特許 6653336 角度検出装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6653336

(24)【登録日】2020年1月29日

(45)【発行日】2020年2月26日

(54)【発明の名称】角度検出装置および方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20200217BHJP

   G01D 5/12 20060101ALI20200217BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/244 F

   G01D5/12 N

【請求項の数】25

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2017-564278(P2017-564278)

(86)(22)【出願日】2017年1月24日

(86)【国際出願番号】JP2017002404

(87)【国際公開番号】WO2017130984

(87)【国際公開日】20170803

【審査請求日】2018年6月21日

(31)【優先権主張番号】特願2016-16226(P2016-16226)

(32)【優先日】2016年1月29日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】深瀬 智史

(72)【発明者】

【氏名】片岡 誠

【審査官】 池田 剛志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１６４４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５３４２０４５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００３２８２５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／００− ５／２５２

５／３９− ５／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁場の角度を検出する角度検出装置であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する第１デルタシグマ変調部と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する第２デルタシグマ変調部と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させるループ制御部と、
を備え、
前記ループ制御部は、前記第１変調信号および前記第２変調信号が示す角度に対する前記検出角度の位相差を検出し、前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を調整する位相差検出部を有し、
前記位相差検出部は、
前記検出角度に第１調整角度を加算する第１角度加算部と、
前記検出角度から前記第１調整角度を減算する第１角度減算部と、
前記第１角度加算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値および前記第１角度減算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値を加算した結果に基づいて、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成する第１振幅調整部と
を含む
角度検出装置。

【請求項2】

角度に基づくアドレスとして入力し、各角度に対応するデータとして当該角度に対応するｓｉｎ値およびｃｏｓ値を出力可能な記憶部を更に備え、
前記第１角度加算部および前記第１角度減算部は、前記検出角度に前記第１調整角度を加算した角度に基づくアドレスおよび前記検出角度に前記第１調整角度を減算した角度に基づくアドレスを異なるサイクルで前記記憶部に入力し、
前記第１振幅調整部は、前記第１角度加算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値および前記第１角度減算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値を異なるサイクルで前記記憶部から受け取って、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための前記第１フィードバック信号を生成する
請求項１に記載の角度検出装置。

【請求項3】

前記位相差検出部は、
前記検出角度に第２調整角度を加算する第２角度加算部と、
前記第２角度加算部が出力する角度を用いて、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための第２フィードバック信号を生成する第２振幅調整部と
を含む請求項１または２に記載の角度検出装置。

【請求項4】

前記位相差検出部は、前記検出角度から前記第２調整角度を減算する第２角度減算部を更に含み、
前記第２振幅調整部は、前記第２角度加算部が出力する角度に応じたｃｏｓ値および前記第２角度減算部が出力する角度に応じたｃｏｓ値を用いて、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための前記第２フィードバック信号を生成する
請求項３に記載の角度検出装置。

【請求項5】

磁場の角度を検出する角度検出装置であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する第１デルタシグマ変調部と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する第２デルタシグマ変調部と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させるループ制御部と、
を備え、
前記ループ制御部は、前記第１変調信号および前記第２変調信号が示す角度に対する前記検出角度の位相差を検出し、前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を調整する位相差検出部を有し、
前記位相差検出部は、
前記検出角度に第２調整角度を加算する第２角度加算部と、
前記検出角度から前記第２調整角度を減算する第２角度減算部と、
前記第２角度加算部が出力する角度に応じたｃｏｓ値および前記第２角度減算部が出力する角度に応じたｃｏｓ値を加算した結果に基づいて、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための第２フィードバック信号を生成する第２振幅調整部と
を含む
角度検出装置。

【請求項6】

前記位相差検出部は、
前記第１変調信号および前記第２変調信号と、前記検出角度に応じた第１フィードバック信号および第２フィードバック信号とに基づいて、前記位相差を示す位相差信号を出力し、
前記第１フィードバック信号、前記第２フィードバック信号、および前記位相差信号の少なくとも１つを、前記誤差が小さくなるように調整する
請求項１から５のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【請求項7】

前記位相差検出部は、
前記検出角度に第３調整角度を加算する第３角度加算部と、
前記検出角度から前記第３調整角度を減算する第３角度減算部と、
前記第１変調信号および前記第２変調信号間の他軸感度を調整するべく、前記第３調整角度が加算された前記検出角度を用いて前記第１フィードバック信号を生成し、前記第３調整角度が減算された前記検出角度を用いて前記第２フィードバック信号を生成する他軸感度調整部と
を含む
請求項６に記載の角度検出装置。

【請求項8】

磁場の角度を検出する角度検出装置であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する第１デルタシグマ変調部と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する第２デルタシグマ変調部と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させるループ制御部と、
を備え、
前記ループ制御部は、前記第１変調信号および前記第２変調信号が示す角度に対する前記検出角度の位相差を検出し、前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を調整する位相差検出部を有し、
前記位相差検出部は、
前記検出角度に第３調整角度を加算する第３角度加算部と、
前記検出角度から前記第３調整角度を減算する第３角度減算部と、
前記第１変調信号および前記第２変調信号間の他軸感度を調整するべく、前記第３調整角度が加算された前記検出角度を用いて第１フィードバック信号を生成し、前記第３調整角度が減算された前記検出角度を用いて第２フィードバック信号を生成する他軸感度調整部と
を含み、
前記第１変調信号および前記第２変調信号と、前記検出角度に応じた前記第１フィードバック信号および前記第２フィードバック信号とに基づいて、前記位相差を示す位相差信号を出力し、
前記第１フィードバック信号、前記第２フィードバック信号、および前記位相差信号の少なくとも１つを、前記誤差が小さくなるように調整する
角度検出装置。

【請求項9】

前記他軸感度調整部は、前記第３調整角度が加算された前記検出角度に応じたｓｉｎ値に基づく前記第１フィードバック信号を生成し、前記第３調整角度が減算された前記検出角度に応じたｃｏｓ値に基づく前記第２フィードバック信号を生成する請求項７または８に記載の角度検出装置。

【請求項10】

前記位相差検出部は、前記第１変調信号および前記第２変調信号の組と、前記第１フィードバック信号および前記第２フィードバック信号の組との外積を演算して前記位相差信号を出力する
請求項６から９のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【請求項11】

前記位相差検出部は、前記第１変調信号のオフセットを調整するための第１オフセット調整値を前記第１フィードバック信号に乗じて前記位相差に対して加算または減算するオフセット調整部を更に備える請求項６から１０のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【請求項12】

前記オフセット調整部は、前記第１オフセット調整値として各ビットが同一の重みを有するビットストリームをビット毎に前記第１フィードバック信号と乗算して、前記位相差に加算または減算していく請求項１１に記載の角度検出装置。

【請求項13】

前記オフセット調整部は、前記第２変調信号のオフセットを調整するための第２オフセット調整値を前記第２フィードバック信号に乗じて前記位相差に対して加算または減算する請求項１１または１２に記載の角度検出装置。

【請求項14】

前記位相差検出部は、前記第１変調信号のビットストリームおよび前記第２変調信号のビットストリームをビット毎に順次入力し、前記第１フィードバック信号および前記第２フィードバック信号の組との間でビット毎に外積を演算する外積演算部を含む請求項６から１３のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【請求項15】

前記ループ制御部は、前記位相差における予め定められた周波数以下の周波数成分を通過させるループフィルタと、
前記ループフィルタを通過した前記位相差に応じて前記検出角度を増減する角度更新部と、
を有する請求項１４に記載の角度検出装置。

【請求項16】

磁場の前記第１方向成分に応じた前記第１磁場検出信号を出力する第１磁気センス部と、
磁場の前記第２方向成分に応じた前記第２磁場検出信号を出力する第２磁気センス部と、
を更に備える請求項１から１５のいずれか一項に記載の角度検出装置。

【請求項17】

磁場の角度を検出する角度検出装置の検出角度の誤差を調整する方法であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する段階と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する段階と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させる段階と、
を備え、
前記追従させる段階は、前記第１変調信号および前記第２変調信号が示す角度に対する前記検出角度の位相差を検出して前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を調整する段階を有し、
前記位相差を検出する段階は、
前記検出角度に第１調整角度を加算する段階と、
前記検出角度から前記第１調整角度を減算する段階と、
前記第１調整角度が加算された前記検出角度に応じたｓｉｎ値および前記第１調整角度が減算された前記検出角度に応じたｓｉｎ値を加算した結果に基づいて、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成する段階と
を含む
方法。

【請求項18】

磁場の角度を検出する角度検出装置の検出角度の誤差を調整する方法であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する段階と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する段階と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させる段階と、
を備え、
前記追従させる段階は、前記第１変調信号および前記第２変調信号が示す角度に対する前記検出角度の位相差を検出して前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を調整する段階を有し、
前記位相差を検出する段階は、
前記検出角度に第２調整角度を加算する段階と、
前記検出角度から前記第２調整角度を減算する段階と、
前記第２調整角度が加算された前記検出角度に応じたｃｏｓ値および前記第２調整角度が減算された前記検出角度に応じたｃｏｓ値を加算した結果に基づいて、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための第２フィードバック信号を生成する段階と
を含む
方法。

【請求項19】

磁場の角度を検出する角度検出装置の検出角度の誤差を調整する方法であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する段階と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する段階と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させる段階と、
を備え、
前記追従させる段階は、前記第１変調信号および前記第２変調信号が示す角度に対する前記検出角度の位相差を検出して前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を調整する段階を有し、
前記位相差を検出する段階は、
前記検出角度に第３調整角度を加算する段階と、
前記検出角度から前記第３調整角度を減算する段階と、
前記第１変調信号および前記第２変調信号間の他軸感度を調整するべく、前記第３調整角度が加算された前記検出角度を用いて第１フィードバック信号を生成し、前記第３調整角度が減算された前記検出角度を用いて第２フィードバック信号を生成する段階と、
前記第１変調信号および前記第２変調信号と、前記検出角度に応じた前記第１フィードバック信号および前記第２フィードバック信号とに基づいて、前記位相差を示す位相差信号を出力する段階と、
前記第１フィードバック信号、前記第２フィードバック信号、および前記位相差信号の少なくとも１つを、前記誤差が小さくなるように調整する段階と
を含む
方法。

