(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】
(24)【登録日】2024-10-02
(45)【発行日】2024-10-10
(54)【発明の名称】回転角センサ、角度信号算出方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G01D 5/245 20060101AFI20241003BHJP
【ＦＩ】
G01D5/245 B
G01D5/245 110L
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2020103836
(22)【出願日】2020-06-16
(65)【公開番号】P2021001879
(43)【公開日】2021-01-07
【審査請求日】2023-03-09
(31)【優先権主張番号】P 2019115447
(32)【優先日】2019-06-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【前置審査】
(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】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】十河 健太
(72)【発明者】
【氏名】山本 剛生
【審査官】細見 斉子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－０２８０３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５０８８９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１９７３９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第９９／０１３２９６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１１－５０３６３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３２６２９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２３８７１１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｄ ５／００－ ５／２５２
Ｇ０１Ｄ ５／３９－ ５／６２
Ｇ０１Ｂ ７／００－ ７／３４
Ｇ０１Ｒ ３３／００－３３／２６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸に垂直な方向に少なくとも二極に分極しており、前記回転軸を中心として回転可能に配置された磁石の回転によって変化する磁場の第１方向の成分を検出する第１磁気検出素子及び第２磁気検出素子と、前記磁場の、前記第１方向とは異なる第２方向の成分を検出する第３磁気検出素子及び第４磁気検出素子と、
前記第１磁気検出素子の出力及び前記第２磁気検出素子の出力を入力として第１磁場演算信号を出力し、前記第３磁気検出素子の出力及び前記第４磁気検出素子の出力を入力として前記第１磁場演算信号と位相の異なる第２磁場演算信号を出力する演算信号生成部と、
前記第１磁場演算信号及び第２磁場演算信号を入力として、前記磁石の回転角を示す角度信号を生成して出力する角度信号生成部と、
を備え、
前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子は、前記第１磁気検出素子と前記磁石とを結ぶ線分及び前記第２磁気検出素子と前記磁石とを結ぶ線分により形成される角度である第１配置角度が、０度超９０度未満となる位置に配置されており、
前記第１配置角度は、平面視で前記第１磁気検出素子と前記回転軸とを結ぶ線分及び前記第２磁気検出素子と前記回転軸とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度、または断面視で前記第１磁気検出素子と前記磁石の中心とを結ぶ線分及び前記第２磁気検出素子と前記中心とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度であり、
前記第１磁気検出素子は、前記第４磁気検出素子とは異なる位置に配置されており、
前記演算信号生成部が、
前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子が前記第１方向を互いに正方向として磁場の第１方向の成分を検出する場合、前記第１磁気検出素子の出力及び前記第２磁気検出素子の出力の差を演算し、前記第１磁気検出素子が前記第１方向を正方向、前記第１方向とは反対の方向を負方向とし、前記第２磁気検出素子が前記第１方向を負方向、前記第１方向とは反対の方向を正方向として磁場の前記第１方向の成分を検出する場合、前記第１磁気検出素子の出力及び前記第２磁気検出素子の出力の和を演算して、第１磁場演算信号を生成するとともに、前記第３磁気検出素子及び前記第４磁気検出素子が前記第２方向を互いに正方向として磁場の前記第２方向の成分を検出する場合、前記第３磁気検出素子の出力及び前記第４磁気検出素子の出力の差を演算し、前記第３磁気検出素子が前記第１方向を正方向、前記第１方向とは反対の方向を負方向とし、前記第４磁気検出素子が前記第１方向を負方向、前記第１方向とは反対の方向を正方向として磁場の前記第２方向の成分を検出する場合、前記第３磁気検出素子の出力及び前記第４磁気検出素子の出力の和を演算して、前記第１磁場演算信号と位相の異なる第２磁場演算信号を生成し、前記第１磁場演算信号及び前記第２磁場演算信号を出力する
回転角センサ。
【請求項2】
平面視または断面視で、前記第３磁気検出素子と前記回転軸とを結ぶ線分及び前記第４磁気検出素子と前記回転軸とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度である第２配置角度が前記第１配置角度よりも小さい請求項１に記載の回転角センサ。
【請求項3】
前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子が前記第２方向に沿って配置されている請求項１または２に記載の回転角センサ。
【請求項4】
前記第３磁気検出素子及び前記第４磁気検出素子が前記第１方向に沿って配置されている請求項１から３のいずれか１項に記載の回転角センサ。
【請求項5】
前記第１方向は、前記回転軸に垂直な方向である請求項１から４のいずれか１項に記載の回転角センサ。
【請求項6】
前記第２方向は、前記回転軸に平行な方向であり、前記第３磁気検出素子及び前記第４磁気検出素子は、それぞれ前記磁石の前記回転軸方向の厚みの中心からずれた位置に配置されている
請求項５に記載の回転角センサ。
【請求項7】
前記第２方向は、前記第１方向に垂直かつ前記回転軸に垂直な方向である請求項５に記載の回転角センサ。
【請求項8】
前記第２磁気検出素子が前記第３磁気検出素子及び前記第４磁気検出素子とは異なる位置に配置されている請求項１に記載の回転角センサ。
【請求項9】
前記第１磁気検出素子及び前記第３磁気検出素子を有し、前記第１方向及び前記第２方向の双方の磁場を検出する第１二軸磁気検出素子と、前記第２磁気検出素子及び前記第４磁気検出素子を有し、前記第１方向及び前記第２方向の双方の磁場を検出する第２二軸磁気検出素子と、のいずれか一方を少なくとも備える請求項１から６のいずれか１項に記載の回転角センサ。
【請求項10】
少なくとも回転軸と平行な方向の磁場を検出する前記第１二軸磁気検出素子及び前記第２二軸磁気検出素子を備え、前記第１二軸磁気検出素子及び前記第２二軸磁気検出素子は、平面視で前記磁石の回転軸を通り前記第１二軸磁気検出素子及び前記第２二軸磁気検出素子の磁場検出方向と平行な直線に対して、互いに線対称とならない位置に配置されている
請求項９に記載の回転角センサ。
【請求項11】
前記第１二軸磁気検出素子又は前記第２二軸磁気検出素子は、磁気収束板と複数のホール素子とを有する請求項９又は１０に記載の回転角センサ。
【請求項12】
前記第１磁気検出素子、前記第２磁気検出素子、前記第３磁気検出素子及び前記第４磁気検出素子は、磁気抵抗素子である請求項１から１１のいずれか１項に記載の回転角センサ。
【請求項13】
前記角度信号生成部の前段に設けられ、前記演算信号生成部から入力された前記第１磁場演算信号及び前記第２磁場演算信号を入力として算出された補正値を用いて、前記第１磁場演算信号及び前記第２磁場演算信号の補正を行い、補正後の前記第１磁場演算信号及び前記第２磁場演算信号を前記角度信号生成部に出力する磁場信号補正部をさらに備える請求項２から１２のいずれか１項に記載の回転角センサ。
【請求項14】
前記角度信号生成部の後段に設けられ、前記角度信号生成部から入力された前記角度信号を入力として算出された補正値を用いて、前記角度信号の補正を行い、補正後の前記角度信号を出力する補正部をさらに備える請求項１から１２のいずれか１項に記載の回転角センサ。
【請求項15】
回転軸に垂直な方向に少なくとも二極に分極しており前記回転軸を中心として回転可能に配置された磁石の回転によって変化する磁場の第１方向の成分を、第１磁気検出素子の出力として取得し、前記磁場の前記第１方向の成分を、前記第１磁気検出素子とは異なる位置かつ第１磁気検出素子との第１配置角度が０度超９０度未満となる位置に配置された第２磁気検出素子であって、前記第１配置角度は、平面視で前記第１磁気検出素子と前記回転軸とを結ぶ線分及び前記第２磁気検出素子と前記回転軸とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度、又は断面視で前記第１磁気検出素子と前記磁石の中心とを結ぶ線分及び前記第２磁気検出素子と前記中心とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度である前記第２磁気検出素子の出力として取得し、
前記磁場の前記第１方向とは異なる第２方向の成分を、前記第１磁気検出素子とは異なる位置に配置された第３磁気検出素子の出力及び第４磁気検出素子の出力として取得し、
前記第１磁気検出素子の出力及び前記第２磁気検出素子の出力を入力として、前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子が前記第１方向を互いに正方向として磁場の第１方向の成分を検出する場合、前記第１磁気検出素子の出力及び前記第２磁気検出素子の出力の差を演算し、前記第１磁気検出素子が前記第１方向を正方向、前記第１方向とは反対の方向を負方向とし、前記第２磁気検出素子が前記第１方向を負方向、前記第１方向とは反対の方向を正方向として磁場の前記第１方向の成分を検出する場合、前記第１磁気検出素子の出力及び前記第２磁気検出素子の出力の和を演算することで、第１磁場演算信号を生成して出力し、
前記第３磁気検出素子の出力及び前記第４磁気検出素子の出力を入力として、前記第３磁気検出素子及び前記第４磁気検出素子が前記第２方向を互いに正方向として磁場の前記第２方向の成分を検出する場合、前記第３磁気検出素子の出力及び前記第４磁気検出素子の出力の差を演算し、前記第３磁気検出素子が前記第１方向を正方向、前記第１方向とは反対の方向を負方向とし、前記第４磁気検出素子が前記第１方向を負方向、前記第１方向とは反対の方向を正方向として磁場の前記第２方向の成分を検出する場合、前記第３磁気検出素子の出力及び前記第４磁気検出素子の出力の和を演算して、前記第１磁場演算信号と位相の異なる第２磁場演算信号を生成して出力し、
前記第１磁場演算信号及び第２磁場演算信号を入力として、前記磁石の回転角を示す角度信号を出力する
角度信号算出方法。
【請求項16】
回転軸に垂直な方向に少なくとも二極に分極しており前記回転軸を中心として回転可能に配置された磁石の回転によって変化する磁場の第１方向の成分を、第１磁気検出素子の出力として取得することと、前記磁場の前記第１方向の成分を、前記第１磁気検出素子とは異なる位置かつ第１磁気検出素子との第１配置角度が０度超９０度未満となる位置に配置された第２磁気検出素子であって、前記第１配置角度は、平面視で前記第１磁気検出素子と前記回転軸とを結ぶ線分及び前記第２磁気検出素子と前記回転軸とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度、又は断面視で前記第１磁気検出素子と前記磁石の中心とを結ぶ線分及び前記第２磁気検出素子と前記中心とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度である前記第２磁気検出素子の出力として取得することと、
前記磁場の前記第１方向とは異なる第２方向の成分を、前記第１磁気検出素子とは異なる位置に配置された第３磁気検出素子の出力及び第４磁気検出素子の出力として取得することと、
前記第１磁気検出素子の出力及び前記第２磁気検出素子の出力を入力として、前記第１磁気検出素子及び前記第２磁気検出素子が前記第１方向を互いに正方向として磁場の第１方向の成分を検出する場合、前記第１磁気検出素子の出力及び前記第２磁気検出素子の出力の差を演算し、前記第１磁気検出素子が前記第１方向を正方向、前記第１方向とは反対の方向を負方向とし、前記第２磁気検出素子が前記第１方向を負方向、前記第１方向とは反対の方向を正方向として磁場の前記第１方向の成分を検出する場合、前記第１磁気検出素子の出力及び前記第２磁気検出素子の出力の和を演算することで、第１磁場演算信号を生成して出力することと、
前記第３磁気検出素子の出力及び前記第４磁気検出素子の出力を入力として、前記第３磁気検出素子及び前記第４磁気検出素子が前記第２方向を互いに正方向として磁場の前記第２方向の成分を検出する場合、前記第３磁気検出素子の出力及び前記第４磁気検出素子の出力の差を演算し、前記第３磁気検出素子が前記第１方向を正方向、前記第１方向とは反対の方向を負方向とし、前記第４磁気検出素子が前記第１方向を負方向、前記第１方向とは反対の方向を正方向として磁場の前記第２方向の成分を検出する場合、前記第３磁気検出素子の出力及び前記第４磁気検出素子の出力の和を演算して、前記第１磁場演算信号と位相の異なる第２磁場演算信号を生成して出力することと、
前記第１磁場演算信号及び第２磁場演算信号を入力として、前記磁石の回転角を示す角度信号を出力することと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、回転角センサ、角度信号算出方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、磁石の回転によって変化する磁石周辺の磁場を検出し、検出された磁場に基づいて磁石の回転角θを検出する回転角センサが知られている。磁石には、モータ等の回転体が接続されている。このため、回転角センサは、磁石の回転を検出することにより、モータの回転を検出することができる。
【0003】
回転角センサでは、磁石と、磁石周辺に配置する磁気検出素子との配置や形状を検討することによって、磁石の回転角度の検出精度を向上させることが検討されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第９９/０１３２９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
回転角センサを磁気式エンコーダとして用いる場合、モータからの漏れ磁束や地磁気等の外乱磁束により、回転角センサから出力される角度信号に誤差が生じ、モータの回転を正確に検出することが困難となる。
【0006】
そこで、本開示は、外乱磁束が生じる環境で使用した場合であっても高精度で磁石の回転角を検出することができる回転角センサ、角度信号算出方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述の課題を解決するために、本開示の一態様に係る回転角センサは、回転軸に垂直な方向に少なくとも二極に分極しており、回転軸を中心として回転可能に配置された磁石と、磁石の回転によって変化する磁場の第１方向の成分を検出する第１磁気検出素子及び第２磁気検出素子と、磁場の、第１方向とは異なる第２方向の成分を検出する第３磁気検出素子及び第４磁気検出素子と、第１磁気検出素子の出力及び第２磁気検出素子の出力に基づいて第１磁場演算信号を出力し、第３磁気検出素子の出力及び第４磁気検出素子の出力に基づいて第１磁場演算信号と位相の異なる第２磁場演算信号を出力する演算信号生成部と、第１磁場演算信号及び第２磁場演算信号に基づいて、磁石の回転角を示す角度信号を生成して出力する角度信号生成部と、を備え、第１磁気検出素子及び第２磁気検出素子は、第１磁気検出素子と磁石とを結ぶ線分及び第２磁気検出素子と磁石とを結ぶ線分により形成される角度である第１配置角度が、０度超９０度未満となる位置に配置されており、第１配置角度は、平面視で第１磁気検出素子と回転軸とを結ぶ線分及び第２磁気検出素子と回転軸とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度、または断面視で第１磁気検出素子と磁石の中心とを結ぶ線分及び第２磁気検出素子と中心とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度であり、第１磁気検出素子は、第３磁気検出素子とは異なる位置に配置されていることを特徴とする。
【0008】
