JP2001141409A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出装置の小型化、簡素化。 【解決手段】 コイル部５０には所定交流で励磁される
コイルＬ１を配置し、２次コイルは持たない。コイルＬ
１に対して相対的に変位するよう磁気応答部材６０を配
置し、所定範囲内での検出対象の変位に応じてコイルＬ
１のインピーダンスが増加又は減少変化し、これに応じ
たコイル端子間電圧Ｖｘを出力する。交流の所定基準電
圧Ｖａ，Ｖｂを発生し、コイル出力電圧Ｖｘと演算する
ことで、第１及び第２の周期的振幅関数を振幅係数とし
て持つ第１及び第２の交流出力信号（典型的にはｓｉｎ
θｓｉｎωｔとｃｏｓθｓｉｎωｔと表現できるもの）
を生成する。この振幅係数関数の位相成分θにより検出
対象位置を検出する。２つのコイルと１つの基準電圧を
使用してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、交流励磁される
コイルとこのコイルに対して相対的に変位する磁性体又
は導電体とを含んで構成される位置検出装置に関し、所
定範囲での直線位置または回転位置の検出に適したもの
であり、特に、１相の交流で励磁される１次コイルのみ
を使用して複数相の振幅関数特性を示す出力交流信号を
検出対象位置に応じて生成するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＶＤＴといわれる誘導型直線位置検出
器が知られている。２ワイヤタイプＬＶＤＴは、１個の
１次コイルと１個の２次コイルとからなり、磁性体から
なる可動部のコイル部への侵入量に応じて１次２次コイ
ル間の誘導結合が変化し、それに応じた電圧レベルの誘
導出力信号を２次コイルに生成する。３ワイヤタイプＬ
ＶＤＴは、１個の１次コイルと逆相直列接続された２個
の２次コイルとからなる差動トランス構成であり、この
場合は、所定長の磁性体からなる可動部が逆相２次コイ
ルのどちらかへの侵入量に応じて１次２次コイル間の誘
導結合がバランス的に変化し、それに応じた電圧レベル
の誘導出力信号を２次コイルに生成する。このＬＶＤＴ
の２次出力信号をアナログ的に加算または減算する演算
を行うことで、可動部の位置に応じたサイン特性の出力
信号とコサイン特性の出力信号とを生成し、これらのサ
イン特性の出力信号とコサイン特性の出力信号とをＲＤ
コンバータで処理して、可動部の位置を検出したディジ
タルデータを生成する。また、別のタイプの位置検出器
として、励磁コイルのみを設け、可動磁性体コアの変位
に応じたその自己インダクタンスの変化をＲ−Ｌ回路に
よる移相量を測定することで検出するようにしたものも
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来知られたＬＶＤＴ
は、１次コイルと２次コイルが必要であるため、部品点
数が多くなり、製造コストを低廉にするのに限界があっ
た。また、小型化するにも限界があった。また、可動部
の位置に応じたサイン特性及びコサイン特性の出力信号
における利用可能な位相角範囲は、２ワイヤタイプＬＶ
ＤＴでは４５度程度、３ワイヤタイプＬＶＤＴでは９０
度程度と比較的狭く、検出可能位相角範囲を拡大するこ
とは困難であった。また、３ワイヤタイプＬＶＤＴで
は、可動部がコイル部の中央に位置する状態を基準にし
てその左右に変位する位置しか検出することができない
ため、応用の際に、使い勝手が悪いという問題があっ
た。また、検出対象の微小変位に対する検出分解能が悪
かった。一方、励磁コイルの自己インダクタンスを測定
するタイプの位置検出器では、コイル数を減らすことが
できるが、検出対象の変位に応じた移相量が狭い範囲で
しか得られないため、実際はその移相量の測定が困難で
あり、また、検出分解能が悪く、実用化には不向きであ
った。また、周辺環境温度の変化に付随してコイルのイ
ンピーダンスが変化すると、移相量も変化してしまうた
め、温度特性の補償を行うことができなかった。

【０００４】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、小型かつシンプルな構造を持つと共に、利用可能な
位相角範囲を広くとることができ、また、検出対象の変
位が微小でも高分解能での検出が可能であり、温度特性
の補償も容易な、位置検出装置を提供しようとするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る位置検出装
置は、交流信号で励磁される少なくとも１つのコイルを
配置してなるコイル部と、前記コイル部に対して相対的
に変位するよう配置された磁気応答部材であって、検出
対象の変位に応じて該部材と前記コイル部との相対的位
置が変化し、この相対的位置に応じて前記コイルのイン
ピーダンスを変化させ、このインピーダンス変化に基づ
き前記相対的位置が所定の範囲にわたって変化する間で
前記コイルに生じる電圧が変化するようにしたものと、
交流信号からなる所定の少なくとも１つの基準電圧を発
生する回路と、前記コイルに生じる電圧を取り出し、前
記基準電圧と演算することで、所定の周期的振幅関数を
振幅係数として持つ交流出力信号を少なくとも２つ生成
する演算回路であって、前記各交流出力信号の前記周期
的振幅関数はその周期特性において所定位相だけずれて
いるものとを具える。

【０００６】磁気応答部材は、典型的には、磁性体及び
導電体の少なくとも一方を含んでなるものである。磁気
応答部材が磁性体からなる場合は、該部材のコイルに対
する近接の度合いが増すほど、該コイルのインダクタン
スが増加して、該コイルの電気的インピーダンスが増加
し、該コイルに生じる電圧、つまり端子間電圧（若しく
は電圧降下）、が増加する。反対に、該磁気応答部材の
コイルに対する近接の度合いが減少するほど、該コイル
のインダクタンスが減少して、該コイルの電気的インピ
ーダンスが減少し、該コイルに生じる電圧、つまり端子
間電圧、が減少する。こうして、検出対象の変位に伴
い、コイルに対する磁気応答部材の相対的位置が所定の
範囲にわたって変化する間で該コイルの端子間電圧は、
増加若しくは減少変化することになる。

【０００７】例えば、典型的には、コイルに対する磁気
応答部材の相対的位置が所定の範囲にわたって変化する
間で該コイルの端子間電圧が示す漸増変化カーブは、サ
イン関数における０度から９０度までの範囲の関数値変
化になぞらえることができる。ここで、交流信号成分を
ｓｉｎωｔで示し、コイルの端子間電圧が示す漸増変化
カーブにおける適当な区間の始まりの位置に対応して得
られるコイル出力電圧Ｖｘの振幅係数レベル値をＰａと
すると、該区間の始まりの位置に対応するコイル出力電
圧Ｖｘは、Ｐa ｓｉｎωｔと表わせる。そして、該区間
の終わりの位置に対応して得られるコイル出力電圧Ｖｘ
の振幅係数レベル値をＰｂとすると、該区間の終わりの
位置に対応するコイル出力電圧は、Ｐb ｓｉｎωｔと表
わせる。ここで、始まりの位置に対応するコイル出力電
圧Ｖｘの値Ｐa ｓｉｎωｔと同じ値の交流電圧を基準電
圧Ｖａと定めて、これをコイル出力電圧Ｖｘから減算す
ると、コイル出力電圧Ｖｘの振幅係数を関数Ａ（ｘ）で
示すと、 Ｖｘ−Ｖａ＝Ａ(ｘ) ｓｉｎωｔ−Ｐa ｓｉｎωｔ ＝｛Ａ(ｘ) −Ｐa ｝ｓｉｎωｔ …式（１） となる。前記区間の始まりの位置では、Ａ（ｘ）＝Ｐａ
であることから、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｘ) −
Ｐa 」は「０」となる。一方、前記区間の終わり位置で
は、Ａ（ｘ）＝Ｐｂであることから、この演算結果の振
幅係数「Ａ(ｘ)−Ｐa 」は「Ｐb −Ｐa 」となる。よっ
て、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｘ)−Ｐa 」は、前記
区間の範囲内において、「０」から「Ｐb −Ｐa 」まで
漸増する関数特性を示す。ここで、「Ｐb −Ｐa 」は最
大値であるから、これを等価的に「１」と考えると、前
記式（１）に従う交流信号の振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa」
は、前記区間の範囲内において、「０」から「１」まで
変化することになり、この振幅係数の関数特性は、サイ
ン関数の第１象限（つまり０度から９０度の範囲）の特
性になぞらえることができる。よって、前記式（１）に
従う交流信号の振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa 」は、等価的
にｓｉｎθ（ただし、大体、０°≦θ≦９０°）と表わ
せる。

【０００８】好ましい一実施形態は、前記コイル部は、
１つのコイルを配置してなり、前記所定の基準電圧を発
生する回路は、第１及び第２の基準電圧を発生し、前記
演算回路は、前記１つのコイルから取り出した電圧と前
記第１及び第２の基準電圧とを用いて所定の第１の演算
及び第２の演算をそれぞれ行うことで、第１の振幅関数
を振幅係数として持つ第１の交流出力信号と、第２の振
幅関数を振幅係数として持つ第２の交流出力信号とをそ
れぞれ生成するものである。この場合、コイル部は、た
だ１つのコイルを持つだけでよいので、構成を最小限に
簡略化することができる。上記第１の基準電圧として上
記Ｖａを使用することで、上記第１の振幅関数として、
サイン関数のほぼ第１象限（つまり０度から９０度の範
囲）の特性を持つものを得ることができる。

【０００９】また、前記区間の終わりの位置に対応する
コイル出力電圧Ｖｘの値Ｐb ｓｉｎωｔと同じ値の交流
電圧を第２の基準電圧Ｖｂと定め、これとコイル出力電
圧Ｖｘとの差を求めると、 Ｖｂ−Ｖｘ＝Ｐb ｓｉｎωｔ−Ａ(ｘ) ｓｉｎωｔ ＝｛Ｐb −Ａ(ｘ) ｝ｓｉｎωｔ …式（２） となる。前記区間の始まりの位置では、Ａ（ｘ）＝Ｐａ
であることから、この演算結果の振幅係数「Ｐb −Ａ
(ｘ) 」は「Ｐb −Ｐa 」となる。一方、前記区間の終
わり位置では、Ａ（ｘ）＝Ｐｂであることから、この演
算結果の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は「０」となる。
よって、この演算結果の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」
は、前記区間の範囲内において、「Ｐb −Ｐa 」から
「０」まで漸減する関数特性を示す。前記と同様に、
「Ｐb −Ｐa 」を等価的に「１」と考えると、前記式
（２）に従う交流信号の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」
は、前記区間の範囲内において、「１」から「０」まで
変化することになり、この振幅係数の関数特性は、コサ
イン関数の第１象限（つまり０度から９０度の範囲）の
特性になぞらえることができる。よって、前記式（２）
に従う交流信号の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は、等価
的にｃｏｓθ（ただし、大体、０°≦θ≦９０°）と表
わせる。なお、式（２）の減算は「Ｖｘ−Ｖｂ」であっ
てもよい。