【請求項20】

磁場の角度を検出する角度検出装置であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する第１デルタシグマ変調部と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する第２デルタシグマ変調部と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させ、前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を、予め設定された第１調整角度を用いて調整するループ制御部と、
を備え、
前記ループ制御部は、
前記検出角度に前記第１調整角度を加算する第１角度加算部と、
前記検出角度から前記第１調整角度を減算する第１角度減算部と、
前記第１角度加算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値および前記第１角度減算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値を加算した結果に基づいて、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成する第１振幅調整部と
を含む
角度検出装置。

【請求項21】

磁場の角度を検出する角度検出装置であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する第１デルタシグマ変調部と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する第２デルタシグマ変調部と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させ、前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を、予め設定された第２調整角度を用いて調整するループ制御部と、
を備え、
前記ループ制御部は、
前記検出角度に前記第２調整角度を加算する第２角度加算部と、
前記検出角度から前記第２調整角度を減算する第２角度減算部と、
前記第２角度加算部が出力する角度に応じたｃｏｓ値および前記第２角度減算部が出力する角度に応じたｃｏｓ値を加算した結果に基づいて、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための第２フィードバック信号を生成する第２振幅調整部と
を含む
角度検出装置。

【請求項22】

磁場の角度を検出する角度検出装置であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する第１デルタシグマ変調部と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する第２デルタシグマ変調部と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させ、前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を、予め設定された第３調整角度を用いて調整するループ制御部と、
を備え、
前記ループ制御部は、
前記検出角度に前記第３調整角度を加算する第３角度加算部と、
前記検出角度から前記第３調整角度を減算する第３角度減算部と、
前記第１変調信号および前記第２変調信号間の他軸感度を調整するべく、前記第３調整角度が加算された前記検出角度を用いて第１フィードバック信号を生成し、前記第３調整角度が減算された前記検出角度を用いて第２フィードバック信号を生成する他軸感度調整部と
を含み、
前記第１変調信号および前記第２変調信号と、前記検出角度に応じた前記第１フィードバック信号および前記第２フィードバック信号とに基づいて、前記第１変調信号および前記第２変調信号が示す角度に対する前記検出角度の位相差を示す位相差信号を出力し、
前記第１フィードバック信号、前記第２フィードバック信号、および前記位相差信号の少なくとも１つを、前記誤差が小さくなるように調整する
角度検出装置。

【請求項23】

磁場の角度を検出する角度検出装置の検出角度の誤差を調整する方法であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する段階と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する段階と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させて前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を、予め設定された第１調整角度を用いて調整する段階と、
を備え、
前記追従させる段階は、
前記検出角度に前記第１調整角度を加算する段階と、
前記検出角度から前記第１調整角度を減算する段階と、
前記第１調整角度が加算された前記検出角度に応じたｓｉｎ値および前記第１調整角度が減算された前記検出角度に応じたｓｉｎ値を加算した結果に基づいて、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成する
方法。

【請求項24】

磁場の角度を検出する角度検出装置の検出角度の誤差を調整する方法であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する段階と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する段階と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させて前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を、予め設定された第２調整角度を用いて調整する段階と、
を備え、
前記追従させる段階は、
前記検出角度に前記第２調整角度を加算する段階と、
前記検出角度から前記第２調整角度を減算する第２段階と、
前記第２調整角度が加算された前記検出角度に応じたｃｏｓ値および前記第２調整角度が減算された前記検出角度に応じたｃｏｓ値を加算した結果に基づいて、前記第１変調信号および前記第２変調信号の振幅誤差を調整するための第２フィードバック信号を生成する段階と
を含む
方法。

【請求項25】

磁場の角度を検出する角度検出装置の検出角度の誤差を調整する方法であって、
磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する段階と、
磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する段階と、
検出角度をループ制御により前記第１変調信号および前記第２変調信号に対して追従させて前記磁場の角度に対する前記検出角度の誤差を、予め設定された第３調整角度を用いて調整する段階と、
を備え、
前記追従させる段階は、
前記検出角度に前記第３調整角度を加算する段階と、
前記検出角度から前記第３調整角度を減算する段階と、
前記第１変調信号および前記第２変調信号間の他軸感度を調整するべく、前記第３調整角度が加算された前記検出角度を用いて第１フィードバック信号を生成し、前記第３調整角度が減算された前記検出角度を用いて第２フィードバック信号を生成する段階と、
前記第１変調信号および前記第２変調信号と、前記検出角度に応じた前記第１フィードバック信号および前記第２フィードバック信号とに基づいて、前記第１変調信号および前記第２変調信号が示す角度に対する前記検出角度の位相差を示す位相差信号を出力する段階と、
前記第１フィードバック信号、前記第２フィードバック信号、および前記位相差信号の少なくとも１つを、前記誤差が小さくなるように調整する段階と
を含む
方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、角度検出装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、Ｘ方向およびＹ方向の磁場の変化を検出し、当該検出結果に基づき、回転磁石の回転角を検出する非接触回転角センサが知られていた。また、このような回転角センサは、感度ミスマッチ、オフセット誤差、および他軸感度等による角度非線形性誤差を有するので、誤差の調整等が実行されていた（例えば、特許文献１〜５参照）。
特許文献１ 特許第５０４３８７８号公報
特許文献２ 特許第５３４２０４５号公報
特許文献３ 特許第５４４９４１７号公報
特許文献４ 特許第５６８７２２３号公報
特許文献５ 特許第４１１１８１３号公報

【解決しようとする課題】

【0003】

例えば、特許文献３、４、５に記載されている従来の角度非線形性誤差の調整は、デルタシグマ変調器などのＡＤ変換部にて角度非線形性誤差の発生原因（オフセット、感度ミスマッチ、他軸感度）の補正を行うことを提唱している。しかしながら、このようなアナログ回路での補正、例えばデルタシグマ変調器内部での補正では、オーバーサンプリングの効果が低下し、ノイズの折り返しが発生してしまう。

【0004】

また、デルタシグマ変調器後での信号処理として、出力された変調信号を、デシメーションフィルタを通して多ビット化したデジタルデータとしてから多ビットデータ同士の演算を実行して角度非線形性誤差の発生原因を補正することも考えられる。しかしながらデシメーションフィルタ後に回転角センサの補正を実行する場合、高分解能になるほど多ビット演算が増え、特に乗算器のような回路を用いて演算する場合、回路規模が増大してしまう。回路構成にもよるが、一般的に１ｂｉｔ×１６ｂｉｔの乗算器と１６ｂｉｔ×１６ｂｉｔの乗算器では、約１０倍程度ゲート数が増え、回路面積が大きくなってしまう。そこで、角度非線形性誤差が小さく、かつ、低ノイズな高分解能の回転角センサを、回路面積の増大を抑制しつつ提供する。

【一般的開示】

【0005】

（項目１）
角度検出装置は、磁場の角度を検出してよい。
角度検出装置は、磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する第１デルタシグマ変調部を備えてよい。
角度検出装置は、磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する第２デルタシグマ変調部を備えてよい。
角度検出装置は、検出角度をループ制御により第１変調信号および第２変調信号に対して追従させるループ制御部を備えてよい。
ループ制御部は、第１変調信号および第２変調信号が示す角度に対する検出角度の位相差を検出する位相差検出部を有してよい。
位相差検出部は、磁場の角度に対する検出角度の誤差を調整してよい。
（項目２）
位相差検出部は、第１変調信号および第２変調信号と、検出角度に応じた第１フィードバック信号および第２フィードバック信号とに基づいて、位相差を示す位相差信号を出力してよい。
位相差検出部は、第１フィードバック信号、第２フィードバック信号、および位相差信号の少なくとも１つを、誤差が小さくなるように調整してよい。
（項目３）
位相差検出部は、第１変調信号および第２変調信号の組と、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号の組との外積を演算して位相差信号を出力してよい。
（項目４）
位相差検出部は、検出角度に第１調整角度を加算する第１角度加算部を含んでよい。
位相差検出部は、第１角度加算部が出力する角度を用いて、第１変調信号および第２変調信号の振幅誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成する第１振幅調整部を含んでよい。
（項目５）
位相差検出部は、検出角度から第１調整角度を減算する第１角度減算部を含んでよい。
第１振幅調整部は、第１角度加算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値および第１角度減算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値を用いて、第１変調信号および第２変調信号の振幅誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成してよい。
（項目６）
角度検出装置は、角度に基づくアドレスとして入力し、各角度に対応するデータとして当該角度に対応するｓｉｎ値およびｃｏｓ値を出力可能な記憶部を備えてよい。
第１角度加算部および第１角度減算部は、検出角度に第１調整角度を加算した角度に基づくアドレスおよび検出角度に第１調整角度を減算した角度に基づくアドレスを異なるサイクルで記憶部に入力してよい。
第１振幅調整部は、第１角度加算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値および第１角度減算部が出力する角度に応じたｓｉｎ値を異なるサイクルで記憶部から受け取ってよい。
第１振幅調整部は、第１変調信号および第２変調信号の振幅誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成してよい。
（項目７）
位相差検出部は、検出角度に第２調整角度を加算する第２角度加算部を含んでよい。
位相差検出部は、第２角度加算部が出力する角度を用いて、第１変調信号および第２変調信号の振幅誤差を調整するための第２フィードバック信号を生成する第２振幅調整部を含んでよい。
（項目８）
位相差検出部は、検出角度から第２調整角度を減算する第２角度減算部を含んでよい。
第２振幅調整部は、第２角度加算部が出力する角度に応じたｃｏｓ値および第２角度減算部が出力する角度に応じたｃｏｓ値を用いて、第１変調信号および第２変調信号の振幅誤差を調整するための第２フィードバック信号を生成してよい。
（項目９）
位相差検出部は、第１変調信号のオフセットを調整するための第１オフセット調整値を第１フィードバック信号に乗じて位相差に対して加算または減算するオフセット調整部を備えてよい。
（項目１０）
オフセット調整部は、第１オフセット調整値として各ビットが同一の重みを有するビットストリームをビット毎に第１フィードバック信号と乗算して、位相差に加算または減算していってよい。
（項目１１）
オフセット調整部は、第２変調信号のオフセットを調整するための第２オフセット調整値を第２フィードバック信号に乗じて位相差に対して加算または減算してよい。
（項目１２）
位相差検出部は、検出角度に第３調整角度を加算する第３角度加算部を含んでよい。
位相差検出部は、検出角度から第３調整角度を減算する第３角度減算部を含んでよい。
位相差検出部は、第１変調信号および第２変調信号間の他軸感度を調整するべく、第３調整角度が加算された検出角度を用いて第１フィードバック信号を生成し、第３調整角度が減算された検出角度を用いて第２フィードバック信号を生成する他軸感度調整部を含んでよい。
（項目１３）
他軸感度調整部は、第３調整角度が加算された検出角度に応じたｓｉｎ値に基づく第１フィードバック信号を生成してよい。
他軸感度調整部は、第３調整角度が減算された検出角度に応じたｃｏｓ値に基づく第２フィードバック信号を生成してよい。
（項目１４）
位相差検出部は、第１変調信号のビットストリームおよび第２変調信号のビットストリームをビット毎に順次入力し、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号の組との間でビット毎に外積を演算する外積演算部を含んでよい。
（項目１５）
ループ制御部は、位相差における予め定められた周波数以下の周波数成分を通過させるループフィルタを有してよい。
ループ制御部は、ループフィルタを通過した位相差に応じて検出角度を増減する角度更新部を有してよい。
（項目１６）
角度検出装置は、磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号を出力する第１磁気センス部を備えてよい。
角度検出装置は、磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号を出力する第２磁気センス部を備えてよい。
（項目１７）
方法は、磁場の角度を検出する角度検出装置の検出角度の誤差を調整してよい。
方法は、磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する段階を備えてよい。
方法は、磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する段階を備えてよい。
方法は、検出角度をループ制御により第１変調信号および第２変調信号に対して追従させる段階を備えてよい。
追従させる段階は、第１変調信号および第２変調信号が示す角度に対する検出角度の位相差を検出する段階を有してよい。
位相差を検出する段階は、磁場の角度に対する検出角度の誤差を調整してよい。

