CN108225381B - 角度传感器以及角度传感器*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及角度传感器以及角度传感器***。角度传感器具备多个合成磁场信息生成部、角度运算部。多个合成磁场信息生成部在互相不同的多个检测位置上检测检测对象磁场与除此之外的噪声磁场的合成磁场并且生成包含合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息。在多个检测位置的各个上，检测对象磁场的方向对应于检测对象的角度进行变化。角度运算部根据多个合成磁场信息并使用最小二乘法来生成角度检测值。

Description

角度传感器以及角度传感器***

技术领域

本发明涉及生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器以及角度传感器***。

背景技术

近年来，在汽车中的方向盘或者动力转向电机的旋转位置的检测等各种用途中，广泛使用生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器。作为角度传感器例如有磁式角度传感器。在磁式角度传感器被使用的角度传感器***中，一般设置连动于对象物的旋转或直线运动而产生方向进行旋转的检测对象磁场的磁场产生部。磁场产生部例如是磁铁。磁式角度传感器中的检测对象的角度与基准位置上的检测对象磁场的方向相对于基准方向所成的角度具有对应关系。

作为磁式角度传感器众所周知有如日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报所记载的那样具备生成相位互相不同的多个检测信号的多个检测电路并且由使用了多个检测信号的运算来生成角度检测值的磁式角度传感器。多个检测电路各自检测检测对象磁场。另外，多个检测电路分别包含至少1个磁检测元件。

如日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报所记载的那样，在磁式角度传感器中，会有除了检测对象磁场之外还有检测对象磁场以外的噪声磁场分别被施加于多个检测电路的情况。作为噪声磁场例如有从地磁或马达泄露的泄漏磁场。这样，在噪声磁场分别被施加于多个检测电路的情况下，多个检测电路各自检测检测对象磁场与噪声磁场的合成磁场。因此，在检测对象磁场的方向与噪声磁场的方向不同的时候在角度检测值中产生误差。以下将产生于角度检测值的误差称作为角度误差。

在日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报中记载有以能够减少起因于噪声磁场的角度误差的方式进行处理的旋转磁场传感器。日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报中所记载的旋转磁场传感器都具备产生旋转磁场的磁场产生部、第1以及第2检测部。旋转磁场包括第1位置上的第1部分磁场和第2位置上的第2部分磁场。第1部分磁场和第2部分磁场其磁场的方向互相差180°并且以相同旋转方向进行旋转。第1检测部在第1位置上检测第1部分磁场与噪声磁场的合成磁场。第2检测部在第2位置上检测第2部分磁场与噪声磁场的合成磁场。在日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报中所记载的旋转磁场传感器中，进行使用了第1检测部的输出和第2检测部的输出的运算，并生成起因于噪声磁场的角度误差被减少的角度检测值。

在日本专利第5062449号公报、日本专利第5062450号公报中所记载的旋转磁场传感器中，产生包含如以上所述被规定的第1部分磁场和第2部分磁场的旋转磁场的特殊磁场产生部是必要的，并且第1以及第2检测部的位置对应于旋转磁场的形态而被限制。因此，在该旋转磁场传感器中，会有关于结构或设置产生大的制约这样的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种关于结构或设置不产生大的制约并且能够减少起因于噪声磁场的角度误差的角度传感器以及角度传感器***。

本发明的角度传感器是生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器。本发明的角度传感器具备：多个合成磁场信息生成部，分别在互相不同的多个检测位置上检测检测对象磁场与除此之外的噪声磁场的合成磁场并且生成包含合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息；角度运算部，生成角度检测值。

在多个检测位置的各个上，检测对象磁场的方向对应于检测对象的角度进行变化。角度运算部根据多个合成磁场信息并使用最小二乘法来生成角度检测值。

在本发明的角度传感器中，多个合成磁场信息生成部也可以分别包含生成表示合成磁场的互相不同的方向的2个成分的强度的2个检测信号的2个检测信号生成部。另外，多个合成磁场信息也可以分别根据2个检测信号来进行生成。上述的2个成分也可以是合成磁场的互相正交的方向的2个成分。另外，2个检测信号生成部也可以分别包含至少1个磁检测元件。

另外，在本发明的角度传感器中，多个合成磁场信息也可以分别包含合成磁场的方向和强度的信息。在此情况下，角度运算部也可以以多个合成磁场信息和多个推定合成磁场信息的进行对应的信息彼此之差的平方和成为最小的方式决定第1以及第2推定值，根据第1推定值来决定角度检测值。第1推定值包括对应于角度检测值的方向的信息和对应于规定的位置上的检测对象磁场的强度的大小的信息。第2推定值包括对应于噪声磁场的方向的方向的信息和对应于噪声磁场的强度的大小的信息。多个推定合成磁场信息分别为多个合成磁场信息的推定信息，并且根据第1以及第2推定值来生成。

另外，在本发明的角度传感器中，在多个检测位置上检测对象磁场的强度也可以互相不同。或者，在多个检测位置上，对应于检测对象的角度的检测对象磁场的方向的变化的形态也可以互相不同。

另外，在本发明的角度传感器中，多个合成磁场信息也可以分别包含合成磁场的方向的信息。在此情况下，角度运算部也可以设想第1未知数、第2未知数、多个设想磁场信息。第1未知数为对应于角度检测值的值。第2未知数为对应于噪声磁场的强度的值。多个设想磁场信息为根据第1以及第2未知数而被设想的对应于多个合成磁场信息的信息。角度运算部也可以进一步以多个合成磁场信息和多个设想磁场信息的进行对应的信息彼此之差的平方和成为最小的方式推定第1以及第2未知数并且根据被推定的第1未知数来决定角度检测值。

另外，在本发明的角度传感器中，在多个合成磁场信息分别包含合成磁场的方向的信息的情况下，多个合成磁场信息生成部也可以分别具备：第1信号生成部，生成与合成磁场的方向相对于基准方向所成的角度的余弦具有对应关系的第1信号；第2信号生成部，生成与合成磁场的方向相对于基准方向所成的角度的正弦具有对应关系的第2信号；个别角度运算部，根据第1以及第2信号生成作为合成磁场信息的表示合成磁场的方向相对于基准方向所成的角度的个别角度值。另外，第1以及第2信号生成部也可以分别包含至少1个磁检测元件。

另外，在本发明的角度传感器中，在多个合成磁场信息分别包含合成磁场的方向的信息的情况下，在多个检测位置中的至少2个检测位置上检测对象磁场的强度也可以互相不同。

本发明的角度传感器***具备本发明的角度传感器、产生检测对象磁场的磁场产生部。

在本发明的角度传感器***中，多个检测位置的距磁场产生部的距离也可以互相不同，在多个检测位置上检测对象磁场的强度也可以互相不同。在此情况下，多个检测位置也可以是通过磁场产生部的假想的直线上的互相不同的位置。

另外，在本发明的角度传感器***中，多个检测位置也可以处于同一平面上。在此情况下，在多个检测位置上对应于检测对象的角度的检测对象磁场的方向的变化的形态也可以互相不同。或者，在多个检测位置中的至少2个检测位置上检测对象磁场的强度也可以互相不同。

在本发明的角度传感器以及角度传感器***中，根据由多个合成磁场信息生成部生成的多个合成磁场信息并使用最小二乘法来生成角度检测值。由此，根据本发明，关于结构或设置不会产生大的制约并且能够减少起因于噪声磁场的角度误差。

本发明的其他目的、特征以及益处由以下的说明而变得充分明了。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的角度传感器***的概略结构的立体图。

图2是表示本发明的第1实施方式中的方向和角度的定义的说明图。

图3是表示本发明的第1实施方式所涉及的角度传感器的结构的功能方块图。

图4是表示本发明的第1实施方式中的角度运算部的结构的一个例子的功能方块图。

图5是表示本发明的第1实施方式中的第1检测信号生成部的结构的一个例子的电路图。

图6是表示本发明的第1实施方式中的第2检测信号生成部的结构的一个例子的电路图。

图7是表示图5以及图6中的1个磁检测元件的一部分的立体图。

图8是表示本发明的第1实施方式中的角度误差的波形的一个例子的波形图。

图9是表示本发明的第2实施方式所涉及的角度传感器***的概略结构的立体图。

图10是表示本发明的第2实施方式中的角度误差的波形的一个例子的波形图。

图11是表示本发明的第3实施方式所涉及的角度传感器的结构的功能方块图。

图12是表示本发明的第4实施方式所涉及的角度传感器***的概略结构的立体图。

图13是表示本发明的第4实施方式所涉及的角度传感器的结构的功能方块图。

图14是表示本发明的第4实施方式中的合成磁场信息生成部的结构的一个例子的功能方块图。

图15是示意性地表示本发明的第4实施方式中的磁场产生部所产生的检测对象磁场的强度的分布的说明图。

图16是示意性地表示本发明的第4实施方式中的合成磁场的强度以及方向的分布的说明图。

图17A是示意性地表示本发明的第4实施方式中的第1合成磁场与噪声磁场的关系的说明图。

图17B是示意性地表示本发明的第4实施方式中的第2合成磁场与噪声磁场的关系的说明图。

图18是示意性地表示关于本发明的第4实施方式的模拟中的磁场产生部所产生的检测对象磁场的强度的分布的说明图。

图19是表示关于本发明的第4实施方式的模拟中的多个检测位置的说明图。

图20是表示本发明的第4实施方式中的个别检测角度的角度误差的波形的一个例子的波形图。

图21是表示本发明的第4实施方式中的角度检测值的角度误差的波形的一个例子的波形图。

具体实施方式

[第1实施方式]

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。首先，参照图1，对本发明的第1实施方式所涉及的角度传感器***的概略结构进行说明。本实施方式所涉及的角度传感器***100具备本实施方式所涉及的角度传感器1、磁场产生部5。角度传感器1特别是磁式角度传感器。磁场产生部5产生角度传感器1应该进行检测的磁场。以下将角度传感器1应该进行检测的磁场称作为对象磁场。

本实施方式中的磁场产生部5为圆柱状的磁铁6。磁铁6具有将包含圆柱的中心轴的假想的平面作为中心而被对称配置的N极和S极。该磁铁6将圆柱的中心轴作为中心进行旋转。由此，磁铁6所产生的对象磁场的方向将包含圆柱的中心轴的旋转中心C作为中心进行旋转。

角度传感器1是生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值θs的角度传感器。本实施方式中的检测对象的角度与基准位置上的对象磁场的方向相对于基准方向所成的角度具有对应关系。以下将基准位置上的对象磁场的方向相对于基准方向所成的角度称作为旋转磁场角度，并以记号θM进行表示。

基准位置位于平行于磁铁6的一方的端面的假想的平面(以下称之为基准平面)内。在该基准平面内，磁铁6所产生的对象磁场的方向将基准位置作为中心进行旋转。基准方向位于基准平面内，并与基准位置相交叉。在以下的说明中，所谓基准位置上的对象磁场的方向是指位于基准平面内的方向。

角度传感器1具备多个合成磁场信息生成部。多个合成磁场信息生成部分别在互相不同的多个检测位置上检测对象磁场与除此之外的噪声磁场的合成磁场，并生成包含合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息。在多个检测位置的各个上对象磁场的方向对应于检测对象的角度以及旋转磁场角度θM进行变化。在本实施方式中特别是多个检测位置的距磁场产生部5的距离互相不同。在多个检测位置上对象磁场的强度互相不同。

