JP5477429B2 - 物理量検出値補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、動作体の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量の検出値を補正する物理量検出値補正装置に関する。

近年、種々の分野で、動作体の動作に関連する物理量を検出し、その検出値を利用して動作体の機械的動作を制御するフィードバックシステムが用いられている。そのようなフィードバックシステムの一例としては、自動車の電動パワーステアリング装置がある。電動パワーステアリング装置は、操舵補助力発生用のモータを備えている。電動パワーステアリング装置では、トルクセンサによって検出されたトルク、車速センサによって検出された車速等に加えて、回転角度センサによって検出されたモータの回転軸の回転角度を利用して、モータを制御する。この電動パワーステアリング装置では、モータが上記動作体に対応し、回転角度センサによって検出された回転角度が上記物理量の検出値に対応する。

特許文献１には、操舵トルクを検出するトルクセンサと、モータの目標電流を演算する電動パワーアシスト制御器と、モータ回転角度を検出する角度センサと、目標電流に一致するようにモータの電流を駆動する電流駆動器とを備えた電動パワーステアリング制御装置が記載されている。この電動パワーステアリング制御装置では、電動パワーアシスト制御器が、操舵トルクまたはモータ回転角度に基づいて、モータに作用するトルクリップルのトルクリップル基準波に対する位相差および振幅を推定する位相・振幅推定器と、推定した位相差、振幅に基づいてモータ回転角度に対して周期性を持った補償電流を演算する補償電流演算器と、目標電流を補償電流で補正する目標電流補正器とを備えている。この電動パワーステアリング制御装置では、トルクリップルによる操舵トルク脈動を低減する。

特許文献２には、磁気センサと、モーションセンサと、各センサから出力される電気的信号に基づいて所定の演算を行う演算処理手段と、両センサのうちの一方の出力信号の変化の大きさの度合いを判定する判定手段と、この判定結果に応じて他方のセンサについての演算処理手段による演算内容を決定する演算内容決定手段とを備えたセンサモジュールが記載されている。このセンサモジュールでは、具体的には、演算処理手段は、各センサから出力される電気的信号を積算する演算を行い、演算内容決定手段は、判定結果に応じて他方のセンサの出力信号の積算回数を決定する。

特開２００９−２９２４１３号公報 特許第４９２８８７５号公報

回転角度センサとしては、例えば、磁気式の回転角度センサがある。この磁気式の回転角度センサは、例えば、磁石と、この磁石が発生する磁界を検出する磁気センサとを有している。この磁気式の回転角度センサの検出値を利用してモータを制御するフィードバックシステムでは、例えば、モータの回転軸の回転に連動して回転するように磁石を設け、この磁石に対向するように磁気センサを設ける。この場合、磁石は、方向が回転する磁界を発生する。磁気センサは、基準位置における前記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検出値を出力する。磁気センサの検出値は、回転角度センサの検出値でもある。モータが一方向に回転しているときには、回転角度センサの検出値は、周期的に変化する。

磁気式の回転角度センサでは、磁石の着磁の精度や、磁石または磁気センサの取り付けの精度が低いと、磁石の回転方向の位置によって、磁気センサに印加される磁界の強度が変化したり、磁石が一定の角速度で回転していても磁気センサに印加される磁界の方向が一定の角速度で回転しなかったりする場合がある。これらの場合には、磁気センサの検出値、すなわち回転角度センサの検出値に誤差が生じる。この誤差は、磁石の回転に同期して周期的に変化する。

磁気式の回転角度センサの検出値を利用して動作体の動作を制御するフィードバックシステムにおいて、回転角度センサの検出値に上記の誤差が生じると、以下のような問題が生じる。ここでは、動作体がモータであり、回転角度センサの検出値が、回転角度センサによって検出されたモータの回転軸の回転角度であるものとして説明する。例えば、モータの回転軸を一定の角速度で回転させるべき状況において、回転角度センサの検出値に誤差がなければ、この検出値は一定の角速度で変化する。この場合、検出値を利用してフィードバック制御されるモータは、一定の角速度で円滑に動作する。しかし、検出値に周期的に変化する誤差が生じると、モータの回転軸の実際の角速度が一定であっても、検出値の角速度は、一定にならずに、誤差に起因して周期的に変動する。この場合、フィードバックシステムは、検出値の角速度が一定になるようにモータを制御する。その場合、検出値の角速度は一定値に近づくが、モータの回転軸の実際の角速度は、逆に、一定値ではなくなり、周期的に変動してしまう。その結果、モータの動作が、本来の円滑な動作ではなくなるという問題が生じる。

上記の問題は、回転角度センサの検出値を利用してモータをフィードバック制御する場合に限らず、動作体の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量の検出値を利用して動作体の機械的動作を制御するフィードバックシステム全般に当てはまる。

特許文献１に記載された技術では、角度センサの検出値に、前述のような周期的に変化する誤差が生じることは考慮されていない。そのため、この技術では、角度センサの検出値に生じる周期的に変化する誤差に起因して、動作体であるモータの機械的動作が本来の動作と異なることを防止することはできない。

また、特許文献２に記載された技術は、センサの検出値を利用して動作体の機械的動作を制御するフィードバックシステムに適用される技術ではない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、動作体の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量の検出結果を利用して動作体の機械的動作を制御するシステムに用いられる物理量検出値補正装置であって、物理量の検出値に生じる周期的に変化する誤差に起因して、動作体の機械的動作が本来の動作と異なることを防止できるようにした物理量検出値補正装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、動作体の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量の検出結果を利用して動作体の機械的動作を制御するシステムであって、物理量の検出値に生じる周期的に変化する誤差に起因して、動作体の機械的動作が本来の動作と異なることを防止できるようにしたシステムを提供することにある。

本発明の物理量検出値補正装置は、機械的動作を行う動作体と、動作体の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量の検出結果を利用して動作体の機械的動作を制御する制御装置とを備えたシステムに用いられるものである。この物理量検出値補正装置は、前記物理量を検出し、その検出結果を補正前検出値として出力する第１のセンサと、動作体の機械的動作中の本来の動作に重畳された、機械的動作中の周期的な振動成分を検出する第２のセンサと、第２のセンサによって検出された振動成分の振幅が小さくなるように補正前検出値を補正して、制御装置が動作体の機械的動作を制御するために利用する補正後検出値を生成する補正回路とを備えている。

本発明の物理量検出値補正装置では、補正回路によって、第２のセンサによって検出された振動成分の振幅が小さくなるように、第１のセンサから出力された補正前検出値が補正されて、制御装置が動作体の機械的動作を制御するために利用する補正後検出値が生成される。

本発明の物理量検出値補正装置において、第１のセンサは、被検出磁界を発生する磁界発生部と、磁界発生部が発生する被検出磁界を検出する磁気センサとを有していてもよい。この場合、磁界発生部と磁気センサのうちの一方は、機械的動作に連動して移動する。また、この場合、物理量は、磁気センサが検出する被検出磁界に関連したものである。