【0006】

（項目１８）
角度検出装置は、磁場の角度を検出してよい。
角度検出装置は、磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する第１デルタシグマ変調部を備えてよい。
角度検出装置は、磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する第２デルタシグマ変調部を備えてよい。
角度検出装置は、検出角度をループ制御により第１変調信号および第２変調信号に対して追従させるループ制御部を備えてよい。
ループ制御部は、磁場の角度に対する検出角度の誤差を、予め設定された調整値を用いて調整してよい。
（項目１９）
方法は、磁場の角度を検出する角度検出装置の検出角度の誤差を調整してよい。
方法は、磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号をデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する段階を備えてよい。
方法は、磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号をデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する段階を備えてよい。
方法は、検出角度をループ制御により第１変調信号および第２変調信号に対して追従させる段階を備えてよい。
追従させる段階は、磁場の角度に対する検出角度の誤差を、予め設定された調整値を用いて調整してよい。

【0007】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る回転角センサ１０００の構成例を示す。

【図2】本実施形態に係る角度検出装置１０の第１構成例を示す。

【図3】本実施形態に係る第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２が出力する第１磁場検出信号Ｖｘおよび第２磁場検出信号Ｖｙの第１例を示す。

【図4】本実施形態に係る角度検出装置１０の第２構成例を示す。

【図5】本実施形態に係る角度検出装置１０の第３構成例を示す。

【図6】本実施形態に係る第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２が出力する第１磁場検出信号Ｖｘおよび第２磁場検出信号Ｖｙの第２例を示す。

【図7】本実施形態に係る角度検出装置１０の第４構成例を示す。

【図8】本実施形態に係る第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２が出力する第１磁場検出信号Ｖｘおよび第２磁場検出信号Ｖｙの第３例を示す。

【図9】本実施形態に係る角度検出装置１０の第５構成例を示す。

【図10】本実施形態に係る位相差検出部２１０の第１変形例を示す。

【図11】本実施形態に係る位相差検出部２１０の第２変形例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0010】

図１は、本実施形態に係る回転角センサ１０００の構成例を示す。回転角センサ１０００は、回転軸を中心に回転する磁場の回転角を非接触で検出する。図１は、ＸＹ平面と平行な面において回転する磁場の回転角を検出する例を示す。回転角センサ１０００は、角度検出装置１０と、回転磁石２０とを備える。

【0011】

角度検出装置１０は、回転磁石２０が発生する回転磁場の回転角を検出する。角度検出装置１０は、一例として、集積回路等を有する半導体チップ等である。この場合、角度検出装置１０は、シリコン等の半導体によって形成され、半導体回路および半導体素子等を含む。角度検出装置１０は、複数の端子を備え、外部の基板、回路、および配線等と電気的に接続される。角度検出装置１０のより具体的な構成については、後述する。

【0012】

回転磁石２０は、回転磁場を発生させる。回転磁石２０は、磁石２２と、回転軸２４と、モーター２６とを有する。磁石２２は、回転軸２４回りに回転する。図１は、磁石２２が角度検出装置１０のＺ軸上方に設けられる例を示す。磁石２２は、一例として、円盤状の形状を有し、ＸＹ平面と略平行な面で回転する。磁石２２は、ＸＹ平面と略平行な断面がそれぞれ半円形状となる２つの領域に分割されてよく、一方の領域がＳ極であり、他方の領域がＮ極である磁石を形成する。

【0013】

磁石２２は、ＸＹ平面と略平行な面で回転することにより、例えば、角度検出装置１０において、（数１）式で示される回転磁場を発生させる。ここで、Ｂは、角度検出装置１０に置いて検出される磁場の絶対値を示す。本実施形態において、Ｂは、略一定とし、定数として取り扱うこととする。また、θは、磁場が回転する面における予め定められた方向または基準の方向に対する、回転磁場の磁場方向の角度を示す。
（数１）
Ｂｘ（θ）＝Ｂ・ｃｏｓθ
Ｂｙ（θ）＝Ｂ・ｓｉｎθ

【0014】

回転軸２４は、ＸＹ平面と略垂直な方向に設けられる。回転軸２４は、一端が磁石２２に接続され、他端がモーター２６に接続される。モーター２６は、回転軸２４および当該回転軸２４に接続された磁石２２を回転させる。このように、回転角センサ１０００は、ＸＹ平面と平行な磁場を検出する角度検出装置１０と、Ｚ軸回りに磁石を回転させる回転磁石２０と、を組み立てて形成される。

【0015】

角度検出装置１０は、例えば、回転磁石２０が発生させる回転磁場のＸＹ平面における第１方向成分および第２方向成分をそれぞれ検出し、検出タイミングにおける回転磁石２０の回転角θを、第１方向成分および第２方向成分に基づいて算出して出力する。ここで、第１方向および第２方向は、互いに異なる方向であればよい。なお、第１方向および第２方向は、ＸＹ平面において直交する２つの方向であることが望ましい。本実施形態において、第１方向はＸ軸方向、第２方向はＹ軸方向として説明する。

【0016】

図２は、本実施形態に係る角度検出装置１０の第１構成例を示す。角度検出装置１０は、入力する磁場の角度を検出する。第１構成例の角度検出装置１０は、第１磁気センス部３０と、第２磁気センス部３２と、第１増幅部４０と、第２増幅部４２と、第１デルタシグマ変調部５０と、第２デルタシグマ変調部５２と、ループ制御部１００と、を備える。

【0017】

第１磁気センス部３０は、入力する磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号Ｖｘを出力する。第２磁気センス部３２は、入力する磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号Ｖｙを出力する。第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２は、それぞれ、一方向の磁場を検出する磁気センサを有する。例えば、第１磁気センス部３０は、（数１）式で示される磁場Ｂｘ（θ）に応じた第１磁場検出信号Ｖｘを出力し、第２磁気センス部３２は、（数１）式で示される磁場Ｂｙ（θ）に応じた第２磁場検出信号Ｖｙを出力する。第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２は、それぞれ、入力する磁場に比例した検出信号を出力することが好ましい。

【0018】

第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２は、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ）、トンネル効果磁気抵抗素子（ＴＭＲ）、マグネトインピーダンス素子（ＭＩ素子）、および／またはインダクタンスセンサ等をそれぞれ有してよい。また、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２は、入力する磁場を収束させる磁気収束板を更に有してもよい。

【0019】

第１増幅部４０は、第１磁気センス部３０が出力する第１磁場検出信号Ｖｘを増幅する。第１増幅部４０は、増幅した信号を第１デルタシグマ変調部５０に供給する。なお、磁場の回転角を検出する場合、入力する磁場の振幅値は規格化されてよく、ここで、第１増幅部４０が増幅した信号は、磁場Ｂｘ（θ）と略等しく、第２増幅部４２が増幅した信号は、磁場Ｂｙ（θ）と略等しいとする。即ち、回転磁場の角度θは、第１磁場検出信号Ｖｘおよび第２磁場検出信号Ｖｙを用いて示されることとする。

【0020】

第１デルタシグマ変調部５０は、入力磁場の第１方向成分に応じた第１磁場検出信号Ｖｘをデルタシグマ変調して第１変調信号を出力する。第２デルタシグマ変調部５２は、入力磁場の第２方向成分に応じた第２磁場検出信号Ｖｙをデルタシグマ変調して第２変調信号を出力する。第１デルタシグマ変調部５０および第２デルタシグマ変調部５２は、一例として、予め定められた数の１ビットデータを有するビットストリームを、変調信号としてそれぞれ出力する。

【0021】

なお、ビットストリームは、予め定められた数の１ビットデータを含み、当該１ビットデータを積算した値が入力信号の振幅値に比例または略一致する信号である。即ち、第１デルタシグマ変調部５０は、磁場Ｂｘ（θ）に応じたビットストリームを第１変調信号として出力し、第２デルタシグマ変調部５２は、磁場Ｂｙ（θ）に応じたビットストリームを第２変調信号として出力する。

【0022】

ループ制御部１００は、第１デルタシグマ変調部５０および第２デルタシグマ変調部５２が出力する第１変調信号および第２変調信号をそれぞれ受け取り、受け取った第１変調信号および第２変調信号に対応する角度情報を検出角度φとして出力する。ループ制御部１００は、クロック信号等に応じて、順次、検出角度φを更新して出力してよい。ループ制御部１００は、検出角度をループ制御により第１変調信号および第２変調信号に対して追従させて、検出角度φを更新して出力してよい。ループ制御部１００は、位相差検出部１１０と、ループフィルタ１４０と、角度更新部１５０と、を有する。

