配置于多个MR元件50之上。各个上部电极63具有细长的形状，电连接被配置于在下部电极62的长边方向上进行邻接的2个下部电极62上并进行邻接的2个MR元件50的反铁磁性层54彼此。由这样的结构，图5所表示的磁检测元件具有通过多个下部电极62和多个上部电极63而被串联连接的多个MR元件50。还有，MR元件50中的层51～54的配置也可以与图5所表示的配置上下相反。
如以上所述，在检测对象的角度θ以所述规定的周期T进行变化的情况下，第1以及第2检测信号S1,S2都以与规定的周期T相等的信号周期周期性地变化。检测信号S1,S2各自的波形成为理想的正弦曲线(包括Sine波形和Cosine波形)。但是，实际上，检测信号S1,S2各自的波形例如起因于MR元件50的磁化固定层53的磁化方向由磁场MF等的影响而进行变化或者MR元件50的自由层51的磁化方向由自由层51的磁各向异性等的影响而与磁场MF的方向DM不一致，而会有从正弦曲线歪斜的情况。在此情况下，检测信号S1,S2分别包含以描绘理想的正弦曲线的方式进行变化的理想成分和其以外的误差成分。
如果检测信号S1,S2各自的波形从正弦曲线发生歪斜的话则会有在角度检测值θs产生如以下所述那样的第1误差和第2误差的情况。第1误差和第2误差分别是在检测对象的角度θ以规定的周期T进行变化的情况下以与规定的周期T相等的第1周期T1进行变化的误差、以规定的周期T的1/2即第2周期T2进行变化的误差。
接着，参照图4，对角度传感器1的检测信号生成部2以外的部分进行说明。角度传感器1除了检测信号生成部2之外还具备角度检测部3。图4是表示角度检测部3的结构的功能方块图。角度检测部3例如能够由面向特定用途的集成电路(ASIC)或者微电脑来实现。角度检测部3根据多个检测信号生成角度检测值θs。在本实施方式中特别是角度检测部3根据第1以及第2检测信号S1,S2生成角度检测值θs。
角度检测部3具有进行转换运算的信号转换部32、进行角度运算的角度运算部33。转换运算是将多个检测信号转换成被用于角度运算的第1运算用信号以及第2运算用信号的运算。角度运算是使用第1以及第2运算用信号来计算出角度检测值θs的运算。
在本实施方式中特别是转换运算包含偏移修正运算、振幅修正运算、相位修正运算。偏移修正运算是进行相对于多个检测信号中的至少1个的偏移修正的运算。振幅修正运算是进行多个检测信号中的至少1个的振幅的修正的运算。相位修正运算包含初始相位修正运算和标准化运算。初始相位修正运算是根据多个检测信号生成第1初始运算用信号和第2初始运算用信号的运算。标准化运算是以第1初始运算用信号和第2初始运算用信号分别成为第1运算用信号和第2运算用信号的方式进行第1初始运算用信号和第2初始运算用信号的振幅的标准化的运算。
另外，转换运算包括使用了包含用于减少产生于角度检测值θs的第1误差或者第2误差的修正项的至少1个带有修正项的函数的运算。在本实施方式中，修正项由表示四则运算的运算符和随后的修正参数构成。在此，对修正项的作用进行简单的说明。被用于在不考虑减少第1误差或者第2误差的情况下的转换运算的多个函数都不包含修正项。以下，将不包含修正项的函数称作为本来的函数。修正项具有使由使用了带有修正项的函数的运算来获得的信号相对于由使用了本来的函数的运算来获得的信号有意地不同的作用。根据本申请发明人的研究，了解到在转换运算中，关于多个本来的函数中的几个，通过使由使用了这些本来的函数的运算来获得的信号有意地进行变化从而第1误差或者第2误差发生变化。在本实施方式中，通过利用这一点来使使用了至少1个带有修正项的函数的运算包含于转换运算从而减少第1误差和第2误差的至少一方。
作为包含用于减少第1误差的修正项的带有修正项的函数，存在进行相对于多个检测信号中的至少1个的偏移修正的偏移修正用函数。偏移修正用函数被用于偏移修正运算。作为包含用于减少第2误差的修正项的带有修正项的函数，存在进行多个检测信号中的至少1个的振幅的修正的振幅修正用函数、进行第1初始运算用信号和第2初始运算用信号的至少一方的振幅的修正的标准化用函数。振幅修正用函数被用于振幅修正运算。标准化用函数被用于标准化运算。
在减少第1误差的情况下，至少1个带有修正项的函数包含至少1个偏移修正用函数。在此情况下，偏移修正运算对应于使用了带有修正项的函数的运算。在减少第2误差的情况下，至少1个带有修正项的函数包含至少1个振幅修正用函数、至少1个标准化用函数。在此情况下，振幅修正运算和标准化运算对应于使用了带有修正项的函数的运算。在减少第1误差和第2误差的双方的情况下，至少1个带有修正项的函数包含至少1个偏移修正用函数、至少1个振幅修正用函数、至少1个标准化用函数。在此情况下，偏移修正运算、振幅修正运算、以及标准化运算对应于使用了带有修正项的函数的运算。
在本实施方式中特别是多个检测信号为第1检测信号S1和第2检测信号S2。角度检测部3进一步具有模拟数字转换器(以下记作为A/D转换器)31A、31B。在信号转换部32以及角度运算部33中，使用数字信号。A/D转换器31A将第1检测信号S1转换成数字信号。A/D转换器31B将第2检测信号S2转换成数字信号。
另外，在本实施方式中，特别是信号转换部32包含偏移修正运算部321、振幅修正运算部322、相位修正运算部323。偏移修正运算部321相对于被A/D转换器31A转换成数字信号的第1检测信号S1和被A/D转换器31B转换成数字信号的第2检测信号S2的双方进行偏移修正运算，并生成对应于第1检测信号S1的第1偏移修正后信号S1a和对应于第2检测信号S2的第2偏移修正后信号S2a。
振幅修正运算部322相对于第1偏移修正后信号S1a和第2偏移修正后信号S2a的双方进行振幅修正运算，并生成对应于第1检测信号S1的第1振幅修正后信号S1n和应于第2检测信号S2的第2振幅修正后信号S2n。
