CN107870002B - 角度传感器以及角度传感器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及角度传感器以及角度传感器系统。角度传感器具备多个合成磁场信息生成部、角度运算部。多个合成磁场信息生成部在多个检测位置上检测检测对象磁场和除此之外的噪声磁场的合成磁场，并生成包含合成磁场的方向的信息的多个合成磁场信息。角度运算部以与只根据多个合成磁场信息中的任意1个而生成角度检测值的情况相比，起因于噪声磁场的角度检测值的误差被减少的方式进行使用了多个合成磁场信息的运算，从而生成角度检测值。

Description

角度传感器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以及角度传感器系统。
背景技术
近年来，在汽车中的方向盘或者动力转向电机的旋转位置的检测等各种用途中，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式角度传感器。在磁式角度传感器被使用的角度传感器系统中，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检测对象磁场的磁场产生部。磁场产生部例如是磁铁。磁式角度传感器中的检测对象的角度与基准位置上的检测对象磁场的方向相对于基准方向所成的角度具有对应关系。
作为磁式角度传感器，众所周知有如日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报所记载的那样具备生成彼此相位不同的多个检测信号的多个检测电路并且由使用了多个检测信号的运算来生成角度检测值的磁式角度传感器。多个检测电路各自检测检测对象磁场。另外，多个检测电路分别包含至少1个磁检测元件。
如日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报所记载的那样，在磁式角度传感器中，会有除了检测对象磁场之外检测对象磁场以外的噪声磁场被分别施加于多个检测电路的情况。作为噪声磁场例如有来自地磁或电机的泄漏磁场。这样，在噪声磁场分别被施加于多个检测电路的情况下，多个检测电路各自检测检测对象磁场与噪声磁场的合成磁场。因此，在检测对象磁场的方向和噪声磁场的方向不同的时候，在角度检测值中产生误差。以下，将产生于角度检测值的误差成为角度误差。
在日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报中记载有能够减少起因于噪声磁场的角度误差的旋转磁场传感器。日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报所记载的旋转磁场传感器都具备产生旋转磁场的磁场产生部、第1以及第2检测部。旋转磁场包含第1位置上的第1部分磁场和第2位置上的第2部分磁场。第1部分磁场和第2部分磁场其磁场的方向互相差180°并且在相同旋转方向上进行旋转。第1检测部在第1位置上检测第1部分磁场与噪声磁场的合成磁场。第2检测部在第2位置上检测第2部分磁场与噪声磁场的合成磁场。在日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报所记载的旋转磁场传感器中，进行使用了第1检测部的输出和第2检测部的输出的运算来生成起因于噪声磁场的角度误差被减少了的角度检测值。
在日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报所记载的旋转磁场传感器中，产生包含如上所述规定的第1部分磁场和第2部分磁场的旋转磁场的特殊的磁场产生部是必要的并且第1以及第2检测部的位置对应于旋转磁场的形态而被制约。因此，在该旋转磁场传感器中，存在关于结构或设置产生大的制约等的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种关于结构或设置不会产生大的制约并且能够减少起因于噪声磁场的角度误差的角度传感器以及角度传感器系统。
本发明的角度传感器是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。本发明的角度传感器具备：多个合成磁场信息生成部，分别在互相不同的多个检测位置上检测检测对象磁场、和除此之外的噪声磁场的合成磁场并生成包含合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息；角度运算部，生成角度检测值。
在多个检测位置的各个上，检测对象磁场的方向对应于检测对象的角度进行变化。在多个检测位置上，检测对象磁场的强度互相不同。角度运算部以与只根据多个合成磁场信息中的任意1个而生成角度检测值的情况相比，起因于噪声磁场的角度检测值的误差被减少的方式进行使用了多个合成磁场信息的运算，从而生成角度检测值。
在本发明的角度传感器中，多个合成磁场信息生成部也可以分别包含生成表示合成磁场的互相不同的方向的2个成分的强度的2个检测信号的2个检测信号生成部。另外，多个合成磁场信息也可以分别根据2个检测信号而被生成。上述的2个成分也可以是合成磁场的互相正交的方向的2个成分。另外，2个检测信号生成部也可以分别包含至少1个磁检测元件。
另外，在本发明的角度传感器中，多个检测位置也可以是第1检测位置和第2检测位置。在此情况下，多个合成磁场信息也可以是包含第1检测位置上的合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的第1合成磁场信息、包含第2检测位置上的合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的第2合成磁场信息。另外，多个合成磁场信息生成部也可以是生成第1合成磁场信息的第1合成磁场信息生成部、生成第2合成磁场信息的第2合成磁场信息生成部。
第1合成磁场信息也可以是第1检测位置上的合成磁场的方向相对于基准方向所成的角度θ1，第2合成磁场信息也可以是第2检测位置上的合成磁场的方向相对于基准方向所成的角度θ2。在此情况下，角度运算部也可以作为使用了多个合成磁场信息的运算而进行使用了角度θ1,θ2、和第1检测位置上的检测对象磁场的强度相对于第2检测位置上的检测对象磁场的强度之比的运算。
或者，第1合成磁场信息也可以由具有第1方向和第1大小的第1矢量表示，第2合成磁场信息也可以由具有第2方向和第2大小的第2矢量表示。第1方向对应于第1检测位置上的合成磁场的方向的信息。第1大小对应于第1检测位置上的合成磁场的强度的信息。第2方向对应于第2检测位置上的合成磁场的方向的信息。第2大小对应于第2检测位置上的合成磁场的强度的信息。在此情况下，角度运算部也可以作为使用了多个合成磁场信息的运算而进行求取第1矢量与第2矢量之差的运算。