【００１０】こうして、１つのコイルと２つの基準電圧
を用いるだけで、検出対象位置に応じてサイン及びコサ
イン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す２つの交流出力
信号を生成することができる。例えば、検出対象位置を
角度θに置き換えて示すと、概ね、サイン関数特性を示
す振幅を持つ交流出力信号は、ｓｉｎθｓｉｎωｔで示
すことができるものであり、コサイン関数特性を示す振
幅を持つ交流出力信号は、ｃｏｓθｓｉｎωｔで示すこ
とができるものである。これは、レゾルバといわれる位
置検出器の出力信号の形態と同様のものであり、極めて
有用なものである。例えば、前記演算回路で生成された
前記２つの交流出力信号を入力し、該２つの交流出力信
号における振幅値の相関関係から該振幅値を規定する前
記サイン及びコサイン関数における位相値を検出し、検
出した位相値に基づき前記検出対象の位置検出データを
生成する振幅位相変換部を具備するようにするとよい。
なお、上記サイン及びコサイン関数は、ほぼ１象限分
（９０度）の範囲の特性を示すので、検出可能な位置範
囲がほぼ９０度の範囲の位相角に換算されて検出される
ことになる。

【００１１】ここで、基準電圧Ｖａ，ＶｂのレベルＰ
ａ，Ｐｂを可変設定することは、検出可能な位置範囲を
可変設定することにつながる。例えば、レベルＰａとＰ
ｂの差が大きくなるようにこれらの値を設定すると、検
出可能な位置範囲が広がり、小さくなるようにこれらの
値を設定すると、検出可能な位置範囲が狭まる。検出可
能な位置範囲の変化にかかわらず、この範囲内での位置
が、常にほぼ９０度の範囲の位相角に換算されて検出さ
れるので、基準電圧Ｖａ，Ｖｂのレベルを可変設定する
ことで位置検出の分解能を可変設定できることになる。
このことは、例えば、微小変位を検出する場合であって
も、超高分解能での位置検出が可能であることを意味し
ている。

【００１２】別の一実施形態は、前記コイル部は、２つ
のコイルを配置してなり、検出対象の変位に応じて前記
磁気応答部材に対する各コイルの相対的位置が逆特性で
変化し、これに応じて前記各コイルのインピーダンスが
逆特性で変化し、前記所定の基準電圧を発生する回路
は、１つの基準電圧を発生し、前記演算回路は、前記各
コイルから取り出した電圧と前記基準電圧とを用いて所
定の第１の演算及び第２の演算をそれぞれ行うことで、
第１の振幅関数を振幅係数として持つ第１の交流出力信
号と、第２の振幅関数を振幅係数として持つ第２の交流
出力信号とをそれぞれ生成するものである。

【００１３】例えば、前述と同様に、磁気応答部材の相
対的位置が所定の範囲にわたって変化する間で第１のコ
イルの端子間電圧が示す漸増変化カーブは、サイン関数
における０度から９０度までの範囲の関数値変化になぞ
らえることができる。すなわち、適当な区間の始まりの
位置に対応して得られるコイル出力電圧ＶｘはＰa ｓｉ
ｎωｔと表わすことができ、これは最小値に相当する。
この始まりの位置を基準電圧Ｖａで設定できる。基準電
圧Ｖａ＝Ｐa ｓｉｎωｔを用いて上記（式１）と同じ演
算を行うことにより、 Ｖｘ−Ｖａ＝｛Ａ(ｘ) −Ｐa ｝ｓｉｎωｔ となり、前述と同様に、この振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa
」の関数特性として、サイン関数の第１象限（つまり
０度から９０度の範囲）の特性、つまり等価的にｓｉｎ
θ（ただし、大体、０°≦θ≦９０°）になぞらえるこ
とができる。

【００１４】一方、第２のコイルの端子間電圧は、上記
とは逆特性の漸減変化カーブを示し、前記区間の始まり
の位置に対応して得られる第２のコイル出力電圧Ｖｙを
仮りにＰa' ｓｉｎωｔと表わすと、これは最大値に相
当する。上記基準電圧Ｖａを第２コイル出力電圧Ｖｙか
ら減算すると、コイル出力電圧Ｖｙの振幅係数を関数Ａ
（ｙ）で示すと、 Ｖｙ−Ｖａ＝Ａ(ｙ) ｓｉｎωｔ−Ｐa ｓｉｎωｔ ＝｛Ａ(ｙ) −Ｐa ｝ｓｉｎωｔ …式（３） となる。前記区間の始まりの位置では、Ａ（ｙ）＝Ｐa'
であることから、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｙ) −
Ｐa 」は「Ｐa' −Ｐa 」であり、「最大値−最小値」
であるから、等価的に「１」とみなせる最大値、とな
る。一方、前記区間の終わり位置では、Ａ（ｙ）＝Ｐａ
であることから、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｙ) −
Ｐa 」は「０」となる。よって、この演算結果の振幅係
数「Ａ(ｙ) −Ｐa 」は、前記区間の範囲内において、
最大値「Ｐa' −Ｐa 」（つまり「１」）から「０」ま
で漸減する関数特性を示し、この振幅係数の関数特性
は、コサイン関数の第１象限（つまり０度から９０度の
範囲）の特性になぞらえることができる。よって、前記
式（３）に従う交流信号の振幅係数「Ａ(ｙ) −Ｐa 」
は、等価的にｃｏｓθ（ただし、大体、０°≦θ≦９０
°）と表わせる。

【００１５】こうして、２つのコイルと１つの基準電圧
を用いる場合も、検出対象位置に応じてサイン及びコサ
イン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す２つの交流出力
信号（ｓｉｎθｓｉｎωｔとｃｏｓθｓｉｎωｔ）を生
成することができる。この場合も、上記サイン及びコサ
イン関数は、ほぼ１象限分（９０度）の範囲の特性を示
すので、検出可能な位置範囲がほぼ９０度の範囲の位相
角に換算されて検出されることになる。また、前述と同
様に、基準電圧Ｖａを可変することにより、検出可能な
位置範囲を可変設定することができ、検出分解能を調整
することができる。

【００１６】なお、磁気応答部材として、銅のような良
導電体を使用した場合は、渦電流損によってコイルの自
己インダクタンスが減少し、磁気応答部材のコイルに対
する近接に伴い該コイルの端子間電圧が漸減することに
なる。この場合も、上記と同様に検出することが可能で
ある。また、磁気応答部材として、磁性体と導電体を組
合わせたハイブリッドタイプのものを用いてもよい。別
の実施形態として、磁気応答部材として永久磁石を含
み、コイルは磁性体コアを含むようにしてもよい。この
場合は、コイルの側の磁性体コアにおいて永久磁石の接
近に応じて対応する箇所が磁気飽和又は過飽和となり、
該磁気応答部材すなわち永久磁石のコイルに対する相対
的変位に応じて該コイルの端子間電圧が漸減することに
なる。

【００１７】かくして、この発明によれば、１次コイル
のみを設ければよく、２次コイルは不要であるため、小
型かつシンプルな構造の位置検出装置を提供することが
できる。また、１つのコイルと２つの基準電圧を用いる
だけで、あるいは２つのコイルと１つの基準電圧を用い
ることにより、検出対象位置に応じて所定の周期関数特
性に従う振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信号（例え
ばサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示
す２つの交流出力信号）を容易に生成することができ、
利用可能な位相角範囲として少なくともほぼ１象限（９
０度）分をとることができる。従って、少ないコイルで
ありながら比較的広い位相角範囲で検出を行うことがで
き、検出分解能を向上させることができる。また、検出
対象の変位が微小でも高分解能での位置検出が可能であ
る。更に、基準電圧を発生する回路として、検出用のコ
イルと同等の温度特性を示す回路（例えばコイル）を使
用すれば、演算回路におけ減算演算によって、温度ドリ
フト特性が自動的に補償されることとなり、温度変化の
影響を排除した位置検出を容易に行うことができる。勿
論、基準電圧を発生する回路は、コイルに限らず、抵抗
等、その他適宜の構成からなる電圧生成回路を使用して
よい。なお、コイルと基準電圧の数は１又は２に限定さ
れず、それ以上であってもよく、これに伴い、利用可能
な位相角範囲を、ほぼ１象限（９０度）分に限らず、更
に拡大することも可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明しよう。図１（Ａ）は、こ
の発明の一実施例に係る位置検出装置におけるコイル部
５０と磁気応答部材６０との物理的配置関係の一例をコ
イル軸方向断面略図によって示すもの、同図（Ｂ）はそ
の平面略図、同図（Ｃ）は該コイル部５０に関連する電
気回路の一例を示す図である。図１に示す位置検出装置
は、検出対象の直線位置を検出するものであり、例え
ば、コイル部５０が相対的に固定されており、磁気応答
部材６０が検出対象の変位に応じて相対的に直線変位す
る。この逆に、磁気応答部材６０を相対的に固定し、コ
イル部５０を検出対象の変位に応じて相対的に変位させ
てもよいのは勿論である。

【００１９】コイル部５０は、所定の交流信号によって
励磁される１つのコイルＬ１を含み、該コイルＬ１には
磁性体コア５１が設けられている。磁気応答部材６０
は、コイルＬ１の磁性体コア５１の端部に対して空隙を
介して対向するフラットな面を成し、検出対象位置の変
化に連動して磁気応答部材６０の面が矢印ｘ方向又はそ
の逆向きに変位する。この空隙の変化によって、磁性体
コア５１を通ってコイルＬ１を貫く磁束量が変化し、も
って、コイルＬ１の自己インダクタンスが変化する。こ
のインダクタンス変化は、コイルＬ１のインピーダンス
変化でもあり、該コイルＬ１の端子間電圧として測定で
きる。一例として、磁気応答部材６０の材質は、鉄のよ
うな磁性体からなっているものとして説明を進める。こ
のような構造の位置検出装置は例えばダイヤフラムのよ
うな膜の微小な変位の検出に適している。その場合、検
出対象たるダイヤフラムそれ自体が磁性体（若しくは導
電体）からなっている場合は、それ自体を磁気応答部材
６０として機能させることができる。あるいは、検出対
象たるダイヤフラム等に膜状若しくは面状の磁気応答部
材６０を貼り付ける若しくは塗布するようにしてもよ
い。

【００２０】図１（Ａ）において、磁気応答部材６０の
最大移動範囲を点ａとｂで例示した。点ａの位置がコイ
ルＬ１から最も離れる位置、点ｂが最も近づく位置であ
る。図２（Ａ）は、検出対象位置（横軸ｘ）に対するコ
イルＬ１のインピーダンス（たて軸ｚ）を例示するグラ
フである。磁気応答部材６０が点ａのときのコイルＬ１
のインピーダンスをＺａで示し、点ｂのときのそれをＺ
ｂで示す。インピーダンスＺａのときコイルＬ１の端子
間電圧つまり出力電圧は最小レベル（最小振幅係数）で
あり、インピーダンスＺｂのときのそれは最大レベル
（最大振幅係数）である。

