CN111707296A - 位置检测装置、信号处理电路和磁传感器系统 - Google Patents

位置检测装置、信号处理电路和磁传感器系统 Download PDF

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Abstract

磁传感器系统具备磁传感器装置和信号处理电路。磁传感器装置生成与相对于磁传感器装置的相对的位置能够变化的磁场产生器所产生的磁场的三个方向的分量相对应的第一至第三检测信号。信号处理电路具备第一处理器和第二处理器。第二处理器生成球体信息，并发送至第一处理器。球体信息在直角坐标系中，当将表示某一时刻的第一至第三检测信号的值的组的坐标设定为测量点时，包含具有近似了多个测定点的分布的球面的假想的球体的中心坐标的数据。第一处理器使用从第二处理器发送的球体信息来检测第一至第三检测信号的偏移的变化。

Description

位置检测装置、信号处理电路和磁传感器系统
技术领域
本发明涉及一种处理从磁传感器装置输出、施加于磁传感器装置的磁场的互相不同的三个方向的分量具有对应关系的三个检测信号的信号处理电路、以及包含该信号处理电路的位置检测装置和磁传感器系统。
背景技术
近年来，在各种用途中，使用检测施加的磁场的多个方向的分量的磁传感器装置。作为该磁传感器装置的用途之一，具有如中国专利申请公开第101515186A号说明书、日本专利申请公开第2018-189512号公报中所公开的，检测能够三维地移动的磁铁的位置的磁式的位置检测装置。
磁式的位置检测装置例如具备磁传感器装置、能够沿以该磁传感器装置为中心的规定的球面移动的磁铁、以及信号处理电路。磁传感器装置检测由磁铁产生并施加于磁传感器装置的磁场的互相正交的三个方向的三个分量，并且生成对应于这三个分量的三个检测信号。信号检测电路基于三个检测信号生成表示磁铁的位置的位置信息。
在这种磁式的位置检测装置中，当除磁铁产生的磁场以外的干扰磁场施加于磁传感器装置，磁传感器装置和磁铁之间的位置关系从期望的位置关系偏离时，在三个检测信号中产生偏移，其结果，有时会发生位置信息不正确的情况。
现有已知有一种校正产生于三个检测信号的偏移的方法。在该一般的方法中，在三维的正交坐标系中，当将表示某一时刻的三个检测信号的值的组的坐标设定为测量点时，求得具有近似了多个时刻的多个测量点的分布的球面的假想的球体，并使用该假想的球体的中心坐标来校正偏移。
在日本专利申请公开第2011-185862号公报中，如下所述，公开了一种当偏移变化时求得新的假想的球体的中心坐标的技术。在日本专利申请公开第2011-185862号公报中，公开了一种具有包含X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器的磁检测部和运算部的磁场检测装置。运算部基于X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器的检测输出，求得磁矢量作为在三维坐标上具有中心点的球面坐标上的坐标点，如果检测出从预先设定的球面坐标离开的偏离坐标点为规定数以上。则使用多个偏离坐标点来求得新的球面座标的中心点。球面坐标的中心点是当将磁矢量表示为球面坐标上的坐标点时的基准原点。日本专利申请公开第2011-185862号公报中的球面坐标对应于上述的假想的球体。日本专利申请公开第2011-185862号公报中的球面坐标的中心点对应于上述的假想的球体的中心坐标。
在下文中，在具备磁传感器装置、磁铁和信号处理电路的上述的磁式的位置检测装置中，对进行关于偏移的校正的处理的情况进行考虑。在关于偏移的校正的处理中，包含有检测偏移的变化的处理、求得新的假想的球体的中心坐标的处理、以及使用假想的球体的中心坐标来校正偏移的处理。一般地，通过一个处理器来实行生成位置信息的处理和关于偏移的校正的处理。
在该位置检测装置中，当偏移变化从而导致假想的球体的中心坐标变化时，如果不更新在校正偏移的处理中使用的中心坐标，则校正将变得不正确。因此，在位置检测装置中，期望可以快速地检测出偏移的变化。
如上所述，在全部由一个处理器实行生成位置信息的处理和关于偏移的校正的处理的情况下，处理器上的负荷增加。在这种情况下，难以增加实行检测偏移的变化的处理的频率，其结果，存在无法快速地检测出偏移的变化的问题点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够快速地检测出与磁传感器所检测出的磁场的互相不同的三个方向的分量具有对应关系的三个检测信号的偏移的变化的位置检测装置、信号处理电路以及磁传感器系统。
本发明的位置检测装置具备：产生规定的磁场的磁场产生器；磁传感装置；以及信号处理电路。磁场产生器相对于磁传感装置能够沿规定的球面变化。磁传感器装置生成与基准位置处的磁场的互相不同的三个方向的分量具有对应关系的第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号。信号处理电路具备进行关于第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号的第一处理的第一处理器、以及进行关于第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号的第二处理的第二处理器，
第一处理包含球体信息接收/保持处理和偏移变化检测处理。球体信息接收/保持处理包含接收并保持从第二处理器发送的球体信息。球体信息包含在用于表示第一至第三检测信号的值的三个轴定义的正交坐标系中，当将表示某一时刻的第一至第三检测信号的值的组的坐标设定为测量点时，具有近似了多个时刻的多个测量点的分布的球面的假想的球体的中心坐标和半径的数据。偏移变化检测处理包含使用第一至第三检测信号和由球体信息接收/保持处理所保持的球体信息来检测第一至第三检测信号的偏移的变化，并且当检测出偏移的变化时，输出表示其的通知信号。
第二处理包含球体信息生成处理、球体信息发送处理、偏移校正处理和位置信息生成处理。球体信息生成处理包含通过使用了第一至第三检测信号的计算来生成球体信息。球体信息发送处理包含将由球体信息生成处理所生成的球体信息发送至第一处理器。偏移校正处理包含使用第一至第三检测信号以及由球体信息生成处理所生成的球体信息中的中心坐标的数据，校正第一至第三检测信号的偏移，并且生成第一至第三校正后信号。位置信息生成处理包含基于第一至第三校正后信号，生成表示磁场产生器相对于磁传感器装置的相对的位置的位置信息。
在本发明的位置检测装置中，偏移变化检测处理可以包含基于第一至第三检测信号求得测量点与根据由球体信息接收/保持处理所保持的球体信息的中心坐标之间的距离，在该距离与根据由球体信息接收/保持处理所保持的球体信息的半径的差的绝对值为规定的阈值以上的情况下，判断出偏移发生了变化，并输出通知信号。
另外，在本发明的位置检测装置中，球体信息生成处理可以包含接收由偏移变化检测处理输出的通知信号，并且在接收到通知信号起开始最新的球体信息的生成。
另外，在本发明的位置检测装置中，磁传感器装置可以包含生成第一检测信号的第一传感器、生成第二检测信号的第二传感器和生成第三检测信号的第三传感器。
另外，在本发明的位置检测装置中，第一处理器可以与磁传感器装置一体化，第二处理器可以与磁传感器装置和第一处理器分体。
本发明的信号处理电路处理从生成基准位置处的磁场的互相不同的三个方向的分量具有对应关系的第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号的磁传感器输出的第一至第三检测信号。本发明的信号处理电路具备：进行关于第一至第三检测信号的第一处理的第一处理器；以及进行关于第一至第三检测信号的第二处理的第二处理器。
第一处理的内容如上所述。第二处理包含球体信息生成处理和球体信息发送处理。球体信息生成处理包含通过使用了第一检测信号至第三检测信号的计算来生成球体信息。球体信息发送处理包含将由球体信息生成处理所生成的球体信息发送至第一处理器。