磁界発生部は、機械的動作に連動して回転する磁石であってもよい。あるいは、磁界発生部は、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列された磁気スケールであってもよい。この場合には、磁気スケールと磁気センサのうちの一方は、機械的動作に連動して、磁気スケールのＮ極とＳ極が並ぶ方向に移動する。

また、本発明の物理量検出値補正装置において、第２のセンサは、動作体または動作体に連結された部材の機械的振動を検出してもよい。この場合、第２のセンサは、角速度センサ、角加速度センサ、加速度センサ、変位センサのいずれかであってもよい。

本発明のシステムは、動作体と、制御装置と、本発明の物理量検出値補正装置とを備えたものである。本発明のシステムは、自動車の電動パワーステアリング装置であってもよく、動作体は、操舵補助力発生用のモータであってもよい。

本発明の物理量検出値補正装置では、前述のように、補正回路によって、第２のセンサによって検出された振動成分の振幅が小さくなるように、第１のセンサから出力された補正前検出値が補正されて、制御装置が動作体の機械的動作を制御するために利用する補正後検出値が生成される。そのため、本発明では、補正前検出値に、周期的に変化する誤差が含まれていても、振動成分の振幅が小さくなるように補正後検出値が生成される。これにより、本発明によれば、物理量の検出値に生じる周期的に変化する誤差に起因して、動作体の機械的動作が本来の動作と異なることを防止することができるという効果を奏する。

また、本発明のシステムによれば、上述の本発明の物理量検出値補正装置の作用により、物理量の検出値に生じる周期的に変化する誤差に起因して、動作体の機械的動作が本来の動作と異なることを防止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システムの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るシステムの主要部分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回転角度センサの構成を示す斜視図である。 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磁気センサの構成を示す回路図である。 図５における１つのＭＲ素子の一部を示す斜視図である。 補正前検出値における角度誤差の、角度に対する変化を示す波形図である。 図２における振動センサの検出値の、角度に対する変化を示す波形図である。 図２における振動センサの検出値の振幅の、時間に対する変化を示す波形図である。 図２における補正回路の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るシステムの概略の構成を示す斜視図である。 図１１に示した第１のセンサの構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態におけるＭＲ素子の形状と配置を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態における磁気センサの構成を示す回路図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るシステム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システムの構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係るシステムの主要部分を示すブロック図である。本実施の形態は、本発明のシステムを自動車の電動パワーステアリング装置に適用した例である。

図１に示したように、本実施の形態に係るシステムは、ステアリングホイール６１と、ステアリングホイール６１に連結されたステアリングシャフト６２と、ステアリングシャフト６２に取り付けられたトルクセンサ６３と、ステアリングシャフト６２に取り付けられた減速ギア６４と、ステアリングシャフト６２に連結されたピニオン軸６５と、ラック軸６６と、ラック軸６６に連結された２つのタイロッド６７とを備えている。ピニオン軸６５には、ピニオン６５ａが形成されている。ラック軸６６には、ピニオン６５ａに噛み合うラック６６ａが形成されている。２つのタイロッド６７は、２つの車輪に連結されている。

本実施の形態に係るシステムは、更に、操舵補助力発生用のモータ７０を備えている。モータ７０は、本発明における機械的動作を行う動作体に対応する。モータ７０は、回転軸７１を有している。回転軸７１には、減速ギア６４に噛み合うねじ歯車７１ａが形成されている。本実施の形態に係るシステムは、更に、モータ７０を制御する制御装置８０と、車速センサ８１とを備えている。

トルクセンサ６３は、ステアリングシャフト６２に作用する操舵トルクを検出し、操舵トルクの検出値Ｔを制御装置８０に出力する。また、車速センサ８１は、車速を検出し、車速の検出値Ｖを制御装置８０に出力する。

図２に示したように、本実施の形態に係るシステムは、更に、本実施の形態に係る物理量検出値補正装置１を備えている。物理量検出値補正装置１は、第１のセンサ２と、第２のセンサ３と、補正回路４とを備えている。第１のセンサ２は、動作体であるモータ７０の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量を検出し、その検出結果を補正前検出値θ_０として、補正回路４に出力する。第２のセンサ３は、モータ７０の機械的動作中の本来の動作に重畳された、機械的動作中の周期的な振動成分を検出し、振動成分の検出値ＶＣを補正回路４に出力する。補正回路４は、第２のセンサ３によって検出された振動成分の振幅すなわち検出値ＶＣの振幅が小さくなるように補正前検出値θ_０を補正して、制御装置８０がモータ７０の機械的動作を制御するために利用する補正後検出値θｓを生成し、制御装置８０に出力する。補正回路４と制御装置８０は、例えば、マイクロコンピュータによって実現することができる。

本実施の形態における第１のセンサ２は、モータ７０の回転軸７１の回転角度を検出する回転角度センサである。以下、第１のセンサ２を回転角度センサ２とも記す。図１に示したように、回転角度センサ２は、被検出磁界を発生する磁界発生部５と、この磁界発生部５が発生する被検出磁界を検出する磁気センサ６とを有している。磁界発生部５と磁気センサ６のうちの一方は、モータ７０の機械的動作に連動して移動する。この場合、モータ７０の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量は、磁気センサ６が検出する被検出磁界に関連したものである。本実施の形態では、特に、磁界発生部５がモータ７０の機械的動作に連動して移動し、磁気センサ６はモータ７０の機械的動作に連動して移動しない。具体的には、本実施の形態における磁界発生部５は、回転軸７１に取り付けられた磁石である。以下、磁界発生部５を磁石５とも記す。磁石５は、モータ７０の機械的動作である回転軸７１の回転に連動して回転する。磁気センサ６は、磁石５に対向するように配置されている。

本実施の形態における第２のセンサ３は、特に、モータ７０またはモータ７０に連結された部材の機械的振動を検出する振動センサである。以下、第２のセンサ３を振動センサ３とも記す。振動センサ３は、接触式でもよいし、非接触式でもよい。また、振動センサ３は、角速度センサ、角加速度センサ、加速度センサ、変位センサのいずれかであってもよい。

モータ７０の機械的動作中の本来の動作とは、例えば、回転軸７１を一定の角速度で回転させるべき状況においては、回転軸７１が一定の角速度で動作することである。この状況において、モータ７０の機械的動作中の本来の動作に、周期的な振動成分が重畳されると、回転軸７１の角速度は、一定値を中心として振動する。この場合、周期的な振動成分は、回転軸７１の実際の角速度から一定値を引いた値と言うことができる。