【００２１】コイルＬ１の端子間電圧は、磁気応答部材
６０の相対的位置がａからｂまで動く間で、前記インピ
ーダンスＺａに対応する最小値からインピーダンスＺｂ
に対応する最大値まで漸増変化する。このようなコイル
Ｌ１の端子間電圧がとり得る値の範囲内で第１及び第２
の基準電圧Ｖａ，Ｖｂを適宜に設定する。すなわち、位
置ａからｂまでの最大移動範囲のうち、適当な区間を検
出対象区間Ｒとして選定し、この区間Ｒの始まりの位置
に対応して生じるコイルＬ１の端子間電圧の振幅係数レ
ベル値（すなわちインピーダンス）をＰａとすると、該
区間Ｒの始まりの位置に対応するコイルＬ１の端子間電
圧すなわち出力電圧ＶｘはＰa ｓｉｎωｔであり、これ
を第１の基準電圧Ｖａとして設定する。すなわち、 Ｖａ＝Ｐa ｓｉｎωｔ である。また、該区間Ｒの終わりの位置に対応して生じ
るコイルＬ１の端子間電圧の振幅係数レベル値（すなわ
ちインピーダンス）をＰｂとすると、該区間Ｒの終わり
の位置に対応するコイルＬ１の端子間電圧すなわち出力
電圧ＶｘはＰb ｓｉｎωｔであり、これを第２の基準電
圧Ｖｂとして設定する。すなわち、 Ｖｂ＝Ｐb ｓｉｎωｔ である。

【００２２】図１（Ｃ）に示すように、検出用のコイル
Ｌ１は、交流発生源３０から発生される所定の１相の交
流信号（仮にｓｉｎωｔで示す）によって定電圧又は定
電流で励磁される。前述の通り、検出用のコイルＬ１の
インダクタンスは、検出対象位置に応じて可変であるた
め、図では等価的に可変インダクタンスとして図示して
ある。また、各基準電圧Ｖａ，Ｖｂを発生するための回
路として、コイルＬｒ１，Ｌｒ２が設けられており、こ
れらも交流発生源３０からの交流信号によって駆動され
る。これらは、所望の検出対象区間Ｒを決定するために
一旦設定した後は、その設定値に固定される。

【００２３】演算回路３１Ａは、検出用コイルＬ１の出
力電圧Ｖｘから第１の基準電圧Ｖａを減算するもので、
前記式（１）のように、コイル出力電圧Ｖｘの振幅係数
を関数Ａ（ｘ）で示すと、 なる演算を行う。第１基準電圧Ｖａによって設定した検
出対象区間Ｒの始まりの位置では、Ａ（ｘ）＝Ｐａであ
ることから、この演算結果の振幅係数「Ａ(ｘ)−Ｐa 」
は「０」となる。一方、該区間Ｒの終わり位置では、Ａ
（ｘ）＝Ｐｂであることから、この演算結果の振幅係数
「Ａ(ｘ) −Ｐa 」は「Ｐb −Ｐa 」となる。よって、
この演算結果の振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa 」は、該区間
Ｒの範囲内において、「０」から「Ｐb −Ｐa 」まで漸
増する関数特性を示す。ここで、「Ｐb −Ｐa 」は最大
値であるから、これを等価的に「１」と考えると、前記
式に従う交流信号の振幅係数「Ａ(ｘ) −Ｐa 」は、区
間Ｒの範囲内において、「０」から「１」まで変化する
ことになり、この振幅係数の関数特性は、図２（Ｂ）に
示すように、サイン関数の第１象限（つまり０度から９
０度の範囲）の特性になぞらえることができる。よっ
て、前記式に従う交流信号の振幅係数「Ａ(ｘ)−Ｐa 」
は、等価的にｓｉｎθ（ただし、大体、０°≦θ≦９０
°）を用いて表わせる。なお、図２（Ｂ）では、位置ｘ
に対するサイン関数特性の振幅係数のカーブｓｉｎθの
みを示しているが、実際の演算回路３１Ａの出力はこの
振幅係数ｓｉｎθに対応する振幅レベルを持つ交流信号
ｓｉｎθｓｉｎωｔである。

【００２４】演算回路３１Ｂは、検出用コイルＬ１の出
力電圧Ｖｘと第２の基準電圧Ｖｂとの差を求めるもの
で、前記式（２）のように、 なる演算を行う。検出対象区間Ｒの始まりの位置では、
Ａ（ｘ）＝Ｐａであることから、この演算結果の振幅係
数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は「Ｐb −Ｐa 」となる。一方、
第２の基準電圧Ｖｂによって設定した該区間Ｒの終わり
位置では、Ａ（ｘ）＝Ｐｂであることから、この演算結
果の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は「０」となる。よっ
て、この演算結果の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は、該
区間Ｒの範囲内において、「Ｐb −Ｐa 」から「０」ま
で漸減する関数特性を示す。前記と同様に、「Ｐb −Ｐ
a 」を等価的に「１」と考えると、前記式に従う交流信
号の振幅係数「Ｐb −Ａ(ｘ) 」は、区間Ｒの範囲内に
おいて、「１」から「０」まで変化することになり、こ
の振幅係数の関数特性は、コサイン関数の第１象限（つ
まり０度から９０度の範囲）の特性になぞらえることが
できる。よって、前記式に従う交流信号の振幅係数「Ｐ
b −Ａ(ｘ) 」は、等価的にｃｏｓθ（ただし、大体、
０°≦θ≦９０°）を用いて表わせる。この場合も、図
２（Ｂ）では、位置ｘに対するコサイン関数特性の振幅
係数のカーブｃｏｓθのみを示しているが、実際の演算
回路３１Ｂの出力はこの振幅係数ｃｏｓθに対応する振
幅レベルを持つ交流信号ｃｏｓθｓｉｎωｔである。な
お、演算回路３１Ｂでの減算は「Ｖｘ−Ｖｂ」であって
もよい。

【００２５】こうして、検出対象位置ｘに応じてサイン
及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す２つの
交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔとｃｏｓθｓｉｎωｔ
を生成することができる。これは一般にレゾルバといわ
れる位置検出器の出力信号の形態と同様のものであり、
有効に活用することができる。例えば、演算回路３１
Ａ，３１Ｂで生成されたレゾルバタイプの２つの交流出
力信号を位相検出回路（若しくは振幅位相変換手段）３
２に入力し、該２つの交流出力信号における振幅値の相
関関係から該振幅値を規定する前記サイン及びコサイン
関数ｓｉｎθ及びｃｏｓθの位相値θを計測すること
で、検出対象位置をアブソリュートで検出することがで
きる。この位相検出回路３２としては、例えば本出願人
の出願に係る特開平９−１２６８０９号公報に示された
技術を用いて構成するとよい。例えば、第１の交流出力
信号ｓｉｎθｓｉｎωｔを電気的に９０度シフトするこ
とで、交流信号ｓｉｎθｃｏｓωｔを生成し、これと第
２の交流出力信号ｃｏｓθｓｉｎωｔを加減算合成する
ことで、ｓｉｎ（ωｔ＋θ）およびｓｉｎ（ωｔ−θ）
なる、θに応じて進相および遅相方向に位相シフトされ
た２つの交流信号（位相成分θを交流位相ずれに変換し
た信号）を生成し、その位相θを測定することで、スト
ローク位置検出データを得ることができる。位相検出回
路３２は、専用回路（例えば集積回路装置）で構成して
もよいし、プログラム可能なプロセッサまたはコンピュ
ータを使用して所定のソフトウェアを実行することによ
り位相検出処理を行うようにしてもよい。あるいは、公
知のレゾルバ出力を処理するために使用されるＲ−Ｄコ
ンバータを、この位相検出回路３２として使用するよう
にしてもよい。また、位相検出回路３２における位相成
分θの検出処理は、ディジタル処理に限らず、積分回路
等を使用したアナログ処理で行ってもよい。また、ディ
ジタル位相検出処理によって回転位置θを示すディジタ
ル検出データを生成した後、これをアナログ変換して回
転位置θを示すアナログ検出データを得るようにしても
よい。勿論、位相検出回路３２を設けずに、演算回路３
１Ａ，３１Ｂの出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔ及びｃｏｓ
θｓｉｎωｔをそのまま出力するようにしてもよい。

【００２６】なお、図２（Ｂ）に示すように、サイン及
びコサイン関数特性の交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔ
及びｃｏｓθｓｉｎωｔにおける振幅特性は、位相角θ
と検出対象位置ｘとの対応関係が線形性を持つものとす
ると、真のサイン及びコサイン関数特性を示していな
い。しかし、位相検出回路３２では、見かけ上、この交
流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔ及びｃｏｓθｓｉｎωｔ
をそれぞれサイン及びコサイン関数の振幅特性を持つも
のとして位相検出処理する。その結果、検出した位相角
θは、検出対象位置ｘに対して、線形性を示さないこと
になる。しかし、位置検出にあたっては、そのように、
検出出力データ（検出した位相角θ）と実際の検出対象
位置との非直線性はあまり重要な問題とはならない。つ
まり、所定の反復再現性をもって位置検出を行なうこと
ができればよいのである。また、必要とあらば、位相検
出回路３２の出力データを適宜のデータ変換テーブルを
用いてデータ変換することにより、検出出力データと実
際の検出対象位置との間に正確な線形性を持たせること
が容易に行なえる。よって、本発明でいうサイン及びコ
サイン関数の振幅特性とは、真のサイン及びコサイン関
数特性を示していなければならないものではなく、図２
（Ｂ）に示されるように、実際は三角波形状のようなも
のであってよいものであり、要するに、そのような傾向
を示していればよい。つまり、サイン等の三角関数に類
似した関数であればよい。なお、図２（Ｂ）の例では、
観点を変えて、その横軸の目盛をθと見立ててその目盛
が所要の非線形目盛からなっているとすれば、横軸の目
盛をｘと見立てた場合には見かけ上三角波形状に見える
ものであっても、θに関してはサイン関数又はコサイン
関数ということができる。

【００２７】ここで、温度ドリフト特性の補償について
説明する。温度に応じて検出用コイルＬ１のインピーダ
ンスが変化しても、基準電圧Ｖａ，Ｖｂもこれと同様の
温度ドリフト特性を持つものとすれば、演算回路３１
Ａ，３１Ｂにおける差演算によって、温度ドリフト分が
相殺されることになり、温度ドリフト特性が補償さるこ
とになる。そのためには、基準電圧発生用に、検出用コ
イルＬ１と同等の特性のコイルＬｒ１，Ｌｒ２を使用
し、これらのコイルＬｒ１，Ｌｒ２と検出用コイルＬ１
と同様の温度環境に置く（つまり検出用コイルＬ１の比
較的近くに配置する）のがよい。勿論、基準電圧発生用
のコイルＬｒ１，Ｌｒ２の特性を検出用コイルＬ１と同
等の特性とすることは好ましいが必須ではなく、付加抵
抗の調整等によって実質的に同等の温度ドリフト特性を
持たせるように構成することが可能である。また、基準
電圧発生用回路は、コイルＬｒ１，Ｌｒ２に限らず、抵
抗その他の適当な定電圧発生回路を使用してもよい。