上述の課題を解決するために、本開示の一態様に係る角度信号算出方法は、回転軸に垂直な方向に少なくとも二極に分極しており回転軸を中心として回転可能に配置された磁石の回転によって変化する磁場の第１方向の成分を、第１磁気検出素子の出力として取得し、磁場の第１方向の成分を、第１磁気検出素子とは異なる位置かつ第１磁気検出素子との第１配置角度が０度超９０度未満となる位置に配置された第２磁気検出素子であって、第１配置角度は、平面視で第１磁気検出素子と回転軸とを結ぶ線分及び第２磁気検出素子と回転軸とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度、又は断面視で第１磁気検出素子と磁石の中心とを結ぶ線分及び第２磁気検出素子と中心とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度である第２磁気検出素子の出力として取得し、磁場の第１方向とは異なる第２方向の成分を、第１磁気検出素子とは異なる位置に配置された第３磁気検出素子の出力及び第４磁気検出素子の出力として取得し、第１磁気検出素子の出力及び第２磁気検出素子の出力に基づいて第１磁場演算信号を出力し、第３磁気検出素子の出力及び第４磁気検出素子の出力に基づいて第１磁場演算信号と位相の異なる第２磁場演算信号を出力し、第１磁場演算信号及び第２磁場演算信号に基づいて、磁石の回転角を示す角度信号を出力することを特徴とする。
【0009】
上述の課題を解決するために、本開示の一態様に係るプログラムは、回転軸に垂直な方向に少なくとも二極に分極しており回転軸を中心として回転可能に配置された磁石の回転によって変化する磁場の第１方向の成分を、第１磁気検出素子の出力として取得することと、磁場の第１方向の成分を、第１磁気検出素子とは異なる位置かつ第１磁気検出素子との第１配置角度が０度超９０度未満となる位置に配置された第２磁気検出素子であって、第１配置角度は、平面視で第１磁気検出素子と回転軸とを結ぶ線分及び第２磁気検出素子と回転軸とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度、又は断面視で第１磁気検出素子と磁石の中心とを結ぶ線分及び第２磁気検出素子と中心とを結ぶ線分により形成される角度のうち小さい角度である第２磁気検出素子の出力として取得することと、磁場の第１方向とは異なる第２方向の成分を、第１磁気検出素子とは異なる位置に配置された第３磁気検出素子の出力及び第４磁気検出素子の出力として取得することと、第１磁気検出素子の出力及び第２磁気検出素子の出力に基づいて第１磁場演算信号を出力することと、第３磁気検出素子の出力及び第４磁気検出素子の出力に基づいて第１磁場演算信号と位相の異なる第２磁場演算信号を出力することと、第１磁場演算信号及び第２磁場演算信号に基づいて、磁石の回転角を示す角度信号を出力することと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、外乱磁束が生じる環境で使用した場合であっても高精度で磁石の回転角を検出することができる回転角センサ、角度信号算出方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第一実施形態に係る回転角センサの一構成例を示す概略図である。
【図2】第一実施形態に係る回転角センサにおける磁石及び回転角検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図3】図３（Ａ）は、第一実施形態に係る回転角センサにおける、磁気検出素子と磁石との配置関係を示す平面図であり、図３（Ｂ）は、第一実施形態に係る回転角センサにおける、磁気検出素子と磁石との配置関係を示す断面図である。
【図4】第一実施形態に係る回転角センサにおける、磁気検出素子と磁石との配置関係を示す平面図の他の例である。
【図7】第一実施形態に係る回転角センサで実行される角度信号算出方法を説明するフローチャートである。
【図8】第二実施形態に係る回転角センサにおける磁石及び回転角検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図9】第二実施形態に係る回転角センサにおける、磁気検出素子と磁石との配置関係を示す平面図である。
【図10】第二実施形態に係る回転角センサにおける、磁気検出素子と磁石との配置関係を示す断面図である。
【図11】第三実施形態に係る回転角センサの一構成例を示す概略図である。
【図12】第三実施形態に係る回転角センサにおける磁石及び回転角検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図13】第三実施形態に係る回転角センサにおける、磁気検出素子と磁石との配置関係を示す平面図である。
【図14】第四実施形態に係る回転角センサにおける磁石及び回転角検出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図15】第四実施形態に係る回転角センサにおける磁石及び回転角検出装置の構成の他の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して本開示の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本開示は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（例えば各実施形態を組み合わせる等）して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。
【0013】
【0014】
（１－１）回転角センサの構成
回転角センサ１は、回転する磁石１０の回転角を非接触で検出する。回転角センサ１は、磁石１０と回転角検出装置２０とを備えている。
本実施形態では、磁石１０の回転面をＸ－Ｙ平面、磁石１０の回転軸１１Ａと平行な方向をＺ軸方向とする。回転角センサ１は、Ｘ－Ｙ平面内で回転する磁石１０の回転角θを検出して出力する。また、本実施形態において、回転角センサ１をＺ軸と平行な方向に見る場合を「平面視」とする。
回転角センサ１は、回転する磁石１０の回転角を非接触で検出する。回転角センサ１は、磁石１０と回転角検出装置２０とを備えている。
本実施形態では、磁石１０の回転面をＸ－Ｙ平面、磁石１０の回転軸１１Ａと平行な方向をＺ軸方向とする。回転角センサ１は、Ｘ－Ｙ平面内で回転する磁石１０の回転角θを検出して出力する。また、本実施形態において、回転角センサ１をＺ軸と平行な方向に見る場合を「平面視」とする。
【0015】
磁石１０は、例えば、外部の機器のモータ等（以下、回転体という場合がある）の回転に応じて回転する。
回転角検出装置２０は、磁石１０が回転することにより変化する磁石１０周辺の磁場Ｂｒを磁場信号として検出し、磁場信号に基づいて磁石１０の回転角に応じた角度信号Ｓθを生成して出力する。回転角検出装置２０は、回転角センサ１に備えられた端子を介して、上述した回転体の制御部等に角度信号Ｓθを出力する。
これにより、外部の機器は、回転角センサ１から取得した角度信号Ｓθに基づいて、回転体の動作を制御することができる。
以下、回転角センサ１の各部について詳細に説明する。
回転角検出装置２０は、磁石１０が回転することにより変化する磁石１０周辺の磁場Ｂｒを磁場信号として検出し、磁場信号に基づいて磁石１０の回転角に応じた角度信号Ｓθを生成して出力する。回転角検出装置２０は、回転角センサ１に備えられた端子を介して、上述した回転体の制御部等に角度信号Ｓθを出力する。
これにより、外部の機器は、回転角センサ１から取得した角度信号Ｓθに基づいて、回転体の動作を制御することができる。
以下、回転角センサ１の各部について詳細に説明する。
【0016】
＜磁石＞
図２は、磁石１０及び回転角検出装置２０を備える回転角センサ１の構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、磁石１０は、回転軸１１Ａに沿って伸びるシャフト１１に対して固定され、回転軸１１Ａを中心として回転可能に配置されている。磁石１０は、平面視において略円形であり、回転軸１１Ａに垂直な方向に少なくとも２極に分極している。本実施形態の磁石１０は、半円形状の２つの領域に分割されており、一方の領域がＳ極、他方の領域がＮ極となった二極磁石である。
図２は、磁石１０及び回転角検出装置２０を備える回転角センサ１の構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、磁石１０は、回転軸１１Ａに沿って伸びるシャフト１１に対して固定され、回転軸１１Ａを中心として回転可能に配置されている。磁石１０は、平面視において略円形であり、回転軸１１Ａに垂直な方向に少なくとも２極に分極している。本実施形態の磁石１０は、半円形状の２つの領域に分割されており、一方の領域がＳ極、他方の領域がＮ極となった二極磁石である。
【0017】
シャフト１１は、Ｚ軸方向に延びている。シャフト１１の一端は、磁石１０の中心に接続され、シャフト１１の他端は、外部の機器の回転体に接続されている。これにより、磁石１０は、外部の機器の回転体の回転に応じてＸ－Ｙ平面内で回転する。磁石１０は、Ｘ－Ｙ平面内で回転することによりＳ極及びＮ極の位置が変化して、磁石１０の周辺に発生する磁場を変化させる。
【0018】
磁石１０は、Ｘ－Ｙ平面と略平行な面で回転することにより、回転角検出装置２０は磁石１０の回転に応じた周期的な磁場信号を検出する。当該磁場信号を（数１）式で示す。ここで、Ｂは、回転角検出装置２０にお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（Ｂ＝１）として取り扱うこととする。また、θは、予め定められた方向又は基準の方向に対する、磁石１０の回転角度を示す。
（数１）
Ｂｒ（θ）＝Ｂ・ｃｏｓθ
（数１）
Ｂｒ（θ）＝Ｂ・ｃｏｓθ
【0019】
＜回転角検出装置＞
回転角検出装置２０は、磁石１０の回転によって変化する磁場Ｂｒの第１方向の成分と第２方向の成分とを検出する。回転角検出装置２０は、磁場Ｂｒの第１方向の成分と第２方向の成分とに基づいて、検出タイミングにおける磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成して出力する。
本実施形態において、「第１方向」と「第２方向」とは互いに異なる方向であればよい。
本実施形態では、「第１方向」は回転軸１１Ａに垂直な方向であり、「第２方向」は第１方向に垂直かつ回転軸１１Ａに垂直な方向である場合について説明する。具体的には、「第１方向」がＸ軸方向であり、「第２方向」がＸ－Ｙ平面内においてＸ軸からδ度回転した方向である場合について説明する。なお、本実施形態では、δが９０度であり、「第２方向」がＹ軸方向である場合について説明する。
回転角検出装置２０は、磁石１０の回転によって変化する磁場Ｂｒの第１方向の成分と第２方向の成分とを検出する。回転角検出装置２０は、磁場Ｂｒの第１方向の成分と第２方向の成分とに基づいて、検出タイミングにおける磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成して出力する。
本実施形態において、「第１方向」と「第２方向」とは互いに異なる方向であればよい。
本実施形態では、「第１方向」は回転軸１１Ａに垂直な方向であり、「第２方向」は第１方向に垂直かつ回転軸１１Ａに垂直な方向である場合について説明する。具体的には、「第１方向」がＸ軸方向であり、「第２方向」がＸ－Ｙ平面内においてＸ軸からδ度回転した方向である場合について説明する。なお、本実施形態では、δが９０度であり、「第２方向」がＹ軸方向である場合について説明する。
【0020】
回転角検出装置２０は、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂと、演算信号生成部４０と、角度信号生成部５０と、を備えている。
以下、回転角検出装置２０の各部について説明する。以下、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂの配置位置において、一様な外乱磁場Ｂｅが生じているものとして説明する。
以下、回転角検出装置２０の各部について説明する。以下、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂの配置位置において、一様な外乱磁場Ｂｅが生じているものとして説明する。
【0021】
（磁気検出素子）
図１に示すように、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂ（第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第３磁気検出素子及び第４磁気検出素子の一例）は、磁石１０の側方に配置されている。
図１に示すように、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂ（第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、第３磁気検出素子及び第４磁気検出素子の一例）は、磁石１０の側方に配置されている。
【0022】
磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂは、磁場の第１方向の成分を検出する素子である。図２に示すように、磁気検出素子３１Ａは、検出タイミングにおいて磁気検出素子３１Ａに入力する磁場の第１方向の成分Ｂ１Ａに応じた第１磁場信号Ｓ１Ａを出力する。磁気検出素子３１Ｂは、検出タイミングにおいて磁気検出素子３１Ｂに入力する磁場の第２方向の成分Ｂ１Ｂに応じた第２磁場信号Ｓ１Ｂを出力する。
【0023】
磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂは、磁場の第２方向の成分を検出する素子である。図２に示すように、磁気検出素子３２Ａは、検出タイミングにおいて磁気検出素子３２Ａに入力する磁場の第２方向の成分Ｂ２Ａに応じた第３磁場信号Ｓ２Ａを出力する。磁気検出素子３２Ｂは、検出タイミングにおいて磁気検出素子３２Ｂに入力する磁場の第３方向の成分Ｂ２Ｂに応じた第４磁場信号Ｓ２Ｂを出力する。
【0024】
第１磁場信号Ｓ１Ａ、第２磁場信号Ｓ１Ｂ、第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂは、例えば、電圧を示す信号である。磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂで検出されたアナログ電圧信号は、図示しない増幅部及びＡＤ変換部において信号レベルの増幅及びデジタル信号への変換が行われ、第１磁場信号Ｓ１Ａ、第２磁場信号Ｓ１Ｂ、第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂとして出力される。
【0025】
磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂの配置位置に外乱磁場Ｂｅが発生している場合、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂは、磁場Ｂｒと外乱磁場Ｂｅとの合成磁場の第１方向の成分に応じた第１磁場信号Ｓ１Ａ、第２磁場信号Ｓ１Ｂをそれぞれ出力する。同様に、磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂは、当該合成磁場の第２方向の成分に応じた第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂをそれぞれ出力する。
【0026】
磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂは、第１方向の同じ方向を互いに正方向として磁場の第１方向の成分を検出しても良く、第１方向の反対方向を互いに正方向として磁場の第１方向の成分を検出しても良い。すなわち、磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３１Ｂは、同じ方向を向く感磁軸を有していても良く、反対方向を向く（感磁軸同士のなす角が１８０度である）感磁軸を有していても良い。
また、磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂは、第２方向の同じ方向を互いに正方向として磁場の第２方向の成分を検出しても良く、第２方向の反対方向を互いに正方向として磁場の第２方向の成分を検出しても良い。すなわち、磁気検出素子３２Ａ及び磁気検出素子３２Ｂは、同じ方向を向く感磁軸を有していても良く、反対方向を向く（感磁軸同士のなす角が１８０度である）感磁軸を有していても良い。
また、磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂは、第２方向の同じ方向を互いに正方向として磁場の第２方向の成分を検出しても良く、第２方向の反対方向を互いに正方向として磁場の第２方向の成分を検出しても良い。すなわち、磁気検出素子３２Ａ及び磁気検出素子３２Ｂは、同じ方向を向く感磁軸を有していても良く、反対方向を向く（感磁軸同士のなす角が１８０度である）感磁軸を有していても良い。
【0027】
磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、例えば、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）、及び／又はインダクタンスセンサのような磁電変換素子である。また、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、単一の磁電変換素子で構成されていてもよく、複数の磁電変換素子で構成されていてもよい。複数の磁電変換素子で構成された磁気検出素子としては、例えば複数の磁電変換素子で構成された回路（例えば、ハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路等のブリッジ回路）が挙げられる。また、複数の磁電変換素子で構成された磁気検出素子としては、複数の方向の磁場成分を含む混成信号を出力する複数の磁電変換素子と、これらの混成信号から予め定められた方向の磁場成分（例えば、第１方向または第２方向の磁場成分）を抽出するため演算回路とを有する構成であってもよい。この場合、各磁電変換素子は、磁気収束板と隣接して配置され、磁気収束板によって方向が変化した磁場を検出することにより、磁場の第１方向の成分又は第２方向の成分を検出してもよい。
【0028】
（演算信号生成部）
演算信号生成部４０は、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂの出力に基づいて、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を出力するための演算を行う。演算信号生成部４０は磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂの感磁軸の向きに応じて演算を行い、第１磁場演算信号Ｓ１を出力する。さらに、演算信号生成部４０は磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂの感磁軸の向きに応じて演算を行い、第２磁場演算信号Ｓ２を出力する。
演算信号生成部４０は、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂの出力に基づいて、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を出力するための演算を行う。演算信号生成部４０は磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂの感磁軸の向きに応じて演算を行い、第１磁場演算信号Ｓ１を出力する。さらに、演算信号生成部４０は磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂの感磁軸の向きに応じて演算を行い、第２磁場演算信号Ｓ２を出力する。
【0029】
例えば、演算信号生成部４０は、磁気検出素子３１Ａの感磁軸と磁気検出素子３１Ｂの感磁軸とが同じ向きの場合は磁気検出素子３１Ａの出力である第１磁場信号Ｓ１Ａと、磁気検出素子３１Ｂの出力である第２磁場信号Ｓ１Ｂとの差を演算する。また、演算信号生成部４０は、磁気検出素子３２Ａの感磁軸と磁気検出素子３２Ｂの感磁軸とが反対向きの場合は磁気検出素子３２Ａの出力である第３磁場信号Ｓ２Ａと、磁気検出素子３２Ｂの出力である第４磁場信号Ｓ２Ｂとの和を演算する。
上記の演算を行うことによって、これら素子の配置環境下に発生するモータ等の回転体からの漏れ磁束や、地磁気等に起因する外乱磁場Ｂｅを低減することができる。
上記の演算を行うことによって、これら素子の配置環境下に発生するモータ等の回転体からの漏れ磁束や、地磁気等に起因する外乱磁場Ｂｅを低減することができる。
【0030】
すなわち、演算信号生成部４０は、上述の演算を行うことによって、磁気検出素子３１Ａの出力である第１磁場信号Ｓ１Ａに含まれる外乱磁場Ｂｅ１と、磁気検出素子３１Ｂの出力である第２磁場信号Ｓ１Ｂに含まれる外乱磁場Ｂｅ１とが逆符号となる演算を行うことができる。これにより、演算信号生成部４０は、外乱磁場Ｂｅ１が除去された第１磁場演算信号Ｓ１を生成することができる。
【0031】
また、演算信号生成部４０は、磁気検出素子３２Ａの出力である第３磁場信号Ｓ２Ａに含まれる外乱磁場Ｂｅ２と、磁気検出素子３２Ｂの出力である第４磁場信号Ｓ２Ｂに含まれる外乱磁場Ｂｅ２とが逆符号となる演算を行う。これにより、演算信号生成部４０は、外乱磁場Ｂｅ２が除去された第２磁場演算信号Ｓ２を生成する。
【0032】
磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂが第１方向の同じ方向を互いに正方向として磁場の第１方向の成分を検出する場合、演算信号生成部４０は、第１磁場信号Ｓ１Ａと第２磁場信号Ｓ１Ｂとの差を演算する。これにより、演算信号生成部４０は、（数８）式に示すように、第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第２磁場信号Ｓ１Ｂに含まれる外乱磁場の第１方向の成分Ｂｅ１を低減した第１磁場演算信号Ｓ１を生成する。
【0033】
（数８）
Ｓ１＝Ｓ１Ｂ－Ｓ１Ａ
＝［ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ１］－｛ｃｏｓ（θ－２α）＋Ｂｅ１｝
＝ｃｏｓ（θ－２α＋２・γ１）－ｃｏｓ（θ－２α）
Ｓ１＝Ｓ１Ｂ－Ｓ１Ａ
＝［ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ１］－｛ｃｏｓ（θ－２α）＋Ｂｅ１｝
＝ｃｏｓ（θ－２α＋２・γ１）－ｃｏｓ（θ－２α）
【0034】
同様に、演算信号生成部４０は、第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂの差を演算する。これにより、演算信号生成部４０は、（数９）式に示すように、第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂに含まれる外乱磁場の第２方向の成分Ｂｅ２を低減し、かつ第１磁場演算信号Ｓ１と位相の異なる第２磁場演算信号Ｓ２を生成する。
【0035】
（数９）
Ｓ２＝Ｓ２Ｂ－Ｓ２Ａ
＝［ｃｏｓ｛θ＋δ＋２（γ２－β）｝＋Ｂｅ２］－｛ｃｏｓ（θ＋δ－２β）＋Ｂｅ２｝
＝ｃｏｓ（θ＋δ－２β＋２・γ２）－ｃｏｓ（θ＋δ－２β）
Ｓ２＝Ｓ２Ｂ－Ｓ２Ａ
＝［ｃｏｓ｛θ＋δ＋２（γ２－β）｝＋Ｂｅ２］－｛ｃｏｓ（θ＋δ－２β）＋Ｂｅ２｝
＝ｃｏｓ（θ＋δ－２β＋２・γ２）－ｃｏｓ（θ＋δ－２β）
【0036】
一方、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂが、第１方向の異なる方向を正方向として磁場の第１方向の成分を検出する場合、演算信号生成部４０は、第１磁場信号Ｓ１Ａと第２磁場信号Ｓ１Ｂとの和を演算する。これにより、演算信号生成部４０は、（数１０）式に示すように、第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第２磁場信号Ｓ１Ｂに含まれる外乱磁場の第１方向の成分Ｂｅ１を低減した第１磁場演算信号Ｓ１を生成する。
（数１０）
Ｓ１＝Ｓ１Ａ＋Ｓ１Ｂ
＝｛ｃｏｓ（θ－２α）＋Ｂｅ１｝＋［－ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝－Ｂｅ１］
＝ｃｏｓ（θ－２α）－ｃｏｓ（θ－２α＋２・γ１）
（数１０）
Ｓ１＝Ｓ１Ａ＋Ｓ１Ｂ
＝｛ｃｏｓ（θ－２α）＋Ｂｅ１｝＋［－ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝－Ｂｅ１］
＝ｃｏｓ（θ－２α）－ｃｏｓ（θ－２α＋２・γ１）
【0037】
同様に、演算信号生成部４０は、第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂの和を演算する。これにより、演算信号生成部４０は、（数１１）式に示すように、第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂに含まれる外乱磁場の第２方向の成分Ｂｅ２を低減し、かつ第１磁場演算信号Ｓ１と位相の異なる第２磁場演算信号Ｓ２を生成する。
（数１１）
Ｓ２＝Ｓ２Ａ＋Ｓ２Ｂ
＝｛ｃｏｓ（θ＋δ－２β）＋Ｂｅ２｝＋［－ｃｏｓ｛θ＋δ＋２（γ２－β）｝－Ｂｅ２］
＝ｃｏｓ（θ＋δ－２β）－ｃｏｓ（θ＋δ－２β＋２・γ２）
（数１１）
Ｓ２＝Ｓ２Ａ＋Ｓ２Ｂ
＝｛ｃｏｓ（θ＋δ－２β）＋Ｂｅ２｝＋［－ｃｏｓ｛θ＋δ＋２（γ２－β）｝－Ｂｅ２］
＝ｃｏｓ（θ＋δ－２β）－ｃｏｓ（θ＋δ－２β＋２・γ２）
【0038】
（数８）から（数１１）式に示すように、演算信号生成部４０で演算された第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２は、外乱磁場成分を含んでいない。また、第２磁場演算信号Ｓ２は、第１磁場演算信号Ｓ１と位相が異なる。
演算信号生成部４０は、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を角度信号生成部５０に出力する。
演算信号生成部４０は、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を角度信号生成部５０に出力する。
【0039】
（角度信号生成部）
角度信号生成部５０は、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて、磁石１０の回転角を示す角度信号Ｓθを生成し、回転角センサ１外部の機器（例えばモータ）の制御部に出力する。
角度信号生成部５０は、磁石１０を１回転させて得られる信号と、各素子の配置位置（配置角度α、β、γ１、γ２）、感磁軸のなす角δとに基づいて、磁石１０の回転角θを求め、回転角θを示す角度信号を生成する。
角度信号生成部５０は、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて、磁石１０の回転角を示す角度信号Ｓθを生成し、回転角センサ１外部の機器（例えばモータ）の制御部に出力する。
角度信号生成部５０は、磁石１０を１回転させて得られる信号と、各素子の配置位置（配置角度α、β、γ１、γ２）、感磁軸のなす角δとに基づいて、磁石１０の回転角θを求め、回転角θを示す角度信号を生成する。
【0040】
（磁気検出素子の配置）
本実施形態に係る磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂの配置の一例について説明する。図３（Ａ）は、磁石１０が発生する磁場Ｂｒの第１方向の成分を検出する磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと、磁場Ｂｒの第２方向の成分を検出する磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂと、磁石１０との配置関係を示す。
本実施形態に係る磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂの配置の一例について説明する。図３（Ａ）は、磁石１０が発生する磁場Ｂｒの第１方向の成分を検出する磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと、磁場Ｂｒの第２方向の成分を検出する磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂと、磁石１０との配置関係を示す。
【0041】
図３（Ａ）において、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂと重なる矢印は、各素子の感磁軸の方向を示している。磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、検出する磁場の向きが感磁軸と同じ方向を向いている場合に正の信号を出力し、検出する磁場の向きが感磁軸と反対の方向を向いている場合に負の信号を出力する。
また、図３（Ａ）は、磁石１０と磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂとの位置関係の一例を示しており、磁石１０のＳ極及びＮ極の位置は図示した位置に限られない。
また、図３（Ａ）は、磁石１０と磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂとの位置関係の一例を示しており、磁石１０のＳ極及びＮ極の位置は図示した位置に限られない。
【0042】
図３（Ａ）に示すように、磁気検出素子３１Ａと磁気検出素子３１Ｂとは、配置角度γ１（第１配置角度の一例）を有するように配置される。磁気検出素子３２Ａと磁気検出素子３２Ｂとは、配置角度γ２（第２配置角度の一例）を有するように配置される。
ここで、配置角度γ１は、平面視で、磁気検出素子３１Ａと回転軸１１Ａ（磁石１０の回転中心Ｏ）とを結ぶ線分Ｌ１Ａ、及び磁気検出素子３１Ｂと回転軸１１Ａとを結ぶ線分Ｌ１Ｂにより形成される角度のうち小さい角度をいう。
また、配置角度γ２は、平面視で、磁気検出素子３２Ａと回転軸１１Ａ（磁石１０の回転中心Ｏ）とを結ぶ線分Ｌ２Ａ、及び磁気検出素子３２Ｂと回転軸１１Ａとを結ぶ線分Ｌ２Ｂにより形成される角度のうち小さい角度をいう。
ここで、配置角度γ１は、平面視で、磁気検出素子３１Ａと回転軸１１Ａ（磁石１０の回転中心Ｏ）とを結ぶ線分Ｌ１Ａ、及び磁気検出素子３１Ｂと回転軸１１Ａとを結ぶ線分Ｌ１Ｂにより形成される角度のうち小さい角度をいう。
また、配置角度γ２は、平面視で、磁気検出素子３２Ａと回転軸１１Ａ（磁石１０の回転中心Ｏ）とを結ぶ線分Ｌ２Ａ、及び磁気検出素子３２Ｂと回転軸１１Ａとを結ぶ線分Ｌ２Ｂにより形成される角度のうち小さい角度をいう。
【0043】
図３（Ａ）に示すように、磁気検出素子３１Ａと磁気検出素子３２Ａとは、配置角度γ３（第３配置角度の一例）を有するように配置される。磁気検出素子３１Ｂと磁気検出素子３２Ｂとは、配置角度γ４（第４配置角度の一例）を有するように配置される。
ここで、配置角度γ３は、平面視で、線分Ｌ１Ａ及び線分Ｌ２Ａにより形成される角度のうち小さい角度をいう。
また、配置角度γ４は、平面視で、線分Ｌ１Ｂ及び線分Ｌ２Ｂにより形成される角度のうち小さい角度をいう。
ここで、配置角度γ３は、平面視で、線分Ｌ１Ａ及び線分Ｌ２Ａにより形成される角度のうち小さい角度をいう。
また、配置角度γ４は、平面視で、線分Ｌ１Ｂ及び線分Ｌ２Ｂにより形成される角度のうち小さい角度をいう。
【0044】
また、図３（Ｂ）に示すように、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂが回転軸１１Ａ方向の異なる位置に配置されていてもよい。この場合、回転軸１１Ａと、磁気検出素子３１Ａ又は３１Ｂとを通る断面視で、磁気検出素子３１Ａと磁石１０の中心Ｏ’（回転軸１１Ａ上における磁石１０の厚み方向の中心）とを結ぶ線分Ｌ１Ａ’、及び磁気検出素子３１Ｂと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ１Ｂ’により形成される角度のうち小さい角度を第１配置角度の他の例である配置角度γ１’としてもよく、磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂが磁石１０の厚み方向に異なる位置に配置されている場合は、回転軸１１Ａと、磁気検出素子３２Ａ又は３２Ｂとを通る断面視で、磁気検出素子３２Ａと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ２Ａ’、及び磁気検出素子３２Ｂと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ２Ｂ’により形成される角度のうち小さい角度を第２配置角度の他の例である配置角度γ２’としてもよい。
図３（Ｂ）に示すように、磁気検出素子３１Ａと磁気検出素子３２Ａとは、第３配置角度の他の例である配置角度γ３’を有するように配置される。磁気検出素子３１Ｂと磁気検出素子３２Ｂとは、第４配置角度の他の例である配置角度γ４’を有するように配置される。
ここで、配置角度γ３’は、断面視で、線分Ｌ１Ａ’及び線分Ｌ２Ａ’により形成される角度のうち小さい角度をいう。
また、配置角度γ４’は、断面視で、線分Ｌ１Ｂ’及び線分Ｌ２Ｂ’により形成される角度のうち小さい角度をいう。
配置角度γ１’～γ４’は、以下説明する配置角度γ１～γ４に置き換えることができる。
なお、第１配置角度、第２配置角度に対して平面視および断面視のいずれについても角度を規定できる場合、いずれかの角度が０度超９０度未満であればよい。例えば、γ１が１５度、γ１’が０度の場合はγ１を第１配置角度とすることができる。
図３（Ｂ）に示すように、磁気検出素子３１Ａと磁気検出素子３２Ａとは、第３配置角度の他の例である配置角度γ３’を有するように配置される。磁気検出素子３１Ｂと磁気検出素子３２Ｂとは、第４配置角度の他の例である配置角度γ４’を有するように配置される。
ここで、配置角度γ３’は、断面視で、線分Ｌ１Ａ’及び線分Ｌ２Ａ’により形成される角度のうち小さい角度をいう。
また、配置角度γ４’は、断面視で、線分Ｌ１Ｂ’及び線分Ｌ２Ｂ’により形成される角度のうち小さい角度をいう。
配置角度γ１’～γ４’は、以下説明する配置角度γ１～γ４に置き換えることができる。
なお、第１配置角度、第２配置角度に対して平面視および断面視のいずれについても角度を規定できる場合、いずれかの角度が０度超９０度未満であればよい。例えば、γ１が１５度、γ１’が０度の場合はγ１を第１配置角度とすることができる。