在第1合成磁场信息由第1矢量来进行表示并且第2合成磁场信息由第2矢量来进行表示的情况下，第1合成磁场信息生成部也可以包含：第1以及第2检测信号生成部，生成表示第1检测位置上的合成磁场的互相正交的方向的2个成分的强度的第1以及第2检测信号；第1矢量生成部，生成第1矢量。另外，第2合成磁场信息生成部也可以包含：第3以及第4检测信号生成部，生成表示第2检测位置上的合成磁场的互相正交的方向的2个成分的强度的第3以及第4检测信号；第2矢量生成部，生成第2矢量。在此情况下，第1矢量生成部也可以根据第1检测信号和第2检测信号求得第1方向和第1大小。另外，第2矢量生成部也可以根据第3检测信号和第4检测信号求得第2方向和第2大小。
另外，在第1合成磁场信息由第1矢量进行表示并且第2合成磁场信息由第2矢量进行表示的情况下，第1合成磁场信息生成部也可以包含生成表示第1检测位置上的合成磁场的互相正交的方向的2个成分的强度的第1以及第2检测信号的第1以及第2检测信号生成部。另外，第2合成磁场信息生成部也可以包含生成表示第2检测位置上的合成磁场的互相正交的方向的2个成分的强度的第3以及第4检测信号的第3以及第4检测信号生成部。在此情况下，第1以及第2检测信号也可以是直角坐标系中的第1矢量的2个成分，第3以及第4检测信号也可以是直角坐标系中的第2矢量的2个成分。
本发明的角度传感器系统具备本发明的角度传感器、产生检测对象磁场的磁场产生部。多个检测位置距磁场产生部的距离互相不同。
在本发明的角度传感器中，多个检测位置也可以是通过磁场产生部的假想的直线上的互相不同的位置。
在本发明的角度传感器以及角度传感器系统中，通过进行使用了多个合成磁场信息的运算从而与只根据多个合成磁场信息中的任意1个而生成角度检测值的情况相比，能够生成起因于噪声磁场的角度误差被减少了的角度检测值。另外，在本发明中，有必要满足检测对象磁场的强度在多个检测位置上互相不同等的条件，但是，该条件并不是关于角度传感器以及角度传感器系统的结构或设置而产生大的制约的条件。因此，根据本发明，关于角度传感器以及角度传感器系统的结构或设置不会产生大的制约并且能够减少起因于噪声磁场的角度误差。
本发明的其他目的、特征以及益处由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结构的方块图。
图4是表示本发明的第1实施方式中的第1检测信号生成部的结构的一个例子的电路图。
图5是表示本发明的第1实施方式中的第2检测信号生成部的结构的一个例子的电路图。
图6是表示图4以及图5中的1个磁检测元件的一部分的立体图。
图7A是示意性地表示本发明的第1实施方式中的第1合成磁场与噪声磁场的关系的说明图。
图7B是示意性地表示本发明的第1实施方式中的第2合成磁场与噪声磁场的关系的说明图。
图8是表示本发明的第1实施方式中的角度误差的波形的一个例子的波形图。
图9是表示本发明的第2实施方式所涉及的角度传感器的结构的方块图。
图10是表示本发明的第2实施方式中的角度运算部的结构的一个例子的方块图。
图11A是示意性地表示本发明的第2实施方式中的第1矢量的说明图。
图11B是示意性地表示本发明的第2实施方式中的第2矢量的说明图。
图11C是示意性地表示本发明的第2实施方式中的第3矢量的说明图。
图12是表示本发明的第3实施方式所涉及的角度传感器的结构的方块图。
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结构进行说明。本实施方式所涉及的角度传感器系统100具备本实施方式所涉及的角度传感器1、磁场产生部5。角度传感器1特别是磁式角度传感器。磁场产生部5产生角度传感器1应检测的磁场。以下，将角度传感器1应检测的磁场称作为对象磁场。
本实施方式中的磁场产生部5为圆柱状的磁铁6。磁铁6具有将包含圆柱的中心轴的假想的平面作为中心而被对称地配置的N极和S极。该磁铁6将圆柱的中心轴作为中心来进行旋转。由此，磁铁6所产生的对象磁场的方向将包含圆柱的中心轴的旋转中心C作为中心来进行旋转。
角度传感器1是生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值θs的角度传感器。本实施方式中的检测对象的角度与基准位置上的对象磁场的方向相对于基准方向所成的角度具有对应关系。以下，将基准位置上的对象磁场的方向相对于基准方向所成的角度称之为旋转磁场角度，并以记号θM进行表示。
基准位置位于平行于平行于磁铁6的一方的端面的假想的平面(以下，称为基准平面)内。在该基准平面内，磁铁6所产生的对象磁场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，所谓基准位置上的对象磁场的方向，是指位于基准平面内的方向。
角度传感器1具备多个合成磁场信息生成部。多个合成磁场信息生成部分别在距磁场产生部5的距离互相不同的多个检测位置上检测对象磁场、和除此之外的噪声磁场的合成磁场，并生成包含合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息。在多个检测位置的各个上，对象磁场的方向对应于检测对象的角度以及旋转磁场角度θM进行变化。在多个检测位置上，对象磁场的强度互相不同。
在本实施方式中，多个检测位置为第1检测位置P1和第2检测位置P2。多个合成磁场信息为第1合成磁场信息和第2合成磁场信息。多个合成磁场信息生成部为第1合成磁场信息发生部10和第2合成磁场信息发生部20。第1以及第2合成磁场信息生成部10,20以与磁铁6的一方的端面相对的方式被配置。
第1检测位置P1和第2检测位置P2为通过磁场产生部5的假想的直线上的互相不同的位置。该假想的直线既可以与旋转中心C相一致也可以不一致。在图1中表示前者的情况的例子。在本实施方式中特别是第2检测位置P2为相较于第1检测位置P1更远离磁场产生部5的位置。
第1合成磁场信息生成部10在第1检测位置P1检测对象磁场与噪声磁场的合成磁场，并生成第1合成磁场信息。第2合成磁场信息生成部20在第2检测位置P2检测对象磁场与噪声磁场的合成磁场，并生成第2合成磁场信息。以下，将第1检测位置P1上的对象磁场特别称作为第1部分磁场MFa，将第2检测位置P2上的对象磁场特别称作为第2部分磁场MFb。第1部分磁场MFa的方向和第2部分磁场MFb的方向对应于检测对象的角度以及旋转磁场角度θM进行变化。第1部分磁场MFa的强度和第2部分磁场MFb的强度互相不同。
第1合成磁场信息包含第1检测位置P1上的合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息。第2合成磁场信息包含第2检测位置P2上的合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息。以下，将第1检测位置P1上的合成磁场特别称作为第1合成磁场MF1，将第2检测位置P2上的合成磁场特别称作为第2合成磁场MF2。
第2检测位置P2上的噪声磁场的方向以及强度分别与第1检测位置P1上的噪声磁场的方向以及强度相等。以下，以记号Mex来表示噪声磁场。噪声磁场Mex既可以是其方向和强度时间性地成为一定的磁场，也可以是其方向和强度时间性地进行周期性变化的磁场，也可以是其方向和强度时间性地进行随机变化的磁场。第1合成磁场MF1为第1部分磁场MFa与噪声磁场Mex的合成磁场。第2合成磁场MF2为第2部分磁场MFb与噪声磁场Mex的合成磁场。
