JP2023088219A - 角度センサ装置および角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁界発生器と磁気センサとの位置ずれに起因した誤差を低減する。
【解決手段】磁界発生器５は、回転軸Ｃを挟む配置に配置されたＮ極およびＳ極を含んでいる。第１の磁気センサ１０と第２の磁気センサ２０は、それぞれ磁界発生器５の外周面の外側において回転軸Ｃを挟むように配置されている。第１の磁気センサ１０の第１の検出回路１１と第２の磁気センサ２０の第３の検出回路２１は、Ｘ方向の第１の磁界成分が印加された場合に第１および第３の検出回路１１，２１の検出信号Ｓ１，Ｓ３が最大になるように構成されている。第１の磁気センサ１０の第２の検出回路１２と第２の磁気センサ２０の第４の検出回路２２は、－Ｙ方向の第２の磁界成分が印加された場合に第２および第４の検出回路１２，２２の検出信号Ｓ２，Ｓ４が最大になるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁界発生器から発生される磁界に基づいて、検出対象の角度と対応関係を有する検出値を生成する角度センサ装置および角度検出装置に関する。

近年、自動車におけるステアリングホイールまたはパワーステアリングモータの回転位置の検出等の種々の用途で、検出対象の角度と対応関係を有する角度検出値を生成する角度センサ装置が広く利用されている。角度センサ装置としては、例えば、磁気センサを用いた磁気式の角度センサ装置がある。磁気式の角度センサ装置では、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検出対象磁界を発生する磁界発生器が設けられる。磁界発生器は、例えば磁石である。磁気式の角度センサ装置における検出対象の角度は、基準位置における検出対象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。

特許文献１には、１つのセンサデバイスが所定の間隔で磁石回転子と対向するように構成された回転角度検査装置が記載されている。センサデバイスは、それぞれ４つの磁気抵抗効果素子によって構成された２つのブリッジ回路を含み、磁石回転子の半径方向および回転方向の磁束の周期変動を出力電圧として測定できるように構成されている。

特許文献２には、回転磁界を発生する磁界発生部と、第１の位置における回転磁界を検出する第１の検出部と、第２の位置における回転磁界を検出する第２の検出部とを備えた回転磁界センサが記載されている。第１の検出部と第２の検出部の各々は、それぞれ４つの磁気抵抗効果素子によって構成された２つのブリッジ回路を含む２つの検出回路と、２つの検出回路の出力信号に基づいて角度検出値を生成する演算回路とを含んでいる。

国際公開２００９／０９９０５４号 特開２０１２－３７４６７号公報

特許文献１および２に記載されているような、磁界発生器と磁気センサとを備えた角度センサ装置では、通常、角度検出値の誤差を低減するために、製品の出荷前に、検出信号の較正が行われる。しかし、角度センサ装置の設置の精度によって、磁界発生器と磁気センサとの相対的な位置関係がずれる場合がある。この相対的な位置関係がずれると、検出信号がずれてしまい、その結果、角度検出値の誤差が大きくなってしまう場合がある。

なお、特許文献２に記載された技術の課題は、回転磁界以外のノイズ磁界に起因した検出角度の誤差を低減することであり、磁界発生器と第１および第２の検出部との位置ずれに起因した検出角度の誤差を低減することではない。

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、磁界発生器と磁気センサとの位置ずれに起因した誤差を低減できるようにした角度センサ装置および角度検出装置を提供することにある。

本発明の角度センサ装置は、対象磁界を発生すると共に回転軸を中心として回転するように構成された磁界発生器と、回転軸に平行な一方向から見たときに、それぞれ磁界発生器の外周面の外側において回転軸を挟む第１の位置および第２の位置に配置された第１の磁気センサおよび第２の磁気センサとを備えている。磁界発生器は、回転軸の軸周り方向に沿って配置された複数の磁極を含んでいる。複数の磁極は、回転軸に平行な一方向から見て回転軸を挟む配置に配置され且つ互いに磁化の方向が反対の２つの磁極を含んでいる。

第１の磁気センサは、それぞれ第１の位置における対象磁界を検出して検出信号を出力するように構成された第１の検出回路および第２の検出回路と、第１の検出回路と第２の検出回路の各々の検出信号に基づいて磁界発生器の回転角度の検出値である第１の角度検出値を算出するように構成された第１の演算回路とを含んでいる。第２の磁気センサは、それぞれ第２の位置における対象磁界を検出して検出信号を出力するように構成された第３の検出回路および第４の検出回路と、第３の検出回路および第４の検出回路の各々の検出信号に基づいて回転角度の検出値である第２の角度検出値を算出するように構成された第２の演算回路とを含んでいる。

第１の検出回路と第３の検出回路は、それぞれ第１の方向に感度を有するように構成され、且つ第１の方向に平行な特定の一方向の第１の磁界成分が印加された場合に第１の検出回路と第３の検出回路の各々の検出信号が最大になるように構成されている。第２の検出回路と第４の検出回路は、それぞれ第２の方向に感度を有するように構成され、且つ第２の方向に平行な特定の一方向の第２の磁界成分が印加された場合に第２の検出回路と第４の検出回路の各々の検出信号が最大になるように構成されている。

本発明の角度センサ装置において、第２の位置は、回転軸に平行な一方向から見たときに、第１の位置から、回転軸を中心として軸周り方向に１８０°回転した位置であってもよい。

また、本発明の角度センサ装置において、磁界発生器は、回転軸に垂直な一方向から見たときに、その全体が回転軸に垂直な仮想の平面と交差してもよい。第１の位置から仮想の平面までの距離と、第２の位置から仮想の平面までの距離は、互いに等しくてもよい。

また、本発明の角度センサ装置において、第１の位置と第２の位置は、回転軸に平行な方向において同じ位置であってもよい。あるいは、第１の位置と第２の位置は、回転軸に平行な方向において互いに異なる位置であってもよい。

また、本発明の角度センサ装置において、磁界発生器は、複数の磁極として、奇数組の２つの磁極を含んでいてもよい。

また、本発明の角度センサ装置は、更に、第１の磁気センサと第２の磁気センサが搭載された基板を備えていてもよい。基板は、回転軸に平行な方向の両端に位置する第１の面および第２の面を有していてもよい。第１の磁気センサは、第１の面に搭載されていてもよい。第２の磁気センサは、第１の面または第２の面に搭載されていてもよい。