相位修正运算部323包含初始相位修正运算部323A、标准化运算部323B。初始相位修正运算部323A根据第1以及第2振幅修正后信号S1n,S2n进行初始相位修正运算，并生成第1初始运算用信号Sap和第2初始运算用信号Sbp。标准化运算部323B进行标准化运算并生成第1运算用信号Sa和第2运算用信号Sb。即，标准化运算部323B以第1初始运算用信号Sap和第2初始运算用信号Sbp分别成为第1运算用信号Sa和第2运算用信号Sb的方式进行第1初始运算用信号Sap和第2初始运算用信号Sbp的振幅的标准化。
接着，参照图6，对本实施方式所涉及的角度传感器1的修正方法进行说明。图6是表示角度传感器1的修正方法的流程图。角度传感器1的修正方法包括决定包含于至少1个带有修正项用函数的修正项的步骤S101、以第1误差和第2误差的至少一方被减少的方式应用由决定修正项的步骤S101决定的修正项并进行转换运算的步骤S102。以下，将步骤S102称之为进行转换运算的步骤S102。决定修正项的步骤S101在替代使用了至少1个带有修正项的函数的运算而进行使用了从至少1个带有修正项的函数去掉修正项的至少1个函数的运算的情况下，根据产生于角度检测值θs的第1误差和第2误差的至少一方决定修正项。从带有修正项的函数去掉修正项的函数与以上所述的本来的函数相同。决定修正项的步骤S101在角度传感器1的出货前或者使用前由角度传感器1的外部的没有图示的控制部来执行。进行转换运算的步骤S102在角度传感器1的使用时被执行。
首先，对进行转换运算的步骤S101进行说明，之后，对决定修正项的步骤S101进行说明。图7是表示进行转换运算的步骤S102的流程图。进行转换运算的步骤S102包括进行偏移修正运算的偏移修正步骤S111、进行振幅修正运算的振幅修正步骤S112、进行初始相位修正运算的初始相位修正步骤S113、进行标准化运算的标准化步骤S114。在步骤S11中进行的偏移修正运算、在步骤S112中进行的振幅修正运算以及在步骤S114中进行的标准化运算中的至少1个包含使用了包含在图6所表示的步骤S101中被决定的修正项的至少1个带有修正项的函数的运算。以下，对进行转换运算的步骤S102的具体例子进行说明。在该具体例子中，偏移修正运算、振幅修正运算以及标准化运算都包含使用了至少1个带有修正项函数的运算。
接着，对偏移修正步骤S111进行说明。偏移修正步骤S111由偏移修正运算部321执行。在偏移修正步骤S111中，偏移修正运算部321使用由以下所述式(1)表示的偏移修正用函数来进行偏移修正运算，并生成对应于第1检测信号S1的第1偏移修正后信号S1a。另外，偏移修正运算部321使用由以下所述式(2)表示的偏移修正用函数来进行偏移修正运算，并生成对应于第2检测信号S2的第2偏移修正后信号S2a。
S1a＝S1-{{(S1max+S1min)/2-G1}…(1)
S2a＝S2-{(S2max+S2min)/2+C2}…(2)
在式(1)中，S1max表示第1检测信号S1的最大值，S1min表示第1检测信号S1的最小值。在式(2)中，S2max表示第2检测信号S2的最大值，S2min表示第2检测信号S2的最小值。另外，式(1)中的“-C1”和式(2)中的“+C2”都是用于减少第1误差的修正项。C1,C2都是修正参数。C1,C2分别由例如以下所述式(3)、(4)进行表示。
C1＝S1amp·α·sin(t)…(3)
C2＝S2amp·α·cos(t)…(4)
在式(3)中，S1amp表示第1检测信号S1的振幅。在式(4)中，S2amp表示第2检测信号S2的振幅。S1amp,S2amp分别由以下所述式(5)、(6)进行表示。
S1amp＝(S1max-S1min)/2…(5)
S2amp＝(S2max-S2min)/2…(6)
式(1)、(2)、(5)、(6)中的S1max,S1min,S2max,S2min和式(3)、(4)中的α,t是在决定后面进行说明的修正项的步骤S101中被决定的值。
在以下的说明中，将修正项“-C1”称之为第1修正项，将修正项“+C2”称之为第2修正项。如后面进行说明的那样，第1误差包含第1成分和第2成分。第1修正项是用于减少第1成分的修正项。第2修正项是用于减少第2成分的修正项。在减少第1成分的情况下，修正参数C1成为0以外的值。在减少第2成分的情况下，修正参数C2成为0以外的值。
另外，也将由式(1)表示的偏移修正用函数称之为带有第1修正项的函数，并且也将由式(2)表示的偏移修正用函数称之为带有第2修正项的函数。如前面所述，在减少第1误差的情况下，至少1个带有修正项的函数包含至少1个偏移修正用函数。在具体例子中，至少1个带有修正项的函数包含带有第1以及第2修正项的函数。
图8是表示第1以及第2检测信号S1,S2的波形的一个例子的波形图。图9是表示第1以及第2偏移修正后信号S1a,S2a的波形的一个例子的波形图。图8以及图9中的横轴表示检测对象的角度θ。图8中的纵轴表示第1以及第2检测信号S1,S2的大小。图9中的纵轴表示第1以及第2偏移修正后信号S1a,S2a的大小。还有，图8以及图9中的纵轴的单位为任意单位。在图8中，以实线进行表示的波形表示第1检测信号S1的波形，以虚线进行表示的波形表示第2检测信号S2的波形。在图9中，以实线进行表示的波形表示第1偏移修正后信号S1a的波形，以虚线进行表示的波形表示第2偏移修正后信号S2a的波形。
接着，对振幅修正步骤S112进行说明。振幅修正步骤S112由振幅修正运算部322执行。在振幅修正步骤S112中，振幅修正运算部322使用由以下所述式(7)进行表示的振幅修正用函数来进行振幅修正运算，并生成对应于第1检测信号S1的第1振幅修正后信号S1n。另外，振幅修正运算部322使用由以下所述式(8)进行表示的振幅修正用函数来进行振幅修正运算，并生成对应于第2检测信号S2的第2振幅修正后信号S2n。
S1n＝S1a/{S1amp·(1-C3)}…(7)
S2n＝S2a/{S2amp·(1+C3)}…(8)
式(7)中的“-C3”和式(8)中的“+C3”都是用于减少第2误差的修正项。C3为修正参数。C3例如由以下所述式(9)进行表示。
C3＝β·sin(s)…(9)