また、例えば、回転軸７１を一定の角加速度で角速度を増加させながら回転させるべき状況においては、モータ７０の機械的動作中の本来の動作とは、回転軸７１が一定の角加速度で動作することである。この状況において、モータ７０の機械的動作中の本来の動作に、周期的な振動成分が重畳されると、回転軸７１の角加速度は、一定値を中心として振動する。この場合、周期的な振動成分は、回転軸７１の実際の角加速度から一定値を引いた値と言うことができる。

モータ７０の機械的動作が、本来の動作に上記振動成分が重畳されたものとなると、モータ７０またはモータ７０に連結された部材において、上記振動成分がない場合には発生しない機械的振動が発生する箇所が生じる。振動センサ３は、この機械的振動を検出することによって、上記振動成分を直接または間接的に検出する。

振動センサ３は、上記機械的振動を検出できる箇所であれば、どこに設けてもよい。図１には、振動センサ３を設けることのできる複数の箇所を、記号３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅで示している。箇所３Ａは、モータ７０の回転軸７１またはその支持部材である。箇所３Ｂは、モータ７０のハウジングまたはその支持部材である。箇所３Ｃは、ステアリングシャフト６２またはその支持部材である。箇所３Ｄは、減速ギア６４の軸部またはその支持部材である。箇所３Ｅは、ラック軸６６またはその支持部材である。

例えば、回転する部材においては、上記振動成分に対応して、角速度の周期的な変化や、回転方向以外の振動が生じる。角速度の周期的な変化は、角速度センサや角加速度センサによって検出することができる。回転方向以外の振動は、加速度センサや変位センサによって検出することができる。また、例えば、直線運動を行う部材や、回転運動または直線運動を行う部材を支持する部材においては、上記振動成分に対応して振動が生じる。この振動は、加速度センサや変位センサによって検出することができる。

次に、本実施の形態に係るシステムの動作の概略について説明する。トルクセンサ６３から出力される検出値Ｔと、車速センサ８１から出力される検出値Ｖは、制御装置８０に入力される。また、回転角度センサ２から出力される補正前検出値θ_０と、振動センサ３から出力される検出値ＶＣは、補正回路４に入力される。補正回路４は、検出値ＶＣの振幅が小さくなるように補正前検出値θ_０を補正して、制御装置８０がモータ７０の機械的動作を制御するために利用する補正後検出値θｓを生成し、制御装置８０に出力する。補正後検出値θｓは、モータ７０の回転軸７１の回転角度に対応する。補正回路４の動作については、後で詳しく説明する。

制御装置８０は、検出値Ｔ，Ｖおよび補正後検出値θｓを利用して、モータ７０に供給する電流Ｉを決定し、この電流Ｉをモータ７０に供給することによって、モータ７０を制御する。制御装置８０は、特に、補正後検出値θｓに対応する回転軸７１の回転角度が目標値と一致するように、電流Ｉを制御する。これにより、モータ７０の回転軸７１は、その回転角度が制御されながら回転する。この回転軸７１の回転は、ねじ歯車７１ａおよび減速ギア６４によって減速されて、ステアリングシャフト６２に伝達される。このようにして、ステアリングシャフト６２に、操舵補助力が加えられる。ステアリングシャフト６２の回転は、ピニオン６５ａおよびラック６６ａによって、ラック軸６６の直線運動に変換される。これにより、２つのタイロッド６７によって、２つの車輪の舵角が変えられる。

次に、図３を参照して、回転角度センサ２の構成について詳しく説明する。回転角度センサ２の構成を示す斜視図である。前述のように、回転角度センサ２は、磁石５と、磁気センサ６とを有している。磁石５は、被検出磁界ＭＦを発生する。磁気センサ６は、被検出磁界ＭＦを検出する第１の検出回路１０および第２の検出回路２０を有している。なお、図３では、理解を容易にするために、第１および第２の検出回路１０，２０を別体として描いているが、第１および第２の検出回路１０，２０は一体化されていてもよい。また、第１および第２の検出回路１０，２０は、図３における上下方向に積層されているが、その積層順序は図３に示した例に限られない。

ここで、基準平面、基準位置および基準方向を、以下のように想定する。基準平面は、磁気センサ６と所定の位置関係を有する仮想の平面である。基準位置は、基準平面内に位置する。基準方向は、基準平面内に位置して、基準位置と交差する。基準位置における被検出磁界ＭＦの方向であって基準平面内に位置する方向は、磁気センサ６から見て変化可能である。以下の説明において、基準位置における被検出磁界ＭＦの方向とは、基準平面内に位置する方向を指す。基準位置における被検出磁界ＭＦの方向は、例えば、磁気センサ６から見て、基準位置を中心として回転する。磁気センサ６は、基準位置における被検出磁界ＭＦ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補正前検出値θ_０を生成する。

磁石５は、例えば、円柱形状を有している。この磁石５は、円柱の中心軸を含む仮想の平面を中心として対称に配置されたＮ極とＳ極とを有している。また、磁石５は、円柱の中心軸方向の両端に位置する第１および第２の端面を有している。第１の端面は、モータ７０の回転軸７１の一端に接合されている。これにより、磁石５は、回転軸７１の回転に連動して、円柱の中心軸を中心として回転する。

磁気センサ６は、磁石５の第２の端面に対向するように配置されている。本実施の形態では、基準平面は、例えば、磁石５の第２の端面に平行な平面である。また、基準位置は、例えば、磁気センサ６が被検出磁界ＭＦを検出する位置である。基準位置は、円柱の中心軸を含む回転中心Ｃと基準平面とが交差する位置であってもよい。この場合、磁石５が回転すると、基準位置における被検出磁界ＭＦの方向は、磁気センサ６から見て、基準位置を中心として回転する。

ここで、図４を参照して、本実施の形態における方向と角度の定義について説明する。まず、図３に示した回転中心Ｃに平行で、磁石５の第２の端面から磁気センサ６に向かう方向をＺ方向と定義する。次に、Ｚ方向に垂直な２つの方向であって、互いに直交する２つの方向をＸ方向とＹ方向と定義する。図４では、Ｘ方向を右側に向かう方向として表し、Ｙ方向を上側に向かう方向として表している。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向と定義し、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向と定義する。

本実施の形態において、基準位置ＰＲは、磁気センサ６が外部磁界ＭＦを検出する位置である。基準方向ＤＲはＸ方向とする。基準位置ＰＲにおける外部磁界ＭＦの方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度を記号θで表す。外部磁界ＭＦの方向ＤＭは、図４における反時計回り方向と時計回り方向の両方に回転可能である。角度θは、基準方向ＤＲから反時計回り方向に見たときに正の値で表し、基準方向ＤＲから時計回り方向に見たときに負の値で表す。