【００２８】前述の通り、基準電圧Ｖａ，Ｖｂのレベル
つまりインピーダンスＰａ，Ｐｂを可変設定すること
は、検出可能な位置範囲つまり検出対象区間Ｒを可変設
定することにつながる。検出可能な位置範囲つまり検出
対象区間Ｒの長さがどれほどであるかにかかわらず、こ
の区間Ｒ内での位置が、常にほぼ９０度の範囲の位相角
θに換算されて検出されるので、基準電圧Ｖａ，Ｖｂの
レベルを可変設定することで位置検出の分解能を可変設
定できることになる。このことは、例えば、微小変位を
検出する場合であっても、超高分解能での位置検出が可
能であることを意味している。一例として、位相検出回
路３２が１２ビットバイナリカウンタを用いて一回転３
６０度フルの位相角を「２の１２乗」＝４０９６の分解
能で検出する性能を持っている場合、９０度の範囲の位
相角の検出分解能は「１０２４」であり、検出可能な位
置範囲つまり検出対象区間Ｒの長さを５ミリメートルに
設定したとすると、約５ミクロンの超高分解能での微小
位置検出が可能となる。

【００２９】図３は、図１の変更例を示すものであり、
磁気応答部材６１の変位の方向ｘが図１とは異なってお
り、コイル部５０の構造は図１と同じであってよい。図
３（Ａ）は断面略図、（Ｂ）は平面略図であり、コイル
部５０に関連する電気回路は図１（Ｃ）と同様の構成を
使用できるので図示を省略する。図３（Ａ）において、
磁気応答部材６１の最大移動範囲を点ａとｂで例示し
た。点ａの位置では磁気応答部材６１はコイルＬ１の端
部をカバーしていない状態であり、コイルＬ１の出力レ
ベルは最小である。磁気応答部材６１は、この位置から
矢印ｘ方向にコイルＬ１の端部を横切るように直線変位
し、該磁気応答部材６１の端部が一点鎖線６１’で示す
ように点ｂに対応する位置まで来ると、磁気応答部材６
１がコイルＬ１の端部を完全にカバーした状態となり、
コイルＬ１の出力レベルは最大となる。図３の装置によ
る位置検出動作は、図１と同様である。

【００３０】図４は、図１の更に別の変更例を示す一部
断面側面略図であり、コイル部５０のコイルＬ１には磁
性体コア５１が設けられておらず、検出対象の変位に応
じてロッド状の磁気応答部材６２が、矢印ｘ方向に相対
的に変位して、コイルＬ１の内部空間内に侵入していく
構造からなっている。この場合も、磁気応答部材６２の
最大移動範囲を点ａとｂで例示するが、この範囲はほぼ
コイルＬ１の長さに対応する。図４の装置による位置検
出動作も、図１と同様である。

【００３１】図５は、図１の更に別の変更例を示す一部
断面側面略図であり、コイル部５０のコイルＬ１には磁
性体コア５１が設けられており、検出対象の変位に応じ
て円筒スリーブ状の磁気応答部材６３が、矢印ｘ方向に
相対的に変位して、コイルＬ１をその円筒スリーブの空
間内に呑みこんでいく構造からなっている。この場合
も、磁気応答部材６３の最大移動範囲を点ａとｂで例示
するが、この範囲はほぼコイルＬ１の長さに対応する。
ただし、図５では、磁気応答部材６３は銅のような非磁
性良導電体からなり、該磁気応答部材６３がコイルＬ１
に近接する（コイルＬ１が磁気応答部材６３の円筒スリ
ーブ空間内に入り込む）ほど、渦電流損が生じて、該コ
イルＬ１のインピーダンスを減少させる。よって、点ａ
とｂの位置が図４とは逆になるように図示してある。図
５の装置による位置検出動作も、図１と同様である。

【００３２】図６は、図１の更に別の変更例を示す一部
断面側面略図であり、コイル部５０のコイルＬ１には磁
性体コア５１が設けられており、検出対象の変位に応じ
て円筒スリーブ状の磁気応答部材６４は永久磁石からな
っていて、矢印ｘ方向に相対的に変位して、コイルＬ１
をその円筒スリーブの空間内に呑みこんでいく構造から
なっている。永久磁石６４が、コイルＬ１に接近すると
その近接箇所に対応する磁性体コア５１が部分的に磁気
飽和ないし過飽和状態となり、該コイルＬ１の端子間電
圧が低下する。永久磁石６４がコイルＬ１一端から他端
まで変位する間で該コイルＬ１の端子間電圧が漸減する
ように、該永久磁石６４の長さは少なくともコイル長に
相当する長さを持つ。このように、磁気応答部材６４と
して永久磁石を使用する場合も、上記非磁性良導電体６
３を用いる場合と同様に、磁気応答部材６４つまり永久
磁石がコイルＬ１の一端から他端まで変位する間で該コ
イルの端子間電圧の漸減変化を引き起こさせることがで
きる。永久磁石６４はリング状のものに限らず、棒状等
その他形状であってもよい。その場合、コイル軸心方向
に平行にその近傍を永久磁石からなる磁気応答部材６４
が通過する配置構成を採用すればよい。なお、この場合
のコイルＬ１の磁性体コア５１は磁気飽和を起こし易い
ように比較的細い形状等とするとよい。

【００３３】図７は、この発明に係る位置検出装置の別
の実施例を示すもので、コイル部５０において２つのコ
イルＬ１，Ｌ２を設け、１つの基準電圧Ｖａだけを使用
する例を示している。図７（Ａ）は、コイル部５０と磁
気応答部材６０との物理的配置関係の一例をコイル軸方
向断面略図によって示すもの、同図（Ｂ）は該コイル部
５０に関連する電気回路の一例を示す図である。図７で
は、コイル部５０において、一方のコイルＬ１には図１
と同様に磁性体コア５１が挿入されている。また、他方
のコイルＬ２にも同様に磁性体コア５２が挿入されてい
る。これらのコイルＬ１，Ｌ２は、それぞれの磁性体コ
ア５１，５２の端部が向き合うように、同軸上に向き合
って配置され、その間に平板状の磁気応答部材６０が配
置されている。

【００３４】前述と同様に、磁気応答部材６０の最大移
動範囲が点ａとｂで例示されており、点ａの位置がコイ
ルＬ１から最も離れる位置、点ｂが最も近づく位置であ
る。逆に、コイルＬ２にとっては、点ａの位置が磁気応
答部材６０が最も近づく位置、点ｂが最も離れる位置で
ある。よって、検出対象の変位に応じて磁気応答部材６
０に対する各コイルＬ１，Ｌ２の相対的位置が逆特性で
変化し、これに応じて各コイルＬ１，Ｌ２のインピーダ
ンスが逆特性で変化する。図８（Ａ）は、検出対象位置
（横軸ｘ）に対するコイルＬ１及びＬ２のインピーダン
ス（たて軸ｚ）を例示するグラフである。磁気応答部材
６０が点ａのときのコイルＬ１のインピーダンスをＺａ
で示し、点ｂのときのそれをＺｂで示すと、逆特性であ
るため、磁気応答部材６０が点ａのときのコイルＬ２の
インピーダンスはＺｂ、点ｂのときのそれはＺａとな
る。

【００３５】コイルＬ１の端子間電圧は、磁気応答部材
６０の相対的位置がａからｂまで動く間で、前記インピ
ーダンスＺａに対応する最小値からインピーダンスＺｂ
に対応する最大値まで漸増変化する。一方、コイルＬ２
の端子間電圧は、磁気応答部材６０の相対的位置がａか
らｂまで動く間で、前記インピーダンスＺｂに対応する
最大値からインピーダンスＺａに対応する最小値まで漸
減変化する。１つの基準電圧Ｖａは、位置ａからｂまで
の最大移動範囲のうちから選ばれた適当なを検出対象区
間Ｒの始まりの位置に対応して生じるコイルＬ１の端子
間電圧の振幅係数レベル値（すなわちインピーダンス）
Ｐａに対応して設定される。すなわち、前述のように、 Ｖａ＝Ｐa ｓｉｎωｔ である。

【００３６】図７（Ｂ）に示すように、検出用のコイル
Ｌ１及びＬ２は、交流発生源３０から発生される所定の
１相の交流信号（仮にｓｉｎωｔで示す）によって定電
圧又は定電流で励磁される。前述の通り、各コイルＬ
１，Ｌ２のインダクタンスは、検出対象位置に応じて可
変であるため、図では等価的に可変インダクタンスとし
て図示してある。また、基準電圧Ｖａを発生するための
回路として、コイルＬｒ１が設けられており、これも交
流発生源３０からの交流信号によって駆動される。

【００３７】演算回路３１Ｃは、図１の演算回路３１Ａ
と同様に、検出用コイルＬ１の出力電圧Ｖｘから基準電
圧Ｖａを減算するもので、前記式（１）と同様に、 なる演算を行う。よって、前述と同様に、演算回路３１
Ｃの出力交流信号における振幅係数の関数特性は、図８
（Ｂ）に示すように、サイン関数の第１象限（つまり０
度から９０度の範囲）の特性になぞらえることができ
る。

【００３８】演算回路３１Ｄは、もう一方の検出用コイ
ルＬ２の出力電圧Ｖｙと基準電圧Ｖａとの差を求めるも
ので、前記式（３）のように、 なる演算を行う。図８（Ａ）から理解できるように、コ
イルＬ２の端子間電圧Ｖｙは、コイルＬ１の端子間電圧
Ｖｘとは逆特性の漸減変化カーブを示し、区間Ｒの始ま
りの位置に対応して得られる該コイル出力電圧Ｖｙを仮
りにＰa' ｓｉｎωｔと表わすと、これは最大値に相当
する。このように区間Ｒの始まりの位置では、Ａ（ｙ）
＝Ｐa' であることから、演算回路３１Ｄの出力交流信
号の振幅係数「Ａ(ｙ) −Ｐa 」は「Ｐa' −Ｐa 」であ
り、「最大値−最小値」であるから、等価的に「１」と
みなせる最大値、となる。一方、該区間Ｒの終わり位置
では、Ａ（ｙ）＝Ｐａであることから、この演算結果の
振幅係数「Ａ(ｙ) −Ｐa 」は「０」となる。よって、
演算回路３１Ｄの出力交流信号の振幅係数「Ａ(ｙ)−Ｐ
a 」は、検出対象区間Ｒの範囲内において、最大値「Ｐ
a' −Ｐa 」（つまり「１」）から「０」まで漸減する
関数特性を示し、この振幅係数の関数特性は、コサイン
関数の第１象限（つまり０度から９０度の範囲）の特性
になぞらえることができる。よって、演算回路３１Ｄの
出力交流信号の振幅係数「Ａ(ｙ) −Ｐa 」は、図８
（Ｂ）に示すように、等価的にｃｏｓθ（ただし、大
体、０°≦θ≦９０°）で表わせる。