式(9)中的β,s是在决定后面进行说明的修正项的步骤S101中被决定的值。
在以下的说明中，将修正项“-C3”和“+C3”都称之为第3修正项。如在后面进行说明的那样，第2误差包含第3成分和第4成分。第3修正项是用于减少第3成分的修正项。在减少第3成分的情况下，修正参数C3成为0以外的值。
另外，将以式(7)进行表示的振幅修正用函数和以式(8)进行表示的振幅修正用函数都称之为带有第3修正项的函数。如前面所述，在减少第2误差的情况下，至少1个带有修正项的函数包含至少1个振幅修正用函数。在具体例子中，至少1个带有修正项的函数包含带有第3修正项的函数。
图10是表示第1以及第2振幅修正后信号S1n,S2n的波形的一个例子的波形图。在图10中，横轴表示检测对象的角度θ，纵轴表示第1以及第2振幅修正后信号S1n,S2n的大小。还有，纵轴的单位为任意单位。在图10中，以实线进行表示的波形表示第1振幅修正后信号S1n的波形，以虚线进行表示的波形表示第2振幅修正后信号S2n的波形。
接着，对初始相位修正步骤S113进行说明。初始相位修正步骤S113由相位修正运算部323的初始相位修正运算部323A执行。在初始相位修正步骤S113中，初始相位修正运算部323A使用由以下所述式(10)进行表示的函数来进行初始相位修正运算，并生成第1初始运算用信号Sap。另外，初始相位修正运算部323A使用由以下所述式(11)进行表示的函数来进行初始相位修正运算，并生成第2初始运算用信号Sbp。
Sap＝S1n-S2n…(10)
Sbp＝S1n+S2n…(11)
以下，对初始相位修正运算的意思进行说明。如后面进行说明的那样，角度检测值θs通过计算2个信号的反正切(arctangent)来计算出。一般来说，该2个信号的相位差有必要是90°。在本实施方式中，理想上，第1振幅修正后信号S1n成为依赖于角度θ的余弦(cosine)波形，第2振幅修正后信号S2n成为依赖于角度θ的正弦(sine)波形。在第1振幅修正后信号S1n的相位和第2振幅修正后信号S2n的相位分别成为这些的所希望的相位的情况下，第1振幅修正后信号S1n与第2振幅修正后信号S2n的相位差成为90°。在此情况下，通过计算第1振幅修正后信号S1n和第2振幅修正后信号S2n的反正切从而能够计算出角度检测值θs。
但是，如果第1振幅修正后信号S1n和第2振幅修正后信号S2n的至少一方的相位偏离于所希望的相位的话则会有第1振幅修正后信号S1n与第2振幅修正后信号S2n的相位差从90°大幅偏离的情况。在此情况下，如果如以上所述使用第1振幅修正后信号S1n和第2振幅修正后信号S2n来计算角度检测值θs的话则会产生角度误差。
初始相位修正运算是根据第1以及第2振幅修正后信号S1n,S2n生成具有90°或者接近于90°的相位差的第1初始运算用信号Sap和第2初始运算用信号Sbp的运算。在初始相位修正运算中，第1初始运算用信号Sap与第2初始运算用信号Sbp的相位差不管第1振幅修正后信号S1n与第2振幅修正后信号S2n的相位差如何都成为90°或者接近于90°的值。
图11以及图12是示意性地表示第1以及第2振幅修正后信号S1n,S2n与第1以及第2初始运算用信号Sap,Sbp的相位的关系的说明图。在图11以及图12中，用标注有符号S1n,S2n的箭头来分别表示第1以及第2振幅修正后信号S1n,S2n，用标注有符号Sap,Sbp的箭头来分别表示第1以及第2初始运算用信号Sap,Sbp。在图11以及图12中，箭头的方向表示各个信号的相位，箭头的长度表示各个信号的振幅。还有，在图11以及图12中，标注了符号-S2n的箭头表示式(10)中的“-S2n”的相位和振幅。
在图11中表示第1振幅修正后信号S1n的相位和第2振幅修正后信号S2n的相位分别成为这些的所希望的相位并且第1以及第2振幅修正后信号S1n,S2n的振幅相等的情况下的例子。在此情况下，第1振幅修正后信号S1n与第2振幅修正后信号S2n的相位差成为90°。
在图12中表示第1振幅修正后信号S1n的相位和第2振幅修正后…号S2n的相位都从这些的所希望的相位偏移并且第1以及第2振幅修正后信号S1n,S2n的振幅相等的情况下的例子。在图12所表示的例子中，第1振幅修正后信号S1n的相位从所希望的相位仅偏离+γ。另外，第2振幅修正后信号S2n的相位从所希望的相位仅偏离-γ。在此情况下，第1振幅修正后信号S1n与第2振幅修正后信号S2n的相位差成为90°-2γ。
即使在图11所表示的例子和图12所表示的例子的任一者中，第1初始运算用信号Sap与第2初始运算用新号Sbp的相位差也都成为90°。
还有，如图12所表示的例子那样，第1初始运算用信号Sap的振幅和第2初始运算用信号Sbp的振幅并不限于互相相等。因此，在进行初始相位修正运算的情况下，进行第1初始运算用信号Sap和第2初始运算用信号Sbp的振幅的标准化的标准化运算成为必要。
接着，对标准化步骤S114进行说明。标准化步骤S114由相位修正运算部323的标准化运算部323B执行。在标准化步骤S114中，标准化运算部323B使用由以下所述式(12)进行表示的标准化用函数来进行标准化运算，并生成第1运算用信号Sa。另外，标准化运算部323B使用由以下所述式(13)进行表示的标准化用函数来进行标准化运算，并生成第2运算用信号Sb。
Sa＝Sap/{Sapamp·(1-C4)}…(12)
Sb＝Sbp/{Sbpamp·(1+C4)}…(13)
式(12)中的“-C4”和式(13)中的“+C4”都是用于减少第2误差的修正项。C4为修正参数。C4例如由以下所述式(14)进行表示。
C4＝β·cos(s)…(14)
式(14)中的β,s分别与式(9)中的β,s相同。另外，在式(12)中Sapamp表示第1初始运算用信号Sap的振幅。在式(13)中Sbpamp表示第2初始运算用信号Sbp的振幅。Sapamp,Sbpamp分别由以下所述式(15)、(16)进行表示。
Sapamp＝(Sapmax-Sapmin)/2…(15)
