JP6577639B1 - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地磁気や磁気センサの温度特性等によるオフセット成分の変化の影響を受けることがなく、有効検出長が長い絶対的な位置を算出可能な位置検出装置を得る。【解決手段】位置検出装置１は、所定の磁化方向に磁化された複数の磁石１０Ａから１０Ｄと、３個以上の磁気センサＭＳを有する磁気センサユニット１００と、１つ飛ばしの磁気センサの各検出値から中間に位置する仮想センサの磁界値を生成する仮想センサ磁界値生成部４１と、仮想センサの磁界値を補間して得られる磁界分布の磁界値がゼロとなる位置を磁石の位置として算出する位置信号生成部４２と、検出した磁石の磁石間距離を算出する磁石間距離算出部４４と、磁石の磁化方向の配列と複数の磁石の磁石間距離から、検出した複数の磁石の中から、磁気センサＭＳに対向する磁石を特定する磁石特定部４３を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、位置検出装置に関し、詳しくは、磁気方式の位置検出装置に関する。

位置検出装置として、永久磁石（以下、「磁石」という。）の磁界の大きさを検出することによって、磁石の位置を検出する磁気方式の位置検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、複数の磁気センサを直線上に並べた磁気センサユニットを有し、各磁気センサで検出した磁界値を直線あるいは曲線で補間して得た磁界分布から磁界値がゼロになる点を求めることによって、磁石の位置を検出する従来装置が開示されている。

特開平８−５０００４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方式では地磁気等外部磁界の影響で磁界のオフセット成分が変化した場合、磁界値がゼロになる点がずれてしまい、誤差が発生するという問題がある。また、磁気センサの温度特性等により、同様にオフセット成分が変化した場合も、磁界値がゼロになる点がずれてしまい、誤差が出てしまう。また、直線補間によって検出精度を上げるためには、磁気センサの数を増やさなければならない。さらに、磁石の検出範囲は、磁気センサユニットの両端に位置する２つの磁気センサ間の距離に制限されており、有効検出長が短いという問題があった。

本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、地磁気等の外部磁界の影響や磁気センサの温度特性等により、各磁気センサのオフセット成分が変化した場合でも、これらのオフセット成分による影響を受けることがなく、また、磁気センサを増やしたり磁気センサユニットの外形寸法を長くしたりすることなく、磁石の数のみを増やすだけで位置検出装置としての総有効検出長を大幅に長くでき、さらに、検出精度の良好で、絶対的（アブソリュート）な位置検出が可能な位置検出装置を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、移動方向に沿って配置された複数の永久磁石からなる磁石セットと、該磁石セットの相対的な移動方向に沿って配列され、前記永久磁石が最も近接した際に最大の検出値を出力する向きに配列されたＭ個（Ｍは３以上の整数）の磁気センサを有する磁気センサユニットと、１つ飛ばしの２つの磁気センサの各検出値の差分値を算出し、前記１つ飛ばしの２つの前記磁気センサの中間に位置する仮想センサの磁界値として、（Ｍ−２）個の第１群の仮想センサの磁界値を生成する仮想センサ磁界値生成部と、複数の前記磁気センサの検出値から、前記磁気センサに対向する前記永久磁石を特定する磁石特定部と、前記仮想センサの磁界値を直線か曲線で補間して得られる磁界分布の磁界値がゼロとなる位置を、前記磁石特定部が特定した前記永久磁石の位置として出力する位置信号生成部と、を備え、前記磁石セットに属する前記永久磁石の各磁石間距離は等しく、かつ、前記磁気センサユニットの有効検出範囲の長さの１／ｎ（ｎは２以上の整数）より短く設定され、ｎ個以上の前記永久磁石が前記有効検出範囲に位置する際に、最小座標または最大座標にある前記永久磁石からｎ個の前記永久磁石の磁化方向の組み合わせまたは磁化の強さの組み合わせが、前記最小座標または前記最大座標に位置する前記永久磁石毎に異なり、前記磁石特定部が、検出した最小座標または最大座標に位置する前記永久磁石からｎ個の前記永久磁石の磁化方向の組み合わせまたは磁化の強さの組み合わせに基づいて、前記磁気センサに対向する前記永久磁石を特定することを特徴とする。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記仮想センサ磁界値生成部が、さらに、隣接する前記磁気センサの各検出値の差分値を算出し、該差分値を前記隣接する２つの前記磁気センサとの中間に位置する仮想センサの磁界値として、（Ｍ−１）個の第２群の仮想センサの磁界値を算出し、前記位置信号生成部が、前記第１群の仮想センサと前記第２群の仮想センサとを含む前記仮想センサの磁界値を直線か曲線で補間して得られる磁界分布の磁界値がゼロとなる位置を、前記磁石特定部が特定した前記永久磁石の位置として出力することを特徴とする。