还有，本实施方式所涉及的角度传感器系统100的结构并不限定于图1所表示的例子。例如，在如图1所示被配置的磁场产生部5和第1以及第2合成磁场信息生成部10,20中，既可以是磁场产生部5被固定而第1以及第2合成磁场信息生成部10,20进行旋转，也可以是磁场生成部5和第1以及第2合成磁场信息生成部10,20在互相相反方向上进行旋转，也可以是磁场生成部5和第1以及第2合成磁场信息生成部10,20在相同方向上以互相不同的角速度进行旋转。
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所表示的旋转中心C并从图1中的下方向上方的方向设定为Z方向。在图2中，将Z方向作为图2中的从里面向跟前的方向来表示。接着，将垂直于Z方向的2个方向即互相正交的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。
旋转磁场角度θM将基准方向DR作为基准来进行表示。在本实施方式中，将X方向作为基准方向DR。
第1合成磁场MF1的方向和第2合成磁场MF2的方向都是在图2中以逆时针方向进行旋转的方向。如图2所示，以记号θ1表示第1合成磁场MF1的方向相对于基准方向DR所成的角度，以记号θ2表示第2合成磁场MF2的方向相对于基准方向DR所成的角度。角度θ1,θ2在从基准方向DR向逆时针方向看的时候以正值进行表示，在从基准方向DR向顺时针方向看的时候以负值进行表示。
第1合成磁场MF1的主成分为第1部分磁场MFa。第2合成磁场MF2的主成分为第2部分磁场MFb。第1部分磁场MFa的方向和第2部分磁场MFb的方向成为相同方向。另外，第1部分磁场MFa的方向相对于基准方向DR所成的角度和第2部分磁场MFb的方向相对于基准方向DR所成的角度互相相等。
在本实施方式中，第1部分磁场MFa的方向和第2部分磁场MFb的方向与基准位置上的对象磁场的方向相一致。另外，第1部分磁场MFa的方向相对于基准方向DR所成的角度和第2部分磁场MFb的方向相对于基准方向DR所成的角度与旋转磁场角度θM相等。这些角度的正负的定义与角度θ1,θ2相同。
基准位置只要满足上述的第1以及第2部分磁场MFa,MFb与基准位置上的对象磁场的关系的话则既可以与第1检测位置P1相一致，也可以与第2检测位置P2相一致，也可以是与这些位置不同的任意位置。
在后面会进行详细说明，但是，各个合成磁场信息根据合成磁场的互相不同的方向的2个成分的强度而被生成。在本实施方式中特别是该2个成分为合成磁场的互相正交的方向的2个成分。在本实施方式中将成为该2个成分的基准的2个方向设定为X方向和Y方向。
接着，参照图3，对角度传感器1的结构进行详细的说明。图3是表示角度传感器1的结构的功能方块图。如上所述，角度传感器1具备多个合成磁场信息生成部。多个合成磁场信息生成部分别包含生成表示合成磁场的互相不同的方向的2个成分的强度的2个检测信号的2个检测信号生成部。各个合成磁场信息根据2个检测信号而被生成。2个检测信号生成部各自也可以包含至少1个磁阻效应元件。磁阻效应元件既可以是GMR(巨磁阻效应)元件，也可以是TMR(隧道磁阻效应)元件，也可以是AMR(各向异性磁阻效应)元件。另外，至少1个磁检测元件也可以包含至少1个的霍尔元件等、磁阻效应元件以外的检测磁场的元件。
在本实施方式中，多个合成磁场信息生成部为第1合成磁场信息生成部10和第2合成磁场信息生成部20。第1合成磁场信息生成部10包含第1检测信号生成部11和第2检测信号生成部12。第1检测信号生成部11生成表示第1合成磁场MF1的X方向的成分的强度的第1检测信号S1。第2检测信号生成部12生成表示第1合成磁场MF1的Y方向的成分的强度的第2检测信号S2。
第1合成磁场信息根据第1以及第2检测信号S1,S2而被生成。在本实施方式中，第1合成磁场信息为第1合成磁场MF1的方向相对于基准方向DR所成的角度θ1。第1合成磁场信息生成部10进一步包含模拟-数字转换器(以下，记作为A/D转换器)13,14、第1初始角度运算部15。A/D转换器13,14分别将第1以及第2检测信号S1,S2转换成数字信号。第1初始角度运算部15进行使用了分别被A/D转换器13,14转换成数字信号的第1以及第2检测信号S1,S2的运算，并求得角度θ1。第1初始角度运算部15例如能够由专用集成电路(ASIC)来实现。
第2合成磁场信息生成部20包含第3检测信号生成部21和第4检测信号生成部22。第3检测信号生成部21生成表示第2合成磁场MF2的X方向的成分的强度的第3检测信号S3。第4检测信号生成部22生成表示第2合成磁场MF2的Y方向的成分的强度的第4检测信号S4。
第2合成磁场信息根据第3以及第4检测信号S3,S4而被生成。在本实施方式中，第2合成磁场信息为第2合成磁场MF2的方向相对于基准方向DR所成的角度θ2。第2合成磁场信息生成部20进一步包含A/D转换器23,24、第2初始角度运算部25。A/D转换器23,24分别将第3以及第4检测信号S3,S4转换成数字信号。第2初始角度运算部25进行使用了分别被A/D转换器23,24转换成数字信号的第3以及第4检测信号S3,S4的运算，并求得角度θ2。第2初始角度运算部25例如能够由ASIC来实现。
如果对象磁场的方向以规定的周期进行旋转的话则旋转磁场角度θM以规定的周期进行变化。在此情况下，第1～第4检测信号S1～S4都是以与上述规定的周期相等的信号周期进行周期性变化。第2检测信号S2的相位相对于第1检测信号S1的相位只差信号周期的1/4的奇数倍。第3以及第4检测信号S3,S4的相位分别与第1以及第2检测信号S1,S2的相位相一致。还有，从磁检测元件的制作精度等观点出发，这些信号的相位的关系也可以从上述的关系偏离一点点。
角度传感器1进一步具备生成角度检测值θs的角度运算部30。如以上所述，在本实施方式中，对象磁场的强度在多个检测位置P1,P2上互相不同。因此，对于给予多个合成磁场信息的噪声磁场Mex的相对的影响来说会产生差异。其结果，在多个合成磁场信息之间会产生依赖于噪声磁场Mex的差异。角度运算部30利用该性质，以与只根据多个合成磁场信息中的任意1个而生成角度检测值θs的情况相比，起因于噪声磁场Mex的角度检测值θs的误差被减少的方式进行使用了多个合成磁场信息的运算，从而生成角度检测值θs。角度运算部30例如能够由ASIC或者微型计算机来进行实现。关于角度检测值θs的生成方法，在后面进行说明。
接着，对第1～第4检测信号生成部11,12,21,22的结构进行说明。图4表示第1检测信号生成部11的具体结构的一个例子。在该例子中，第1检测信号生成部11具有惠斯通电桥电路17、差分检测器18。惠斯通电桥电路17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。规定大小的电源电压被施加于电源端口V1。接地端口G1被连接于地线。
