JP2001520368A - 位置センサ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
相対的に可動な２部材の位置を検知する位置センサに使用するための変換器が提供される。一形式において、変換器は、共通の電磁場によって隣接ループ内に誘導される信号が互いに反対になるように連続的に編成されて直列に接続される多数のループを有する複数のセンサ巻線と、センサ巻線のループにオーバーラップされるが電気的にはそれらから隔離された少なくとも一つのループを有する励起巻線とを有する。
Description
【発明の詳細な説明】 【０００１】 本発明は、相対的に可動な少なくとも２つの部材間の相対位置を検知する位置
センサに使用される装置に関する。本発明は、線形および回転誘導式位置センサ
を用途とする。 【０００２】 WO95/31696 は、一方の部材が、センサ印刷回路基板に取り付けられた一つの 励起巻線と多数のセンサ巻線とを担持し、他方の部材が、これも印刷回路基板に
取り付けられた共振器を担持する、誘導式位置センサを開示している。作動時に
は、交流電流が励起巻線に加えられ、励起巻線はセンサ印刷回路基板の領域に交
番磁場を発生させる。この磁場がセンサ印刷回路基板に接近して置かれると、共
振器と誘導結合して、その共振器を共振させる。これが次に、それ自身の、空間
的にパターン化された交番磁場をセンサ印刷回路基板の近傍に発生させる。この
共振器磁場は、センサ巻線内に、振幅が、２つの部材間の相対位置とともに正弦
的に変化する交番信号を誘導する。同様のシステムが EP0182085 に開示されて いるが、これは共振器の代わりに、導電性スクリーンを使用している。しかし、
導電性スクリーンの使用は、出力信号レベルがはるかに小さく、また、導電性ス
クリーンによってセンサ巻線内に誘導される信号は、励起巻線から直にセンサ巻
線で生成される信号と実質的に同位相だが反対極性を持つという欠点がある。そ
れに対して、共振器の場合は、共振器によってセンサ巻線内に誘導された信号と
、励起巻線によってセンサ巻線内に誘導された信号との間に９０°の位相ずれが
ある。従がって、共振器では、同期検出を使って、共振器信号を励起ブレイクス
ルーから隔離することが可能である。 【０００３】 これらの両システムのセンサ巻線の設計は、位置センサの動作にとって極めて
重要である。特に、共振器との必要な正弦波結合が存在するように、かつ励起巻
線との最少の結合が存在するように、それらを形成しなければならない。これは
、共通磁場によって隣接ループ内に誘導される信号が互いに反対になるように編
成された多数の直列接続ループかスパイラル巻線を形成することによって、また
、励起巻線を、センサ巻線の周辺のまわりの一つ以上のループとして形成するこ
とによって達成される。 【０００４】 本発明の一つの目的は、センサおよび励起巻線の別の幾何学的形状を提供する
ことである。 【０００５】 センサ巻線と励起巻線とは、多層回路基板に比べて安価で製造が容易な２層印
刷回路基板上に形成するのが望ましい。低価格で、小型で、最適なＥＭＣ特性の
ために、励起電流の発生と、センサ巻線内に誘導される信号の処理とに使用され
る電子装置は、センサ巻線と同一の回路基板上に取り付ける必要がある。今日ま
でに提供されたシステムでは、これらの接続部は面倒で、高価で、信頼性に欠け
ることがあるツイストペア・フライングリード(twisted pair flying leads) で
作られてきた。接続部は従来型のＰＣＢトラック経路設定技術を使って製作でき
る。しかしながら、この接続トラックは通常、（ｉ）センサ巻線と共振器間の正
弦的結合関係に外乱をもたらし、また（ｉｉ）センサ巻線が、励起コイルによっ
て生じた磁場に敏感になり、両方とも、位置センサの総合精度を低下させる。 【０００６】 この問題の一つの解決策は、単純に多層印刷回路基板を使用することである。
しかし、この方法は、わずか２つではなく、幾つもの印刷回路基板の層が正確な
整合を要求するので、コストを高め、位置の検知精度を低下させる場合がある。 【０００７】 一局面によれば、本発明は：直列に接続されるとともに、共通電磁場によって
ループに生成された信号が互いに反対になるように編成された、少なくとも２つ
のループを有する第１回路と；測定路に沿って延びるとともに、第１回路のルー
プにオーバーラップされるが電気的にはそれらから隔離された、少なくとも一つ
のループを有する第２回路；とを備える、位置エンコーダに使用される変換器を
提供する。 【０００８】 そのような変換器は、所定のサイズの回路基板に対して、第２回路の巻数とは
無関係に、第１回路のループの面積を最大にできるという利点を提供する。 【０００９】 この局面はまた、測定路に沿って編成された第１の複数の導体トラックと；測
定路に沿って編成された第２の複数の導体トラックとを備え；第１と第２のの複
数の導体トラックは互いに重ね合わされて、（ｉ）直列に接続されるとともに、
共通電磁場によってループ内に生成された信号が互いに反対になるように編成さ
れる、測定路に沿った少なくとも２つの前記ループ、を有する第１回路と、（ｉ
ｉ）前記測定路に沿って延びる少なくとも一つのループを有する第２回路とを画
成し；前記第１の複数の導体トラックのうちの、前記第１回路の一部を形成する
導体トラックが、前記測定路に対して横方向に間隔をあけて配置される第１と第
２のグループを成して編成されること；前記第２の複数の導体トラックのうちの
、第１回路の一部を形成する導体トラックが、第１グループ内の導体トラックを
第２グループ内の導体トラックと接続するように編成されること；そして第２の
複数の導体トラックのうちの、前記第２回路の前記少なくとも一つのループを形
成する導体トラック（単数または複数）が、前記第１と第２のグループの導体ト
ラック間に配置されること；を特徴とする、位置エンコーダに使用される装置を
提供する。 【００１０】 別の局面によれば、本発明は：少なくとも任意の交差点において、インシュレ
ータによって絶縁された２層の導体トラックを備え、その導体トラックは、（ｉ
）直列に接続されるとともに、共通磁場によってループ内に誘導された信号が互
いに反対になるように編成される、測定路に沿って延びる少なくとも２つの前記
ループ、を有する第１回路と、（ｉｉ）前記測定路に沿って延びるとともに、前
記第１回路の前記少なくとも２つのループにオーバーラップされるが電気的には
それらから隔離された少なくとも一つのループ、を有する第２回路と、を画成す
るように編成され；前記第２回路の少なくとも一つのループと前記第１回路の一
つ以上のループ間の電磁結合面積が、前記第２回路に対する接続トラックの編成
によって生じた、第２回路の少なくとも前記一つのループと第１回路のひとつの
ループ間の結合の変動効果に反対するように変えられる；位置センサに使用され
る変換器を提供する。 【００１１】 この局面で、第２回路は多重始点 (multi-start) スパイラル巻線を備え、結 合面積の変動が、スパイラル巻線に対するその始点または各始点の近傍で提供さ
れることが好ましい。 【００１２】 ここに、本発明の例示としての実施の形態を添付の図面に関して説明する。 【００１３】 図１はシャフト１を概略的に示し、シャフトは、その軸のまわりに回動自在で
あり、支持壁５に備えられた軸受３を貫通している。レゾネータ（図示せず）を
担持する第１の印刷回路基板９は、シャフト１により（矢印７で示すように）ブ
ッシュ１１を介して、回転可能に（断面で示す）第２の印刷回路基板１５の隣へ
搭載され、第２の印刷回路基板１５は、多数のセンサ巻線（図示せず）と励振巻
線（図示せず）を担持する。第２の印刷回路基板１５は、支持壁５に固定され、
回動シャフト１が貫通する中央孔１６を有する。 【００１４】 励振巻線、センサ巻線、およびレゾネータは、励振電流が励振巻線に印加され
るとレゾネータが励振されて、センサ巻線に信号を誘導し、信号のピーク振幅が
シャフトの回転の角度により正弦的に変化するように、編成されている。センサ
巻線は、回動シャフト１の回転角を決定するよう誘導信号を処理する電子処理装
置（図示せず）へ接続されている。 【００１５】 この実施の形態では、回路基板１５のまわりの円周方向へ延在する２つの２タ
ーン・センサ巻線が使用される。各センサ巻線の各ターンは同じ幾何学的形状を
持ち、３周期の巻線を備え、各周期は約１２０°の角度にわたり円周方向へ延在
する。図２ａは、センサ巻線２１の１つの１ターン２１−１の形状を示し、図２
ｂは、それをリニア（直線状）経路にわたり伸ばされた場合のこのターン２１−
１の形状を図示する。図２ａと２ｂに示すように、センサ巻線ターン２１−１は
、直列に接続された導体の、６個の６角形のループ２１−１ａ〜２１−１ｆを備
え、隣のループは反対向きに巻かれるよう接続されている。従がって、同じ磁界
により、１つのループで誘導されるどのＥＭＦも、隣のループで誘導されるＥＭ
Ｆと反対向きになる。この実施の形態では、各ループで囲まれた面積はほぼ同じ
であり、そのために、隣のループで誘導されるＥＭＦは実質的に相互に打消すの
で、各ターン、従がって各センサ巻線を、電磁妨害環境に対して免疫性を持たせ
ている。 【００１６】 この実施の形態では、センサ巻線は、約２５ｍｍの直径を有する２層印刷回路
基板上に形成されている。（使用中は支持壁５に面する）上面上の導体は、図２
ａと２ｂで破線で示され、（使用中はレゾネータ回路基板９に面する）下面上の
導体は実線で示されている。図で見て取れるように、導体の大部分は、使用中に
レゾネータ印刷回路基板９に最も近い、印刷回路基板の側上に配置されている。
これにより、レゾネータとセンサ巻線との間の最大の結合が保証される。図２ａ
と２ｂから分かるように、印刷回路基板１５のトップ層とボトム層上の導体を接
続するバイアホール２２は、ループの内側と外側の端に位置し、これらの端を接
続する導体は、全て印刷回路基板の下側にある。 【００１７】 この実施の形態では、通常は（印刷回路基板の反対面に延びる導体２４と２６
を接続するための）点Ａにあるはずのバイアをなくすことにより、および点Ａで
のこれらの導体の端から接続パッド２３と２５まで１組の接続トラック２８を延
ばすことにより、センサ巻線のターン２１−１から１組の接続パッド２３と２５
までの接続がおこなわれる。図示のように、接続トラック２８は、相互にＰＣＢ
の反対面上に従がい、そのために、接続トラック２８とレゾネータ（図示せず）
との間、および接続トラック２８と励振巻線（図示せず）との間の磁気結合を最
少化する。 【００１８】 上記で説明したように、この実施の形態では、印刷回路基板１５上に、２つの
２ターンのセンサ巻線および励振巻線がある。図２ｃは、これら全ての巻線のあ
る印刷回路基板１５を示す。図示のように、センサ巻線２１の第１ターン２１−
１は、太線を使って強調し、各センサ巻線２１および２７の２つのターンは、円
周方向へ１５°（周期の８分の１）間隔をあけられていて、センサ巻線２１の第
１ターン２１−１は、センサ巻線２７の第１ターン２７−１から３０°（周期の
４分の１）間隔をあけられている。図示のように、センサ巻線２１の第２ターン
２１−２は、１組の接続トラック３２により、接続パッド２３と３０へ接続され
、接続トラック２８と同様、相互に印刷回路基板１５の反対面上に従がう。同様
に、接続トラック３４および３６が、それぞれターン２７−１および２７−２を
それぞれ接続パッド３１と３３、および３１と３５へ接続する。この方法で、タ
ーン２１−１および２１−２は直列に接続され、ターン２７−１および２７−２
も直列に接続され、これらの巻線への接続トラックは、センサ巻線２１および２
７と励振巻線との間、およびセンサ巻線２１および２７とレゾネータとの間の磁
気結合に影響を及ぼさない。 【００１９】 図２ｄは、リニア経路にわたり伸ばされた場合のセンサ巻線２１を共に形成す
る２つのターン２１−１および２１−２を示す。図示のように、この実施の形態
では、２つのターン間のズレ (stagger)つまり隔りは１５°である。出力信号が
大きく、空間歪みを低減するので、２ターンのセンサ巻線を使用する。空間歪み
が低いことは、レゾネータとセンサ巻線間の空間結合関係がより正弦（波）に近
いことを意味する。これは、より正確なセンサを保証する。理想的には、コイル
のずらし角度は、高調波誤差の主成分を抑制するので、周期の６分の１の境域（
すなわち、この実施の形態では２０°）であるべきである。最低高調波誤差のた
めの正確なずらし角度は、正確に周期の６分の１ではないかもしれず、実験およ
びまたはモデリングにより決定できる。この実施の形態では、スペース不足のた