在本发明的信号处理电路中，偏移变化检测处理可以基于第一至第三检测信号求得测量点与根据由球体信息接收/保持处理所保持的球体信息的中心坐标之间的距离，在该距离与根据由球体信息接收/保持处理所保持的球体信息的半径的差的绝对值为规定的阈值以上的情况下，判断出偏移发生了变化，并输出通知信号。
在本发明的信号处理电路中，球体信息生成处理可以包含接收由偏移变化检测处理输出的通知信号，并且在接收到通知信号起开始最新的球体信息的生成。
另外，在本发明的信号处理电路中，第二处理还可以包含偏移校正处理。偏移校正处理可以包含使用第一至第三检测信号以及由球体信息生成处理所生成的球体信息中的中心坐标的数据，校正第一至第三检测信号的偏移，并且生成第一至第三校正后信号。
本发明的磁传感器系统具备磁传感器装置和本发明的信号处理电路。磁传感器装置包含生成第一检测信号的第一磁传感器、生成第二检测信号的第二磁传感器、生成第三检测信号的第三磁传感器。
在本发明的位置检测装置、信号处理电路和磁传感器系统中，第一处理器不自行进行生成球体信息的处理，而是利用由第二处理器生成的球体信息检测第一至第三检测信号的偏移的变化。因此，根据本发明，能够快速地检测出第一至第三检测信号的偏移的变化。
本发明的其它目的、特征和益处通过以下的说明将会变得显而易见。
附图说明
图1是示出包含本发明的一个实施方式所涉及的位置检测装置的关节机构的概略的结构的立体图。
图2是示出图1所示的关节机构的概略的结构的截面图。
图3是用于说明本发明的一个实施方式所涉及的位置检测装置中的基准坐标系的说明图。
图4是示出本发明的一个实施方式所涉及的磁传感器系统的结构的功能块图。
图5是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器组件的立体图。
图6是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器装置的俯视图。
图7是表示本发明的一实施方式中的磁传感器装置的结构的说明图。
图8是示出本发明的一个实施方式中的磁传感器装置的电路结构的一例的电路图。
图9是示出本发明的一个实施方式中的磁阻效应元件的立体图。
图10是示出本发明的一实施方式中的一个电阻部的一部分的立体图。
图11是示出本发明的一个实施方式中的磁场转换部和第三磁传感器的结构的说明图。
图12是示出本发明的一个实施方式中的第一至第三磁传感器和软磁性结构体中的各个的一部分的截面图。
图13是示出本发明的一个实施方式中的第一处理器的操作的流程图。
图14是示出本发明的一个实施方式中的第二处理器的操作的流程图。
具体实施方式
在下文中，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。首先，对本发明的一个实施方式所涉及的位置检测装置1所适用的关节机构300进行说明。关节机构300是包含关节的机构。图1是示出包含关节机构300的概略的结构的立体图。图2是示出关节机构300的概略的结构的截面图。图3是用于说明位置检测装置1中的基准坐标系的说明图。图4是示出本发明的方式所涉及的磁传感器系统的结构的功能块图。
如图1和图2所示，关节机构300包含第一构件310、第二构件320和位置检测装置1。
第一构件310包含轴部311和连结于该轴部311的长边方向的一端的球状部312。球状部312具有凸面312a。凸面312a由第一球面的一部分构成。第一球面中的不包含于凸面312a中的部分是轴部311和球部312之间的边界部分。
第二构件320包含轴部321和连结于该轴部321的长边方向的一端的接受部322。接受部322具有凹面322a。凹面322a由第二球面的一部分构成。凹面322a也可以由第二球面中的一半或接近一半的一部分构成。
第一构件310和第二构件320以球状部312嵌入于接受部322的姿势，能够变化互相的位置关系地连结。第二球面的半径与第一球面的半径相等或比其略大。凸面312a和凹面322a可以接触，也可以经由润滑剂相对。第二球面的中心与第一球面的中心一致或大致一致。第一构件310和第二构件320之间的连结部分是关节。特别在本实施方式中，该关节是球关节。
位置检测装置1具备磁场产生器2和磁传感器装置4。位置检测装置1还具备如图4所示的本实施方式所涉及的信号处理电路5。如图4所示，磁传感器装置4和信号处理电路5构成本实施方式所涉及的磁传感器系统3。因此，可以说位置检测装置1具备磁场产生器2和磁传感器系统3。
磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置能够沿规定的球面变化。位置检测装置1是用于检测磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置的装置。
磁场产生器2产生规定的磁场。磁场产生器2例如是磁铁。磁传感器装置4生成与基准位置处的磁场的互相不同的三个方向的分量具有对应关系的第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号。关于基准位置，将在之后进行详细说明。
信号处理电路5处理第一至第三检测信号，并生成表示磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置的位置信息。
如图1和图2所示，磁场产生器2以不从凹面322a突出的方式埋入于接受部322。磁传感器装置4配置于球状部312的内部。在下文中，将第一球面的中心的位置称为基准位置。磁传感器装置4以检测基准位置处的磁场的方式构成。
在下文中，将由磁场产生器2产生的磁场中的基准位置处的磁场称为对象磁场。对象磁场的方向例如平行于通过基准位置和磁场产生器2的假想的直线。在图2所示的例子中，磁场产生器2是具有沿上述的假想的直线排列的N极和S极的磁铁。S极比N极更靠近基准位置。图2中所示的带有箭头的多条虚线表示对应于由磁场产生器2产生的磁场的磁力线。
在图1和图2所示的关节机构300中，以球状部312嵌入于接受部322的姿势，第二构件320相对于第一构件310的相对的位置能够变化。由此，磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置能够沿上述的规定的球面变化。在本实施方式中，将磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置设为最接近于磁场产生器2的基准位置的点的位置。规定的球面的中心与第一球面的中心一致或大致一致。规定的球面的半径为第一球面的半径以上。规定的球面的半径可以与第一球面的半径或第二球面的半径一致。
此处，将参照图3，对本实施方式中的基准坐标系进行说明。基准坐标系是以磁传感器装置4为基准的坐标系，并且是由用于表示第一至第三检测信号的值的三个轴所定义的正交坐标系。在基准坐标系中，定义了X方向、Y方向和Z方向。如图3所示，X方向、Y方向和Z方向互相正交。另外，与X方向相反的方向被定义为-X方向，与Y方向相反的方向被定义为-Y方向，与Z方向相反的方向被定义为-Z方向。
如上所述，磁传感器装置4生成与基准位置处的磁场的互相不同的三个方向的分量具有对应关系的第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号。在本实施方式中，特别地，上述的三个不同的方向是平行于X方向的方向、平行于Y方向的方向以及平行于Z方向的方向。定义基准坐标系的三个轴是平行于X方向的轴、平行于Y方向的轴和平行于Z方向的轴。
基准坐标系中的磁传感器装置4的位置不变化。当磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置变化时，基准坐标系中的磁场产生器2的位置沿上述的规定的球面变化。在图3中，符号9表示规定的球面。基准坐标系中的磁场产生器2的位置表示磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置。在下文中，将基准坐标系中的磁场产生器2的位置简称为磁场产生器2的位置。另外，将包含基准位置的XY平面称为基准平面。