图5表示第2检测信号生成部12的具体结构的一个例子。在该例子中，第2检测信号生成部12具有惠斯通电桥电路27、差分检测器28。惠斯通电桥2路27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。规定大小的电源电压被施加于电源端口V2。接地端口G2被连接于地线。
第3以及第4检测信号生成部21,22的结构分别与第1以及第2检测信号生成部11,12的结构相同。因此，在以下的说明中，关于第3以及第4检测信号生成部21,22的构成要素，使用与第1以及第2检测信号生成部11,12的结构的构成要素相同的符号。
在本实施方式中，磁检测元件R11～R14,R21～R24分别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型的MR元件。该自旋阀型的MR元件具有磁化方向被固定的磁化固定层、磁化的方向对应于对象磁场的方向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。自旋阀型的MR元件既可以是TMR元件也可以是GMR元件。在TMR元件中，非磁性层是隧道势垒层。在GMR元件中，非磁性层是非磁性导电层。在自旋阀型的MR元件中，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，在该角度为0°的时候阻值成为最小值，在角度为180°的时候阻值成为最大值。在图4以及图5中，全部涂抹的箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化的方向，中间白色的箭头表示MR元件中的自由层的磁化的方向。
在第1检测信号生成部11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的电位差对应于第1合成磁场MF1的X方向的成分的强度进行变化。差分检测器18将对应于输出端口E11,E12的电位差的信号作为第1检测信号S1进行输出。因此，第1检测信号生成部11检测第1合成磁场MF1的X方向的成分的强度，并生成表示其强度的第1检测信号S1。
在第2检测信号生成部12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的电位差对应于第1合成磁场MF1的Y方向的成分的强度进行变化。差分检测器28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。因此，第2检测信号生成部12检测第1合成磁场MF1的Y方向的成分的强度，并生成表示其强度的第2检测信号S2。
在第3检测信号生成部21中，输出端口E11,E12的电位差对应于第2合成磁场MF2的X方向的成分的强度进行变化。差分检测器18将对应于输出端口E11,E12的电位差的信号作为第3检测信号S3进行输出。因此，第3检测信号生成部21检测第2合成磁场MF2的X方向的成分的强度，并生成表示其强度的第3检测信号S3。
在第4检测信号生成部22中，输出端口E21,E22的电位差对应于第2合成磁场MF2的Y方向的成分的强度进行变化。差分检测器28将对应于输出端口E21,E22的电位差的信号作为第4检测信号S4进行输出。因此，第4检测信号生成部22检测第2合成磁场MF2的Y方向的成分的强度，并生成表示其强度的第4检测信号S4。
还有，检测信号生成部11,12,21,22内的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向从MR元件的制作精度等观点出发也可以从上述的方向偏离一点点。
在此，参照图6，对磁检测元件的结构的一个例子进行说明。图6是表示图4以及图5所表示的检测信号生成部11,12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的长边方向上邻接的2个下部电极62之间。如图6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之间发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6所表示的磁检测元件具有由多个下部电极62和多个上部电极63来进行串联连接的多个MR元件50。还有，MR元件50中的层51～54的配置也可以与图6所表示的配置上下相反。
接着，对第1以及第2合成磁场信息的生成方法进行说明。第1合成磁场信息生成部10的第1初始角度运算部15计算出作为第1合成磁场信息的上述的角度θ1。角度θ1如下述式(1)所述能够通过计算第2检测信号S2相对于第1检测信号S1的比的反正切来求取。还有，“atan”表示反正切。
θ1＝atan(S2/S1) (1)
θ1在0°以上且小于360°的范围内，对于式(1)中的θ1的解来说有相差180°的2个值。但是，由S1,S2的正负的组合而能够判别θ1的真值是否为式(1)中的θ1的2个解中的任一个。第1初始角度运算部15由式(1)和上述的S1,S2的正负的组合的判定，在0°以上且小于360°的范围内求得θ1。
第2合成磁场信息生成部20的第2初始角度运算部25计算出作为第2合成磁场信息的上述的角度θ2。角度θ2如下述式(2)所述能够通过计算第4检测信号S4相对于第3检测信号S3的比的反正切来求取。
θ2＝atan(S4/S3) (2)
θ2在0°以上且小于360°的范围内，对于式(2)中的θ2的解来说，有相差180°的2个值。但是，由S3,S4的正负的组合而能够判别θ2的真值是否为式(2)中的θ2的2个解中的任一个。第2初始角度运算部25由式(2)和上述的S3,S4的正负的组合的判定，在0°以上且小于360°的范围内求得θ2。
接着，对角度检测值θs的生成方法进行说明。首先，对角度θ1,θ2与旋转磁场角度θM的关系进行说明。在噪声磁场Mex不存在的情况下，角度θ1与旋转磁场角度θM相等。但是，如果噪声磁场Mex存在的话则第1合成磁场MF1的方向从第1部分磁场MFa的方向偏离，其结果，会有角度θ1成为与旋转磁场角度θM不同的值的情况。以下，将角度θ1与旋转磁场角度θM的差称为角度θ1的角度误差。角度θ1的角度误差起因于噪声磁场Mex而产生。
同样，在噪声磁场Mex不存在的情况下，角度θ2与旋转磁场角度θM相等。但是，如果噪声磁场Mex存在的话则第2合成磁场MF2的方向从第2部分磁场MFb的方向偏离，其结果，会有角度θ2成为与旋转磁场角度θM不同的值的情况。以下，将角度θ2与旋转磁场角度θM的差称为角度θ2的角度误差。角度θ2的角度误差起因于噪声磁场Mex而产生。