【0045】
図３（Ａ）では、磁気検出素子３１Ａが、磁石１０の回転中心Ｏを通り、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂの感磁軸と平行な直線Ｌ１に対して－α度の位置に配置された例を示す。図３（Ａ）では、磁気検出素子３２Ａが、磁石１０の回転中心Ｏを通り、磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂの感磁軸と平行な直線Ｌ２に対して－β度の位置に配置された例を示す。
【0046】
図３（Ａ）に示す配置の磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂの出力について説明する。ここで、各素子の配置位置において一様な外乱磁場Ｂｅが発生しているものとする。
図３（Ａ）に示す磁気検出素子３１Ａの配置位置では、磁石１０の回転角θに応じて周期的な磁場成分が発生する。ここで、簡単のために磁石１０の回転中心と磁気検出素子３１Ａとを結ぶ線分に平行な方向の磁場成分をＢｒと置き、（数２）式で示す。この場合、磁石１０の回転中心と磁気検出素子３１Ａとを結ぶ線分に垂直な方向の磁場成分をＢｔと置くと、（数３）式で示される磁場成分が発生する。なお、磁場の絶対値Ｂは「１」であるものとして説明する。
（数２）
Ｂｒ＝ｃｏｓ（θ－α）
（数３）
Ｂｔ＝ｓｉｎ（θ－α）
図３（Ａ）に示す磁気検出素子３１Ａの配置位置では、磁石１０の回転角θに応じて周期的な磁場成分が発生する。ここで、簡単のために磁石１０の回転中心と磁気検出素子３１Ａとを結ぶ線分に平行な方向の磁場成分をＢｒと置き、（数２）式で示す。この場合、磁石１０の回転中心と磁気検出素子３１Ａとを結ぶ線分に垂直な方向の磁場成分をＢｔと置くと、（数３）式で示される磁場成分が発生する。なお、磁場の絶対値Ｂは「１」であるものとして説明する。
（数２）
Ｂｒ＝ｃｏｓ（θ－α）
（数３）
Ｂｔ＝ｓｉｎ（θ－α）
【0047】
磁気検出素子３１Ａは、磁気検出素子３１Ａの配置位置における磁場の第１方向の成分を検出する。従って、磁気検出素子３１Ａは、磁石１０の回転角θに応じた第１磁場信号Ｓ１Ａとして、上述したＢｒ及びＢｔに含まれる第１方向の成分の磁場を合成して得られる磁場信号を出力する。さらに、磁気検出素子３１Ａに外乱磁場が印加された場合には、当該外乱磁場の第１方向成分に応じた信号が出力される。よって、このとき磁気検出素子３１Ａは（数４）式で示される磁場方向成分を出力する。ここで、Ｂｅ１は、外乱磁場Ｂｅの第１方向成分である。
（数４）
Ｓ１Ａ＝ｃｏｓ（θ－２α）＋Ｂｅ１
（数４）
Ｓ１Ａ＝ｃｏｓ（θ－２α）＋Ｂｅ１
【0048】
磁気検出素子３１Ｂは、磁気検出素子３１Ａに対して配置角度γ１で配置されている。このため、上述の磁気検出素子３１Ａに対する説明と同様に計算すると、磁気検出素子３１Ｂは、磁石１０の回転角θに応じた第２磁場信号Ｓ１Ｂとして、（数５）式で示される磁場方向成分を出力する。
（数５）
Ｓ１Ｂ＝ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ１
なお、磁気検出素子３１Ｂの感磁軸の向きが磁気検出素子３１Ａと反対向きの場合、第２磁場信号Ｓ１Ｂは（数５’）式で示される磁場方向成分を出力する。
（数５’）
Ｓ１Ｂ＝－ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝－Ｂｅ１
（数５）
Ｓ１Ｂ＝ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ１
なお、磁気検出素子３１Ｂの感磁軸の向きが磁気検出素子３１Ａと反対向きの場合、第２磁場信号Ｓ１Ｂは（数５’）式で示される磁場方向成分を出力する。
（数５’）
Ｓ１Ｂ＝－ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝－Ｂｅ１
【0049】
磁気検出素子３２Ａは、磁場の第２方向の成分を検出する。磁気検出素子３２Ａは、磁気検出素子３１Ａに対して配置角度γ３で配置されている。このため、磁気検出素子３２Ａは、磁石１０の回転角θに応じた第３磁場信号Ｓ２Ａとして、（数６）式で示される磁場方向成分を出力する。ここで、Ｂｅ２は、外乱磁場Ｂｅの第２方向成分である。
（数６）
Ｓ２Ａ＝ｃｏｓ（θ＋δ－２β）＋Ｂｅ２
（数６）
Ｓ２Ａ＝ｃｏｓ（θ＋δ－２β）＋Ｂｅ２
【0050】
磁気検出素子３２Ｂは、磁気検出素子３２Ａに対して配置角度γ２で配置されている。このため、磁気検出素子３２Ｂは、磁石１０の回転角θに応じた第４磁場信号Ｓ２Ｂとして、（数７）式で示される磁場方向成分を出力する。
（数７）
Ｓ２Ｂ＝ｃｏｓ｛θ＋δ＋２（γ２－β）｝＋Ｂｅ２
なお、磁気検出素子３２Ｂの感磁軸の向きが磁気検出素子３２Ａと反対向きの場合、第２磁場信号Ｓ１Ｂは（数７’）式で示される磁場方向成分を出力する。
（数７’）
Ｓ２Ｂ＝－ｃｏｓ｛θ＋δ＋２（γ２－β）｝－Ｂｅ２
（数７）
Ｓ２Ｂ＝ｃｏｓ｛θ＋δ＋２（γ２－β）｝＋Ｂｅ２
なお、磁気検出素子３２Ｂの感磁軸の向きが磁気検出素子３２Ａと反対向きの場合、第２磁場信号Ｓ１Ｂは（数７’）式で示される磁場方向成分を出力する。
（数７’）
Ｓ２Ｂ＝－ｃｏｓ｛θ＋δ＋２（γ２－β）｝－Ｂｅ２
【0051】
回転角センサ１では、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成するために、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂが以下の配置条件を満たすように配置されている。
【0052】
（ａ）磁気検出素子の第１配置条件
磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、演算信号生成部４０での演算により、外乱磁場成分とともに磁石１０によって発生した磁場成分が相殺されないように配置されることが好ましい。例えば、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、配置角度γ１及びγ２が０度超１８０度未満となる位置に配置される。
上述したように、演算信号生成部４０では、磁気検出素子３１Ａの出力及び磁気検出素子３１Ｂの出力に基づいた演算を行う。（数８）等より配置角度γ１及びγ２が０度又は１８０度である場合、演算信号生成部４０での演算により、磁石１０によって発生した磁場成分も相殺されることが把握できる。
このため、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂの配置角度γ１と磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂの配置角度γ２とが０度超１８０度未満に調整される。
磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、演算信号生成部４０での演算により、外乱磁場成分とともに磁石１０によって発生した磁場成分が相殺されないように配置されることが好ましい。例えば、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、配置角度γ１及びγ２が０度超１８０度未満となる位置に配置される。
上述したように、演算信号生成部４０では、磁気検出素子３１Ａの出力及び磁気検出素子３１Ｂの出力に基づいた演算を行う。（数８）等より配置角度γ１及びγ２が０度又は１８０度である場合、演算信号生成部４０での演算により、磁石１０によって発生した磁場成分も相殺されることが把握できる。
このため、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂの配置角度γ１と磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂの配置角度γ２とが０度超１８０度未満に調整される。
【0053】
また、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、配置角度γ１及びγ２の少なくとも一方が０度超９０度以下となる位置に配置されていることがより好ましい。
配置角度γ１及びγ２は、９０度に近づくほど回転角センサ１から出力される角度信号Ｓθが大きくなり、９０度の場合に出力される角度信号Ｓθが最大となるため好ましい。
また、配置角度γ１が小さいほど磁気検出素子３１Ａと磁気検出素子３１Ｂとの位置が近くなり、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂが検出する外乱磁場Ｂｅの第１方向の成分Ｂｅ１の大きさが近い値となる。同様に、配置角度γ２が小さいほど磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂが検出する外乱磁場Ｂｅの第２方向の成分Ｂｅ２の大きさが近い値となる。このため、回転角センサ１では、配置角度γ１、γ２が小さい程外乱磁場成分の影響が小さくなることから、配置角度γ１及びγ２の少なくとも一方が０度超９０度未満であると、磁石１０の回転角の検出精度が向上するため好ましい。
配置角度γ１及びγ２は、回転角センサ１から出力される角度信号の大きさと、角度信号Ｓθの精度とに基づいて適切に選択されることが好ましい。
配置角度γ１及びγ２は、９０度に近づくほど回転角センサ１から出力される角度信号Ｓθが大きくなり、９０度の場合に出力される角度信号Ｓθが最大となるため好ましい。
また、配置角度γ１が小さいほど磁気検出素子３１Ａと磁気検出素子３１Ｂとの位置が近くなり、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂが検出する外乱磁場Ｂｅの第１方向の成分Ｂｅ１の大きさが近い値となる。同様に、配置角度γ２が小さいほど磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂが検出する外乱磁場Ｂｅの第２方向の成分Ｂｅ２の大きさが近い値となる。このため、回転角センサ１では、配置角度γ１、γ２が小さい程外乱磁場成分の影響が小さくなることから、配置角度γ１及びγ２の少なくとも一方が０度超９０度未満であると、磁石１０の回転角の検出精度が向上するため好ましい。
配置角度γ１及びγ２は、回転角センサ１から出力される角度信号の大きさと、角度信号Ｓθの精度とに基づいて適切に選択されることが好ましい。
【0054】
また、図２においては第１方向の磁場成分を検出する磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと、第２方向の磁場成分を検出する３２Ａ及び３２Ｂとが異なる位置に配置されている。外乱磁場Ｂｅの第１方向の成分Ｂｅ１と第２方向の成分Ｂｅ２とは等しくない場合がある。このため、各磁気検出素子を上述したように配置することで各成分の外乱磁場を相殺する効果を向上させ、角度信号Ｓθの精度を向上できるため好ましい。
また、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂとが、図４のように配置されていてもよい。すなわち、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂのそれぞれが異なる位置に配置されるとともに、配置角度γ１及びγ２の少なくとも一方が０度超９０度未満（図４では、配置角度γ１及びγ２のいずれも０度超９０度未満）となるように配置されていてもよい。なお、図４においては磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂがすべて異なる位置に配置されているが、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂのいずれか一方と磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂのいずれか一方とを異なる位置に配置するだけでもよい。
また、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂとが、図４のように配置されていてもよい。すなわち、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂのそれぞれが異なる位置に配置されるとともに、配置角度γ１及びγ２の少なくとも一方が０度超９０度未満（図４では、配置角度γ１及びγ２のいずれも０度超９０度未満）となるように配置されていてもよい。なお、図４においては磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂがすべて異なる位置に配置されているが、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂのいずれか一方と磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂのいずれか一方とを異なる位置に配置するだけでもよい。
【0055】
また、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、配置角度γ１及びγ２の少なくとも一方を０度超９０度未満とし、かつ配置角度γ２が配置角度γ１よりも小さくなるように配置されていてもよい。図５（Ｂ）は、磁気検出素子３１Ｂの磁場検出方向が図５（Ａ）と１８０度異なる点で相違する。これは、磁気検出素子３２Ａと３２Ｂとの距離が磁気検出素子３１Ａと３１Ｂとの距離よりも小さくなるように配置されていると言い換えることもできる。磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂがこのように配置されていることで、外乱磁場Ｂｅの第２方向の成分Ｂｅ２が第１方向の成分Ｂｅ１よりも大きい場合にはＢｅ２を相殺する効果を高めることができる。さらに、磁石１０によって発生した第１方向の磁場成分から検知できる信号を大きくすることができる。
【0056】
また、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、配置角度γ１及びγ２の少なくとも一方を０度超９０度未満とし、かつ磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂ、又は磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂのいずれかを磁気検出素子の磁気検出方向と垂直な方向に沿って配置しても良い。すなわち、図６（Ａ）に示すように、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂを第２方向に沿って配置してよく、図６（Ｂ）に示すように磁気検出素子３２Ａ、３２Ｂを第１方向に沿って配置してもよい。各磁気検出素子を図６（Ａ）及び図６（Ｂ）のように配置することで、外乱磁場Ｂｅの各成分を相殺する効果を高めることができる。
【0057】
（ｂ）磁気検出素子の第２配置条件
回転角センサ１では、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成するために、第１磁場演算信号Ｓ１と第２磁場演算信号Ｓ２との位相差を検出する必要がある。従って、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは第１磁場演算信号Ｓ１と第２磁場演算信号Ｓ２との位相が一致しないように配置されることが好ましい。
例えば、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、直線Ｌ１及び線分Ｌ１Ａがなす角度αと直線Ｌ２及び線分Ｌ２Ａがなす角度βとが異なり、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂの感磁軸と磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂの感磁軸とがなす角（直線Ｌ１と直線Ｌ２とがなす角）が、角度βと角度αとの差分の２倍と等しく、かつ配置角度γ１と配置角度γ２とが同一となる位置を除く位置に配置されることが好ましい（数８、数９）。
すなわち、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、図３（Ａ）においてα≠β、δ＝２（β－α）かつγ１＝γ２となる位置を除く位置に配置されることが好ましい。
回転角センサ１では、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成するために、第１磁場演算信号Ｓ１と第２磁場演算信号Ｓ２との位相差を検出する必要がある。従って、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは第１磁場演算信号Ｓ１と第２磁場演算信号Ｓ２との位相が一致しないように配置されることが好ましい。
例えば、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、直線Ｌ１及び線分Ｌ１Ａがなす角度αと直線Ｌ２及び線分Ｌ２Ａがなす角度βとが異なり、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂの感磁軸と磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂの感磁軸とがなす角（直線Ｌ１と直線Ｌ２とがなす角）が、角度βと角度αとの差分の２倍と等しく、かつ配置角度γ１と配置角度γ２とが同一となる位置を除く位置に配置されることが好ましい（数８、数９）。