め各センサ巻線の導体間の衝突を避けるよう、ピッチの８分の１のコイルずらし
角を選択した。（代替のアプローチは、スペースに重要なバイアの位置を一定に
保持すると同時に、半径方向の線の位置を最適の周期の６分の１により近くずら
すことである。そのようなセンサ巻線を形成するであろう印刷回路基板のトップ
層とボトム層を図２ｅと図２ｆに示す。） 図２ｇは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の、この実施の形態の２つのセ
ンサ巻線２１および２７を形成する４つのターン２１−１、２１−２、２７−１
、２７−２を示す。図示のように、２つのセンサ巻線２１および２７間の隔り、
つまりずらし角は３０°であり、周期の４分の１に相当する。従がって、それぞ
れのセンサ巻線による信号出力は、９０°位相差になる。 【００２０】 再度、図２ｃを参照すると、回路基板１５のトップ層とボトム層上のセンサ巻
線２１および２７を形成する導体間の接続は、２つの内円のバイア４２および２
つの外円のバイア４４により提供される。図２ｈは、（トップ層から見て）印刷
回路基板１５上の導体のボトム層を示す。図示のように、内円のバイア４２と外
円のバイア４４との間の導体トラックは、全てこの層上に作成されている。従が
って、図２ｃに示すように、励振巻線２９を、センサ巻線２１および２７と衝突
させることなく、バイアのこれらの内円と外円との間に巻くことができる。この
ことは図２ｉに図示され、そこでは印刷回路基板１５のトップ層上に形成される
導体が示されている。 【００２１】 図２ｃに示すように、励振巻線２９は、２−開始スパイラル巻線により形成さ
れる７本の同心ループを備える。詳細には、励振巻線２９は、バイア２４からＣ
点まで、反時計回りに増加スパイラルで延在し、Ｃ点で、外ループは導体３８に
よりバイア２６へ接続される。バイア２６で、励振巻線２９は、反時計回りに増
加スパイラルで継続してＤ点に至る。この技術に精通した者は理解するであろう
ように、各センサ巻線の各ループは、励振巻線２９と結合することになる。しか
し、各ループは反対向きに巻かれているので、励振巻線２９から１つのループに
誘導されたどの信号も、隣のループに誘導された信号と反対向きになる。従がっ
て、励振巻線２９とセンサ巻線２１および２７の各ループとの間の磁気結合が同
じである場合、励振巻線により１つのループに誘導された信号は、隣のループに
誘導された信号と実質的に打消し合うことになり、従がって、励振巻線２９と、
センサ巻線２１および２７との間の正味の結合は無いことになる。しかし、以下
の説明から明らかになるであろうように、この実施の形態では、励振巻線２９を
接続パッド３７と３９へ接続する接続トラック４０が理由で、励振巻線２９と各
センサ巻線の各ループ間の磁気結合が同じであるように確保することはできない
。 【００２２】 上で説明したように、レゾネータおよび励振巻線２９との結合が実質的に無い
接続トラックを使用して、センサ巻線の各ターンへの接続がなされた。この理由
は、接続トラックが相互に印刷回路基板１５の各面に従がうからであり、また励
振巻線およびレゾネータにより生成される磁界のほとんどが、回路基板１５の面
に垂直だからである。図２ｈと図２ｉから分かるように、２層の回路基板設計の
この実施の形態では、センサ巻線２１および２７と衝突することなく、励振巻線
２９へ同様な組の接続トラックを延ばすことはできない。詳細には、図２ｃを参
照して、励振巻線２９を接続パッド３７と３９へ接続する接続トラック４０は、
これらのパッドから印刷回路基板１５の各面上をＢ点まで進み、ここで、印刷回
路基板１５のトップ層上の接続トラックが左へ進み、Ｄ点で励振巻線２９の外タ
ーンに達し、印刷回路基板１５のボトム層上の接続トラックが、右へ進み、バイ
アホール２４で励振巻線２９の内ターンに接続する。接続トラック４０が取るこ
の経路の分枝は、結果として、励振巻線２９と、センサ巻線２１および２７のル
ープとの間の結合に不均衡をもたらす。 【００２３】 励振巻線２９の一部とセンサ巻線２１の第１ターン２１−１を示す図２ｊを参
照して、この不均衡の理由を以下に説明する。図示のように、接続トラック４０
がＢ点で分枝するところで、例えば、励振巻線２９とループ２１−１ｃとの間の
オーバーラップ領域と比較して、励振巻線２９とループ２１−１ｂとの間にオー
バーラップする追加領域４３がある。この追加のオーバーラップは、励振巻線２
９とループ２１−１ｃとの間の磁気結合より、励振巻線２９とループ２１−１ｂ
との間の磁気結合を増加させる結果となる。同様な不均衡は、励振巻線２９と他
のセンサ巻線２７との間にも生成される。 【００２４】 この実施の形態では、更なる不均衡が、接続トラックにより生じる不均衡を打
消すように計画的に追加される。詳細には、同様な不均衡が、反対向きに巻かれ
た巻線２１−１のループで、領域４３と同様な領域を創出することにより生成さ
れる。この実施の形態では、この計画的な不均衡は、ループ２１−１ｂで接続ト
ラックにより生じる不均衡から１８０°の隔りをおいたループ２１−１ｅで、追
加のオーバーラップ領域４５を追加することにより作られる。この技術に精通し
た者は理解するであろうように、計画的な不均衡は、ループ２１−１ａ、２１−
１ｃ、または２１−１ｅの任意の一つで作ることができるであろう。代替として
、接続トラックにより生じる主たる不均衡を打消すために、これらのループの各
々により小さい不均衡を追加することもできるだろう。 【００２５】 図３ａは、レゾネータ印刷回路基板９のトップ層を示し、図３ｂは、トップ層
から見た場合のレゾネータ印刷回路基板９のボトム層を示す。印刷回路基板９は
、直径が約２５ｍｍの円板から形成され、固定ピン５２、５４、および５６を受
容する２つの切欠き部９−ａと９−ｂを有し、ピンは、ブッシュ１１上に搭載さ
れ、使用中、回路基板９をブッシュ１１に対して固定する。図３ａに示すように
、回路基板９のトップ層は、円周方向に１２０°隔たっている３つのコイル部分
５３ａ、５５ａ、および５７ａを備える。同様に、図３ｂに示すように、レゾネ
ータ印刷回路基板９のボトム層は、また円周方向に１２０°隔っている３つのコ
イル部分５３ｂ、５５ｂ、および５７ｂを備え、コイル５３ｂはコイル５３ａの
真裏に配置され、コイル５５ｂはコイル５５ａの真裏に配置され、コイル５７ｂ
はコイル５７ａの真裏に配置されている。この実施の形態では、使用中、レゾネ
ータ回路基板９のトップ層は、センサ回路基板１５に面し、その間隔は約２ｍｍ
である。 【００２６】 コイル５３、５５、および５７の各々は直列に接続され、コイルの終端は、一
対のコンデンサーマウント６１と６３に接続され、これら一対のマウントは、一
対のコンデンサをコイルと直列に接続し、ＬＣレゾネータ５０を形成する。より
詳細には、導体トラックは、レゾネータ回路基板９のトップ層上でコンデンサー
マウント６１から反時計回りの減少スパイラルで延在し、５３ａを画成してバイ
ア６５へ達し、そこを通り抜けてトラックは基板９の他側へ至る。バイア６５か
ら、導体トラックは、基板９のボトム層上で反時計回りの増加スパイラルで延在
し、コイル５３ｂを画成して、バイア６７へ達し、ここでトラックは回路基板９
のトップ層へ戻る。次いで、導体トラックは、反時計回りの減少スパイラルで連
続してコイル５５ａを画成し、バイア６９へ達し、そこを通り抜けて回路基板９
のボトム層へ戻る。導体トラックは、バイア６９から反時計回りの増加スパイラ
ルで巻かれ、コイル５５ｂをバイア７１に至るまで画成し、ここで導体が通り抜
けて回路基板のトップ層へ戻る。バイア７１から、トラックが反時計回りの減少
スパイラルで巻かれ、コイル５７ａを画成して、バイア７３へ達する。バイア７
３を通り抜けて、導体はボトム層へ戻り、反時計回りの増加スパイラルで続いて
コイル５７ｂを画成して、バイア７５へ達し、ここでトラックは他のコンデンサ
ーマウント６３へ接続される。 【００２７】 回路基板９がブッシュ１１上へ回動自在に搭載され、回路基板１５が支持壁５
へ固定され、それにより、レゾネータ回路基板９の内端７６がセンサ回路基板１
５の内端１６と同心であり、コイル５３、５５、および５７は、励振巻線２９と
センサ巻線２１および２７に隣接して位置する。励振電流が励振巻線２９へ印加
される場合、励振巻線により生成される磁界は、回路基板９の外端に最も近いコ
イル５３、５５、および５７の導体トラックと結合し、これらのコイルの各々で
ＥＭＦを誘導する。コイルは全て同じ方向に巻かれているので、これらのＥＭＦ
が加わり、各コイル５３、５５、および５７を通って流れるレゾネータ電流が生
成され、それにより、コイル５３、５５、および５７の中心に位置する３つの主
軸を有する空間的にパターン化されたレゾネータ磁界を生成する。レゾネータ５
０は、センサ巻線の周期と同じ数のコイル５３、５５、および５７を有するので
、そしてこれらのコイル間の間隔はセンサ巻線の１周期に相当するので、図２ｈ
に示す領域４３と４５での励振巻線２９での非対称性は、レゾネータ基板９の全
ての角度位置に対して一定である、励振巻線２９とレゾネータ５０との間の結合
には影響しない。 【００２８】 この技術に精通した者は理解するであろうように、レゾネータ５０が共振して
いる場合、レゾネータにより生成される空間的にパターン化された磁界は、セン
サ巻線２１および２７と相互作用することになり、レゾネータ回路基板９の角度
位置と共に変化する出力信号を各々で生成する。例えば、コイル５３が、ループ
２１−１ａ上に位置する場合、コイル５５はループ２１−１ｃ上に位置すること
になり、コイル５７はループ２１−１ｅ上に位置することになる。コイル５３、
５５、および５７は、同じ方向に巻かれているので、レゾネータが共振している
場合、これらのコイルに流れる電流によって生成される磁界により、同じサイズ
と大きさのＥＭＦが、これらの３つのループ２１−１ａ、２１−１ｃ、および２
１−１ｅの各々で誘導される。センサ巻線のこれらのループは、同じ方向に巻か
れているので、これらのＥＭＦは相互に加わって、出力信号を生成する。 【００２９】 レゾネータ回路基板９がセンサ巻線に対して回転し、それによりコイル５３、
５５、および５７が隣のセンサーループの間に位置する場合、隣のループで誘導
されるＥＭＦは、相互に打消しあい、結果としてセンサ巻線２１−１に出力信号
を生成することはない。更にレゾネータ基板が回転するのに伴い、それにより例
えば、コイル５３、５５および５７が、隣のループ２１−１ｂ、２１−１ｄ、お
よび２１−１ｆに位置すると、それらの中に誘導されるＥＭＦはそれら全てが加
わるが、レゾネータ基板９が、コイル５３、５５、５７がループ２１−１ａ、２
１−１ｃ、２１−１ｅであるような角度であった場合に誘導された全ＥＭＦとは
逆の極性である。 【００３０】 従がって、センサーコイル２１と２７に対してレゾネータが回転するにつれて
、そこに誘導される出力信号は、レゾネータ基板９が回転するのに従がって周期
的に変化する。２つのセンサ巻線２１および２７は、円周方向に周期の４分の１
だけ隔たっているので、１つのセンサ巻線に誘導される信号の周期的変化は、も
う一方のセンサ巻線に誘導される信号の周期的変化と９０°位相であることにな
る。理想的には、この周期的変化は、正確に正弦波であるのがよい。しかし、通
常は、高次の高調波変動があり、それが出力信号に歪みを生じる。上で説明した
ように、多ターンのセンサ巻線を使用する実施の形態では、この高調波歪みを低
減させるために、異なるターンの導体間のスペースに関して編成することは可能
である。この高調波歪みの影響は、レゾネータ回路基板９とセンサ回路基板１５
との間の間隙を増加させるに従がい、低減する。しかし、直径２５ｍｍの装置で
、レゾネータ回路基板９とセンサ回路基板１５間に２ｍｍの間隙を持つこの実施
の形態では、この高調波歪みの殆どが無視できる。 【００３１】 図４は、励振巻線２９を励振し、センサ巻線２１および２７に誘導される信号
を処理するのに使用される、励振と処理の回路構成１０１を示す。この実施の形
態では、励振と処理の回路構成１０１は、回路基板１５上に搭載され、接続パッ
ド３７と３９で励振巻線２９へ接続され、接続パッド２５と３０、および３３と
３５とで、それぞれセンサ巻線２１および２７へ接続されている。図示のように
、励振と処理の回路構成１０１はデジタル波形生成器１０３を備え、それは水晶
発振器１０５から発振入力を受取り、励振ドライバ１０７経由で励振巻線２９へ
印加される励振信号を出力するよう動作する。 【００３２】 この実施の形態では、励振信号は、１ＭＨｚの基本波周波数Ｆ０を有する矩形
波電圧であり、それはレゾネータ回路基板９上に取付けられたレゾネータ５０の