【0023】

位相差検出部１１０は、第１変調信号および第２変調信号が示す角度θに対する検出角度φの位相差を検出する。位相差検出部１１０は、ループ制御部１００が出力した検出角度φと、第１変調信号および第２変調信号に対応する角度情報θとの位相差を検出し、次にループ制御部１００が検出角度を更新すべく、当該位相差を出力する。位相差検出部１１０は、記憶部１２０と、外積演算部１３０と、を含む。

【0024】

記憶部１２０は、角度に基づくアドレスとして入力し、各角度に対応するデータとして当該角度に対応するｓｉｎ値およびｃｏｓ値を出力可能である。記憶部１２０は、複数の角度にそれぞれ対応するｓｉｎ値およびｃｏｓ値を記憶する。記憶部１２０は、複数の角度に対応するアドレス毎に、ｓｉｎ値およびｃｏｓ値を記憶してよい。記憶部１２０は、例えば、ループ制御部１００が出力する検出角度が入力され、当該検出角度に対応するアドレスに変換する変換部を含む。即ち、記憶部１２０は、検出角度φの入力に対して、ｓｉｎφおよびｃｏｓφを出力する。

【0025】

記憶部１２０は、入力する検出角度φに対応するｓｉｎφの値を第１フィードバック信号とし、対応するｃｏｓφを第２フィードバック信号として、外積演算部１３０に供給する。記憶部１２０は、一例として、π／２ラジアン（またはπ／２ラジアンに対応するアドレス値）の入力に対して、１を第１フィードバック信号とし、０を第２フィードバック信号として、供給する。記憶部１２０は、予め定められたビット数のデジタル値で、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号を出力してよい。

【0026】

外積演算部１３０は、記憶部１２０が出力する第１フィードバック信号および第２フィードバック信号と、第１変調信号および第２変調信号とを用いて、次式に示す外積Ｐを演算する。なお、第１変調信号をＢ・ｃｏｓθ、第２変調信号をＢ・ｓｉｎθとした。
（数２）
Ｐ＝−Ｂ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ＋Ｂ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ
＝Ｂ・ｓｉｎ（θ−φ）
≒Ｂ・（θ−φ）

【0027】

外積演算部１３０は、例えば、第１乗算部１３２と、第２乗算部１３４と、減算部１３６を含む。第１乗算部１３２は、第１変調信号および第１フィードバック信号を乗じて、Ｂ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφを算出する。第２乗算部１３４は、第２変調信号および第２フィードバック信号を乗じて、Ｂ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφを算出する。減算部１３６は、第２乗算部１３４が算出した積から、第１乗算部１３２が算出した積を減算して、（数２）式で示す外積Ｐを演算する。このように、位相差検出部１１０は、第１変調信号および第２変調信号の組と、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号の組との外積を演算し、位相差信号として出力する。

【0028】

ここで、ループ制御部１００は、第１変調信号および第２変調信号が示す角度θに追随するように検出角度φを出力するので、θ−φの値は、ｓｉｎ（θ−φ）≒（θ−φ）と近似できる程度に小さい値となる。したがって、外積演算部１３０が演算する外積Ｐは、（数２）式で示すように、角度θに対する検出角度φの位相差に比例する値Ｂ・（θ−φ）に近似できる。Ｂの値は定数なので、位相差検出部１１０は、角度θおよび検出角度φの位相差（θ−φ）を検出することになる。位相差検出部１１０は、検出した位相差をループフィルタ１４０に供給する。

【0029】

ループフィルタ１４０は、位相差検出部１１０から受け取った位相差における予め定められた周波数以下の周波数成分を通過させる。ループフィルタ１４０は、ローパスフィルタでよい。ループフィルタ１４０は、第１デルタシグマ変調部５０および第２デルタシグマ変調部５２が発生させる量子化ノイズを低減させてよい。また、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２が出力する第１磁場検出信号Ｖｘおよび第２磁場検出信号Ｖｙを変調して、第１磁場検出信号Ｖｘおよび第２磁場検出信号Ｖｙに含まれるＤＣオフセット信号を高調波成分に変換した場合、ループフィルタ１４０は、当該高調波成分も低減させてよい。

【0030】

角度更新部１５０は、ループフィルタを通過した位相差（θ−φ）に応じて検出角度φを増減する。角度更新部１５０は、位相差（θ−φ）を０に近づけるように、検出角度φを更新する。角度更新部１５０は、例えば、２つの積算部を含んでよく、この場合、ループ制御部１００は、閉ループ回路のなかに２つの積算部を備える２型サーボ回路となる。角度更新部１５０は、一例として、２つの積算部とＤＣＯ（Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路を含む。

【0031】

角度更新部１５０に入力する位相差（θ−φ）の信号が、一例として、ビットストリームの第１変調信号および第２変調信号を用いて演算された信号の場合、角度更新部１５０は、当該位相差信号を第１の積算部が積算してクロック毎の位相差信号にしてよい。また、クロック毎（即ち、単位時間毎）の位相差は、角度の時間微分である角速度ω（ｒａｄ／ｓ）のディメンジョンを有する。この場合、角度更新部１５０は、当該角速度ωの信号をＤＣＯ回路に供給して、当該角速度ωに対応する周波数信号を出力させ、当該周波数信号を第２の積算部が積算して検出角度φを生成する。

【0032】

なお、第２の積算部は、アップカウントおよびダウンカウント動作を行うアップダウンカウンターを含んでよく、前回までの周波数信号のカウント値に今回のカウント値が積算されて、検出角度φが生成される。即ち、角度更新部１５０は、前回の検出角度φに、今回の位相差（θ−φ）が積算して、今回の磁場の回転角θにより近い検出角度φを算出する。

【0033】

以上のように、本実施形態に係る角度検出装置１０は、ループ制御部１００によるフィードバックループにより、角度θに追従させたより正確な検出角度φを出力することができる。ループ制御部１００は、フィードバックループにおいて、検出角度φに対応する正弦波信号ｓｉｎ（φ）および余弦波信号ｃｏｓ（φ）を外積演算部１３０にフィードバックし、第１変調信号および第２変調信号と乗算する。

【0034】

ここで、第１変調信号および第２変調信号が＋１および−１のいずれかの値が時間的に並ぶ符号付きビットストリームの場合、（数２）式に示した外積Ｐは、第１変調信号および第２変調信号のビット値に応じて、次式で示されるＰ１からＰ４のいずれかの値となる。なお、第１変調信号のビット値をＳ１、第２変調信号のビット値をＳ２とする。
（数３）
Ｐ１＝−Ｂ・ｓｉｎφ＋Ｂ・ｃｏｓφ Ｓ１＝＋１、Ｓ２＝＋１
Ｐ２＝ Ｂ・ｓｉｎφ＋Ｂ・ｃｏｓφ Ｓ１＝−１、Ｓ２＝＋１
Ｐ３＝−Ｂ・ｓｉｎφ−Ｂ・ｃｏｓφ Ｓ１＝＋１、Ｓ２＝−１
Ｐ４＝ Ｂ・ｓｉｎφ−Ｂ・ｃｏｓφ Ｓ１＝−１、Ｓ２＝−１

【0035】

即ち、角度検出装置１０は、第１変調信号および第２変調信号をビットストリームで外積演算部１３０に供給することにより、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号の加減算によって外積Ｐを算出することができる。即ち、外積演算部１３０は、第１変調信号のビットストリームおよび第２変調信号のビットストリームをビット毎に順次入力し、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号の組との間でビット毎に加減算を実行して、外積を演算する。これにより、外積演算部１３０は、第１乗算部１３２および第２乗算部１３４に代えて、加算器および減算器を用いることができ、実装面積を低減させることができる。

【0036】

このような角度検出装置１０は、検出角度φに感度ミスマッチ、オフセット誤差、および他軸感度等の誤差が含まれる場合がある。この場合、角度検出装置１０は、製造段階および／または検出動作をしていない状態において、これらの誤差を測定し、測定結果に応じて検出角度φの誤差を調整していた。しかしながら、このような角度非線形性誤差の調整をアナログ回路、例えばデルタシグマ変調部等に施すと、オーバーサンプリングの効果が低下し、ノイズの折り返しが発生してしまうため、低ノイズ化には不向きであった。

【0037】

そこで、本実施形態に係るループ制御部２００は、当該角度非線形性誤差を調整して、アナログ信号による調整では実現できない程度の低ノイズ化を実現し、高分解能化を可能にする。また、乗算器を用いずに当該角度非線形性誤差を調整して、高分解能化に伴って回路規模が増大することを防止する。即ち、ループ制御部２００は、磁場の角度θに対する検出角度φの誤差を、予め設定された調整値を用いて加算および減算により調整する。このようなループ制御部２００を備える角度検出装置１０について、次に説明する。

【0038】

図３は、本実施形態に係る第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２が出力する第１磁場検出信号Ｖｘおよび第２磁場検出信号Ｖｙの第１例を示す。図３は、横軸が第１方向（Ｘ軸方向）を検出する第１磁気センス部３０の第１磁場検出信号Ｖｘを示し、縦軸が第２方向（Ｙ軸方向）を検出する第２磁気センス部３２の第２磁場検出信号Ｖｙを示す。点線で示す信号は、理想的な磁場検出信号であり、ＸＹ平面において略円形の形状を有する信号となる。即ち、図３は、理想的な第１磁場検出信号ＶｘをＢ・ｃｏｓθとし、理想的な第２磁場検出信号ＶｙをＢ・ｓｉｎθとした例を示す。

【0039】

実線で示す信号は、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２に磁気感度のミスマッチが生じた場合の磁場検出信号を示す。図３は、第１磁気センス部３０が第２磁気センス部３２と比較して磁気感度が大きい場合の磁場検出信号を示す。この場合、第１磁場検出信号Ｖｘは、Ｂ・Ａ・ｃｏｓθとし、Ａ＞１と示すことができる。このように、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２に磁気感度のミスマッチが生じると、角度検出装置１０は、正確な検出角度φを出力することができなくなる。

【0040】

例えば、回転磁場の角度θが、０＜θ＜π／２（およびπ＜θ＜３π／２）の範囲の場合、第１磁場検出信号Ｖｘが第２磁場検出信号Ｖｙよりも大きくなるので、角度検出装置１０は、θよりも小さい検出角度φを出力する。同様に、回転磁場の角度θが、π／２＜θ＜π（および３π／２＜θ＜２π）の範囲の場合、第１磁場検出信号Ｖｘが第２磁場検出信号Ｖｙよりも小さくなるので、角度検出装置１０は、θよりも大きい検出角度φを出力する。