すなわち、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、図３（Ａ）においてα≠β、δ＝２（β－α）かつγ１＝γ２となる位置を除く位置に配置されることが好ましい。
【0058】
上述したように、演算信号生成部４０では、磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３１Ｂの出力である第１磁場信号Ｓ１Ａ、第２磁場信号Ｓ１Ｂを用いて、第１磁場演算信号Ｓ１を演算する。また、演算信号生成部４０では、磁気検出素子３２Ａ及び磁気検出素子３２Ｂの出力である第３磁場信号Ｓ２Ａ、第４磁場信号Ｓ２Ｂを用いて、第２磁場演算信号Ｓ２を演算する。磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂがα≠β、δ＝２（β－α）かつγ１＝γ２となる位置に配置された場合、第１磁場演算信号Ｓ１と第２磁場演算信号Ｓ２との位相が一致し、角度信号Ｓθが得られない場合がある。
このため、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、α≠β、δ＝２（β－α）かつγ１＝γ２となる位置を除く位置に配置されることが好ましい。
このため、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、α≠β、δ＝２（β－α）かつγ１＝γ２となる位置を除く位置に配置されることが好ましい。
【0059】
以上により、回転角センサ１は、外乱磁場Ｂｅの影響を低減した角度信号Ｓθを出力することができる。
【0060】
（１－２）角度信号算出方法
以下、上述した回転角センサ１において実行される角度信号算出方法について、図１から図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照しつつ図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態の角度信号算出方法を説明するフローチャートである。
以下、上述した回転角センサ１において実行される角度信号算出方法について、図１から図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照しつつ図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態の角度信号算出方法を説明するフローチャートである。
【0061】
回転角センサ１は、磁石１０の回転によって変化する磁場の第１方向の成分を、磁気検出素子３１Ａの出力（第１磁場信号Ｓ１Ａ）として取得する（ステップＳ１１）。回転角センサ１は、磁石１０の回転によって変化する磁場の第１方向の成分を、磁気検出素子３１Ｂの出力（第２磁場信号Ｓ１Ｂ）として取得する（ステップＳ１２）。
【0062】
回転角センサ１は、磁石１０の回転によって変化する磁場の第２方向の成分を、磁気検出素子３２Ａの出力（第３磁場信号Ｓ２Ａ）として取得する（ステップＳ１３）。回転角センサ１は、磁石１０の回転によって変化する磁場の第２方向の成分を、磁気検出素子３２Ｂの出力（第４磁場信号Ｓ２Ｂ）として取得する（ステップＳ１４）。
【0063】
ステップＳ１１からステップＳ１４で取得する第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第２磁場信号Ｓ１Ｂ、並びに第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂは、同一のタイミングで測定された信号であることが好ましい。第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第２磁場信号Ｓ１Ｂに含まれる外乱磁場Ｂｅ１及び第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂに含まれる外乱磁場Ｂｅ２は、測定のタイミングにより変化する場合がある。このため、第１磁場信号Ｓ１Ａから第４磁場信号Ｓ２Ｂが同一のタイミングで測定された信号である場合、これら信号には同一の外乱磁場Ｂｅの第１方向又は第２方向の外乱磁場成分が含まれ、回転角θに応じた角度信号Ｓθの検出精度が向上する。
【0064】
次に、演算信号生成部４０は、磁気検出素子３１Ａから取得した第１磁場信号Ｓ１Ａ及び磁気検出素子３１Ｂから取得した第２磁場信号Ｓ１Ｂの和又は差を演算して、第１磁場演算信号Ｓ１を生成する（ステップＳ１５）。演算信号生成部４０は、磁気検出素子３２Ａから取得した第３磁場信号Ｓ２Ａ及び磁気検出素子３２Ｂから取得した第４磁場信号Ｓ２Ｂの和又は差を演算して、第２磁場演算信号Ｓ２を生成する（ステップＳ１６）。
【0065】
最後に、角度信号生成部５０は、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて磁石１０の回転角を示す角度信号Ｓθを生成し、例えば回転角センサ１外部の機器（例えばモータ）の制御部に出力する（ステップＳ１７）。
【0066】
なお、ステップＳ１１からステップＳ１４における第１磁場信号Ｓ１Ａ、第２磁場信号Ｓ１Ｂ、第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂの取得は、同時に行われても良く、異なるタイミング又は異なる順序で行われても良い。また、ステップＳ１５及びステップＳ１６における演算は、ステップＳ１１及びステップＳ１２の後にステップＳ１５が行われ、ステップＳ１３及びステップＳ１４の後にステップＳ１６が行われていれば、同時に行われても良く、異なるタイミング又は異なる順序で行われても良い。
【0067】
以上説明した回転角センサ１は、例えば、少なくとも一つのプロセッサを備えている。回転角センサ１において、プロセッサが、回転軸１１Ａに垂直な方向に少なくとも二極に分極しており回転軸１１Ａを中心として回転可能に配置された磁石１０の回転によって変化する磁場の第１方向の成分を、磁気検出素子３１Ａの出力である第１磁場信号Ｓ１Ａとして取得し、磁場の第１方向の成分を、磁気検出素子３１Ａとは異なる位置かつ３１Ａとの第１配置角度が０度超９０度未満となる位置に配置された磁気検出素子３１Ｂの出力として取得し、磁場の第１方向とは異なる第２方向の成分を、磁気検出素子３２Ａの出力である第３磁場信号Ｓ２Ａ及び磁気検出素子３２Ｂの出力である第４磁場信号Ｓ２Ｂとして取得し、磁気検出素子３１Ａの出力である第１磁場信号Ｓ１Ａ及び磁気検出素子３１Ｂの出力である第２磁場信号Ｓ１Ｂに基づいて第１磁場演算信号Ｓ１を出力し、磁気検出素子３２Ａの出力である第３磁場信号Ｓ２Ａ及び磁気検出素子３２Ｂの出力である第４磁場信号Ｓ２Ｂに基づいて第１磁場演算信号Ｓ１と位相の異なる第２磁場演算信号Ｓ２を出力し、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成して出力する角度信号算出方法を実行することにより、演算信号生成部４０及び角度信号生成部５０として機能する。
ここで、第１配置角度は、平面視で磁石１０の回転軸１１Ａと磁気検出素子３１Ａとを結ぶ線分Ｌ１Ａ及び磁気検出素子３１Ｂと回転軸１１Ａとを結ぶ線分Ｌ１Ｂにより形成される角度のうち小さい角度、又は断面視で磁気検出素子３１Ａと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ１Ａ’及び磁気検出素子３１Ｂと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ１Ｂ’により形成される角度のうち小さい角度である。
ここで、第１配置角度は、平面視で磁石１０の回転軸１１Ａと磁気検出素子３１Ａとを結ぶ線分Ｌ１Ａ及び磁気検出素子３１Ｂと回転軸１１Ａとを結ぶ線分Ｌ１Ｂにより形成される角度のうち小さい角度、又は断面視で磁気検出素子３１Ａと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ１Ａ’及び磁気検出素子３１Ｂと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ１Ｂ’により形成される角度のうち小さい角度である。
【0068】
（１－３）プログラム
以下、回転角センサ１の回転角検出装置２０で行われる角度信号算出処理のためのプログラムについて説明する。回転角検出装置２０は、以下の（ａ）～（ｆ）の各ステップをコンピュータに実行させるプログラムに従って、回転角θに応じた角度信号Ｓθを生成して出力する。以下のプログラムは、例えばＤＶＤディスク又はBlu-ray（登録商標）等の光ディスクや、ハードディスクドライブ、メモリ等の記録媒体に記録される。以下のプログラムは、インターネットを介して配布されても良い。さらに、以下のプログラムは、クラウドサーバに記録され、インターネットを介して各ステップが実行されても良い。
以下、回転角センサ１の回転角検出装置２０で行われる角度信号算出処理のためのプログラムについて説明する。回転角検出装置２０は、以下の（ａ）～（ｆ）の各ステップをコンピュータに実行させるプログラムに従って、回転角θに応じた角度信号Ｓθを生成して出力する。以下のプログラムは、例えばＤＶＤディスク又はBlu-ray（登録商標）等の光ディスクや、ハードディスクドライブ、メモリ等の記録媒体に記録される。以下のプログラムは、インターネットを介して配布されても良い。さらに、以下のプログラムは、クラウドサーバに記録され、インターネットを介して各ステップが実行されても良い。
【0069】
（ａ）回転軸１１Ａに垂直な方向に少なくとも二極に分極しており、回転軸１１Ａを中心として回転可能に配置された磁石１０の回転によって変化する磁場の第１方向の成分を、磁気検出素子３１Ａの出力である第１磁場信号Ｓ１Ａとして取得すること
（ｂ）磁場の第１方向の成分を、磁気検出素子３１Ａとは異なる位置かつ磁気検出素子３１Ａとの第１配置角度が０度超９０度未満となる位置に配置された磁気検出素子３１Ｂの出力として取得すること
（ｃ）磁場の第１方向とは異なる第２方向の成分を、磁気検出素子３１Ａとは異なる位置に配置された磁気検出素子３２Ａの出力である第３磁場信号Ｓ２Ａ及び磁気検出素子３２Ｂの出力である第４磁場信号Ｓ２Ｂとして取得すること
（ｄ）磁気検出素子３１Ａの出力である第１磁場信号Ｓ１Ａ及び磁気検出素子３１Ｂの出力である第２磁場信号Ｓ１Ｂに基づいて第１磁場演算信号Ｓ１を出力すること
（ｅ）磁気検出素子３２Ａの出力である第３磁場信号Ｓ２Ａ及び磁気検出素子３２Ｂの出力である第４磁場信号Ｓ２Ｂに基づいて第１磁場演算信号Ｓ１と位相の異なる第２磁場演算信号Ｓ２を出力すること
（f）第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを出力すること
ここで、第１配置角度は、平面視で磁石１０の回転軸１１Ａと磁気検出素子３１Ａとを結ぶ線分Ｌ１Ａ及び磁気検出素子３１Ｂと回転軸１１Ａとを結ぶ線分Ｌ１Ｂにより形成される角度のうち小さい角度、又は断面視で磁気検出素子３１Ａと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ１Ａ’及び磁気検出素子３１Ｂと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ１Ｂ’により形成される角度のうち小さい角度である。
（ｂ）磁場の第１方向の成分を、磁気検出素子３１Ａとは異なる位置かつ磁気検出素子３１Ａとの第１配置角度が０度超９０度未満となる位置に配置された磁気検出素子３１Ｂの出力として取得すること
（ｃ）磁場の第１方向とは異なる第２方向の成分を、磁気検出素子３１Ａとは異なる位置に配置された磁気検出素子３２Ａの出力である第３磁場信号Ｓ２Ａ及び磁気検出素子３２Ｂの出力である第４磁場信号Ｓ２Ｂとして取得すること
（ｄ）磁気検出素子３１Ａの出力である第１磁場信号Ｓ１Ａ及び磁気検出素子３１Ｂの出力である第２磁場信号Ｓ１Ｂに基づいて第１磁場演算信号Ｓ１を出力すること
（ｅ）磁気検出素子３２Ａの出力である第３磁場信号Ｓ２Ａ及び磁気検出素子３２Ｂの出力である第４磁場信号Ｓ２Ｂに基づいて第１磁場演算信号Ｓ１と位相の異なる第２磁場演算信号Ｓ２を出力すること
（f）第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを出力すること
ここで、第１配置角度は、平面視で磁石１０の回転軸１１Ａと磁気検出素子３１Ａとを結ぶ線分Ｌ１Ａ及び磁気検出素子３１Ｂと回転軸１１Ａとを結ぶ線分Ｌ１Ｂにより形成される角度のうち小さい角度、又は断面視で磁気検出素子３１Ａと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ１Ａ’及び磁気検出素子３１Ｂと磁石１０の中心Ｏ’とを結ぶ線分Ｌ１Ｂ’により形成される角度のうち小さい角度である。
【0070】
＜第一実施形態の効果＞
第一実施形態に係る回転角センサ１では、以下の効果を奏する。
（１）回転角センサ１は、第１方向の磁場を検出する２つの磁気検出素子と、第１方向とは異なる第２方向の磁場を検出する２つの磁気検出素子とを備えており、磁石１０の回転角θの検出時に、同一方向の磁場を検出する磁気検出素子の出力同士の和又は差を演算する。回転角センサ１は、同一方向の磁場を検出する磁気検出素子の出力同士の和又は差を用いて回転角θに応じた角度信号Ｓθを検出する。このため、回転角センサ１は、外乱磁束が生じる環境で使用した場合であっても、外乱磁束の影響を低減し、磁石の回転角を高精度で検出することができる。
第一実施形態に係る回転角センサ１では、以下の効果を奏する。
（１）回転角センサ１は、第１方向の磁場を検出する２つの磁気検出素子と、第１方向とは異なる第２方向の磁場を検出する２つの磁気検出素子とを備えており、磁石１０の回転角θの検出時に、同一方向の磁場を検出する磁気検出素子の出力同士の和又は差を演算する。回転角センサ１は、同一方向の磁場を検出する磁気検出素子の出力同士の和又は差を用いて回転角θに応じた角度信号Ｓθを検出する。このため、回転角センサ１は、外乱磁束が生じる環境で使用した場合であっても、外乱磁束の影響を低減し、磁石の回転角を高精度で検出することができる。
【0071】
（２）回転角センサ１では、同一方向の磁場を検出する２つの磁気検出素子同士の間の角度を０度超１８０度未満となるように当該磁気検出素子同士が配置されている。このため、外乱磁場成分を除去する演算を行っても、角度信号Ｓθの演算に用いる第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を得ることができる。
【0072】
（３）回転角センサ１では、同一方向の磁場を検出する２つの磁気検出素子同士の間の角度を０度超９０度以下となるように当該磁気検出素子同士が配置されていることが好ましい。これにより、同一方向の磁場を検出する２つの磁気検出素子同士の間の角度が９０度である場合角度信号Ｓθが最大となり、角度が小さい程外乱磁場成分の影響が小さくなって角度信号Ｓθの精度が向上する。
【0073】
２．第２実施形態
図１から図７を参照しつつ、図８から図１０を用いて、第２実施形態に係る回転角センサ２について詳細に説明する。本実施形態では、回転角センサ２が検出する磁場の第１方向が回転軸１１Ａに垂直な方向であり、第２方向が回転軸１１Ａに平行な方向である場合について説明する。本実施形態では、「第１方向」がＸ軸方向であり、「第２方向」がＺ軸方向であるものとして説明する。
図１から図７を参照しつつ、図８から図１０を用いて、第２実施形態に係る回転角センサ２について詳細に説明する。本実施形態では、回転角センサ２が検出する磁場の第１方向が回転軸１１Ａに垂直な方向であり、第２方向が回転軸１１Ａに平行な方向である場合について説明する。本実施形態では、「第１方向」がＸ軸方向であり、「第２方向」がＺ軸方向であるものとして説明する。
【0074】
図８に示すように、回転角センサ２は、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３３Ａ及び３３Ｂ、磁石１０、演算信号生成部４０及び角度信号生成部５０を備えている。すなわち、回転角センサ２は、磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂに替えて、Ｚ軸方向の磁場方向成分を検出する磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂを備える点で、第１実施形態に係る回転角センサ１と相違する。
【0075】
以下、磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂについて詳細に説明する。また、磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂ、磁石１０、演算信号生成部４０及び角度信号生成部５０は、第１実施形態に係る回転角センサ１の対応する各部と同一の構成であるため説明を省略する。
【0076】
（磁気検出素子）
磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂは、磁場の第１方向（Ｘ軸方向）の成分を検出する素子である。磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂは、磁石１０の回転角θに応じた第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第２磁場信号Ｓ１Ｂをそれぞれ出力する。
磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂは、磁場の第２方向（Ｚ軸方向）の成分を検出する素子である。磁気検出素子３３Ａは、検出タイミングにおいて磁気検出素子３３Ａに入力する磁場の第２方向の成分Ｂ３Ａに応じた第５磁場信号Ｓ３Ａを出力する。磁気検出素子３３Ｂは、検出タイミングにおいて磁気検出素子３３Ｂに入力する磁場の第２方向の成分Ｂ３Ｂに応じた第６磁場信号Ｓ３Ｂを出力する。
磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂは、磁場の第１方向（Ｘ軸方向）の成分を検出する素子である。磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂは、磁石１０の回転角θに応じた第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第２磁場信号Ｓ１Ｂをそれぞれ出力する。
磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂは、磁場の第２方向（Ｚ軸方向）の成分を検出する素子である。磁気検出素子３３Ａは、検出タイミングにおいて磁気検出素子３３Ａに入力する磁場の第２方向の成分Ｂ３Ａに応じた第５磁場信号Ｓ３Ａを出力する。磁気検出素子３３Ｂは、検出タイミングにおいて磁気検出素子３３Ｂに入力する磁場の第２方向の成分Ｂ３Ｂに応じた第６磁場信号Ｓ３Ｂを出力する。
【0077】
第５磁場信号Ｓ３Ａ及び第６磁場信号Ｓ３Ｂは、例えば、電圧を示す信号である。磁気検出素子３３Ａ、３３Ｂで検出されたアナログ電圧信号は、図示しない増幅部及びＡＤ変換部において信号レベルの増幅及びデジタル信号への変換が行われ、第５磁場信号Ｓ３Ａ及び第６磁場信号Ｓ３Ｂとして出力される。
磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂの配置位置に外乱磁場Ｂｅが発生している場合、磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂは、磁場Ｂｒと外乱磁場Ｂｅとの合成磁場の第２方向（Ｚ軸方向）の成分に応じた第５磁場信号Ｓ３Ａ、第６磁場信号Ｓ３Ｂをそれぞれ出力する。
磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂは、第２方向（Ｚ軸方向）の同じ方向を互いに正方向として磁場の第２方向の成分を検出しても良く、第２方向の反対方向を互いに正方向として磁場の第２方向の成分を検出しても良い。
磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂの配置位置に外乱磁場Ｂｅが発生している場合、磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂは、磁場Ｂｒと外乱磁場Ｂｅとの合成磁場の第２方向（Ｚ軸方向）の成分に応じた第５磁場信号Ｓ３Ａ、第６磁場信号Ｓ３Ｂをそれぞれ出力する。
磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂは、第２方向（Ｚ軸方向）の同じ方向を互いに正方向として磁場の第２方向の成分を検出しても良く、第２方向の反対方向を互いに正方向として磁場の第２方向の成分を検出しても良い。
【0078】
（磁気検出素子の配置）
図９は、磁石１０が発生する磁場Ｂｒの第１方向の成分を検出する磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと、磁場Ｂｒの第２方向の成分を検出する磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂと、磁石１０との配置関係を示す。
磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂは、回転角センサ１の磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂに替えて配置される。磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂとの配置関係は、回転角センサ１の磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂと同様である。
すなわち、磁気検出素子３３Ａと磁気検出素子３３Ｂとは、配置角度γ２（第２配置角度の一例）を有するように配置される。磁気検出素子３１Ｂと磁気検出素子３３Ｂとは、配置角度γ４（第４配置角度の一例）を有するように配置される。
磁気検出素子３３Ａは、磁石１０の回転中心Ｏを通り、磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂの感磁軸と垂直な直線Ｌ３に対して－β度の位置に配置されている。
図９は、磁石１０が発生する磁場Ｂｒの第１方向の成分を検出する磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと、磁場Ｂｒの第２方向の成分を検出する磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂと、磁石１０との配置関係を示す。
磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂは、回転角センサ１の磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂに替えて配置される。磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂとの配置関係は、回転角センサ１の磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂと磁気検出素子３２Ａ及び３２Ｂと同様である。
すなわち、磁気検出素子３３Ａと磁気検出素子３３Ｂとは、配置角度γ２（第２配置角度の一例）を有するように配置される。磁気検出素子３１Ｂと磁気検出素子３３Ｂとは、配置角度γ４（第４配置角度の一例）を有するように配置される。
磁気検出素子３３Ａは、磁石１０の回転中心Ｏを通り、磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂの感磁軸と垂直な直線Ｌ３に対して－β度の位置に配置されている。
【0079】
図９に示す配置の磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂの出力について説明する。ここで、各素子の配置位置において一様な外乱磁場Ｂｅが発生しているものとする。
【0080】
磁気検出素子３３Ａは、磁場の第２方向（Ｚ軸方向）の成分を検出する。磁気検出素子３３Ａは、磁気検出素子３１Ａに対して配置角度γ３で配置されている。このため、磁気検出素子３３Ａは、磁石１０の回転角θに応じた第５磁場信号Ｓ３Ａとして、（数１２）式で示される磁場方向成分を出力する。ここで、Ｂｅ２は、外乱磁場Ｂｅの第２方向成分である。
（数１２）
Ｓ３Ａ＝ｃｏｓ（θ＋δ－β）＋Ｂｅ２
（数１２）
Ｓ３Ａ＝ｃｏｓ（θ＋δ－β）＋Ｂｅ２
【0081】
磁気検出素子３３Ｂは、磁気検出素子３３Ａに対して配置角度γ２で配置されており、磁場の第２方向の成分を検出する。このため、磁気検出素子３３Ｂは、磁石１０の回転角θに応じた第６磁場信号Ｓ３Ｂとして、（数１３）式で示される磁場方向成分を出力する。
（数１３）
Ｓ３Ｂ＝ｃｏｓ（θ＋δ－β＋γ２）＋Ｂｅ２
（数１３）
Ｓ３Ｂ＝ｃｏｓ（θ＋δ－β＋γ２）＋Ｂｅ２
【0082】
回転角センサ２では、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成するために、回転軸１１Ａに垂直な第１方向の磁場を検出する磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂと、回転軸１１Ａに平行な第２方向の磁場を検出する磁気検出素子３３Ａ、３３Ｂとが以下の配置条件を満たすように配置されている。
【0083】
（ａ）磁気検出素子の第１配置条件
磁気検出素子の第１配置条件は、第一実施形態に記載の第１配置条件と同様である。
磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３３Ａ及び３３Ｂは、配置角度γ１及びγ２が０度超１８０度未満となる位置に配置されており、配置角度γ１及びγ２の少なくとも一方が０度超９０度以下となる位置に配置されていることがより好ましい。
演算信号生成部４０において、外乱磁場成分を相殺する演算を行う際に、外乱磁場成分とともに磁石１０によって発生した磁場成分が相殺されないようにするためである。配置角度γ１及びγ２は、９０度に近づくほど回転角センサ２から出力される角度信号Ｓθが大きくなり、９０度の場合に出力される角度信号が最大となるため好ましい。
磁気検出素子の第１配置条件は、第一実施形態に記載の第１配置条件と同様である。
磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３３Ａ及び３３Ｂは、配置角度γ１及びγ２が０度超１８０度未満となる位置に配置されており、配置角度γ１及びγ２の少なくとも一方が０度超９０度以下となる位置に配置されていることがより好ましい。
演算信号生成部４０において、外乱磁場成分を相殺する演算を行う際に、外乱磁場成分とともに磁石１０によって発生した磁場成分が相殺されないようにするためである。配置角度γ１及びγ２は、９０度に近づくほど回転角センサ２から出力される角度信号Ｓθが大きくなり、９０度の場合に出力される角度信号が最大となるため好ましい。
【0084】
（ｂ）磁気検出素子の第２配置条件
磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂは、磁石１０の回転中心Ｏを通り磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂの感磁軸と平行な直線Ｌ１に対して線対称ではない位置に配置される。また、磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂは、磁石１０の回転中心Ｏを通り磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂの感磁軸と垂直な直線Ｌ３に対して線対称ではない位置に配置される。
磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂは、磁石１０の回転中心Ｏを通り磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂの感磁軸と平行な直線Ｌ１に対して線対称ではない位置に配置される。また、磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂは、磁石１０の回転中心Ｏを通り磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂの感磁軸と垂直な直線Ｌ３に対して線対称ではない位置に配置される。
【0085】
磁気検出素子３１Ａ及び３１Ｂが直線Ｌ１に対して線対称な位置に配置され、磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂが直線Ｌ３に対して線対称な位置に配置される場合、演算信号生成部４０の出力である第１磁場演算信号Ｓ１と第３磁場演算信号Ｓ３との位相が一致し、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成することができない。
【0086】
（ｃ）磁気検出素子の第３配置条件
図１０は、図９のＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面図である。
回転軸１１Ａに平行な方向の磁場を検知する磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂを用いる回転角センサ２において、磁気検出素子３１Ａは、磁気検出素子３１Ａの感磁面が磁石１０の厚みの中心からずれた位置に配置されている。ここで、「磁石１０の厚み」とは、磁石１０の回転軸１１Ａ方向の距離をいう。
磁気検出素子３１Ｂ、磁気検出素子３３Ａ及び磁気検出素子３３Ｂも同様に、各素子の感磁面が磁石１０の厚みの中心からずれた位置に配置されている。
図１０は、図９のＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面図である。
回転軸１１Ａに平行な方向の磁場を検知する磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂを用いる回転角センサ２において、磁気検出素子３１Ａは、磁気検出素子３１Ａの感磁面が磁石１０の厚みの中心からずれた位置に配置されている。ここで、「磁石１０の厚み」とは、磁石１０の回転軸１１Ａ方向の距離をいう。
磁気検出素子３１Ｂ、磁気検出素子３３Ａ及び磁気検出素子３３Ｂも同様に、各素子の感磁面が磁石１０の厚みの中心からずれた位置に配置されている。
【0087】
（ｄ）磁気検出素子の第４配置条件
磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３３Ａ及び３３Ｂは、配置角度γ３と配置角度γ４とが、第１方向と第２方向とのなす角δと異なり、かつ配置角度γ１と配置角度γ２とが異なる位置にそれぞれ配置されることが好ましい。
磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３３Ａ及び３３Ｂは、配置角度γ３と配置角度γ４とが、第１方向と第２方向とのなす角δと異なり、かつ配置角度γ１と配置角度γ２とが異なる位置にそれぞれ配置されることが好ましい。
【0088】
（演算信号生成部）
演算信号生成部４０は、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３３Ａ及び３３Ｂの出力に基づいて演算を行い、第１磁場演算信号Ｓ１及び第３磁場演算信号Ｓ３を出力する。
演算信号生成部４０は、第１磁場信号Ｓ１Ａと第２磁場信号Ｓ１Ｂとの差を演算する。
これにより、演算信号生成部４０は、（数１４）式に示すように、第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第２磁場信号Ｓ１Ｂに含まれる外乱磁場の第１方向の成分Ｂｅ１を低減した第１磁場演算信号Ｓ１を生成することができる。
（数１４）式は、（数８）式と同一の式である。
演算信号生成部４０は、磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３３Ａ及び３３Ｂの出力に基づいて演算を行い、第１磁場演算信号Ｓ１及び第３磁場演算信号Ｓ３を出力する。
演算信号生成部４０は、第１磁場信号Ｓ１Ａと第２磁場信号Ｓ１Ｂとの差を演算する。
これにより、演算信号生成部４０は、（数１４）式に示すように、第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第２磁場信号Ｓ１Ｂに含まれる外乱磁場の第１方向の成分Ｂｅ１を低減した第１磁場演算信号Ｓ１を生成することができる。
（数１４）式は、（数８）式と同一の式である。
【0089】
（数１４）
Ｓ１＝Ｓ１Ｂ－Ｓ１Ａ
＝［ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ１］－｛ｃｏｓ（θ－２α）＋Ｂｅ１｝
＝ｃｏｓ（θ－２α＋２・γ１）－ｃｏｓ（θ－２α）
Ｓ１＝Ｓ１Ｂ－Ｓ１Ａ
＝［ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ１］－｛ｃｏｓ（θ－２α）＋Ｂｅ１｝
＝ｃｏｓ（θ－２α＋２・γ１）－ｃｏｓ（θ－２α）
【0090】
演算信号生成部４０は、磁気検出素子３３Ａの出力に含まれる外乱磁場Ｂｅ２と、磁気検出素子３３Ｂの出力に含まれる外乱磁場Ｂｅ２とが逆符号となる演算を行うことにより、第３磁場演算信号Ｓ３を生成する。
演算信号生成部４０は、磁気検出素子３３Ａの出力である第５磁場信号Ｓ３Ａ及び磁気検出素子３３Ｂの出力である第６磁場信号Ｓ３Ｂの差を演算する。これにより、演算信号生成部４０は、（数１５）式に示すように、第５磁場信号Ｓ３Ａ及び第６磁場信号Ｓ３Ｂに含まれる外乱磁場の第２方向の成分Ｂｅ２を低減し、かつ第１磁場演算信号Ｓ１と位相の異なる第３磁場演算信号Ｓ３を生成する。
演算信号生成部４０は、磁気検出素子３３Ａの出力である第５磁場信号Ｓ３Ａ及び磁気検出素子３３Ｂの出力である第６磁場信号Ｓ３Ｂの差を演算する。これにより、演算信号生成部４０は、（数１５）式に示すように、第５磁場信号Ｓ３Ａ及び第６磁場信号Ｓ３Ｂに含まれる外乱磁場の第２方向の成分Ｂｅ２を低減し、かつ第１磁場演算信号Ｓ１と位相の異なる第３磁場演算信号Ｓ３を生成する。
【0091】
（数１５）
Ｓ３＝Ｓ３Ｂ－Ｓ３Ａ
＝｛ｃｏｓ（θ＋δ－β＋γ２）＋Ｂｅ２｝－｛ｃｏｓ（θ＋δ－β）＋Ｂｅ２｝
＝ｃｏｓ（θ＋δ－β＋γ２）－ｃｏｓ（θ＋δ－β）
Ｓ３＝Ｓ３Ｂ－Ｓ３Ａ