第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記位置信号生成部が、前記磁気センサの内、所定値以上の検出値を出力する前記磁気センサを特定し、該磁気センサに最も近接する前記仮想センサの磁界値と該仮想センサの前後の前記仮想センサの磁界値とがゼロを跨いでいるか否かを判別し、ゼロを跨いでいる２つの前記仮想センサの磁界値を直線か曲線で補間し、磁界値がゼロとなる位置を前記永久磁石の位置として出力することを特徴とする。

第４の技術手段は、第１から第３のいずれか１の技術手段において、前記移動方向に沿って複数の前記磁石セットが配列され、各前記磁石セットに属する前記永久磁石の磁石間距離は、各前記磁石セットで異なり、前記磁石特定部が、検出した最小座標または最大座標に位置する前記永久磁石からｎ個の前記永久磁石の磁化方向の組み合わせまたは磁化の強さの組み合わせと、前記ｎ個の前記永久磁石の前記磁石間距離とに基づいて、前記磁気センサに対向する前記永久磁石を特定することを特徴とする。

第５の技術手段は、第４の技術手段おいて、前記ｎが２の場合に、前記磁石特定部が、検出した最小座標または最大座標に位置する前記永久磁から２個の前記永久磁石の前記磁石間距離に基づいて、前記２個の前記永久磁石が属する前記磁石セットを特定し、さらに、前記２個の前記永久磁石の磁化方向の組み合わせまたは磁化の強さの組み合わせから、前記磁気センサに対向する前記永久磁石を特定することを特徴とする。

第６の技術手段は、第１から第５のいずれか１の技術手段において、前記磁気センサユニットの前記有効検出範囲に、ｎ個より少ない前記永久磁石が位置する際に、前記磁石特定部が、検出した最小座標または最大座標に位置する前記永久磁石の位置に基づいて、前記磁気センサに対向する前記永久磁石を特定することを特徴とする。

第７の技術手段は、第１から第６のいずれか１の技術手段において、前記磁気センサユニットの各前記磁気センサが、等ピッチで配列されていることを特徴とする。

本発明によれば、地磁気等の外部磁界の影響や磁気センサの温度特性等により、各磁気センサのオフセット成分が変化した場合でも、これらのオフセット成分による影響を受けることがなく、また、磁気センサを増やしたり磁気センサユニットの外形寸法を長くしたりすることなく、磁石の数のみを増やすだけで有効検出長を大幅に長くでき、さらに、検出精度の良好で、絶対的（アブソリュート）な位置検出が可能な位置検出装置を得ることができる。

本発明の実施形態に係る位置検出装置の一構成を示す図である。 第１の実施形態に係る位置検出装置の磁石と磁気センサとの一配置を示す図である。 所定の磁化方向を有する磁石に対する磁気センサの検出値（磁界値）の特性を説明するための図である。 所定の磁化方向を有する磁石が磁気センサに対向した際の、１つ飛ばしの２つの磁気センサの各検出値の差分値の特性を説明するための図である。 磁気センサの位置と第１群の仮想センサの位置との関係を示す図である。 磁気センサユニットの有効検出長内にある磁石の位置を求めるための処理フローの例を示す図である。 磁石の位置を求めるための直線補間について説明するための図である。 第１の実施形態に係る位置検出装置の磁石と磁気センサとの他の配置を示す図である。 磁化方向が異なる磁石に対する磁気センサの検出値（磁界値）の特性を説明するための図である 磁化方向が異なる磁石が磁気センサに対向した際の、１つ飛ばしの２つの磁気センサの各検出値の差分値の特性を説明するための図である。 第１の実施形態に係る位置検出装置において、磁気センサユニットの有効検出長内で磁石が取る位置関係を説明するための図である。 図１１Ａに示す位置検出装置において、磁石と磁気センサユニットとの相対的な位置を変更した際の図である。 図１１Ｂに示す位置検出装置において、さらに磁石と磁気センサユニットとの相対的な位置を変更した際の図である。 本発明の実施形態に係る位置検出装置において、磁気センサユニットに対向する磁石を特定する際の、処理フローを示す図である。 第１の実施形態に係る位置検出装置において、１つの磁石セットに属する磁石の磁化方向の組み合わせについて説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る位置検出装置において、複数の磁石セットと各磁石の磁化方向の組み合わせを示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る位置検出装置において、複数の磁石セットと各磁石の磁化方向の組み合わせを示す図である。 第３の実施形態に係る位置検出装置において、１つの磁石セットに属する磁石の磁化方向の組み合わせについて説明するための図である。 磁石が磁気センサに対向した際の、隣接する２つの磁気センサの各検出値の差分値の特性を説明するための図である。 磁気センサの位置と第１群と第２群を合わせた仮想センサの位置との関係を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の位置検出装置に係る好適な実施形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。なお、本発明はこれらの実施形態での例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内および均等の範囲内におけるすべての変更を含む。