【0041】

より具体的には、（数２）式で示す外積Ｐが、次式のようになってしまう。ここで、θ≒φであることから、ｓｉｎ（θ−φ）＝０および２・ｃｏｓφ・ｓｉｎθ＝ｓｉｎ２θとした。
（数４）
Ｐ＝−Ｂ・Ａ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ＋Ｂ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ
＝Ｂ・｛−Ａ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ＋ｓｉｎθ・ｃｏｓφ｝
＝Ｂ・｛Ａ・ｓｉｎ（θ−φ）＋（１−Ａ）・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ｝
≒−０．５・Ｂ・（−１＋Ａ）・ｓｉｎ２θ

【0042】

以上のように、外積Ｐは、位相差（θ−φ）を０にしても値を有する場合が生じるので、検出角度φは、磁気感度のミスマッチに応じた誤差が含まれてしまうことになる。このような角度誤差を調整すべく、第１磁場検出信号Ｖｘに補正値１／Ａを乗じれば、第１磁場検出信号Ｖｘは、Ｂ・ｃｏｓθとなるので、（数２）式の外積Ｐを算出することができる。即ち、角度誤差の調整は、第１磁場検出信号Ｖｘに補正値１／Ａを乗じる乗算回路を追加することで実現することができる。しかしながら、乗算回路は、実装面積が大きいので、回路規模が増大してしまうことがあった。

【0043】

そこで、乗算回路を用いないで角度誤差を調整すべく、まずは、第１フィードバック信号に補正値ｃｏｓβを乗じて外積Ｐを算出する。
（数５）
Ｐ＝−Ｂ・Ａ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ・ｃｏｓβ＋Ｂ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ

【0044】

ここで、Ａ＝１／ｃｏｓαとする。なお、Ａおよびｃｏｓβは、ともに１に近い値なので、α≒β、即ち、ｃｏｓβ／ｃｏｓα≒１と近似することができる。これにより、（数５）式は次式のように表される。
（数６）
Ｐ＝−Ｂ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ・ｃｏｓβ／ｃｏｓα＋Ｂ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ
≒−Ｂ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ＋Ｂ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ
＝Ｂ・ｓｉｎ（θ−φ）
≒Ｂ・（θ−φ）

【0045】

以上のように、補正値ｃｏｓβを用いることにより、（数２）式と同様に、位相差（θ−φ）を０にすると、外積Ｐを０にすることができる。したがって、角度検出装置１０は、検出角度φをθに追従させることで、磁気感度のミスマッチに応じた角度誤差を低減させることができる。

【0046】

次に、（数５）式の乗算を次のように変形する。
（数７）
Ｐ＝−Ｂ・Ａ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ・ｃｏｓβ＋Ｂ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ
＝−Ｂ・Ａ・ｃｏｓθ・｛ｓｉｎ（φ＋β）＋ｓｉｎ（φ−β）｝／２
＋Ｂ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ

【0047】

（数７）式は、ｓｉｎφ・ｃｏｓβといった乗算を、ｓｉｎ（φ＋β）＋ｓｉｎ（φ−β）といった加算から演算できることを示す。本実施形態に係るループ制御部２００は、（数７）式の演算を実行する回路を用いることで、乗算回路を用いずに誤差を調整する。

【0048】

図４は、本実施形態に係る角度検出装置１０の第２構成例を示す。第２構成例の角度検出装置１０において、図２に示された第１構成例の角度検出装置１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第２構成例の角度検出装置１０は、ループ制御部２００を備える。ループ制御部２００は、位相差検出部２１０と、ループフィルタ１４０と、角度更新部１５０と、を有する。ループフィルタ１４０および角度更新部１５０は、図２で説明したので、ここでは説明を省略する。

【0049】

位相差検出部２１０は、磁場の角度θに対する検出角度φの誤差を調整する。位相差検出部２１０は、検出角度φの誤差が小さくなるように調整してよい。図４は、第１磁気センス部３０が第２磁気センス部３２と比較して磁気感度が大きい場合の角度誤差を、位相差検出部２１０が調整する例を示す。即ち、位相差検出部２１０は、第１変調信号および第２変調信号と、検出角度φに応じた第１フィードバック信号および第２フィードバック信号とに基づいて、位相差を示す位相差信号を出力し、第１フィードバック信号を調整する。位相差検出部２１０は、記憶部１２０と、外積演算部１３０と、補正値記憶部２２０と、第１加減算部２３０と、第１振幅調整部２４０と、を含む。

【0050】

補正値記憶部２２０は、検出角度φの誤差を調整する補正値βを記憶する。補正値記憶部２２０は、＋βおよび−βを記憶してもよい。なお、本実施形態において、補正値βを第１調整角度とする。

【0051】

第１加減算部２３０は、補正値記憶部２２０の第１調整角度βに基づき、検出角度φを加算および減算する。第１加減算部２３０は、第１角度加算部２３２および第１角度減算部２３４を含む。第１角度加算部２３２は、検出角度φに第１調整角度βを加算する。第１角度加算部２３２は、加算結果（φ＋β）を、記憶部１２０に供給する。第１角度減算部２３４は、検出角度φから第１調整角度βを減算する。第１角度減算部２３４は、減算結果（φ−β）を、記憶部１２０に供給する。

【0052】

第１角度加算部２３２および第１角度減算部２３４は、角度に基づくアドレスを記憶部１２０に供給してもよい。また、第１角度加算部２３２および第１角度減算部２３４は、検出角度φに第１調整角度βを加算した角度に基づくアドレスおよび検出角度φに第１調整角度βを減算した角度に基づくアドレスを、異なるサイクルで記憶部１２０に入力してよい。即ち、第１加減算部２３０は、クロック信号等に応じて、角度に基づくアドレス値を、順次、記憶部１２０に供給してよい。

【0053】

記憶部１２０は、図２で説明した動作に加え、検出角度φおよび第１調整角度βによって定まる角度に対応する正弦波信号を出力する。即ち、記憶部１２０は、第１角度加算部２３２の加算結果（φ＋β）に対応する正弦波信号ｓｉｎ（φ＋β）の値、第１角度減算部２３４の減算結果（φ−β）に対応する正弦波信号ｓｉｎ（φ−β）の値、および検出角度φに対応する余弦波信号ｃｏｓφの値を、それぞれ出力する。なお、余弦波信号ｃｏｓφの値は、図２で説明したように、第２フィードバック信号となる。

【0054】

第１振幅調整部２４０は、第１角度加算部２３２および第１角度減算部２３４が出力する角度を用いて、第１変調信号および第２変調信号の振幅誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成する。第１振幅調整部２４０は、第１角度加算部２３２が出力する角度に応じたｓｉｎ値および第１角度減算部２３４が出力する角度に応じたｓｉｎ値を用いて、第１変調信号および第２変調信号の振幅誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成する。

【0055】

また、第１振幅調整部２４０は、第１角度加算部２３２が出力する角度に応じたｓｉｎ値および第１角度減算部２３４が出力する角度に応じたｓｉｎ値を、異なるサイクルで記憶部１２０から受け取って、第１変調信号および第２変調信号の振幅誤差を調整するための第１フィードバック信号を生成してよい。第１振幅調整部２４０は、加算部２４２および増幅部２４４を含む。

【0056】

加算部２４２は、記憶部１２０から受け取ったｓｉｎ（φ＋β）およびｓｉｎ（φ−β）の値を加算する。増幅部２４４は、加算部２４２の加算結果を予め定められた一定の倍率で増幅する。増幅部２４４は、一例として、加算部２４２の加算結果を０．５倍に増幅してよい。即ち、第１振幅調整部２４０は、ｓｉｎ（φ＋β）およびｓｉｎ（φ−β）の和を１／２にした信号を、第１フィードバック信号として生成する。これにより、第１フィードバック信号は、｛ｓｉｎ（φ＋β）＋ｓｉｎ（φ−β）｝／２となる。なお、デジタル演算における０．５倍はビットシフトで実現できるため、面積の増加にはならない。

【0057】

外積演算部１３０は、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号と、第１変調信号および第２変調信号とを用いて、外積Ｐを演算する。ここで、第１フィードバック信号が｛ｓｉｎ（φ＋β）＋ｓｉｎ（φ−β）｝／２となっているので、本実施形態の外積演算部１３０は、（数７）式に示す外積Ｐを演算することになる。また、（数７）式に示す外積Ｐは、（数６）式に示すように、位相差（θ−φ）に近似できる。したがって、外積演算部１３０は、外積Ｐの演算結果をループフィルタ１４０に供給することにより、ループ制御部２００は、回転磁場の角度θに追従する検出角度φを出力することができる。

【0058】

なお、外積演算部１３０は、図２で説明したように、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号の加減算によって外積Ｐを算出することができる。したがって、位相差検出部２１０は、検出角度φおよび第１調整角度βに基づき、加算および減算によって、外積Ｐを算出することができる。また、位相差検出部２１０は、第１フィードバック信号の生成に用いる正弦波信号ｓｉｎ（φ＋β）および正弦波信号ｓｉｎ（φ−β）を、記憶部１２０に記憶された正弦波信号を用いることができる。即ち、位相差検出部２１０は、検出角度φから第１調整角度βの分だけアドレス値をずらしたデータを用いるので、記憶部１２０に記憶すべきデータを増加させずに、外積Ｐを算出することができる。

【0059】

したがって、本実施形態に係るループ制御部２００は、回路規模を増加することを防止しつつ、また、取り扱うデータが増加することも防止しつつ、磁気感度のミスマッチに応じた角度誤差を調整することができる。図４に示す角度検出装置１０は、このようなループ制御部２００を備えるので、回路規模の増大を防止しつつ、また、取り扱うデータの増加も防止しつつ、感度ミスマッチを低減させた非接触回転角センサを提供することができる。

【0060】

以上の本実施形態に係る角度検出装置１０は、第１磁気センス部３０が第２磁気センス部３２と比較して磁気感度が大きい場合の磁気感度のミスマッチに対して、角度誤差を調整する例を説明した。これに代えて、角度検出装置１０は、第１磁気センス部３０が第２磁気センス部３２と比較して磁気感度が小さい場合の磁気感度のミスマッチに対して、角度誤差を調整してもよい。この場合、（数４）式で示した外積Ｐは、次式のように表される。
（数８）
Ｐ＝−Ｂ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ＋Ｂ・Ａ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ
＝Ｂ・｛Ａ・ｓｉｎ（θ−φ）＋（−１＋Ａ）・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ｝
≒０．５・Ｂ・（−１＋Ａ）・ｓｉｎ２θ