また、本発明の角度センサ装置は、更に、第１の磁気センサが搭載された第１の基板と、第２の磁気センサが搭載された第２の基板とを備えていてもよい。

また、本発明の角度センサ装置は、更に、第１の角度検出値と第２の角度検出値に基づいて、補正された検出値を生成するプロセッサを備えていてもよい。

また、本発明の角度センサ装置は、更に、磁界発生器、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサを収容するホルダを備えていてもよい。

本発明の角度検出装置は、本発明の角度センサ装置と、磁界発生器が固定されたシャフトとを備えている。

本発明の角度センサ装置および角度検出装置では、第１の検出回路と第３の検出回路は、同じ方向に感度を有するように構成され、且つ同じ方向の第１の磁界成分が印加された場合に第１の検出回路と第３の検出回路の各々の検出信号が最大になるように構成されている。また、第２の検出回路と第４の検出回路は、同じ方向に感度を有するように構成され、且つ同じ方向の第２の磁界成分が印加された場合に第２の検出回路と第４の検出回路の各々の検出信号が最大になるように構成されている。これにより、本発明によれば、磁界発生器と磁気センサとの位置ずれに起因した誤差を低減することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態に係る角度センサ装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る角度センサ装置の要部を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る角度センサ装置の要部を示す側面図である。 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。 本発明の第１の実施の形態における第１および第２の磁気センサの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における第１の検出回路の構成の一例を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態における第２の検出回路の構成の一例を示す回路図である。 図６および図７における１つの磁気検出素子の一部を示す斜視図である。 第１の状態における第１の角度検出値と検出値の各々の誤差を示す特性図である。 第２の状態における第１の角度検出値と検出値の各々の誤差を示す特性図である。 第３の状態における第１の角度検出値と検出値の各々の誤差を示す特性図である。 第４の状態における第１の角度検出値と検出値の各々の誤差を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る角度センサ装置の第１の変形例を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る角度センサ装置の第２の変形例を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る角度センサ装置の要部を示す側面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る角度センサ装置の要部を示す側面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る角度センサ装置の要部を示す平面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例について添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明は、本開示の例示的な実施例を対象としたものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。数値、形状、材料、構成要素、構成要素の位置および構成要素の接続形態を含むが、これに限定されない要素は例示に過ぎず、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。更に、本開示の最も広い独立請求項に記載されていない、以下の例示的な実施形態における要素は任意選択のものであり、必要に応じて設けてもよい。図面は概略的なものであり、縮尺通りに描かれることを意図していない。冗長な記載を避けるために、同様の要素には同一の符号を付している。説明は、以下の順序で行われる。

［第１の実施の形態］
始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る角度センサ装置および角度検出装置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角度センサ装置を示す斜視図である。本実施の形態に係る角度検出装置１００は、本実施の形態に係る角度センサ装置１を備えている。角度センサ装置１は、特に、磁気式の角度センサ装置である。

角度センサ装置１は、磁界発生器５を備えている。磁界発生器５は、回転軸上に中心が位置するリング状の形状を有し、検出対象の磁界である対象磁界を発生すると共に回転軸を中心として回転するように構成されている。本実施の形態では特に、磁界発生器５の内側には、筒状の固定部材４が固定されている。固定部材４は、例えばインサート成形または接着によって磁界発生器５に固定されている。固定部材４の内側には、シャフト１０１が挿入および固定されている。シャフト１０１は、例えば圧入または接着によって固定部材４に固定されている。

シャフト１０１は、例えば、図示しないモータのシャフトであってもよいし、モータのシャフトと共に回転するように構成されたシャフトであってもよい。磁界発生器５とシャフト１０１は、固定部材４によって一体となって回転するように構成されている。本実施の形態に係る角度検出装置１００は、角度センサ装置１に加えて、シャフト１０１を備えている。

以下、角度センサ装置１および角度検出装置１００の検出対象の角度を、対象角度と言い、記号θで表す。本実施の形態における対象角度θは、磁界発生器５およびシャフト１０１の回転角度θＭに対応する。

角度センサ装置１は、更に、第１の磁気センサ１０と、第２の磁気センサ２０と、第１の磁気センサ１０と第２の磁気センサ２０が搭載された基板６とを備えている。基板６は、回転軸に平行な一方向から見て、磁界発生器５およびシャフト１０１を挟むＵ字状の平面形状を有している。第１の磁気センサ１０と第２の磁気センサ２０は、それぞれ基板６の長手方向の両端の近傍部分に搭載されている。図１において、符号４０は、基板６から信号を取り出すために、例えば基板６に半田接合またはプレスフィット接続された複数の端子を示している。

角度センサ装置１は、更に、磁界発生器５、第１の磁気センサ１０および第２の磁気センサ２０を収容するホルダ７を備えている。本実施の形態では特に、ホルダ７は、磁界発生器５を収容する第１の収容部７ａと、基板６すなわち第１および第２の磁気センサ１０，２０を収容する第２の収容部７ｂとに区画されている。ホルダ７の第１および第２の収容部７ａ，７ｂは、図示しないカバーによって覆われていてもよい。

角度センサ装置１は、更に、第１および第２の磁気センサ１０，２０を角度センサ装置１の外部に接続するためのコネクタ８を備えている。

次に、図２および図３を参照して、磁界発生器５の構成と、第１および第２の磁気センサ１０，２０の配置について詳しく説明する。図２は、角度センサ装置１の要部を示す平面図である。図３は、角度センサ装置１の要部を示す側面図である。図２および図３において、記号Ｃは、回転軸を示している。なお、図２および図３では、便宜上、固定部材４を省略している。

磁界発生器５は、回転軸Ｃの軸周り方向に沿って配置された複数の磁極を含んでいる。複数の磁極は、回転軸Ｃに平行な一方向から見て回転軸Ｃを挟む配置に配置され且つ互いに磁化の方向が反対の２つの磁極すなわちＮ極およびＳ極を含んでいる。磁界発生器５は、複数の磁極として、奇数組のＮ極およびＳ極を含んでいてもよい。本実施の形態では特に、磁界発生器５は、１組のＮ極およびＳ極を含んでいる。

図３において、記号ＰＬ０は、回転軸Ｃに垂直な仮想の平面のうち、回転軸Ｃに平行な方向における磁界発生器５の中心と交差する平面を示している。磁界発生器５は、回転軸Ｃに垂直な一方向（例えば、紙面に垂直な一方向）から見たときに、その全体が仮想の平面ＰＬ０と交差している。