(第１の実施形態)
図１は、本発明の実施形態に係る位置検出装置の一構成を示す図である。位置検出装置１は、磁石セットＳ１として、検出用の第１の磁石１０Ａから第５の磁石１０Ｅまでの５つの磁石と、これらの第１の磁石１０Ａから第５の磁石１０Ｅを検出する複数の磁気センサＭＳを備えた磁気センサユニット１００と、複数の磁気センサＭＳを切り替えるマルチプレクサ２０と、磁気センサＭＳからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３０と、磁気センサＭＳの検出値を基に第１の磁石１０Ａ〜第５の磁石１０Ｅの位置を演算するマイコン４０と、マイコン４０で演算した値をアナログ信号で出力する出力回路５０を備えている。なお、本明細書では、磁気センサを特定せずに総称する場合は磁気センサＭＳと記載し、磁気センサを特定する場合は、磁気センサＭＳ２のように番号を付して記載する。このことは、後述する仮想センサについても同様である。

本実施形態では、移動方向に沿って、第１の磁石１０Ａから第５の磁石１０Ｅまでの５つの磁石が磁石間距離Ｌ１で等間隔に配列されている。また、第１の磁石１０Ａ、第２の磁石１０Ｂ，第５の磁石１０Ｅの３つの磁石と第３の磁石１０Ｃ、第４の磁石１０Ｄの２つの磁石は配列方向（移動方向と同じ）に対して磁化方向（極性）が異なっている。なお、以下の図面において、第１の磁石１０Ａと磁化方向が異なる磁石についてはハッチングを施している。各磁石の磁化方向については、磁気センサユニット１００に複数の磁石が対向した際に、磁化方向の組み合わせが異なるように配置されており、詳細については後述する。

マイコン４０は、機能部として、仮想センサ磁界値生成部４１、位置信号生成部４２、磁石特定部４３、磁石間距離算出部４４、および、マルチプレクサ信号生成部４５を有している。磁石特定部４３は、磁石配列データ４３Ａを有している。これらの機能部の機能は、マイコン４０の図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭと、ＲＯＭに予め記憶した制御プログラムを実行することによって実現できる。

磁気センサＭＳとしては、ホール素子や可飽和コイル等を用いたものが利用できる。可飽和コイルを用いたものとしては、例えば、コアの飽和領域まで可飽和コイルを励磁し、外部磁界の作用によってコアの飽和点が移動することを利用したもの、例えば、特開２００３-２１５２２１号公報に開示されたものを利用することができる。

図２は、第１の実施形態に係る位置検出装置の磁石と磁気センサの一配置を示す図であり、第１の磁石１０Ａ以外の磁石を省略している。本実施形態では、磁気センサユニット１００の磁気センサＭＳは、基板ＢＳ上で直線上に例えば１０ｍｍ間隔のピッチＰでＭ個、例えば、１１個並べられ、マルチプレクサ２０と繋がっている。第１の磁石１０Ａから第５の磁石１０Ｅは、図示しない移動機構にそれぞれ磁石間距離Ｌ１だけ離して固定されており、共に磁気センサＭＳ１〜ＭＳ１１と一定距離を保ちながら基板ＢＳに対して平行に移動する。磁気センサＭＳは、これらの第１の磁石１０Ａから第５の磁石１０Ｅの各水平磁界を検出する。複数の磁気センサＭＳの磁石磁界に対する検出値の出力特性は同じである。

本実施形態では、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａは、左右両端の磁気センサＭＳ１と磁気センサＭＳ１１を除く、磁気センサＭＳ２から磁気センサＭＳ１０までの距離８０ｍｍとなる。なお、本実施形態では、磁気センサＭＳはピッチＰで等間隔に配列しているが、磁気センサＭＳの配列は等間隔でなくてもよい。いずれの場合も、マイコン４０には、予め各磁気センサＭＳ１〜ＭＳ１１の位置が記憶されているものとする。また、磁気センサＭＳの個数Ｍも１１に限定されないが、３個以上を必要とする。

また、本実施形態では、第１の磁石１０Ａから第５の磁石１０Ｅの各磁石間距離Ｌ１は、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１／２よりも短い距離に設定されており、磁石間距離Ｌ１は、例えば、３５ｍｍに設定されている。これは、本実施形態では、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する２つの磁石の磁化方向を利用して磁石を特定するためである。磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置するｎ（ｎは２以上の整数）個の磁石の磁化方向を利用して磁石を特定する場合は、磁石セット内の各磁石の磁石間距離は、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１／ｎよりも短くなるように設定される。