共振周波数と整合する。励振巻線２９に流れる励振電流は、レゾネータ回路基板
９付近に電磁界を生成し、それがレゾネータ５０を共振させる。共振する場合、
レゾネータ５０は、それ自体の磁界を生成し、それは、レゾネータ５０の回転に
より、ピーク振幅（２１および２７）が９０°位相で正弦的に変化するＥＭＦを
受信巻線２１および２７の各々に誘導する。このピーク振幅が回転角（θ）によ
り変化する様式を図５に示す。図示のように、正弦的変化は、センサ巻線２１お
よび２７の周期またはピッチに相当する１２０°毎に繰返す。 【００３３】 図４に示すように、センサ巻線２１および２７に誘導されたＥＭＦは、それぞ
れミキサ１０９および１１１へ入力され、ここで、誘導されたＥＭＦを復調する
ために、励振巻線２９へ印加された励振信号の、９０°位相シフトしたバージョ
ンと混合される。９０°位相シフトは、レゾネータ５０が共振する場合の動作故
に必要である。ミキサ１０９および１１１からの出力は各々、対応するセンサ巻
線に誘導されたＥＭＦのそれぞれのピーク振幅に相当するＤＣ成分と共に、高周
波時間変化する成分を含む。 【００３４】 ミキサからの出力は、続いて次々に、スイッチ１１３を通り低域通過フィルタ
１１５へ供給され、これが高周波時間変化成分を除去する。このピーク振幅値は
、次にアナログ/デジタル・コンバータ１１７によりアナログ値からデジタル値 へ変換され、マイクロプロセッサ１１９へ送られ、これが、これらのデジタル値
に逆正接 (arc-tangent) 関数を使用することにより、レゾネータ基板９の回転 角を決定する。（破線１２１および１２３で表わされるように、マイクロプロセ
ッサ１１９はスイッチ１１５の切換、およびデジタル波形生成器１０３により生
成される信号も制御する。）この技術に精通した者は理解するであろうように、
マイクロプロセッサ１１９は、シャフト角度１２０°にわたりレゾネータ基板の
回転角を明確に決定することができる。従がって、この位置エンコーダは、単に
９０°だけ回転するエンジンのスロットル弁の角度位置を決定するために適する
であろう。代替として、マイクロプロセッサ１１９が周期を計数する場合、レゾ
ネータ基板９の回転が、連続してトラッキングされることができる。 【００３５】 本発明の実施の形態に採用された励振と処理の回路構成につき簡潔な概観を記
したが、より詳細な説明は、例えば、本出願人の先の国際出願ＷＯ９５／３１６
９６に見ることができ、その内容を本明細書に援用する。回転角を決定するのに
逆正接関数を使用しない、代替の処理回路構成が、本出願人の先の国際出願ＷＯ
９８／００９２１に見ることができ、その内容も本明細書に援用する。 【００３６】 上記実施の形態は、導入部で説明した従来技術のシステムを克服する数多くの
著しい利点を有する。これら利点には以下が含まれる： （１）センサ巻線のループ上に励振巻線を巻いた結果、印刷回路基板スペースの
有効利用が達成される。詳細には、所定のセンサ印刷回路基板のサイズに対して
、センサ巻線ループの可能な限り大きなサイズを維持しつつ、励振巻線のより多
くのターンが提供できる。励振巻線がセンサーループの外側まわりに巻かれる従
来技術のシステムでは、励振巻線のターン数を増加させる場合、センサ印刷回路
基板の幅を増加させるか、センサ巻線ループの幅を減らさねばならない。いくつ
かの用途では、センサ回路基板のサイズを大きくすることはできず、センサ巻線
ループのサイズを小さくすると、出力信号レベルを低下させてしまう。 【００３７】 （２）センサ巻線の各々から電子処理装置へ、（ａ）センサ巻線とレゾネータと
の間の正弦的結合関係の著しい騒乱を発生することなく、（ｂ）センサ巻線と励
振巻線との間に有意な正味の結合を発生することなく、（ｃ）センサ巻線が電磁
妨害環境に影響を受けやすくすることなく、接続がなされる。 【００３８】 （３）励振巻線がセンサ巻線の内側に巻かれ、そして励振巻線は、センサ巻線の
いずれとも正味の磁気結合を生成することなく、印刷回路基板のトラックを使用
して励振電子装置へ接続されるように成した、２層印刷回路基板が提供された。
これは、励振巻線の接続トラックにより生じる不均衡を打消すように計画的に不
均衡を追加することにより達成される。 【００３９】 （４）各センサ巻線との接続パッドおよび励振巻線との接続パッドは、トラック
パターンの外側に配置されるので、そこへの接続を簡単な方法で行なうことがで
きる。 【００４０】 （５）センサ巻線のループ面積は、所定の印刷回路基板のサイズに対して最大化
されたので、装置は、センサ回路基板１５とレゾネータ回路基板９との間の隔り
をより大きくして動作できる。というのは、この隔りに対する信号の減少の率は
緩慢だからである。隔りが大きいほど、より厚い保護被覆層が可能であり、この
保護被覆層は、一般的に適用が安価で容易でかつより強固であるので、環境保護
のために両部品を個別にシールする場合に重要である。 【００４１】 （６）励振巻線の外径が最大化され、内径は最小化されるので、レゾネータへの
結合は最大化される。これは、（ａ）励振巻線の外ループをバイア４４の外円へ
可能な限り接近させて巻くことにより；そして（ｂ）励振巻線の内ループの径を
、レゾネータ回路基板９の中心からレゾネータコイル５３、５５、および５７の
中心点までの距離と等しくすることにより；この実施の形態において達成される
。これは、励振巻線が、回路基板９の外端にあるコイル５３、５５、および５７
のトラックと主に結合するからである。励振巻線の幅がこれらコイルの内トラッ
ク方向へ増加するにつれて、これらの内トラックでの結合は外トラックでの結合
を打消すので、励振巻線との全体の結合は減少する。 【００４２】 （７）励振巻線のインダクタンスを増加させる多ターンの励振巻線が提供され、
それにより、（ａ）共通のセンサ供給電圧（約３ボルト）の使用が可能となるこ
とにより、ステップダウン電圧変換回路構成を排除することができ、そして（ｂ
）励振巻線へ印加される前に信号生成器により出力される信号を増幅するために
、効率の低いリニア・パワーアンプでなく、半波ブリッジ、または全波ブリッジ
スイッチング増幅器の使用が可能になる。 【００４３】 変更と代替の実施の形態 上記実施の形態では、多ターンの励振巻線が使用され、全ての巻線は同じ方向
に巻かれていた。これは、インダクタンス増加という利点を提供するが、他方、
レゾネータとの結合が低減を始める前に励振巻線が持てるターン数に限界がある
という不利点を被る。図６は、直列接続の６ターンを持つ励振巻線１３１の代替
形状を図示し、ここで外側の３ターンが一方向に巻かれ、内側の３ターンが反対
方向に巻かれている。この励振コイルは、外側ターンはレゾネータ回路基板の外
側端でのトラックと結合し、内側トラックは外側トラックとの結合に加わる、レ
ゾネータ回路基板の内側端でのトラックと結合するので、レゾネータとの磁気結
合を増加させる利点を有する。レゾネータと励振巻線１３１との間の結合の増加
があるので、このことが、より大きな信号レベル、ひいては精度の改善と電磁妨
害能力の改善をもたらす。図６は、センサ巻線（図示せず）に関連するバイア４
２と４４の内円と外円も示す。図６には示されていないが、励振回路構成と励振
巻線１３１の終端との接続トラックは、第１の実施の形態と同様な方法で接続を
行なうことができ、それにより励振巻線とセンサ巻線との間には結合は無いこと
になる。 【００４４】 図６に示す励振巻線の更なる利点は、他の電子回路と干渉するかもしれない励
振巻線からの電磁放射を低減することである。加えて、内コイルのターンを増や
し、それにより内側と外側のコイルの磁気双極子（ダイポール (dipole)）が等 しく反対向きであるようにすることにより、励振コイルを電磁妨害に対して実質
的に免疫性を持たせることが可能である。そのような実施の形態の欠点は、励振
巻線がインダクタンスを低減させていまい、このことが、駆動することをより困
難にさせる、という点である。 【００４５】 第１の実施の形態では、励振巻線は、２開始点スパイラル巻線を備えていた。
接続トラックにより生じる不均衡を、例えば、対応するする不均衡を、単開始点
スパイラル巻線の内ループで生成することにより打消すことが可能である。しか
し、多数開始点スパイラル巻線が好ましい。というのは、不均衡は対称的な方法
で生成されることができ、もし励振電圧が全波ブリッジスイッチング回路を介し
て励振巻線へ差動で印加される場合、２開始点スパイラル巻線は、励振巻線とセ
ンサ巻線との間の静電容量結合の影響を低減することになるからである。 【００４６】 第１の実施の形態では、接続トラックにより生じる不均衡を打消すために、セ
ンサ巻線の幾つかのループへ不均衡を追加できることを説明した。好ましくは、
励振巻線へのスパイラル開始点の数は、（接続トラック不均衡を含み）不均衡の
数と等しくし、それによりこの不均衡が相互に対称性を維持する。 【００４７】 上記実施の形態では、２つの２ターン周期的センサ巻線が、１２０°の回転角
に相当する周期を有して提供された。この技術に精通した者は理解するであろう
ように、上記手法は、センサ回路基板のまわりを円周方向へ巻かれる任意数の周
期を持つ任意数のセンサ巻線を有し、そして任意のターン数を有する実施の形態
で使用できる。例えば、２つの１ターン、単周期センサ巻線が、回路基板上で円
周方向に９０°の間隔をおいて提供できる。このセンサ巻線で誘導される信号か
ら、レゾネータの位置は３６０°にわたり明白に決定できる。しかし、上記で検
討した利点により、多ターンのセンサ巻線が好ましく、スペースが許される場合
に使用するのがよい。 【００４８】 上記実施の形態は、回転位置エンコーダに関して説明された。第１の実施の形
態の特徴の多くは、リニア位置エンコーダにも当てはまる。図７は、２つの３周
期、２０ｍｍピッチ、２ターンのセンサ巻線１３５および１３７を示し、ここで
、各センサ巻線のターン間の間隔は、ピッチの６分の１（３．３ｍｍ）であり、
巻線１３５の第１ターンと巻線１３７の第１ターン間の間隔はピッチの４分の１
（５ｍｍ）である。第１の実施の形態での通り、各センサ巻線の２ターンからの
接続は、接続トラック１３９、１４１、１４３、１４５を使用してなされ、接続
トラックは、センサーコイルとレゾネータ（図示せず）との間の正弦的結合を騒
乱せず、励振巻線１４７と結合しない。 【００４９】 図７に示すように、この実施の形態では、励振巻線１４７は、４ターンの導体
を備え、センサ巻線ループの中央を通り抜ける。この実施の形態では、励振巻線
１４７への接続は、また、センサ回路基板（図示せず）のいずれかの側上を相互
に従がい、センサ巻線と結合しない接続トラック１４９を使用してなされ得る。
従がって、この実施の形態では、接続トラックにより生じる不均衡を打消すため
に、励振巻線１４７と、センサ巻線１３５および１３７との間に不均衡を計画的
に用意する必要はない。これが可能なのは、励振コイルへの接続がその一方の終
端でなされ得るからである。しかし、これが可能でなく、接続が、センサ巻線１
３５および１３７の中央のどこかでなされなくてはならない用途があるかもしれ
ない。その場合は、不均衡が、励振巻線１４７への接続トラックにより生成され
、従がって、この不均衡を打消すために、第１の実施の形態で追加された方法に
類似の方法で、更なる不均衡が追加されねばならない。 【００５０】 この技術に精通した者は理解するであろうように、図７に示すリニアの実施の
形態は、回転の実施の形態のために上で説明した利点の多くを持っており、セン
サーコイルの幅が、所定のセンサ基板の幅に対して最大化され、従がって信号レ
ベルを増加させることも含んでいる。これは、例えば、小径のチューブに嵌め込
めるように、位置センサの全体の幅を低減する圧力のあるところでは、特に重要
である。 【００５１】 上記実施の形態は、センサ巻線と励振巻線を２層の印刷回路基板上に形成する
ことを参照して説明された。同様の考察が、これらの巻線が厚膜または薄膜技術
を使用して形成されるところでも適合し、そこで、導体膜の第１層がセラミック
の絶縁基板上に設けられ、続いて絶縁層（交差点だけ絶縁するようにパターン化
されてもよい）、続いて第２導体膜により励振とセンサ巻線のセットを作る。 【００５２】 上記実施の形態では、個別のミキサが、それぞれのセンサ巻線からの信号を復
調するために提供され、変調された信号は、次に、スイッチ経由で、共通のフィ
ルタとアナログ/デジタル・コンバータへ、次いでマイクロプロセッサへ送信さ れた。代替の実施の形態では、個別のフィルタとアナログ/デジタル・コンバー タが、ミキサの各々の出力のために提供できる。加えて、この回路構成全てが、
デジタルＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）を使用して実現されてもよく、それは、