【0061】

この場合においても、第２フィードバック信号に補正値ｃｏｓβを乗じて外積Ｐを算出する。このように、補正値ｃｏｓβを用いることにより、（数６）式と同様に、位相差（θ−φ）を０にすると、外積Ｐを０にすることができる。したがって、角度検出装置１０は、検出角度φをθに追従させることで、磁気感度のミスマッチに応じた角度誤差を低減させることができる。
（数９）
Ｐ＝−Ｂ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ＋Ｂ・Ａ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ・ｃｏｓβ
≒−Ｂ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ＋Ｂ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ
＝Ｂ・ｓｉｎ（θ−φ）
≒Ｂ・（θ−φ）

【0062】

また、（数９）式は、次のように変形することができる。
（数１０）
Ｐ＝−Ｂ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ＋Ｂ・Ａ・ｓｉｎθ・ｃｏｓφ・ｃｏｓβ
＝−Ｂ・ｃｏｓθ・ｓｉｎφ
＋Ｂ・Ａ・ｓｉｎθ・｛ｃｏｓ（φ＋β）＋ｃｏｓ（φ−β）｝／２

【0063】

（数１０）式は、ｃｏｓφ・ｃｏｓβといった乗算を、ｃｏｓ（φ＋β）＋ｃｏｓ（φ−β）といった加算から演算できることを示す。本実施形態に係るループ制御部２００は、（数１０）式の演算を実行する回路を用いることで、磁気感度のミスマッチに応じた角度誤差を低減させることもできる。このようなループ制御部２００について、次に説明する。

【0064】

図５は、本実施形態に係る角度検出装置１０の第３構成例を示す。第３構成例の角度検出装置１０において、図２および図４に示された第１構成例および第２構成例の角度検出装置１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第３構成例のループ制御部２００は、位相差検出部２１０と、ループフィルタ１４０と、角度更新部１５０と、を有する。ループフィルタ１４０および角度更新部１５０は、図２で説明したので、ここでは説明を省略する。

【0065】

図５は、第１磁気センス部３０が第２磁気センス部３２と比較して磁気感度が小さい場合の角度誤差を、位相差検出部２１０が調整する例を示す。即ち、位相差検出部２１０は、第１変調信号および第２変調信号と、検出角度φに応じた第１フィードバック信号および第２フィードバック信号とに基づいて、位相差を示す位相差信号を出力し、第２フィードバック信号を調整する。位相差検出部２１０は、記憶部１２０と、外積演算部１３０と、補正値記憶部２２０と、第２加減算部３３０と、第２振幅調整部３４０と、を含む。

【0066】

補正値記憶部２２０は、第２調整角度βを記憶する。第２加減算部３３０は、補正値記憶部２２０の第２調整角度βに基づき、検出角度φを加算および減算する。第２加減算部３３０は、第２角度加算部３３２および第２角度減算部３３４を含む。第２角度加算部３３２は、検出角度φに第２調整角度βを加算する。第２角度加算部３３２は、加算結果（φ＋β）を、記憶部１２０に供給する。第２角度減算部３３４は、検出角度φから第２調整角度βを減算する。第２角度減算部３３４は、減算結果（φ−β）を、記憶部１２０に供給する。

【0067】

第２角度加算部３３２および第２角度減算部３３４は、角度に基づくアドレスを記憶部１２０に供給してもよい。また、第２角度加算部３３２および第２角度減算部３３４は、検出角度φに第２調整角度βを加算した角度に基づくアドレスおよび検出角度φに第２調整角度βを減算した角度に基づくアドレスを、異なるサイクルで記憶部１２０に入力してよい。即ち、第２加減算部３３０は、クロック信号等に応じて、角度に基づくアドレス値を、順次、記憶部１２０に供給してよい。

【0068】

記憶部１２０は、図２で説明した動作に加え、検出角度φおよび第２調整角度βによって定まる角度に対応する余弦波信号を出力する。即ち、記憶部１２０は、第２角度加算部３３２の加算結果（φ＋β）に対応する余弦波信号ｃｏｓ（φ＋β）の値、第２角度減算部３３４の減算結果（φ−β）に対応する余弦波信号ｃｏｓ（φ−β）の値、および検出角度φに対応する正弦波信号ｓｉｎφの値を、それぞれ出力する。なお、正弦波信号ｓｉｎφは、図２で説明したように、第１フィードバック信号となる。

【0069】

第２振幅調整部３４０は、第２角度加算部３３２および第２角度減算部３３４が出力する角度を用いて、第１変調信号および第２変調信号の振幅誤差を調整するための第２フィードバック信号を生成する。第２振幅調整部３４０は、第２角度加算部３３２が出力する角度に応じたｃｏｓ値および第２角度減算部３３４が出力する角度に応じたｃｏｓ値を用いて、第１変調信号および第２変調信号の振幅誤差を調整するための第２フィードバック信号を生成する。第２振幅調整部３４０は、加算部３４２および増幅部３４４を含む。

【0070】

加算部３４２は、記憶部１２０から受け取ったｃｏｓ（φ＋β）およびｃｏｓ（φ−β）の値を加算する。増幅部３４４は、加算部３４２の加算結果を予め定められた一定の倍率で増幅する。増幅部３４４は、一例として、加算部３４２の加算結果を０．５倍に増幅してよい。即ち、第２振幅調整部３４０は、ｃｏｓ（φ＋β）およびｃｏｓ（φ−β）の和を１／２にした信号を、第２フィードバック信号として生成する。これにより、第２フィードバック信号は、｛ｃｏｓ（φ＋β）＋ｃｏｓ（φ−β）｝／２となる。なお、デジタル演算における０．５倍はビットシフトで実現できるため、面積の増加にはならない。

【0071】

外積演算部１３０は、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号と、第１変調信号および第２変調信号とを用いて、外積Ｐを演算する。ここで、第２フィードバック信号が｛ｃｏｓ（φ＋β）＋ｃｏｓ（φ−β）｝／２となっているので、本実施形態の外積演算部１３０は、（数１０）式に示す外積Ｐを演算することになる。また、（数１０）式に示す外積Ｐは、（数９）式に示すように、位相差（θ−φ）に基づく値に近似できる。したがって、外積演算部１３０は、外積Ｐの演算結果をループフィルタ１４０に供給することにより、ループ制御部２００は、回転磁場の角度θに追従する検出角度φを出力することができる。

【0072】

なお、外積演算部１３０は、図２で説明したように、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号の加減算によって外積Ｐを算出することができる。また、位相差検出部２１０は、検出角度φから第２調整角度βの分だけアドレス値をずらしたデータを用いるので、記憶部１２０に記憶すべきデータを増加させずに、外積Ｐを算出することができる。したがって、本実施形態に係るループ制御部２００は、回路規模を増加することを防止しつつ、また、取り扱うデータが増加することも防止しつつ、磁気感度のミスマッチに応じた角度誤差を調整することができる。

【0073】

以上の本実施形態に係る角度検出装置１０は、磁気感度のミスマッチに対して、角度誤差を調整する例を説明した。これに代えて、角度検出装置１０は、オフセット誤差に対して、角度誤差を調整してもよい。そこでまず、オフセット誤差について次に説明する。

【0074】

図６は、本実施形態に係る第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２が出力する第１磁場検出信号Ｖｘおよび第２磁場検出信号Ｖｙの第２例を示す。図６は、横軸が第１方向（Ｘ軸方向）を検出する第１磁気センス部３０の第１磁場検出信号Ｖｘを示し、縦軸が第２方向（Ｙ軸方向）を検出する第２磁気センス部３２の第２磁場検出信号Ｖｙを示す。点線で示す信号は、理想的な磁場検出信号であり、ＸＹ平面において略円形の形状を有する信号となる。即ち、図６は、理想的な第１磁場検出信号ＶｘをＢ・ｃｏｓθとし、理想的な第２磁場検出信号ＶｙをＢ・ｓｉｎθとした例を示す。

【0075】

実線で示す信号は、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２にオフセット誤差が生じた場合の磁場検出信号を示す。図６は、第１磁場検出信号Ｖｘに＋Ｏｘ、第１磁場検出信号Ｖｘに＋Ｏｙのオフセット誤差が含まれる場合の磁場検出信号を示す。このように、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２にオフセット誤差が生じると、角度検出装置１０は、正確な検出角度φを出力することができなくなる。

【0076】

より具体的には、（数２）式で示す外積Ｐが、次式のようになってしまう。ここで、θ≒φであることから、ｓｉｎ（θ−φ）＝０とした。
（数１１）
Ｐ＝−（Ｂ・ｃｏｓθ＋Ｏｘ）・ｓｉｎφ＋（Ｂ・ｓｉｎθ＋Ｏｙ）・ｃｏｓφ
＝Ｂ・ｓｉｎ（θ−φ）−Ｏｘ・ｓｉｎφ＋Ｏｙ・ｃｏｓφ
≒Ｏｙ・ｃｏｓφ−Ｏｘ・ｓｉｎφ

【0077】

以上のように、外積Ｐは、位相差（θ−φ）を０にしても値を有する場合が生じるので、検出角度φは、オフセット誤差に応じた角度誤差が含まれてしまうことになる。そこで、本実施形態に係る角度検出装置１０は、オフセット誤差に起因するＯｙ・ｃｏｓφ−Ｏｘ・ｓｉｎφを外積Ｐから差し引くことにより、角度誤差を調整する。

【0078】

図７は、本実施形態に係る角度検出装置１０の第４構成例を示す。第４構成例の角度検出装置１０において、図２に示された第１構成例の角度検出装置１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第４構成例の角度検出装置１０は、ループ制御部２００を備える。ループ制御部２００は、位相差検出部２１０と、ループフィルタ１４０と、角度更新部１５０と、を有する。ループフィルタ１４０および角度更新部１５０は、図２で説明したので、ここでは説明を省略する。