在包含位置检测装置1的关节机构300中，通过根据位置检测装置1检测磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置，可以检测第二构件320相对于第一构件310的相对的位置。关节机构300可以被用于机器人、工业设备、医疗设备、娱乐设备等。
位置检测装置1除了适用于关节机构300，还可以适用于操纵杆或轨迹球。
操纵杆例如包含杆和能够摇动地支撑该杆的支撑部。当将位置检测装置1应用于操纵杆时，例如，为了使伴随着杆的摇动，磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置沿规定的球面变化，在支撑部的内部设置磁场产生器2，在杆的内部设置磁传感器装置4。
轨迹球例如包含球和能够旋转地支撑该球的支撑部。当将位置检测装置1应用于轨迹球时，例如，为了使伴随着球的旋转，磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置沿规定的球面变化，在支撑部的内部设置磁场产生器2，在球的内部设置磁传感器装置4。
接下来，参照图4，对磁传感器装置4和信号处理电路5的结构进行说明。磁传感器装置4生成与对象磁场的互相不同的三个方向的分量具有对应关系的第一检测信号Sx、第二检测信号Sy和第三检测信号Sz。在本实施方式中，第一检测信号Sx与对象磁场的作为第一磁敏方向的分量的第一分量具有对应关系。第二检测信号Sy与对象磁场的作为第二磁敏方向的分量的第二分量具有对应关系。第三检测信号Sz与对象磁场的作为第三磁敏方向的分量的第三分量具有对应关系。
在本实施方式中，磁传感器装置4具备生成第一检测信号Sx的第一磁传感器10、生成第二检测信号Sy的第二磁传感器20、生成第三检测信号Sz的第三磁传感器30。第一至第三磁传感器10、20、30的各个包含至少一个磁检测元件。
信号处理电路5具备第一处理器7和第二处理器8。第一处理器7进行关于第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的第一处理。第二处理器8进行关于第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的第二处理。
在本实施方式中，构成第一处理器7的硬件与构成第二处理器8的硬件不同。第一处理器7例如由特定用途向集成电路(ASIC)构成。第二处理器8例如由微型计算机构成。
接下来，对磁传感器装置4和第一处理器7的结构进行说明。在本实施方式中，磁传感器装置4具有第一芯片的形态。另外，第一处理器7具有与第一芯片不同的第二芯片的形态。第一处理器7可以与磁传感器装置4一体化。第二处理器8可以与磁传感器装置4和第一处理器7分体。在本实施方式中，将一体化的磁传感器装置4和第一处理器7称为磁传感器组件200。
图5是示出磁传感器组件200的立体图。如图5所示，磁传感器装置4和第一处理器7均具有长方体形状。另外，磁传感器装置4和第一处理器7均具有外表面。
磁传感器装置4的外表面包含位于互为相反侧的上表面4a和下表面4b、以及连接上表面4a和下表面4b的四个侧面。第一处理器7的外表面包含位于互为相反侧的上表面7a和下表面7b、以及连接上表面7a和下表面7b的四个侧面。磁传感器装置4以下表面4b相对于第一处理器7的上表面7a的姿势，被安装于上表面7a上。
磁传感器装置4具备设置于上表面4a的端子组。第一处理器7具备设置于上表面7a的端子组。磁传感器装置4的端子组例如通过多条焊线连接于第一处理器7的端子组。
接下来，参照图6，对第一至第三磁传感器10、20、30的配置进行说明。图6是示出磁传感器装置4的俯视图。如图6所示，磁传感器装置4具备上述的第一至第三磁传感器10、20、30、支撑第一至第三磁传感器10、20、30的基板51和一个端子组。基板51具有上表面51a和下表面51b。下表面51b将在之后说明的图12中示出。
在此，参照图6，对基准坐标系以及基准面与磁传感器装置4的构成要素之间的关系进行说明。如上所述，在基准坐标系中，定义了X方向、Y方向、Z方向、-X方向、-Y方向、-Z方向。X方向和Y方向是平行于基板51的上表面51a的方向。Z方向是垂直于基板51的上表面51a的方向，并且是从基板51的下表面51b朝向上表面51a的方向。在下文中，将位于Z方向相对于基准位置的前方的位置称为“上方”，将相对于基准位置的位于与“上方”相反侧的位置称为“下方”。另外，关于磁传感器装置4的构成要素，将位于Z方向的端的面称为“上表面”，将位于-Z方向的端的面称为“下表面”。
在本实施方式中，基板51的上表面51a是基准平面。在下文中，将基准平面由符号RP表示。基准平面RP包含互相不同的第一区域A10、第二区域A20和第三区域A30。第一区域A10是可以将第一磁传感器10垂直投影于基准平面RP的区域。第二区域A20是可以将第二磁传感器20垂直投影于基准平面RP的区域。第三区域A30是可以将第三磁传感器30垂直投影于基准平面RP的区域。
在此，将位于基准面RP内，通过第三区域A30的重心C30，垂直于Z方向且互相正交的两条直线定义为第一直线L1和第二直线L2。在本实施方式中，特别地，第一直线L1平行于X方向，第二直线L2平行于Y方向。
在本实施方式中，第一磁传感器10包含配置于X方向的互为不同位置的第一部分11和第二部分12。第一区域A10包含可以将第一磁传感器10的第一部分11垂直投影于基准平面RP的区域第一部分区域A11和可以将第一磁传感器10的第二部分12垂直投影于基准平面RP的区域第二部分区域A12。第一和第二部分区域A11、A12位于平行于第一直线L1的方向上的第三区域A30的两侧。
另外，第二磁传感器20包含配置于Y方向的互为不同位置的第一部分21和第二部分22。第二区域A20包含可以将第二磁传感器20的第一部分21垂直投影于基准平面RP的区域第三部分区域A21和可以将第二磁传感器20的第二部分22垂直投影于基准平面RP的区域第四部分区域A22。第三和第四部分区域A21、A22位于平行于第二直线L2的方向上的第三区域A30的两侧。
在本实施方式中，第一和第二部分区域A11、A12均位于与第一直线L1交叉的位置。另外，第三和第四部分区域A21、A22均位于与第二直线L2交叉的位置。
优选第一区域A10的任何部分均不与第二直线L2交叉。同样地，优选第二区域A20的任何部分均不与第一直线L1交叉。
在本实施方式中，特别地，第一区域A10和第二区域A20当从上方观察，是当以第三区域A30的重心C30为中心将第一区域A10旋转90°时与A20重叠的位置关系。在图6中，当以重心C30为中心在逆时针方向上将第一和第二部分区域A11、A12旋转90°时，第一和第二部分区域A11、A12分别与第三和第四部分区域A21、A22重叠。
接下来，参照图7和图8，对磁传感器装置4的结构的一例进行说明。图7是示出磁传感器装置4的结构的说明图。图8是示出磁传感器装置4的电路结构的一例的电路图。
如上所述，第一磁传感器10生成与对象磁场的作为第一磁敏方向的分量的第一分量具有对应关系的第一检测信号Sx。第二磁传感器20生成与对象磁场的作为第二磁敏方向的分量的第二分量具有对应关系的第二检测信号Sy。第三磁传感器30生成与对象磁场的作为第三磁敏方向的分量的第三分量具有对应关系的第三检测信号Sz。
在本实施方式中，特别地，第一磁敏方向是平行于X方向的方向。第一磁敏方向包含X方向和-X方向。第二磁敏方向是平行于Y方向的方向。第二磁敏方向包含Y方向和-Y方向。第三磁敏方向是平行于Z方向的方向。第三磁敏方向包含Z方向和-Z方向。
另外，如图7所示，磁传感器装置4的端子组包含：对应于第一磁传感器10的电源端子Vx和输出端子Vx+、Vx-；对应于第二磁传感器20的电源端子Vy和输出端子Vy+、Vy-；对应于第三磁传感器30的电源端子Vz和输出端子Vz+、Vz-；以及在第一至第三磁传感器10、20、30中共同地使用的接地端子G。
在图8所示的例子中，第一磁传感器10包含构成惠斯通电桥电路的四个电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4。电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4的各个具有根据对象磁场的第一分量而变化的电阻值。电阻部Rx1设置于电源端子Vx与输出端子Vx+之间。电阻部Rx2设置于输出端子Vx+与接地端子G之间。电阻部Rx3设置于电源端子Vx与输出端子Vx-之间。电阻部Rx4设置于输出端子Vx-与接地端子G之间。