在此，关于噪声磁场Mex，设想正交于第1以及第2部分磁场MFa,MFb的成分(以下，称之为第1成分)、和平行于第1以及第2部分磁场MFa,MFb的成分(以下，称之为第2成分)。图7A以及图7B是示意性地表示第1以及第2合成磁场MF1,MF2与噪声磁场Mex的关系的说明图。图7A表示第1合成磁场MF1与噪声磁场Mex的第1成分的关系。图7B表示第2合成磁场MF2与噪声磁场Mex的第1成分的关系。在图7A以及图7B中标注了记号Mex1的箭头表示噪声磁场Mex的第1成分。还有，在图7A以及图7B中强调并描写第1成分Mex1的大小。如图7A以及图7B所示，第1以及第2合成磁场MF1,MF2的方向由第1成分Mex1的影响而分别从第1以及第2部分磁场MFa,MFb的方向偏离。
还有，在本实施方式中，噪声磁场Mex的强度与第1以及第2部分磁场MFa,MFb的强度相比以能够无视相对于第1以及第2合成磁场MF1,MF2的方向的偏离的噪声磁场Mex的第2成分的影响的程度被设为充分小。在图7A以及图7B中，将第1合成磁场MF1作为第1部分磁场MFa与噪声磁场Mex的第1成分Mex1的合成磁场来进行表示，将第2合成磁场MF2作为第2部分磁场MFb与噪声磁场Mex的第1成分Mex1的合成磁场来进行表示。
如图7A所示，如果第1合成磁场MF1的方向从第1部分磁场MFa的方向偏离的话则在角度θ1中会产生角度误差。如果将第1部分磁场MFa的强度设定为B1并且将噪声磁场Mex的第1成分Mex1的强度设定为Bex的话则角度θ1的角度误差成为atan(Bex/B1)。
另外，如图7B所示，如果第2合成磁场MF2的方向从第2部分磁场MFb的方向偏离的话则在角度θ2中会产生角度误差。如果将第2部分磁场MFb的强度设定为B2的话则角度θ2的角度误差成为atan(Bex/B2)。
角度θ1能够使用旋转磁场角度θM和角度θ1的角度误差来进行表示。同样，角度θ2能够使用旋转磁场角度θM和角度θ2的角度误差来进行表示。具体来说，角度θ1,θ2分别由下述式(3)、(4)来进行表示。
θ1＝θM-atan(Bex/B1) (3)
θ2＝θM-atan(Bex/B2) (4)
可是，在x充分小的时候能够使atan(x)与AT·x相近似。AT为常数，例如是56.57。在本实施方式中，噪声磁场Mex的第1成分Mex1的强度Bex因为与第1以及第2部分磁场MFa,MFb的强度B1,B2相比充分小，所以能够使atan(Bex/B1)、atan(Bex/B2)分别与AT·(Bex/B1)、AT·(Bex/B2)相近似。如果将该近似应用于式(3)并进行变形的话则Bex能够以下述式(5)进行表示。
Bex＝-B1·(θ1-θM)/AT (5)
另外，如果应用上述的近似并对式(4)进行变形，将式(5)代入到变形后的式中的话则获得下述式(6)。
θ2＝θM+B1·(θ1-θM)/B2 (6)
如果对式(6)进行变形的话则旋转磁场角度θM能够以下述式(7)进行表示。
θM＝{θ2-(B1/B2)·θ1)}/{(1-(B1/B2)} (7)
在式(7)中，“B1/B2”表示第1部分磁场MFa的强度B1相对于第2部分磁场MFb的强度B2之比。以下，用记号B12表示该比。在本实施方式中，比B12的值由第1以及第2检测位置P1,P2的位置关系来决定，不管旋转磁场角度θM的值而成为一定。
接着，对角度运算部30中的角度检测值θs的生成方法进行具体说明。在本实施方式中，作为使用了多个合成磁场信息的运算，角度运算部30进行使用了角度θ1,θ2和上述的比B12的运算。作为使用了多个合成磁场信息的运算，具体来说，角度运算部30进行由与式(7)相同的下述式(8)进行表示的运算，从而生成角度检测值θs。
θs＝(θ2-B12·θ1)/(1-B12) (8)
式(8)是将式(7)中的“θM”、“B1/B2”分别置换成“θs”、“B12”的式子。
角度运算部30包含计算角度检测值θs的运算处理部31、保持第1部分磁场MFa的强度B1相对于第2部分磁场MFb的强度B2之比B12的值的存储部32。运算处理部31使用由第1合成磁场信息生成部10的第1初始角度运算部15计算出的角度θ1、由第2合成磁场信息生成部20的第2初始角度运算部25计算出的角度θ2、由存储部32保持的比B12，由式(8)计算出角度检测值θs。
还有，比B12的值能够通过测定第1以及第2部分磁场MFa,MFb的强度B1,B2来求取。第1以及第2部分磁场MFa,MFb的强度B1,B2的测定在角度传感器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进行。第1以及第2部分磁场MFa,MFb的强度B1,B2的测定既可以使用第1以及2合成磁场信息生成部10,20，也可以使用其他磁传感器。
根据本实施方式，通过进行使用了第1以及第2合成磁场信息的运算从而与只根据第1以及第2合成磁场信息中的任意1个而生成角度检测值θs的情况相比，能够生成起因于噪声磁场Mex的角度误差被减少了的角度检测值θs。以下，对其理由进行详细的说明。
如式(3)所示，角度θ1根据起因于噪声磁场Mex的角度误差“atan(Bex/B1)”而进行变化。另外，如式(4)所示，角度θ2根据起因于噪声磁场Mex的角度误差“atan(Bex/B2)”而进行变化。在实施方式中，第1合成磁场信息为角度θ1，第2合成磁场信息为角度θ2。因此，式(3)、(4)表示第1以及第2的合成磁场信息受到噪声磁场Mex的影响。
另外，在本实施方式中，第1部分磁场MFa的强度B1和第2部分磁场MFb的强度B2互相不同。因此，对于给予第1以及第2合成磁场信息的噪声磁场Mex的相对影响来说会产生差异。其结果，在第1以及第2合成磁场信息之间会产生依赖于噪声磁场Mex的差异。具体来说，在角度θ1,θ2的角度误差的值中产生依赖于噪声磁场Mex的差异。式(7)所表示的旋转磁场角度θM是利用该性质而被导出的角度。在本实施方式中，进行使用了第1以及第2合成磁场信息的运算、具体来说式(8)所表示的运算，从而生成角度检测值θs。
可是，角度θ1,θ2相当于只根据第1以及第2合成磁场信息中的任意1个而生成的角度检测值θs。如以上所述，角度θ1,θ2包含起因于噪声磁场Mex的角度误差。另一方面，旋转磁场角度θM因为不包含起因于噪声磁场Mex的角度误差，进行所以式(8)所表示的运算来生成的角度检测值θs也在理论上不包含起因于噪声磁场Mex的角度误差。由此，根据本实施方式，与角度θ1,θ2相比，能够生成起因于噪声磁场Mex的角度误差被减少了的角度检测值θs。
另外，在本实施方式中，为了如以上所述生成角度检测值θs而有必要满足第1部分磁场MFa的强度B1与第2部分磁场MFb的强度B2互相不同等的条件。该条件并不是关于角度传感器1以及角度传感器系统100的结构或设置产生大的制约的条件。例如，如本实施方式那样，通过使第1检测位置P1和第2检测位置P2互相不同从而能够简单地满足上述的条件。因此，根据本实施方式，关于角度传感器1以及角度传感器系统100的结构或设置不会产生大的制约，能够减少起因于噪声磁场Mex的角度误差。