ここで、回転軸Ｃに平行な一方向から見たときに、それぞれ磁界発生器５の外周面の外側において回転軸Ｃを挟む２つの位置を、第１の位置Ｐ１および第２の位置Ｐ２と言う。第１の磁気センサ１０は、第１の位置Ｐ１に配置されている。第２の磁気センサ２０は、第２の位置Ｐ２に配置されている。本実施の形態では特に、第２の位置Ｐ２は、回転軸Ｃに平行な一方向から見たときに、第１の位置Ｐ１から、回転軸Ｃを中心として軸周り方向に１８０°回転した位置である。

図３に示したように、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２は、回転軸Ｃに平行な方向において同じ位置である。図３に示した例では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２は、仮想の平面ＰＬ０と交差する。従って、第１の位置Ｐ１から仮想の平面ＰＬ０までの距離と、第２の位置Ｐ２から仮想の平面ＰＬ０までの距離は、いずれも０である。

基板６は、回転軸Ｃに平行な方向の両端に位置する第１の面６ａおよび第２の面６ｂを有している。第１の磁気センサ１０と第２の磁気センサ２０は、それぞれ、第１の面６ａに搭載されている。

第１の磁気センサ１０は、第１の位置Ｐ１における対象磁界を検出し、第２の磁気センサ２０は、第２の位置Ｐ２における対象磁界を検出する。以下、第１の位置Ｐ１における対象磁界を第１の部分磁界ＭＦａと言い、第２の位置Ｐ２における対象磁界を第２の部分磁界ＭＦｂと言う。磁界発生器５が回転軸Ｃを中心として回転すると、第１の部分磁界ＭＦａは、第１の位置Ｐ１を中心として回転し、第２の部分磁界ＭＦｂは、第２の位置Ｐ２を中心として回転する。図２では、便宜上、第１の部分磁界ＭＦａを、第１の位置Ｐ１から離れた位置に描いている。同様に、図２では、便宜上、第２の部分磁界ＭＦｂを、第２の位置Ｐ２から離れた位置に描いている。

ここで、図２ないし図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。まず、図３に示した回転軸Ｃに平行で、図３における下から上に向かう方向をＺ方向とする。図２では、Ｚ方向を図２における奥から手前に向かう方向として表している。次に、Ｚ方向に垂直な２方向であって、互いに直交する２つの方向をＸ方向とＹ方向とする。図２および図３では、Ｘ方向を右側に向かう方向として表している。図２では、Ｙ方向を上側に向かう方向として表し、図３では、Ｙ方向を図３における手前から奥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方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を－Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を－Ｚ方向とする。

図４において、記号ＰＬ１は、回転軸Ｃに垂直な仮想の平面のうち、第１の位置Ｐ１と交差する仮想の平面を示している。以下、この仮想の平面を、第１の基準平面ＰＬ１と言う。第１の磁気センサ１０は、実質的に、第１の部分磁界ＭＦａのうち、第１の基準平面ＰＬ１に平行な方向の成分を検出するように構成されている。以下の説明において、第１の部分磁界ＭＦａの方向とは、第１の基準平面ＰＬ１内に位置する方向を指す。

また、図４において、記号ＰＬ２は、回転軸Ｃに垂直な仮想の平面のうち、第２の位置Ｐ２と交差する仮想の平面を示している。以下、この仮想の平面を、第２の基準平面ＰＬ２と言う。第２の磁気センサ２０は、実質的に、第２の部分磁界ＭＦｂのうち、第２の基準平面ＰＬ２に平行な方向の成分を検出するように構成されている。以下の説明において、第２の部分磁界ＭＦｂの方向とは、第２の基準平面ＰＬ２内に位置する方向を指す。

本実施の形態では特に、仮想の平面ＰＬ０、第１の基準平面ＰＬ１および第２の基準平面ＰＬ２は、実質的に同じ平面である。

第１および第２の部分磁界ＭＦａ，ＭＦｂの方向は、いずれも、図４において反時計回り方向に回転するものとする。図４に示したように、第１の部分磁界ＭＦａの方向がＹ方向に対してなす角度を記号θ１で表し、第２の部分磁界ＭＦｂの方向がＹ方向に対してなす角度を記号θ２で表す。角度θ１，θ２は、Ｙ方向から反時計回り方向に見たときに正の値で表し、Ｙ方向から時計回り方向に見たときに負の値で表す。

なお、Ｚ方向に離れた位置から磁界発生器５およびシャフト１０１を見たときに、磁界発生器５およびシャフト１０１が時計回り方向に回転すると、第１および第２の部分磁界ＭＦａ，ＭＦｂの方向は、いずれも、図４において反時計回り方向に回転する。

次に、図５を参照して、第１および第２の磁気センサ１０，２０の構成について詳しく説明する。図５は、第１および第２の磁気センサ１０，２０の構成を示すブロック図である。

第１の磁気センサ１０は、第１の検出回路１１と第２の検出回路１２とを含んでいる。第１の検出回路１１と第２の検出回路１２は、図１ないし図３において符号１０を付した部分に含まれている。第１の検出回路１１と第２の検出回路１２は、それぞれ第１の部分磁界ＭＦａを検出して検出信号Ｓ１，Ｓ２を出力するように構成されている。

第２の磁気センサ２０は、第３の検出回路２１と第４の検出回路２２とを含んでいる。第３の検出回路２１と第４の検出回路２２は、図１ないし図３において符号２０を付した部分に含まれている。第３の検出回路２１と第４の検出回路２２は、それぞれ第２の部分磁界ＭＦｂを検出して検出信号Ｓ３，Ｓ４を出力するように構成されている。

第１の検出回路１１と第３の検出回路２１は、それぞれ第１の方向に感度を有するように構成され、且つ第１の方向に平行な特定の一方向の第１の磁界成分が印加された場合に第１の検出回路１１の検出信号Ｓ１と第３の検出回路２１の検出信号Ｓ３がそれぞれ最大になるように構成されている。以下、第１の方向に平行な特定の一方向を、方向Ｄ１と言う。

本実施の形態では特に、第１の方向はＸ方向に平行な方向であり、方向Ｄ１はＸ方向である。第１の検出回路１１は、第１の部分磁界ＭＦａのＸ方向に平行な方向の成分を検出し、角度θ１の正弦と対応関係を有する検出信号Ｓ１を生成する。検出信号Ｓ１は、第１の部分磁界ＭＦａのＸ方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有していてもよい。また、第３の検出回路２１は、第２の部分磁界ＭＦｂのＸ方向に平行な方向の成分を検出し、角度θ２の正弦と対応関係を有する検出信号Ｓ３を生成する。検出信号Ｓ３は、第２の部分磁界ＭＦｂのＸ方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有していてもよい。