全体のコストと設計の複雑さを低減することになろう。 【００５３】 第１の実施の形態では、レゾネータは、センサ巻線の各周期のためのコイルを
持つように編成された。これは、レゾネータ基板の全ての回転角に対してレゾネ
ータと励振巻線との間に一定の結合があることを保証した。これは好ましいが、
必須ではない。詳細には、レゾネータと励振巻線との間の結合が位置とともに変
化する場合、この変化は、センサ巻線に誘導される両信号に共通であり、マイク
ロプロセッサにより遂行されるレシオメトリック (ratiometric) 計算により除 去される。 【００５４】 上記実施の形態では、レゾネータがセンサ巻線に対して移動するのに従がい、
変化する磁界を生成するのに、レゾネータが使用された。同様な磁界は、フェラ
イト磁極、または短絡コイル、または金属スクリーンのような、他の電磁素子に
より生成できる。そのような短絡コイルの実施の形態は、図３に示すコイル５３
、５５および５７を、終端がコンデンサを介して接続されるのでなく直列に接続
して使用できるかもしれない。短絡コイルまたは金属スクリーンを使用する実施
の形態では、励振巻線とセンサ巻線との間の磁束の結合は、短絡コイルまたは金
属スクリーンの有無により決まり、コイルまたはスクリーンの配置の周到な設計
により、センサ巻線から、同様なセットの正弦的に変化する出力信号が生起され
る。そのような位置エンコーダは、レゾネータ設計よりも安価であるという利点
を有する。しかし、レゾネータ設計の方が好ましい。というのは、それは、より
大きな出力レベルを提供するパルスエコー・モードの動作を使用できるからであ
り（ここでは、励振信号のバーストが励振巻線に印加され、センサ巻線の信号は
、バーストが終了した後にのみ処理される−これは、励振信号が取り去られた後
も、レゾネータが「振動 (ring)」し続けるので可能である）、そしてレゾネー タ信号が励振信号と９０°位相差で、励振バースト信号から分離するのが容易だ
からである。 【００５５】 上記実施の形態では、励振信号が励振巻線に印加され、センサ巻線に誘導され
る信号がレゾネータの位置を決定するのに使用された。代替の実施の形態では、
励振信号は、レゾネータを励振するために、代りにセンサ巻線の各々に印加する
こともでき、レゾネータにより励振回路に誘導される信号が、位置情報を持つで
あろう。 【００５６】 第１の実施の形態では、励振巻線は、励振巻線とレゾネータとの間の磁気結合
を低減するので、レゾネータコイルの中心点を超えて延在しなかった。しかし、
センサ回路基板とレゾネータ回路基板との間の間隔が増加すると、この影響は減
少する。これは、間隔が増加すると、励振コイルの磁界の実効半径が増加するか
らである。総合的な影響は、レゾネータ間隔の変化に伴って受取られる信号レベ
ルのダイナミックレンジでの減少であり、これは、著しい間隔変化を受ける用途
では、電子処理装置にとってしばしば有利である。この変更の別の利益は、励振
コイルの可能な最大インダクタンスが増加できることである。 【図面の簡単な説明】 【図１】 図１は、回動シャフトの位置をエンコードするために、シャフトに対して搭載
された位置エンコーダを有する前記回転シャフトを概略的に図示し； 【図２ａ】 図２ａは、図１に示す位置エンコーダのセンサ巻線形成部分の１ターンを概略
的に示し； 【図２ｂ】 図２ｂは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の図２ａに示す巻線の形状を概
略的に示し； 【図２ｃ】 図２ｃは、図２ａに示す巻線が、３つの同様な巻線および励振巻線と共に搭載
された印刷回路基板を示し； 【図２ｄ】 図２ｄは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の図２ｃに示す巻線の２つを図
示し、これらの２つの巻線が直列に接続され、センサ巻線を形成する様式を図示
し； 【図２ｅ】 図２ｅは、印刷回路基板の一部を形成する印刷された導体のトップ層を示し； 【図２ｆ】 図２ｆは、図２ｅに示す導体のトップ層と共に、励振巻線および２つの２ター
ン・センサ巻線を有する変換器を形成する、導体のボトム層を示し、各センサ巻
線のターン間のスペースは、高調波歪みを低減するように編成され； 【図２ｇ】 図２ｇは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の図２ｃに示す２つのセンサ巻
線を示し； 【図２ｈ】 図２ｈは、図２ｃに示す印刷回路基板一部を形成する導体のトップ層を示し； 【図２ｉ】 図２ｉは、図２ｃに示す印刷回路基板一部を形成する導体のボトム層を示し； 【図２ｊ】 図２ｊは、励振巻線の一部と共に図２ａに示す巻線を示し、励振巻線が、セン
サ巻線と結合することなくその接続パッドへ接続される様式を図示し； 【図３ａ】 図３ａは、レゾネータ印刷回路基板のトップ層を示し； 【図３ｂ】 図３ｂは、レゾネータ印刷回路基板のボトム層を示し； 【図４】 図４は、図２ｃに示す励振巻線を励振し、図２ｃに示すセンサ巻線で受信され
た信号を処理するのに使用される励振と処理の回路構成の概略的表示であり； 【図５】 図５は、各センサ巻線に誘導される信号のピーク振幅が回動軸の角度位置によ
り変化する様式を図示し； 【図６】 図６は、図２ｃに示す励振巻線の代替形状を図示し；そして、 【図７】 図７は、リニアエンコーダの一部を形成する励振巻線と１組のセンサ巻線の形
状を図示する。
センサに使用される装置に関する。本発明は、線形および回転誘導式位置センサ
を用途とする。 【０００２】 WO95/31696 は、一方の部材が、センサ印刷回路基板に取り付けられた一つの 励起巻線と多数のセンサ巻線とを担持し、他方の部材が、これも印刷回路基板に
取り付けられた共振器を担持する、誘導式位置センサを開示している。作動時に
は、交流電流が励起巻線に加えられ、励起巻線はセンサ印刷回路基板の領域に交
番磁場を発生させる。この磁場がセンサ印刷回路基板に接近して置かれると、共
振器と誘導結合して、その共振器を共振させる。これが次に、それ自身の、空間
的にパターン化された交番磁場をセンサ印刷回路基板の近傍に発生させる。この
共振器磁場は、センサ巻線内に、振幅が、２つの部材間の相対位置とともに正弦
的に変化する交番信号を誘導する。同様のシステムが EP0182085 に開示されて いるが、これは共振器の代わりに、導電性スクリーンを使用している。しかし、
導電性スクリーンの使用は、出力信号レベルがはるかに小さく、また、導電性ス
クリーンによってセンサ巻線内に誘導される信号は、励起巻線から直にセンサ巻
線で生成される信号と実質的に同位相だが反対極性を持つという欠点がある。そ
れに対して、共振器の場合は、共振器によってセンサ巻線内に誘導された信号と
、励起巻線によってセンサ巻線内に誘導された信号との間に９０°の位相ずれが
ある。従がって、共振器では、同期検出を使って、共振器信号を励起ブレイクス
ルーから隔離することが可能である。 【０００３】 これらの両システムのセンサ巻線の設計は、位置センサの動作にとって極めて
重要である。特に、共振器との必要な正弦波結合が存在するように、かつ励起巻
線との最少の結合が存在するように、それらを形成しなければならない。これは
、共通磁場によって隣接ループ内に誘導される信号が互いに反対になるように編
成された多数の直列接続ループかスパイラル巻線を形成することによって、また
、励起巻線を、センサ巻線の周辺のまわりの一つ以上のループとして形成するこ
とによって達成される。 【０００４】 本発明の一つの目的は、センサおよび励起巻線の別の幾何学的形状を提供する
ことである。 【０００５】 センサ巻線と励起巻線とは、多層回路基板に比べて安価で製造が容易な２層印
刷回路基板上に形成するのが望ましい。低価格で、小型で、最適なＥＭＣ特性の
ために、励起電流の発生と、センサ巻線内に誘導される信号の処理とに使用され
る電子装置は、センサ巻線と同一の回路基板上に取り付ける必要がある。今日ま
でに提供されたシステムでは、これらの接続部は面倒で、高価で、信頼性に欠け
ることがあるツイストペア・フライングリード(twisted pair flying leads) で
作られてきた。接続部は従来型のＰＣＢトラック経路設定技術を使って製作でき
る。しかしながら、この接続トラックは通常、（ｉ）センサ巻線と共振器間の正
弦的結合関係に外乱をもたらし、また（ｉｉ）センサ巻線が、励起コイルによっ
て生じた磁場に敏感になり、両方とも、位置センサの総合精度を低下させる。 【０００６】 この問題の一つの解決策は、単純に多層印刷回路基板を使用することである。
しかし、この方法は、わずか２つではなく、幾つもの印刷回路基板の層が正確な
整合を要求するので、コストを高め、位置の検知精度を低下させる場合がある。 【０００７】 一局面によれば、本発明は：直列に接続されるとともに、共通電磁場によって
ループに生成された信号が互いに反対になるように編成された、少なくとも２つ
のループを有する第１回路と；測定路に沿って延びるとともに、第１回路のルー
プにオーバーラップされるが電気的にはそれらから隔離された、少なくとも一つ
のループを有する第２回路；とを備える、位置エンコーダに使用される変換器を
提供する。 【０００８】 そのような変換器は、所定のサイズの回路基板に対して、第２回路の巻数とは
無関係に、第１回路のループの面積を最大にできるという利点を提供する。 【０００９】 この局面はまた、測定路に沿って編成された第１の複数の導体トラックと；測
定路に沿って編成された第２の複数の導体トラックとを備え；第１と第２のの複
数の導体トラックは互いに重ね合わされて、（ｉ）直列に接続されるとともに、
共通電磁場によってループ内に生成された信号が互いに反対になるように編成さ
れる、測定路に沿った少なくとも２つの前記ループ、を有する第１回路と、（ｉ
ｉ）前記測定路に沿って延びる少なくとも一つのループを有する第２回路とを画
成し；前記第１の複数の導体トラックのうちの、前記第１回路の一部を形成する
導体トラックが、前記測定路に対して横方向に間隔をあけて配置される第１と第
２のグループを成して編成されること；前記第２の複数の導体トラックのうちの
、第１回路の一部を形成する導体トラックが、第１グループ内の導体トラックを
第２グループ内の導体トラックと接続するように編成されること；そして第２の
複数の導体トラックのうちの、前記第２回路の前記少なくとも一つのループを形
成する導体トラック（単数または複数）が、前記第１と第２のグループの導体ト
ラック間に配置されること；を特徴とする、位置エンコーダに使用される装置を
提供する。 【００１０】 別の局面によれば、本発明は：少なくとも任意の交差点において、インシュレ
ータによって絶縁された２層の導体トラックを備え、その導体トラックは、（ｉ
）直列に接続されるとともに、共通磁場によってループ内に誘導された信号が互
いに反対になるように編成される、測定路に沿って延びる少なくとも２つの前記
ループ、を有する第１回路と、（ｉｉ）前記測定路に沿って延びるとともに、前
記第１回路の前記少なくとも２つのループにオーバーラップされるが電気的には
それらから隔離された少なくとも一つのループ、を有する第２回路と、を画成す
るように編成され；前記第２回路の少なくとも一つのループと前記第１回路の一
つ以上のループ間の電磁結合面積が、前記第２回路に対する接続トラックの編成
によって生じた、第２回路の少なくとも前記一つのループと第１回路のひとつの
ループ間の結合の変動効果に反対するように変えられる；位置センサに使用され
る変換器を提供する。 【００１１】 この局面で、第２回路は多重始点 (multi-start) スパイラル巻線を備え、結 合面積の変動が、スパイラル巻線に対するその始点または各始点の近傍で提供さ
れることが好ましい。 【００１２】 ここに、本発明の例示としての実施の形態を添付の図面に関して説明する。 【００１３】 図１はシャフト１を概略的に示し、シャフトは、その軸のまわりに回動自在で
あり、支持壁５に備えられた軸受３を貫通している。レゾネータ（図示せず）を
担持する第１の印刷回路基板９は、シャフト１により（矢印７で示すように）ブ
ッシュ１１を介して、回転可能に（断面で示す）第２の印刷回路基板１５の隣へ
搭載され、第２の印刷回路基板１５は、多数のセンサ巻線（図示せず）と励振巻
線（図示せず）を担持する。第２の印刷回路基板１５は、支持壁５に固定され、
回動シャフト１が貫通する中央孔１６を有する。 【００１４】 励振巻線、センサ巻線、およびレゾネータは、励振電流が励振巻線に印加され