检测位置的数量如果是2个以上的话即可。以下，对多个检测位置为第1检测位置P1、第2检测位置P2、第3检测位置P3以及第4检测位置P4的情况进行说明。在该情况下，多个合成磁场信息为第1合成磁场信息、第2合成磁场信息、第3合成磁场信息以及第4合成磁场信息。多个合成磁场信息生成部为第1合成磁场信息生成部10、第2合成磁场信息生成部20、第3合成磁场信息生成部30以及第4合成磁场信息生成部40。第1～第4合成磁场信息生成部10,20,30,40以与磁铁6的一方的端面相对的方式被配置。

第1～第4检测位置P1～P4也可以是通过磁场产生部5的假想的直线上的互相不同的位置。该假想的直线既可以与旋转中心C相一致也可以不相一致。在图1中表示前者的情况的例子。在该例子中，第1～第4检测位置P1～P4在从磁场产生部5远离的方向上按该顺序进行排列。还有，第1～第4检测位置P1～P4的全部并不一定有必要处于同一直线上。

第1合成磁场信息生成部10在第1检测位置P1上检测对象磁场与噪声磁场的合成磁场，并生成第1合成磁场信息。第2合成磁场信息生成部20在第2检测位置P2上检测对象磁场与噪声磁场的合成磁场，并生成第2合成磁场信息。第3合成磁场信息生成部30在第3检测位置P3上检测对象磁场与噪声磁场的合成磁场，并生成第3合成磁场信息。第4合成磁场信息生成部40在第4检测位置P4上检测对象磁场与噪声磁场的合成磁场，并生成第4合成磁场信息。

以下将第1检测位置P1上的对象磁场特别称作为第1部分磁场MFa，将第2检测位置P2上的对象磁场特别称作为第2部分磁场MFb，将第3检测位置P3上的对象磁场特别称作为第3部分磁场MFc，将第4检测位置P4上的对象磁场特别称作为第4部分磁场MFd。第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向对应于检测对象的角度以及旋转磁场角度θM进行变化。第1～第4部分磁场MFa～MFd的强度互相不同。

在本实施方式中，如以下所述，多个合成磁场信息分别包含合成磁场的方向和强度的信息。第1合成磁场信息包含第1检测位置P1上的合成磁场的方向和强度的信息。第2合成磁场信息包含第2检测位置P2上的合成磁场的方向和强度的信息。第3合成磁场信息包含第3检测位置P3上的合成磁场的方向和强度的信息。第4合成磁场信息包含第4检测位置P4上的合成磁场的方向和强度的信息。以下将第1检测位置P1上的合成磁场特别称作为第1合成磁场MF1，将第2检测位置P2上的合成磁场特别称作为第2合成磁场MF2，将第3检测位置P3上的合成磁场特别称作为第3合成磁场MF3，将第4检测位置P4上的合成磁场特别称作为第4合成磁场MF4。

第1～第4检测位置P1～P4上的噪声磁场的方向互相相等，第1～第4检测位置P1～P4上的噪声磁场的的强度互相相等。以下用记号Mex表示噪声磁场。噪声磁场Mex既可以是其方向和强度时间上一定的磁场，也可以是其方向和强度时间上周期性地变化的磁场，也可以是其方向和强度时间上随机地变化的磁场。第1合成磁场MF1为第1部分磁场MFa与噪声磁场Mex的合成磁场。第2合成磁场MF2为第2部分磁场MFb与噪声磁场Mex的合成磁场。第3合成磁场MF3为第3部分磁场MFc与噪声磁场Mex的合成磁场。第4合成磁场MF4为第4部分磁场MFd与噪声磁场Mex的合成磁场。

还有，本实施方式所涉及的角度传感器***100的结构并不限定于图1所表示的例子。例如，在如图1所示被配置的磁场产生部5和第1～第4合成磁场信息生成部10,20,30,40中，既可以是磁场产生部5被固定而第1～第4合成磁场信息生成部10,20,30,40进行旋转，也可以是磁场产生部5和第1～第4合成磁场信息生成部10,20,30,40向互相相反方向进行旋转，也可以是磁场产生部5和第1～第4合成磁场信息生成部10,20,30,40向相同方向以不同的角速度进行旋转。

在此，参照图1以及图2，对本实施方式中的方向和角度的定义进行说明。首先，将平行于图1所表示的旋转中心C并从图1中的下方向上方的方向设定为Z方向。在图2中，将Z方向作为图2中的从里面向跟前的方向来表示。接着，将垂直于Z方向的2个方向即互相正交的2个方向设定为X方向和Y方向。在图2中将X方向作为朝向右侧的方向来进行表示，将Y方向作为朝向上侧的方向来进行表示。另外，将与X方向相反的方向设定为-X方向，将与Y方向相反的方向设定为-Y方向。

旋转磁场角度θM将基准方向DR作为基准来进行表示。在本实施方式中将X方向作为基准方向DR。

第1～第4合成磁场MF1～MF4的方向都是在图2中以逆时针方向进行旋转的方向。如图2所示，以记号θ₁表示第1合成磁场MF1的方向相对于基准方向DR所成的角度，以记号θ₂表示第2合成磁场MF2的方向相对于基准方向DR所成的角度，以记号θ₃表示第3合成磁场MF3的方向相对于基准方向DR所成的角度，以记号θ₄表示第4合成磁场MF4的方向相对于基准方向DR所成的角度。角度θ₁～θ₄在从基准方向DR向逆时针方向看的时候以正值进行表示，在从基准方向DR向顺时针方向看的时候以负值进行表示。

第1合成磁场MF1的主成分为第1部分磁场MFa。第2合成磁场MF2的主成分为第2部分磁场MFb。第3合成磁场MF3的主成分为第3部分磁场MFc。第4合成磁场MF4的主成分为第4部分磁场MFd。第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向成为相同方向。另外，第1～第4部分磁场MFa～MFd相对于基准方向DR所成的各个角度互相相等。

在本实施方式中，第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向与基准位置上的对象磁场的方向相一致。另外，第1～第4部分磁场MFa～MFd相对于基准方向DR所成的各个角度与旋转磁场角度θM相等。这些角度的正负的定义与角度θ₁～θ₄相同。

基准位置只要满足上述的第1～第4部分磁场MFa～MFd与基准位置上的对象磁场的关系则既可以与第1～第4检测位置P1～P4中的任意一个相一致，也可以是与这些位置不同的旋转中心C上的位置。

虽然在后面有详细的说明，但是各个合成磁场信息根据合成磁场的互相不同的方向的2个成分的强度而被生成。在本实施方式中特别是该2个成分为合成磁场的互相正交的方向的2个成分。在本实施方式中，将成为该2个成分的基准的2个方向设定为X方向和Y方向。

接着参照图3，对角度传感器1的结构进行详细的说明。图3是表示角度传感器1的结构的功能方块图。如同以上所述，角度传感器1具备多个合成磁场信息生成部。多个合成磁场信息生成部分别包含生成表示合成磁场的互相不同的方向的2个成分的强度的2个检测信号的2个检测信号生成部。各个合成磁场信息根据2个检测信号而被生成。2个检测信号生成部分别包含至少1个磁检测元件。至少1个磁检测元件也可以包含至少1个磁阻效应元件。磁阻效应元件既可以是GMR(巨磁阻效应)元件也可以是TMR(隧道磁阻效应)元件，也可以是AMR(各向异性磁阻效应)元件。另外，至少1个磁检测元件也可以包含至少1个霍尔元件等磁阻效应元件以外的检测磁场的元件。

在本实施方式中，多个合成磁场信息生成部为第1合成磁场信息生成部10、第2合成磁场信息生成部20、第3合成磁场信息生成部30、第4合成磁场信息生成部40。第1合成磁场信息生成部10包含第1检测信号生成部11和第2检测信号生成部12。第1检测信号生成部11生成表示第1合成磁场MF1的X方向的成分的强度的第1检测信号S1。第2检测信号生成部12生成表示第1合成磁场MF1的Y方向的成分的强度的第2检测信号S2。

第1合成磁场信息根据第1以及第2检测信号S1,S2而被生成。在本实施方式中，第1合成磁场信息以包含第1合成磁场MF1的方向和强度的信息的矢量来进行表示。第1合成磁场信息生成部10进一步包含模拟-数字转换器(以下记作为A/D转换器)13,14、第1矢量生成部15。A/D转换器13,14分别将第1以及第2检测信号S1,S2转换成数字信号。第1矢量生成部15使用分别由A/D转换器13,14而被转换成数字信号的第1以及第2检测信号S1,S2来生成表示第1合成磁场信息的矢量Y1。第1矢量生成部15例如能够由面向特定用途的集成电路(ASIC)来实现。

第2合成磁场信息生成部20包含第3检测信号生成部21和第4检测信号生成部22。第3检测信号生成部21生成表示第2合成磁场MF2的X方向的成分的强度的第3检测信号S3。第4检测信号生成部22生成表示第2合成磁场MF2的Y方向的成分的强度的第4检测信号S4。

第2合成磁场信息根据第3以及第4检测信号S3,S4而被生成。在本实施方式中，第2合成磁场信息以包含第2合成磁场MF2的方向和强度的信息的矢量来进行表示。第2合成磁场信息生成部20进一步包含A/D转换器23,24、第2矢量生成部25。A/D转换器23,24分别将第3以及第4检测信号S3,S4转换成数字信号。第2矢量生成部25使用分别由A/D转换器23,24而被转换成数字信号的第3以及第4检测信号S3,S4来生成表示第2合成磁场信息的矢量Y2。第2矢量生成部25例如能够由ASIC来实现。

第3合成磁场信息生成部30包含第5检测信号生成部31和第6检测信号生成部32。第5检测信号生成部31生成表示第3合成磁场MF3的X方向的成分的强度的第5检测信号S5。第6检测信号生成部32生成表示第3合成磁场MF3的Y方向的成分的强度的第6检测信号S6。

第3合成磁场信息根据第5以及第6检测信号S5,S6而被生成。在本实施方式中，第3合成磁场信息以包含第3合成磁场MF3的方向和强度的信息的矢量来进行表示。第3合成磁场信息生成部30进一步包含A/D转换器33,34、第3矢量生成部35。A/D转换器33,34分别将第5以及第6检测信号S5,S6转换成数字信号。第3矢量生成部35使用分别由A/D转换器33,34而被转换成数字信号的第5以及第6检测信号S5,S6来生成表示第3合成磁场信息的矢量Y3。第3矢量生成部35例如能够由ASIC来实现。

第4合成磁场信息生成部40包含第7检测信号生成部41和第8检测信号生成部42。第7检测信号生成部41生成表示第4合成磁场MF4的X方向的成分的强度的第7检测信号S7。第8检测信号生成部42生成表示第4合成磁场MF4的Y方向的成分的强度的第8检测信号S8。

第4合成磁场信息根据第7以及第8检测信号S7,S8而被生成。在本实施方式中，第4合成磁场信息以包含第4合成磁场MF4的方向和强度的信息的矢量来进行表示。第4合成磁场信息生成部40进一步包含A/D转换器43,44、第4矢量生成部45。A/D转换器43,44分别将第7以及第8检测信号S7,S8转换成数字信号。第4矢量生成部45使用分别由A/D转换器43,44而被转换成数字信号的第7以及第8检测信号S7,S8来生成表示第4合成磁场信息的矢量Y4。第4矢量生成部45例如能够由ASIC来实现。