Sbpamp＝(Sbpmax-Sbpmin)/2…(16)
在式(15)中Sapmax表示第1初始运算用信号Sap的最大值，Sapmin表示第1初始运算用信号Sap的最小值。在式(16)中Sbpmax表示第2初始运算用信号Sbp的最大值，Sbpmin表示第2初始运算用信号Sbp的最小值。式(15)、(16)中的Sapmax,Sapmin,Sbpmax,Sbpmin为在决定后面所说明的修正项的步骤S101中被决定的值。
在以下的说明中，将修正项“-C4”和“+C4”都称作为第4修正项。第4修正项是用于减少第2误差的第4成分的修正项。在减少第4成分的情况下，修正参数C4成为0以外的值。
另外，将由式(12)进行表示的标准化用函数和由式(13)进行表示的标准化用函数都称作为带有第4修正项的函数。如以上所述在减少第2误差的情况下，至少1个带有修正项的函数包含至少1个标准化用函数。在具体例子中，至少1个带有修正项的函数包含带有第4修正项的函数。
检测对象的角度θ以规定的周期进行变化的情况下，第1运算用信号Sa包含第1理想成分和其以外的第1误差成分，第2运算用信号Sb包含第2理想成分和其以外的第2误差成分。第1理想成分和第2理想成分具有互相成90°或者接近于90°的值的相位差，并且以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化。图13是表示第1以及第2运算用信号Sa,Sb的波形的波形图。在图13中，横轴表示检测对象的角度θ，纵轴表示第1以及第2运算用信号Sa,Sb的大小。还有，纵轴的单位为任意单位。在图13中，以实线进行表示的波形表示第1运算用信号Sa的波形，以虚线进行表示的波形表示第2运算用信号Sb的波形。
接着，对角度运算部33中的角度运算进行说明。角度运算部33使用在标准化步骤S114中生成的第1以及第2运算用信号Sa,Sb来计算出角度检测值θs。具体来说，例如角度运算部33由以下所述式(17)来计算出θs。还有，“atan”表示反正切。
θs＝a tan(Sb/Sa)-φ…(17)
在式(17)中，φ表示由atan(Sb/Sa)的运算求得的角度与角度检测值θs的相位差。在第1运算用信号Sa的第1理想成分和第2运算用信号Sb的第2理想成分的波形为图13所表示的波形的情况下。φ为45°。
在θs为0°以上且小于360°的范围内，对于式(17)中的θs的解来说有相差180°的2个值。但是，根据Sa,Sb的正负组合能够判别θs的真值是式(17)中的θs的2个解中的哪一个。角度运算部33由式(17)和上述Sa,Sb的正负组合的判定在0°以上且小于360°的范围内求得θs。
在此，对产生于角度检测值θs的角度误差的计算方法进行说明。以下，以记号E表示角度误差。角度误差E的计算在所述控制部能够识别检测对象的角度θ的状况下被进行。该状况例如在由控制部的指令使角度θ变化的情况下或在控制部能够取得角度θ的信息的情况下被获得。以下，将控制部识别的角度θ特别称作为基准角度θr。角度误差E由以下所述的式(18)来进行计算。
E＝θs-θr…(18)
图14是表示角度误差E的波形的一个例子的波形图。在图14中，横轴表示与基准角度θr相等的检测对象的角度θ，纵轴表示角度误差E的大小。在图14中表示由步骤S102来减少第1以及第2误差之后的角度误差E。
接着，对决定修正项的步骤S101进行说明。在决定修正项的步骤S101中，首先，执行进行没有应用修正项的转换运算的步骤。以下，将该步骤称作为没有应用修正项的转换运算步骤。没有应用修正项的转换运算步骤进行类似于步骤S102中的步骤S11～S114的4个步骤S211～S214。没有应用修正项的转换运算步骤在以下所述方面与步骤S102不同。在步骤S102中，由步骤S111进行的偏移修正运算、由步骤S112进行的振幅修正运算、由步骤S114进行的标准化运算中的至少1个包含使用了至少1个带有修正项的函数的运算。在没有应用修正项的转换运算步骤中，替代使用了至少1个带有修正项的函数的运算而进行使用了从至少1个带有修正项的函数去掉修正项的至少1个函数的运算。
以下，对没有应用修正项的转换运算步骤的具体例子进行说明。在该具体例子中，偏移修正运算、振幅修正运算以及标准化运算都替代使用了至少1带有修正项的函数的运算而包含使用了从至少1个带有修正项的函数去掉修正项的至少1个函数的运算。
首先，对步骤S211进行说明。在步骤S211中，首先，获得相当于角度θ的基准角度θr的至少1个周期份的第1以及第2检测信号S1,S2。接着，从第1检测信号S1的波形求得第1检测信号S1的最大值S1max和最小值S1min，从第2检测信号S2的波形求得第2检测信号S2的最大值S2max和最小值S2min。接着，替代使用了由式(1)进行表示的带有第1修正项的函数(偏移修正用函数)的运算而进行使用了从带有第1修正项的函数去掉第1修正项“-C1”的函数的运算，并生成对应于第1检测信号S1的第1偏移修正后信号S1a。具体来说，进行使用了将0代入到式(1)中的修正参数C1而获得的函数的运算，并生成第1偏移修正后信号S1a。
另外，替代使用了由式(2)进行表示的带有第2修正项的函数(偏移修正用函数)的运算而进行使用了从带有第2修正项的函数去掉第2修正项“+C2”的函数的运算，并生成对应于第2检测信号S2的第2偏移修正后信号S2a。具体来说，进行使用了将0代入到式(2)中的修正参数C2而获得的函数的运算，并生成第2偏移修正后信号S2a。
接着，对步骤S212进行说明。在步骤S212中，替代使用了由式(7)进行表示的带有第3修正项的函数(振幅修正用函数)的运算而进行使用了从由式(7)进行表示的带有第3修正项的函数去掉第3修正项“-C3”的函数的运算，并生成对应于第1检测信号S1的第1振幅修正后信号S1n。具体来说，进行使用了将0代入到式(7)中的修正参数C3而获得的函数的运算，并生成第1振幅修正后信号S1n。