＝｛ｃｏｓ（θ＋δ－β＋γ２）＋Ｂｅ２｝－｛ｃｏｓ（θ＋δ－β）＋Ｂｅ２｝
＝ｃｏｓ（θ＋δ－β＋γ２）－ｃｏｓ（θ＋δ－β）
【0092】
（数１４）及び（数１５）式に示すように、演算信号生成部４０で演算された第１磁場演算信号Ｓ１及び第３磁場演算信号Ｓ３は、外乱磁場成分を含んでいない。また、第３磁場演算信号Ｓ３は、第１磁場演算信号Ｓ１と位相が異なる。
演算信号生成部４０は、第１磁場演算信号Ｓ１及び第３磁場演算信号Ｓ３を角度信号生成部５０に出力する。
演算信号生成部４０は、第１磁場演算信号Ｓ１及び第３磁場演算信号Ｓ３を角度信号生成部５０に出力する。
【0093】
なお、磁気検出素子３３Ａ及び３３Ｂが、第２方向の異なる方向を正方向として磁場の第２方向の成分を検出する場合、演算信号生成部４０は、磁気検出素子３３Ａの出力である第５磁場信号Ｓ３Ａと磁気検出素子３３Ｂの出力である第６磁場信号Ｓ３Ｂとの和を演算する。これにより、外乱磁場がキャンセルされた第３磁場演算信号Ｓ３が生成される。
【0094】
以上により、回転角センサ２は、外乱磁場Ｂｅの影響を低減した角度信号Ｓθを出力することができる。
【0095】
＜第二実施形態の効果＞
第二実施形態に係る回転角センサ２では、第一実施形態に記載の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（４）回転角センサ２は、磁石１０の回転面と平行な方向のみでなく、磁石１０の回転面と垂直な方向の磁場を検出して磁石１０の回転角θに応じた角度信号Ｓθを出力することができる。
第二実施形態に係る回転角センサ２では、第一実施形態に記載の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（４）回転角センサ２は、磁石１０の回転面と平行な方向のみでなく、磁石１０の回転面と垂直な方向の磁場を検出して磁石１０の回転角θに応じた角度信号Ｓθを出力することができる。
【0096】
３．第３実施形態
図１から図７を参照しつつ、図１１から図１３を用いて、第３実施形態に係る回転角センサ３について詳細に説明する。本実施形態では、回転角センサ３が、第１方向であるＸ軸方向及び第１方向と異なる第２方向であるＺ方向の二方向の磁場を検出可能な二軸磁気検出素子を有する場合について説明する。
図１から図７を参照しつつ、図１１から図１３を用いて、第３実施形態に係る回転角センサ３について詳細に説明する。本実施形態では、回転角センサ３が、第１方向であるＸ軸方向及び第１方向と異なる第２方向であるＺ方向の二方向の磁場を検出可能な二軸磁気検出素子を有する場合について説明する。
【0097】
＜回転角センサの構成＞
図１１は、回転角センサ３の構成の一例を示す。回転角センサ３は、二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂ、磁石１０、演算信号生成部４０及び角度信号生成部５０（図１１中、演算信号生成部４０及び角度信号生成部５０は不図示）を備えている。すなわち、回転角センサ３は、磁気検出素子３１Ａ及び３２Ａに替えて二軸磁気検出素子３０Ａを備え、磁気検出素子３１Ｂ及び３２Ｂに替えて二軸磁気検出素子３０Ｂを備える点で、第１実施形態に係る回転角センサ１と相違する。
以下、二軸磁気検出素子３０Ａ、３０Ｂについて詳細に説明する。また、磁石１０、演算信号生成部４０及び角度信号生成部５０は、第１実施形態に係る回転角センサ１の対応する各部と同一の構成であるため説明を省略する。
図１１は、回転角センサ３の構成の一例を示す。回転角センサ３は、二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂ、磁石１０、演算信号生成部４０及び角度信号生成部５０（図１１中、演算信号生成部４０及び角度信号生成部５０は不図示）を備えている。すなわち、回転角センサ３は、磁気検出素子３１Ａ及び３２Ａに替えて二軸磁気検出素子３０Ａを備え、磁気検出素子３１Ｂ及び３２Ｂに替えて二軸磁気検出素子３０Ｂを備える点で、第１実施形態に係る回転角センサ１と相違する。
以下、二軸磁気検出素子３０Ａ、３０Ｂについて詳細に説明する。また、磁石１０、演算信号生成部４０及び角度信号生成部５０は、第１実施形態に係る回転角センサ１の対応する各部と同一の構成であるため説明を省略する。
【0098】
＜二軸磁気検出素子＞
二軸磁気検出素子３０Ａ、３０Ｂは、第１方向であるＸ軸方向及び第１方向と異なる第２方向であるＺ方向の二方向の双方の磁場を検出可能な磁気検出素子である。
二軸磁気検出素子３０Ａは、異なる方向の磁場を検出する磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａを有している。磁気検出素子３１Ａは、Ｘ軸方向の磁場を検出可能に配置された素子であり、磁気検出素子３２Ａは、Ｚ軸方向の磁場を検出可能に配置された素子である。
二軸磁気検出素子３０Ａは、検出タイミングにおいて二軸磁気検出素子３０Ａに入力する磁場のＸ軸方向の成分Ｂ１Ａに応じた第１磁場信号Ｓ１Ａと、二軸磁気検出素子３０Ａに入力する磁場のＹ軸方向の成分Ｂ２Ａに応じた第３磁場信号Ｓ２Ａとを出力する。第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第３磁場信号Ｓ２Ａは、検出タイミングにおける磁石１０の回転角θに応じた信号である。
二軸磁気検出素子３０Ａ、３０Ｂは、第１方向であるＸ軸方向及び第１方向と異なる第２方向であるＺ方向の二方向の双方の磁場を検出可能な磁気検出素子である。
二軸磁気検出素子３０Ａは、異なる方向の磁場を検出する磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａを有している。磁気検出素子３１Ａは、Ｘ軸方向の磁場を検出可能に配置された素子であり、磁気検出素子３２Ａは、Ｚ軸方向の磁場を検出可能に配置された素子である。
二軸磁気検出素子３０Ａは、検出タイミングにおいて二軸磁気検出素子３０Ａに入力する磁場のＸ軸方向の成分Ｂ１Ａに応じた第１磁場信号Ｓ１Ａと、二軸磁気検出素子３０Ａに入力する磁場のＹ軸方向の成分Ｂ２Ａに応じた第３磁場信号Ｓ２Ａとを出力する。第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第３磁場信号Ｓ２Ａは、検出タイミングにおける磁石１０の回転角θに応じた信号である。
【0099】
二軸磁気検出素子３０Ｂは、異なる方向の磁場を検出する磁気検出素子３１Ｂ及び磁気検出素子３２Ｂを有している。磁気検出素子３１Ｂは、Ｘ軸方向の磁場を検出可能に配置された素子であり、磁気検出素子３２Ａは、Ｚ軸方向の磁場を検出可能に配置された素子である。
二軸磁気検出素子３０Ｂは、検出タイミングにおいて二軸磁気検出素子３０Ｂに入力する磁場のＸ軸方向の成分Ｂ１Ｂに応じた第２磁場信号Ｓ１Ｂと、二軸磁気検出素子３０Ｂに入力する磁場のＹ軸方向の成分Ｂ２Ｂに応じた第４磁場信号Ｓ２Ｂとを出力する。第２磁場信号Ｓ１Ｂ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂは、検出タイミングにおける磁石１０の回転角θに応じた信号である。
二軸磁気検出素子３０Ｂは、検出タイミングにおいて二軸磁気検出素子３０Ｂに入力する磁場のＸ軸方向の成分Ｂ１Ｂに応じた第２磁場信号Ｓ１Ｂと、二軸磁気検出素子３０Ｂに入力する磁場のＹ軸方向の成分Ｂ２Ｂに応じた第４磁場信号Ｓ２Ｂとを出力する。第２磁場信号Ｓ１Ｂ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂは、検出タイミングにおける磁石１０の回転角θに応じた信号である。
【0100】
磁気検出素子３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ及び３２Ｂは、例えば磁気抵抗素子である。
また、二軸磁気検出素子３０Ａ、３０Ｂは、例えば、それぞれ磁気収束板と複数のホール素子とを含んでいても良い。
二軸磁気検出素子３０Ａは、２つの磁気検出素子（磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａ）が一体に形成された素子であっても良い。また、二軸磁気検出素子３０Ａは、別々に形成された磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａがそれぞれ内蔵された一つのデバイスであってもよい。
また、二軸磁気検出素子３０Ａ、３０Ｂは、例えば、それぞれ磁気収束板と複数のホール素子とを含んでいても良い。
二軸磁気検出素子３０Ａは、２つの磁気検出素子（磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａ）が一体に形成された素子であっても良い。また、二軸磁気検出素子３０Ａは、別々に形成された磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａがそれぞれ内蔵された一つのデバイスであってもよい。
【0101】
磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａが一体に、すなわち同一基板上に形成されて二軸磁気検出素子３０Ａが形成されている場合、磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａは、基板の磁石１０側寄りの領域に形成されることが好ましい。この場合、検出磁場が大きくなり、回転角センサ３の出力が大きくなるため好ましい。
また、磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａは、基板上の近接した領域に形成されることが好ましい。磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａに入力される外乱磁場Ｂｅの値の差が小さくなり、回転角センサ３における外乱磁場の除去効果が高くなるため好ましい。
二軸磁気検出素子３０Ｂについても同様である。
また、磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａは、基板上の近接した領域に形成されることが好ましい。磁気検出素子３１Ａ及び磁気検出素子３２Ａに入力される外乱磁場Ｂｅの値の差が小さくなり、回転角センサ３における外乱磁場の除去効果が高くなるため好ましい。
二軸磁気検出素子３０Ｂについても同様である。
【0102】
＜二軸磁気検出素子と磁石との配置＞
図１３は、回転角センサ３の平面視における構成の一例を示す。以下、図１３を用いて、回転角センサ３における二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂと磁石１０との配置について説明する。
図１３に示すように、二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂは、配置角度γ１を有するように配置される。図１３では、二軸磁気検出素子３０Ａが、磁石１０の回転中心Ｏを通り、二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０ＢのＸ軸方向の感磁軸と平行な直線Ｌ１に対して－α度の位置に配置された例を示す。
図１３は、回転角センサ３の平面視における構成の一例を示す。以下、図１３を用いて、回転角センサ３における二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂと磁石１０との配置について説明する。
図１３に示すように、二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂは、配置角度γ１を有するように配置される。図１３では、二軸磁気検出素子３０Ａが、磁石１０の回転中心Ｏを通り、二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０ＢのＸ軸方向の感磁軸と平行な直線Ｌ１に対して－α度の位置に配置された例を示す。
【0103】
このとき、二軸磁気検出素子３０Ａは、検出タイミングにおける磁石１０の回転角θに応じた第１磁場信号Ｓ１Ａ、第３磁場信号Ｓ２Ａとして、（数１６）、（数１７）式で示される磁場信号を出力する。ここで、Ｂｅ１は、外乱磁場ＢｅのＸ軸方向の成分であり、Ｂｅ２は、外乱磁場ＢｅのＹ軸方向の成分である。
（数１６）
Ｓ１Ａ＝ｃｏｓ（θ－２α）＋Ｂｅ１
（数１７）
Ｓ２Ａ＝ｃｏｓ｛θ＋δ－２（δ＋α）｝＋Ｂｅ２
＝ｃｏｓ（θ－δ－２α）＋Ｂｅ２
（数１６）
Ｓ１Ａ＝ｃｏｓ（θ－２α）＋Ｂｅ１
（数１７）
Ｓ２Ａ＝ｃｏｓ｛θ＋δ－２（δ＋α）｝＋Ｂｅ２
＝ｃｏｓ（θ－δ－２α）＋Ｂｅ２
【0104】
また、二軸磁気検出素子３０Ｂは、検出タイミングにおける磁石１０の回転角θに応じた第２磁場信号Ｓ１Ｂ、第４磁場信号Ｓ２Ｂとして、（数１８）、（数１９）式で示される第２磁場信号Ｓ１Ｂ、第４磁場信号Ｓ２Ｂを出力する。
（数１８）
Ｓ１Ｂ＝ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ１
（数１９）
Ｓ２Ｂ＝ｃｏｓ｛θ＋δ－２（δ＋α－γ１）｝＋Ｂｅ２＝ｃｏｓ｛θ－δ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ２
なお、δ＝９０°の時、第３磁場信号Ｓ２Ａ、第４磁場信号Ｓ２Ｂは（数１７’）
（数１９’）で示される第３磁場信号Ｓ２Ａ、第４磁場信号Ｓ２Ｂを出力する。
（数１７’）
Ｓ２Ａ＝ｓｉｎ（θ－δ－２α）＋Ｂｅ２
（数１９’）
Ｓ２Ｂ＝ｓｉｎ｛θ－δ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ２
（数１８）
Ｓ１Ｂ＝ｃｏｓ｛θ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ１
（数１９）
Ｓ２Ｂ＝ｃｏｓ｛θ＋δ－２（δ＋α－γ１）｝＋Ｂｅ２＝ｃｏｓ｛θ－δ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ２
なお、δ＝９０°の時、第３磁場信号Ｓ２Ａ、第４磁場信号Ｓ２Ｂは（数１７’）
（数１９’）で示される第３磁場信号Ｓ２Ａ、第４磁場信号Ｓ２Ｂを出力する。
（数１７’）
Ｓ２Ａ＝ｓｉｎ（θ－δ－２α）＋Ｂｅ２
（数１９’）
Ｓ２Ｂ＝ｓｉｎ｛θ－δ＋２（γ１－α）｝＋Ｂｅ２
【0105】
回転角センサ３では、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成するために、二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂが以下の配置条件を満たすように配置されている。
【0106】
（ａ）二軸磁気検出素子の第１配置条件
二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂは、磁石１０の回転軸１１Ａを通り二軸磁気検出素子３０Ａ又は二軸磁気検出素子３０Ｂの磁場検出方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向）と平行な直線Ｌ１、Ｌ２に対して、互いに線対称とならない位置に配置されている。
これにより、回転角センサ３は、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成することができる。
二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂは、磁石１０の回転軸１１Ａを通り二軸磁気検出素子３０Ａ又は二軸磁気検出素子３０Ｂの磁場検出方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向）と平行な直線Ｌ１、Ｌ２に対して、互いに線対称とならない位置に配置されている。
これにより、回転角センサ３は、磁石１０の回転角θを示す角度信号Ｓθを生成することができる。
【0107】
＜演算信号生成部＞
演算信号生成部４０は、二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂの出力に基づいて演算を行い、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を出力する。演算信号生成部４０は、第一実施形態の演算信号生成部４０と同様に、第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第２磁場信号Ｓ１Ｂの和又は差を演算して第１磁場演算信号Ｓ１を生成し、第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂの和又は差を演算して第２磁場演算信号Ｓ２を生成する。演算信号生成部が上記演算を行うことによって二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂの出力に含まれる外乱磁場Ｂｅ成分を低減することができる。
演算信号生成部４０は、二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂの出力に基づいて演算を行い、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を出力する。演算信号生成部４０は、第一実施形態の演算信号生成部４０と同様に、第１磁場信号Ｓ１Ａ及び第２磁場信号Ｓ１Ｂの和又は差を演算して第１磁場演算信号Ｓ１を生成し、第３磁場信号Ｓ２Ａ及び第４磁場信号Ｓ２Ｂの和又は差を演算して第２磁場演算信号Ｓ２を生成する。演算信号生成部が上記演算を行うことによって二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂの出力に含まれる外乱磁場Ｂｅ成分を低減することができる。