第二磁传感器20包含构成惠斯通电桥电路的四个电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4。电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4的各个具有根据对象磁场的第二分量而变化的电阻值。电阻部Ry1设置于电源端子Vy与输出端子Vy+之间。电阻部Ry2设置于输出端子Vy+与接地端子G之间。电阻部Ry3设置于电源端子Vy与输出端子Vy-之间。电阻部Ry4设置于输出端子Vy-与接地端子G之间。
第三磁传感器30包含构成惠斯通电桥电路的四个电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4。电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的各个具有根据从后述的磁场转换部输出的输出磁场分量而变化的电阻值。电阻部Rz1设置于电源端子Vz与输出端子Vz+之间。电阻部Rz2设置于输出端子Vz+与接地端子G之间。电阻部Rz3设置于电源端子Vz与输出端子Vz-之间。电阻部Rz4设置于输出端子Vz-与接地端子G之间。
在下文中，将电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、Ry1、Ry2、Ry3、Ry4、Rz1、Rz2、Rz3、Rz4中的任意的一个称为电阻部R。电阻部R包含至少一个磁检测元件。在本实施方式中，特别地，至少一个磁检测元件是至少一个磁阻效应元件。在下文中，将磁阻效应元件记为MR元件。
在本实施方式中，特别地，MR元件是自旋阀型的MR元件。该自旋阀型的MR元件具备具有方向固定的磁化的磁化固定层、具有根据施加磁场的方向而方向能够变化的磁化的自由层、以及配置于磁化固定层和自由层之间的间隙层。自旋阀型的MR元件可以是TMR(隧道磁阻效应)元件或GMR(巨磁阻效应)元件。在TMR元件中，间隙层是隧道势垒层。在GMR元件中，间隙层是非磁性导电层。在旋转阀MR元件中，根据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，电阻值变化，当该角度为0°时，电阻值成为最小值，当角度为180°时，电阻值成为最大值。在各MR元件中，自由层的易磁化轴方向具有成为正交于磁化固定层的磁化的方向的形状各向异性。
在图8中，实心箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化的方向。在图8所示的例子中，电阻部Rx1、Rx4的各个中的MR元件的磁化固定层的磁化的方向是X方向。电阻部Rx2、Rx3的各个中的MR元件的磁化固定层的磁化的方向是-X方向。
另外，电阻部Ry1、Ry4的各个中的MR元件的磁化固定层的磁化的方向为Y方向。电阻部Ry2、Ry3的各个中的MR元件的磁化固定层的磁化的方向是-Y方向。关于电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的各个中的MR元件的磁化固定层的磁化的方向将在之后说明。
输出端子Vx+和输出端子Vx-之间的电位差与对象磁场的第一分量具有对应关系。第一磁传感器10生成对应于输出端子Vx+和输出端子Vx-之间的电位差的第一检测信号Sx。第一检测信号Sx可以对输出端子Vx+和输出端子Vx-之间的电位差实施振幅或偏移的调整。
输出端子Vy+和输出端子Vy-之间的电位差与对象磁场的第二分量具有对应关系。第二磁传感器20生成对应于输出端子Vy+和输出端子Vy-之间的电位差的第二检测信号Sy。第二检测信号Sy可以对输出端子Vy+和输出端子Vy-之间的电位差实施振幅或偏移的调整。
输出端子Vz+和输出端子Vz-之间的电位差与对象磁场的第三分量具有对应关系。第三磁传感器30生成对应于输出端子Vz+和输出端子Vz-之间的电位差的第三检测信号Sz。第三检测信号Sz可以对输出端子Vz+和输出端子Vz-之间的电位差实施振幅或偏移的调整。
此处，参照图7，对电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、Ry1、Ry2、Ry3、Ry4的配置的一例进行说明。在该示例中，第一磁传感器10的第一部分11包含电阻部Rx1、Rx4，第一磁传感器10的第二部分12包含电阻部Rx2、Rx3。另外，第二磁传感器20的第一部分21包含电阻部Ry1、Ry4，第二磁传感器20的第二部分22包含电阻部Ry2、Ry3。
在图7中，实心箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化的方向。在图7所示的例子中，在第一磁传感器10的第一部分11、第一磁传感器10的第二部分12、第二磁传感器20的第一部分21、第二磁传感器20的第二部分22的各个中，包含于其中的多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向是相同的方向。因此，根据该示例，多个MR元件的磁化固定层的磁化的方向的设定变得容易。
接下来，参照图9，对MR元件的结构的一例进行说明。图9所示的MR元件100包含从基板51侧依次层叠的反铁磁性层101、磁化固定层102、间隙层103和自由层104。反铁磁性层101由反铁磁性材料构成，并且在与磁化固定层102之间使交换耦合产生，从而固定磁化固定层102的磁化的方向。
此外，MR元件100中的层101～104的配置可以与图9所示的配置上下颠倒。另外，磁化固定层102可以不是单一的铁磁性层，而是包含两个铁磁性层和配置于这两个铁磁性层之间的非磁性金属层的人工反铁磁性结构。另外，MR元件100可以是不包含反铁磁性层101的结构。另外，磁检测元件可以是霍尔元件、磁阻抗元件等除MR元件以外的检测磁场的元件。
接下来，参照图10，对电阻部R的结构的一例进行说明。在该示例中，电阻部R包含串联连接的多个MR元件100。电阻部R还包含电连接电路结构上邻接的两个MR元件100的一个以上的连接层，以使多个MR元件100串联连接。在图10所示的例子中，电阻部R包含一个以上的下部连接层111和一个以上的上部连接层112，作为一个以上的连接层。下部连接层111与电路结构上邻接的两个MR元件100的下表面相接，并且电连接这两个MR元件100。上部连接层112与电路结构上邻接的两个MR元件100的上表面相接，并且电连接这两个MR元件100。
接下来，参照图11，对第三磁传感器30的结构的一例进行说明。第三磁传感器30除了电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4之外，还包含由软磁性材料构成的软磁性构造体40。软磁性构造体40包含磁场转换部42和至少一个软磁性层。磁场转换部42接受对象磁场的第三分量，并且输出在垂直于第三磁敏方向的方向的输出磁场分量。输出磁场分量的强度与对象磁场的第三分量的强度具有对应关系。第三磁传感器30通过检测输出磁场分量的强度，来检测对象磁场的第三分量的强度。
在图11所示的例子中，磁场转换部42包含对应于电阻部Rz1的下部磁轭42B1和上部磁轭42T1、对应于电阻部Rz2的下部磁轭42B2和上部磁轭42T2、对应于电阻部Rz3的下部磁轭42B3和上部磁轭42T3、以及对应于电阻部Rz4的下部磁轭42B4和上部磁轭42T4。
下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4和上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4的各个具有在垂直于Z方向的方向上长的长方体形状。
下部磁轭42B1和上部磁轭42T1配置于电阻部Rz1的附近。下部磁轭42B1配置于比电阻部Rz1更靠近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T1配置于比电阻部Rz1更远离基板51的上表面51a的位置。当从上方观察时，电阻部Rz1位于下部磁轭42B1与上部磁轭42T1之间。