另外，替代使用了由式(8)进行表示的带有第3修正项的函数(振幅修正用函数)的运算而进行使用了从由式(8)进行表示的带有第3修正项的函数去掉第3修正项“+C3”的函数的运算，并生成对应于第2检测信号S2的第2振幅修正后信号S2n。具体来说，进行使用了将0代入到式(8)中的修正参数C3而获得的函数的运算，并生成第2振幅修正后信号S2n。
步骤S213的内容与步骤S113相同。
接着，对步骤S214进行说明。在步骤S214中，首先，通过重复执行步骤S211～S213从而获得相当于角度θ的基准角度θr的至少1个周期份的第1以及第2初始运算用信号Sap,Sbp。接着，从第1初始运算用信号Sap的波形求得第1初始运算用信号Sap的最大值Sapmax和最小值Sapmin，从第2初始运算用信号Sbp的波形求得第2初始运算用信号Sbp的最大值Sbpmax和最小值Sbpmin。
接着，替代使用了由式(12)进行表示的带有第4修正项的函数(标准化用函数)的运算而进行使用了从由式(12)进行表示的带有第4修正项的函数去掉第4修正项“-C4”的函数的运算，并生成第1运算用信号Sa。具体来说，进行使用了将0代入到式(12)中的修正参数C4而获得的函数的运算，并生成第1运算用信号Sa。
另外，替代使用了由式(13)进行表示的带有第4修正项的函数(标准化用函数)的运算而进行使用了从由式(13)进行表示的带有第4修正项的函数去掉第4修正项“+C4”的函数的运算，并生成第2运算用信号Sb。具体来说，进行使用了将0代入到式(13)中的修正参数C4而获得的函数的运算，并生成第2运算用信号Sb。
在决定修正项的步骤S101中，接着，使用在步骤S214中生成的第1以及第2运算用信号Sa,Sb和式(17)来计算角度检测值θs。接着，由式(18)来计算角度误差E。在决定修正项的步骤S101中，以计算出相当于角度θ的基准角度θr的至少1个周期份的角度误差E的方式重复执行决定修正项的步骤S101内容。接着，根据角度误差E决定第1～第4修正项。
以下，参照图15以及图16，对第1～第4修正项的决定方法进行详细说明。在角度误差E中包含以上所述的第1误差和第2误差。以下，用记号E1,E2分别表示第1误差和第2误差。图15是表示第1误差E1的波形的说明图。图16是表示第2误差E2的波形的说明图。在图15以及图16中，横轴表示与基准角度θr相等的检测对象的角度θ，纵轴表示第1误差E1或者第2误差E2的大小。在图15以及图16中，角度θ、第1误差E1以及第2误差E2的单位为弧度。
在此，将第1误差E1定义为α·cos(θ-t)，将第2误差E2定义为β·cos{2(θ-s/2)}。α对应于第1误差E1的振幅。t对应于第1误差E1的相位。β对应于第2误差E2的振幅。s对应于第2误差E2的相位。α,β分别为0以上的值。在决定修正项的步骤S101中，如以上所述进行步骤S211～S214，求得基准角度θr的至少1个周期份的角度误差E。接着，求得包含于该至少1个周期份的角度误差E的第1误差E1和第2误差E2。这通过例如相对于上述至少1个周期份的角度误差E进行傅里叶变换并求得α,t,β,s从而成为可能。
在决定修正项的步骤S101中，根据第1误差E1的振幅以及相位决定第1以及第2修正项“-C1”,“+C2”。具体来说，如以上所述求得α,t，由α,t和式(3)求得修正参数C1，由α,t和式(4)求得修正参数C2。由此，决定了第1以及第2修正项“-C1”,“+C2”。还有，在不产生第1误差E1的情况下成为α＝0，其结果，成为C1＝C2＝0。
另外，在决定修正项的步骤S101中，根据第2误差E2的振幅以及相位决定第3修正项“-C3”,“+C3”和第4修正项“-C4”,“+C4”。具体来说，如以上所述求得β,s，由β,s和式(9)求得修正参数C3，由β,s和式(14)求得修正参数C4。由此，决定了第3修正项“-C3”,“+C3”和第4修正项“-C4”,“+C4”。还有，在不产生第2误差E2的情况下成为β＝0，其结果，成为C3＝C4＝0。
接着，对第1误差E1与第1以及第2修正项的关系进行说明。第1误差E1包含第1成分E1a和第2成分E1b。第1成分E1a与第2成分E1b的相位差为90°。即，第1成分E1a和第2成分E1b具有相当于第1周期T1的1/4的相位差。图17是示意性地表示第1误差E1的说明图。在图17中，纵轴表示第1成分E1a的振幅，横轴表示第2成分E1b的振幅。在图17中，用标注了符号E1的箭头来表示以任意的α,t进行规定的第1误差E1。该箭头的长度对应于α，箭头的方向对应于t。如图17所示第1成分E1a的振幅为α·sin(t)，第2成分E1b的振幅为α·cos(t)。
第1成分E1a的振幅依赖于第1修正项“-C1”的修正参数C1的值进行变化。因此，通过对应于进行所述步骤S211～S214而求得的第1误差E1的第1成分E1a的振幅调整修正参数C1的值，从而能够减少第1成分E1a。具体来说，如式(3)所示通过将第1成分E1a的振幅α·sin(t)与第1检测信号S1的振幅S1amp之积设定为修正参数C1，从而能够减少第1成分E1a。
另外，第2成分E1b的振幅依赖于第2修正项“+C2”的修正参数C2的值进行变化。因此，通过对应于进行所述步骤S211～S214而求得的第1误差E1的第2成分E1b的振幅调整修正参数C2的值，从而能够减少第2成分E1b。具体来说，如式(4)所示通过将第2成分E1b的振幅α·cos(t)与第2检测信号S2的振幅S2amp之积设定为修正参数C2，从而能够减少第2成分E1b。
接着，对第2误差E2与第3以及第4修正项的关系进行说明。第2误差E2包含第3成分E2a和第4成分E2b。第3成分E2a与第4成分E2b的相位差为45°。即，第3成分E2a和第4成分E2b具有相当于第2周期T2的1/4的相位差。图18是示意性地表示第2误差E2的说明图。在图18中，纵轴表示第3成分E2a的振幅，横轴表示第4成分E2b的振幅。在图18中，用标注了符号E2的箭头来表示以任意的β,s进行规定的第2误差E2。该箭头的长度对应于β，箭头的方向对应于s。如图18所示第3成分E2a的振幅为β·sin(s)，第4成分E2b的振幅为β·cos(s)。