るとレゾネータが励振されて、センサ巻線に信号を誘導し、信号のピーク振幅が
シャフトの回転の角度により正弦的に変化するように、編成されている。センサ
巻線は、回動シャフト１の回転角を決定するよう誘導信号を処理する電子処理装
置（図示せず）へ接続されている。 【００１５】 この実施の形態では、回路基板１５のまわりの円周方向へ延在する２つの２タ
ーン・センサ巻線が使用される。各センサ巻線の各ターンは同じ幾何学的形状を
持ち、３周期の巻線を備え、各周期は約１２０°の角度にわたり円周方向へ延在
する。図２ａは、センサ巻線２１の１つの１ターン２１−１の形状を示し、図２
ｂは、それをリニア（直線状）経路にわたり伸ばされた場合のこのターン２１−
１の形状を図示する。図２ａと２ｂに示すように、センサ巻線ターン２１−１は
、直列に接続された導体の、６個の６角形のループ２１−１ａ〜２１−１ｆを備
え、隣のループは反対向きに巻かれるよう接続されている。従がって、同じ磁界
により、１つのループで誘導されるどのＥＭＦも、隣のループで誘導されるＥＭ
Ｆと反対向きになる。この実施の形態では、各ループで囲まれた面積はほぼ同じ
であり、そのために、隣のループで誘導されるＥＭＦは実質的に相互に打消すの
で、各ターン、従がって各センサ巻線を、電磁妨害環境に対して免疫性を持たせ
ている。 【００１６】 この実施の形態では、センサ巻線は、約２５ｍｍの直径を有する２層印刷回路
基板上に形成されている。（使用中は支持壁５に面する）上面上の導体は、図２
ａと２ｂで破線で示され、（使用中はレゾネータ回路基板９に面する）下面上の
導体は実線で示されている。図で見て取れるように、導体の大部分は、使用中に
レゾネータ印刷回路基板９に最も近い、印刷回路基板の側上に配置されている。
これにより、レゾネータとセンサ巻線との間の最大の結合が保証される。図２ａ
と２ｂから分かるように、印刷回路基板１５のトップ層とボトム層上の導体を接
続するバイアホール２２は、ループの内側と外側の端に位置し、これらの端を接
続する導体は、全て印刷回路基板の下側にある。 【００１７】 この実施の形態では、通常は（印刷回路基板の反対面に延びる導体２４と２６
を接続するための）点Ａにあるはずのバイアをなくすことにより、および点Ａで
のこれらの導体の端から接続パッド２３と２５まで１組の接続トラック２８を延
ばすことにより、センサ巻線のターン２１−１から１組の接続パッド２３と２５
までの接続がおこなわれる。図示のように、接続トラック２８は、相互にＰＣＢ
の反対面上に従がい、そのために、接続トラック２８とレゾネータ（図示せず）
との間、および接続トラック２８と励振巻線（図示せず）との間の磁気結合を最
少化する。 【００１８】 上記で説明したように、この実施の形態では、印刷回路基板１５上に、２つの
２ターンのセンサ巻線および励振巻線がある。図２ｃは、これら全ての巻線のあ
る印刷回路基板１５を示す。図示のように、センサ巻線２１の第１ターン２１−
１は、太線を使って強調し、各センサ巻線２１および２７の２つのターンは、円
周方向へ１５°（周期の８分の１）間隔をあけられていて、センサ巻線２１の第
１ターン２１−１は、センサ巻線２７の第１ターン２７−１から３０°（周期の
４分の１）間隔をあけられている。図示のように、センサ巻線２１の第２ターン
２１−２は、１組の接続トラック３２により、接続パッド２３と３０へ接続され
、接続トラック２８と同様、相互に印刷回路基板１５の反対面上に従がう。同様
に、接続トラック３４および３６が、それぞれターン２７−１および２７−２を
それぞれ接続パッド３１と３３、および３１と３５へ接続する。この方法で、タ
ーン２１−１および２１−２は直列に接続され、ターン２７−１および２７−２
も直列に接続され、これらの巻線への接続トラックは、センサ巻線２１および２
７と励振巻線との間、およびセンサ巻線２１および２７とレゾネータとの間の磁
気結合に影響を及ぼさない。 【００１９】 図２ｄは、リニア経路にわたり伸ばされた場合のセンサ巻線２１を共に形成す
る２つのターン２１−１および２１−２を示す。図示のように、この実施の形態
では、２つのターン間のズレ (stagger)つまり隔りは１５°である。出力信号が
大きく、空間歪みを低減するので、２ターンのセンサ巻線を使用する。空間歪み
が低いことは、レゾネータとセンサ巻線間の空間結合関係がより正弦（波）に近
いことを意味する。これは、より正確なセンサを保証する。理想的には、コイル
のずらし角度は、高調波誤差の主成分を抑制するので、周期の６分の１の境域（
すなわち、この実施の形態では２０°）であるべきである。最低高調波誤差のた
めの正確なずらし角度は、正確に周期の６分の１ではないかもしれず、実験およ
びまたはモデリングにより決定できる。この実施の形態では、スペース不足のた
め各センサ巻線の導体間の衝突を避けるよう、ピッチの８分の１のコイルずらし
角を選択した。（代替のアプローチは、スペースに重要なバイアの位置を一定に
保持すると同時に、半径方向の線の位置を最適の周期の６分の１により近くずら
すことである。そのようなセンサ巻線を形成するであろう印刷回路基板のトップ
層とボトム層を図２ｅと図２ｆに示す。） 図２ｇは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の、この実施の形態の２つのセ
ンサ巻線２１および２７を形成する４つのターン２１−１、２１−２、２７−１
、２７−２を示す。図示のように、２つのセンサ巻線２１および２７間の隔り、
つまりずらし角は３０°であり、周期の４分の１に相当する。従がって、それぞ
れのセンサ巻線による信号出力は、９０°位相差になる。 【００２０】 再度、図２ｃを参照すると、回路基板１５のトップ層とボトム層上のセンサ巻
線２１および２７を形成する導体間の接続は、２つの内円のバイア４２および２
つの外円のバイア４４により提供される。図２ｈは、（トップ層から見て）印刷
回路基板１５上の導体のボトム層を示す。図示のように、内円のバイア４２と外
円のバイア４４との間の導体トラックは、全てこの層上に作成されている。従が
って、図２ｃに示すように、励振巻線２９を、センサ巻線２１および２７と衝突
させることなく、バイアのこれらの内円と外円との間に巻くことができる。この
ことは図２ｉに図示され、そこでは印刷回路基板１５のトップ層上に形成される
導体が示されている。 【００２１】 図２ｃに示すように、励振巻線２９は、２−開始スパイラル巻線により形成さ
れる７本の同心ループを備える。詳細には、励振巻線２９は、バイア２４からＣ
点まで、反時計回りに増加スパイラルで延在し、Ｃ点で、外ループは導体３８に
よりバイア２６へ接続される。バイア２６で、励振巻線２９は、反時計回りに増
加スパイラルで継続してＤ点に至る。この技術に精通した者は理解するであろう
ように、各センサ巻線の各ループは、励振巻線２９と結合することになる。しか
し、各ループは反対向きに巻かれているので、励振巻線２９から１つのループに
誘導されたどの信号も、隣のループに誘導された信号と反対向きになる。従がっ
て、励振巻線２９とセンサ巻線２１および２７の各ループとの間の磁気結合が同
じである場合、励振巻線により１つのループに誘導された信号は、隣のループに
誘導された信号と実質的に打消し合うことになり、従がって、励振巻線２９と、
センサ巻線２１および２７との間の正味の結合は無いことになる。しかし、以下
の説明から明らかになるであろうように、この実施の形態では、励振巻線２９を
接続パッド３７と３９へ接続する接続トラック４０が理由で、励振巻線２９と各
センサ巻線の各ループ間の磁気結合が同じであるように確保することはできない
。 【００２２】 上で説明したように、レゾネータおよび励振巻線２９との結合が実質的に無い
接続トラックを使用して、センサ巻線の各ターンへの接続がなされた。この理由
は、接続トラックが相互に印刷回路基板１５の各面に従がうからであり、また励
振巻線およびレゾネータにより生成される磁界のほとんどが、回路基板１５の面
に垂直だからである。図２ｈと図２ｉから分かるように、２層の回路基板設計の
この実施の形態では、センサ巻線２１および２７と衝突することなく、励振巻線
２９へ同様な組の接続トラックを延ばすことはできない。詳細には、図２ｃを参
照して、励振巻線２９を接続パッド３７と３９へ接続する接続トラック４０は、
これらのパッドから印刷回路基板１５の各面上をＢ点まで進み、ここで、印刷回
路基板１５のトップ層上の接続トラックが左へ進み、Ｄ点で励振巻線２９の外タ
ーンに達し、印刷回路基板１５のボトム層上の接続トラックが、右へ進み、バイ
アホール２４で励振巻線２９の内ターンに接続する。接続トラック４０が取るこ
の経路の分枝は、結果として、励振巻線２９と、センサ巻線２１および２７のル
ープとの間の結合に不均衡をもたらす。 【００２３】 励振巻線２９の一部とセンサ巻線２１の第１ターン２１−１を示す図２ｊを参
照して、この不均衡の理由を以下に説明する。図示のように、接続トラック４０
がＢ点で分枝するところで、例えば、励振巻線２９とループ２１−１ｃとの間の
オーバーラップ領域と比較して、励振巻線２９とループ２１−１ｂとの間にオー
バーラップする追加領域４３がある。この追加のオーバーラップは、励振巻線２
９とループ２１−１ｃとの間の磁気結合より、励振巻線２９とループ２１−１ｂ
との間の磁気結合を増加させる結果となる。同様な不均衡は、励振巻線２９と他
のセンサ巻線２７との間にも生成される。 【００２４】 この実施の形態では、更なる不均衡が、接続トラックにより生じる不均衡を打
消すように計画的に追加される。詳細には、同様な不均衡が、反対向きに巻かれ
た巻線２１−１のループで、領域４３と同様な領域を創出することにより生成さ
れる。この実施の形態では、この計画的な不均衡は、ループ２１−１ｂで接続ト
ラックにより生じる不均衡から１８０°の隔りをおいたループ２１−１ｅで、追
加のオーバーラップ領域４５を追加することにより作られる。この技術に精通し
た者は理解するであろうように、計画的な不均衡は、ループ２１−１ａ、２１−
１ｃ、または２１−１ｅの任意の一つで作ることができるであろう。代替として
、接続トラックにより生じる主たる不均衡を打消すために、これらのループの各
々により小さい不均衡を追加することもできるだろう。 【００２５】 図３ａは、レゾネータ印刷回路基板９のトップ層を示し、図３ｂは、トップ層
から見た場合のレゾネータ印刷回路基板９のボトム層を示す。印刷回路基板９は
、直径が約２５ｍｍの円板から形成され、固定ピン５２、５４、および５６を受
容する２つの切欠き部９−ａと９−ｂを有し、ピンは、ブッシュ１１上に搭載さ
れ、使用中、回路基板９をブッシュ１１に対して固定する。図３ａに示すように
、回路基板９のトップ層は、円周方向に１２０°隔たっている３つのコイル部分
５３ａ、５５ａ、および５７ａを備える。同様に、図３ｂに示すように、レゾネ
ータ印刷回路基板９のボトム層は、また円周方向に１２０°隔っている３つのコ
イル部分５３ｂ、５５ｂ、および５７ｂを備え、コイル５３ｂはコイル５３ａの
真裏に配置され、コイル５５ｂはコイル５５ａの真裏に配置され、コイル５７ｂ
はコイル５７ａの真裏に配置されている。この実施の形態では、使用中、レゾネ
ータ回路基板９のトップ層は、センサ回路基板１５に面し、その間隔は約２ｍｍ
である。 【００２６】 コイル５３、５５、および５７の各々は直列に接続され、コイルの終端は、一
対のコンデンサーマウント６１と６３に接続され、これら一対のマウントは、一
対のコンデンサをコイルと直列に接続し、ＬＣレゾネータ５０を形成する。より
詳細には、導体トラックは、レゾネータ回路基板９のトップ層上でコンデンサー
マウント６１から反時計回りの減少スパイラルで延在し、５３ａを画成してバイ
ア６５へ達し、そこを通り抜けてトラックは基板９の他側へ至る。バイア６５か
ら、導体トラックは、基板９のボトム層上で反時計回りの増加スパイラルで延在
し、コイル５３ｂを画成して、バイア６７へ達し、ここでトラックは回路基板９
のトップ層へ戻る。次いで、導体トラックは、反時計回りの減少スパイラルで連
続してコイル５５ａを画成し、バイア６９へ達し、そこを通り抜けて回路基板９
のボトム層へ戻る。導体トラックは、バイア６９から反時計回りの増加スパイラ
ルで巻かれ、コイル５５ｂをバイア７１に至るまで画成し、ここで導体が通り抜
けて回路基板のトップ層へ戻る。バイア７１から、トラックが反時計回りの減少
スパイラルで巻かれ、コイル５７ａを画成して、バイア７３へ達する。バイア７
３を通り抜けて、導体はボトム層へ戻り、反時計回りの増加スパイラルで続いて
コイル５７ｂを画成して、バイア７５へ達し、ここでトラックは他のコンデンサ