まず、第１の磁石１０Ａが磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内にある場合の、第１の磁石１０Ａの位置検出の方法について説明する。
図３は、所定の磁化方向を有する磁石に対する磁気センサの検出値である磁界値の特性を説明するための図である。なお、図３に示す特性グラフは、磁気センサＭＳに可飽和コイル、第１の磁石１０Ａにネオジムφ５×６を使用した際の特性を示している。図３の縦軸は磁界の大きさを表すマイコン４０の内部値を示し、横軸は基板ＢＳに沿った座標位置（以下、単に「位置」ともいう。）を示している。図３に示す位置０ｍｍは、図２に示すように磁気センサＭＳ２の位置を基準にしている。そして、例えば、磁気センサＭＳ１は−１０ｍｍの位置に、磁気センサＭＳ２は０ｍｍの位置に、磁気センサＭＳ３は１０ｍｍの位置に、磁気センサＭＳ４は２０ｍｍの位置に、また、磁気センサＭＳ１０は８０ｍｍの位置にある。図３では、磁石の位置が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａから外れている−１０ｍｍより小さい位置での検出値も記載しているが、実際には位置検出のためには用いない。

図３では、磁気センサＭＳ１〜ＭＳ４の各検出値である磁界値を示している。例えば、第１の磁石１０Ａが０ｍｍの位置にある場合に、各磁気センサＭＳ１〜ＭＳ４の検出値は、図３で示す磁気センサＭＳ１〜ＭＳ４の特性曲線が０ｍｍの場合の磁界値を出力する。また、第１の磁石１０Ａが１０ｍｍの位置にある場合は、各磁気センサＭＳ１〜ＭＳ４の検出値は、図３で示す磁気センサＭＳ１〜ＭＳ４の出力特性曲線が１０ｍｍの場合の磁界値を出力する。このように、各磁気センサＭＳは、第１の磁石１０Ａの中心と磁気センサＭＳの中心が同じ位置の時に検出値が最大になる。すなわち、第１の磁石１０Ａと磁気センサＭＳとが最も近接した際に、磁気センサＭＳは最大の検出値を出力するように配置されている。

マルチプレクサ２０は、マイコン４０のマルチプレクサ信号生成部４５からの指令により磁気センサＭＳ１〜ＭＳ１１を順次切り替え、各磁気センサＭＳからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器３０でデジタル信号に変換しマイコン４０に入力する。

図３に示す通り磁気センサＭＳの検出値のままでは、検出値を直線あるいは曲線で補間して磁界値のゼロ点を求め、第１の磁石１０Ａの位置を検出することは難しい。そのため、本実施形態では、マイコン４０の内部で仮想センサ磁界値生成部４１が磁気センサＭＳの検出値を１つ飛ばし毎に差分値を求め、求めた差分値を、１つ飛ばしの２つの磁気センサＭＳの中間に位置する仮想センサの磁界値としている。具体的には、「磁気センサＭＳ３の検出値−磁気センサＭＳ１の検出値」、「磁気センサＭＳ４の検出値−磁気センサＭＳ２の検出値」、「磁気センサＭＳ５の検出値−磁気センサＭＳ３の検出値」・・・「磁気センサＭＳ１１の検出値−磁気センサＭＳ９の検出値」を求め、それぞれ、差分を求めた１つ飛ばしの磁気センサＭＳの中間にある仮想センサＶＬ１、ＶＬ２、ＶＬ３・・・ＶＬ９の磁界値としている(後述する図５参照。)。

図４は、所定の磁化方向を有する磁石が磁気センサに対向した際の、１つ飛ばしの２つの磁気センサの各検出値の差分値の特性を説明するための図であり、図５は、磁気センサの位置と第１群の仮想センサの位置との関係を示す図である。図４の縦軸は磁界の大きさを表すマイコン４０の内部値を示し、横軸は基板ＢＳに沿った座標位置を示している。

例えば、本実施形態の場合、所定の磁気センサＭＳとして、磁気センサＭＳ１とこの磁気センサから１つ飛ばしの磁気センサＭＳ３の各検出値の差分値、すなわち、「磁気センサＭＳ３の検出値−磁気センサＭＳ１の検出値」を算出し、磁気センサＭＳ１と磁気センサＭＳ３の中間に位置する仮想センサＶＬ１の磁界値としている。本実施形態の場合、仮想センサＶＬ１の位置は磁気センサＭＳ２の位置と等しくなり、図４に示す特性が生成される。図４から分かるように、第１の磁石１０Ａが０ｍｍの位置にある場合は、仮想センサＶＬ１の磁界値はゼロとなり、位置０ｍｍの前後で仮想センサＶＬ１の磁界値はほぼ直線的に変化している。