以下，参照模拟的结果，对本实施方式的效果进行说明。在模拟中，在方向和强度为一定的噪声磁场Mex存在的状况下，求得生成角度θ1,θ2以及角度检测值θs的时候的角度θ1的角度误差、角度θ2的角度误差以及角度检测值θs的角度误差。还有，在该模拟中，将角度θ1与旋转磁场角度θM的差设定为角度θ1的角度误差，将角度θ2与旋转磁场角度θM的差设定为角度θ2的角度误差，将角度检测值θs与旋转磁场角度θM的差设定为角度检测值θs的角度误差。另外，在该模拟中，将分别以随机数生成的误差重叠于角度θ1,θ2的值。该误差是设想在角度传感器1中所产生的通常的误差的误差。通常的误差包含第1以及第2合成磁场信息生成部10,20的非线性所引起的误差和白色噪声所引起的误差。起因于该通常的误差的角度误差充分小于起因于噪声磁场Mex的角度误差。
图8是表示由模拟获得的角度误差的一个例子的波形图。在图8中，横轴表示旋转磁场角度θM，纵轴表示角度误差。另外，符号81表示角度θ1的角度误差，符号82表示角度θ2的角度误差，符号83表示角度检测值θs的角度误差。如图8所示，角度检测值θs的角度误差与角度θ1的角度误差以及角度θ2的角度误差相比极小。角度θ1的角度误差和角度θ2的角度误差主要起因于噪声磁场Mex而产生。另一方面，角度检测值θs的角度误差主要起因于通常的误差而产生。这样，根据本实施方式，能够减少起因于噪声磁场Mex的角度误差。
如图8所示，角度θ1的角度误差和角度θ2的角度误差互相不同。这是起因于给予第1以及第2合成磁场信息的噪声磁场Mex的相对的影响的差异。在本实施方式中，第2检测位置P2为相较于第1检测位置P1更远离磁场产生部5的位置。因此，第2部分磁场MFb的强度B2小于第1部分磁场MFa的强度B1。其结果，角度θ2的角度误差与角度θ1的角度误差相比变大。
[第2实施方式]
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。首先，参照图9，对本实施方式所涉及的角度传感器1的结构进行说明。本实施方式所涉及的角度传感器1在以下的方面与第1实施方式不同。在本实施方式中，第1合成磁场信息由具有第1方向D1和第1大小A1的第1矢量H1来进行表示。另外，在本实施方式中，第2合成磁场信息由具有第2方向D2和第2大小A2的第2矢量H2来进行表示。如图9所示，第1合成磁场信息生成部10替代第1实施方式中的第1初始角度运算部15而包含生成第1矢量H1的第1矢量生成部16。另外，第2合成磁场信息生成部20替代第1实施方式中的第2初始角度运算部25而包含生成第2矢量H2的第2矢量生成部26。第1以及第2矢量生成部16,26分别能够由例如ASIC来实现。
第1方向D1对应于第1合成磁场MF1的方向的信息。在本实施方式中，使用第1合成磁场MF1的方向相对于基准方向DR所成的角度θ1(参照图2)来表示第1方向D1。第1大小A1对应于第1合成磁场MF1的强度的信息。
第2方向D2对应于第2合成磁场MF2的方向的信息。在本实施方式中，使用第2合成磁场MF2的方向相对于基准方向DR所成的角度θ2(参照图2)来表示第2方向D2。第2大小A2对应于第2合成磁场MF2的强度的信息。
另外，本实施方式所涉及的角度传感器1替代第1实施方式所涉及的角度运算部30而具备角度运算部130。作为使用了多个合成磁场信息的运算，角度运算部130进行求取第1矢量H1与第2矢量H2之差的运算。角度运算部130例如能够由ASIC或者微型计算机来实现。
接着，对第1以及第2矢量H1,H2的生成方法进行说明。第1矢量生成部16分别根据由A/D转换器13,14被转换成数字信号的第1以及第2检测信号S1,S2而求得第1矢量H1的第1方向D1和第1大小A1。具体来说，第1矢量生成部16计算第1检测信号S1与第2检测信号S2之比的反正切并求得第1方向D1即角度θ1。角度θ1的具体的计算方法与第1实施方式相同。
另外，第1矢量生成部16计算第1检测信号S1的平方与第2检测信号S2的平方之和S12+S22并求得第1大小A1。如在第1实施方式中所说明的那样，第1检测信号S1表示第1合成磁场MF1的X方向的成分的强度，第2检测信号S2表示第1合成磁场MF1的Y方向的成分的强度。因此，S12+S22是与第1合成磁场MF1的强度具有对应关系的参数。第1大小A1既可以是S12+S22其本身，也可以是从S12+S22求得的第1合成磁场MF1的强度。另外，第1矢量生成部16根据第1以及第2检测信号S1,S2求得上述的S12+S22之外的与第1合成磁场MF1的强度具有对应关系的参数值，并根据该参数的值来求得第1大小A1。
第2矢量生成部26分别根据由A/D转换器23,24被转换成数字信号的第3以及第4检测信号S3,S4，求得第2矢量H2的第2方向D2和第2大小A2。具体来说，第2矢量生成部26计算第3检测信号S3与第4检测信号S4之比的反正切并求得第2方向D2即角度θ2。角度θ2的具体的计算方法与第1实施方式相同。
另外，第2矢量生成部26计算第3检测信号S3的平方与第4检测信号S4的平方之和S32+S42并求得第2大小A2。如在第1实施方式中所说明的那样，第3检测信号S3表示第2合成磁场MF2的X方向的成分的强度，第4检测信号S4表示第2合成磁场MF2的Y方向的成分的强度。因此，S32+S42是与第2合成磁场MF2的强度具有对应关系的参数。第2大小A2既可以是S32+S42其本身，也可以是从S32+S42求得的第2合成磁场MF2的强度。另外，第2矢量生成部26根据第3以及第4检测信号S3,S4求得上述的S32+S42之外的与第2合成磁场MF2的强度具有对应关系的参数的值，并根据该参数的值来求得第2大小A2。
在旋转磁场角度θM以规定的周期进行变化的情况下，第1检测信号S1的波形理想上成为依赖于旋转磁场角度θM的余弦波形，第2检测信号S2的波形理想上成为依赖于旋转磁场角度θM的正弦波形。因此，S12+S22理想上不管旋转角度θM而成为一定的值。同样，在旋转磁场角度θM以规定的周期进行变化的情况下，第3检测信号S3的波形理想上成为依赖于旋转磁场角度θM的余弦波形，第4检测信号S4的波形理想上成为依赖于旋转磁场角度θM的正弦波形。因此，S32+S42理想上不管旋转角度θM而成为一定的值。
还有，如以上所述，为了求得第1以及第2大小A1,A2，第1～第4检测信号S1～S4的大小在所谓在第1以及第2合成磁场MF1,MF2的强度的范围内不发生饱和的条件下有必要使用第1～第4检测信号生成部11,12,21,22。
接着，对角度运算部130的结构和角度检测值θs的生成方法进行说明。在角度运算部130中，进行求取第1矢量H1与第2矢量H2之差的运算。在此，如下述式(9)所述定义第3矢量H3。
H3＝H1-H2 (9)
第3矢量H3具有第3方向和第3大小。角度运算部130通过求得第3方向从而生成角度检测值θs。
在本实施方式中，角度运算部130中的运算使用复数来进行。图10是表示角度运算部130的结构的一个例子的方块图。在该例子中，角度运算部130包含第1转换部131、第2转换部132、第1运算部133、第2运算部134、偏角运算部135。第1转换部131将第1矢量H1转换成复数C1。复数C1的实部Re1和虚部Im1分别由下述式(10)、(11)进行表示。
Re1＝A1·cosθ1 (10)
Im1＝A1·sinθ1 (11)