如果对象磁场的方向以规定的周期进行旋转的话则旋转磁场角度θM以规定的周期进行变化。在此情况下，第1～第8检测信号S1～S8都以与上述规定的周期相等的信号周期周期性地变化。第2检测信号S2的相位相对于第1检测信号S1的相位仅差信号周期的1/4的奇数倍。第3、第5以及第7检测信号S3,S5,S7的相位分别与第1检测信号S1的相位相一致。第4、第6以及第8检测信号S4,S6,S8的相位分别与第2检测信号S2的相位相一致。还有，从磁检测元件的制作的精度等观点出发，这些信号的相位的关系也可以从上述的关系稍微偏离。

角度传感器1进一步具备根据多个合成磁场信息并使用最小二乘法来生成角度检测值θs的角度运算部50。如前面所述，多个检测位置互相不同。因此，在给予多个合成磁场信息的噪声磁场Mex的相对性的影响中产生差异。其结果，在多个合成磁场信息之间会产生依赖于噪声磁场Mex的差异。如果利用该性质的话则可以推定噪声磁场Mex的影响被排除的检测对象的角度。角度运算部50利用该性质来生成角度检测值θs。角度运算部50例如能够由ASIC或者微型计算机来实现。关于角度运算部50的结构和角度检测值θs的生成方法在后面进行说明。

接着，对第1～第8检测信号生成部11,12,21,22,31,32,41,42的结构进行说明。图5表示第1检测信号生成部11的具体结构的一个例子。在该例子中，第1检测信号生成部11具有惠斯通电桥电路17、差分检测器18。惠斯通电桥电路17包含电源端口V1、接地端口G1、2个输出端口E11,E12、被串联连接的第1对磁检测元件R11,R12、被串联连接的第2对磁检测元件R13,R14。磁检测元件R11,R13的各一端被连接于电源端口V1。磁检测元件R11的另一端被连接于磁检测元件R12的一端和输出端口E11。磁检测元件R13的另一端被连接于磁检测元件R14的一端和输出端口E12。磁检测元件R12,R14的各另一端被连接于接地端口G1。规定的大小的电源电压被施加于电源端口V1。接地端口G1被连接于地线。

第3、第5以及第7检测信号生成部21,31,41的各自的结构与第1检测信号生成部11的结构相同。因此，在以下的说明中对于第3、第5以及第7检测信号生成部21,31,41的结构要素，使用与第1检测信号生成部11的结构要素相同的符号。

图6表示第2检测信号生成部12的具体结构的一个例子。在该例子中，第2检测信号生成部12具有惠斯通电桥电路27、差分检测器28。惠斯通电桥电路27包含电源端口V2、接地端口G2、2个输出端口E21,E22、被串联连接的第1对磁检测元件R21,R22、被串联连接的第2对磁检测元件R23,R24。磁检测元件R21,R23的各一端被连接于电源端口V2。磁检测元件R21的另一端被连接于磁检测元件R22的一端和输出端口E21。磁检测元件R23的另一端被连接于磁检测元件R24的一端和输出端口E22。磁检测元件R22,R24的各另一端被连接于接地端口G2。规定的大小的电源电压被施加于电源端口V2。接地端口G2被连接于地线。

第4、第6以及第8检测信号生成部22,32,42的各自的结构与第2检测信号生成部12的结构相同。因此，在以下的说明中对于第4、第6以及第8检测信号生成部22,32,42的结构要素，使用与第2检测信号生成部12的结构要素相同的符号。

在本实施方式中，磁检测元件R11～R14,R21～R24分别包含被串联连接的多个磁阻效应元件(MR元件)。多个MR元件各自例如是自旋阀型的MR元件。该自旋阀型的MR元件具有磁化方向被固定的磁化固定层、磁化的方向对应于对象磁场的方向进行变化的磁性层即自由层、被配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层。自旋阀型的MR元件既可以是TMR元件也可以是GMR元件。在TMR元件中，非磁性层是隧道势垒层。在GMR元件中，非磁性层是非磁性导电层。在自旋阀型的MR元件中，阻值对应于自由层的磁化的方向相对于磁化固定层的磁化的方向所成的角度进行变化，在该角度为0°的时候阻值成为最小值，在角度为180°的时候阻值成为最大值。在图5以及图6中，全部涂抹的箭头表示MR元件中的磁化固定层的磁化的方向，中间白色的箭头表示MR元件中的自由层的磁化的方向。

在第1检测信号生成部11中，包含于磁检测元件R11,R14中的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为X方向，包含于磁检测元件R12,R13中的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为-X方向。在此情况下，输出端口E11,E12的电位差对应于第1合成磁场MF1的X方向的成分的强度进行变化。差分检测器18将对应于输出端口E11,E12的电位差的信号作为第1检测信号S1进行输出。因此，第1检测信号生成部11检测第1合成磁场MF1的X方向的成分的强度，并生成表示该强度的第1检测信号S1。

在第2检测信号生成部12中，包含于磁检测元件R21,R24中的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为Y方向，包含于磁检测元件R22,R23中的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为-Y方向。在此情况下，输出端口E21,E22的电位差对应于第1合成磁场MF1的Y方向的成分的强度进行变化。差分检测器28将对应于输出端口E21,E22的电位差的信号作为第2检测信号S2进行输出。因此，第2检测信号生成部12检测第1合成磁场MF1的Y方向的成分的强度，并生成表示该强度的第2检测信号S2。

在第3检测信号生成部21中，输出端口E11,E12的电位差对应于第2合成磁场MF2的X方向的成分的强度进行变化。差分检测器18将对应于输出端口E11,E12的电位差的信号作为第3检测信号S3进行输出。因此，第3检测信号生成部21检测第2合成磁场MF2的X方向的成分的强度，并生成表示该强度的第3检测信号S3。

在第4检测信号生成部22中，输出端口E21,E22的电位差对应于第2合成磁场MF2的Y方向的成分的强度进行变化。差分检测器28将对应于输出端口E21,E22的电位差的信号作为第4检测信号S4进行输出。因此，第4检测信号生成部22检测第2合成磁场MF2的Y方向的成分的强度，并生成表示该强度的第4检测信号S4。

在第5检测信号生成部31中，输出端口E11,E12的电位差对应于第3合成磁场MF3的X方向的成分的强度进行变化。差分检测器18将对应于输出端口E11,E12的电位差的信号作为第5检测信号S5进行输出。因此，第5检测信号生成部31检测第3合成磁场MF3的X方向的成分的强度，并生成表示该强度的第5检测信号S5。

在第6检测信号生成部32中，输出端口E21,E22的电位差对应于第3合成磁场MF3的Y方向的成分的强度进行变化。差分检测器28将对应于输出端口E21,E22的电位差的信号作为第6检测信号S6进行输出。因此，第6检测信号生成部32检测第3合成磁场MF3的Y方向的成分的强度，并生成表示该强度的第6检测信号S6。

在第7检测信号生成部41中，输出端口E11,E12的电位差对应于第4合成磁场MF4的X方向的成分的强度进行变化。差分检测器18将对应于输出端口E11,E12的电位差的信号作为第7检测信号S7进行输出。因此，第7检测信号生成部41检测第4合成磁场MF4的X方向的成分的强度，并生成表示该强度的第7检测信号S7。

在第8检测信号生成部42中，输出端口E21,E22的电位差对应于第4合成磁场MF4的Y方向的成分的强度进行变化。差分检测器28将对应于输出端口E21,E22的电位差的信号作为第8检测信号S8进行输出。因此，第8检测信号生成部42检测第4合成磁场MF4的Y方向的成分的强度，并生成表示该强度的第8检测信号S8。

还有，检测信号生成部11,12,21,22,31,32,41,42内的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向从MR元件的制作的精度等观点出发也可以从上述的方向稍微偏离。

在此，参照图7，对磁检测元件的结构的一个例子进行说明。图7是表示图5以及图6所表示的检测信号生成部11,12中的1个磁检测元件的一部分的立体图。在该例子中，1个磁检测元件具有多个下部电极162、多个MR元件150、多个上部电极163。多个下部电极162被配置于没有图示的基板上。各个下部电极162具有细长的形状。将间隙形成于在下部电极162的长边方向上进行邻接的2个下部电极162之间。如图7所示在下部电极162的上面上各个MR元件150被配置于长边方向的两端的附近。MR元件150包含从下部电极162侧按顺序被层叠的自由层151、非磁性层152、磁化固定层153以及反铁磁性层154。自由层51被电连接于下部电极162。反铁磁性层154由反铁磁性材料构成，在与磁化固定层153之间使交换耦合发生并固定磁化固定层153的磁化的方向。多个上部电极163被配置于多个MR元件150之上。各个上部电极163具有细长的形状，并将被配置于在下部电极162的长边方向上进行邻接的2个下部电极162上而进行邻接的2个MR元件150的反铁磁性层154彼此电连接。由这样的结构，图7所表示的磁检测元件具有通过多个下部电极162和多个上部电极163而被串联连接的多个MR元件150。还有，MR元件150中的层151～154的配置也可以与图7所表示的配置上下相反。

接着，对第1～第4合成磁场信息的生成方法进行说明。第1合成磁场信息生成部10的第1矢量生成部15生成表示第1合成磁场信息的矢量Y1。第1矢量生成部15根据分别由A/D转换器13,14而被转换成数字信号的第1以及第2检测信号S1,S2求得矢量Y1的方向D₁和大小Ma₁。方向D₁对应于第1合成磁场MF1的方向的信息。在本实施方式中，使用第1合成磁场MF1的方向相对于基准方向DR所成的角度θ₁(参照图2)来表示方向D₁。大小Ma₁对应于第1合成磁场MF1的强度的信息。

第2合成磁场信息生成部20的第2矢量生成部25生成表示第2合成磁场信息的矢量Y2。第2矢量生成部25根据分别由A/D转换器23,24而被转换成数字信号的第3以及第4检测信号S3,S4求得矢量Y2的方向D₂和大小Ma₂。方向D₂对应于第2合成磁场MF2的方向的信息。在本实施方式中，使用第2合成磁场MF2的方向相对于基准方向DR所成的角度θ₂(参照图2)来表示方向D₂。大小Ma₂对应于第2合成磁场MF2的强度的信息。

第3合成磁场信息生成部30的第3矢量生成部35生成表示第3合成磁场信息的矢量Y3。第3矢量生成部35根据分别由A/D转换器33,34而被转换成数字信号的第5以及第6检测信号S5,S6求得矢量Y3的方向D₃和大小Ma₃。方向D₃对应于第3合成磁场MF3的方向的信息。在本实施方式中，使用第3合成磁场MF3的方向相对于基准方向DR所成的角度θ₃(参照图2)来表示方向D₃。大小Ma₃对应于第3合成磁场MF3的强度的信息。

第4合成磁场信息生成部40的第4矢量生成部45生成表示第4合成磁场信息的矢量Y4。第4矢量生成部45根据分别由A/D转换器43,44而被转换成数字信号的第7以及第8检测信号S7,S8求得矢量Y4的方向D₄和大小Ma₄。方向D₄对应于第4合成磁场MF4的方向的信息。在本实施方式中，使用第4合成磁场MF4的方向相对于基准方向DR所成的角度θ₄(参照图2)来表示方向D₄。大小Ma₄对应于第4合成磁场MF4的强度的信息。