【００３９】こうして、２つの検出用コイルＬ１，Ｌ２
と１つの基準電圧Ｖａを用いる場合も、検出対象位置に
応じてサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞ
れ示す２つの交流出力信号（ｓｉｎθｓｉｎωｔとｃｏ
ｓθｓｉｎωｔ）を生成することができる。この場合
も、上記サイン及びコサイン関数は、ほぼ１象限分（９
０度）の範囲の特性を示すので、検出可能な位置範囲つ
まり検出対象区間Ｒがほぼ９０度の範囲の位相角θに換
算されて検出されることになる。また、前述と同様に、
基準電圧Ｖａを可変することにより、検出可能な位置範
囲つまり検出対象区間Ｒを可変設定することができ、検
出分解能を調整することができる。また、図１の実施例
と同様に、図７の実施例でも、温度ドリフト特性の補償
を行うことができる。

【００４０】更に、図１の実施例に対して適用可能な図
３〜図６の変更例は、図７の実施例に対しても同様のや
り方で適用可能である。その変形の仕方の詳細は、図３
〜図６から容易に類推できるので、特に図示しない。な
お、上記各実施例において、磁気応答部材６０、６１、
６２として、磁性体の代わりに、銅のような非磁性良導
電体を使用してもよい。その場合は、渦電流損によって
コイルのインダクタンスが減少し、磁気応答部材６０、
６１、６２の近接に応じてコイルの端子間電圧が減少す
ることになる。この場合も、上記と同様に位置検出動作
することが可能である。また、磁気応答部材として、磁
性体と導電体を組合わせたハイブリッドタイプのものを
用いてもよい。

【００４１】次に、更に別の実施例について説明する。
図９は、サイン及びコサイン関数特性を示す振幅をそれ
ぞれ持つ２つの交流出力信号において、電気角でほぼ０
度から１８０度までの範囲での振幅変化が得られるよう
にする実施例を示す。図９（Ａ）は、この実施例に係る
位置検出装置におけるコイル部１０と磁気応答部材１１
との物理的配置関係の一例を外観略図によって示すも
の、同図（Ｂ）はそのコイル軸方向断面略図、同図
（Ｃ）は該コイル部１０の電気回路の一例を示す図であ
る。図１に示す位置検出装置は、検出対象の直線位置を
検出するものであり、例えば、コイル部１０が相対的に
固定されており、磁気応答部材１１が検出対象の変位に
応じて相対的に直線変位する。この逆に、磁気応答部材
１１を相対的に固定し、コイル部１０を検出対象の変位
に応じて相対的に変位させてもよいのは勿論である。コ
イル部１０は、所定の１相の交流信号によって励磁され
る複数のコイル区間（図示例では２個のコイル区間Ｌ
Ａ，ＬＢ）を、検出対象の変位方向に沿って順次縦続的
に配列してなる。例えば、各コイル区間ＬＡ，ＬＢは、
巻数、コイル長等の性質が同等であるとする。磁気応答
部材１１は、例えば棒状の鉄のような磁性体からなり、
コイル部１０のコイル空間内に侵入する。一例として、
図の右方向に磁気応答部材１１が進行するとき、磁気応
答部材１１の先端１１ａが、最初にコイル区間ＬＡに侵
入し、次に、コイル区間ＬＢの順に侵入する、というよ
うに順次に侵入する。２点鎖線１１’は最後のコイル区
間ＬＢに侵入した磁気応答部材１１を示している。

【００４２】各コイル区間ＬＡ，ＬＢに対応する範囲が
有効検出範囲である。１つのコイル区間の長さをＫとす
ると、図示のように２個のコイル区間ＬＡ，ＬＢを縦続
的に設けた場合はその２倍の長さ２Ｋが有効検出範囲と
なる。図９（Ｃ）に示すように、各コイル区間Ｌα，Ｌ
Ａ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤ，Ｌβは、交流電源３０から発生
される所定の１相の交流信号（仮にｓｉｎωｔで示す）
によって定電圧又は定電流で励磁される。各コイル区間
ＬＡ，ＬＢの各端子間電圧をそれぞれＶＡ，ＶＢで示
す。これらの各コイル区間ＬＡ，ＬＢの各端子間電圧Ｖ
Ａ，ＶＢは、アナログ演算回路３１５及び３１６に入力
され、所定の演算式に従って加算又は減算されること
で、各アナログ演算回路３１５及び３１６から検出対象
位置に応じたサイン及びコサイン関数特性を示す振幅を
それぞれ持つ２つの交流出力信号（つまりｓｉｎθｓｉ
ｎωｔとｃｏｓθｓｉｎωｔ）が生成される。

【００４３】以上の構成により、磁気応答部材１１の各
コイルに対する近接又は侵入の度合いが増すほど該コイ
ルの自己インダクタンスすなわちインピーダンスが増加
し、該部材の端部が１つのコイルの一端から他端まで変
位する間で該コイルの端子間電圧が漸増する。複数のコ
イルＬＡ，ＬＢが検出対象の変位方向に沿って順次配列
されてなることにより、これらコイルに対する磁気応答
部材の位置が、検出対象の変位に応じて相対的に変位す
るにつれ、図１０（Ａ）に例示するように、各コイルの
端子間電圧ＶＡ，ＶＢの漸増変化が順番に起こる。図１
０（Ａ）において、或るコイルの出力電圧が傾斜してい
る区間において、当該コイルの一端から他端に向かって
磁気応答部材１１の端部が変位していることになる。典
型的には、磁気応答部材１１の端部が或る１つのコイル
の一端から他端まで変位する間に生じる該コイルの両端
間電圧の漸増変化カーブは、サイン又はコサイン関数に
おける９０度の範囲の関数値変化になぞらえることがで
きる。そこで、各コイルの出力電圧ＶＡ，ＶＢを所定の
基準電圧とを適切に組み合わせて加算及び／又は減算す
ることにより、検出対象位置に応じたサイン及びコサイ
ン関数特性を示す振幅をそれぞれ持つ２つの交流出力信
号ｓｉｎθｓｉｎωｔ及びｃｏｓθｓｉｎωｔを生成す
ることができる。

【００４４】図１０（Ａ）に例示するように、各コイル
の端子間電圧ＶＡ，ＶＢの漸増変化が順番に起こる。こ
こで、コイル内に磁気応答部材１１が全く入っていない
ときに得られる電圧がＶｏ（最小電圧）であるとし、コ
イル内に磁気応答部材１１がフルに入り込んだときに得
られる電圧をＶＮ（最大電圧）とすると、該電圧Ｖｏと
ＶＮの加算値「ＶＮ＋Ｖｏ」に相当する交流（ｓｉｎω
ｔ）の定電圧を基準電圧として、適宜の定電圧発生回路
２７から発生する。各コイルの出力電圧ＶＡとＶＢの加
算値から該定電圧「ＶＮ＋Ｖｏ」を減算すると、得られ
る電圧「ＶＡ＋ＶＢ−ＶＮ−Ｖｏ」は、図１０（Ｂ）に
示すように０度から１８０度の範囲でのコサイン関数特
性（若しくはマイナス・コサイン関数特性）を示す。一
方、電圧ＶＡからＶＢを減算すると、得られる電圧「Ｖ
Ａ−ＶＢ」は、図１０（Ｂ）に示すように０度から１８
０度の範囲でのサイン関数特性を示す。

【００４５】従って、図９（Ｃ）において、コイルＬ
Ａ，ＬＢの出力電圧ＶＡ，ＶＢを演算回路３１５で減算
することにより、その減算結果「ＶＡ−ＶＢ」として、
サイン関数特性の交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔを生
成することができる。また、コイルＬＡ，ＬＢの出力電
圧ＶＡ，ＶＢを演算回路３１６で加算し、その加算結果
ＶＡ＋ＶＢから定電圧発生回路２７から発生した基準電
圧「ＶＮ＋Ｖｏ」を減算回路３１７で減算することによ
り、その減算結果「ＶＡ＋ＶＢ−（ＶＮ＋Ｖｏ）」（つ
まり「ＶＡ＋ＶＢ−ＶＮ−Ｖｏ」）として、コサイン関
数特性の交流出力信号ｃｏｓθｓｉｎωｔを生成するこ
とができる。ここで、定電圧発生回路２７から発生する
基準電圧「ＶＮ＋Ｖｏ」が、コイルＬＡ，ＬＢの温度特
性変化と同じように温度特性を持って変化するようにす
るものとする。そのために、定電圧発生回路２７は、コ
イルＬＡ又はＬＢと同等の特性を持つダミーコイルを用
いて構成し、同じ励磁交流信号によって励磁するように
すればよい。例えば、そのようなダミーコイルに、磁気
応答部材１１と同じ特性の磁性体コアを常時挿入してお
けば、コイル内に磁気応答部材１１がフルに入り込んだ
ときに得られる最大電圧ＶＮと同様の定電圧ＶＮを、温
度特性をもたせながら常時発生することができる。ま
た、そのようなダミーコイルに磁性体コアを挿入しなけ
れば、最小電圧Ｖｏと同様の定電圧Ｖｏを得ることがで
きる。

【００４６】上記のような定電圧発生回路２７は、コイ
ル数が２個の場合に限らず、その他適宜の数のコイルを
使用する場合においても、適用できる。例えば、３個の
コイルＬＡ，ＬＢ，ＬＣを順次縦続接続して、３Ｋの有
効検出範囲につき、０度から２７０度までの範囲での位
相変化を生じさせることができるようにする場合は、定
電圧発生回路２７から前記定電圧ＶＮとＶｏを別々の基
準電圧として発生し、各コイルの出力電圧ＶＡ，ＶＢ，
ＶＣと定電圧発生回路２７からの基準電圧ＶＮ，Ｖｏと
を用いて、「ＶＡ−ＶＢ−ＶＣ＋Ｖｏ」なる演算によっ
てサイン関数特性の交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔを
生成することができ、また、「ＶＡ＋ＶＢ−ＶＣ−Ｖ
Ｎ」なる演算によってコサイン関数特性の交流出力信号
ｃｏｓθｓｉｎωｔを生成することができる。

【００４７】図１１は、有効検出範囲に対応して１個の
コイルＬＡのみを設け、かつ１つの基準電圧ＶＮだけを
使用する実施例を示す。この場合、１個のコイルのコイ
ル長Ｋに対応する有効検出範囲の位相変化幅は、９０度
未満となる。図１１（Ａ）の例では、ダミーコイルＬＮ
は、磁気応答部材１１の変位の影響を受ける検出用コイ
ルＬＡに直列に接続されているが、該磁気応答部材１１
の変位の影響を受けないようになっており、コイルＬＡ
内に磁気応答部材１１がフルに入り込んだときに得られ
る最大電圧ＶＮと同じ定電圧ＶＮを基準電圧として常時
発生する。よって、コイルＬＡから出力される検出電圧
ＶＡと基準電圧ＶＮとは同等の温度特性をもつ。これに
より、磁気応答部材１１の変位に応じたコイルＬＡの端
子間電圧ＶＡとダミーコイルＬＮの端子間電圧ＶＮと
は、図１１（Ｂ）のように生成される。演算回路３１８
はこれら電圧ＶＡ，ＶＮを所定の演算式に従って演算
し、例えば図１１（Ｃ）に示すように、「ＶＡ＋ＶＮ」
なる演算によってサイン関数特性の交流出力信号ｓｉｎ
θｓｉｎωｔを生成し、「ＶＡ−ＶＮ」なる演算によっ
てコサイン関数特性の交流出力信号ｃｏｓθｓｉｎωｔ
を生成する。これは、図１１（Ｄ）に示すように或る９
０度未満の幅の角度範囲における特性に対応づけること
ができる。よって、これらの交流出力信号を位相検出回
路３２に入力することにより、該当する９０度未満の幅
の角度範囲における位相角θをアブソリュート検出する
ことができる。なお、図１１（Ａ）のような直列接続に
限らず、図１１（Ｅ）のように、ダミーコイルＬＮを検
出用コイルＬＡに並列に接続するようにしてもよい。