【0079】

図７は、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２のオフセット誤差を、位相差検出部２１０が調整する例を示す。即ち、位相差検出部２１０は、第１変調信号および第２変調信号と、検出角度φに応じた第１フィードバック信号および第２フィードバック信号とに基づいて、位相差を示す位相差信号を出力し、位相差信号を調整する。位相差検出部２１０は、記憶部１２０と、外積演算部１３０と、補正値記憶部２２０と、オフセット調整部４１０と、を含む。

【0080】

記憶部１２０は、図２で説明した動作に加え、検出角度φ対応する余弦波信号ｃｏｓφの値および正弦波信号ｓｉｎφの値を、オフセット調整部４１０に供給する。外積演算部１３０は、図２で説明したように、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号と、第１変調信号および第２変調信号とを用いて、外積Ｐを演算する。外積演算部１３０は、（数１１）式に示す外積Ｐを出力する。

【0081】

補正値記憶部２２０は、検出角度φの誤差を調整する補正値ＯｘおよびＯｙを記憶する。なお、本実施形態において、補正値Ｏｘを第１オフセット調整値とし、補正値Ｏｙを第２オフセット調整値とする。

【0082】

オフセット調整部４１０は、第１変調信号のオフセットを調整するための第１オフセット調整値を第１フィードバック信号に乗じて、位相差に対して加算または減算してよい。ここで、位相差は、（数１１）式の演算結果を示す。また、オフセット調整部４１０は、第２変調信号のオフセットを調整するための第２オフセット調整値を第２フィードバック信号に乗じて位相差に対して加算または減算してもよい。オフセット調整部４１０は、一例として、第１乗算部４１２、第２乗算部４１４、および加算部４１６を含む。

【0083】

第１乗算部４１２は、記憶部１２０から受け取ったｓｉｎφの値に、補正値記憶部２２０から受け取った第１オフセット調整値を乗じる。第２乗算部４１４は、記憶部１２０から受け取ったｃｏｓφの値に、補正値記憶部２２０から受け取った第２オフセット調整値を乗じる。加算部４１６は、外積演算部１３０から受け取った外積Ｐの演算結果に、第１乗算部４１２の乗算結果を加える。また、加算部４１６は、外積演算部１３０から受け取った外積Ｐの演算結果に、第２乗算部４１４の乗算結果を減じる。

【0084】

これにより、オフセット調整部４１０は、外積演算部１３０が演算した外積Ｐを、次式で示す調整値Ｐ'に調整する。
（数１２）
Ｐ'＝Ｐ＋Ｏｘ・ｓｉｎφ−Ｏｙ・ｃｏｓφ
＝Ｂｓｉｎ（θ−φ）
≒Ｂ・（θ−φ）

【0085】

即ち、オフセット調整部４１０は、調整値Ｐ'を位相差（θ−φ）に基づく値に略一致するように調整することができる。したがって、位相差検出部２１０が調整値Ｐ'の演算結果をループフィルタ１４０に供給することにより、ループ制御部２００は、回転磁場の角度θに追従する検出角度φを出力することができる。

【0086】

なお、オフセット調整部４１０は、第１乗算部４１２および第２乗算部４１４を用いて、オフセット誤差を調整することを説明した。この場合、乗算回路が２つ増加するので、角度検出装置１０は、実装面積が増加してしまうことがある。そこで、補正値記憶部２２０は、第１オフセット調整値および第２オフセット調整値を、ビットストリームでオフセット調整部４１０に供給してよい。補正値記憶部２２０は、例えば、第１オフセット調整値として各ビットが補正値Ｏｘに相当する同一の重みを有するビットストリームを供給する。補正値記憶部２２０は、同様に、第２オフセット調整値として各ビットが補正値Ｏｙに相当する同一の重みを有するビットストリームを供給してよい。

【0087】

この場合、オフセット調整部４１０は、補正値記憶部２２０から受け取った第１オフセット調整値のビットストリームを、ビット毎に第１フィードバック信号と乗算して、位相差に加算していく。同様に、オフセット調整部４１０は、補正値記憶部２２０から受け取った第２オフセット調整値のビットストリームを、ビット毎に第２フィードバック信号と乗算して、位相差に減算していく。

【0088】

以上のオフセット調整部４１０が実行するビットストリームを用いた乗算は、図２で説明した外積演算部１３０の加減算によって外積Ｐを算出する動作と同様に、加減算処理で実行することができる。したがって、オフセット調整部４１０は、実装面積が増加することを防止しつつ、オフセット誤差を調整することができる。したがって、本実施形態に係るループ制御部２００は、回路規模を増加することを防止しつつ、オフセット誤差に応じた検出角度の誤差を調整することができる。

【0089】

以上の本実施形態に係る角度検出装置１０は、磁気感度のミスマッチおよびオフセット誤差に対応する検出角度の誤差を調整する例を説明した。これに代えて、角度検出装置１０は、他軸感度に対応する検出角度の誤差を調整してもよい。そこでまず、他軸感度について次に説明する。

【0090】

図８は、本実施形態に係る第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２が出力する第１磁場検出信号Ｖｘおよび第２磁場検出信号Ｖｙの第３例を示す。図８は、横軸が第１方向（Ｘ軸方向）を検出する第１磁気センス部３０の第１磁場検出信号Ｖｘを示し、縦軸が第２方向（Ｙ軸方向）を検出する第２磁気センス部３２の第２磁場検出信号Ｖｙを示す。点線で示す信号は、理想的な磁場検出信号であり、ＸＹ平面において略円形の形状を有する信号となる。即ち、図８は、理想的な第１磁場検出信号ＶｘをＢ・ｃｏｓθとし、理想的な第２磁場検出信号ＶｙをＢ・ｓｉｎθとした例を示す。

【0091】

実線で示す信号は、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２に他軸感度が生じた場合の磁場検出信号を示す。図８は、第１磁場検出信号Ｖｘに＋Ｂ・γ・ｓｉｎθ、第１磁場検出信号Ｖｘに＋Ｂ・γ・ｃｏｓθの他軸感度が含まれる場合の磁場検出信号を示す。このように、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２に他軸感度が生じると、角度検出装置１０は、正確な検出角度φを出力することができなくなる。

【0092】

ここで、他軸感度が含まれる場合の磁場検出信号を次式のように近似する。他軸感度による角度誤差が５度程度までであれば、このような近似の精度は高いと考えられる。
（数１３）
Ｖｘ＝Ｂ・（ｃｏｓθ＋γ・ｓｉｎθ）
≒Ｂ・（ｃｏｓγ・ｃｏｓθ＋ｓｉｎγ・ｓｉｎθ）
＝Ｂ・ｃｏｓ（θ−γ）
Ｖｙ＝Ｂ・（ｓｉｎθ＋γ・ｃｏｓθ）
≒Ｂ・（ｃｏｓγ・ｓｉｎθ＋ｓｉｎγ・ｃｏｓθ）
＝Ｂ・ｓｉｎ（θ＋γ）

【0093】

この場合、（数２）式で示す外積Ｐは、次式のように算出される。ここで、γ≒０と近似した。
（数１４）
Ｐ＝−Ｂ・ｃｏｓ（θ−γ）・ｓｉｎφ＋Ｂ・ｓｉｎ（θ＋γ）・ｃｏｓφ
＝Ｂ・［−０．５・｛ｓｉｎ（θ−γ＋φ）−ｓｉｎ（θ−γ−φ）｝
＋０．５・｛ｓｉｎ（θ＋γ＋φ）＋ｓｉｎ（θ＋γ−φ）｝］
＝Ｂ・［０．５・｛−ｓｉｎ（θ＋φ−γ）＋ｓｉｎ（θ＋γ＋φ）｝
＋０．５・｛ｓｉｎ（θ−φ−γ）＋ｓｉｎ（θ−φ＋γ）｝］
＝Ｂ・｛ｃｏｓ（θ＋φ）・ｓｉｎγ＋ｓｉｎ（θ−φ）・ｃｏｓγ｝
≒Ｂ・｛ｃｏｓ（θ＋φ）・γ＋ｓｉｎ（θ−φ）・１｝
＝Ｂ・γ・ｃｏｓ２θ

【0094】

以上のように、外積Ｐは、位相差（θ−φ）を０にしても値を有する場合が生じるので、検出角度φは、他軸感度に応じた角度誤差が含まれてしまうことになる。そこで、本実施形態に係る角度検出装置１０は、他軸感度に応じた角度誤差を低減させるように調整する。

【0095】

角度検出装置１０は、一例として、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号の位相をδを用いて次式のように調節する。ここで、γ≒δ≒０と近似した。
（数１５）
Ｐ＝−Ｂ・ｃｏｓ（θ−γ）・ｓｉｎ（φ＋δ）
＋Ｂ・ｓｉｎ（θ＋γ）・ｃｏｓ（φ−δ）
＝Ｂ・［−０．５・｛ｓｉｎ（θ−γ＋φ＋δ）−ｓｉｎ（θ−γ−φ−δ）｝
＋０．５・｛ｓｉｎ（θ＋γ＋φ−δ）＋ｓｉｎ（θ＋γ−φ＋δ）｝］
＝Ｂ・［０．５・｛−ｓｉｎ（θ＋φ−γ＋δ）＋ｓｉｎ（θ＋γ＋φ−δ）｝
＋０．５・｛ｓｉｎ（θ−φ−γ−δ）＋ｓｉｎ（θ−φ＋γ＋δ）｝］
＝Ｂ・｛ｃｏｓ（θ＋φ）・ｓｉｎ（γ−δ）＋ｓｉｎ（θ−φ）・ｃｏｓ（γ＋δ）｝
≒Ｂ・｛ｃｏｓ（θ＋φ）・０＋ｓｉｎ（θ−φ）・１｝
＝Ｂ・ｓｉｎ（θ−φ）
≒Ｂ・（θ−φ）

【0096】

以上のように、補正値δを用いることにより、（数６）式と同様に、位相差（θ−φ）を０にすると、外積Ｐを０にすることができる。したがって、角度検出装置１０は、検出角度φをθに追従させることで、他軸感度に応じた角度誤差を低減させることができる。本実施形態に係る角度検出装置１０は、（数１５）式の演算を実行する回路を用いることで、他軸感度に応じた角度誤差を低減させる。このような角度検出装置１０について、次に説明する。