以下，对矢量Y1～Y2的生成方法进行详细的说明。第1矢量生成部15计算第1检测信号S1与第2检测信号S2之比的反正切并求得矢量Y1的方向D₁即角度θ₁。具体来说第1矢量生成部15由下述式(1)来求得角度θ₁。还有“atan”表示反正切。

θ₁＝atan(S2/S1) (1)

在θ₁为0°以上且小于360°的范围内，对于式(1)中的θ₁的解来说有相差180°的2个值。但是，由S1,S2的正负的组合而能够判别θ₁的真值是否是式(1)中的θ₁的2个解中的哪一个。第1矢量生成部15根据式(1)和上述的S1,S2的正负的组合的判定在0°以上且小于360°的范围内求得θ₁。

另外，第1矢量生成部15计算第1检测信号S1的平方与第2检测信号S2的平方之和S1²+S2²并求得矢量Y1的大小Ma₁。如以上所述，第1检测信号S1表示第1合成磁场MF1的X方向的成分的强度，第2检测信号S2表示第1合成磁场MF1的Y方向的成分的强度。因此，S1²+S2²是与第1合成磁场MF1的强度具有对应关系的参数。

第2矢量生成部25计算第3检测信号S3与第4检测信号S4之比的反正切并求得矢量Y2的方向D₂即角度θ₂。具体来说第2矢量生成部25与角度θ₁相同由下述式(2)在0°以上且小于360°的范围内求得角度θ₂。

θ₂＝atan(S4/S3) (2)

另外，第2矢量生成部25计算第3检测信号S3的平方与第4检测信号S4的平方之和S3²+S4²并求得矢量Y2的大小Ma₂。如以上所述，第3检测信号S3表示第2合成磁场MF2的X方向的成分的强度，第4检测信号S4表示第2合成磁场MF2的Y方向的成分的强度。因此，S3²+S4²是与第2合成磁场MF2的强度具有对应关系的参数。

第3矢量生成部35计算第5检测信号S5与第6检测信号S6之比的反正切并求得矢量Y3的方向D₃即角度θ₃。具体来说第3矢量生成部35与角度θ₁相同由下述式(3)在0°以上且小于360°的范围内求得角度θ₃。

θ₃＝atan(S6/S5) (3)

另外，第3矢量生成部35计算第5检测信号S5的平方与第6检测信号S6的平方之和S5²+S6²并求得矢量Y3的大小Ma₃。如以上所述，第5检测信号S5表示第3合成磁场MF3的X方向的成分的强度，第6检测信号S6表示第3合成磁场MF3的Y方向的成分的强度。因此，S5²+S6²是与第3合成磁场MF3的强度具有对应关系的参数。

第4矢量生成部45计算第7检测信号S7与第8检测信号S8之比的反正切并求得矢量Y4的方向D₄即角度θ₄。具体来说第4矢量生成部45与角度θ₁相同由下述式(4)在0°以上且小于360°的范围内求得角度θ₄。

θ₄＝atan(S8/S7) (4)

另外，第4矢量生成部45计算第7检测信号S7的平方与第8检测信号S8的平方之和S7²+S8²并求得矢量Y4的大小Ma₄。如以上所述，第7检测信号S7表示第4合成磁场MF4的X方向的成分的强度，第8检测信号S8表示第4合成磁场MF4的Y方向的成分的强度。因此，S7²+S8²是与第4合成磁场MF4的强度具有对应关系的参数。

大小Ma₁,Ma₂,Ma₃,Ma₄也可以分别是S1²+S2²、S3²+S4²、S5²+S6²、S7²+S8²其本身。或者，大小Ma₁,Ma₂,Ma₃,Ma₄也可以分别是从S1²+S2²、S3²+S4²、S5²+S6²、S7²+S8²求得的合成磁场MF1,MF2,MF3,MF4的强度。或者，矢量生成部15,25,35,45分别求得S1²+S2²、S3²+S4²、S5²+S6²、S7²+S8²之外的与合成磁场MF1,MF2,MF3,MF4的强度具有对应关系的参数值，也可以根据这些参数值求得大小Ma₁,Ma₂,Ma₃,Ma₄。

接着，对角度运算部50的结构和角度检测值θ₅的生成方法进行说明。首先，对本实施方式中的角度检测值θs的生成方法进行概念性的说明。在本实施方式中，角度运算部50使用最小二乘法来生成角度检测值θs。如果更加详细地进行说明的话则角度运算部50以多个合成磁场信息和多个推定合成磁场信息的进行对应的信息彼此之差的平方和成为最小的方式决定第1推定值M以及第2推定值E。第1推定值M包括对应于角度检测值θs的方向的信息和对应于规定的位置上的对象磁场的强度的大小的信息。第2推定值E包括对应于噪声磁场Mex的方向的方向的信息和对应于噪声磁场Mex的强度的大小的信息。

多个推定合成磁场信息分别为多个合成磁场信息的推定信息。多个推定合成磁场信息根据第1以及第2推定值M,E而被生成。在本实施方式中，如下述式(5)那样对多个推定合成磁场信息进行模型化。

z＝Hx (5)

式(5)中的z是包含与根据应该求得的第1以及第2推定值M,E而被生成的多个推定合成磁场信息具有对应关系的m个要素的m维列矢量。还有，m为表示多个推定合成磁场信息的数量的整数，其与多个合成磁场信息的数量相同。式(5)中的H是对应于多个检测位置上的对象磁场和噪声磁场Mex的形态而被规定的m行2列的行列。式(5)中的x是将第1推定值M和第2推定值E作为要素的2维列矢量。

在本实施方式中，通过决定列矢量x从而决定第1以及第2推定值M,E。在此，用记号y来表示包含与多个合成磁场信息具有对应关系的m个要素的m维列矢量。列矢量x以列矢量y的m个要素和列矢量z的m个要素的进行对应的要素彼此之差的平方和成为最小的方式被决定。具体来说这通过定义用于决定列矢量x的最小二乘代价函数F并求得将该函数F的值作为最小的列矢量x来实现。函数F由下述式(6)来进行定义。

F＝||y-z||²

＝||y-Hx||²

＝(y-Hx)^T(y-Hx)

＝y^Ty-x^TH^Ty-y^THx+x^TH^THx…(6)

如果由x来对式(6)进行偏微分的话则获得下述式(7)。

将函数F的值作为最小的x满足

因此，将函数F的值作为最小的x由下述式(8)进行表示。

x＝(H^TH)^-1H^Ty (8)

在本实施方式中，角度运算部50根据由式(8)进行计算的列矢量x的2个要素的一方即第1推定值M来决定角度检测值θs。

还有，如以上所述，列矢量y包含与多个合成磁场信息具有对应关系的多个要素，列矢量z包含与多个推定合成磁场信息具有对应关系的多个要素。因此，参照式(6)～(8)进行说明的列矢量x的决定方法可以称作为以多个合成磁场信息和多个推定合成磁场信息的进行对应的信息彼此之差的平方和成为最小的方式决定第1以及第2推定值M,E的方法。

接着，参照图4，对角度运算部50的结构和角度检测值θs的生成方法进行具体的说明。在本实施方式中，角度运算部50中的运算例如使用复数来进行。图4是表示角度运算部50的结构的一个例子的功能方块图。在该例子中，角度运算部50包含第1转换部51、第2转换部52、第3转换部53、第4转换部54、推定值决定部55、偏角运算部56。

第1转换部51将表示第1合成磁场信息的矢量Y1转换成复数y₁。复数y₁的实部Re₁和虚部Im₁分别由下述式(9A)、(9B)进行表示。

Re₁＝A₁·cosθ₁ (9A)

Im₁＝A₁·sinθ₁ (9B)

第2转换部52将表示第2合成磁场信息的矢量Y2转换成复数y₂。复数y₂的实部Re₂和虚部Im₂分别由下述式(10A)、(10B)进行表示。

Re₂＝A₂·cosθ₂ (10A)

Im₂＝A₂·sinθ₂ (10B)

第3转换部53将表示第3合成磁场信息的矢量Y3转换成复数y₃。复数y₃的实部Re₃和虚部Im₃分别由下述式(11A)、(11B)进行表示。

Re₃＝A₃·cosθ₃ (11A)

Im₃＝A₃·sinθ₃ (11B)

第4转换部54将表示第4合成磁场信息的矢量Y4转换成复数y₄。复数y₄的实部Re₄和虚部Im₄分别由下述式(12A)、(12B)进行表示。

Re₄＝A₄·cosθ₄ (12A)

Im₄＝A₄·sinθ₄ (12B)

推定值决定部55使用与矢量Y1～Y4具有对应关系的复数y₁～y₄来决定第1以及第2推定值M,E。在此，用记号z₁,z₂,z₃,z₄来分别表示第1～第4合成磁场信息的推定信息即第1～第4推定合成磁场信息。在本实施方式中，如下述式(13)所述对第1～第4推定合成磁场信息z₁～z₄进行模型化。

式(13)的左边的4维列矢量对应于式(5)中的z。

式(13)的右边的4行2列的行列对应于式(5)中的H。以下用记号H_c表示该行列。行列H_c的第1列的4个要素对应于第1～第4检测位置P1～P4上的对象磁场即第1～第4部分磁场MFa～MFd的形态而被规定。在本实施方式中，假定为第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向互相相等，对象磁场的强度与从磁场产生部5到检测位置的距离的3次方成反比例而变小，而规定行列H_c的第1列的4个要素。具体来说，如式(13)所示使用r₁,r₂,r₃,r₄来规定行列H_c的第1列的4个要素。r₁,r₂,r₃,r₄分别是相对于从磁场产生部5到所述规定的位置的距离的从磁场产生部5到检测位置P1,P2,P3,P4的距离的比率。

行列H_c的第2列的4个要素对应于第1～第4检测位置P1～P4上的噪声磁场Mex的形态而被规定。在本实施方式中，假定为第1～第4检测位置P1～P4上的噪声磁场Mex的方向互相相等，第1～第4检测位置P1～P4上的噪声磁场Mex的强度互相相等，而规定行列H_c的第2列的4个要素。具体来说，如式(13)所示将行列H_c的第2列的4个要素都设定为1。

式(13)的右边的2维列矢量对应于式(5)中的x。以下用记号x_c表示该列矢量。列矢量x_c将第1推定值M和第2推定值E作为要素来包含。在本实施方式中，第1以及第2推定值M,E都是复数。第1推定值M的偏角表示对应于角度检测值θs的方向的信息。第1推定值M的绝对值表示对应于规定的位置上的对象磁场的强度的大小的信息。在本实施方式中，将规定的位置设定为所述基准位置。第2推定值E的偏角表示对应于噪声磁场Mex的方向的方向的信息。第2推定值E的绝对值表示对应于噪声磁场Mex的强度的大小的信息。

推定值决定部55根据式(8)决定列矢量x_c。在此，用记号y_c表示将复数y₁～y₄设定为要素的4维列矢量。列矢量y_c由下述式(14)进行表示。

y_c ^T＝[y₁,y₂,y₃,y₄] (14)

推定值决定部55使用将式(8)中的H,x,y分别置换成H_c,x_c,y_c的式来计算x_c。由此，第1以及第2推定值M,E被决定。

偏角运算部56根据由推定值决定部55决定的第1推定值M决定角度检测值θs。在本实施方式中，将第1推定值M的偏角设定为角度检测值θs。因此，偏角运算部56通过求得第1推定值M的偏角从而计算出角度检测值θs。具体来说，偏角运算部56例如使用第1推定值M的实部Re_M和虚部Im_M并由下述式(15)来计算θs。