ーマウント６３へ接続される。 【００２７】 回路基板９がブッシュ１１上へ回動自在に搭載され、回路基板１５が支持壁５
へ固定され、それにより、レゾネータ回路基板９の内端７６がセンサ回路基板１
５の内端１６と同心であり、コイル５３、５５、および５７は、励振巻線２９と
センサ巻線２１および２７に隣接して位置する。励振電流が励振巻線２９へ印加
される場合、励振巻線により生成される磁界は、回路基板９の外端に最も近いコ
イル５３、５５、および５７の導体トラックと結合し、これらのコイルの各々で
ＥＭＦを誘導する。コイルは全て同じ方向に巻かれているので、これらのＥＭＦ
が加わり、各コイル５３、５５、および５７を通って流れるレゾネータ電流が生
成され、それにより、コイル５３、５５、および５７の中心に位置する３つの主
軸を有する空間的にパターン化されたレゾネータ磁界を生成する。レゾネータ５
０は、センサ巻線の周期と同じ数のコイル５３、５５、および５７を有するので
、そしてこれらのコイル間の間隔はセンサ巻線の１周期に相当するので、図２ｈ
に示す領域４３と４５での励振巻線２９での非対称性は、レゾネータ基板９の全
ての角度位置に対して一定である、励振巻線２９とレゾネータ５０との間の結合
には影響しない。 【００２８】 この技術に精通した者は理解するであろうように、レゾネータ５０が共振して
いる場合、レゾネータにより生成される空間的にパターン化された磁界は、セン
サ巻線２１および２７と相互作用することになり、レゾネータ回路基板９の角度
位置と共に変化する出力信号を各々で生成する。例えば、コイル５３が、ループ
２１−１ａ上に位置する場合、コイル５５はループ２１−１ｃ上に位置すること
になり、コイル５７はループ２１−１ｅ上に位置することになる。コイル５３、
５５、および５７は、同じ方向に巻かれているので、レゾネータが共振している
場合、これらのコイルに流れる電流によって生成される磁界により、同じサイズ
と大きさのＥＭＦが、これらの３つのループ２１−１ａ、２１−１ｃ、および２
１−１ｅの各々で誘導される。センサ巻線のこれらのループは、同じ方向に巻か
れているので、これらのＥＭＦは相互に加わって、出力信号を生成する。 【００２９】 レゾネータ回路基板９がセンサ巻線に対して回転し、それによりコイル５３、
５５、および５７が隣のセンサーループの間に位置する場合、隣のループで誘導
されるＥＭＦは、相互に打消しあい、結果としてセンサ巻線２１−１に出力信号
を生成することはない。更にレゾネータ基板が回転するのに伴い、それにより例
えば、コイル５３、５５および５７が、隣のループ２１−１ｂ、２１−１ｄ、お
よび２１−１ｆに位置すると、それらの中に誘導されるＥＭＦはそれら全てが加
わるが、レゾネータ基板９が、コイル５３、５５、５７がループ２１−１ａ、２
１−１ｃ、２１−１ｅであるような角度であった場合に誘導された全ＥＭＦとは
逆の極性である。 【００３０】 従がって、センサーコイル２１と２７に対してレゾネータが回転するにつれて
、そこに誘導される出力信号は、レゾネータ基板９が回転するのに従がって周期
的に変化する。２つのセンサ巻線２１および２７は、円周方向に周期の４分の１
だけ隔たっているので、１つのセンサ巻線に誘導される信号の周期的変化は、も
う一方のセンサ巻線に誘導される信号の周期的変化と９０°位相であることにな
る。理想的には、この周期的変化は、正確に正弦波であるのがよい。しかし、通
常は、高次の高調波変動があり、それが出力信号に歪みを生じる。上で説明した
ように、多ターンのセンサ巻線を使用する実施の形態では、この高調波歪みを低
減させるために、異なるターンの導体間のスペースに関して編成することは可能
である。この高調波歪みの影響は、レゾネータ回路基板９とセンサ回路基板１５
との間の間隙を増加させるに従がい、低減する。しかし、直径２５ｍｍの装置で
、レゾネータ回路基板９とセンサ回路基板１５間に２ｍｍの間隙を持つこの実施
の形態では、この高調波歪みの殆どが無視できる。 【００３１】 図４は、励振巻線２９を励振し、センサ巻線２１および２７に誘導される信号
を処理するのに使用される、励振と処理の回路構成１０１を示す。この実施の形
態では、励振と処理の回路構成１０１は、回路基板１５上に搭載され、接続パッ
ド３７と３９で励振巻線２９へ接続され、接続パッド２５と３０、および３３と
３５とで、それぞれセンサ巻線２１および２７へ接続されている。図示のように
、励振と処理の回路構成１０１はデジタル波形生成器１０３を備え、それは水晶
発振器１０５から発振入力を受取り、励振ドライバ１０７経由で励振巻線２９へ
印加される励振信号を出力するよう動作する。 【００３２】 この実施の形態では、励振信号は、１ＭＨｚの基本波周波数Ｆ０を有する矩形
波電圧であり、それはレゾネータ回路基板９上に取付けられたレゾネータ５０の
共振周波数と整合する。励振巻線２９に流れる励振電流は、レゾネータ回路基板
９付近に電磁界を生成し、それがレゾネータ５０を共振させる。共振する場合、
レゾネータ５０は、それ自体の磁界を生成し、それは、レゾネータ５０の回転に
より、ピーク振幅（２１および２７）が９０°位相で正弦的に変化するＥＭＦを
受信巻線２１および２７の各々に誘導する。このピーク振幅が回転角（θ）によ
り変化する様式を図５に示す。図示のように、正弦的変化は、センサ巻線２１お
よび２７の周期またはピッチに相当する１２０°毎に繰返す。 【００３３】 図４に示すように、センサ巻線２１および２７に誘導されたＥＭＦは、それぞ
れミキサ１０９および１１１へ入力され、ここで、誘導されたＥＭＦを復調する
ために、励振巻線２９へ印加された励振信号の、９０°位相シフトしたバージョ
ンと混合される。９０°位相シフトは、レゾネータ５０が共振する場合の動作故
に必要である。ミキサ１０９および１１１からの出力は各々、対応するセンサ巻
線に誘導されたＥＭＦのそれぞれのピーク振幅に相当するＤＣ成分と共に、高周
波時間変化する成分を含む。 【００３４】 ミキサからの出力は、続いて次々に、スイッチ１１３を通り低域通過フィルタ
１１５へ供給され、これが高周波時間変化成分を除去する。このピーク振幅値は
、次にアナログ/デジタル・コンバータ１１７によりアナログ値からデジタル値 へ変換され、マイクロプロセッサ１１９へ送られ、これが、これらのデジタル値
に逆正接 (arc-tangent) 関数を使用することにより、レゾネータ基板９の回転 角を決定する。（破線１２１および１２３で表わされるように、マイクロプロセ
ッサ１１９はスイッチ１１５の切換、およびデジタル波形生成器１０３により生
成される信号も制御する。）この技術に精通した者は理解するであろうように、
マイクロプロセッサ１１９は、シャフト角度１２０°にわたりレゾネータ基板の
回転角を明確に決定することができる。従がって、この位置エンコーダは、単に
９０°だけ回転するエンジンのスロットル弁の角度位置を決定するために適する
であろう。代替として、マイクロプロセッサ１１９が周期を計数する場合、レゾ
ネータ基板９の回転が、連続してトラッキングされることができる。 【００３５】 本発明の実施の形態に採用された励振と処理の回路構成につき簡潔な概観を記
したが、より詳細な説明は、例えば、本出願人の先の国際出願ＷＯ９５／３１６
９６に見ることができ、その内容を本明細書に援用する。回転角を決定するのに
逆正接関数を使用しない、代替の処理回路構成が、本出願人の先の国際出願ＷＯ
９８／００９２１に見ることができ、その内容も本明細書に援用する。 【００３６】 上記実施の形態は、導入部で説明した従来技術のシステムを克服する数多くの
著しい利点を有する。これら利点には以下が含まれる： （１）センサ巻線のループ上に励振巻線を巻いた結果、印刷回路基板スペースの
有効利用が達成される。詳細には、所定のセンサ印刷回路基板のサイズに対して
、センサ巻線ループの可能な限り大きなサイズを維持しつつ、励振巻線のより多
くのターンが提供できる。励振巻線がセンサーループの外側まわりに巻かれる従
来技術のシステムでは、励振巻線のターン数を増加させる場合、センサ印刷回路
基板の幅を増加させるか、センサ巻線ループの幅を減らさねばならない。いくつ
かの用途では、センサ回路基板のサイズを大きくすることはできず、センサ巻線
ループのサイズを小さくすると、出力信号レベルを低下させてしまう。 【００３７】 （２）センサ巻線の各々から電子処理装置へ、（ａ）センサ巻線とレゾネータと
の間の正弦的結合関係の著しい騒乱を発生することなく、（ｂ）センサ巻線と励
振巻線との間に有意な正味の結合を発生することなく、（ｃ）センサ巻線が電磁
妨害環境に影響を受けやすくすることなく、接続がなされる。 【００３８】 （３）励振巻線がセンサ巻線の内側に巻かれ、そして励振巻線は、センサ巻線の
いずれとも正味の磁気結合を生成することなく、印刷回路基板のトラックを使用
して励振電子装置へ接続されるように成した、２層印刷回路基板が提供された。
これは、励振巻線の接続トラックにより生じる不均衡を打消すように計画的に不
均衡を追加することにより達成される。 【００３９】 （４）各センサ巻線との接続パッドおよび励振巻線との接続パッドは、トラック
パターンの外側に配置されるので、そこへの接続を簡単な方法で行なうことがで
きる。 【００４０】 （５）センサ巻線のループ面積は、所定の印刷回路基板のサイズに対して最大化
されたので、装置は、センサ回路基板１５とレゾネータ回路基板９との間の隔り
をより大きくして動作できる。というのは、この隔りに対する信号の減少の率は
緩慢だからである。隔りが大きいほど、より厚い保護被覆層が可能であり、この
保護被覆層は、一般的に適用が安価で容易でかつより強固であるので、環境保護
のために両部品を個別にシールする場合に重要である。 【００４１】 （６）励振巻線の外径が最大化され、内径は最小化されるので、レゾネータへの
結合は最大化される。これは、（ａ）励振巻線の外ループをバイア４４の外円へ
可能な限り接近させて巻くことにより；そして（ｂ）励振巻線の内ループの径を
、レゾネータ回路基板９の中心からレゾネータコイル５３、５５、および５７の
中心点までの距離と等しくすることにより；この実施の形態において達成される
。これは、励振巻線が、回路基板９の外端にあるコイル５３、５５、および５７
のトラックと主に結合するからである。励振巻線の幅がこれらコイルの内トラッ
ク方向へ増加するにつれて、これらの内トラックでの結合は外トラックでの結合
を打消すので、励振巻線との全体の結合は減少する。 【００４２】 （７）励振巻線のインダクタンスを増加させる多ターンの励振巻線が提供され、
それにより、（ａ）共通のセンサ供給電圧（約３ボルト）の使用が可能となるこ
とにより、ステップダウン電圧変換回路構成を排除することができ、そして（ｂ
）励振巻線へ印加される前に信号生成器により出力される信号を増幅するために
、効率の低いリニア・パワーアンプでなく、半波ブリッジ、または全波ブリッジ
スイッチング増幅器の使用が可能になる。 【００４３】 変更と代替の実施の形態 上記実施の形態では、多ターンの励振巻線が使用され、全ての巻線は同じ方向
に巻かれていた。これは、インダクタンス増加という利点を提供するが、他方、
レゾネータとの結合が低減を始める前に励振巻線が持てるターン数に限界がある
という不利点を被る。図６は、直列接続の６ターンを持つ励振巻線１３１の代替
形状を図示し、ここで外側の３ターンが一方向に巻かれ、内側の３ターンが反対
方向に巻かれている。この励振コイルは、外側ターンはレゾネータ回路基板の外
側端でのトラックと結合し、内側トラックは外側トラックとの結合に加わる、レ
ゾネータ回路基板の内側端でのトラックと結合するので、レゾネータとの磁気結
合を増加させる利点を有する。レゾネータと励振巻線１３１との間の結合の増加
があるので、このことが、より大きな信号レベル、ひいては精度の改善と電磁妨
害能力の改善をもたらす。図６は、センサ巻線（図示せず）に関連するバイア４
２と４４の内円と外円も示す。図６には示されていないが、励振回路構成と励振
巻線１３１の終端との接続トラックは、第１の実施の形態と同様な方法で接続を
行なうことができ、それにより励振巻線とセンサ巻線との間には結合は無いこと
になる。 【００４４】 図６に示す励振巻線の更なる利点は、他の電子回路と干渉するかもしれない励
振巻線からの電磁放射を低減することである。加えて、内コイルのターンを増や
し、それにより内側と外側のコイルの磁気双極子（ダイポール (dipole)）が等 しく反対向きであるようにすることにより、励振コイルを電磁妨害に対して実質
的に免疫性を持たせることが可能である。そのような実施の形態の欠点は、励振
巻線がインダクタンスを低減させていまい、このことが、駆動することをより困