【００４８】図１２は、図１１の変形例であり、ダミー
コイルＬＮに代えて抵抗素子Ｒ１を用いたものである。
同図（Ａ）に示すように、１個のコイルＬＡを設けてな
り、該コイルＬＡに直列に抵抗素子Ｒ１を接続してな
る。これにより、磁気応答部材１１の変位に応じてコイ
ルＬＡの端子間電圧ＶＡの振幅成分が図１２（Ｂ）に示
すように漸増変化すると、これに応じて抵抗素子Ｒ１の
端子間の電圧降下ＶＲの振幅成分が図１２（Ｂ）に示す
ように漸減変化する。抵抗素子Ｒ１の端子間電圧ＶＲを
サイン関数特性の交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔとみ
なし、コイルＬＡの端子間電圧ＶＡをコサイン関数特性
の交流出力信号ｃｏｓθｓｉｎωｔとみなせば、図１２
（Ｃ）に示すようにサイン関数とコサイン関数とがクロ
スする或る９０度未満の幅の角度範囲における特性に対
応づけることができる。よって、これらの交流出力信号
を位相検出回路３２に入力することにより、該当する９
０度未満の幅の角度範囲における位相角θをアブソリュ
ート検出することができる。

【００４９】なお、図９の実施例では、コイル部１０に
おいて各コイルの軸が略一致するように配置されてお
り、コイルの中心空間内に磁気応答部材１１が侵入する
構成からなっているが、これに限らず、コイル部１０と
磁気応答部材１１との配置関係はどのようなものでもよ
い。例えば図１３に例示するように、コイル部１０にお
いて複数のコイルＬＡ，ＬＢ，…の軸線が横並びに並列
するように配置し、該コイルの端部の近傍を磁気応答部
材１１が通過する構成からなっていてもよい。その場
合、各コイルＬＡ，ＬＢ，…は鉄心に巻かれたものを用
いるとよい。

【００５０】また、図９の例のようにコイル部１０にお
いて複数の各コイルの軸が略一致するようにした配置の
場合であっても、コイルの中心空間内に磁気応答部材１
１が侵入しないような構成としてもよい。図１４（Ａ）
は、その一例を示すもので、コイル部１０の軸心方向に
平行にその近傍を磁気応答部材１１が通過する構成から
なっている。その場合、各コイルＬＡ，ＬＢ，…の軸心
空間に鉄心コア５３を挿入しておくのがよい。これによ
って、コイルの外周への磁束の出方がよくなり、その外
周近傍に近接する磁気応答部材１１に対する感度が良く
なり、検出精度が良好となる。図１４（Ｂ）は、その別
の一例を示すもので、磁気応答部材１１が中空の円筒形
状からなっており、コイル部１０が該磁気応答部材１１
の中空円筒空間内に入り込むようになっている。この場
合も、各コイルＬＡ，ＬＢ，…の軸心空間に鉄心コア５
３を挿入しておき、コイルの外周への磁束の出方をよく
するとよい。

【００５１】図１５は、コイル部１０及び磁気応答部材
１１の別の構成例を示す側面及び断面図である。この場
合、各コイルＬＡ，ＬＢ，…の相互の配置間隔は、図９
の例と同様に、Ｋであるが、各コイルの長さが短くなっ
ている。すなわち、隣接する各コイルＬＡ，ＬＢ，…は
図９のように密接している必要はなく、適宜離隔してい
てもよい。磁気応答部材１１の先端１１ａは、とがっ
た、先細りの形状をしている。例えば、ほぼＫぐらいの
長さの先端部分が先細りの形状をしている。これによ
り、磁気応答部材１１の先端１１ａの移動にともなうコ
イルのインダクタンス変化を滑らかな漸増（若しくは漸
減）変化特性とすることができる。勿論、図９のように
各コイルＬＡ，ＬＢ，…が密接して配置されている場合
も、磁気応答部材１１の先端１１ａを適宜先細りの形状
としてもよい。

【００５２】更に別の例として、コイル部１０の各コイ
ルは、分離配置された複数のコイル部分からなっていて
もよい。図１６は、その一例として、１個のコイルＬＡ
について、その分離配置例を示している。図１６におい
ては、分離配置された４つのコイル部分ＬＡ１，ＬＡ
２，ＬＡ３，ＬＡ４によって、Ｋの範囲をカバーする１
個のコイルＬＡが構成されている。各コイル部分ＬＡ
１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４は直列接続され、コイルＬ
Ａの端子間電圧ＶＡが出力される。この場合、各コイル
部分ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４の巻数は、共通し
ていてもよいし、適宜異なっていてもよい。また、各コ
イル部分ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４の配置の離隔
間隔は均等であってもよいし、適宜異なっていてもよ
い。これら、コイル巻数や離隔間隔などを不均一（非線
形）にすることにより、サイン関数またはコサイン関数
のカーブにより近い特性の自己インピーダンス変化を引
き起こすことができる。そうすれば、前述した検出位相
角θと実際の検出対象距離（位置）との関係の非線形性
を改善することができる。同様に、図９のように隣接す
るコイルＬＡ，ＬＢ，…を密接して配置する場合も、１
つのコイルの全長Ｋの範囲でその巻数を均一にせずに、
不均一にしてもよい。これによっても、サイン関数また
はコサイン関数のカーブにより近い特性の自己インピー
ダンス変化を引き起こすことができ、前述した検出位相
角θと実際の検出対象距離（位置）との関係の非線形性
を改善することができる。

【００５３】また、本発明に係る位置検出装置は、完全
にまっすぐな直線位置の検出に限らず、所定の範囲で円
弧状または曲線状に変位する検出対象の位置検出にも適
用することができる。図１７はその一例を示すもので、
コイル部１０の各コイルＬＡ，ＬＢ，…が所定の角度範
囲ψにおいて円弧状に順次配置されており、磁気応答部
材１１が軸Ｃを中心にして該角度範囲ψにわたって揺動
するように配置されている。さらに、回転における所定
範囲の角度を検出する検出装置として本発明の位置検出
装置を構成することも可能である。

【００５４】また、前述と同様に、上記各実施例におい
て、磁気応答部材１１としては、磁性体に限らず、銅や
アルミニウムのような非磁性良導電体を使用してもよ
い。その場合は、磁気応答部材１１の近接につれて渦電
流損によりコイル端子間電圧が漸減することとなる。ま
た、磁性体と導電体とを組み合わせたハイブリッドタイ
プとしてもよい。その場合、例えば、図１８に示すよう
に、磁気応答部材１１の先端部分１１ａにおいて、非磁
性良導電体１１ｂの先細り形状を構成し、先細りによる
非磁性良導電体１１ｂの減少を補うように磁性体１１ｃ
を配置するとよい。

【００５５】図９のように複数のコイルを順次縦続配置
する場合も、前記図６と同様に、磁気応答部材１１とし
て永久磁石を含み、コイル部１０の各コイルには鉄心コ
アを含むようにしてもよい。図１９は、その一例を示す
もので、磁気応答部材１１として機能する永久磁石１１
Ｍは、例えば中空リング状をなしており、このリング空
間内にコイル部１０が入り込むようになっている。コイ
ル部１０の各コイルＬＡ，ＬＢ，…の軸心空間には鉄心
コア５４が挿入されている。永久磁石１１Ｍが、いずれ
かのコイルに接近するとその近接箇所に対応する鉄心コ
ア３１が部分的に磁気飽和ないし過飽和状態となり、該
コイルの端子間電圧が低下する。永久磁石１１Ｍが１つ
のコイルの一端から他端まで変位する間で該コイルの両
端間電圧が漸減するように、該永久磁石１１Ｍの長さは
少なくともコイル長Ｋに相当する長さを持つ。このよう
に、磁気応答部材１１として永久磁石１１Ｍを使用する
場合も、上記非磁性良導電体１１ｂを用いる場合と同様
に、磁気応答部材１１つまり永久磁石１１Ｍが１つのコ
イルの一端から他端まで変位する間で該コイルの両端間
電圧の漸減変化を引き起こさせることができる。ただ
し、図１９の例では、或るコイルの箇所を永久磁石１１
Ｍが通り過ぎてしまうと、また非飽和状態に戻るが、後
段のアナログ演算を適切に行なうことで所望のサイン及
びコサイン関数特性の出力振幅レベル変化が得られるよ
うにすればよい。あるいは、磁気応答部材１１として永
久磁石１１Ｍを連続的に複数配置することにより、磁気
飽和ないし過飽和状態が持続するようにしてもよい。永
久磁石１１Ｍはリング状のものに限らず、棒状等その他
形状であってもよい。その場合、図１４（Ａ）の例と同
様に、軸心方向に平行にその近傍を永久磁石１１Ｍから
なる磁気応答部材１１が通過する配置構成からなる。な
お、鉄心コア５４は磁気飽和を起こし易いように比較的
細い形状等とするとよい。

【００５６】図２０は、図１４（Ｂ）におけるコイル部
１０の各コイルの配置の変形例であり、隣接コイル間で
のクロストークを防いで検出精度を向上させることがで
きるようにしたものである。図２０（Ａ）においては、
各コイルＬＡ，ＬＢ，…の間に磁性体スペーサ６９が配
置されている。これにより、個々のコイルで発生した磁
束の通り道が拡散されずに、個々のコイルの内部から直
近端部（磁性体スペーサ６９の箇所）を通り、外周を通
り、直近端部（磁性体スペーサ６９の箇所）を通り、内
部に戻るという、図示のΦに示すようなルートを通るこ
とになる。よって、クロストークを防ぎ、各コイルの外
周に対して近接する磁気応答物質１１の存在に対する個
々のコイルの応答性（インピーダンス変化）を極めて良
好にし、検出精度を向上させることができる。図２０
（Ａ）では隣接コイル間に設ける磁性体スペーサ６９は
１個であるが、図２０（Ｂ）のように、隣接コイル間に
２個の磁性体スペーサ６９ａ，６９ｂを幾分分離させて
配置するようにしてもよい。この場合、コイルのボビン
として鉄心コア５３に代えて非磁性体を用いてもよい。
図２０に示された変形のように、磁性体スペーサ６９，
６９ａ，６９ｂによって各コイルを区画することは、図
１９の実施例においても適用可能である。