次に、図５を参照して、磁気センサ６の構成について詳しく説明する。図５は、磁気センサ６の構成を示す回路図である。第１の検出回路１０は、基準位置ＰＲにおける被検出磁界ＭＦの、Ｘ方向の成分を検出し、角度θと対応関係を有する第１の信号Ｓ１を生成する。第２の検出回路２０は、基準位置ＰＲにおける被検出磁界ＭＦの、Ｙ方向の成分を検出し、角度θと対応関係を有する第２の信号Ｓ２を生成する。第１の信号Ｓ１は、基準位置ＰＲにおける被検出磁界ＭＦの、Ｘ方向の成分の強度に対応した信号である。第２の信号Ｓ２は、基準位置ＰＲにおける被検出磁界ＭＦの、Ｙ方向の成分の強度に対応した信号である。

第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２は、互いに等しい信号周期Ｔで周期的に変化する。第２の信号Ｓ２の位相は、第１の信号Ｓ１の位相と異なっている。本実施の形態では、第２の信号Ｓ２の位相は、第１の信号Ｓ１の位相に対して、信号周期Ｔの１／４の奇数倍だけ異なっていることが好ましい。ただし、磁気検出素子の作製の精度等の観点から、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２の位相差は、信号周期Ｔの１／４の奇数倍から、わずかにずれていてもよい。以下の説明では、第１の信号Ｓ１の位相と第２の信号Ｓ２の位相の関係が上記の好ましい関係になっているものとする。

第１の検出回路１０は、第１の信号Ｓ１を出力する出力端を有している。第２の検出回路２０は、第２の信号Ｓ２を出力する出力端を有している。図５に示したように、磁気センサ６は、更に、演算回路３０を有している。演算回路３０は、２つの入力端と１つの出力端とを有している。演算回路３０の２つの入力端は、それぞれ、第１および第２の検出回路１０，２０の各出力端に接続されている。

演算回路３０は、角度θと対応関係を有する補正前検出値θ_０を算出する。本実施の形態では、補正前検出値θ_０は、磁気センサ６によって検出された角度θの値である。演算回路３０は、例えば、マイクロコンピュータによって実現することができる。補正前検出値θ_０の算出方法については、後で詳しく説明する。

第１の検出回路１０は、ホイートストンブリッジ回路１４と、差分検出器１５とを有している。ホイートストンブリッジ回路１４は、電源ポートＶ１と、グランドポートＧ１と、２つの出力ポートＥ１１，Ｅ１２と、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ１３，Ｒ１４とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ１１，Ｒ１３の各一端は、電源ポートＶ１に接続されている。磁気検出素子Ｒ１１の他端は、磁気検出素子Ｒ１２の一端と出力ポートＥ１１に接続されている。磁気検出素子Ｒ１３の他端は、磁気検出素子Ｒ１４の一端と出力ポートＥ１２に接続されている。磁気検出素子Ｒ１２，Ｒ１４の各他端は、グランドポートＧ１に接続されている。電源ポートＶ１には、所定の大きさの電源電圧が印加される。グランドポートＧ１はグランドに接続される。差分検出器１５は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号の値を第１の信号Ｓ１として演算回路３０に出力する。

第２の検出回路２０の回路構成は、第１の検出回路１０と同様である。すなわち、第２の検出回路２０は、ホイートストンブリッジ回路２４と、差分検出器２５とを有している。ホイートストンブリッジ回路２４は、電源ポートＶ２と、グランドポートＧ２と、２つの出力ポートＥ２１，Ｅ２２と、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ２３，Ｒ２４とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ２１，Ｒ２３の各一端は、電源ポートＶ２に接続されている。磁気検出素子Ｒ２１の他端は、磁気検出素子Ｒ２２の一端と出力ポートＥ２１に接続されている。磁気検出素子Ｒ２３の他端は、磁気検出素子Ｒ２４の一端と出力ポートＥ２２に接続されている。磁気検出素子Ｒ２２，Ｒ２４の各他端は、グランドポートＧ２に接続されている。電源ポートＶ２には、所定の大きさの電源電圧が印加される。グランドポートＧ２はグランドに接続される。差分検出器２５は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号の値を第２の信号Ｓ２として演算回路３０に出力する。

本実施の形態では、ホイートストンブリッジ回路（以下、ブリッジ回路と記す。）１４，２４に含まれる全ての磁気検出素子として、スピンバルブ型のＭＲ素子、特にＴＭＲ素子を用いている。なお、ＴＭＲ素子の代わりにＧＭＲ素子を用いてもよい。ＴＭＲ素子またはＧＭＲ素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、被検出磁界ＭＦの方向ＤＭに応じて磁化の方向が変化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非磁性層とを有している。ＴＭＲ素子では、非磁性層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、非磁性層は非磁性導電層である。ＴＭＲ素子またはＧＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。以下の説明では、ブリッジ回路１４，２４に含まれる磁気検出素子をＭＲ素子と記す。図５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。なお、磁気検出素子として、ＡＭＲ素子やホール素子を用いることもできる。

第１の検出回路１０では、ＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１４における磁化固定層の磁化の方向は、Ｘ方向であり、ＭＲ素子Ｒ１２，Ｒ１３における磁化固定層の磁化の方向は、−Ｘ方向である。図４において、符号ＤＰ１を付した矢印は、ＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１４における磁化固定層の磁化の方向を表している。この場合、被検出磁界ＭＦのＸ方向の成分の強度に応じて、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差が変化する。従って、第１の検出回路１０は、被検出磁界ＭＦのＸ方向の成分の強度を検出して、その強度を表す第１の信号Ｓ１を生成する。

第２の検出回路２０では、ＭＲ素子Ｒ２１，Ｒ２４における磁化固定層の磁化の方向は、Ｙ方向であり、ＭＲ素子Ｒ２２，Ｒ２３における磁化固定層の磁化の方向は、−Ｙ方向である。図４において、符号ＤＰ２を付した矢印は、ＭＲ素子Ｒ２１，Ｒ２４における磁化固定層の磁化の方向を表している。この場合、被検出磁界ＭＦのＹ方向の成分の強度に応じて、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差が変化する。従って、第２の検出回路２０は、被検出磁界ＭＦのＹ方向の成分の強度を検出して、その強度を表す第２の信号Ｓ２を生成する。

なお、検出回路１０，２０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。

次に、図６を参照して、ＭＲ素子の構成の一例について説明する。図６は、図５における１つのＭＲ素子の一部を示す斜視図である。この例では、１つのＭＲ素子は、複数の下部電極４２と、複数のＭＲ膜５０と、複数の上部電極４３とを有している。複数の下部電極４２は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極４２は細長い形状を有している。下部電極４２の長手方向に隣接する２つの下部電極４２の間には、間隙が形成されている。図６に示したように、下部電極４２の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ膜５０が配置されている。