第2转换部132将第2矢量H2转换成复数C2。复数C2的实部Re2和虚部Im2分别由下述式(12)、(13)进行表示。
Re2＝A2·cosθ2 (12)
Im2＝A2·sinθ2 (13)
求取复数C1与复数C2之差的运算相当于求取第1矢量H1与第2矢量H2之差的运算。在此，如下述式(14)所述定义复数C3。
C3＝C1-C2 (14)
第1运算部133进行求取复数C1的实部Re1与复数C2的实部Re2之差的运算，并求得复数C3的实部Re3。第2运算部134进行求取复数C1的虚部Im1与复数C2的虚部Im2之差的运算，并求得复数C3的虚部Im3。实部Re3和虚部Im2分别由下述式(15)、(16)表示。
Re3＝Re1-Re2 (15)
Im3＝Im1-Im2 (16)
复数C3的偏角对应于第3矢量H3的第3方向。在本实施方式中，将复数C3的偏角设定为角度检测值θs。偏角运算部135通过求得复数C3的偏角从而计算出角度检测值θs。具体来说，偏角运算部135例如使用复数C3的实部Re3和虚部Im3并由下述式(17)计算出θs。
θs＝atan(Im3/Re3) (17)
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，能够根据Re3,Im3的正负的组合而判别θs的真值是否为式(17)中的θs的2个解中的任一个。偏角运算部135由式(17)和上述的Re3,Im3的正负的组合的判定，在0°以上且小于360°的范围内求得θs。
根据本实施方式，通过进行使用了第1以及第2合成磁场信息的运算从而与只根据第1以及第2合成磁场信息中的任意1个而生成角度检测值θs的情况相比，能够生成起因于噪声磁场Mex的角度误差被减少了的角度检测值θs。以下，参照图11A～图11C，对其理由进行说明。
图11A～图11C是示意性地表示第1～第3矢量H1～H3的说明图。图11A表示第1矢量H1，图11B表示第2矢量H2，图11C表示第3矢量H3。
另外，在图11A以及图11B中表示矢量Ha,Hb,Hex。矢量Ha,Hb,Hex的方向分别表示第1以及第2部分磁场MFa,MFb和噪声磁场Mex的方向。矢量Ha,Hb,Hex的大小分别表示第1以及第2部分磁场MFa,MFb和噪声磁场Mex的强度。还有，在图11A以及图11B中，强调并描写矢量Hex的大小。
第1合成磁场MF1是第1部分磁场MFa与噪声磁场Mex的合成磁场。因此，第1矢量H1能够使用矢量Ha,Hex并以下述式(18)进行表示。
H1＝Ha+Hex (18)
另外，第2合成磁场MF2是第2部分磁场MFb与噪声磁场Mex的合成磁场。因此，第2矢量H2能够使用矢量Hb,Hex并以下述式(19)进行表示。
H2＝Hb+Hex (19)
如式(18)以及图11A所示，第1矢量H1的方向和大小根据矢量Hex进行变化。另外，如式(19)以及图11B所示，第2矢量H2的方向和大小根据矢量Hex进行变化。在本实施方式中，第1合成磁场信息由第1矢量H1进行表示，第2合成磁场信息由第2矢量H2进行表示。因此，式(18)、式(19)以及图11A、图11B表示第1以及第2合成磁场信息受到噪声磁场Mex的影响。
在图11A以及图11B中，矢量Ha的大小表示第1部分磁场MFa的强度，矢量Hb的大小表示第2部分磁场MFb的强度。在本实施方式中，第1部分磁场MFa的强度和第2部分磁场MFb的强度互相不同。因此，对于给予第1以及第2合成磁场信息的噪声磁场Mex的相对的影响来说会产生差异。其结果，在第1以及第2合成磁场信息之间会产生依赖于噪声磁场Mex的差异。具体来说，在第1以及第2矢量H1,H2的方向以及大小中会产生依赖于噪声磁场Mex的差异。在本实施方式中，利用该性质并如以下所述生成除去了噪声磁场Mex的影响的角度检测值θs。首先，如果将式(18)、(19)代入到式(9)的话则获得下述式(20)。
H3＝H1-H2
＝Ha+Hex-(Hb+Hex)
＝Ha-Hb (20)
如式(20)所示，如果进行求取第1矢量H1与第2矢量H2之差的运算的话则抵消矢量Hex，从而能够生成具有与矢量Ha,Hb相同方向的第3矢量H3。这样，在本实施方式中，进行使用了第1以及第2合成磁场信息的运算、具体来说求取第1矢量H1与第2矢量H2之差的运算并生成第3矢量H3，通过求取第3矢量H3的方向即第3方向从而生成角度检测值θs。
可是，角度θ1,θ2相当于只根据第1以及第2合成磁场信息中的任意1个而生成的角度检测值θs。如在第1实施方式中所说明的那样，角度θ1,θ2包含起因于噪声磁场Mex的角度误差。另一方面，如式(20)所示，第3矢量H3因为以矢量Ha与矢量Hb之差进行表示，所以如上所述生成的角度检测值θs在理论上不包含起因于噪声磁场Mex的角度误差。由此，根据本实施方式，与角度θ1,θ2相比，能够生成起因于噪声磁场Mex的角度误差被减少了的角度检测值θs。
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，对本发明的第3实施方式进行说明。首先，参照图12，对本实施方式所涉及的角度传感器1的结构进行说明。本实施方式所涉及的角度传感器1在以下的方面与第2实施方式不同。在本实施方式中，不设置第2实施方式中的第1以及第2矢量生成部16,26。另外，本实施方式所涉及的角度传感器1取代第2实施方式中的角度运算部130而具备角度运算部230。角度运算部230例如能够由ASIC或者微型计算机来实现。
角度运算部230与角度运算部130相同，作为使用了多个合成磁场信息的运算，进行求取第1矢量H1与第2矢量H2之差的运算，并求得由第2实施方式进行定义的第3矢量H3。角度运算部230通过求得第3矢量H3的第3方向从而生成角度检测值θs。
在本实施方式中，将第1以及第2检测信号S1,S2设定为直角坐标系中的第1矢量H1的2个成分，将第3以及第4检测信号S3,S4设定为直角坐标系中的第2矢量H2的2个成分。还有，为了这样做，第1～第4检测信号S1～S4的大小在所谓在第1以及第2合成磁场MF1,MF2的强度的范围内不发生饱和的条件下有必要使用第1～第4检测信号生成部11,12,21,22。
另外，在本实施方式中，角度运算部230中的运算与角度运算部130相同，使用复数来进行。在图12中表示角度运算部230的结构的一个例子。在该例子中，角度运算部230包含第1运算部231、第2运算部232、偏角运算部233。在角度运算部230中，将直角坐标系中的第1矢量H1的2个成分设定为复数C1的实部Re1和虚部Im1，将直角坐标系中的第2矢量H2的2个成分设定为复数C2的实部Re2和虚部Im2。具体来说，将分别被A/D转换器13,14转换成数字信号的第1以及第2检测信号S1,S2设定为复数C1的实部Re1和虚部Im1，将分别被A/D转换器23,24转换成数字信号的第3以及第4检测信号S3,S4设定为复数C2的实部Re2和虚部Im2。求取复数C1与复数C2之差的运算相当于求取第1矢量H1与第2矢量H2之差的运算。