【００５７】図２１は、本発明に係る位置検出装置の別
の実施例を示す断面図である。磁気応答部材１１がコイ
ル部１０に侵入していくにつれて、コイルのインダクタ
ンスが漸減するようになっている。図２１において、コ
イル部１０は、ボビン部７０に１又は複数のコイル（図
示例では便宜上４個のコイルＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤを
示したが１又は２個でもよいことは前述の通りであ
る。）を順次巻設してなり、その外周を非磁性および非
導電性の保護チューブ（若しくはコーテングあるいはモ
ールド）７１によってカバーしてなるものである。保護
チューブ７１としてはいかなる材質のものを用いてもよ
いが、例えば、絶縁性樹脂からなる熱収縮チューブを用
いると安価である。

【００５８】ボビン部７０は、非磁性の中空筒からな
り、その内部に１又は複数の磁性体棒７２が収納されて
いる。磁性体棒７２は、コイル部１０の全長にわたって
延びており、該コイル部１０の全長にわたるインダクタ
ンス値を設定する。ボビン部７０内に収納する磁性体棒
７２の太さあるいは数を適宜調節することにより、コイ
ル部１０の全長にわたるインダクタンス値の設定変更を
行うことができる。なお、磁性体棒７２として、その周
囲に銅めっき等を施して導電性被膜を形成したものを用
いるとよい。そうすれば、温度ドリフト特性の補償に役
立つ。ボビン部７０は、非磁性であればよく、金属ある
いは樹脂等からなっていてもよい。この位置検出装置を
適用する装置が大型建設機械等大きな荷重が加わる用途
に使用される場合は、十分な強度を確保するために金属
を用いるのがよい。例えば、ボビン部７０は非磁性のス
テンレス等を用いて構成する。そうでない小型の装置の
場合は、樹脂を用いるのが安価で軽量である。

【００５９】図２１の実施例において、コイル部１０と
磁気応答部材１１との相対的位置関係の変化は、図９の
実施例と同様である。すなわち、検出対象の変位に応じ
て、図の右方向に磁気応答部材１１が進行するとき、磁
気応答部材１１の先端１１ａが、最初にコイルＬＡの磁
場に侵入し、次に、コイルＬＢ，ＬＣ，ＬＤの順にその
磁場に侵入していく。

【００６０】各コイルＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤはその芯
部に全長にわたって１又は数本の磁性体棒７２が挿入さ
れた状態となっており、磁気応答部材１１が近接してい
ない限り、そのインダクタンス値は最大である。磁気応
答部材１１の各コイルの磁場に対する近接又は侵入の度
合いが増すほど該コイルの自己インダクタンスが減少
し、該磁気応答部材１１の端部１１ａが１つのコイルの
一端から他端まで変位する間で該コイルの両端間電圧が
漸減する。すなわち、磁気応答部材１１が磁性体である
場合は、磁性体がコイル外周にかぶさる格好になるた
め、コイル芯部の磁性体コアつまり７２にのみ集中して
いた磁束が外側にかぶさった磁気応答部材１１の方に漏
洩し、コイルの自己インダクタンスが減少する。また、
磁気応答部材１１が導電体である場合は、導電体がコイ
ル外周にかぶさる格好になり、磁界によるうず電流損が
生じ、コイルの自己インダクタンスが減少する。このよ
うに、磁気応答部材１１として磁性体と導電体のどちら
を用いても、コイル部１０に対する磁気応答部材１１の
近接に応じて、コイルの自己インダクタンスが減少す
る。外周の導電体のうず電流損によるインダクタンス減
少率の方が、外周の磁性体による磁束漏洩によるインダ
クタンス減少率よりも大であるので、より好ましい実施
態様は磁気応答部材１１として導電体を使用することで
ある。なお、磁気応答部材１１として導電体は、表皮効
果を生ずるものであればよいので、薄い層であってよ
い。その場合は、例えば、中空の円筒形状の適宜のベー
ス部材（可動体）の円筒空間周壁に、導電体を配置する
（銅めっき等であってもよい）ことで磁気応答部材１１
を形成するとよい。

【００６１】図１３〜図２１の各実施例において、特に
図示していないが、図１〜図１２の実施例と同様に、適
宜の基準電圧発生手段を併設し、コイル出力電圧と基準
電圧とを演算することで、検出対象位置に応じてサイン
及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す２つの
交流出力信号（ｓｉｎθｓｉｎωｔとｃｏｓθｓｉｎω
ｔ）を生成することができる。

【００６２】上記各実施例において、磁気応答部材は、
ロッドや板等の基材の表面にめっき等の表面加工技術に
よって、所定のパターンで形成されたものであってもよ
い。図２２は、その一例を略示するもので、（Ａ）は概
略斜視図、（Ｂ）コイルを断面にて示す側面図、（Ｃ）
はロッド基材の表面に形成された磁気応答部材のパター
ンの一例を示す展開図、である。この図２２に示した例
では、図１の実施例と同様に、コイル部５０に１個のコ
イルＬ１を有し、このコイルＬ１の出力電圧Ｖｘと２つ
の基準電圧Ｖａ，Ｖｂとを用いて検出信号を発生する。
磁気応答部材６５は、例えばシリンダピストンロッドの
ような、ロッド状の基材６６の表面において漸増又は漸
減する三角形のような所定形状のパターンを形成してな
るものである。磁気応答部材６５と基材６６の材質の磁
気的性質は異なる。例えば、基材６６が鉄のような磁性
体の場合、磁気応答部材６５は銅のような非磁性の良導
電体からなる。あるいは磁気応答部材６５が鉄のような
磁性体の場合、基材６６は非磁性体からなるか、あるい
は磁性体であっても凸部として形成された磁気応答部材
６５に対して、凹みとして形成されたものからなる。

【００６３】図２２（Ｂ）に示すように、コイルＬ１
は、断面Ｕ字状であってリング状を成した磁性体コア５
２の断面Ｕ字空間内に挿入されてなり、コイルＬ１のリ
ング状空間内に、磁気応答部材６５を具えたロッド状の
基材６６がその軸方向に直線移動可能に挿入されてい
る。コイルＬ１の磁路Φは、ロッド状の基材６６の比較
的表面において多く通過する。この実施例において、コ
イルＬ１の長さは、検出可能範囲Ｋに無関係であり、短
いシンプルなものであってよい。基材６６に設けられた
磁気応答部材６５の漸増又は漸減のパターンの範囲Ｋが
検出可能範囲Ｋに対応する。すなわち、検出対象の変位
に応じてロッド状の基材６６が変位すると、コイルＬ１
に対応する磁気応答部材６５の位置が変化し、該コイル
Ｌ１に対応している（横切っている）磁気応答部材６５
の面積に応じた自己インダクタンスすなわちインピーダ
ンスがコイルＬ１に生じ、検出対象位置に対応する出力
電圧ＶｘがコイルＬ１から得られる。図２２（Ｃ）は、
ロッド状の基材６６の表面に形成された磁気応答部材６
５のパターンの一例を示す展開図で、このパターンは１
個のみであってもよいし、同じ形状のものが図示のよう
に複数併設されていてもよい。

【００６４】図２３は図２２の変形例を示し、（Ａ）に
示すように、面積が漸減する三角形状の磁気応答部材６
５のパターンが、ロッド状の基材６６の表面で螺旋を描
くように配置されてなるものである。この磁気応答部材
６５の螺旋パターンは、検出対象位置の変位方向ｘに沿
って面積が漸増又は漸減するもので、これは展開する
と、図２３（Ｂ）に示すような、図で左から右に向かっ
て面積が漸減する三角形状の１つのパターンと等価であ
り、実質的には１パターンからなっている。磁気応答部
材６５のパターンが螺旋状になっていること及び、コイ
ル部５０のコイルＬ１はロッド状基材６６の全周を覆っ
ていることから、仮りにロッド状基材６６の回転や軸芯
ずれなどがあっても、それによる検出誤差が生じないよ
うにすることができる。よって、１パターンだけであっ
ても、回転及び軸芯ずれによる検出誤差のない位置検出
が可能である。また、このような螺旋形状の磁気応答部
パターンは、ロッド状基材６６に対する形成加工が非常
に容易であるので、有利である。更に、コイル部５０の
コイルＬ１は１個でよいため、構成が簡単である。勿
論、超小型、微小変位の検出にも適している。

【００６５】図２２及び図２３の実施例に適用される電
気回路は図１（Ｃ）と同様の構成であってよく、その動
作説明も基本的には図２と同様のものが適用できる。ま
た、図２２及び図２３の実施例に関して、図７，図９の
ような複数のコイルを用いる変形や、図１１のように１
つの基準電圧ＶＮを使用する変形、あるいは図１２のよ
うに抵抗要素を用いて変位ｘに連動して可変する基準電
圧ＶＲを使用する変形が適用可能である。

【００６６】上記図２２及び図２３の実施例のように基
材６６の表面に磁気応答部材６５を配置形成する例にお
いて、基材６６は、ロッド状のものに限らず、平板状で
あってもい。その場合は、板面上に形成された磁気応答
部材６５に対向するようにコイルＬ１が配置される。な
お、図２２（ｃ）に例示したように同一パターンの磁気
応答部材６５を複数併設する場合は、コイル部５０にお
いては各磁気応答部材６５のパターン毎に対応するよう
に複数のコイルを併設し、各コイルの出力電圧を合計若
しくは平均することで、検出対象位置に対応する前記１
つのコイルＬ１の出力電圧Ｖｘ（図１）と同等の出力電
圧を得るようにするとよい。

【００６７】図２４は、本発明をスライド式位置センサ
に応用した実施例の概略斜視図である。この例では、基
部８０上に配置されたフラット状のコイルＬ１のリング
形状が丸ではなく三角形を成しており、２本のガイド棒
８１、８２に沿ってｘ方向にスライド可能なブレード状
の磁気応答部材６７が、フラット状のコイルＬ１に対し
て非接触で対峙し、この磁気応答部材６７のスライド位
置に対応して三角形のコイルＬ１に対応する該磁気応答
部材６７の面積が変化し、該コイルＬ１のインダクタン
ス即ちインピーダンスを漸増的に（または漸減的に）変
化させる。この図２４の実施例においては、図１（Ｃ）
と同様の検出回路を適用することができ、図２と同様の
検出動作を行う。さらに、この変形例として、点線で示
すように、基部８０上において第２のコイルＬ２をコイ
ルＬ１とは逆三角形状に並列配置するようにしてもよ
く、その場合は図７（Ｂ）と同様の検出回路を適用する
ことができ、図８と同様の検出動作を行う。磁気応答部
材６７は、図示しない検出対象の動きに連動してスライ
ドするようになっていればよく、あるいは人手によるス
ライド操作に応じて任意にスライドできるようにするこ
とで入力操作装置として応用することも可能である。