【0108】
＜角度信号生成部＞
角度信号生成部５０は、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて、磁石１０の回転角を示す角度信号Ｓθを生成し、回転角センサ３外部の機器（例えばモータ）の制御部に出力する。
角度信号生成部５０は、磁石１０を１回転させて得られる信号と、各素子の配置位置（配置角度α、γ１）、感磁軸のなす角δとに基づいて、磁石１０の回転角θを求め、回転角θを示す角度信号を生成する。
角度信号生成部５０は、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて、磁石１０の回転角を示す角度信号Ｓθを生成し、回転角センサ３外部の機器（例えばモータ）の制御部に出力する。
角度信号生成部５０は、磁石１０を１回転させて得られる信号と、各素子の配置位置（配置角度α、γ１）、感磁軸のなす角δとに基づいて、磁石１０の回転角θを求め、回転角θを示す角度信号を生成する。
【0109】
以上により、回転角センサ３は、外乱磁場Ｂｅの影響を低減した角度信号Ｓθを出力することができる。
＜第三実施形態の効果＞
第三実施形態に係る回転角センサ３では、第一実施形態に記載の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（５）回転角センサ３は、少なくとも二方向の磁場を検出可能な二軸磁気検出素子を用いている。異なる方向の磁場を検出可能な磁気検出素子同士が一体に（同一基板上に）形成された二軸磁気検出素子を用いる場合、異なる方向の磁場を検出可能な磁気検出素子同士が近接して配置されることから、角度信号Ｓθの精度が向上する。
＜第三実施形態の効果＞
第三実施形態に係る回転角センサ３では、第一実施形態に記載の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（５）回転角センサ３は、少なくとも二方向の磁場を検出可能な二軸磁気検出素子を用いている。異なる方向の磁場を検出可能な磁気検出素子同士が一体に（同一基板上に）形成された二軸磁気検出素子を用いる場合、異なる方向の磁場を検出可能な磁気検出素子同士が近接して配置されることから、角度信号Ｓθの精度が向上する。
【0110】
４．第４実施形態
図１から図１３を参照しつつ、図１４及び図１５を用いて、第４実施形態に係る回転角センサ４について詳細に説明する。図１４は、回転角センサ４の構成の一例を示すブロック図であり、図１５は、回転角センサ４の構成の他の例を示すブロック図である。
回転角センサ４は、補正部６０又は補正部７０を備える点で、第１実施形態に係る回転角センサ１～第３実施形態に係る回転角センサ３と相違する。
図１から図１３を参照しつつ、図１４及び図１５を用いて、第４実施形態に係る回転角センサ４について詳細に説明する。図１４は、回転角センサ４の構成の一例を示すブロック図であり、図１５は、回転角センサ４の構成の他の例を示すブロック図である。
回転角センサ４は、補正部６０又は補正部７０を備える点で、第１実施形態に係る回転角センサ１～第３実施形態に係る回転角センサ３と相違する。
【0111】
以下、補正部６０又は補正部７０について詳細に説明する。なお、図１４及び図１５では、回転角センサ４のうち演算信号生成部４０から後段の構成を示し、磁石１０、各磁気検出素子（磁気検出素子３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ及び３２Ｂ、又は二軸磁気検出素子３０Ａ及び３０Ｂ）の記載は省略している。また、演算信号生成部４０及び角度信号生成部５０は、第１実施形態に係る回転角センサ１～第３実施形態に係る回転角センサ３の対応する各部と同一の構成であるため説明を省略する。
補正部６０又は補正部７０は、第１実施形態に係る回転角センサ１～第３実施形態に係る回転角センサ３のいずれにも組み合わせることができる。
補正部６０又は補正部７０は、第１実施形態に係る回転角センサ１～第３実施形態に係る回転角センサ３のいずれにも組み合わせることができる。
【0112】
＜補正部＞
演算信号生成部４０から出力される第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２は、誤差成分を有する場合がある。このような誤差の種類としては、第１磁場演算信号Ｓ１と第２磁場演算信号Ｓ２との間の振幅誤差、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２がそれぞれ他軸感度を有することに起因する他軸感度誤差、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２がそれぞれオフセット成分を有することに起因するオフセット誤差が挙げられる。本実施形態の回転角センサ４では、このような誤差成分の影響を低減するための補正部６０又は７０を有していてもよい。
演算信号生成部４０から出力される第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２は、誤差成分を有する場合がある。このような誤差の種類としては、第１磁場演算信号Ｓ１と第２磁場演算信号Ｓ２との間の振幅誤差、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２がそれぞれ他軸感度を有することに起因する他軸感度誤差、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２がそれぞれオフセット成分を有することに起因するオフセット誤差が挙げられる。本実施形態の回転角センサ４では、このような誤差成分の影響を低減するための補正部６０又は７０を有していてもよい。
【0113】
以下、補正部について詳細に説明する。まず、図１４に示す回転角センサ４について説明する。
補正部６０は、演算信号生成部４０から入力された第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２の補正を行い、補正後の第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２である第１補正演算信号Ｓ１’及び第２補正演算信号Ｓ２’を角度信号生成部５０に出力する。補正部６０は、演算信号補正部６１、記憶部６２及び補正値算出部６３を有している。また、補正部６０は、取得部６４及び供給部６５を有している。
補正部６０は、演算信号生成部４０から入力された第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２の補正を行い、補正後の第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２である第１補正演算信号Ｓ１’及び第２補正演算信号Ｓ２’を角度信号生成部５０に出力する。補正部６０は、演算信号補正部６１、記憶部６２及び補正値算出部６３を有している。また、補正部６０は、取得部６４及び供給部６５を有している。
【0114】
（演算信号補正部）
演算信号補正部６１は、演算信号生成部４０に接続され、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を受けとる。また、演算信号補正部６１は、補正値εに基づいて、第１磁場演算信号Ｓ１を補正した第１補正演算信号Ｓ１’及び第２磁場演算信号Ｓ２を補正した第２補正演算信号Ｓ２’を出力し、角度信号生成部５０に供給する。
これにより、角度信号生成部５０は、演算信号補正部６１が供給する第１補正演算信号Ｓ１’及び第２補正演算信号Ｓ２’を、磁場演算信号として受け取り、角度信号Ｓθを出力することになる。
演算信号補正部６１は、演算信号生成部４０に接続され、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を受けとる。また、演算信号補正部６１は、補正値εに基づいて、第１磁場演算信号Ｓ１を補正した第１補正演算信号Ｓ１’及び第２磁場演算信号Ｓ２を補正した第２補正演算信号Ｓ２’を出力し、角度信号生成部５０に供給する。
これにより、角度信号生成部５０は、演算信号補正部６１が供給する第１補正演算信号Ｓ１’及び第２補正演算信号Ｓ２’を、磁場演算信号として受け取り、角度信号Ｓθを出力することになる。
【0115】
記憶部６２は、演算信号補正部６１で補正演算を行う際に用いる補正値εを記憶する。記憶部６２は、補正値εを複数記憶していてもよい。また、記憶部６２は、後述する補正値算出部６３から受けとった補正値εの作成日時が記憶された補正値εの作成日時よりも新しい場合に、補正値εを更新させてよい。これに代えて、記憶部６２は、複数の補正値εを線形結合させて新たな補正値εとして記憶してもよい。
【0116】
補正値算出部６３は、演算信号生成部４０から第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を受け取り、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を補正する補正値εを算出する。補正値算出部６３は、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を受け取り、これらの信号の有するオフセット誤差、振幅誤差、及び他軸感度誤差のうち、少なくとも１つの誤差を低減させる補正値εを算出する。補正値算出部６３は、算出した補正値εを記憶部６２に供給する。
【0117】
取得部６４は、演算信号生成部４０から第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を受けとり、補正値算出部６３に出力する。
供給部６５は、補正値算出部６３から補正値εを受けとり、記憶部６２に出力する。
供給部６５は、補正値算出部６３から補正値εを受けとり、記憶部６２に出力する。
【0118】
次に、図１５に示す回転角センサ４について説明する。
補正部７０には、角度信号生成部５０において、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて算出された角度信号Ｓθが入力される。演算信号生成部４０から出力される第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２が誤差成分を有する場合、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて算出された角度信号Ｓθにも誤差が含まれる。補正部７０は、角度信号生成部５０から入力された角度信号Ｓθを補正して、補正角度信号Ｓθ’を出力する。
補正部７０は、角度信号補正部７１、記憶部７２及び補正値算出部７３を有している。また、補正部７０は、取得部７４及び供給部７５を有している。
補正部７０には、角度信号生成部５０において、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて算出された角度信号Ｓθが入力される。演算信号生成部４０から出力される第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２が誤差成分を有する場合、第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２に基づいて算出された角度信号Ｓθにも誤差が含まれる。補正部７０は、角度信号生成部５０から入力された角度信号Ｓθを補正して、補正角度信号Ｓθ’を出力する。
補正部７０は、角度信号補正部７１、記憶部７２及び補正値算出部７３を有している。また、補正部７０は、取得部７４及び供給部７５を有している。
【0119】
（角度信号補正部）
角度信号補正部７１は、上述した誤差成分に起因して角度信号Ｓθに生じた誤差を低減するために、角度信号Ｓθを補正して補正角度信号Ｓθ’を生成し、出力する。角度信号補正部７１には、角度信号Ｓθが入力され、補正値εに基づいて角度信号Ｓθの誤差を補正して角度信号Ｓθの誤差を低減した補正角度信号Ｓθ’を生成して出力する。
角度信号補正部７１は、上述した誤差成分に起因して角度信号Ｓθに生じた誤差を低減するために、角度信号Ｓθを補正して補正角度信号Ｓθ’を生成し、出力する。角度信号補正部７１には、角度信号Ｓθが入力され、補正値εに基づいて角度信号Ｓθの誤差を補正して角度信号Ｓθの誤差を低減した補正角度信号Ｓθ’を生成して出力する。
【0120】
記憶部７２は、角度信号補正部７１で補正演算を行う際に用いる補正値εを記憶する。記憶部７２は、補正値を複数記憶していてもよい。また、記憶部７２は、後述する補正値算出部７３から受けとった補正値の作成日時が記憶された補正値の作成日時よりも新しい場合に、補正値を更新させてよい。これに代えて、記憶部７２は、複数の補正値を線形結合させて新たな補正値として記憶してもよい。
【0121】
補正値算出部７３は、角度信号生成部５０から角度信号Ｓθを受け取り、角度信号Ｓθを補正する補正値を算出する。補正値算出部７３は、角度信号Ｓθを受け取り、この信号の有する誤差を低減させる補正値を算出する。補正値算出部７３は、算出した補正値を記憶部７２に供給する。
【0122】
なお、本実施形態では、補正値が回転角センサ４の内部で算出される構成について説明したが、これに限られない。すなわち、補正値の算出は、回転角センサ４の外部で行われても良い。この場合、例えば、補正値算出部６３、取得部６４及び供給部６５は、補正算出装置として回転角センサ４の外部に設けられる。このとき、取得部６４は、回転角センサから第１磁場演算信号Ｓ１及び第２磁場演算信号Ｓ２を受けとり、供給部６５は、回転角センサに補正値を供給する。
【0123】
＜第四実施形態の効果＞
第四実施形態の回転角センサ４では、第一、第三実施形態に記載の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（６）回転角センサ４は、補正部６０又は７０を有している。このため、演算信号生成部４０における演算によっても除去しきれない誤差を補正し、より精度の高い角度信号（Ｓθ、Ｓθ’）を出力することができる。
第四実施形態の回転角センサ４では、第一、第三実施形態に記載の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（６）回転角センサ４は、補正部６０又は７０を有している。このため、演算信号生成部４０における演算によっても除去しきれない誤差を補正し、より精度の高い角度信号（Ｓθ、Ｓθ’）を出力することができる。
【0124】
５．変形例
第１実施形態に係る回転角センサ１～第４実施形態に係る回転角センサ４では、磁石１０が一つのＳ極と一つのＮ極とに分極された場合について説明したが、このような構成に限られない。
例えば、磁石１０は、平面視で４極以上に分極されていてもよい。この場合であっても、各回転角センサは、２極に分極した磁石を用いた場合と同様に、４つの磁気検出素子又は２つの二軸磁気検出素子を用いて素子配置位置の磁場に応じた信号を検出することができる。このため、演算信号生成部４０において、外乱磁場成分が低減された互いに位相の異なる第１磁場演算信号及び第２磁場演算信号が生成され、角度信号生成部５０において、磁石の回転角を示す角度信号を生成して出力することができる。
第１実施形態に係る回転角センサ１～第４実施形態に係る回転角センサ４では、磁石１０が一つのＳ極と一つのＮ極とに分極された場合について説明したが、このような構成に限られない。
例えば、磁石１０は、平面視で４極以上に分極されていてもよい。この場合であっても、各回転角センサは、２極に分極した磁石を用いた場合と同様に、４つの磁気検出素子又は２つの二軸磁気検出素子を用いて素子配置位置の磁場に応じた信号を検出することができる。このため、演算信号生成部４０において、外乱磁場成分が低減された互いに位相の異なる第１磁場演算信号及び第２磁場演算信号が生成され、角度信号生成部５０において、磁石の回転角を示す角度信号を生成して出力することができる。
【0125】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の技術的範囲には限定されない。上述した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることも可能であり、そのような変更又は改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【0126】
１、２，３，４ 回転角センサ
１０ 磁石
１１ シャフト
１１Ａ 回転軸
２０ 回転角検出装置
３０Ａ，３０Ｂ 二軸磁気検出素子
３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ 磁気検出素子
４０ 演算信号生成部
５０ 角度信号生成部
６０，７０ 補正部
１０ 磁石
１１ シャフト
１１Ａ 回転軸
２０ 回転角検出装置
３０Ａ，３０Ｂ 二軸磁気検出素子
３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ 磁気検出素子
４０ 演算信号生成部
５０ 角度信号生成部
６０，７０ 補正部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】