θs＝atan(Im_M/Re_M) (15)

在θs为0°以上且小于360°的范围内，对于式(15)中的θs的解来说有相差180°的2个值。但是，由Re_M,Im_M的正负的组合而能够判别θs的真值是否是式(15)中的θs的2个解中的哪一个。偏角运算部56根据式(15)和上述的Re_M,Im_M的正负的组合的判定在0°以上且小于360°的范围内求得θs。

在本实施方式中，根据由第1～第4合成磁场信息生成部10,20,30,40生成的第1～第4合成磁场信息并使用最小二乘法来生成角度检测值θs。第1～第4检测位置P1～P4互相不同。由此，在给予第1～第4合成磁场信息的噪声磁场Mex的相对性的影响中产生差异。其结果，在第1～第4合成磁场信息之间会产生依赖于噪声磁场Mex的差异。在本实施方式中，特别是随着从磁场产生部5到检测位置的距离变大而噪声磁场Mex的相对性的影响变大。

如果利用上述的性质的话则能够推定规定的位置上的理想性的对象磁场(以下称作为理想磁场。)和噪声磁场Mex。所谓理想磁场是指其方向相对于基准方向DR所成的角度相当于角度传感器1的真正的检测对象的角度的假想的磁场。在本实施方式中，特别是理想磁场的方向相对于基准方向DR所成的角度与旋转磁场角度θM相等。

在本实施方式中，由推定值决定部55决定的第1推定值M对应于被推定的理想磁场，由推定值决定部55决定的第2推定值E对应于被推定的噪声磁场Mex。在本实施方式中，根据第1推定值M决定角度检测值θs。由此，根据本实施方式，能够推定噪声磁场Mex的影响被排除了的角度检测值θs。即，根据本实施方式，能够减少起因于噪声磁场Mex的角度误差。

还有，如以上所述为了决定角度检测值θs而有必要满足所谓第1～第4检测位置P1～P4互相不同的条件，但是该条件关于角度传感器1以及角度传感器***100的结构或设置不会产生大的制约。例如，如本实施方式所述通过使从磁场产生部5到第1～第4检测位置P1～P4的距离互相不同，从而能够简单地满足上述的条件。

综上所述，根据本实施方式，关于角度传感器1以及角度传感器***100的结构或设置不会产生大的制约，并且能够减少起因于噪声磁场Mex的角度误差。

以下，参照模拟的结果，对本实施方式的效果进行说明。在模拟中，在存在有方向和强度一定的噪声磁场Mex的状况之下求得在生成角度θ₁～θ₄以及角度检测值θs的时候的角度θ₁～θ₄的各自的角度误差和角度检测值θs的角度误差。还有，在该模拟中使用相当于真正的检测对象的角度的基准角度θr来求得角度误差。具体来说，将角度θ₁与基准角度θr之差设定为角度θ₁的角度误差，将角度θ₂与基准角度θr之差设定为角度θ₂的角度误差，将角度θ₃与基准角度θr之差设定为角度θ₃的角度误差，将角度θ₄与基准角度θr之差设定为角度θ₄的角度误差，将角度检测值θ_s与基准角度θr之差设定为角度检测值θ_s的角度误差。另外，在该模拟中，将分别由随机数生成的误差重叠于角度θ₁～θ₄的值。该误差为设想在角度传感器1中所产生的通常的误差的误差。通常的误差包括由第1～第4合成磁场信息生成部10,20,30,40的非线性引起的误差和由白噪声引起的误差。起因于该通常的误差的角度误差充分小于起因于噪声磁场Mex的角度误差。

图8是表示由模拟获得的角度误差的一个例子的波形图。在图8中，横轴表示基准角度θr，纵轴表示角度误差。另外，符号81表示角度θ₁的角度误差，符号82表示角度θ₂的角度误差，符号83表示角度θ₃的角度误差，符号84表示角度θ₄的角度误差，符号85表示角度检测值θs的角度误差。如图8所示，角度检测值θs的角度误差与角度θ₁～θ₄各自的角度误差相比极小。角度θ₁～θ₄的角度误差为主要起因于噪声磁场Mex而产生的误差。另一方面，角度检测值θs的角度误差为主要起因于通常的误差而产生的误差。这样，根据本实施方式，能够减少起因于噪声磁场Mex的角度误差。

如图8所示，角度θ₁～θ₄的角度误差的振幅互相不同。这起因于给予第1～第4合成磁场信息的噪声磁场Mex的相对性影响的差异。在本实施方式中，第1～第4检测位置P1,P2,P3,P4在从磁场产生部5远离的方向上按该顺序进行排列。因此，第1～第4部分磁场MFa,MFb,MFc,MFd的强度按该顺序变小。其结果，角度θ₁,θ₂,θ₃,θ₄的角度温差的振幅按该顺序变大。

[第2实施方式]

接着，对本发明的第2实施方式进行说明。首先，参照图9，对本实施方式所涉及的角度传感器***100的结构进行说明。本实施方式所涉及的角度传感器***100在以下的方面与第1实施方式不同。如图9所示，在本实施方式中第1～第4检测位置P1～P4处于平行于磁铁6的一方的端面的同一平面上。以下，将包含第1～第4检测位置P1～P4的假想的平面称作为基准平面P。在本实施方式中，特别是以距磁场产生部5的距离互相相等的方式规定第1～第4检测位置P1～P4。第1～第4检测位置P1～P4如图9所示处于基准平面P上，也可以处于将旋转中心C作为中心的1个圆的圆周上。在图9所表示的例子中，第1～第4检测位置P1～P4在上述圆周上按该顺序以逆时针方向进行排列。还有，第1～第4检测位置P1～P4的全部并不一定有必要处于上述圆周上。

与第1实施方式相同，将第1检测位置P1上的对象磁场特别称作为第1部分磁场MFa，将第2检测位置P2上的对象磁场特别称作为第2部分磁场MFb，将第3检测位置P3上的对象磁场特别称作为第3部分磁场MFc，将第4检测位置P4上的对象磁场特别称作为第4部分磁场MFd。

第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向理想上与在第1实施方式中进行说明的理想磁场的方向相一致。但是，如本实施方式所述在第1～第4检测位置P1～P4处于从旋转中心C离开的位置的情况下，第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向并不限定于始终与理想磁场的方向相一致。

在此，将第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向相对于理想磁场的方向所成的角度分别称作为第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向误差。第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向误差使在第1实施方式中进行说明的角度θ₁～θ₄的角度误差产生。在检测对象的角度以规定的周期进行变化的情况下，第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向误差以上述规定的周期的1/2的周期进行变化，并且其变化的相位互相不同。因此，对应于检测对象的角度的第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向的变化的形态互相不同。

接着，对本实施方式中的角度检测值θs的生成方法进行说明。角度检测值θs的生成方法基本上与第1实施方式相同。但是，在本实施方式中，如下述式(16)那样对第1～第4推定合成磁场信息z₁～z₄进行模型化。

式(16)的右边的4行2列的行列对应于在第1实施方式中进行说明的式(5)中的H。以下用记号H_d表示该行列。行列H_d的第1列的4个要素对应于第1～第4部分磁场MFa～MFd的形态而被规定。在本实施方式中，如式(16)所示使用“A_nsin(2θ+α_n)”(n为1以上4以下的整数)来规定行列H_d的第1列的4个要素。A_n表示第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向误差的周期性变化的振幅。α_n是表示第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向误差的周期性变化的相位的差异的值。如以上所述第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向误差使角度θ₁～θ₄的角度误差产生。因此，A₁～A₄,α₁～α₄能够从角度θ₁～θ₄的角度误差的波形求得。

θ表示角度传感器1的真正的检测对象的角度。在本实施方式中，在生成角度检测值θs的时候将对应于暂定性地被计算出的角度检测值θs的值θp代入到式(16)中的θ。具体来说，例如将角度θ₁～θ₄的平均值设定为θp。

行列H_d的第2列的4个要素对应于第1～第4检测位置P1～P4上的噪声磁场Mex的形态而被规定。在本实施方式中，与第1实施方式相同，将行列H_d的第2列的4个要素都设定为1。

在本实施方式中，推定值决定部55(参照图4)替代第1实施方式中的行列H_c而使用行列H_d来决定第1以及第2推定值M,E。

如在第1实施方式中所说明的那样，由于第1～第4检测位置P1～P4互相不同而在给予第1～第4合成磁场信息的噪声磁场Mex的相对性影响中产生差异。在本实施方式中，特别是以对应于检测对象的角度的第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向的变化的形态互相不同的方式规定第1～第4检测位置P1～P4。由此，在给予第1～第4合成磁场信息的噪声磁场Mex的相对性影响中产生差异。其结果，在第1～第4合成磁场信息之间会产生依赖于噪声磁场Mex的差异。如在第1实施方式中所说明的那样，如果利用该性质的话则能够推定理想磁场和噪声磁场Mex。

接着，参照模拟的结果，对本实施方式的效果进行说明。模拟的内容与第1实施方式中的模拟相同。

图10是表示由模拟获得的角度误差的一个例子的波形图。在图10中，横轴表示基准角度θr，纵轴表示角度误差。另外，符号91表示角度θ₁的角度误差，符号92表示角度θ₂的角度误差，符号93表示角度θ₃的角度误差，符号94表示角度θ₄的角度误差，符号95表示角度检测值θs的角度误差。如图10所示，角度检测值θs的角度误差与角度θ₁～θ₄的角度误差相比极小。角度θ₁～θ₄的角度误差为主要起因于噪声磁场Mex和第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向误差而产生的误差。另一方面，角度检测值θs的角度误差为主要起因于通常的误差而产生的误差。这样，根据本实施方式，能够减少起因于噪声磁场Mex和第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向误差的角度误差。还有，如图10所示，对应于基准角度θr的角度θ₁～θ₄的角度误差的变化的相位互相不同。这由对应于基准角度θr的第1～第4部分磁场MFa～MFd的方向误差的周期性变化的相位的差异引起。

本实施方式中的其他结构、作用以及效果与第1实施方式相同。

[第3实施方式]

接着，对本发明的第3实施方式进行说明。首先，参照图11，对本实施方式所涉及的角度传感器1的结构进行说明。本实施方式所涉及的角度传感器1的结构在以下的方面与第1以及第2实施方式不同。在本实施方式中，不设置第1以及第2实施方式中的第1～第4矢量生成部15,25,35,45。本实施方式所涉及的角度传感器1替代第1以及第2实施方式中的角度运算部50而具备角度运算部250。角度运算部250例如能够由ASIC或者微型计算机来实现。

在本实施方式中，与第1以及第2实施方式相同，由矢量Y1来表示第1合成磁场信息，由矢量Y2来表示第2合成磁场信息，由矢量Y3来表示第3合成磁场信息，由矢量Y4来表示第4合成磁场信息。在本实施方式中，特别是将第1以及第2检测信号S1,S2设定为直角坐标系中的矢量Y1的2个成分，将第3以及第4检测信号S3,S4设定为直角坐标系中的矢量Y2的2个成分，将第5以及第6检测信号S5,S6设定为直角坐标系中的矢量Y3的2个成分，将第7以及第8检测信号S7,S8设定为直角坐标系中的矢量Y4的2个成分。还有，为了这样进行处理，有必要在第1～第8检测信号S1～S8的大小在第1～第4合成磁场MF1～MF4的强度的范围内不发生饱和这样的条件之下使用第1～第8检测信号生成部11,12,21,22,31,32,41,42。