【００６８】上記各実施例では、出力交流信号の数（相
数）はサインとコサインの２相（つまりレゾルバタイ
プ）であるが、これに限らないのは勿論である。例え
ば、３相（各相の振幅関数が例えばｓｉｎθ，ｓｉｎ
（θ＋１２０），ｓｉｎ（θ＋２４０）のようなもの）
であってもよい。なお、この発明において、コイルに生
じる電圧若しくはコイルの端子間電圧とは、必ずしも電
圧検出タイプの回路構成に限定されるものではなく、広
義に解釈されるべきであり、電流検出タイプの回路構成
を採用するものも範囲に含まれる。要するにコイルのイ
ンピーダンス変化に応じたアナログ電圧または電流を生
じ、これを検出することのできる回路構成であればよ
い。

【００６９】

【発明の効果】以上のとおり、この発明によれば、１次
コイルのみを設ければよく、２次コイルは不要であるた
め、小型かつシンプルな構造の位置検出装置を提供する
ことができる。また、１つのコイルと２つの基準電圧を
用いるだけで、あるいは２つのコイルと１つの基準電圧
を用いることにより、検出対象位置に応じて所定の周期
関数特性に従う振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信号
（例えばサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれ
ぞれ示す２つの交流出力信号）を容易に生成することが
でき、利用可能な位相角範囲として少なくともほぼ１象
限（９０度）分をとることができる。従って、少ないコ
イルでありながら比較的広い位相角範囲で検出を行うこ
とができ、検出分解能を向上させることができる。ま
た、検出対象の変位が微小でも高分解能での位置検出が
可能である。更に、基準電圧を発生する回路として、検
出用のコイルと同等の温度特性を示す回路（例えばコイ
ル）を使用すれば、演算回路におけ減算演算によって、
温度ドリフト特性が自動的に補償されることとなり、温
度変化の影響を排除した位置検出を容易に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る位置検出装置の一実施例を示す
もので、（Ａ）はその軸方向断面略図、（Ｂ）はその平
面略図、（Ｃ）はコイル部に関連する回路の一例を示す
ブロック図。

【図２】 図１の実施例の検出動作を説明するグラフ。

【図３】 図１の実施例に係る位置検出装置の変更例を
示すもので、（Ａ）は軸方向断面略図、（Ｂ）はその平
面略図。

【図４】 図１の実施例に係る位置検出装置の別の変更
例を示す軸方向断面略図。

【図５】 図１の実施例に係る位置検出装置の更に別の
変更例を示す軸方向断面略図。

【図６】 図１の実施例に係る位置検出装置の更に他の
変更例を示す軸方向断面略図。

【図７】 本発明に係る位置検出装置の別の実施例を示
すもので、（Ａ）はその軸方向断面略図、（Ｂ）はコイ
ル部に関連する回路の一例を示すブロック図。

【図８】 図７の実施例の検出動作を説明するグラフ。

【図９】 本発明に係る位置検出装置の更に別の実施例
を示すもので、（Ａ）は外観略図、（Ｂ）はコイル軸方
向の断面図、（Ｃ）はコイル部に関連する電気回路図。

【図１０】 図９の位置検出装置の検出動作説明図。

【図１１】 本発明に係る位置検出装置の更に他の実施
例を示すもので、（Ａ）はコイル部に関連する電気回路
図、（Ｂ）は各コイルの出力例を示す図、（Ｃ）は各コ
イル出力の演算合成例を示す図、（Ｄ）は演算合成出力
に基づく検出原理を説明するための図、（Ｅ）はコイル
接続の変更例を示す回路図。

【図１２】 本発明に係る位置検出装置の更に他の実施
例を示すもので、（Ａ）はコイル部に関連する電気回路
図、（Ｂ）はコイルの出力例を示す図、（Ｃ）はコイル
出力に基づく検出原理を説明する図。

【図１３】 本発明各実施例におけるコイル配置の変形
例を示す略図。

【図１４】 （Ａ）は、本発明における磁気応答部材と
コイルとの配置の変形例を示す断面略図、（Ｂ）は、同
じく磁気応答部材とコイルとの配置の別の変形例を略示
する斜視図。

【図１５】 本発明各実施例におけるコイル配置の更に
別の変形例及び磁気応答部材の先端形状の変形例を示す
断面略図。

【図１６】 本発明各実施例におけるコイル配置の更に
他の変形例を示す断面略図。

【図１７】 円弧状または曲線状に変位する位置検出に
適用する場合の本発明の実施例を略示する側面図。

【図１８】 本発明各実施例において磁気応答部材を磁
性体と導電体によりハイブリッド構成する一例を略示す
る平面図。

【図１９】 本発明各実施例において磁気応答部材とし
て永久磁石を含んで構成する一例を略示する斜視図。

【図２０】 図１４（Ｂ）におけるコイル部のコイルの
配置の変形例を示す断面略図。

【図２１】 本発明に係る位置検出装置の更に他の実施
例を示す軸方向断面略図。

【図２２】 本発明に係る位置検出装置の更に別の実施
例を示すもので、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）コイルを
断面にて示す側面図、（Ｃ）はロッド基材の表面に形成
された磁気応答部材のパターンの一例を示す展開図。

【図２３】 図２２の変形例を示すもので、（Ａ）は概
略側面図、（Ｃ）はロッド基材の表面に形成された磁気
応答部材の螺旋状パターンを展開して示す図。

【図２４】 本発明に係る位置検出装置の更に他の実施
例を示す概略斜視図。

【符号の説明】

Ｌ１，Ｌ２ 検出用のコイル Ｌｒ１，Ｌｒ２ 基準電圧発生用のコイル ５０ コイル部 ５１，５２ 磁性体コア ６０，６１，６２，６３，６４，６５，６７ 磁気応答
部材 ６６ 基材 ３０ 交流発生源 ３１Ａ〜３１Ｄ 演算回路 ３２ 位相検出回路 １０ コイル部 １１ 磁気応答部材 １１ａ 先端部分 １１ｂ 導電体 １１Ｍ 永久磁石 ７０ ホビン部 ７１ 保護チューブ ７２ 磁性体棒 ８０ 基部 ８１、８２ スライド用ガイド棒

【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月２１日（２０００．４．２
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA02 AA35 DA05 GA04 GA08 GA29 KA01 2F077 CC02 FF02 FF03 FF12 FF13 FF16 FF31 FF39 TT21 VV01

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流信号で励磁される少なくとも１つの
   コイルを配置してなるコイル部と、 前記コイル部に対して相対的に変位するよう配置された
   磁気応答部材であって、検出対象の変位に応じて該部材
   と前記コイル部との相対的位置が変化し、この相対的位
   置に応じて前記コイルのインピーダンスを変化させ、こ
   のインピーダンス変化に基づき前記相対的位置が所定の
   範囲にわたって変化する間で前記コイルに生じる電圧が
   変化するようにしたものと、 交流信号からなる所定の少なくとも１つの基準電圧を発
   生する回路と、 前記コイルに生じる電圧を取り出し、前記基準電圧と演
   算することで、所定の周期的振幅関数を振幅係数として
   持つ交流出力信号を少なくとも２つ生成する演算回路で
   あって、前記各交流出力信号の前記周期的振幅関数はそ
   の周期特性において所定位相だけずれているものとを具
   えた位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記コイル部は、１つのコイルを配置し
   てなり、 前記所定の基準電圧を発生する回路は、第１及び第２の
   基準電圧を発生し、 前記演算回路は、前記１つのコイルから取り出した電圧
   と前記第１及び第２の基準電圧とを用いて所定の第１の
   演算及び第２の演算をそれぞれ行うことで、第１の振幅
   関数を振幅係数として持つ第１の交流出力信号と、第２
   の振幅関数を振幅係数として持つ第２の交流出力信号と
   をそれぞれ生成するものである請求項１に記載の位置検
   出装置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の基準電圧は、前記第
   １及び第２の交流出力信号における前記第１及び第２の
   振幅関数の周期特性における特定の位相区間を定めるも
   のであり、この第１及び第２の基準電圧を可変すること
   で、該特定の位相区間と前記相対的位置の変化範囲との
   対応関係を可変できることを特徴とする請求項２に記載
   の位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記コイル部は、２つのコイルを配置し
   てなり、検出対象の変位に応じて前記磁気応答部材に対
   する各コイルの相対的位置が逆特性で変化し、これに応
   じて前記各コイルのインピーダンスが逆特性で変化し、 前記所定の基準電圧を発生する回路は、１つの基準電圧
   を発生し、 前記演算回路は、前記各コイルから取り出した電圧と前
   記基準電圧とを用いて所定の第１の演算及び第２の演算
   をそれぞれ行うことで、第１の振幅関数を振幅係数とし
   て持つ第１の交流出力信号と、第２の振幅関数を振幅係
   数として持つ第２の交流出力信号とをそれぞれ生成する
   ものである請求項１に記載の位置検出装置。
5. 【請求項５】 前記基準電圧を発生する回路は、前記磁
   気応答部材の変位の影響を受けないように配置された所
   定インピーダンスのコイルを含む請求項１乃至４のいず
   れかに記載の位置検出装置。
6. 【請求項６】 前記基準電圧を発生する回路は、設定さ
   れた定電圧で基準電圧を発生する請求項１乃至５のいず
   れかに記載の位置検出装置。
7. 【請求項７】 前記基準電圧を発生する回路は、前記コ
   イルに電気的に接続された電気的インピーダンス要素を
   含み、該コイルに生じる電圧の変化に応じて変化する電
   圧を基準電圧として発生する請求項１乃至４のいずれか
   に記載の位置検出装置。
8. 【請求項８】 前記コイルは磁性体コアを含み、前記磁
   気応答部材は前記コイルの磁性体コアに対して空隙を介
   して対向するフラットな面を成し、前記検出対象の位置
   に応じて前記磁気応答部材の面が変位することで前記空
   隙が変化して、該コイルのインピーダンス変化が生ぜし
   められる請求項１乃至７のいずれかに記載の位置検出装
   置。
9. 【請求項９】 前記コイルに対する前記磁気応答部材の
   間隔又は面積が前記検出対象の位置に応じて変化するこ
   とで、該コイルのインピーダンス変化が生ぜしめられる
   請求項１乃至７のいずれかに記載の位置検出装置。
10. 【請求項１０】 前記磁気応答部材は、所定の基材上に
    おいて検出対象位置の変位方向に沿って面積が漸増又は
    漸減する区間を有する所定のパターンで配置されてなる
    ものである請求項１乃至９のいずれかに記載の位置検出
    装置。
11. 【請求項１１】 前記所定の周期的振幅関数は、サイン
    関数とコサイン関数である請求項１乃至１０のいずれか
    記載の位置検出装置。
12. 【請求項１２】 前記磁気応答部材は、磁性体又は導電
    体の少なくとも一方を含む請求項１乃至１１のいずれか
    に記載の位置検出装置。
13. 【請求項１３】 前記磁気応答部材は永久磁石を含み、
    前記コイル部は磁性体コアを含む請求項１乃至１１のい
    ずれかに記載の位置検出装置。