次に、仮想センサＶＬ２は、磁気センサＭＳ４と磁気センサＭＳ２の中間点にある磁気センサＭＳ３の位置と等しくなり、「磁気センサＭＳ４の検出値−磁気センサＭＳ２の検出値」の差分値をその磁界値としている。仮想センサＶＬ２の特性は、磁石が１０ｍｍの位置にある場合に磁界値がゼロとなるように、図４に示す仮想センサＶＬ１の特性を基板ＢＳのプラス方向（紙面の右側に）に１０ｍｍシフトさせた特性となる。
さらに、仮想センサＶＬ３は磁気センサＭＳ４の位置と等しくなり、「磁気センサＭＳ５の検出値−磁気センサＭＳ３の検出値」の差分値に等しい磁界値を有する。仮想センサＶＬ３の特性は、図４に示す仮想センサＶＬ１の特性を基板ＢＳのプラス方向に２０ｍｍシフトさせた特性となる。

以降、順次１つ飛ばしの２つの磁気センサＭＳの検出値の差分値を求めて、求めた差分値を、１つ飛ばしの磁気センサＭＳの中間に位置する仮想センサＶＬの磁界値として生成する。そして、最後に、「磁気センサＭＳ１１の検出値−磁気センサＭＳ９の検出値」の差分値を求めて、磁気センサＭＳ１０と同じ位置にある仮想センサＶＬ９の磁界値とする。仮想センサＶＬ９の特性は、図４に示す仮想センサＶＬ１の特性を基板ＢＳのプラス方向に８０ｍｍシフトさせた特性となる。

本実施形態では、磁気センサＭＳの個数Ｍを１１としているため、１つ飛ばしの磁気センサＭＳの差分値は９つ求まる。また、磁気センサＭＳを等ピッチＰで配列しているため、１つ飛ばしの２つの磁気センサＭＳの中間の位置は、図５に示すように、１つ飛ばしの２つの磁気センサＭＳの間に位置する磁気センサＭＳの位置と等しくなる。このように、本実施形態では、仮想センサＶＬは、仮想センサＶＬ１〜ＶＬ９の９つ生成でき、それらの位置は、それぞれ磁気センサＭＳ２〜ＭＳ１０の位置に等しくなる。なお、磁気センサＭＳは等ピッチで配置する必要はなく、この場合、仮想センサＶＬの位置は、各磁気センサＭＳの位置に基づいて１つ飛ばしの磁気センサの中間の位置とすればよい。本発明では、１つ飛ばしの２つの磁気センサＭＳの中間に位置する複数の仮想センサを第１群の仮想センサと呼ぶ。

マイコン４０では、位置信号生成部４２が、算出した仮想センサＶＬ１〜ＶＬ９の磁界値を、直線あるいは曲線で補間し、磁界値のゼロ点を求め第１の磁石１０Ａの位置を検出する。マイコン４０で求めた第１の磁石１０Ａの位置の値はデジタル信号であり、出力回路５０で所定のアナログ信号に変換し出力される。第１の磁石１０Ａの位置をデジタル信号として処理する場合は、出力回路５０を省略してもよい。

以上のように、本発明では、２つの磁気センサＭＳの検出値の差に基づいて磁石の位置を求めていることから、地磁気等外部磁界の影響で磁界のオフセット成分が変化した場合でも、第１の磁石１０Ａの検出位置に影響を受けることがない。また、磁気センサＭＳの温度特性等により同様にオフセット成分が変化した場合も、第１の磁石１０Ａの検出位置に影響を受けない。そのため、位置検出装置１は、地磁気等外部磁界や温度変化の影響を受けることなく高精度な位置検出が可能である。また、２つの磁気センサＭＳの検出値の差に基づいて磁石の位置を求めるために、磁気センサＭＳは、磁石が最も近接した際に最大の検出値を出力する向きに配列されている。

次に、直線補間を用いて第１の磁石１０Ａの位置を検出するための処理を含め、位置検出装置の処理フローについて説明する。図６は、磁気センサユニットの有効検出長内にある磁石の位置を求めるための処理フローの例を示す図である。
磁気センサＭＳ１〜ＭＳ１１からの検出値は、マルチプレクサ信号生成部４５からの信号に基づいてマルチプレクサ２０を切り換えることによって、順次Ａ／Ｄ変換器３０に送られ、デジタル値に変換された後、マイコン４０に取り込まれる。磁気センサＭＳからの検出値のマイコン４０への取り込みは、図６に示す処理フローと並行して行ってもよい。

図６のステップＳ１で、まず、変数ｎに１が置かれる。ステップＳ２に移り、図１に示す仮想センサ磁界値生成部４１は、ｎ番目とｎ＋２番目の磁気センサＭＳの検出値の差分を算出し、ステップＳ３で、この差分値をｎ番目とｎ＋２番目の磁気センサＭＳの中間に位置する仮想センサＶＬ（ｎ）の磁界値として、マイコン４０の、記憶装置に記憶する。