ＭＲ膜５０は、下部電極４２側から順に積層された自由層５１、非磁性層５２、磁化固定層５３および反強磁性層５４を含んでいる。図６に示した例では、ＭＲ膜５０は、円柱形状を有している。図４において、符号１１は、第１の検出回路１０内のＭＲ膜５０の平面形状（上から見た形状）を表し、符号２１は、第２の検出回路２０内のＭＲ膜５０の平面形状を表している。

自由層５１は、下部電極４２に電気的に接続されている。反強磁性層５４は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層５３との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層５３の磁化の方向を固定する。複数の上部電極４３は、複数のＭＲ膜５０の上に配置されている。個々の上部電極４３は細長い形状を有し、下部電極４２の長手方向に隣接する２つの下部電極４２上に配置されて隣接する２つのＭＲ膜５０の反強磁性層５４同士を電気的に接続する。このような構成により、図６に示したＭＲ素子は、複数の下部電極４２と複数の上部電極４３とによって直列に接続された複数のＭＲ膜５０を有している。

なお、ＭＲ膜５０における層５１〜５４の配置は、図６に示した配置とは上下が反対でもよい。また、ＭＲ膜５０の形状は、図６に示した例に限られない。例えば、ＭＲ膜５０は、角柱形状を有していてもよい。

次に、図５を参照して、補正前検出値θ_０の算出方法について説明する。図５に示した例では、理想的には、第２の検出回路２０におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向は、第１の検出回路１０におけるＭＲ素子の磁化固定層の磁化方向に直交している。この場合、理想的には、第１の信号Ｓ１の波形は、角度θに依存したコサイン（Cosine）波形になり、第２の信号Ｓ２の波形は、角度θに依存したサイン（Sine）波形になる。この場合、第２の信号Ｓ２の位相は、第１の信号Ｓ１の位相に対して、信号周期Ｔの１／４すなわちπ／２（９０°）だけ異なっている。

角度θが０°以上９０°未満のとき、および２７０°より大きく３６０°以下のときは、第１の信号Ｓ１は正の値であり、角度θが９０°よりも大きく２７０°よりも小さいときは、第１の信号Ｓ１は負の値である。また、角度θが０°よりも大きく１８０°よりも小さいときは、第２の信号Ｓ２は正の値であり、角度θが１８０°よりも大きく３６０°よりも小さいときは、第２の信号Ｓ２は負の値である。

演算回路３０は、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、角度θと対応関係を有する補正前検出値θ_０を算出する。具体的には、例えば、演算回路３０は、下記の式（１）によって、θ_０を算出する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。

θ_０＝ａｔａｎ（Ｓ２／Ｓ１） …（１）

式（１）におけるａｔａｎ（Ｓ２／Ｓ１）は、θ_０を求めるアークタンジェント計算を表している。なお、θ_０が０°以上３６０°未満の範囲内では、式（１）におけるθ_０の解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓ１，Ｓ２の正負の組み合わせにより、θ_０の真の値が、式（１）におけるθ_０の２つの解のいずれであるかを判別することができる。すなわち、Ｓ１が正の値のときは、θ_０は、０°以上９０゜未満、および２７０°より大きく３６０°以下の範囲内である。Ｓ１が負の値のときは、θ_０は９０°よりも大きく２７０゜よりも小さい。Ｓ２が正の値のときは、θ_０は０°よりも大きく１８０゜よりも小さい。Ｓ２が負の値のときは、θ_０は１８０°よりも大きく３６０゜よりも小さい。演算回路３０は、式（１）と、上記のＳ１，Ｓ２の正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でθ_０を求める。

角度θおよび補正前検出値θ_０は、モータ７０の機械的動作である回転軸７１の回転に対応して周期的に変化する。角度θは、モータ７０の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量であり、補正前検出値θ_０は、その物理量の検出結果である。

以下、補正回路４の動作と、本実施の形態に係る物理量検出値補正装置１およびシステムの効果について詳しく説明する。始めに、本実施の形態との比較のために、本実施の形態における第２のセンサ（振動センサ）３と補正回路４がなく、第１のセンサ（回転角度センサ）２から出力される補正前検出値θ_０が、そのまま制御装置８０に入力される場合における問題点について説明する。この場合、磁石５の着磁の精度や、磁石５または磁気センサ６の取り付けの精度が低いと、磁石５の回転方向の位置によって、磁気センサ６が検出する被検出磁界ＭＦの強度が変化したり、磁石５が一定の角速度で回転していても磁気センサ６が検出する被検出磁界ＭＦの方向が一定の角速度で回転しなかったりする場合がある。これらの場合には、磁気センサ６から出力される補正前検出値θ_０に誤差が生じる。この誤差は、磁石５の回転に同期して周期的に変化する。ここで、補正前検出値θ_０に生じる誤差を角度誤差と呼ぶ。図７に、この角度誤差の角度θに対する変化の態様の一例を示す。図７において、横軸は角度θを示し、縦軸は角度誤差を示している。

上記の角度誤差が生じると、モータ７０の回転軸７１の実際の角速度が一定であっても、補正前検出値θ_０の角速度は、一定にならずに、角度誤差に起因して周期的に変動する。この場合、制御装置８０は、補正前検出値θ_０の角速度が一定になるようにモータ７０を制御する。その場合、補正前検出値θ_０の角速度は一定値に近づくが、モータ７０の回転軸７１の実際の角速度は、逆に、一定値ではなくなり、周期的に変動してしまう。その結果、モータ７０の動作が、本来の円滑な動作ではなくなるという問題が生じる。

本実施の形態に係る物理量検出値補正装置１は、以下のようにして、上記の問題を解決する。まず、上述のように周期的に変化する角度誤差を含む補正前検出値θ_０をそのまま利用して、制御装置８０がモータ７０を制御すると、モータ７０の機械的動作は、本来の動作と、それに重畳された周期的な振動成分とを含むことになる。本実施の形態では、このモータ７０の機械的動作中の周期的な振動成分を、第２のセンサ（振動センサ）３によって検出する。

図８は、第２のセンサ（振動センサ）３から出力される検出値ＶＣの、角度θに対する変化の態様の一例を示している。図８には、第２のセンサ（振動センサ）３が加速度センサであって、検出値ＶＣが、検出された加速度である場合の例を示している。図８において、横軸は角度θを示し、縦軸は検出値ＶＣ（加速度）を示している。

本実施の形態では、図８において矢印で示したように、検出値ＶＣの振幅が小さくなるように、補正回路４によって、第１のセンサ（回転角度センサ）２から出力された補正前検出値θ_０を補正して、制御装置８０がモータ７０の機械的動作を制御するために利用する補正後検出値θｓを生成する。制御装置８０は、この補正後検出値θｓを利用して、モータ７０を制御する。これにより、検出値ＶＣの振幅は、徐々に小さくなる。図９は、検出値ＶＣの振幅の、時間に対する変化の一例を示している。図９において、横軸は時間を示し、縦軸は検出値ＶＣ（加速度）の振幅を示している。ここでは、検出値ＶＣの振幅を、補正前検出値θ_０が３６０°だけ変化する期間内における検出値ＶＣの最大値と最小値の差の１／２としている。