【0097】

図９は、本実施形態に係る角度検出装置１０の第５構成例を示す。第５構成例の角度検出装置１０において、図２に示された第１構成例の角度検出装置１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第５構成例の角度検出装置１０は、ループ制御部２００を備える。ループ制御部２００は、位相差検出部２１０と、ループフィルタ１４０と、角度更新部１５０と、を有する。ループフィルタ１４０および角度更新部１５０は、図２で説明したので、ここでは説明を省略する。

【0098】

図９は、第１磁気センス部３０および第２磁気センス部３２の他軸感度を、位相差検出部２１０が調整する例を示す。即ち、位相差検出部２１０は、第１変調信号および第２変調信号と、検出角度φに応じた第１フィードバック信号および第２フィードバック信号とに基づいて、位相差を示す位相差信号を出力し、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号を調整する。位相差検出部２１０は、記憶部１２０と、外積演算部１３０と、補正値記憶部２２０と、他軸感度調整部５１０と、を含む。

【0099】

補正値記憶部２２０は、検出角度φの誤差を調整する補正値δを記憶する。補正値記憶部２２０は、＋δおよび−δの値をそれぞれ記憶してもよい。なお、本実施形態において、補正値δを第３調整角度とする。

【0100】

他軸感度調整部５１０は、補正値記憶部２２０の第３調整角度δに基づき、検出角度φを加算および減算する。他軸感度調整部５１０は、第３角度加算部５１２および第３角度減算部５１４を含む。第３角度加算部５１２は、検出角度φに第３調整角度δを加算する。第３角度加算部５１２は、加算結果（φ＋δ）を、記憶部１２０に供給する。第３角度減算部５１４は、検出角度φから第３調整角度δを減算する。第３角度減算部５１４は、減算結果（φ−δ）を、記憶部１２０に供給する。

【0101】

第３角度加算部５１２および第３角度減算部５１４は、角度に基づくアドレスを記憶部１２０に供給してもよい。また、第３角度加算部５１２および第３角度減算部５１４は、検出角度φに第３調整角度δを加算した角度に基づくアドレスおよび検出角度φに第３調整角度δを減算した角度に基づくアドレスを、異なるサイクルで記憶部１２０に入力してよい。即ち、他軸感度調整部５１０は、クロック信号等に応じて、角度に基づくアドレス値を、順次、記憶部１２０に供給してよい。

【0102】

記憶部１２０は、検出角度φおよび第３調整角度δによって定まる角度に対応するｓｉｎ値およびｃｏｓ値を出力する。即ち、記憶部１２０は、第３角度加算部５１２の加算結果（φ＋δ）に対応するｓｉｎ（φ＋δ）の値、および、第３角度減算部５１４の減算結果（φ−δ）に対応するｃｏｓ（φ−δ）の値を、それぞれ出力する。

【0103】

即ち、他軸感度調整部５１０は、第１変調信号および第２変調信号間の他軸感度を調整するべく、第３調整角度δが加算された検出角度φ＋δを用いて第１フィードバック信号を生成し、第３調整角度δが減算された検出角度φ−δを用いて第２フィードバック信号を生成する。また、他軸感度調整部５１０は、第３調整角度δが加算された検出角度φ＋δに応じたｓｉｎ値に基づく第１フィードバック信号を生成し、第３調整角度δが減算された検出角度φ−δに応じたｃｏｓ値に基づく第２フィードバック信号を生成する。図９は、他軸感度調整部５１０が、ｓｉｎ（φ＋δ）を第１フィードバック信号として記憶部１２０から出力させ、ｃｏｓ（φ−δ）を第２フィードバック信号として記憶部１２０から出力させる例を示す。

【0104】

外積演算部１３０は、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号と、第１変調信号および第２変調信号とを用いて、外積Ｐを演算する。本実施形態の外積演算部１３０は、他軸感度調整部５１０が、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号を第３調整角度δに基づいて調整するので、外積演算部１３０は、（数１５）式に示す外積Ｐを演算することになる。したがって、外積演算部１３０は、外積Ｐの演算結果をループフィルタ１４０に供給することにより、ループ制御部２００は、回転磁場の角度θに追従する検出角度φを出力することができる。

【0105】

なお、外積演算部１３０は、図２で説明したように、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号の加減算によって外積Ｐを算出することができる。また、他軸感度調整部５１０は、検出角度φから第３調整角度δの分だけアドレス値をずらしたデータを用いるので、記憶部１２０に記憶すべきデータを増加させずに、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号を調整することができる。したがって、本実施形態に係るループ制御部２００は、回路規模を増加することを防止しつつ、また、取り扱うデータが増加することも防止しつつ、他軸感度に応じた角度誤差を調整することができる。

【0106】

以上の本実施形態に係る角度検出装置１０は、磁気感度のミスマッチ、オフセット誤差、および他軸感度のいずれかに対応する検出角度の誤差を、それぞれ調整する例を説明した。これに代えて、または、これに加えて、角度検出装置１０は、磁気感度のミスマッチ、オフセット誤差、および他軸感度のいずれかに対応する検出角度の誤差のうち、２以上の誤差を調整してもよい。このような角度検出装置１０に設けられる位相差検出部２１０について、次に説明する。

【0107】

図１０は、本実施形態に係る位相差検出部２１０の第１変形例を示す。第１変形例の位相差検出部２１０において、図４、図７、および図９に示された位相差検出部２１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第１変形例の位相差検出部２１０は、記憶部１２０と、外積演算部１３０と、補正値記憶部２２０と、第１加減算部２３０と、第１振幅調整部２４０と、オフセット調整部４１０と、他軸感度調整部５１０を含む。

【0108】

補正値記憶部２２０は、第１調整角度β、第１オフセット調整値Ｏｘ、第２オフセット調整値Ｏｙ、および第３調整角度δを記憶する。補正値記憶部２２０は、第１調整角度βを第１加減算部２３０に、第１オフセット調整値Ｏｘおよび第２オフセット調整値Ｏｙをオフセット調整部４１０に、第３調整角度δを他軸感度調整部５１０に、それぞれ供給する。

【0109】

第１加減算部２３０および第１振幅調整部２４０は、図４で説明したように、第１フィードバック信号を調整して、磁気感度のミスマッチに応じた角度誤差を調整できる。オフセット調整部４１０は、図７で説明したように、外積演算部１３０が演算した外積Ｐを調整して、オフセット誤差に応じた角度誤差を調整できる。他軸感度調整部５１０は、図９で説明したように、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号を調整して、他軸感度に応じた角度誤差を調整できる。

【0110】

したがって、本実施形態に係る位相差検出部２１０は、磁気感度のミスマッチ、オフセット誤差、および他軸感度に対応する検出角度の誤差を、それぞれ調整することができる。なお、図１０は、第１方向の磁気感度が第２方向と比較して大きい場合の角度誤差を、位相差検出部２１０が調整する例を示す。これに代えて、位相差検出部２１０は、第１方向の磁気感度が第２方向と比較して小さい場合の角度誤差を調整してもよい。このような位相差検出部２１０を次に説明する。

【0111】

図１１は、本実施形態に係る位相差検出部２１０の第２変形例を示す。第２変形例の位相差検出部２１０において、図５、図７、および図９に示された位相差検出部２１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第２変形例の位相差検出部２１０は、記憶部１２０と、外積演算部１３０と、補正値記憶部２２０と、第２加減算部３３０と、第２振幅調整部３４０と、オフセット調整部４１０と、他軸感度調整部５１０を含む。

【0112】

即ち、第２変形例の位相差検出部２１０は、図１０に示す第１変形例の位相差検出部２１０の第１加減算部２３０および第１振幅調整部２４０に代えて、第２加減算部３３０および第２振幅調整部３４０を備える。補正値記憶部２２０は、第２調整角度βを記憶し、補正値記憶部２２０は、第２調整角度βを第２加減算部３３０に供給する。第２加減算部３３０および第２振幅調整部３４０は、図５で説明したように、第２フィードバック信号を調整して、磁気感度のミスマッチに応じた角度誤差を調整できる。第２変形例の位相差検出部２１０の他の動作は、図１０に示す第１変形例の位相差検出部２１０の動作と略同一なので、ここでは説明を省略する。

【0113】

以上により、本実施形態に係る位相差検出部２１０は、磁気感度のミスマッチ、オフセット誤差、および他軸感度に対応する検出角度の誤差を、それぞれ調整することができる。なお、図１０および図１１で説明した位相差検出部２１０は、第１フィードバック信号および第２フィードバック信号のいずれかを調整して、磁気感度のミスマッチに応じた角度誤差を調整することを説明した。これに代えて、位相差検出部２１０は、第１加減算部２３０、第１振幅調整部２４０、第２加減算部３３０、および第２振幅調整部３４０を含んでもよい。

【0114】

この場合、位相差検出部２１０は、第１方向および第２方向の磁気感度の大小に応じて、第１加減算部２３０および第１振幅調整部２４０による第１フィードバック信号の調整と、第２加減算部３３０および第２振幅調整部３４０による第２フィードバック信号の調整とを、切り換えてよい。これにより、位相差検出部２１０は、２種類の磁気感度のミスマッチ、オフセット誤差、および他軸感度に対応する検出角度の誤差を、それぞれ調整することができる。

【0115】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

【0116】

請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0117】

１０ 角度検出装置、２０ 回転磁石、２２ 磁石、２４ 回転軸、２６ モーター、３０ 第１磁気センス部、３２ 第２磁気センス部、４０ 第１増幅部、４２ 第２増幅部、５０ 第１デルタシグマ変調部、５２ 第２デルタシグマ変調部、１００ ループ制御部、１１０ 位相差検出部、１２０ 記憶部、１３０ 外積演算部、１３２ 第１乗算部、１３４ 第２乗算部、１３６ 減算部、１４０ ループフィルタ、１５０ 角度更新部、２００ ループ制御部、２１０ 位相差検出部、２２０ 補正値記憶部、２３０ 第１加減算部、２３２ 第１角度加算部、２３４ 第１角度減算部、２４０ 第１振幅調整部、２４２ 加算部、２４４ 増幅部、３３０ 第２加減算部、３３２ 第２角度加算部、３３４ 第２角度減算部、３４０ 第２振幅調整部、３４２ 加算部、３４４ 増幅部、４１０ オフセット調整部、４１２ 第１乗算部、４１４ 第２乗算部、４１６ 加算部、５１０ 他軸感度調整部、５１２ 第３角度加算部、５１４ 第３角度減算部、１０００ 回転角センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】