另外，在本实施方式中，角度运算部250中的运算与角度运算部50相同，使用复数来进行。在图11中表示角度运算部250的结构的一个例子。在该例子中，角度运算部250包含推定值决定部251、偏角运算部252。在角度运算部250中，将直角坐标系中的矢量Y1的2个成分设定为复数y₁的实部Re₁和虚部Im₁，将直角坐标系中的矢量Y2的2个成分设定为复数y₂的实部Re₂和虚部Im₂，将直角坐标系中的矢量Y3的2个成分设定为复数y₃的实部Re₃和虚部Im₃，将直角坐标系中的矢量Y4的2个成分设定为复数y₄的实部Re₄和虚部Im₄。具体来说将分别由A/D转换器13,14而被转换成数字信号的第1以及第2检测信号S1,S2设定为复数y₁的实部Re₁和虚部Im₁，将分别由A/D转换器23,24而被转换成数字信号的第3以及第4检测信号S3,S4设定为复数y₂的实部Re₂和虚部Im₂，将分别由A/D转换器33,34而被转换成数字信号的第5以及第6检测信号S5,S6设定为复数y₃的实部Re₃和虚部Im₃，将分别由A/D转换器43,44而被转换成数字信号的第7以及第8检测信号S7,S8设定为复数y₄的实部Re₄和虚部Im₄。

推定值决定部251使用复数y₁～y₄来决定第1以及第2推定值M,E。第1以及第2推定值M,E的决定方法与第1或者第2实施方式相同。

偏角运算部252根据第1推定值M决定角度检测值θs。如在第1实施方式中进行说明的那样，第1推定值M为复数。在本实施方式中，将第1推定值M的偏角设定为角度检测值θs。偏角运算部252通过求得第1推定值M的偏角从而计算出角度检测值θs。角度检测值θs的计算方法与第1实施方式相同。

在本实施方式中，第1以及第2检测信号S1,S2被直接作为复数y₁的实部Re₁和虚部Im₁来进行使用，第3以及第4检测信号S3,S4被直接作为复数y₂的实部Re₂和虚部Im₂来进行使用，第5以及第6检测信号S5,S6被直接作为复数y₃的实部Re₃和虚部Im₃来进行使用，第7以及第8检测信号S7,S8被直接作为复数y₄的实部Re₄和虚部Im₄来进行使用。因此，在本实施方式中，用于求得在第1实施方式中说明了的方向D₁～D₄、大小Ma₁～Ma₄、实部Re₁～Re₄以及虚部Im₁～Im₄的运算变得不需要。由此，根据本实施方式，与第1以及第2实施方式相比，角度传感器1的结构变得简单并且角度检测值θs的生成变得容易。

本实施方式中的其他结构、作用以及效果与第1以及第2实施方式相同。

[第4实施方式]

接着，对本发明的第4实施方式进行说明。首先，参照图12，对本实施方式所涉及的角度传感器***100的结构进行说明。本实施方式所涉及的角度传感器***100在以下的方面与第2实施方式不同。在本实施方式中，用N(N为2以上的整数)表示多个检测位置的数量。N个检测位置都处于基准平面P上。N个检测位置上的噪声磁场Mex的方向互相相等，N个检测位置上的噪声磁场Mex的强度互相相等。

在本实施方式中，在N个检测位置中的至少2个检测位置上，以对象磁场的强度互相不同的方式规定N个检测位置。在基准平面P上，对象磁场的强度依赖于距旋转中心C的距离进行变化。因此，N个检测位置中的至少2个检测位置的距旋转中心C的距离互相不同。只要满足上述的条件则对象磁场的强度互相相等的多个检测位置即使存在也是可以的。

另外，本实施方式所涉及的角度传感器1替代第2实施方式中的第1～第4合成磁场信息生成部10,20,30,40而具备N个合成磁场信息生成部。以下，为了方便说明，将N个合成磁场信息生成部称作为第1～第N合成磁场信息生成部。于是，用符号10I_n表示第n(n为以上N以下的任意的整数)合成磁场信息生成部。

在此，用符号P_n表示对应于合成磁场信息生成部10I_n的检测位置。合成磁场信息生成部10I_n在检测位置P_n上检测对象磁场与噪声磁场Mex的合成磁场，并生成合成磁场信息。在本实施方式中，多个合成磁场信息分别包含合成磁场的方向的信息。

另外，用记号θ_n表示合成磁场信息生成部10I_n检测出的合成磁场相对于基准方向DR所成的角度。在图12中表示在第1实施方式中说明了的X,Y,Z的各个方向。基准方向DR为X方向。虽然在后面进行详细说明，但是合成磁场信息生成部10I_n生成作为合成磁场信息的表示角度θ_n的个别角度值θs_n。角度θ_n以及个别角度值θs_n的正负的定义与第1实施方式中的角度θ₁～θ₄相同。

接着，参照图13以及图14，对本实施方式所涉及的角度传感器1以及合成磁场信息生成部10I_n的结构进行详细的说明。图13是表示角度传感器1的结构的功能方块图。图14是表示合成磁场信息生成部10I_n的结构的一个例子的功能方块图。如前面所述，本实施方式所涉及的角度传感器1具备N个合成磁场信息生成部10I₁,10I₂,……,10I_N。

在图14所表示的例子中，合成磁场信息生成部10I_n具有第1信号生成部11I、第2信号生成部12I、A/D转换器13I,14I、个别角度运算部15I。第1信号生成部11I生成与检测位置P_n上的合成磁场的方向相对于基准方向DR所成的角度θ_n的余弦具有对应关系的第1信号S1_n。第2信号生成部12I生成与检测位置P_n上的合成磁场的方向相对于基准方向DR所成的角度θ_n的正弦具有对应关系的第2信号S2_n。A/D转换器13I,14I分别将第1以及第2信号S1_n,S2_n转换成数字信号。个别角度运算部15I根据第1以及第2信号S1_n,S2_n生成作为合成磁场信息的表示角度θ_n的个别角度值θs_n。个别角度值θs_n对应于检测位置P_n上的合成磁场的方向的信息。个别角度运算部15I例如能够由ASIC来实现。

在本实施方式中，第1信号生成部11I的结构与在第1实施方式中参照图5进行说明的第1检测信号生成部11的结构相同。因此，在以下的说明中对于第1信号生成部11I的结构要素使用与图5所表示的第1检测信号生成部11的结构要素相同的符号。在第1信号生成部11I中，包含于磁检测元件R11,R14的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为X方向，包含于磁检测元件R12,R13的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为-X方向。在此情况下，输出端口E11,E12的电位差对应于角度θ_n的余弦进行变化。差分检测器18将对应于输出端口E11,E12的电位差的信号作为第1检测信号S1_n进行输出。因此，第1信号生成部11I生成与角度θ_n的余弦具有对应关系的第1信号S1_n。

另外，在本实施方式中，第2信号生成部12I的结构与在第1实施方式中参照图6进行说明的第2检测信号生成部12的结构相同。因此，在以下的说明中对于第2信号生成部12I的结构要素使用与图6所表示的第2检测信号生成部12的结构要素相同的符号。在第2信号生成部12I中，包含于磁检测元件R21,R24的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为Y方向，包含于磁检测元件R22,R23的多个MR元件中的磁化固定层的磁化的方向为-Y方向。在此情况下，输出端口E21,E22的电位差对应于角度θ_n的正弦进行变化。差分检测器28将对应于输出端口E21,E22的电位差的信号作为第2检测信号S2_n进行输出。因此，第2信号生成部12I生成与角度θ_n的正弦具有对应关系的第2信号S2_n。

接着，对个别角度值θs_n的生成方法进行具体说明。个别角度运算部15I由下述式(17)来求得个别角度值θs_n。

θs_n＝atan(S2_n/S1_n) (17)

在θs_n为0°以上且小于360°的范围内，对于式(17)中的θs_n的解来说有相差180°的2个值。但是，θs_n的真值由S1_n,S2_n的正负的组合而能够判别是否为式(17)中的θs_n的2个解中的哪一个。个别角度运算部15I由式(17)和上述S1_n,S2_n的正负的组合的判定而在0°以上且小于360°的范围内求得θs_n。

如图13所示，本实施方式所涉及的角度传感器1替代第2实施方式中的角度运算部50而具备角度运算部350。角度运算部350根据多个合成磁场信息即N个个别角度值θs₁,θs₂,……,θs_N并使用最小二乘法来生成角度检测值θs。角度运算部350例如能够由ASIC或者微型计算机来实现。

接着，对本实施方式中的对象磁场的一个例子和合成磁场的一个例子进行说明。在本实施方式中，作为磁场产生部5所产生的对象磁场，设想在基准平面P上随着从旋转中心C(参照图12)远离而强度降低的磁场。图15是示意性地表示对象磁场的强度的分布的说明图。图15中的纵轴表示对象磁场的强度(单位为mT)。另外，在图15中正交于纵轴的2个轴表示基准平面P上的正交的2个方向的位置(单位为mm)。在图15中，将基准平面P与旋转中心C的交点(参照图12)设定为垂直于该纵轴的2个轴的原点。

图16是示意性地表示合成磁场的强度以及方向的基准平面P上的分布的说明图。图16中的合成磁场为图15所表示的对象磁场和噪声磁场Mex被合成的磁场。在图16中，将噪声磁场Mex的强度设定为1mT，将噪声磁场Mex的方向设定为从X方向朝向Y方向只旋转60°的方向。另外，在图16中，将基准平面P与旋转中心C(参照图12)的交点设定为原点。图16中的各个轴的单位为mm。在图16中，箭头表示旋转磁场角度θM为0°的时候的上述合成磁场的强度以及方向。箭头的长度表示合成磁场的强度，箭头的方向表示合成磁场的方向。

接着，对本实施方式中的噪声磁场Mex与个别角度值θs_n的关系进行说明。在噪声磁场Mex不存在的情况下，个别角度值θs_n与旋转磁场角度θM相等。但是，如果噪声磁场Mex存在的话则检测位置P_n上的合成磁场的方向从检测位置P_n上的对象磁场的方向偏离，其结果，会有个别角度值θs_n成为与旋转磁场角度θM不同的值的情况。以下将个别角度值θs_n与旋转磁场角度θM之差称作为个别角度值θs_n的角度误差。个别角度值θs_n的角度误差起因于噪声磁场Mex而产生。

另外，如前面所述，在本实施方式中，在多个检测位置P₁,P₂,……,P_n中的至少2个检测位置上，对象磁场的强度互相不同。在基准平面P上，对象磁场的强度依赖于距旋转中心C的距离进行变化。在至少2个检测位置上，如果对象磁场的强度不同的话则给予这些检测位置上的合成磁场的噪声磁场Mex的相对性影响发生变化，在这些检测位置上的合成磁场的方向上产生差异。其结果，在个别角度值θs_n中产生差异。