ステップＳ４では、ｎ＋２の値が磁気センサＭＳの個数Ｍに等しいかどうか判別し、等しくない場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ５に移り、変数ｎに１を加えた後、ステップＳ２以降の処理を繰り返す。ステップＳ４でｎ＋２の値が磁気センサＭＳの個数Ｍに等しい場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ６に移り、所定値以上の検出値（絶対値）を出力した磁気センサＭＳに最も近接する仮想センサＶＬを特定する。
所定値以上の検出値を出力した磁気センサＭＳが複数ある場合は、それぞれに最も近接する複数の仮想センサを特定する。所定値以上の検出値は、例えば、図３の特性グラフにおいて、第１の磁石１０Ａが隣接する磁気センサＭＳの中間に位置した際に、隣接する磁気センサＭＳの検出値とすることができる。

次に、ステップＳ７に移り、磁石特定部４３は、位置検出の対象とする磁石を特定する。この処理は、後述するように、複数の磁石の内、磁気センサＭＳに対向している磁石を特定し、位置検出の対象とする磁石を特定するための処理である。本実施形態では、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂが有効検出長Ａの範囲内にある場合、第１の磁石１０Ａが位置検出の対象として特定されているものとする。なお、磁石特定部４３は、位置検出の対象とする磁石を特定するほかに、位置検出の対象とした磁石が複数の磁石の内のどの磁石であるのかを特定する機能を有しているが、この機能については後述する。

所定値以上の検出値を出力した磁気センサＭＳに最も近接する仮想センサＶＬが特定されているため、これにより、大まかな第１の磁石１０Ａの位置を知ることができ、隣接する２つの仮想センサＶＬの磁界値がゼロ点を跨いでないかを探す基準になる。次に、ステップＳ８に移り、特定した仮想センサＶＬの磁界値と、この特定した仮想センサＶＬの前後の仮想センサの磁界値とがゼロを跨いでいるか否かを判別する。

例えば、本実施形態では、磁気センサＭＳ５の検出値が所定値以上である場合、磁気センサＭＳ５の位置に最も近接する仮想センサＶＬは仮想センサＶＬ４であり、磁気センサＭＳ５と仮想センサＶＬ４の位置は同じである。そして、仮想センサＶＬ４の磁界値の極性と、仮想センサＶＬ４に隣接する前後の仮想センサＶＬ３、ＶＬ５の磁界値の極性とを比較する。２つの仮想センサＶＬの磁界値の極性が逆になっていれば、この２つの仮想センサの間で磁界値はゼロを跨いでおり、この２つの仮想センサの間に第１の磁石１０Ａがあることになる。

仮に、仮想センサＶＬ３の磁界値がプラス、仮想センサＶＬ４の磁界値がマイナス、仮想センサＶＬ５の磁界値がマイナスの場合、仮想センサＶＬ３の磁界値と仮想センサＶＬ４の磁界値の極性が逆であるので、この間に第１の磁石１０Ａがあることが分かる。そして、第１の磁石１０Ａの位置を得るために、ステップＳ９に移り、ゼロを跨ぐ２つの仮想センサＶＬの磁界値を例えば直線補間し、磁界値がゼロとなる位置を第１の磁石１０Ａの位置として算出する。

本実施形態では、仮想センサＶＬ３の磁界値と仮想センサＶＬ４の磁界値との間で直線補間を行う。本実施形態では、ピッチＰが１０ｍｍであるので、仮想センサＶＬ３の位置は２０ｍｍの位置にあり、仮想センサＶＬ４の位置は３０ｍｍの位置にある。第１の磁石１０Ａの位置は、２０ｍｍの位置と３０ｍｍの位置との間にあり、仮想センサＶＬ３の磁界値と仮想センサＶＬ４の磁界値との間で直線補間を行って、最終的な磁石の位置を算出している。

図７は、磁石の位置を求めるための直線補間について説明するための図である。図７の縦軸は磁界の大きさを表すマイコン４０の内部値であり、横軸は基板ＢＳに沿った座標位置を示している。位置Ｘ０にある仮想センサＶＬ（ｎ）が磁界値Ｙ０を有し、位置Ｘ１にある仮想センサＶＬ（ｎ＋１）が磁界値Ｙ１を有する場合、図７の座標系では、仮想センサＶＬ（ｎ）の座標位置は点ａにあり、仮想センサＶＬ（ｎ＋１）の座標位置は点ｂで示される。直線補間は、点ａと点ｂとを結ぶ直線と磁界値０の線との交点のＸの位置を求めることによって、磁石の位置を求めるものである。

ここで、Ｘの位置は、Ｘ＝Ｘ０＋Ｙ０×(Ｘ１-Ｘ０)／（Ｙ０-Ｙ１)（式１）で求まる。例えば、Ｘ０＝２０、Ｘ１＝３０、Ｙ０＝１００、Ｙ１＝−２００の時、この式１に当てはめると、磁石の位置は２３．３３３となり、簡単に第１の磁石１０Ａの位置を求めることができる。