第２の検出回路１２と第４の検出回路２２は、それぞれ第２の方向に感度を有するように構成され、且つ第２の方向に平行な特定の一方向の第２の磁界成分が印加された場合に第２の検出回路１２の検出信号Ｓ２と第４の検出回路２２の検出信号Ｓ４がそれぞれ最大になるように構成されている。以下、第２の方向に平行な特定の一方向を、方向Ｄ２と言う。

本実施の形態では特に、第２の方向はＹ方向に平行な方向であり、方向Ｄ２は－Ｙ方向である。第１の方向と第２の方向は、互いに直交する。また、方向Ｄ１と方向Ｄ２も、互いに直交する。第２の検出回路１２は、第１の部分磁界ＭＦａのＹ方向に平行な方向の成分を検出し、角度θ１の余弦と対応関係を有する検出信号Ｓ２を生成する。検出信号Ｓ２は、第１の部分磁界ＭＦａのＹ方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有していてもよい。また、第４の検出回路２２は、第２の部分磁界ＭＦｂのＹ方向に平行な方向の成分を検出し、角度θ２の余弦と対応関係を有する検出信号Ｓ４を生成する。検出信号Ｓ４は、第２の部分磁界ＭＦｂのＹ方向に平行な方向の成分の強度と対応関係を有していてもよい。

図１ないし図３に示した磁界発生器５およびシャフト１０１が所定の周期Ｔで回転すると、対象角度θは周期Ｔで変化する。この場合、検出信号Ｓ１～Ｓ４は、いずれも、周期Ｔで周期的に変化する。検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ３の位相は同じである。検出信号Ｓ２と検出信号Ｓ４の位相は同じである。検出信号Ｓ２の位相は、検出信号Ｓ１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。検出信号Ｓ４の位相は、検出信号Ｓ３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。なお、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の作製の精度等の観点から、これらの検出信号の位相の関係は、上記の関係からわずかにずれていてもよい。

第１の磁気センサ１０は、更に、第１の演算回路１３を含んでいる。第１の演算回路１３は、検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、対象角度θの検出値である第１の角度検出値θ１ｓを生成する。第１の演算回路１３は、第１および第２の検出回路１１，１２（図１ないし図３において符号１０を付した部分）と一体化されていてもよいし、第１および第２の検出回路１１，１２とは別体であってもよい。

第２の磁気センサ２０は、更に、第２の演算回路２３を含んでいる。第２の演算回路２３は、検出信号Ｓ３，Ｓ４に基づいて、対象角度θの検出値である第２の角度検出値θ２ｓを生成する。第２の演算回路２３は、第３および第４の検出回路２１，２２（図１ないし図３において符号２０を付した部分）と一体化されていてもよいし、第３および第４の検出回路２１，２２とは別体であってもよい。

角度センサ装置１は、更に、プロセッサ３０を備えている。プロセッサ３０は、第１の角度検出値θ１ｓと第２の角度検出値θ２ｓに基づいて、対象角度θの補正された検出値θｓを生成する。プロセッサ３０は、図１に示した基板６に搭載されていてもよいし、搭載されていなくてもよい。プロセッサ３０が基板６に搭載されている場合、プロセッサ３０は、第１および第２の演算回路１３，２３と一体化されていてもよいし、第１および第２の演算回路１３，２３とは別体であってもよい。プロセッサ３０が基板６に搭載されていない場合、プロセッサ３０は、図１に示したコネクタ８に接続された図示しない信号線を介して第１および第２の演算回路１３，２３の各々と接続されていてもよい。

第１および第２の演算回路１３，２３は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって実現することができる。プロセッサ３０は、例えば、ＡＳＩＣまたはマイクロコンピュータによって実現することができる。

次に、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の構成について説明する。第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２の各々は、少なくとも１つの磁気検出素子を含んでいる。少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。磁気抵抗効果素子は、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子でもよい。また、少なくとも１つの磁気検出素子は、ホール素子等、磁気抵抗効果素子以外の磁界を検出する素子を、少なくとも１つ含んでいてもよい。

図６は、第１の検出回路１１の具体的な構成の一例を示している。この例では、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、４つの磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４と、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とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ１１は、電源ポートＶ１と出力ポートＥ１１との間に設けられている。磁気検出素子Ｒ１２は、出力ポートＥ１１とグランドポートＧ１との間に設けられている。磁気検出素子Ｒ１３は、出力ポートＥ１２とグランドポートＧ１との間に設けられている。磁気検出素子Ｒ１４は、電源ポートＶ１と出力ポートＥ１２との間に設けられている。電源ポートＶ１には、所定の大きさの電圧または電流が印加される。グランドポートＧ１はグランドに接続される。

第３の検出回路２１の構成は、第１の検出回路１１の構成と同じである。そのため、以下の説明では、第３の検出回路２１の構成要素について、第１の検出回路１１の構成要素と同じ符号を用いる。

図７は、第２の検出回路１２の具体的な構成の一例を示している。この例では、第２の検出回路１２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、４つの磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４と、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とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ２１は、電源ポートＶ２と出力ポートＥ２１との間に設けられている。磁気検出素子Ｒ２２は、出力ポートＥ２１とグランドポートＧ２との間に設けられている。磁気検出素子Ｒ２３は、出力ポートＥ２２とグランドポートＧ２との間に設けられている。磁気検出素子Ｒ２４は、電源ポートＶ２と出力ポートＥ２２との間に設けられている。電源ポートＶ２には、所定の大きさの電圧または電流が印加される。グランドポートＧ２はグランドに接続される。

第４の検出回路２２の構成は、第２の検出回路１２の構成と同じである。そのため、以下の説明では、第４の検出回路２２の構成要素について、第２の検出回路１２の構成要素と同じ符号を用いる。

本実施の形態では、磁気検出素子Ｒ１１～Ｒ１４，Ｒ２１～Ｒ２４の各々は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を含んでいる。複数のＭＲ素子の各々は、例えばスピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、対象磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する磁性層である自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ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。図６および図７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。