以下，将检测位置P₁上的合成磁场和检测位置P₂上的合成磁场作为例子而对噪声磁场Mex的影响进行说明。在本实施方式中，符号MF1表示检测位置P₁上的合成磁场，符号MF2表示检测位置P₂上的合成磁场。以下也将合成磁场MF1称作为第1合成磁场MF1，也将合成磁场MF2称作为第2合成磁场MF2。另外，在本实施方式中，符号MFa表示检测位置P₁上的对象磁场，符号MFb表示检测位置P₂上的对象磁场。以下也将对象磁场MFa称作为第1部分磁场MFa，也将对象磁场MFb称作为第2部分磁场MFb。第1部分磁场MFa的方向和第2部分磁场MFb的方向与基准位置上的对象磁场的方向相一致。

在此，关于噪声磁场Mex，设想正交于第1以及第2部分磁场MFa,MFb的成分(以下称作为第1成分。)、平行于第1以及第2部分磁场MFa,MFb的成分(以下称作为第2成分。)。图17A以及图17B是示意性地表示第1以及第2合成磁场MF1,MF2与噪声磁场Mex的关系的说明图。图17A表示第1合成磁场MF1与噪声磁场Mex的第1成分的关系。图17B表示第2合成磁场MF2与噪声磁场Mex的第1成分的关系。在图17A以及图17B中，标注有记号Mex1的箭头表示噪声磁场Mex的第1成分。还有，在图17A以及图17B中强调描述第1成分Mex1的大小。如图17A以及图17B所示，第1以及第2合成磁场MF1,MF2的方向由于第1成分Mex1的影响而分别从第1以及第2部分磁场MFa,MFb的方向偏离。

还有，在本实施方式中，在能够无视相对于第1以及第2合成磁场MF1,MF2的方向的偏离的噪声磁场Mex的第2成分的影响的程度上，噪声磁场Mex的强度与第1以及第2部分磁场MFa,MFb的强度相比充分小。在图17A图17B中，将第1合成磁场MF1作为第1部分磁场MFa与噪声磁场Mex的第1成分Mex1的合成磁场来进行表示，将第2合成磁场MF2作为第2部分磁场MFb与噪声磁场Mex的第1成分Mex1的合成磁场来进行表示。

如图17A所示，如果第1合成磁场MF1的方向从第1部分磁场MFa的方向偏离的话则在根据第1合成磁场MF1而被生成的个别角度值θs₁中产生角度误差。如果将第1部分磁场MFa的强度设定为B₁并且将噪声磁场Mex的第1成分Mex1的强度设定为B_ex的话则个别角度值θs₁的角度误差成为atan(B_ex/B₁)。

另外，如图17B所示，如果第2合成磁场MF2的方向从第2部分磁场MFb的方向偏离的话则在个别角度值θs₂中产生角度误差。如果将第2部分磁场MFb的强度设定为B₂的话则个别角度值θs₂的角度误差成为atan(B_ex/B₂)。

可是，在x充分小的时候能够将atan(x)近似为AT·x。AT为常数，例如为56.57。在本实施方式中，噪声磁场Mex的第1成分Mex1的强度B_ex与第1以及第2部分磁场MFa,MFb的强度B₁,B₂相比充分小，所以能够分别将atan(B_ex/B₁)、atan(B_ex/B₂)近似为AT·(B_ex/B₁)、AT·(B_ex/B₂)。

个别角度值θs₁能够使用旋转磁场角度θM、个别角度值θs₁的角度误差来表示。同样，个别角度值θs₂能够使用旋转磁场角度θM、个别角度值θs₂的角度误差来表示。具体来说，个别角度值θs₁,θs₂能够分别由下述式(18)、(19)来表示。

θs₁＝θM-AT·(B_ex/B₁) (18)

θs₂＝θM-AT·(B_ex/B₂) (19)

至此为止，用例子说明了检测位置P₁,P₂上的合成磁场。上述的说明也完全适合于检测位置P_n上的合成磁场。个别角度值θs_n能够由下述式(20)来进行表示。式(20)中的B_n表示检测位置P_n上的对象磁场的强度。还有，检测位置P_n上的对象磁场的方向与基准位置上的对象磁场的方向相一致。

θs_n＝θM-AT·(B_ex/B_n) (20)

接着，对本实施方式中的角度检测值θs的生成方法进行说明。首先，对角度检测值θs的生成方法进行概念性的说明。在本实施方式中，角度运算部350设想第1未知数、第2未知数、多个设想磁场信息。第1未知数为对应于角度检测值θs的值。第2未知数为对应于噪声磁场Mex的强度的值。多个设想磁场信息为根据第1以及第2未知数而被设想的对应于多个合成磁场信息的信息。

角度运算部350以多个合成磁场信息和多个设想磁场信息的进行对应的信息彼此之差的平方和成为最小的方式推定第1以及第2未知数并且根据被推定的第1未知数而决定角度检测值θs。

第1以及第2未知数的推定方法与在第1实施方式中说明了的第1以及第2推定值M,E的决定方法相同。即，通过由在第1实施方式中参照式(5)～(8)进行说明的方法来决定列矢量x从而能够推定第1以及第2未知数。在本实施方式中，式(5)、(6)中的z是包含与根据应该求得的第1以及第2未知数而被生成的多个设想磁场信息具有对应关系的N个要素的N维列矢量。式(5)～(8)中的H是对应于噪声磁场Mex与个别角度值θs_n的关系而被规定的N行2列的行列。式(5)～(7)中的x是将第1未知数和第2未知数作为要素的2维列矢量。式(6)～(8)中的y是包含与多个合成磁场信息即N个个别角度值θs₁,θs₂,……,θs_N具有对应关系的N个要素的N维矢量。

在本实施方式中，根据将上述的行列H以及列矢量y代入到第1实施方式中的式(8)而被计算出的列矢量x的2个要素中的一方即第1未知数，决定角度检测值θs。

接着，对角度检测值θs的生成方法进行具体的说明。在本实施方式中，角度运算部350中的运算使用实数来进行。在本实施方式中，多个设想磁场信息的数量为N。在此，用记号z₁,z₂,……,z_N表示N个设想磁场信息。设想磁场信息z₁,z₂,……,z_N分别是根据第1以及第2未知数而被设想的对应于个别角度值θs₁,θs₂,……,θs_N的设想磁场信息。在本实施方式中，如下述式(21)所述对N个设想磁场信息进行模型化。

式(21)的左边的N维列矢量对应于式(5)中的z。

式(21)的右边的二维列矢量对应于式(5)中的x。以下用记号X_e表示该列矢量。在本实施方式中，旋转磁场角度θM与检测对象的角度相一致。另外，在本实施方式中，将第1未知数设定为对应于旋转磁场角度θM的未知数，并用记号θMA进行表示。如以上所述因为旋转磁场角度θM与检测对象的角度相一致，所以第1未知数θMA可以说成对应于角度检测值θs的值。另外，在本实施方式中，将第2未知数设定为对应于噪声磁场Mex的第1成分Mex1的强度B_ex的未知数。第2未知数并不是强度B_ex其本身，但在式(21)和以下的说明中为了方便说明用记号B_ex表示第2未知数。

式(21)的右边的N行2列的行列对应于式(5)中的H。以下用记号H_e表示该行列。行列H_e的要素对应于噪声磁场Mex与个别角度值θs_n的关系而被规定。噪声磁场Mex与个别角度值θs_n的关系如式(20)所述能够使用旋转磁场角度θM和强度B_ex来进行表示。在本实施方式中，根据式(20)中的θM的系数规定行列H_e的第1列的N个要素。具体来说，如式(21)所述，将行列H_e的第1列的N个元素都设定为1。另外，在本实施方式中，根据式(20)中的B_ex的系数规定行列H_e的第2列的N个要素。具体来说，如式(21)所述，将行列H_e的第2列的N个元素设定为-AT/B₁,-AT/B₂,……,-AT/B_N。B₁,B₂,……,B_N例如通过在噪声磁场Mex不存在的状况之下测定多个检测位置P₁,P₂,……,P_N各自上的对象磁场的强度来获得。

在此，用记号y_e表示将N个个别角度值θs₁,θs₂,……,θs_N作为要素的N维列矢量。列矢量y_e由下述式(22)进行表示。

y_e ^T＝[θs₁,θs₂,……,θs₄] (22)

角度运算部350使用将式(8)中的H,x,y分别置换成H_e,x_e,y_e的数学式来计算x_e。由此，推定第1未知数θMA和第2未知数B_ex。

角度运算部350根据被推定的第1未知数θMA而决定角度检测值θs。具体来说，角度运算部350将被推定的第1未知数θMA设定为角度检测值θs。

在本实施方式中，不使用合成磁场的强度的信息而决定角度检测值θs。因此，根据本实施方式，即使是第1以及第2信号S1_n,S2_n的大小由合成磁场的强度而发生饱和的情况下，也能够高精度地决定角度检测值θs。

还有，在本实施方式中，式(21)中的B₁,B₂,……,B_N的单位可以是任意的。即，B₁,B₂,……,B_N它们之间的比率的关系如果是与检测位置P₁,P₂,……,P_N上的对象磁场的强度的比率的关系相同的那样的值话即可。另外，式(21)中的AT并不限定于56.57，也可以是任意的常数。B₁,B₂,……,B_N的单位或AT的值如果不同的话则被推定的第2未知数B_ex的值也不同。尽管这样，被推定的第2未知数B_ex的值也因为对应于噪声磁场Mex的强度进行变化所以第2未知数B_ex可以说成对应于噪声磁场Mex的强度的值。换言之，这可以说成第2未知数B_ex的单位可以是任意的。另外，B₁,B₂,……,B_N的单位或AT的值即使不同，被推定的第1未知数θMA的值也不会不同。

接着，参照模拟的结果，对本实施方式的效果进行说明。在模拟中，在方向和强度一定的噪声磁场Mex存在的状况之下求得在生成角度检测值θs的时候的个别角度值θs_n的角度误差和角度检测值θs的角度误差。还有，在模拟中使用相当于真正的检测对象的角度的基准角度θr来求得角度误差。具体来说，将个别角度值θs_n与基准角度θr之差设定为个别角度值θs_n的角度误差，将角度检测值θs与基准角度θr之差设定为角度检测值θs的角度误差。

另外，在模拟中，与图15所表示的对象磁场相同，作为磁场产生部5所产生的对象磁场，设想在基准平面P上随着从旋转中心C(参照图12)远离而强度降低的磁场。图18是示意性地表示对象磁场的强度的分布的说明图。图18中的纵轴表示对象磁场的强度(单位为mT)。另外，在图18中正交于纵轴的2个轴表示基准平面P上的正交的2个方向的位置(单位为mm)。在图18中，将基准平面P与旋转中心C的交点(参照图12)设定为正交于该纵轴的2个轴的原点。另外，将原点上的对象磁场的强度设定为80mT，将噪声磁场Mex的强度设定为4mT。

另外，在模拟中，将由随机数生成的误差重叠于对象磁场。该误差的最大值与最小值之差为6mT。该误差是设想在角度传感器1中所产生的通常的误差的误差。通常的误差包括由多个合成磁场信息生成部的非线性引起的误差和由白噪声引起的误差。起因于该通常的误差的角度误差充分小于起因于噪声磁场Mex的角度误差。

另外，在模拟中，将多个检测位置的数量设定为16。图19是表示模拟中的多个检测位置的说明图。在图19中，多个黑圆表示多个检测位置。在模拟中，将多个检测位置在X方向和Y方向上配置成等间隔。在X方向上进行邻接的2个检测位置的间隔和在Y方向上进行邻接的2个检测位置的间隔都是0.8mm。