第3成分E2a的振幅依赖于第3修正项“-C3”,“+C3”的修正参数C3的值进行变化。因此，通过对应于进行所述步骤S211～S214而求得的第2误差E2的第3成分E2a的振幅调整修正参数C3的值，从而能够减少第3成分E2a。具体来说，如式(9)所示通过将第3成分E2a的振幅β·sin(s)设定为修正参数C3，从而能够减少第3成分E2a。
另外，第4成分E2b的振幅依赖于第4修正项“-C4”,“+C4”的修正参数C4的值进行变化。因此，通过对应于进行所述步骤S211～S214而求得的第2误差E2的第4成分E2b的振幅调整修正参数C4的值，从而能够减少第4成分E2b。具体来说，如式(14)所示通过将第4成分E2b的振幅β·cos(s)设定为修正参数C4，从而能够减少第4成分E2b。
如以上所说明的那样，在本实施方式所涉及的角度传感器1以及角度传感器1的修正方法中，转换运算包括使用了包含用于减少产生于角度检测值βs的第1误差E1或者第2误差E2的修正项的至少1个带有修正项的函数的运算。在本实施方式中特别是第1修正项“-C1”为用于减少第1误差E1的第1成分E1a的修正项。第2修正项“+C2”为用于减少第1误差E1的第2成分E1b的修正项。第3修正项“-C3”,“+C3”为用于减少第2误差E2的第3成分E2a的修正项。第4修正项“-C4”,“+C4”为用于减少第2误差E2的第4成分E2b的修正项。
可是，作为产生第1以及第2误差E1,E2的原因有第1以及第2检测信号S1,S2各自的波形的歪斜。作为减少第1以及第2误差E1,E2的方法可以考虑以第1以及第2检测信号S1,S2的波形的歪斜变小的方式修正第1以及第2检测信号S1,S2。具体来说，例如可以考虑相对于第1以及第2检测信号S1,S2的波形进行傅里叶变换，根据其结果抵消包含于第1以及第2检测信号S1,S2中的误差成分。这样，如果打算要减小第1以及第2检测信号S1,S2的波形的歪斜的话则需要复杂的运算。
相对于此，在本实施方式中，不是以第1以及第2检测信号S1,S2的波形的歪斜变小的方式修正第1以及第2检测信号S1,S2，而是能够由使用了分别包含第1～第4修正项的带有第1～第4修正项的函数的运算来减少第1误差E1和第2误差E2。第1～第4修正项都由表示简单四则运算的运算符、随后的修正参数构成。因此，根据本实施方式，能够以简单的运算来减少第1以及第2误差E1,E2。
可是，在本实施方式中，由分别包含修正项的式(1)、(2)来生成第1以及第2偏移修正后信号S1a,S2a。因此，在大部分情况下，微小的偏移会分别产生于这些信号S1a,S2a。另外，在本实施方式中由分别包含修正项的式(7)、(8)来生成第1以及第2振幅修正后信号S1n,S2n。因此，在大部分情况下，第1以及第2振幅修正后信号S1n,S2n的振幅彼此有一点点不同。其结果，第1初始运算用信号Sap与第2初始运算用信号Sbp的相位差从90°偏离一点点。另外，在本实施方式中由分别包含修正项的式(12)、(13)来生成第1以及第2运算用信号Sa,Sb。因此，在大部分情况下，第1以及第2运算用信号Sa,Sb的振幅彼此有一点点不同。这样，在本实施方式中，使由使用了带有修正项的函数的运算来获得的信号相对于由使用本来的函数的运算来获得的信号有意地不同。这是因为如果从现有的一般的修正的考虑方式去做的话则会成为产生角度误差的原因，所以是不考虑的。但是，根据本实施方式，如到此为止所说明的那样不如说是能够减少第1以及第2误差E1,E2。
[第2实施方式]
接着，参照图19，对本发明的第2实施方式所涉及的角度传感器系统进行说明。图19是表示本实施方式所涉及的角度传感器系统的概略的结构的说明图。与第1实施方式相同，本实施方式所涉及的物理信息产生部4是产生作为物理信息的磁场的磁场产生部。在图19中，作为磁场产生部的例子，表示1组以上的N极和S极以环状被交替排列的磁铁6。在图19所表示的例子中，图19中的纸面成为XY平面，垂直于纸面的方向成为Z方向。
本实施方式所涉及的角度传感器1检测从磁铁6的外周部产生的磁场的方向。相对于角度传感器1的磁铁6的相对位置以将中心轴作为中心进行旋转的方式进行变化。这通过例如磁铁6连动于进行旋转动作的没有图示的动作体并将平行于Z方向的规定的中心轴作为中心进行旋转来实现。如果相对于角度传感器1的磁铁6的相对位置发生变化的话则角度传感器1进行检测的磁场的方向会将中心轴(Z方向)作为中心进行旋转。在图19所表示的例子中，磁铁6以顺时针旋转方向进行旋转，角度传感器1进行检测的磁场的方向以逆时针旋转方向进行旋转。
角度传感器1的检测信号生成部2与第1实施方式相同也可以包含第1检测电路10和第2检测电路20。第1以及第2检测电路10,20被配置于对于磁铁6的旋转方向来说相同的位置。
本实施方式中的其他结构、作用以及效果与第1实施方式相同。
[第3实施方式]
接着，参照图20，对本发明的第3实施方式所涉及的角度传感器系统进行说明。图20是表示本实施方式所涉及的角度传感器系统的概略的结构的说明图。与第1实施方式相同，本实施方式所涉及的物理信息产生部4是产生作为物理信息的磁场的磁场产生部。在图20中，作为磁场产生部的例子，表示多组N极和S极以直线状被交替排列的磁铁7。在图20所表示的例子中，图20中的纸面成为XY平面，垂直于纸面的方向成为Z方向。磁铁7的N极和S极以在X方向上进行排列的方式被排列。
本实施方式所涉及的角度传感器1检测从磁铁7的外周部产生的磁场的方向。相对于角度传感器1的磁铁7的相对位置直线性地进行变化。这通过例如角度传感器1和磁铁7的一方连动于没有图示的动作体并在X方向上进行直线移动来实现。如果相对于角度传感器1的磁铁7的相对位置发生变化的话则角度传感器1进行检测的磁场方向会将Z方向作为中心进行旋转。
角度传感器1的检测信号生成部2与第1实施方式相同也可以包含第1检测电路10和第2检测电路20。第1以及第2检测电路10,20被配置于对于X方向来说相同的位置。