第１の検出回路１１では、磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１３に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向であり、磁気検出素子Ｒ１２，Ｒ１４に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は－Ｘ方向である。この場合、角度θ１の正弦に応じて、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差が変化する。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検出信号Ｓ１として出力する。従って、検出信号Ｓ１は、角度θ１の正弦と対応関係を有する。また、検出信号Ｓ１は、第１の検出回路１１にＸ方向の磁界成分が印加された場合に最大になり、第１の検出回路１１に－Ｘ方向の磁界成分が印加された場合に最小になる。

第２の検出回路１２では、磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２３に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は－Ｙ方向であり、磁気検出素子Ｒ２２，Ｒ２４に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＹ方向である。この場合、角度θ１の余弦に応じて、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差が変化する。差分検出器２５は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を検出信号Ｓ２として出力する。従って、検出信号Ｓ２は、角度θ１の余弦と対応関係を有する。また、検出信号Ｓ２は、第２の検出回路１２に－Ｙ方向の磁界成分が印加された場合に最大になり、第２の検出回路１２にＹ方向の磁界成分が印加された場合に最小になる。

第３の検出回路２１では、角度θ２の正弦に応じて、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差が変化する。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検出信号Ｓ３として出力する。従って、検出信号Ｓ３は、角度θ２の正弦と対応関係を有する。また、検出信号Ｓ３は、第３の検出回路２１にＸ方向の磁界成分が印加された場合に最大になり、第３の検出回路２１に－Ｘ方向の磁界成分が印加された場合に最小になる。

第４の検出回路２２では、角度θ２の余弦に応じて、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差が変化する。差分検出器２５は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を検出信号Ｓ４として出力する。従って、検出信号Ｓ４は、角度θ２の余弦と対応関係を有する。また、検出信号Ｓ４は、第４の検出回路２２に－Ｙ方向の磁界成分が印加された場合に最大になり、第４の検出回路２２にＹ方向の磁界成分が印加された場合に最小になる。

なお、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２内の複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。

ここで、図８を参照して、磁気検出素子の構成の一例について説明する。図８は、図６および図７に示した第１および第２の検出回路１１，１２における１つの磁気検出素子の一部を示す斜視図である。この例では、１つの磁気検出素子は、複数の下部電極４１と、複数のＭＲ素子５０と、複数の上部電極４２とを有している。複数の下部電極４１は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極４１は細長い形状を有している。下部電極４１の長手方向に隣接する２つの下部電極４１の間には、間隙が形成されている。図８に示したように、下部電極４１の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ素子５０が配置されている。ＭＲ素子５０は、下部電極４１側から順に積層された自由層５１、ギャップ層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４１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４２は、複数のＭＲ素子５０の上に配置されている。個々の上部電極４２は細長い形状を有し、下部電極４１の長手方向に隣接する２つの下部電極４１上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子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８に示した磁気検出素子は、複数の下部電極４１と複数の上部電極４２とによって直列に接続された複数のＭＲ素子５０を有している。

なお、ＭＲ素子５０における層５１～５４の配置は、図８に示した配置とは上下が反対でもよい。なお、磁化固定層５３は、いわゆるセルフピン止め型の固定層（Synthetic Ferri Pinned 層、ＳＦＰ層）であってもよい。セルフピン止め型の固定層は、強磁性層、非磁性中間層および強磁性層を積層させた積層フェリ構造を有し、２つの強磁性層を反強磁性的に結合させてなるものである。磁化固定層５３がセルフピン止め型の固定層である場合、反強磁性層５４を省略してもよい。

次に、第１および第２の角度検出値θ１ｓ，θ２ｓの算出方法について説明する。第１の磁気センサ１０の第１の演算回路１３は、例えば下記の式（１）によって、０°以上３６０°未満の範囲内でθ１ｓを算出する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。

θ１ｓ＝ａｔａｎ（Ｓ１／Ｓ２）＋１８０° …（１）

第２の磁気センサ２０の第２の演算回路２３は、例えば下記の式（２）によって、０°以上３６０°未満の範囲内でθ２ｓを算出する。

θ２ｓ＝ａｔａｎ（Ｓ３／Ｓ４）＋１８０° …（２）

次に、検出値θｓの算出方法について説明する。プロセッサ３０は、第１の角度検出値θ１ｓと第２の角度検出値θ２ｓの和を求めることを含む演算によって、検出値θｓを算出する。本実施の形態では、プロセッサ３０は、例えば下記の式（３）によって、θｓを算出する。

θｓ＝（θ１ｓ＋θ２ｓ）／２ …（３）

次に、本実施の形態に係る角度センサ装置１および角度検出装置１００の作用および効果について説明する。本実施の形態では、磁界発生器５と第１および第２の磁気センサ１０，２０との相対的な位置関係が所定の位置（設計上の位置）からずれた場合、第１の角度検出値θ１ｓと第２の角度検出値θ２ｓの一方が増加し、他方が減少するように、第１ないし第４の検出回路１１，１２，２１，２２が構成されている。具体的には、前述のように、第１の検出回路１１と第３の検出回路２１が、それぞれＸ方向に平行な方向に感度を有するように構成され、且つＸ方向の第１の磁界成分が印加された場合に第１の検出回路１１と第３の検出回路２１のそれぞれの検出信号Ｓ１，Ｓ３が最大になるように構成されると共に、第２の検出回路１２と第４の検出回路２２が、それぞれＹ方向に平行な方向に感度を有するように構成され、且つ－Ｙ方向の第２の磁界成分が印加された場合に第２の検出回路１２と第４の検出回路２２のそれぞれの検出信号Ｓ２，Ｓ４が最大になるように構成されている。これにより、本実施の形態によれば、磁界発生器５と第１および第２の磁気センサ１０，２０との位置ずれに起因した検出値θｓの誤差を低減することができる。

ここで、磁界発生器５と第１および第２の磁気センサ１０，２０との位置ずれに起因した第１および第２の角度検出値θ１ｓ，θ２ｓのずれについて説明する。表１には、磁界発生器５およびシャフト１０１の回転角度θＭが０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°および３１５°の各々の場合における第１および第２の角度検出値θ１ｓ，θ２ｓのずれを示している。なお、ここでは、回転軸を含むＸＺ平面の－Ｙ方向側にＮ極が位置し、回転軸を含むＸＺ平面のＹ方向側にＳ極が位置する状態における回転角度θＭを０°としている。磁界発生器５およびシャフト１０１は、Ｚ方向に離れた位置から磁界発生器５およびシャフト１０１を見たときに、時計回り方向に回転するものとする。