图20表示由模拟获得的个别角度值θs₁～θs₁₆的16个角度误差的波形的一个例子。在图20中，横轴表示基准角度θr，纵轴表示角度误差。图20所表示的16个角度误差的波形之间的振幅的差异起因于给予每个检测位置的合成磁场的噪声磁场Mex的相对性影响的差异。噪声磁场Mex的相对性影响随着检测位置P_n与旋转中心C的距离变大而变大。因此，角度误差的振幅随着检测位置P_n与旋转中心C的距离变大而变大。

图21表示由模拟获得的角度检测值θs的角度误差的波形的一个例子。在图21中，横轴表示基准角度θr，纵轴表示角度误差。如图21所示，角度检测值θs的角度误差即使与图20所表示的个别角度值θs₁～θs₁₆的16个角度误差中的任一个相比也都充分小。个别角度值θs₁～θs₁₆的16个角度误差主要是起因于噪声磁场Mex而产生的误差。另一方面，角度检测值θs的角度误差主要是起因于通常的误差而产生的误差。这样，根据本实施方式，能够减少起因于噪声磁场Mex的角度误差。

还有，本实施方式中的多个检测位置与第1实施方式中的第1～第4检测位置P1～P4相同，也可以是通过磁场产生部5的假想的直线上的互相不同的位置。在此情况下，在多个检测位置上对象磁场的强度互相不同。本实施方式中的其他结构、作用以及效果与第1或者第2实施方式相同。

还有，本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变更。例如，本发明中的多个合成磁场信息生成部也可以分别与第1实施方式中的第1～第4合成磁场信息生成部10,20,30,40相同，包含只生成合成磁场的方向的信息的部分、与此不同的只生成合成磁场的强度的信息的部分。

另外，即使将包含于各个合成磁场信息的合成磁场的强度的信息作为被预先决定的一定值，也可以在起因于噪声磁场的角度误差收敛于允许范围的情况下将包含于各个合成磁场信息的合成磁场的强度的信息作为上述一定值。在此情况下，各个合成磁场信息生成部也可以生成包含实际上检测出的合成磁场的方向的信息并且包含不是实际上检测出的合成磁场的强度的信息的上述一定值的强度的信息的合成磁场信息。

另外，在本发明中，在多个检测位置上对应于检测对象的角度的对象磁场的强度的变化的形态也可以互相不同。在此情况下，考虑多个检测位置上的对象磁场的强度的变化的形态，对多个推定合成磁场信息进行模型化，从而能够与第2实施方式相同，推定噪声磁场Mex的影响被排除了的角度检测值θs。作为在多个检测位置上对应于检测对象的磁场的对象磁场的强度的变化的形态互相不同的情况，例如在第2实施方式中存在磁铁6偏心地旋转的情况。

另外，在本发明中，在多个检测位置上，对应于检测对象的角度的对象磁场的方向的变化的形态也可以互相不同，并且对象磁场的强度或者对应于该检测对象的角度的变化的形态也可以互相不同。在此情况下，考虑多个检测位置上的对象磁场的强度或者其变化的形态和对象磁场的方向的变化的形态，对多个推定合成磁场信息进行模型化从而能够推定噪声磁场Mex的影响被排除了的角度检测值θs。

根据以上的说明，显然能够实施本发明的各种方式或变形例。因此，在权利要求的范围的均等的范围内，即使以上述最优选的方式以外的方式也能够实施本发明。

Claims (17)

1.一种角度传感器，其特征在于：

是生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器，

具备：

多个合成磁场信息生成部，分别在互相不同的多个检测位置上，检测检测对象磁场与所述检测对象磁场之外的噪声磁场的合成磁场，并且生成包含所述合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息；以及

角度运算部，生成所述角度检测值，

在所述多个检测位置的各个检测位置上，所述检测对象磁场的方向对应于所述检测对象的角度而变化，

所述角度运算部以所述多个合成磁场信息和多个被推定的合成磁场信息的对应的信息彼此之差的平方和成为最小的方式决定对应于所述角度检测值的第1推定值以及对应于所述噪声磁场的第2推定值，并根据所述第1推定值来生成所述角度检测值，

所述多个被推定的合成磁场信息分别是所述多个合成磁场信息的推定信息。

2.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于：

所述多个合成磁场信息生成部分别包含生成表示所述合成磁场的互相不同的方向的2个成分的强度的2个检测信号的2个检测信号生成部，所述多个合成磁场信息分别根据所述2个检测信号而生成。

3.如权利要求2所述的角度传感器，其特征在于：

所述2个成分是所述合成磁场的互相正交的方向的2个成分。

4.如权利要求2所述的角度传感器，其特征在于：

所述2个检测信号生成部分别包含至少1个磁检测元件。

5.如权利要求1所述的角度传感器，其特征在于：

在所述多个检测位置上，所述检测对象磁场的强度互相不同。

6.一种角度传感器，其特征在于：

是生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器，

具备：

多个合成磁场信息生成部，分别在互相不同的多个检测位置上，检测检测对象磁场与所述检测对象磁场之外的噪声磁场的合成磁场，并且生成包含所述合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息；以及

角度运算部，生成所述角度检测值，

在所述多个检测位置的各个检测位置上，所述检测对象磁场的方向对应于所述检测对象的角度而变化，

所述多个合成磁场信息分别包含所述合成磁场的方向和强度的信息，

所述角度运算部以所述多个合成磁场信息和多个被推定的合成磁场信息的对应的信息彼此之差的平方和成为最小的方式决定第1以及第2推定值，根据所述第1推定值来决定所述角度检测值，

所述第1推定值包括对应于所述角度检测值的方向的信息和对应于规定的位置上的所述检测对象磁场的强度的大小的信息，

所述第2推定值包括对应于所述噪声磁场的方向的方向的信息和对应于所述噪声磁场的强度的大小的信息，

所述多个被推定的合成磁场信息分别为所述多个合成磁场信息的推定信息，并且根据所述第1以及第2推定值而生成。

7.一种角度传感器，其特征在于：

是生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器，

具备：

多个合成磁场信息生成部，分别在互相不同的多个检测位置上，检测检测对象磁场与所述检测对象磁场之外的噪声磁场的合成磁场，并且生成包含所述合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息；以及

角度运算部，生成所述角度检测值，

在所述多个检测位置的各个检测位置上，所述检测对象磁场的方向对应于所述检测对象的角度而变化，

在所述多个检测位置上，对应于所述检测对象的角度的所述检测对象磁场的方向的变化的形态互相不同，

所述角度运算部根据所述多个合成磁场信息并使用最小二乘法来生成所述角度检测值。

8.一种角度传感器，其特征在于：

是生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器，

具备：

多个合成磁场信息生成部，分别在互相不同的多个检测位置上，检测检测对象磁场与所述检测对象磁场之外的噪声磁场的合成磁场，并且生成包含所述合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息；以及

角度运算部，生成所述角度检测值，

在所述多个检测位置的各个检测位置上，所述检测对象磁场的方向对应于所述检测对象的角度而变化，

所述多个合成磁场信息分别包含所述合成磁场的方向的信息，

所述角度运算部设想第1未知数、第2未知数和多个被设想的磁场信息，

所述第1未知数为对应于所述角度检测值的值，

所述第2未知数为对应于所述噪声磁场的强度的值，

所述多个被设想的磁场信息为根据所述第1以及第2未知数而设想的对应于所述多个合成磁场信息的信息，

所述角度运算部进一步以所述多个合成磁场信息和多个被设想的磁场信息的对应的信息彼此之差的平方和成为最小的方式推定所述第1以及第2未知数并且根据被推定的第1未知数而决定所述角度检测值。

9.如权利要求8所述的角度传感器，其特征在于：

所述多个合成磁场信息生成部分别具备：

第1信号生成部，生成与所述合成磁场的方向相对于基准方向所成的角度的余弦具有对应关系的第1信号；

第2信号生成部，生成与所述合成磁场的方向相对于所述基准方向所成的角度的正弦具有对应关系的第2信号；

个别角度运算部，根据所述第1以及第2信号，生成作为所述合成磁场信息的表示所述合成磁场的方向相对于所述基准方向所成的角度的个别角度值。

10.如权利要求9所述的角度传感器，其特征在于：

所述第1以及第2信号生成部分别包含至少1个磁检测元件。

11.如权利要求8所述的角度传感器，其特征在于：

在所述多个检测位置中的至少2个检测位置上，所述检测对象磁场的强度互相不同。

12.一种角度传感器***，其特征在于：

具备：

生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器；以及

产生检测对象磁场的磁场产生部，

所述角度传感器具备：

多个合成磁场信息生成部，分别在互相不同的多个检测位置上，检测所述检测对象磁场与所述检测对象磁场之外的噪声磁场的合成磁场，并且生成包含所述合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息；以及

角度运算部，生成所述角度检测值，

在所述多个检测位置的各个检测位置上，所述检测对象磁场的方向对应于所述检测对象的角度而变化，

所述角度运算部以所述多个合成磁场信息和多个被推定的合成磁场信息的对应的信息彼此之差的平方和成为最小的方式决定对应于所述角度检测值的第1推定值以及对应于所述噪声磁场的第2推定值，并根据所述第1推定值来生成所述角度检测值，

所述多个被推定的合成磁场信息分别是所述多个合成磁场信息的推定信息。

13.如权利要求12所述的角度传感器***，其特征在于：

所述多个检测位置的距所述磁场产生部的距离互相不同，

在所述多个检测位置上，所述检测对象磁场的强度互相不同。

14.一种角度传感器***，其特征在于：

具备：

生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器；以及

产生检测对象磁场的磁场产生部，

所述角度传感器具备：

多个合成磁场信息生成部，分别在互相不同的多个检测位置上，检测所述检测对象磁场与所述检测对象磁场之外的噪声磁场的合成磁场，并且生成包含所述合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息；以及

角度运算部，生成所述角度检测值，

在所述多个检测位置的各个检测位置上，所述检测对象磁场的方向对应于所述检测对象的角度而变化，

所述角度运算部根据所述多个合成磁场信息并使用最小二乘法来生成所述角度检测值，

所述多个检测位置是通过所述磁场产生部的假想的直线上的互相不同的位置，并且距所述磁场产生部的距离互相不同，

在所述多个检测位置上，所述检测对象磁场的强度互相不同。

15.一种角度传感器***，其特征在于：

具备：

生成与检测对象的角度具有对应关系的角度检测值的角度传感器；以及

产生检测对象磁场的磁场产生部，

所述角度传感器具备：

多个合成磁场信息生成部，分别在互相不同的多个检测位置上，检测所述检测对象磁场与所述检测对象磁场之外的噪声磁场的合成磁场，并且生成包含所述合成磁场的方向和强度中的至少方向的信息的多个合成磁场信息；以及

角度运算部，生成所述角度检测值，

在所述多个检测位置的各个检测位置上，所述检测对象磁场的方向对应于所述检测对象的角度而变化，

所述角度运算部根据所述多个合成磁场信息并使用最小二乘法来生成所述角度检测值，

所述多个检测位置处于同一平面上。

16.如权利要求15所述的角度传感器***，其特征在于：

在所述多个检测位置上，对应于所述检测对象的角度的所述检测对象磁场的方向的变化的形态互相不同。

17.如权利要求15所述的角度传感器***，其特征在于：

在所述多个检测位置中的至少2个检测位置上，所述检测对象磁场的强度互相不同。

Images