以上、第１の磁石１０Ａが磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内にある場合の、第１の磁石１０Ａの位置検出の方法について説明したが、次に、第１の磁石１０Ａと移動方向に対して磁化方向が異なる磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内にある場合の、位置検出の方法について説明する。図８は、第１の実施形態に係る位置検出装置の磁石と磁気センサとの他の配置を示す図である。図８では、第３の磁石１０Ｃが磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内にあるものとし、他の磁石については図示を省略している。第３の磁石１０Ｃは、第１の磁石１０Ａと磁化方向が異なっている。図９は、磁化方向が異なる磁石に対する磁気センサの検出値（磁界値）の特性を説明するための図であり、第３の磁石１０Ｃは、第１の磁石１０Ａと同様にネオジムφ５×６を使用している。

図９において、例えば、第３の磁石１０Ｃが０ｍｍの位置にある場合は、各磁気センサＭＳ１〜ＭＳ４の検出値は、図９で示す磁気センサＭＳ１〜ＭＳ４の特性曲線が０ｍｍの場合の磁界値を出力する。また、第３の磁石１０Ｃが１０ｍｍの位置にある場合は、各磁気センサＭＳ１〜ＭＳ４の検出値は、図９で示す磁気センサＭＳ１〜ＭＳ４の特性曲線が１０ｍｍの場合の磁界値を出力する。このように、各磁気センサＭＳは、第３の磁石１０Ｃの中心と磁気センサＭＳの中心が同じ位置の時に検出値が最大になる。すなわち、第１の磁石１０Ａの場合と同様に、極性は異なるが、第３の磁石１０Ｃと磁気センサＭＳとが最も近接した際に、磁気センサＭＳは最大の検出値を出力するように配置されている。

図９に示すように、磁気センサＭＳの検出値のままでは、検出値を直線あるいは曲線で補間して磁界値のゼロ点を求め、第３の磁石１０Ｃの位置を検出するということは難しい。したがって、第１の磁石１０Ａの位置を検出した方法と同じ方法で、第３の磁石１０Ｃの位置を検出している。
すなわち、マイコン４０の内部で磁気センサＭＳの検出値を１つ飛ばし毎に差を求め、１つ飛ばしの２つの磁気センサＭＳの中間に位置する仮想センサの磁界値を生成し、仮想センサの磁界値を補間して得られた磁界分布の磁界値がゼロとなる位置を第３の磁石１０Ｃの位置として出力している。

図９に示すとおり、第２の磁石に対する磁気センサの検出値（磁界値）の特性は、図３に示した第１の磁石１０Ａに対する磁気センサの検出値（磁界値）の特性の出力を正負反転させたものとなっている。すなわち、第１の磁石１０Ａの場合は磁気センサＭＳの最大値はプラス側にあるが、第３の磁石１０Ｃの場合は磁気センサＭＳの最大値はマイナス側に現れる。このため、互いに磁化方向の異なる第１の磁石１０Ａと第３の磁石１０Ｃとの判別は可能である。磁石特定部４３は、後述するように、この特性を利用して、位置検出の対象とした磁石が、複数の磁石の中のどの磁石であるのかを特定している。

図１０は、磁化方向が異なる磁石が磁気センサに対向した際の、１つ飛ばしの２つの磁気センサの各検出値の差分値の特性を説明するための図である。図１０に示す特性は、図９に示す各磁気センサの検出値から求めているが、図４に示した、第１の磁石１０Ａが磁気センサＭＳに対向した際の、１つ飛ばしの２つの磁気センサＭＳの各検出値の差分値の特性を正負反転させた特性となっている。図１０に示す特性曲線は、仮想センサＶＬ１の特性を示している。

このように、第３の磁石１０Ｃの位置を検出する場合は、磁気センサＭＳの検出値の特性や、仮想センサＶＬの磁界値の特性が、第１の磁石１０Ａの位置検出の場合と正負反転しているだけであり、第３の磁石１０Ｃの位置検出は第１の磁石１０Ａの位置検出と同じ方法で求めることができる。

第３の磁石１０Ｃの位置を検出する場合は、マイナス側の所定値以上の検出値を検出した磁気センサＭＳを特定し、この磁気センサＭＳに最も近い仮想センサＶＬを特定する。さらに、特定した仮想センサＶＬとその前後の仮想センサＶＬとの間で磁界値がゼロの値を跨いでないか判別する。そして、ゼロを跨ぐ２つの仮想センサが特定できれば、それらの間に第３の磁石１０Ｃがあり、２つの仮想センサＶＬの磁界値の直線補間を行って、第３の磁石１０Ｃの位置を求める。