このように、本実施の形態では、補正前検出値θ_０に、周期的に変化する角度誤差が含まれていても、振動成分（検出値ＶＣ）の振幅が小さくなるように補正後検出値θｓが生成され、制御装置８０は、この補正後検出値θｓを利用して、モータ７０を制御する。これにより、本実施の形態によれば、補正前検出値θ_０に生じる周期的に変化する角度誤差に起因して、モータ７０の機械的動作が本来の動作と異なることを防止することができる。

次に、補正回路４の動作の一例について説明する。この例では、補正前検出値θ_０を補正するための補正データをＡｓｉｎ（θ_０−α）と表す。“Ａ”は、補正データの振幅であり、“α”は、補正前検出値θ_０に対する補正データの位相差である。補正回路４は、下記の式（２）によって、補正前検出値θ_０を補正して、補正後検出値θｓを生成する。

θ_Ｓ＝θ_０−Ａｓｉｎ（θ_０−α） …（２）

補正回路４は、振動センサ３から出力される検出値ＶＣの振幅が小さくなるように、図１０に示した処理によって、補正データの振幅Ａと位相差αを決定する。図１０に示した処理では、補正回路４は、まず、振幅Ａを初期値ａ１に設定し、位相差αを初期値０°に設定し、パラメータｎを０に設定する（ステップＳ１０１）。なお、初期値ａ１は、任意に設定することができる。補正回路４は、常に、最新のＡとαの値を用いて、式（２）によって補正後検出値θｓを生成する。

補正回路４は、次に、ｎが６と等しいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ｎが６と等しい場合（Ｙ）は、ステップＳ１０５へ進む。ｎが６と等しくない場合（Ｎ）は、補正前検出値θ_０が例えば３６０°だけ変化する期間内における検出値ＶＣの振幅を、現在のαの値と対応させて記憶する（ステップＳ１０３）。検出値ＶＣの振幅は、上記の期間内における検出値ＶＣの最大値と最小値の差としてもよいし、この差の１／２としてもよい。ステップＳ１０３の実行後は、ｎを１だけ増加させ、αを６０°だけ増加させて（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０２に戻る。このようにして、ｎが６になるまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４が繰り返される。その結果、αが０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°のそれぞれのときの６つの検出値ＶＣの振幅が記憶される。

補正回路４は、ステップＳ１０２においてｎが６と等しくなると、ステップＳ１０５において、記憶した６つの検出値ＶＣの振幅のうちの最小値に対応するαの値を保持する（ステップＳ１０５）。これ以降、補正回路４は、次にαが変更されるまで、保持したαの値を用いて、式（２）によって補正後検出値θｓを生成する。ステップＳ１０１〜Ｓ１０５では、検出値ＶＣの振幅を小さくすることのできるαの値を求めている。

補正回路４は、ステップＳ１０５の実行後、補正データの振幅Ａを所定のステップ値ａ２だけ増加させる（ステップＳ１０６）。ステップ値ａ２は、任意に設定することができる。次に、新たに、補正前検出値θ_０が例えば３６０°だけ変化する期間内における検出値ＶＣの振幅を求め、ステップＳ１０６の実行前に比べて、検出値ＶＣの振幅が減少したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。検出値ＶＣの振幅が減少した場合（Ｙ）は、ステップＳ１０６に戻る。検出値ＶＣの振幅が減少しなかった場合（Ｎ）は、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、振幅Ａをａ２だけ減少させて、振幅Ａを保持する。ステップＳ１０６〜Ｓ１０８により、振幅Ａをａ２ずつ増加させていったときに、検出値ＶＣの振幅が最も小さくなるときの振幅Ａの値が求められる。補正回路４は、ステップＳ１０８を実行して、図１０に示した処理を終了する。図１０に示した処理によって、検出値ＶＣの振幅が小さくなるように、補正データの振幅Ａと位相差αが決定される。

補正回路４は、図１０に示した処理を、所定の時間間隔を開けて、繰り返し実行するように設定されていてもよい。あるいは、補正回路４は、初期設置時や定期検査時等の特定の時期に、例えば使用者の指示に応じて、図１０に示した処理を実行するように設定されていてもよい。補正回路４は、次に図１０に示した処理を実行するまでは、最新のＡとαの値を用いて、式（２）によって補正後検出値θｓを生成する。

なお、補正回路４の動作は、上記の例に限られない。例えば、予め、式（２）における位相差αが分かっている場合には、図１０に示した処理中の位相差αを決定する処理は不要になる。

［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１１および図１２を参照して、本実施の形態に係るシステムの概略の構成について説明する。図１１は、本実施の形態に係るシステムの概略の構成を示す斜視図である。図１２は、図１１に示した第１のセンサの構成を示す斜視図である。

図１１に示したように、本実施の形態に係るシステムは、機械的動作を行う動作体９０と、動作体９０の機械的動作を制御する制御装置９１と、本実施の形態に係る物理量検出値補正装置１００を備えている。動作体９０の機械的動作は、直線的な移動である。

物理量検出値補正装置１００は、第１のセンサ１０１と、第２のセンサ１０２と、補正回路４とを備えている。第１のセンサ１０１は、動作体９０の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量を検出し、その検出結果を補正前検出値θ_０として、補正回路４に出力する。第２のセンサ１０２は、動作体９０の機械的動作中の本来の動作に重畳された、機械的動作中の周期的な振動成分を検出し、振動成分の検出値ＶＣを補正回路４に出力する。補正回路４は、第２のセンサ１０２によって検出された振動成分すなわち検出値ＶＣの振幅が小さくなるように補正前検出値θ_０を補正して、制御装置９１が動作体９０の機械的動作を制御するために利用する補正後検出値θｓを生成し、制御装置９１に出力する。補正回路４と制御装置９１は、例えば、マイクロコンピュータによって実現することができる。

第１のセンサ１０１は、被検出磁界を発生する磁界発生部１２０と、この磁界発生部１２０が発生する被検出磁界を検出する磁気センサ１１０とを有している。具体的には、磁界発生部１２０は、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列された磁気スケールである。以下、磁界発生部１２０を磁気スケール１２０とも記す。磁気スケール１２０は、磁気スケール１２０のＮ極とＳ極が並ぶ方向Ｔに平行な上面１２０ａを有している。磁気センサ１１０は、磁気スケール１２０の上面１２０ａに対向する位置に配置されている。