表１において、「第１の場合」は、磁界発生器５が所定の位置から－Ｙ方向にずれた場合であり、「第２の場合」は、磁界発生器５が所定の位置からＸ方向にずれた場合である。所定の位置は、設計上の位置である。表１では、θ１ｓまたはθ２ｓが、磁界発生器５がずれていない状態から増加した場合を“＋”で表し、θ１ｓまたはθ２ｓが、磁界発生器５がずれていない状態から減少した場合を“－”で表し、磁界発生器５がずれていない状態から増加も減少もしない場合を“０”で表している。

例えば、回転角度θＭが９０°の状態において、磁界発生器５が所定の位置から－Ｙ方向にずれた場合（第１の場合）、第１の部分磁界ＭＦａは－Ｘ方向から－Ｙ方向に向かって傾き、第２の部分磁界ＭＦｂは－Ｘ方向からＹ方向に向かって傾く。その結果、第１の角度検出値θ１ｓは９０°よりも大きくなり、第２の角度検出値θ２ｓは９０°よりも小さくなる。また、回転角度θＭが１８０°の状態において、磁界発生器５が所定の位置から－Ｙ方向にずれた場合（第１の場合）、第１の部分磁界ＭＦａは－Ｙ方向からＸ方向に向かって傾き、第２の部分磁界ＭＦｂは－Ｙ方向から－Ｘ方向に向かって傾く。その結果、第１の角度検出値θ１ｓは１８０°よりも大きくなり、第２の角度検出値θ２ｓは１８０°よりも小さくなる。

また、例えば、回転角度θＭが４５°の状態において、磁界発生器５が所定の位置からＸ方向にずれた場合（第２の場合）、第１の部分磁界ＭＦａは、Ｙ方向から－Ｘ方向に向かって４５°だけ回転した方向から、－Ｘ方向に向かって傾き、第２の部分磁界ＭＦｂは、Ｙ方向から－Ｘ方向に向かって４５°だけ回転した方向から、Ｙ方向に向かって傾く。その結果、第１の角度検出値θ１ｓは４５°よりも大きくなり、第２の角度検出値θ２ｓは４５°よりも小さくなる。また、回転角度θＭが１３５°の状態において、磁界発生器５が所定の位置からＸ方向にずれた場合（第２の場合）、第１の部分磁界ＭＦａは、－Ｘ方向から－Ｙ方向に向かって４５°だけ回転した方向から、－Ｘ方向に向かって傾き、第２の部分磁界ＭＦｂは、－Ｘ方向から－Ｙ方向に向かって４５°だけ回転した方向から、－Ｙ方向に向かって傾く。その結果、第１の角度検出値θ１ｓは１３５°よりも小さくなり、第２の角度検出値θ２ｓは１３５°よりも大きくなる。

このように、本実施の形態では、第１の場合と第２の場合のいずれにおいても、第１および第２の角度検出値θ１ｓ，θ２ｓは、一方が増加すると他方が減少する。なお、回転角度θＭが０°の状態において、磁界発生器５が所定の位置から－Ｙ方向にずれた場合（第１の場合）、第２の角度検出値θ２ｓは、０°から３６０°に近い角度（例えば３５９°）に変化する。表１では、便宜上、第２の角度検出値θ２ｓが上述のように変化する場合には、第２の角度検出値θ２ｓは減少するものとみなしている。

なお、第１の場合とは逆に、磁界発生器５が所定の位置から－Ｙ方向にずれた場合には、第１の角度検出値θ１ｓは減少し、第２の角度検出値θ２ｓは増加する。また、第２の場合とは逆に、磁界発生器５が所定の位置から－Ｘ方向にずれた場合には、第１および第２の角度検出値θ１ｓ，θ２ｓは、第２の場合に増加する回転角度θＭでは減少し、第２の場合に減少する回転角度θＭでは増加する。

以上説明したように、本実施の形態では、磁界発生器５と第１および第２の磁気センサ１０，２０との相対的な位置関係がずれた場合であっても、第１および第２の角度検出値θ１ｓ，θ２ｓは、互いのずれが相殺されるように変化する。これにより、本実施の形態によれば、磁界発生器５と第１および第２の磁気センサ１０，２０との位置ずれに起因した検出値θｓの誤差を低減することができる。

次に、検出値θｓの誤差が低減することを示す実験の結果について説明する。実験では、作製した角度センサ装置１を用いて、磁界発生器５をずらしたときの第１の角度検出値θ１ｓと検出値θｓの各々の誤差を求めた。作製した角度センサ装置１の主要なパラメータは、以下の通りである。磁界発生器５の外径は、２０ｍｍである。磁界発生器５の内径は、１６ｍｍである。第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２との間隔は、２９ｍｍである。

実験では、以下の第１ないし第４の位置に磁界発生器５の回転中心をずらした状態で磁界発生器５を回転させて、第１の角度検出値θ１ｓと検出値θｓを求めた。ここで、所定の位置を、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２の中点とする。第１の位置は、所定の位置からＸ方向に０．１ｍｍだけずれた位置である。第２の位置は、所定の位置からＸ方向に０．３ｍｍだけずれた位置である。第３の位置は、所定の位置から－Ｙ方向に０．１ｍｍだけずれた位置である。第４の位置は、所定の位置から－Ｙ方向に０．３ｍｍだけずれた位置である。そして、実験では、回転角度θＭと第１の角度検出値θ１ｓとの差を第１の角度検出値θ１ｓの誤差として求め、回転角度θＭと検出値θｓとの差を検出値θｓの誤差として求めた。第１の角度検出値θ１ｓの誤差は、第１の磁気センサ１０のみを使用した場合における検出値θｓに相当する。

図９は、第１の位置に磁界発生器５の回転中心をずらした第１の状態おける第１の角度検出値θ１ｓと検出値θｓの各々の誤差を示す特性図である。図１０は、第２の位置に磁界発生器５の回転中心をずらした第２の状態における第１の角度検出値θ１ｓと検出値θｓの各々の誤差を示す特性図である。図１１は、第３の位置に磁界発生器５の回転中心をずらした第３の状態における第１の角度検出値θ１ｓと検出値θｓの各々の誤差を示す特性図である。図１２は、第４の位置に磁界発生器５の回転中心をずらした第４の状態における第１の角度検出値θ１ｓと検出値θｓの各々の誤差を示す特性図である。