難にさせる、という点である。 【００４５】 第１の実施の形態では、励振巻線は、２開始点スパイラル巻線を備えていた。
接続トラックにより生じる不均衡を、例えば、対応するする不均衡を、単開始点
スパイラル巻線の内ループで生成することにより打消すことが可能である。しか
し、多数開始点スパイラル巻線が好ましい。というのは、不均衡は対称的な方法
で生成されることができ、もし励振電圧が全波ブリッジスイッチング回路を介し
て励振巻線へ差動で印加される場合、２開始点スパイラル巻線は、励振巻線とセ
ンサ巻線との間の静電容量結合の影響を低減することになるからである。 【００４６】 第１の実施の形態では、接続トラックにより生じる不均衡を打消すために、セ
ンサ巻線の幾つかのループへ不均衡を追加できることを説明した。好ましくは、
励振巻線へのスパイラル開始点の数は、（接続トラック不均衡を含み）不均衡の
数と等しくし、それによりこの不均衡が相互に対称性を維持する。 【００４７】 上記実施の形態では、２つの２ターン周期的センサ巻線が、１２０°の回転角
に相当する周期を有して提供された。この技術に精通した者は理解するであろう
ように、上記手法は、センサ回路基板のまわりを円周方向へ巻かれる任意数の周
期を持つ任意数のセンサ巻線を有し、そして任意のターン数を有する実施の形態
で使用できる。例えば、２つの１ターン、単周期センサ巻線が、回路基板上で円
周方向に９０°の間隔をおいて提供できる。このセンサ巻線で誘導される信号か
ら、レゾネータの位置は３６０°にわたり明白に決定できる。しかし、上記で検
討した利点により、多ターンのセンサ巻線が好ましく、スペースが許される場合
に使用するのがよい。 【００４８】 上記実施の形態は、回転位置エンコーダに関して説明された。第１の実施の形
態の特徴の多くは、リニア位置エンコーダにも当てはまる。図７は、２つの３周
期、２０ｍｍピッチ、２ターンのセンサ巻線１３５および１３７を示し、ここで
、各センサ巻線のターン間の間隔は、ピッチの６分の１（３．３ｍｍ）であり、
巻線１３５の第１ターンと巻線１３７の第１ターン間の間隔はピッチの４分の１
（５ｍｍ）である。第１の実施の形態での通り、各センサ巻線の２ターンからの
接続は、接続トラック１３９、１４１、１４３、１４５を使用してなされ、接続
トラックは、センサーコイルとレゾネータ（図示せず）との間の正弦的結合を騒
乱せず、励振巻線１４７と結合しない。 【００４９】 図７に示すように、この実施の形態では、励振巻線１４７は、４ターンの導体
を備え、センサ巻線ループの中央を通り抜ける。この実施の形態では、励振巻線
１４７への接続は、また、センサ回路基板（図示せず）のいずれかの側上を相互
に従がい、センサ巻線と結合しない接続トラック１４９を使用してなされ得る。
従がって、この実施の形態では、接続トラックにより生じる不均衡を打消すため
に、励振巻線１４７と、センサ巻線１３５および１３７との間に不均衡を計画的
に用意する必要はない。これが可能なのは、励振コイルへの接続がその一方の終
端でなされ得るからである。しかし、これが可能でなく、接続が、センサ巻線１
３５および１３７の中央のどこかでなされなくてはならない用途があるかもしれ
ない。その場合は、不均衡が、励振巻線１４７への接続トラックにより生成され
、従がって、この不均衡を打消すために、第１の実施の形態で追加された方法に
類似の方法で、更なる不均衡が追加されねばならない。 【００５０】 この技術に精通した者は理解するであろうように、図７に示すリニアの実施の
形態は、回転の実施の形態のために上で説明した利点の多くを持っており、セン
サーコイルの幅が、所定のセンサ基板の幅に対して最大化され、従がって信号レ
ベルを増加させることも含んでいる。これは、例えば、小径のチューブに嵌め込
めるように、位置センサの全体の幅を低減する圧力のあるところでは、特に重要
である。 【００５１】 上記実施の形態は、センサ巻線と励振巻線を２層の印刷回路基板上に形成する
ことを参照して説明された。同様の考察が、これらの巻線が厚膜または薄膜技術
を使用して形成されるところでも適合し、そこで、導体膜の第１層がセラミック
の絶縁基板上に設けられ、続いて絶縁層（交差点だけ絶縁するようにパターン化
されてもよい）、続いて第２導体膜により励振とセンサ巻線のセットを作る。 【００５２】 上記実施の形態では、個別のミキサが、それぞれのセンサ巻線からの信号を復
調するために提供され、変調された信号は、次に、スイッチ経由で、共通のフィ
ルタとアナログ/デジタル・コンバータへ、次いでマイクロプロセッサへ送信さ れた。代替の実施の形態では、個別のフィルタとアナログ/デジタル・コンバー タが、ミキサの各々の出力のために提供できる。加えて、この回路構成全てが、
デジタルＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）を使用して実現されてもよく、それは、
全体のコストと設計の複雑さを低減することになろう。 【００５３】 第１の実施の形態では、レゾネータは、センサ巻線の各周期のためのコイルを
持つように編成された。これは、レゾネータ基板の全ての回転角に対してレゾネ
ータと励振巻線との間に一定の結合があることを保証した。これは好ましいが、
必須ではない。詳細には、レゾネータと励振巻線との間の結合が位置とともに変
化する場合、この変化は、センサ巻線に誘導される両信号に共通であり、マイク
ロプロセッサにより遂行されるレシオメトリック (ratiometric) 計算により除 去される。 【００５４】 上記実施の形態では、レゾネータがセンサ巻線に対して移動するのに従がい、
変化する磁界を生成するのに、レゾネータが使用された。同様な磁界は、フェラ
イト磁極、または短絡コイル、または金属スクリーンのような、他の電磁素子に
より生成できる。そのような短絡コイルの実施の形態は、図３に示すコイル５３
、５５および５７を、終端がコンデンサを介して接続されるのでなく直列に接続
して使用できるかもしれない。短絡コイルまたは金属スクリーンを使用する実施
の形態では、励振巻線とセンサ巻線との間の磁束の結合は、短絡コイルまたは金
属スクリーンの有無により決まり、コイルまたはスクリーンの配置の周到な設計
により、センサ巻線から、同様なセットの正弦的に変化する出力信号が生起され
る。そのような位置エンコーダは、レゾネータ設計よりも安価であるという利点
を有する。しかし、レゾネータ設計の方が好ましい。というのは、それは、より
大きな出力レベルを提供するパルスエコー・モードの動作を使用できるからであ
り（ここでは、励振信号のバーストが励振巻線に印加され、センサ巻線の信号は
、バーストが終了した後にのみ処理される−これは、励振信号が取り去られた後
も、レゾネータが「振動 (ring)」し続けるので可能である）、そしてレゾネー タ信号が励振信号と９０°位相差で、励振バースト信号から分離するのが容易だ
からである。 【００５５】 上記実施の形態では、励振信号が励振巻線に印加され、センサ巻線に誘導され
る信号がレゾネータの位置を決定するのに使用された。代替の実施の形態では、
励振信号は、レゾネータを励振するために、代りにセンサ巻線の各々に印加する
こともでき、レゾネータにより励振回路に誘導される信号が、位置情報を持つで
あろう。 【００５６】 第１の実施の形態では、励振巻線は、励振巻線とレゾネータとの間の磁気結合
を低減するので、レゾネータコイルの中心点を超えて延在しなかった。しかし、
センサ回路基板とレゾネータ回路基板との間の間隔が増加すると、この影響は減
少する。これは、間隔が増加すると、励振コイルの磁界の実効半径が増加するか
らである。総合的な影響は、レゾネータ間隔の変化に伴って受取られる信号レベ
ルのダイナミックレンジでの減少であり、これは、著しい間隔変化を受ける用途
では、電子処理装置にとってしばしば有利である。この変更の別の利益は、励振
コイルの可能な最大インダクタンスが増加できることである。 【図面の簡単な説明】 【図１】 図１は、回動シャフトの位置をエンコードするために、シャフトに対して搭載
された位置エンコーダを有する前記回転シャフトを概略的に図示し； 【図２ａ】 図２ａは、図１に示す位置エンコーダのセンサ巻線形成部分の１ターンを概略
的に示し； 【図２ｂ】 図２ｂは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の図２ａに示す巻線の形状を概
略的に示し； 【図２ｃ】 図２ｃは、図２ａに示す巻線が、３つの同様な巻線および励振巻線と共に搭載
された印刷回路基板を示し； 【図２ｄ】 図２ｄは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の図２ｃに示す巻線の２つを図
示し、これらの２つの巻線が直列に接続され、センサ巻線を形成する様式を図示
し； 【図２ｅ】 図２ｅは、印刷回路基板の一部を形成する印刷された導体のトップ層を示し； 【図２ｆ】 図２ｆは、図２ｅに示す導体のトップ層と共に、励振巻線および２つの２ター
ン・センサ巻線を有する変換器を形成する、導体のボトム層を示し、各センサ巻
線のターン間のスペースは、高調波歪みを低減するように編成され； 【図２ｇ】 図２ｇは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の図２ｃに示す２つのセンサ巻
線を示し； 【図２ｈ】 図２ｈは、図２ｃに示す印刷回路基板一部を形成する導体のトップ層を示し； 【図２ｉ】 図２ｉは、図２ｃに示す印刷回路基板一部を形成する導体のボトム層を示し； 【図２ｊ】 図２ｊは、励振巻線の一部と共に図２ａに示す巻線を示し、励振巻線が、セン
サ巻線と結合することなくその接続パッドへ接続される様式を図示し； 【図３ａ】 図３ａは、レゾネータ印刷回路基板のトップ層を示し； 【図３ｂ】 図３ｂは、レゾネータ印刷回路基板のボトム層を示し； 【図４】 図４は、図２ｃに示す励振巻線を励振し、図２ｃに示すセンサ巻線で受信され
た信号を処理するのに使用される励振と処理の回路構成の概略的表示であり； 【図５】 図５は、各センサ巻線に誘導される信号のピーク振幅が回動軸の角度位置によ
り変化する様式を図示し； 【図６】 図６は、図２ｃに示す励振巻線の代替形状を図示し；そして、 【図７】 図７は、リニアエンコーダの一部を形成する励振巻線と１組のセンサ巻線の形
状を図示する。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年４月１４日（２０００．４．１４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 アンドリュー・ニコラス・デイムズ 英国，ＣＢ４ １ＨＵ，ケンブリッジ，デ フレヴァレイ アヴェニュー 74 Ｆターム(参考） 2F063 AA01 AA35 CA08 CA15 DA06 EA02 EA03 GA23 GA27 GA28 GA34 GA38 2F077 AA11 AA21 AA25 AA43 CC02 FF03 FF39 PP10 PP29 PP30 TT82 VV10 WW04
Claims (43)
- 【請求項１】 位置エンコーダに使用される変換器であって： 測定路に沿った少なくとも２つのループを有する第１回路であって、前記ルー
プは、直列に接続されるとともに、共通電磁場によって前記少なくとも２つのル
ープに生成された信号が互いに反対になるように、編成される、第１回路；およ
び、 前記測定路に沿って延びる少なくとも一つのループを有する第２回路；を備え
、 前記第２回路の前記少なくとも一つのループは前記第１回路の前記少なくとも
２つのループにオーバーラップされるが電気的にはそれらから隔離されることを
特徴とする； 位置エンコーダに使用される変換器。 - 【請求項２】 前記第１と第２の回路は実質的に平坦なインシュレータの２つの面に装着され
る請求項１による変換器。 - 【請求項３】 前記第１と第２の回路は、印刷回路基板上に形成された複数の導体トラックに
よって形成される請求項１または２による変換器。 - 【請求項４】 前記第１と第２の回路の前記ループが、基板上に形成された導体膜によって提
供され、また、インシュレータ膜が、前記第１と第２の回路を形成する導体膜間
の少なくとも交差点に提供される請求項１による装置。 - 【請求項５】 前記第１回路の前記ループが略六角形である上記請求項のいずれかによる変換
器。 - 【請求項６】 互いに電気的に分離するとともに一方が他方の上に配置された複数の前記第１
回路を備え、また、各前記第１回路の少なくとも２つのループが、前記測定路に
沿って空間的に分離されている上記請求項のいずれかによる変換器。 - 【請求項７】 前記第１回路は、前記測定路に沿って連続して編成される偶数の前記ループを