下部磁轭42B2和上部磁轭42T2配置于电阻部Rz2的附近。下部磁轭42B2配置于比电阻部Rz2更靠近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T2配置于比电阻部Rz2更远离基板51的上表面51a的位置。当从上方观察时，电阻部Rz2位于下部磁轭42B2与上部磁轭42T2之间。
下部磁轭42B3和上部磁轭42T3配置于电阻部Rz3的附近。下部磁轭42B3配置于比电阻部Rz3更靠近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T3配置于比电阻部Rz3更远离基板51的上表面51a的位置。当从上方观察时，电阻部Rz3位于下部磁轭42B3与上部磁轭42T3之间。
下部磁轭42B4和上部磁轭42T4配置于电阻部Rz4的附近。下部磁轭42B4配置于比电阻部Rz4更靠近基板51的上表面51a的位置。上部磁轭42T4配置于比电阻部Rz4更远离基板51的上表面51a的位置。当从上方观察时，电阻部Rz4位于下部磁轭42B4与上部磁轭42T4之间。
磁场转换部42输出的输出磁场分量是由下部磁轭42B1和上部磁轭42T1生成并施加于电阻部Rz1的磁场分量、由下部磁轭42B2和上部磁轭42T2生成并施加于电阻部Rz2的磁场分量、由下部磁轭42B3和上部磁轭42T3生成并施加于电阻部Rz3的磁场分量、以及由下部磁轭42B4和上部磁轭42T4生成并施加于电阻部Rz4的磁场分量。
在图11中，四个空心箭头分别表示当对象磁场的第三分量的方向为Z方向时施加于电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的磁场分量的方向。另外，在图11中，四个实心箭头分别表示电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的MR元件100的磁化固定层102的磁化的方向。电阻部Rz1、Rz4的MR元件100的磁化固定层102的磁化的方向分别与当对象磁场的第三分量的方向为Z方向时施加于电阻部Rz1、Rz4的磁场分量的方向为相同的方向。电阻部Rz2、Rz3的MR元件100的磁化固定层102的磁化的方向分别与当对象磁场的第三分量的方向为Z方向时施加于电阻部Rz2、Rz3的磁场分量的方向为相反方向。
此处，对第三磁传感器30的作用进行说明。在不存在对象磁场的第三分量的状态下，电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的MR元件100的自由层104的磁化的方向相对于磁化固定层102的磁化的方向垂直。
当对象磁场的第三分量的方向为Z方向时，在电阻部Rz1、Rz4的MR元件100中，自由层104的磁化的方向从相对于磁化固定层102的磁化的方向垂直的方向，向磁化固定层102的磁化的方向倾斜。此时，在电阻部Rz2、Rz3的MR元件100中，自由层104的磁化的方向从相对于磁化固定层102的磁化的方向垂直的方向，向磁化固定层102的磁化的方向的相反方向倾斜。其结果，与不存在对象磁场的第三分量的状态相比，电阻部Rz1、Rz4的电阻值减少，电阻部Rz2、Rz3的电阻值增加。
当对象磁场的第三分量的方向为-Z方向时，与上述的情况相反，与不存在对象磁场的第三分量的状态相比，电阻部Rz1、Rz4的电阻值增加，电阻部Rz2、Rz3的电阻值减少。
电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的电阻值的变化量取决于对象磁场的第三分量的强度。
当对象磁场的第三分量的方向和强度变化时，在电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的各自的电阻值以如下方式变化，电阻部Rz1、Rz4的电阻值增加并且电阻部Rz2、Rz3的电阻值减少，或者电阻部Rz1、Rz4的电阻值减少并且电阻部Rz2、Rz3的电阻值增加。由此，输出端子Vz+和输出端子Vz-之间的电位差变化。因此，可以基于该电位差来检测对象磁场的第三分量。第三磁传感器30生成对应于输出端子Vz+和输出端子Vz-之间的电位差的第三检测信号Sz。第三检测信号Sz可以对输出端子Vz+和输出端子Vz-之间的电位差实施振幅或偏移的调整。
接下来，参照图12，对第一至第三磁传感器10、20、30的结构的一例进行说明。图12示出了第一至第三磁传感器10、20、30的各自的一部分。在该示例中，第一至第三磁传感器10、20、30配置于基板51上。基板51具有上表面51a和下表面51b。
第一磁传感器10除了电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4之外，还分别包含由绝缘材料构成的绝缘层66A、67A、68A。绝缘层66A配置于基板51的上表面51a上。电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4配置于绝缘层66A上。图12示出了电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4中所包含的多个MR元件100中的一个，以及与其连接的下部连接层111和上部连接层112。绝缘层67A在绝缘层66A的上表面上配置于电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4的周围。绝缘层68A覆盖电阻部Rx1、Rx2、Rx3、Rx4和绝缘层67A。
第二磁传感器20的结构与第一磁传感器10相同。即，第二磁传感器20除了电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4之外，还分别包含由绝缘材料构成的绝缘层66B、67B、68B。绝缘层66B配置于基板51的上表面51a上。电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4配置于绝缘层66B上。图12示出了电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4中所包含的多个MR元件100中的一个，以及与其连接的下部连接层111和上部连接层112。绝缘层67B在绝缘层66B的上表面上配置于电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4的周围。绝缘层68B覆盖电阻部Ry1、Ry2、Ry3、Ry4和绝缘层67B。
第三磁传感器30除了包含电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4以及软磁性构造体40之外，还包含由绝缘材料构成的绝缘层61、62、63、64。在图12所示的例子中，软磁性构造体40包含磁场转换部42和两个软磁性层41、43。
磁场转换部42包含图11所示的下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4和上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4。在图12中，下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4中的一个由符号42B表示，与其对应的上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4中的一个由符号42T表示。
软磁性层41配置于基板51的上表面51a上。下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4配置于软磁性层41上。绝缘层61在软磁性层41上配置于下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4的周围。