図９ないし図１２において、横軸は回転角度θＭを示し、縦軸は誤差を示している。また、図９ないし図１２において、破線で結んだ複数の点は、第１の角度検出値θ１ｓの誤差を示し、実線で結んだ複数の点は、検出値θｓの誤差を示している。図９ないし図１２から、本実施の形態によれば、第１の磁気センサ１０のみを使用した場合に比べて、磁界発生器５と第１および第２の磁気センサ１０，２０との位置ずれに起因した検出値θｓの誤差が小さくなることが分かる。

なお、ここまでは、磁界発生器５が所定の方向に静的にずれた場合を例にとって、本実施の形態の効果について説明してきた。しかし、上記の説明は、磁界発生器５が回転軸Ｃに直交する方向に周期的に変動する場合にも当てはまる。

［変形例］
次に、本実施の形態に係る角度センサ装置１の第１および第２の変形例について説明する。始めに、図１３を参照して、角度センサ装置１の第１の変形例について説明する。第１の変形例では、角度センサ装置１は、図２および図３に示した磁界発生器５の代わりに、磁界発生器１０５を備えている。磁界発生器１０５は、３組のＮ極およびＳ極を含んでいる。磁界発生器１０５では、回転軸Ｃに平行な一方向から見て回転軸Ｃを挟む配置に配置された２つの磁極は、互いに磁化の方向が反対の２つの磁極すなわちＮ極およびＳ極である。

次に、図１４を参照して、角度センサ装置１の第２の変形例について説明する。第２の変形例では、角度センサ装置１は、図２および図３に示した磁界発生器５の代わりに、磁界発生器２０５を備えている。磁界発生器２０５は、５組のＮ極およびＳ極を含んでいる。磁界発生器２０５では、回転軸Ｃに平行な一方向から見て回転軸Ｃを挟む配置に配置された２つの磁極は、互いに磁化の方向が反対の２つの磁極すなわちＮ極およびＳ極である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。始めに、図１５を参照して、本実施の形態に係る角度センサ装置１が第１の実施の形態と異なる点について説明する。図１５は、本実施の形態に係る角度センサ装置１の要部を示す側面図である。

本実施の形態では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２は、回転軸Ｃに平行な方向において互いに異なる位置である。図１５には、回転軸Ｃに垂直且つ回転軸Ｃに平行な方向における磁界発生器５の中心と交差する仮想の平面ＰＬ０を示している。第１の位置Ｐ１から仮想の平面ＰＬ０までの距離と、第２の位置Ｐ２から仮想の平面ＰＬ０までの距離は、互いに等しくてもよい。また、第１の磁気センサ１０は、基板６の第１の面６ａに搭載され、第２の磁気センサ２０は、基板６の第２の面６ｂに搭載されている。そのため、第１の磁気センサ１０と第２の磁気センサ２０は、回転軸Ｃに平行な方向において互いに異なる位置に配置されている。

次に、本実施の形態の効果について説明する。磁界発生器５が所定の位置（設計上の位置）から回転軸Ｃに平行な方向にずれることにより、仮想の平面ＰＬ０と第１および第２の位置Ｐ１，Ｐ２との相対的な位置関係が変化する。第１の実施の形態のように、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２が仮想の平面ＰＬ０と交差する場合、磁界発生器５が所定の位置から回転軸Ｃに平行な方向にずれると、第１および第２の角度検出値θ１ｓ，θ２ｓはいずれも、磁界発生器５がずれていない状態の値からずれてしまい、検出値θｓもずれてしまう。

これに対し、本実施の形態では、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２を、回転軸Ｃに平行な方向において互いに異なる位置としている。そのため、磁界発生器５が所定の位置にある状態では、第１および第２の角度検出値θ１ｓ，θ２ｓはいずれも、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２が仮想の平面ＰＬ０と交差する場合の値からずれている。磁界発生器５が所定の位置から回転軸Ｃに平行な方向にずれると、第１および第２の角度検出値θ１ｓ，θ２ｓの一方のずれは大きくなるが、他方のずれは小さくなる。これにより、本実施の形態によれば、回転軸Ｃに平行な方向における磁界発生器５の位置ずれに起因した検出値θｓの誤差を低減することができる。

なお、回転軸Ｃに平行な方向における磁界発生器５の位置ずれが検出値θｓの誤差に与える影響が、回転軸Ｃに直交する方向における磁界発生器５の位置ずれが検出値θｓの誤差に与える影響に比べて十分に小さい場合には、第１の実施の形態のように、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２を、回転軸Ｃに平行な方向において同じ位置にしてもよい。

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１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、図１６を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１６は、本実施の形態に係る角度センサ装置１の要部を示す側面図である。

本実施の形態に係る角度センサ装置１は、以下の点で第２の実施の形態と異なっている。本実施の形態に係る角度センサ装置１は、第２の実施の形態における基板６の代わりに、２つの基板６１，６２を備えている。基板６１は、Ｚ方向の端に位置する第１の面６１ａと、－Ｚ方向の端に位置する第２の面６１ｂを有している。基板６２は、Ｚ方向の端に位置する第１の面６２ａと、－Ｚ方向の端に位置する第２の面６２ｂを有している。基板６１，６２は、回転軸に平行な一方向から見て、磁界発生器５およびシャフト１０１を挟むように配置されている。基板６１，６２は、互いに固定されていてもよいし、図示しない他の基板に固定されていてもよい。

第１の磁気センサ１０は、基板６１の第１の面６１ａに搭載されている。第２の磁気センサ２０は、基板６２の第１の面６２ａに搭載されている。基板６１，６２は、回転軸Ｃに平行な方向において互いに異なる位置に配置されている。そのため、第１の磁気センサ１０と第２の磁気センサ２０も、回転軸Ｃに平行な方向において互いに異なる位置に配置されている。

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。

［第４の実施の形態］
次に、図１７を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１７は、本実施の形態に係る角度センサ装置の要部を示す平面図である。以下、本実施の形態に係る角度検出装置１００が第１の実施の形態と異なる点について説明する。本実施の形態に係る角度検出装置１００は、第１の実施の形態における角度センサ装置１の代わりに、角度センサ装置２０１を備えている。

角度センサ装置２０１は、第１の実施の形態で説明した、磁界発生器５、第１の磁気センサ１０、第２の磁気センサ２０および基板６を備えている。角度センサ装置２０１は、更に、ホルダ２０７を備えている。本実施の形態では、ホルダ２０７は、第１および第２の磁気センサ１０，２０を収容するが、磁界発生器５を収容しない。