磁気スケール１２０と磁気センサ１１０のうちの一方は、動作体９０の機械的動作に連動して、直線的に移動する。この場合、動作体９０の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量は、磁気センサ１１０が検出する被検出磁界に関連したものである。図１１には、磁気センサ１１０が連結部９５によって動作体９０に連結されて、磁気センサ１１０が動作体９０の機械的動作に連動して移動する例を示している。しかし、磁気スケール１２０が動作体９０の機械的動作に連動して移動してもよい。

図１２に示したように、磁気センサ１１０は、被検出磁界を検出する第１の検出回路１０および第２の検出回路２０を有している。ここで、磁気スケール１２０における隣接するＮ極とＳ極の１組の、方向Ｔについて長さを１ピッチと言う。第１の検出回路１０と第２の検出回路２０は、方向Ｔについて、１／４ピッチ分だけ互いにずれた位置に配置されている。

第１および第２の検出回路１０，２０は、それぞれ磁気検出素子を含んでいる。本実施の形態における磁気検出素子は、第１の実施の形態と同様に、例えばＴＭＲ素子またはＧＭＲ素子である。以下、磁気検出素子をＭＲ素子と記す。本実施の形態では、検出回路１０，２０は、ＭＲ素子（ＭＲ膜）を構成する複数の層の面が、磁気スケール１２０の上面１２０ａに対して平行になるように配置されている。

図１３は、ＭＲ素子の形状と配置を模式的に示している。図１３において、符号１１，２１は、それぞれ、検出回路１０，２０内のＭＲ素子の自由層の平面形状を表している。第２の検出回路２０のＭＲ素子は、方向Ｔについて、第１の検出回路１０のＭＲ素子に対して１／４ピッチ分だけずれた位置に配置されている。

次に、図１２を参照して、本実施の形態における基準平面、基準位置、基準方向について説明する。まず、本実施の形態では、方向Ｔに平行な一方向（図１２では右側に向かう方向）をＸ方向と定義し、磁気スケール１２０の上面１２０ａに垂直な一方向（図１２では上側に向かう方向）をＹ方向と定義し、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な一方向（図１２では奥へ進む方向）をＺ方向と定義する。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向と定義する。

本実施の形態における基準平面ＰＬは、Ｚ方向に垂直な平面である。基準位置ＰＲは、基準平面ＰＬ内に位置する。基準位置ＰＲは、第１の検出回路１０が被検出磁界を検出する位置でもよいし、第２の検出回路２０が被検出磁界を検出する位置でもよい。以下の説明では、第１の検出回路１０が被検出磁界を検出する位置を基準位置ＰＲとする。基準平面ＰＬ内において、基準位置ＰＲにおける被検出磁界の方向ＤＭは、磁気センサ１１０から見て、基準位置ＰＲを中心として回転する。方向Ｔについて磁気スケール１２０と磁気センサ１１０の相対的位置関係が１ピッチ分変化すると、基準位置ＰＲにおける被検出磁界の方向ＤＭは３６０°だけ回転する。従って、磁気スケール１２０と磁気センサ１１０の相対的位置関係と、基準位置ＰＲにおける被検出磁界の方向ＤＭは、対応関係を有している。１ピッチは、被検出磁界の方向ＤＭの回転角度の３６０°に相当する。前述のように、第１の検出回路１０と第２の検出回路２０は、方向Ｔについて、１／４ピッチ分だけ互いにずれた位置に配置されていることから、第２の検出回路２０が被検出磁界を検出する位置における被検出磁界の方向は、基準位置ＰＲにおける被検出磁界の方向ＤＭに対して９０°だけずれている。

また、本実施の形態では、基準方向ＤＲはＸ方向とする。また、基準位置ＰＲにおける被検出磁界の方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度を記号θで表す。角度θは、基準方向ＤＲから時計回り方向に見たときに正の値で表し、基準方向ＤＲから反時計回り方向に見たときに負の値で表す。

次に、図１４を参照して、磁気センサ１１０の構成について詳しく説明する。図１４は、磁気センサ１１０の構成を示す回路図である。磁気センサ１１０は、前記の第１および第２の検出回路１０，２０と、演算回路３０を備えている。検出回路１０，２０の構成は、ＭＲ素子を構成するＭＲ膜の形状と、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を除いて、第１の実施の形態と同じである。演算回路３０は、２つの入力端と１つの出力端とを有している。演算回路３０の２つの入力端は、それぞれ、検出回路１０，２０の各出力端に接続されている。

演算回路３０は、角度θと対応関係を有する補正前検出値θ_０を算出する。本実施の形態では、補正前検出値θ_０は、磁気センサ１１０によって検出された角度θの値であり、これは、方向Ｔについての磁気スケール１２０と磁気センサ１１０の相対的位置関係に対応している。このように、第１のセンサ１０１は、方向Ｔについての、磁気スケール１２０に対する磁気センサ１１０の位置を検出することができる。

図１４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。本実施の形態では、ＭＲ素子Ｒ１１，Ｒ１４，Ｒ２１，Ｒ２４における磁化固定層の磁化の方向はＸ方向である。また、ＭＲ素子Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２２，Ｒ２３における磁化固定層の磁化の方向は−Ｘ方向である。

本実施の形態では、第１の検出回路１０は、基準位置ＰＲにおける被検出磁界の、方向Ｔ（Ｘ方向、−Ｘ方向）の成分の強度を検出して、その強度を表す第１の信号Ｓ１を、演算回路３０に出力する。第１の信号Ｓ１は、基準位置ＰＲにおける被検出磁界の方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度θと対応関係を有する。

また、第２の検出回路２０は、第２の検出回路２０が被検出磁界を検出する位置における被検出磁界の、方向Ｔ（Ｘ方向、−Ｘ方向）の成分の強度を検出して、その強度を表す第２の信号Ｓ２を、演算回路３０に出力する。前述のように、第２の検出回路２０が被検出磁界を検出する位置における被検出磁界の方向は、基準位置ＰＲにおける被検出磁界の方向ＤＭに対して９０°だけずれた一定の関係を有している。そのため、第２の信号Ｓ２も、基準位置ＰＲにおける被検出磁界の方向ＤＭが基準方向ＤＲに対してなす角度θと対応関係を有する。

第２の信号Ｓ２の位相は、第１の信号Ｓ１の位相と異なっている。本実施の形態では、特に、第２の信号Ｓ２の位相は、第１の信号Ｓ１の位相と９０°だけ異なっている。理想的には、第１の信号Ｓ１の波形は、角度θに依存したコサイン波形になり、第２の信号Ｓ２の波形は、角度θに依存したサイン波形になる。演算回路３０における補正前検出値θ_０の算出方法は、第１の実施の形態と同じである。