电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4配置于绝缘层61上。图12示出了电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4中所包含的多个MR元件100中的一个，以及与其连接的下部连接层111和上部连接层112。绝缘层62在下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4和绝缘层61上配置于电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4的周围。
上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4配置于绝缘层62上。绝缘层63在电阻部Rz1、Rz2、Rz3、Rz4和绝缘层62上配置于上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4的周围。
软磁性层43配置于上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4和绝缘层63上。绝缘层64覆盖软磁性层43。
当从上方观察时，软磁性层41、43遍及第三磁传感器30的整个区域或者大致整个区域而存在。换句话说，可以将软磁性层41垂直投影于基准平面RP的区域和可以将软磁性层43垂直投影于基准平面RP的区域均与第三区域A30一致或大致一致。
在图12所示的例子中，第一至第三磁传感器10、20、30中所包含的所有磁检测元件，即MR元件100，配置于距基板51的上表面51a，即基准平面RP相等的距离的位置。
此外，磁场转换部42可以仅包含下部磁轭42B1、42B2、42B3、42B4和上部磁轭42T1、42T2、42T3、42T4的一者。另外，软磁性构造体40可以仅包含软磁性层41、43的一者。
接下来，参照图4，对第一处理器7和第二处理器8进行说明。第一处理器7进行第一处理。第一处理包含球体信息接收/保持处理和偏移变化检测处理。第一处理器7包含进行偏移变化检测处理的偏移变化检测部71和进行球体信息接收/保持处理的球体信息接收/保持部72。
第二处理器8进行第二处理。第二处理包含球体信息生成处理、球体信息发送处理、偏移校正处理和位置信息生成处理。第二处理器8包含进行偏移校正处理的偏移校正部81、进行球体信息生成处理的球体信息生成部82、进行球体信息发送处理的球体信息发送部83以及进行位置信息生成处理的位置信息生成部84。
偏移变化检测部71、球体信息接收/保持部72、偏移校正部81、球体信息生成部82、球体信息发送部83和位置信息生成部84分别是进行上述的处理的功能块。
第一处理器7还包含模拟-数字转换器(在下文中，记为A/D转换器。)70A、70B、70C。A/D转换器70A、70B、70C分别将第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz转换为数字信号。转换为数字信号的第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz被输入至偏移变化检测部71、偏移校正部81和球体信息生成部82。
球体信息接收/保持处理、偏移变化检测处理、球体信息生成处理、球体信息发送处理、偏移校正处理和位置信息生成处理分别在使用位置检测装置1时重复实行。
在此，在上述基准坐标系中，将表示某一时刻的第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的值的组的坐标(Sx、Sy、Sz)设定为测量点。如上所述，当磁场产生器2相对于磁传感器装置4的相对的位置变化时，基准坐标系中的磁场产生器2的位置沿规定的球面变化。因此，当取得多个时刻的多个测量点，并且将多个测量点绘制于基准坐标系时，多个测量点的分布可以通过球面来近似。在本实施方式中，将近似了该多个测定点的分布的球面称为近似球面。多个测量点分布于近似球面上或近似球面的附近。球体信息Ss包含具有近似球面的假想的球体的中心坐标和半径的数据。
通过球体信息接收/保持部72进行的球体信息接收/保持处理包含接收并保持从第二处理器8发送的球体信息Ss。
在第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz中，除了由对象磁场即磁场产生器2产生的磁场以外的因素而引起的偏移的产生。通过偏移变化检测部71进行的偏移变化检测处理包含使用第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz和由球体信息接收/保持处理所保持的球体信息Ss来检测第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的偏移的变化，并且当检测出偏移的变化时，输出表示该变化的通知信号Sn。
通过球体信息生成部82进行的球体信息生成处理包含通过使用了第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的计算来生成球体信息Ss。球体信息Ss，即假想的球体的中心坐标和半径，例如，可以通过使用四个测量点和球面的方程式，来确定包含四个测量点的近似球面来求得。或者，假想球体的中心坐标和半径可以通过使用五个以上的测量点和球面的方程式和最小二乘法来确定最接近五个以上的测量点的近似球面来求得。在本实施方式中，特别地，球体信息生成处理包含接收由第一处理器7的偏移变化检测处理所输出的通知信号Sn，并且在接收到通知信号Sn起，开始最新的球体信息Ss的生成。
通过球体信息发送部83进行的球体信息发送处理包含在实行了球体信息生成处理之后，将由球体信息生成处理所生成的球体信息Ss发送至第一处理器7。
此外，在第一处理器7和第二处理器8中，在实行了位置检测装置1的使用开始之后的最初球体信息生成处理之前，实行如下的初始处理。在该初始处理中，球体信息发送部83将初始球体信息发送至第一处理器7。初始球体信息包含所述假想的球体的中心坐标的初始值和半径的初始值的数据。中心坐标的初始值和半径的初始值的数据例如基于适用了位置检测装置1的关节机构300的结构，在包含关节机构300的设备的出厂前确定。球体信息接收/保持部72接收并保持初始球体信息。在实行了最初的球体信息生成处理之前，偏移变化检测部71使用初始球面信息作为球体信息Ss的代替，来检测偏移的变化。
通过偏移校正部81进行的偏移校正处理包含在实行了球体信息生成处理之后，使用第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz和由球体信息生成处理所生成的球体信息Ss的中心坐标的数据，来校正第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的偏移，并且生成第一至第三校正后信号，对位置信息生成部84输出。此外，在实行了最初的球体信息生成处理之前，偏移校正部81可以使用所述中心坐标的初始值的数据作为中心坐标的数据的替代，来进行偏移校正处理。
位置信息生成部84中的位置信息生成处理包含基于第一至第三校正后信号，生成表示磁场生成器2相对于磁传感器装置4的相对的位置的位置信息。
当偏移变化检测部71检测到偏移的变化时，将通知信号Sn对球体信息生成部82输入并且停止偏移变化检测处理。通过球体信息生成部82进行的球体信息生成处理包含从接收到通知信号Sn起，开始最新的球体信息Ss的生成。通过球体信息接收/保持部72进行的球体信息接收/保持处理包含从接收到新的球体信息Ss起，更新所保持的球体信息Ss。偏移变化检测部71在通知信号Sn的输出之后，从在球体信息接收/保持部72中更新球体信息Ss起，重新开始偏移变化检测处理。
接下来，对通过偏移校正部81进行的偏移校正处理和位置信息生成部84中的位置信息生成处理进行具体地说明。在以下的说明中，第一校正后信号由符号CSx表示，第二校正后信号由符号CSy表示，第三校正后信号由符号CSz表示，假想的球体的中心坐标由(cx、cy、cz)表示。