角度センサ装置２０１のその他の構成は、第１ないし第３のいずれかの実施の形態と同じであってもよい。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１ないし第３のいずれかの実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記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、磁界発生器５は、１組、３組または５組のＮ極およびＳ極に限らず、７組以上の奇数組のＮ極およびＳ極を含んでいてもよい。

１…角度センサ装置、４…固定部材、５…磁界発生器、６…基板、６ａ…第１の面、６ｂ…第２の面、７…ホルダ、８…コネクタ、１０…第１の磁気センサ、１１…第１の検出回路、１２…第２の検出回路、１３…第１の演算回路、２０…第２の磁気センサ、２１…第３の検出回路、２２…第４の検出回路、２３…第２の演算回路、３０…プロセッサ、４１…下部電極、４２…上部電極、５０…ＭＲ素子、１００…角度検出装置、１０１…シャフト、ＭＦａ…第１の部分磁界、ＭＦｂ…第２の部分磁界、Ｐ１…第１の位置、Ｐ２…第２の位置、ＰＬ０…仮想の平面、θ１ｓ…第１の角度検出値、θ２ｓ…第２の角度検出値、θｓ…検出値。

なお、第１の場合とは逆に、磁界発生器５が所定の位置からＹ方向にずれた場合には、第１の角度検出値θ１ｓは減少し、第２の角度検出値θ２ｓは増加する。また、第２の場合とは逆に、磁界発生器５が所定の位置から－Ｘ方向にずれた場合には、第１および第２の角度検出値θ１ｓ，θ２ｓは、第２の場合に増加する回転角度θＭでは減少し、第２の場合に減少する回転角度θＭでは増加する。

実験では、以下の第１ないし第４の位置に磁界発生器５の回転中心をずらした状態で磁界発生器５を回転させて、第１の角度検出値θ１ｓと検出値θｓを求めた。ここで、所定の位置を、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２の中点とする。第１の位置は、所定の位置からＸ方向に０．１ｍｍだけずれた位置である。第２の位置は、所定の位置からＸ方向に０．３ｍｍだけずれた位置である。第３の位置は、所定の位置から－Ｙ方向に０．１ｍｍだけずれた位置である。第４の位置は、所定の位置から－Ｙ方向に０．３ｍｍだけずれた位置である。そして、実験では、回転角度θＭと第１の角度検出値θ１ｓとの差を第１の角度検出値θ１ｓの誤差として求め、回転角度θＭと検出値θｓとの差を検出値θｓの誤差として求めた。第１の角度検出値θ１ｓの誤差は、第１の磁気センサ１０のみを使用した場合における検出値θｓの誤差に相当する。

Claims (11)

1. 対象磁界を発生すると共に回転軸を中心として回転するように構成された磁界発生器と、
   前記回転軸に平行な一方向から見たときに、それぞれ前記磁界発生器の外周面の外側において前記回転軸を挟む第１の位置および第２の位置に配置された第１の磁気センサおよび第２の磁気センサとを備え、
   前記磁界発生器は、前記回転軸の軸周り方向に沿って配置された複数の磁極を含み、
   前記複数の磁極は、前記回転軸に平行な一方向から見て前記回転軸を挟む配置に配置され且つ互いに磁化の方向が反対の２つの磁極を含み、
   前記第１の磁気センサは、それぞれ前記第１の位置における前記対象磁界を検出して検出信号を出力するように構成された第１の検出回路および第２の検出回路と、前記第１の検出回路と前記第２の検出回路の各々の検出信号に基づいて前記磁界発生器の回転角度の検出値である第１の角度検出値を算出するように構成された第１の演算回路とを含み、
   前記第２の磁気センサは、それぞれ前記第２の位置における前記対象磁界を検出して検出信号を出力するように構成された第３の検出回路および第４の検出回路と、前記第３の検出回路および前記第４の検出回路の各々の検出信号に基づいて前記回転角度の検出値である第２の角度検出値を算出するように構成された第２の演算回路とを含み、
   前記第１の検出回路と前記第３の検出回路は、それぞれ第１の方向に感度を有するように構成され、且つ前記第１の方向に平行な特定の一方向の第１の磁界成分が印加された場合に前記第１の検出回路と前記第３の検出回路の各々の検出信号が最大になるように構成され、
   前記第２の検出回路と前記第４の検出回路は、それぞれ第２の方向に感度を有するように構成され、且つ前記第２の方向に平行な特定の一方向の第２の磁界成分が印加された場合に前記第２の検出回路と前記第４の検出回路の各々の検出信号が最大になるように構成されていることを特徴とする角度センサ装置。
2. 前記第２の位置は、前記回転軸に平行な一方向から見たときに、前記第１の位置から、前記回転軸を中心として前記軸周り方向に１８０°回転した位置であることを特徴とする請求項１記載の角度センサ装置。
3. 前記磁界発生器は、前記回転軸に垂直な一方向から見たときに、その全体が前記回転軸に垂直な仮想の平面と交差し、
   前記第１の位置から前記仮想の平面までの距離と、前記第２の位置から前記仮想の平面までの距離は、互いに等しいことを特徴とする請求項１または２記載の角度センサ装置。
4. 前記第１の位置と前記第２の位置は、前記回転軸に平行な方向において同じ位置である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角度センサ装置。
5. 前記第１の位置と前記第２の位置は、前記回転軸に平行な方向において互いに異なる位置である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角度センサ装置。
6. 前記磁界発生器は、前記複数の磁極として、奇数組の前記２つの磁極を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の角度センサ装置。
7. 更に、前記第１の磁気センサと前記第２の磁気センサが搭載された基板を備え、
   前記基板は、前記回転軸に平行な方向の両端に位置する第１の面および第２の面を有し、
   前記第１の磁気センサは、前記第１の面に搭載され、
   前記第２の磁気センサは、前記第１の面または前記第２の面に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の角度センサ装置。
8. 更に、前記第１の磁気センサが搭載された第１の基板と、
   前記第２の磁気センサが搭載された第２の基板とを備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の角度センサ装置。
9. 更に、前記第１の角度検出値と前記第２の角度検出値に基づいて、補正された検出値を生成するプロセッサを備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の角度センサ装置。
10. 更に、前記磁界発生器、前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサを収容するホルダを備えたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の角度センサ装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の角度センサ装置と、
    前記磁界発生器が固定されたシャフトとを備えたことを特徴とする角度検出装置。

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