第1运算部231进行求取复数C1的实部Re1与复数C2的实部Re2之差的运算，从而求得在第2实施方式中定义的复数C3的实部Re3。第2运算部232进行求取复数C1的虚部Im1与复数C2的虚部Im2之差的运算，从而求得复数C3的虚部Im3。实部Re3和虚部Im3分别由第2实施方式中的式(15)、(16)进行表示。
复数C3的偏角对应于第3矢量H3的第3方向。在本实施方式中，将复数C3的偏角设定为角度检测值θs。偏角运算部233通过求取复数C3的偏角从而计算出角度检测值θs。角度检测值θs的计算方法与第2实施方式相同。
在本实施方式中，第1以及第2检测信号S1,S2直接被作为复数C1的实部Re1和虚部Im1来使用，第3以及第4检测信号S3,S4直接被作为复数C2的实部Re2和虚部Im2来使用。因此，在本实施方式中，在第2实施方式中说明了的、用于求取第1以及第2方向D1,D2、第1以及第2大小A1,A2、实部Re1,Re2以及虚部Im1,Im2的运算变得不需要。由此，根据本实施方式，与第2实施方式相比，角度传感器1的结构变得简单并且角度检测值θs的生成变得容易。
本实施方式中的其他结构、作用以及效果与第2实施方式相同。
还有，本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变更。例如，本发明中的多个合成磁场信息生成部也可以分别与第1实施方式中的第1以及第2合成磁场信息生成部10,20相同，包含只生成合成磁场的方向的信息的部分、与此分开的只生成合成磁场的强度的信息的部分。
根据以上的说明，显然能够实施本发明的各种方式或变形例。因此，在权利要求的范围的均等的范围内，即使以上述最优选的方式以外的方式也能够实施本发明。

Claims (10)

1.一种角度传感器，其特征在于，
是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，
具备：
多个合成磁场信息生成部，分别在互相不同的多个检测位置上检测1个磁场产生部所产生的检测对象磁场和除此之外的噪声磁场的合成磁场并生成包含所述合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息；和
角度运算部，生成所述角度检测值，
所述多个检测位置是通过所述1个磁场产生部的假想的直线上的距所述1个磁场产生部的距离互相不同的位置，
在所述多个检测位置的各个上，所述检测对象磁场的方向对应于所述检测对象的角度进行变化，
在所述多个检测位置上，所述检测对象磁场的方向相同，而所述检测对象磁场的强度互相不同，
在所述噪声磁场不存在的情况下，所述多个合成磁场信息各自的所述方向的信息相同，
所述角度运算部以与只根据所述多个合成磁场信息中的任意1个而生成所述角度检测值的情况相比，起因于所述噪声磁场的所述角度检测值的误差被减少的方式进行包含从所述多个合成磁场信息中的2个合成磁场信息的一方减去另一方的运算、或包含从一方减去对另一方乘以规定的比而得的值的运算，而生成所述角度检测值，
所述规定的比是第1检测位置上的所述检测对象磁场的强度相对于第2检测位置上的所述检测对象磁场的强度的比。
2.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于，
所述多个合成磁场信息生成部分别包含生成表示所述合成磁场的互相不同的方向的2个成分的强度的2个检测信号的2个检测信号生成部，所述多个合成磁场信息分别根据所述2个检测信号而生成。
3.如权利要求2所述的角度传感器，其特征在于，
所述2个成分是所述合成磁场的互相正交的方向的2个成分。
4.如权利要求2所述的角度传感器，其特征在于，
所述2个检测信号生成部分别包含至少1个磁检测元件。
5.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于，
所述多个检测位置是第1检测位置和第2检测位置，
所述多个合成磁场信息是包含所述第1检测位置上的所述合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的第1合成磁场信息、和包含所述第2检测位置上的所述合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的第2合成磁场信息，
所述多个合成磁场信息生成部是生成所述第1合成磁场信息的第1合成磁场信息生成部、和生成所述第2合成磁场信息的第2合成磁场信息生成部。
6.如权利要求5所述的角度传感器，其特征在于，
所述第1合成磁场信息是所述第1检测位置上的所述合成磁场的方向相对于基准方向所成的角度θ1，
所述第2合成磁场信息是所述第2检测位置上的所述合成磁场的方向相对于所述基准方向所成的角度θ2，
所述角度运算部进行作为使用了多个合成磁场信息的运算的使用了所述角度θ1,θ2、和所述规定的比的运算。
7.如权利要求5所述的角度传感器，其特征在于，
所述第1合成磁场信息由具有第1方向和第1大小的第1矢量表示，
所述第1方向对应于所述第1检测位置上的所述合成磁场的方向的信息，
所述第1大小对应于所述第1检测位置上的所述合成磁场的强度的信息，
所述第2合成磁场信息由具有第2方向和第2大小的第2矢量表示，
所述第2方向对应于所述第2检测位置上的所述合成磁场的方向的信息，
所述第2大小对应于所述第2检测位置上的所述合成磁场的强度的信息，
所述角度运算部进行作为使用了多个合成磁场信息的运算的求取所述第1矢量与所述第2矢量之差的运算。
8.如权利要求7所述的角度传感器，其特征在于，
所述第1合成磁场信息生成部包含：第1以及第2检测信号生成部，生成表示所述第1检测位置上的所述合成磁场的互相正交的方向的2个成分的强度的第1以及第2检测信号；和第1矢量生成部，生成所述第1矢量，
所述第1矢量生成部根据所述第1检测信号和所述第2检测信号而求得所述第1方向和所述第1大小，
所述第2合成磁场信息生成部包含：第3以及第4检测信号生成部，生成表示所述第2检测位置上的所述合成磁场的互相正交的方向的2个成分的强度的第3以及第4检测信号；和第2矢量生成部，生成所述第2矢量，
所述第2矢量生成部根据所述第3检测信号和所述第4检测信号而求得所述第2方向和所述第2大小。
9.如权利要求7所述的角度传感器，其特征在于，
所述第1合成磁场信息生成部包含生成表示所述第1检测位置上的所述合成磁场的互相正交的方向的2个成分的强度的第1以及第2检测信号的第1以及第2检测信号生成部，
所述第2合成磁场信息生成部包含生成表示所述第2检测位置上的所述合成磁场的互相正交的方向的2个成分的强度的第3以及第4检测信号的第3以及第4检测信号生成部，
所述第1以及第2检测信号是直角坐标系中的所述第1矢量的2个成分，
所述第3以及第4检测信号是直角坐标系中的所述第2矢量的2个成分。
10.一种角度传感器系统，其特征在于，
具备：
权利要求1所述的角度传感器；和
所述1个磁场产生部。
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