なお、図１３に示したように、本実施の形態では、検出回路１０，２０内のＭＲ素子の自由層の平面形状（符号１１，２１）は、長軸がＺ方向に向いた楕円形である。これにより、自由層は、磁化容易軸がＺ方向に向いた形状異方性を有している。これは、以下の理由による。本実施の形態では、自由層が形状異方性を有していない場合には、自由層の磁化は、Ｙ方向の成分を持ち難いために、Ｘ方向または−Ｘ方向に向きやすくなる。そのため、この場合には、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の波形は、いずれも、正弦曲線から矩形波に近づく。自由層の形状を、例えば、長軸がＺ方向に向いた楕円形とすることにより、自由層の磁化はＸ方向または−Ｘ方向に向き難くなり、第１および第２の信号Ｓ１，Ｓ２の波形を、正弦曲線に近づけることができる。

本実施の形態における第２のセンサ１０２は、特に動作体９０または動作体９０に連結された部材の機械的振動を検出する振動センサである。以下、第２のセンサ１０２を振動センサ１０２とも記す。振動センサ１０２は、接触式でもよいし、非接触式でもよい。

本実施の形態では、動作体９０は、直線的な移動を行う。動作体９０の機械的動作中の本来の動作とは、例えば、動作体９０を一定の速度で移動させるべき状況においては、動作体９０が一定の速度で移動することである。この状況において、動作体９０の機械的動作中の本来の動作に、周期的な振動成分が重畳されると、動作体９０の速度は、一定値を中心として振動する。この場合、周期的な振動成分は、動作体９０の実際の速度から一定値を引いた値と言うことができる。

動作体９０の機械的動作が、本来の動作に上記振動成分が重畳されたものとなると、動作体９０または動作体９０に連結された部材において、上記振動成分がない場合には発生しない機械的振動が発生する箇所が生じる。振動センサ１０２は、この機械的振動を検出することによって、上記振動成分を直接または間接的に検出する。振動センサ１０２としては、例えば、加速度センサや変位センサを用いることができる。

振動センサ１０２は、上記機械的振動を検出できる箇所であれば、どこに設けてもよい。図１１には、振動センサ１０２を設けることのできる複数の箇所を、記号１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃで示している。箇所１０２Ａは、連結部９５またはその支持部材である。箇所１０２Ｂは、磁気センサ１１０のハウジングまたはその支持部材である。箇所１０２Ｃは、磁気スケール１２０またはその支持部材であり、これは、磁気スケール１２０が動作体９０の機械的動作に連動して移動する場合の例である。

次に、図１１を参照して、本実施の形態に係るシステムの動作の概略について説明する。第１のセンサ１０１から出力される補正前検出値θ_０と、振動センサ１０２から出力される検出値ＶＣは、補正回路４に入力される。補正回路４は、検出値ＶＣの振幅が小さくなるように補正前検出値θ_０を補正して、制御装置９１が動作体９０の機械的動作を制御するために利用する補正後検出値θｓを生成し、制御装置９１に出力する。制御装置９１は、補正後検出値θｓに対応する磁気スケール１２０と磁気センサ１１０の相対的位置関係が、目標とする相対的位置関係と一致するように、動作体９０の機械的動作を制御する。

なお、本実施の形態において、ＭＲ素子（ＭＲ膜）を構成する複数の層の面に対して垂直な方向がＸＹ平面と交差するように、検出回路１０，２０を配置してもよい。この場合には、方向Ｔについて磁気スケール１２０と磁気センサ１１０の相対的位置関係が変化すると、自由層の磁化の方向は回転する。この場合、基準平面ＰＬは、ＭＲ素子を構成する複数の層の面に平行な平面としてもよい。また、磁気センサ１１０の代わりに、第１の実施の形態における磁気センサ６を用いて、ＭＲ素子を構成する複数の層の面に対して垂直な方向がＸＹ平面と交差するように検出回路１０，２０を配置してもよい。この場合には、第１の実施の形態と同様に、検出回路１０，２０を同じ位置に配置しながら、第２の信号Ｓ２の位相を、第１の信号Ｓ１の位相に対して、信号周期Ｔの１／４すなわちπ／２（９０°）だけ異ならせることができる。

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１の実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明における第１のセンサは、各実施の形態に示した磁気式のセンサに限らず、動作体の機械的動作に対応して周期的に変化する物理量を検出するものであればよい。磁気式のセンサ以外の第１のセンサの例としては、インダクタンス式のポテンショメータやレゾルバがある。

１，１００…物理量検出値補正装置、２，１０１…第１のセンサ、３，１０２…第２のセンサ、４…補正回路、７０…モータ、８０，９１…制御装置、９０…動作体。

Claims (8)

1. 機械的動作を行う動作体と、前記動作体の前記機械的動作に対応して周期的に変化する物理量の検出結果を利用して前記動作体の前記機械的動作を制御する制御装置とを備えたシステムに用いられる物理量検出値補正装置であって、
   前記物理量を検出し、その検出結果を補正前検出値として出力する第１のセンサと、
   前記動作体の機械的動作中の本来の動作に重畳された、機械的動作中の周期的な振動成分を、前記第１のセンサの出力を用いずに検出する第２のセンサと、
   前記第２のセンサによって検出された前記振動成分の振幅が小さくなるように前記補正前検出値を補正して、前記制御装置が前記動作体の前記機械的動作を制御するために利用する補正後検出値を生成する補正回路と
   を備えたことを特徴とする物理量検出値補正装置。
   
2. 前記第１のセンサは、被検出磁界を発生する磁界発生部と、前記磁界発生部が発生する被検出磁界を検出する磁気センサとを有し、
   前記磁界発生部と前記磁気センサのうちの一方は、前記機械的動作に連動して移動し、
   前記物理量は、前記磁気センサが検出する前記被検出磁界に関連したものであることを特徴とする請求項１記載の物理量検出値補正装置。
3. 前記磁界発生部は、前記機械的動作に連動して回転する磁石であることを特徴とする請求項２記載の物理量検出値補正装置。
4. 前記磁界発生部は、複数組のＮ極とＳ極が交互に直線状に配列された磁気スケールであり、
   前記磁気スケールと前記磁気センサのうちの一方は、前記機械的動作に連動して、前記磁気スケールのＮ極とＳ極が並ぶ方向に移動することを特徴とする請求項２記載の物理量検出値補正装置。
5. 前記第２のセンサは、前記動作体または前記動作体に連結された部材の機械的振動を検出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の物理量検出値補正装置。
6. 前記第２のセンサは、角速度センサ、角加速度センサ、加速度センサ、変位センサのいずれかであることを特徴とする請求項５記載の物理量検出値補正装置。
7. 前記動作体と、前記制御装置と、請求項１ないし６のいずれかに記載の物理量検出値補正装置とを備えたことを特徴とするシステム。
8. 前記動作体と、前記制御装置と、請求項１、２、３、５、６のいずれかに記載の物理量検出値補正装置とを備えたシステムであって、
   前記システムは、自動車の電動パワーステアリング装置であり、
   前記動作体は、操舵補助力発生用のモータであることを特徴とするシステム。

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