如上所述，基准坐标系中的磁场产生器2的位置沿规定的球面变化，并且多个测量点分布于近似球面上或近似球面的附近。另外，规定的球面的中心与第一球面的中心即基准位置一致或大致一致。因此，如果不产生偏移，则具有近似球面的假想的球体的中心坐标(cx、cy、cz)与基准位置一致或大致一致。但是，当产生偏移时，假想的球体的中心坐标(cx、cy、cz)从基准位置偏移。
基准坐标系的原点可以是基准位置。在这种情况下，偏移校正处理，例如，可以是以使在球体信息生成处理中计算出的假想的球体的中心坐标(cx、cy、cz)成为基准坐标系的原点(0、0、0)，将测量点(Sx、Sy、Sz)转换为点(Sx-cx、Sy-cy、Sz-cz)的处理。在这种情况下，第一至第三校正后信号CSx、CSy、CSz分别由以下的式(1)～(3)表示。
CSx＝Sx-cx……(1)
CSy＝Sy-cy……(2)
CSz＝Sz-cz……(3)
基准坐标系中的点(CSx、CSy、CSz)与基准坐标系中的磁场产生器2的坐标具有对应关系。位置信息生成处理，例如，可以是对点(CSx、CSy、CSz)的各分量即第一至第三校正后信号CSx、CSy、CSz进行校正，并且求得基准坐标系中的磁场产生器2的坐标的处理。第一至第三校正后信号CSx、CSy、CSz，例如，以使从基准坐标系中的原点到点(CSx、CSy、CSz)的距离与从磁传感器装置4到磁场产生器2的实际的距离相等，通过将第一至第三校正后信号CSx、CSy、CSz中的各个乘以规定的校正系数来进行。
接下来，对通过偏移变化检测部71进行的偏移变化检测处理进行具体地说明。在以下的说明中，假想的球体的半径由记号r表示。
在偏移变化检测处理中，例如，判断偏移如下地变化。首先，通过取得某一时刻的第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的值的组，来得到上述的测量点(Sx、Sy、Sz)。另外，取得由球体信息接收/保持部72保持的球体信息Ss。接下来，求得测量点(Sx、Sy、Sz)与根据球体信息Ss的假想的球体的中心坐标(cx、cy、cz)之间的距离，以及该距离和根据球体信息Ss的假想的球体的半径r的差D。差D由下述的式(4)表示。
D＝√((Sx-cx)2+(Sy-cy)2+(Sz-cz)2)-r……(4)
接下来，将差D的绝对值与规定的阈值进行比较。规定的阈值是用于检测偏移的变化的阈值。在偏移变化检测处理中，在差D的绝对值为规定的阈值以上的情况下，判断出偏移发生了变化，输出通知信号Sn。
偏移变化检测部71取得第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的值的组的时刻与第一处理器7的采样周期同步。每当偏移变化检测部71取得第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的值的组时，偏移变化检测部71可以进行偏移变化检测处理。在这种情况下，当缩短第一处理器7的采样周期时，偏移变化检测处理的实行间隔也变短。
接下来，参照图13，对关于偏移变化检测处理和球体信息接收/保持处理的第一处理器7的操作进行说明。图13是示出第一处理器7的操作的流程图。在图13所示的操作中，首先，偏移变化检测部71，如上所述，基于第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz来求得测量点与根据球体信息Ss的中心坐标之间的距离、以及该距离与根据球体信息Ss的半径r的差D(步骤S11)。
偏移变化检测部71，接下来，判断差D的绝对值是否为规定的阈值以上(步骤S12)。在步骤S12中判断出差D的绝对值不为规定的阈值以上的情况下(NO)，第一处理器7确判断是否结束图13所示的操作(步骤S13)。在步骤S13中判断为结束的情况下(YES)，图13所示的操作结束。图13所示的操作，例如，通过将表示结束的信号输入至第一处理器7来结束。在步骤S13中判断为不结束的情况下(NO)，返回到步骤S11。在步骤S12中判断为差D的绝对值为规定的阈值以上的情况下(YES)，偏移变化检测部71输出通知信号Sn，并且停止偏移变化检测处理(步骤S14)。
在图13所示的操作中，接下来，确认球体信息接收/保持部72是否接收到新的球体信息Ss(步骤S15)。在步骤S15中确认了没有接收到新的球体信息Ss的情况下(NO)，第一处理器7判断是否结束图13所示的操作(步骤S16)。在步骤S16中判断为结束的情况下(YES)，结束图13所示的操作。在步骤S16中判断不结束的情况下(NO)，在经过规定的时间之后，再次，实行步骤S15。在步骤S15中确认接收到新的球体信息Ss的情况下(YES)，球体信息接收/保持部72更新所保持的球体信息Ss(步骤S17)。
在图13所示的操作中，接着，偏移变化检测部71重新开始偏移变化检测处理(步骤S18)，并返回到步骤S11。
接下来，参照图14，对关于球体信息Ss的生成和发送的第二处理器8的操作进行说明。图14是示出关于球体信息Ss的生成和发送的第二处理器8的操作的流程图。在图14所示的操作中，首先，球体信息生成部82确认是否接收到通知信号Sn(步骤S21)。在步骤S21中确认了没有接收到通知信号Sn(NO)的情况下，第二处理器8判断是否结束图14所示的操作(步骤S22)。在步骤S22中判断为结束的情况下(YES)，图14所示的操作结束。图14所示的操作，例如，通过将指示结束的信号输入至第二处理器8来结束。在步骤S22中判断为没有结束的情况下(NO)，在经过规定的时间之后，再次，实行步骤S21。
在步骤S21中确认接收到通知信号Sn的情况下(YES)，球体信息生成部82生成球体信息Ss(步骤S23)。接下来，球体信息发送部83将球体信息Ss发送至球体信息接收/保持部72(步骤S24)。在图14所示的操作中，在实行步骤S24之后，返回至步骤S21。
如上文中所说明的，在本实施方式所涉及的位置检测装置1、信号处理电路5和磁传感器系统3中，第一处理器7不进行生成球体信息Ss的处理，而是使用由第二处理器8生成的球体信息Ss来检测第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的偏移的变化。生成球体信息Ss的处理需要比较复杂的运算，需要一定程度的时间。因此，根据本实施方式，与第一处理器7进行自身生成球体信息Ss的处理，并且使用该球体信息Ss进行偏移变化检测处理的情况相比，能够快速地检测第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的偏移的变化。
另外，根据本实施方式，与第一处理器7进行自身生成球体信息Ss的处理的情况相比，可以降低第一处理器7的负荷，并且增加实行偏移变化检测处理的频率，其结果，能够快速地检测第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的偏移的变化。
另外，如上所述，为了求得球体信息Ss，即假想的球体的中心坐标和半径，需要至少四个测量点。相对于此，在本实施方式中，如上所述，通过将差D的绝对值与规定的阈值进行比较，来进行偏移变化检测处理。根据式(4)，计算差D所需的测量点的数量为1。因此，根据本实施方式，每得到一个测定点，就能够进行偏移变化检测处理。同样从这一点出发，根据本实施方式，与第一处理器7进行自身生成球体信息Ss的处理，并且使用该球体信息Ss进行偏移变化检测处理的情况相比，可以增加实行偏移变化检测处理的频率，其结果，能够快速地检测第一至第三检测信号Sx、Sy、Sz的偏移的变化。
另外，在本实施方式中，球体信息生成处理在接收到通知信号Sn起开始最新的球体信息Ss的生成。因此，在本实施方式中，实行球体信息生成处理的频率，比实行偏移变化检测处理的频率低。因此，根据本实施方式，可以降低第二处理器8的负荷。
此外，本发明不限于上述实施方式，可以进行各种变更。例如，本发明的信号处理电路和磁传感器系统不限于检测磁场产生器相对于磁传感器装置的相对的位置的情况，也可以适用于检测构成为能够在规定的磁场中旋转的磁传感器装置的姿势的情况。
基于以上的说明，显而易见的是，能够实施本发明的各种方式或变形例。因此，在与所述权利要求的范围等同的范围内，也能够以除了上述的最佳的方式以外的方式来实施本发明。