本实施方式中的其他结构、作用以及效果与第1实施方式相同。
还有，本发明并不限定于上述各个实施方式，各种变更都是可能的。例如，在进行转换运算的步骤S102中，也可以将偏移修正步骤S111和振幅修正步骤S112的顺序安排成与上述实施方式的顺序相反，在决定修正项的步骤S101中也可以将步骤S211和步骤S212的顺序安排成与上述实施方式的顺序相反。在此情况下，振幅修正运算部322分别相对于第1以及第2检测信号S1,S2进行振幅修正运算，并生成第1以及第2振幅修正后信号。偏移修正运算部321分别相对于第1以及第2振幅修正后信号进行偏移修正运算，并生成第1以及第2偏移修正后信号。相位修正运算部323的初始相位修正运算部323A根据第1以及第2偏移修正后信号进行初始相位修正运算，并生成第1以及第2初始运算用信号Sap,Sbp。
另外，至少1个带有修正项的函数也可以包括包含相对于第1初始运算用信号Sap、第2初始运算用信号Sbp、第1运算用信号Sa以及第2运算用信号Sb中的至少1个有意地使偏移产生的修正项的至少1个函数。包含于该至少1个函数的修正项为用于减少第1误差E1的修正项。
另外，被用于各个修正项的运算符也可以是表示乘法或者除法的运算符。在各个修正项中，对应于运算符的种类决定最适当的修正参数值。
另外，本发明并不限于磁角度传感器，还能够应用于包括光学式角度传感器等的角度传感器全体以及角度传感器系统全体。还有，如果是具备光学式角度传感器和光学尺的角度传感器系统的情况，则物理信息是根据相对于角度传感器的光学尺的相对位置进行变化的光学信息。另外，在此情况下，检测对象的角度例如是在将光学尺的1格(pitch)作为360°并以角度表示相对于角度传感器的光学尺的相对位置的时候的该角度。
根据以上的说明，能够实施本发明的各种各样的方式或变形例是清楚的。因此，在与权利要求的范围相均等的范围内，即使是上述优选方式以外的方式也能够实施本发明。

Claims (19)

1.一种角度传感器，其特征在于：
具备：
检测信号生成部，生成分别与检测对象的角度具有对应关系的多个检测信号；以及
角度检测部，根据所述多个检测信号，生成与所述检测对象的角度具有对应关系的角度检测值，
所述角度检测部具有：
信号转换部，进行将所述多个检测信号转换成被用于计算所述角度检测值的角度运算的第1运算用信号以及第2运算用信号的转换运算；以及
角度运算部，使用所述第1以及第2运算用信号来进行所述角度运算，
所述转换运算包括使用了包含用于减少产生于所述角度检测值的第1误差或者第2误差的修正项的至少1个带有修正项的函数的运算，
所述第1误差和所述第2误差分别是在所述检测对象的角度以规定的周期进行变化的情况下以与所述规定的周期相等的第1周期进行变化的误差和以作为所述规定的周期的1/2的第2周期进行变化的误差。
2.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于：
所述至少1个带有修正项的函数包含进行相对于所述多个检测信号中的至少1个的偏移修正的至少1个偏移修正用函数，
包含于所述至少1个偏移修正用函数的所述修正项是用于减少所述第1误差的修正项。
3.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于：
所述至少1个带有修正项的函数包含进行所述多个检测信号中的至少1个的振幅的修正的至少1个振幅修正用函数，
包含于所述至少1个振幅修正用函数的所述修正项是用于减少所述第2误差的修正项。
4.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于：
所述转换运算包含根据所述多个检测信号生成第1初始运算用信号和第2初始运算用信号的运算、以及以所述第1初始运算用信号和所述第2初始运算用信号分别成为所述第1运算用信号和所述第2运算用信号的方式进行所述第1初始运算用信号和所述第2初始运算用信号的振幅的标准化的标准化运算，
在所述检测对象的角度以所述规定的周期进行变化的情况下，所述第1运算用信号包含第1理想成分和其以外的第1误差成分，所述第2运算用信号包含第2理想成分和其以外的第2误差成分，
所述第1理想成分和所述第2理想成分以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化，
所述至少1个带有修正项的函数包含被用于所述标准化运算，并且进行所述第1初始运算用信号和所述第2初始运算用信号的至少一方的振幅的修正的至少1个标准化用函数，
包含于所述至少1个标准化用函数的所述修正项是用于减少所述第2误差的修正项。
5.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于：
所述第1误差包含第1成分和第2成分，
所述第1成分和所述第2成分具有相当于所述第1周期的1/4的相位差，
所述至少1个带有修正项的函数包括带有第1修正项的函数、以及带有第2修正项的函数，所述带有第1修正项的函数包含用于减少所述第1成分的第1修正项，所述带有第2修正项的函数包含用于减少所述第2成分的第2修正项。
6.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于：
所述第2误差包含第3成分和第4成分，
所述第3成分和所述第4成分具有相当于所述第2周期的1/4的相位差，
所述至少1个带有修正项的函数包括带有第3修正项的函数、以及带有第4修正项的函数，所述带有第3修正项的函数包含用于减少所述第3成分的第3修正项，所述带有第4修正项的函数包含用于减少所述第4成分的第4修正项。
7.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于：
所述检测对象的角度是基准位置上的磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