備える上記請求項のいずれかによる変換器。 - 【請求項８】 前記第１と第２の回路は、それらの間の正味電磁結合が実質的に存在しないよ
うに編成される上記請求項のいずれかによる変換器。 - 【請求項９】 前記第１回路の一方向の一つ以上のループと、前記第２回路の前記少なくとも
一つのループとの間の結合面積は、前記第２回路の前記少なくとも一つのループ
に対する導体トラックの編成によって生じた、前記第２回路の前記少なくとも一
つのループと第１回路の他方向のループとの間の結合の変動効果に反対するよう
に変えられる上記請求項のいずれかによる変換器。 - 【請求項１０】 前記第２回路はスパイラル巻導体トラックの複数の巻きを備える上記請求項の
いずれかによる変換器。 - 【請求項１１】 前記第２回路は、直列に接続された同一ハンドの複数の同心スパイラル巻線を
備える上記請求項のいずれかによる変換器。 - 【請求項１２】 前記第２回路は少なくとも一つの外ループと少なくとも一つの内ループとを備
え、また、前記内側および外ループは互いに反対方向に巻かれている上記請求項
のいずれかによる変換器。 - 【請求項１３】 前記測定路がリニア（直線状）である上記請求項のいずれかによる変換器。
- 【請求項１４】 前記測定路が円形である上記請求項のいずれかによる変換器。
- 【請求項１５】 前記第１回路の各ループが導体の複数の巻きによって形成され、また、導体の
巻きは、空間高調波歪みを減少させるために測定方向に空間的に分離される上記
請求項のいずれかによる変換器。 - 【請求項１６】 一対の電気的に分離した接続トラックが前記第１回路に提供され、また、前記
測定路に垂直な方向から見て一方が他方にオーバーラップされる上記請求項のい
ずれかによる変換器。 - 【請求項１７】 前記第１回路のループの各々によって囲まれた面積は実質的に同一である、 上記請求項のいずれかによる変換器。
- 【請求項１８】 位置エンコーダに使用される装置であって： 測定路に沿って延びる第１と第２の表面を画成するインシュレータベースと； 前記測定路に沿って前記第１表面上に編成された第１の複数の導体トラックと
； 前記測定路に沿って前記第２表面上に編成された第２の複数の導体トラックと
；を備え、 前記インシュレータベースは、前記第１表面上の導体トラックを前記第２表面
上の導体トラックに接続して、（ｉ）直列に接続されるとともに、共通電磁場に
よってループに生成された信号が互いに反対になるように編成された、測定路に
沿った少なくとも２つの前記ループ、を有する第１回路と；（ｉｉ）前記測定路
に沿って延びる少なくとも一つのループを有する第２回路と；を画成するための
複数のバイアホールを備え、 第１と第２の複数の導体トラックと前記バイアホールとは、前記第２回路の少
なくとも一つのループが前記第１回路の前記少なくとも２つのループを横切って
延びるように編成されることを特徴とする、 位置エンコーダに使用される装置。 - 【請求項１９】 測定路に沿って延びる第１と第２の表面を画成するインシュレータベースと； 前記測定路に沿って前記第１表面上に編成された第１の複数の導体トラックと
； 前記測定路に沿って前記第２表面上に編成された第２の複数の導体トラックと
；を備え、 前記インシュレータベースは、前記第１表面上の導体トラックを前記第２表面
上の導体トラックに接続して、（ｉ）直列に接続されるとともに、共通電磁場に
よってループ内に生成された信号が互いに反対になるように編成された、測定路
に沿った少なくとも２つの前記ループ、を有する第１回路と、（ｉｉ）前記測定
路に沿って延びる少なくとも一つのループを有する第２回路と、を画成するため
の複数のバイアホールを備え、 前記第１回路の一部を形成する前記第１表面上の導体トラックは、前記測定路
に対して横方向に間隔をあけて配置される第１と第２のグループを成して編成さ
れること； 前記第１回路の一部を形成する前記第２表面上の導体トラックは、前記第１グ
ループ内の導体トラックを前記第２グループ内の導体トラックと接続するように
配列されること；および、 前記第２回路の前記少なくとも一つのループを形成する導体トラック（単数ま
たは複数）は、前記第１と第２のグループ間に前記第１表面によって装着される
こと；を特徴とする位置エンコーダに使用される装置。 - 【請求項２０】 位置エンコーダに使用される装置であって： 測定路に沿って編成された第１の複数の導体トラックと； 前記測定路に沿って編成された第２の複数の導体トラックと；を備え、 前記第１と第２のの複数の導体トラックは互いに重ね合わされて、（ｉ）直列
に接続されるとともに、共通電磁場によってループ内に生成された信号が互いに
反対になるように配列された、測定路に沿った少なくとも２つの前記ループ、を
有する第１回路と、（ｉｉ）前記測定路に沿って延びる少なくとも一つのループ
を有する第２回路とを画成し、 前記第１の複数の導体トラックのうちの、前記第１回路の一部を形成する導体
トラックは、前記測定路に対して横方向に間隔をあけて配置される第１と第２の
グループを成して編成されること； 前記第２の複数の導体トラックのうちの、前記第１回路の一部を形成する導体
トラックは、第１グループ内の導体トラックを第２グループ内の導体トラックと
接続するように編成されること；および、 前記第２の複数の導体トラックのうちの、前記第２回路の前記少なくとも一つ
のループを形成する導体トラック（単数または複数）は、前記第１と第２のグル
ープの導体間に配置されて、前記第２の複数の導体トラックから電気的に分離さ
れること；を特徴とする、 位置エンコーダに使用される装置。 - 【請求項２１】 位置センサに使用される変換器であって： 少なくとも任意の交差点において、インシュレータによって絶縁された２層の
導体トラックを備え、導体トラックは、直列に接続されるとともに、共通電磁場
によってループ内に生成される信号が互いに反対になるように配列された、測定
路に沿って延びる反対方向の少なくとも２つのループ、を有する第１回路と、（
ｉｉ）前記測定路に沿って延びて、前記第１回路の前記少なくとも２つのループ
にオーバーラップされるが電気的にはそれらから隔離された少なくとも一つのル
ープ、を有する第２回路と、を画成するように編成され； 前記第２回路の少なくとも一つのループと、前記第１回路の一方向の一つ以上
のループとの間の電磁結合面積は、前記第２回路に対するコネクタトラックの編
成によって生じた、前記第２回路の少なくとも一つのループと、前記第１回路の
他方向のループとの間の結合の変動効果に反対するように変えられる； 位置センサに使用される変換器。 - 【請求項２２】 前記２層の導体トラックは各々、実質的に平坦な前記インシュレータのそれぞ
れの側に装着される請求項２１による変換器。 - 【請求項２３】 前記導体トラックは、基板上に形成されたパターン加工導体膜によって形成さ
れ、また、インシュレータ膜は、前記第１と第２の回路を形成する導体膜間の少
なくとも交差点に提供される請求項２１による変換器。 - 【請求項２４】 前記第２回路は複数の同心スパイラル巻線を備える請求項２１〜２３のいずれ
かによる変換器。 - 【請求項２５】 前記第２回路の少なくとも一つのループと、前記第１回路の一方向の少なくと
も一つ以上のループとの間の結合面積は、スパイラル巻線への始点または各始点
の近傍で変更される請求項２４による変換器。 - 【請求項２６】 位置エンコーダに使用される装置であって： 測定路に沿って延びる第１と第２の表面を画成するインシュレータベースと； 前記測定路に沿って前記第１表面上に編成された第１の複数の導体トラックと
； 前記測定路に沿って前記第２表面上に編成された第２の複数の導体トラックと
；を備え、 前記インシュレータベースは、第１表面上の導体トラックを第２表面上の導体
トラックに接続して、（ｉ）直列に接続されるとともに、共通電磁場によってル
ープ内に生成された信号が互いに反対になるように配列された、測定路に沿った
少なくとも２つのループ、を有する第１回路と、（ｉｉ）前記測定路に沿って延
びるとともに、前記第１回路の前記少なくとも２つのループにオーバーラップさ
れるが電気的にはそれらから隔離された少なくとも一つのループ、を有する第２
回路と、を画成するための複数のバイアホールを備え； 前記第２回路の少なくとも一つのループと、前記第１回路の一方向の一つ以上
のループとの間の電磁結合面積は、前記第２回路に対するコネクタトラックの編
成によって生じた、前記第２回路の少なくとも一つのループと前記第１回路の他
方向のループとの間の結合の変動効果に反対するように変えられる； 位置エンコーダに使用される装置。 - 【請求項２７】 測定路に沿って相対的に移動可能に取り付けられた第１と第２の部材を備え、 前記第１部材は上記請求項のいずれかによる変換器または装置を備え、 前記第２部材は、前記変換器上の前記回路と相互に作用することによって、前
記回路の一方に加えられた入力駆動信号に応じて、前記測定路に沿った前記第１
と第２の部材間の相対位置の関数として変化する出力信号が他方の前記回路内に
誘導される手段を備える位置センサ。 - 【請求項２８】 前記相互作用手段が電磁場発生器を備える請求項２７によるセンサ。
- 【請求項２９】 前記相互作用手段は、電磁共振装置、短絡コイル、導体スクリーン、またはフ
ェライト磁極片の少なくとも一つを備える請求項２７または２８によるセンサ。 - 【請求項３０】 前記相互作用手段と前記第１回路の前記少なくとも２つのループとが、前記出
力信号が前記測定路に沿った前記第１と第２の部材の相対位置の関数として変化
するように編成される請求項２７〜２９のいずれかによるセンサ。 - 【請求項３１】 前記出力信号は、前記相互作用手段と前記少なくとも２つのループ間の相対位
置の関数として周期的に変化する請求項２８によるセンサ。 - 【請求項３２】 前記周期変動が実質的に正弦的である請求項３１によるセンサ。
- 【請求項３３】 更に、前記入力駆動信号を前記第１と第２の回路の一方に加える駆動手段と、
前記他方の回路に生成された信号を処理するとともに、前記第１と第２の部材の
相対位置の、そこからの指示を提供するための処理手段とを備える請求項２７〜
３２のいずれかによるセンサ。 - 【請求項３４】 前記処理手段は、前記他方の回路内に前記相互作用手段によって生成された信
号の位相に合致する復調器を備える請求項３３によるセンサ。 - 【請求項３５】 前記変換器は２つ以上の前記第１回路を備え、それぞれの第１回路のループは
前記測定路に沿って空間的に分離され、また、前記処理回路は、前記２つ以上の
第１回路に生成された信号の三角比計算を実行するように作動可能である請求項
３３または３４によるセンサ。 - 【請求項３６】 前記他方の回路に生成された前記出力信号は、前記少なくとも２つのループに
対する、前記相互作用手段の前記路に沿った位置の関数として正弦的に変化し、
また、前記正弦変動の１周期は、前記直列接続ループの２つの範囲の測定路に沿
った相対運動に対応する請求項３３〜３５のいずれかによるセンサ。 - 【請求項３７】 前記第１と第２の回路は回路基板上に取り付けられ、また、前記駆動手段およ
び／または前記処理手段は前記回路基板上に取り付けられる請求項３３〜３６の
いずれかによるセンサ。 - 【請求項３８】 前記第１と第２の回路は、実質的に平坦な表面上に形成される請求項２７〜３
７のいずれかによるセンサ。 - 【請求項３９】 前記相互作用手段がコイルを備え、また、コイルの軸は前記平坦な表面にほぼ
垂直である請求項３８によるセンサ。 - 【請求項４０】 前記第１と第２の回路は実質的に同一平面内にあり、また、前記コイルは、前
記第１と第２の回路が置かれた平面に実質的に平行な平面内で、前記第１と第２
の回路に対して可動である請求項３９によるセンサ。 - 【請求項４１】 前記第１部材は固定され、また、前記第２部材は前記第１部材に対して可動で
ある請求項２７〜４０のいずれかによるセンサ。 - 【請求項４２】 測定路に沿って相対的に移動可能に取り付けられた第１と第２の部材の位置を
検出する方法であって： 請求項２７〜４０のいずれかによる位置センサを準備するステップ； 前記変換器の回路の一方に駆動信号を加えるステップ；および、 前記他方の回路に生成された信号を検出して、それから前記第１と第２の部材
の相対位置を導くステップ； を有する方法。 - 【請求項４３】 前記駆動信号は、１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲の周波数を有する交番信号か
ら成る請求項４２による方法。
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