Claims (10)

1.一种位置检测装置，其特征在于，
具备：
产生规定的磁场的磁场产生器；
磁传感装置；以及
信号处理电路，
所述磁场产生器相对于所述磁传感装置的相对的位置能够沿规定的球面变化，
所述磁传感器装置生成与基准位置处的磁场的互相不同的三个方向的分量具有对应关系的第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号，
所述信号处理电路具备进行关于所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的第一处理的第一处理器、以及进行关于所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的第二处理的第二处理器，
所述第一处理包含球体信息接收/保持处理和偏移变化检测处理，
所述球体信息接收/保持处理包含接收并保持从所述第二处理器发送的球体信息，
所述球体信息包含在用于表示所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的值的三个轴定义的正交坐标系中，当将表示某一时刻的所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的值的组的坐标设定为测量点时，具有近似了多个时刻的多个测量点的分布的球面的假想的球体的中心坐标和半径的数据，
所述偏移变化检测处理包含使用所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号和由所述球体信息接收/保持处理所保持的所述球体信息来检测所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的偏移的变化，并且当检测出所述偏移的变化时，输出表示其的通知信号，
所述第二处理包含球体信息生成处理、球体信息发送处理、偏移校正处理和位置信息生成处理，
所述球体信息生成处理包含通过使用了所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的计算来生成所述球体信息，
所述球体信息发送处理包含将由所述球体信息生成处理所生成的所述球体信息发送至所述第一处理器，
所述偏移校正处理包含使用所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号以及由所述球体信息生成处理所生成的所述球体信息中的所述中心坐标的数据，校正所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的偏移，并且生成第一校正后信号、第二校正后信号和第三校正后信号，
所述位置信息生成处理包含基于所述第一校正后信号、所述第二校正后信号和所述第三校正后信号，生成表示所述磁场产生器相对于所述磁传感器装置的相对的位置的位置信息。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
所述偏移变化检测处理基于所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号求得所述测量点与根据由所述球体信息接收/保持处理所保持的所述球体信息的所述中心坐标之间的距离，在该距离与根据由所述球体信息接收/保持处理所保持的所述球体信息的所述半径的差的绝对值为规定的阈值以上的情况下，判断出偏移发生了变化，并输出所述通知信号。
3.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
所述球体信息生成处理包含接收由所述偏移变化检测处理输出的所述通知信号，并且在接收到所述通知信号起开始最新的球体信息的生成。
4.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
所述磁传感器装置包含生成所述第一检测信号的第一传感器、生成所述第二检测信号的第二传感器和生成所述第三检测信号的第三传感器。
5.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，
所述第一处理器与所述磁传感器装置一体化，所述第二处理器与所述磁传感器装置和所述第一处理器分体。
6.一种信号处理电路，其特征在于，
对从生成与基准位置处的磁场的互相不同的三个方向的分量具有对应关系的第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号的磁传感器输出的所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号进行处理，
其具备：
进行关于所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的第一处理的第一处理器；以及
进行关于所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的第二处理的第二处理器，
所述第一处理器包含球体信息接收/保持处理和偏移变化检测处理，
所述球体信息接收/保持处理包含接收并保持从所述第二处理器发送的球体信息，
所述球体信息包含在用于表示所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的值的三个轴定义的正交坐标系中，当将表示某一时刻的所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的值的组的坐标设定为测量点时，具有近似了多个时刻的多个测量点的分布的球面的假想的球体的中心坐标和半径的数据，
所述偏移变化检测处理包含使用所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号和由所述球体信息接收/保持处理所保持的所述球体信息来检测所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的偏移的变化，并且当检测出所述偏移的变化时，输出表示其的通知信号，
所述第二处理包含球体信息生成处理和球体信息发送处理，
所述球体信息生成处理包含通过使用了所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的计算来生成球体信息，
所述球体信息发送处理包含将由所述球体信息生成处理所生成的所述球体信息发送至所述第一处理器。
7.根据权利要求6所述的信号处理电路，其特征在于，
所述偏移变化检测处理基于所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号求得所述测量点与根据由所述球体信息接收/保持处理所保持的所述球体信息的所述中心坐标之间的距离，在该距离与根据由所述球体信息接收/保持处理所保持的所述球体信息的所述半径的差的绝对值为规定的阈值以上的情况下，判断出偏移发生了变化，并输出所述通知信号。
8.根据权利要求6所述的信号处理电路，其特征在于，
所述球体信息生成处理包含接收由所述偏移变化检测处理输出的所述通知信号，并且在接收到所述通知信号起开始最新的球体信息的生成。
9.根据权利要求6所述的信号处理电路，其特征在于，
所述第二处理还包含偏移校正处理，
所述偏移校正处理包含使用所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号以及由所述球体信息生成处理所生成的所述球体信息中的所述中心坐标的数据，校正所述第一检测信号、所述第二检测信号和所述第三检测信号的偏移，并且生成第一校正后信号、第二校正后信号和第三校正后信号。
10.一种磁传感器系统，其特征在于，
具备磁传感器装置和权利要求6所述的信号处理电路，
所述磁传感器装置包含生成所述第一检测信号的第一磁传感器、生成所述第二检测信号的第二磁传感器、生成所述第三检测信号的第三磁传感器。
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