8.一种角度传感器的修正方法，其特征在于：
是被用于角度传感器的修正方法，所述角度传感器具备生成分别与检测对象的角度具有对应关系的多个检测信号的检测信号生成部、以及根据所述多个检测信号生成与所述检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度检测部，
所述角度检测部具有：
信号转换部，进行将所述多个检测信号转换成被用于计算所述角度检测值的角度运算的第1运算用信号以及第2运算用信号的转换运算；以及
角度运算部，使用所述第1以及第2运算用信号来进行所述角度运算，
所述转换运算包括使用了包含用于减少产生于所述角度检测值的第1误差或者第2误差的修正项的至少1个带有修正项的函数的运算，
所述第1误差和所述第2误差分别是在所述检测对象的角度以规定的周期进行变化的情况下以与所述规定的周期相等的第1周期进行变化的误差和以作为所述规定的周期的1/2的第2周期进行变化的误差，
所述修正方法包括：
决定包含于所述至少1个带有修正项的函数的所述修正项的步骤；以及
以所述第1误差和所述第2误差的至少一方被减少的方式应用由决定所述修正项的步骤决定的所述修正项并进行所述转换运算的步骤，
决定所述修正项的步骤在替代使用了所述至少1个带有修正项的函数的运算而进行使用了从所述至少1个带有修正项的函数去掉所述修正项后的至少1个函数的运算的情况下，根据产生于所述角度检测值的所述第1误差和所述第2误差的至少一方，决定所述修正项。
9.如权利要求8所述的角度传感器的修正方法，其特征在于：
所述至少1个带有修正项的函数包含进行相对于所述多个检测信号中的至少1个的偏移修正的至少1个偏移修正用函数，
包含于所述至少1个偏移修正用函数的所述修正项是用于减少所述第1误差的修正项。
10.如权利要求8所述的角度传感器的修正方法，其特征在于：
所述至少1个带有修正项的函数包含进行所述多个检测信号中的至少1个的振幅的修正的至少1个振幅修正用函数，
包含于所述至少1个振幅修正用函数的所述修正项是用于减少所述第2误差的修正项。
11.如权利要求8所述的角度传感器的修正方法，其特征在于：
所述转换运算包含根据所述多个检测信号生成第1初始运算用信号和第2初始运算用信号的运算、以及以所述第1初始运算用信号和所述第2初始运算用信号分别成为所述第1运算用信号和所述第2运算用信号的方式进行所述第1初始运算用信号和所述第2初始运算用信号的振幅的标准化的标准化运算，
在所述检测对象的角度以所述规定的周期进行变化的情况下，所述第1运算用信号包含第1理想成分和其以外的第1误差成分，所述第2运算用信号包含第2理想成分和其以外的第2误差成分，
所述第1理想成分和所述第2理想成分以描绘理想的正弦曲线的方式周期性地变化，
所述至少1个带有修正项的函数包含被用于所述标准化运算，并且进行所述第1初始运算用信号和所述第2初始运算用信号的至少一方的振幅的修正的至少1个标准化用函数，
包含于所述至少1个标准化用函数的所述修正项是用于减少所述第2误差的修正项。
12.如权利要求8所述的角度传感器的修正方法，其特征在于：
所述第1误差包含第1成分和第2成分，
所述第1成分和所述第2成分具有相当于所述第1周期的1/4的相位差，
所述至少1个带有修正项的函数包括带有第1修正项的函数、以及带有第2修正项的函数，所述带有第1修正项的函数包含用于减少所述第1成分的第1修正项，所述带有第2修正项的函数包含用于减少所述第2成分的第2修正项，
决定所述修正项的步骤在替代使用了所述带有第1修正项的函数的运算和使用了所述带有第2修正项的函数的运算而进行使用了从所述带有第1修正项的函数去掉所述第1修正项后的函数的运算和使用了从所述带有第2修正项的函数去掉所述第2修正项后的函数的运算的情况下，根据产生于所述角度检测值的所述第1误差的振幅以及相位，决定所述第1以及第2修正项。
13.如权利要求8所述的角度传感器的修正方法，其特征在于：
所述第2误差包含第3成分和第4成分，
所述第3成分和所述第4成分具有相当于所述第2周期的1/4的相位差，
所述至少1个带有修正项的函数包括带有第3修正项的函数、以及带有第4修正项的函数，所述带有第3修正项的函数包含用于减少所述第3成分的第3修正项，所述带有第4修正项的函数包含用于减少所述第4成分的第4修正项，
决定所述修正项的步骤在替代使用了所述带有第3修正项的函数的运算和使用了所述带有第4修正项的函数的运算而进行使用了从所述带有第3修正项的函数去掉所述第3修正项后的函数的运算和使用了从所述带有第4修正项的函数去掉所述第4修正项后的函数的运算的情况下，根据产生于所述角度检测值的所述第2误差的振幅以及相位，决定所述第3以及第4修正项。
14.如权利要求8所述的角度传感器的修正方法，其特征在于：
所述检测对象的角度是基准位置上的磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
15.一种角度传感器系统，其特征在于：
具备：
权利要求1所述的角度传感器；以及
产生与所述检测对象的角度具有对应关系的物理信息的物理信息产生部，
所述检测信号生成部检测所述物理信息并生成所述多个检测信号。
16.如权利要求15所述的角度传感器系统，其特征在于：
所述物理信息产生部是产生作为所述物理信息的磁场的磁场产生部，
所述检测对象的角度是基准位置上的所述磁场的方向相对于基准方向所成的角度。
17.如权利要求15所述的角度传感器系统，其特征在于：
所述物理信息产生部以所述检测对象的角度进行变化的方式相对于所述角度传感器的相对位置进行变化。
18.如权利要求17所述的角度传感器系统，其特征在于：
相对于所述角度传感器的所述物理信息产生部的相对位置以将中心轴作为中心进行旋转的方式进行变化。
19.如权利要求17所述的角度传感器系统，其特征在于：
相对于所述角度传感器的所述物理信息产生部的相对位置直线性地进行变化。
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