例えば、有効検出長Ａ内にある磁気センサＭＳ２からＭＳ１０の内、磁気センサＭＳ８がマイナス側で所定値以上の検出値を検出している場合、磁気センサＭＳ８に最も近接する仮想センサは仮想センサＶＬ７であるので、仮想センサＶＬ６と仮想センサのＶＬ７の検出値の極性、および、仮想センサＶＬ７と仮想センサＶＬ８の検出値の極性をそれぞれ比較する。極性が逆になっていれば、その間で磁界値がゼロを跨いでいることになり、第３の磁石１０Ｃがあることなる。

仮に、仮想センサＶＬ６の磁界値がマイナス、仮想センサＶＬ７の磁界値がプラス、仮想センサＶＬ８の磁界値がプラスの場合、仮想センサＶＬ６の磁界値の極性と仮想センサＶＬ７の磁界値の極性が逆であるので、この間に第３の磁石１０Ｃがあることになる。そして、仮想センサＶＬ６と仮想センサＶＬ７の磁界値の直線補間を行う。

本実施形態では、仮想センサＶＬの間隔は１０ｍｍとなるので、仮想センサＶＬ６の位置は、位置０ｍｍにある仮想センサＶＬ１から５０ｍｍということが分かる。この値に、仮想センサＶＬ６と仮想センサＶＬ７の磁界値の直線補間で求めた値を加算し、最終的な第３の磁石１０Ｃの位置を求める。

直線補間については、図７で示した直線の傾きが逆になるが、有効検出長Ａの範囲内に第１の磁石１０Ａのみが位置する場合と同様であり、例えば、仮想センサＶＬ６の磁界値Ｙ０が−１００、仮想センサＶＬ７の磁界値Ｙ１が２００の場合、Ｘの位置は、Ｘ＝Ｘ０＋Ｙ０×(Ｘ１-Ｘ０)／（Ｙ０-Ｙ１)（式１）で求まる。Ｘ０＝５０、Ｘ１＝６０、Ｙ０＝−１００、Ｙ１＝２００をこの式１に当てはめると、第２の磁石１０Ｂの位置Ｘは５３．３３３となり、簡単に第２の磁石１０Ｂの位置を求めることができる。

以上、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内に、１つの磁石が存在する場合に、この磁石の位置を検出する方法について説明したが、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内に、磁化方向が同じあるいは異なる複数の磁石が位置する場合であっても、それぞれの磁石の位置を検出することが可能である。この場合は、プラス側あるいはマイナス側にかかわらず、所定値以上の検出値を出力する磁気センサＭＳを特定し、それぞれの磁石の位置を算出すればよい。なお、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に同時に位置する磁石の個数は、磁石セットの各磁石の磁石間距離によって定まるが、磁気センサユニット１００に設けた複数の磁気センサＭＳの分解能との関係で、その上限の個数を決めればよい。

図１１Ａから図１１Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る位置検出装置において、磁気センサユニットの有効検出長Ａ内で磁石が取る位置関係を説明するための図であり、それぞれ、磁石と磁気センサユニットとの相対的な位置を変更した際の図である。また、図１２は、本発明の実施形態に係る位置検出装置において、磁気センサユニットに対向する磁石を特定する際の、処理フローを示す図である。さらに、図１３は、第１の実施形態に係る位置検出装置において、１つの磁石セットに属する磁石の磁化方向の組み合わせについて説明するための図であり、最小座標に位置する１番目磁石と最小座標から２番目に位置する２番目磁石の磁化方向の配列の組み合わせと特定の磁石に関するテーブル２０１を示している。このテーブル２０１は、磁石配列データ４３Ａとして、マイコン４０に記憶されている。各磁石は、図示の方向に磁化されている。

第１の実施形態では、隣接する磁石の磁石間距離が等しい複数の磁石を有する磁石セットＳ１が１つの場合に相当する。磁石セットＳ１は５個の磁石を備えており、隣接する磁石間の磁石間距離Ｌ１が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ（８０ｍｍ）の１／２よりも短い、例えば３５ｍｍに設定されている。このため、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内で磁石の取る位置関係は次の９通りとなる。
ケース１：図１１Ａの（ケース１）に示すように、第１の磁石１０Ａの１つの磁石が位置する場合。
ケース２：図１１Ａの（ケース２）に示すように、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂの２つの磁石が位置する場合。
ケース３：図１１Ａの（ケース３）に示すように、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃの３つの磁石が位置する場合。
ケース４：図１１Ｂの（ケース４）に示すように、第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃの２つの磁石が位置する場合。
ケース５：図１１Ｂの（ケース５）に示すように、第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃと第４の磁石１０Ｄの３つの磁石が位置する場合。
ケース６：図１１Ｂの（ケース６）に示すように、第３の磁石１０Ｃと第４の磁石１０Ｄの２つの磁石が位置する場合。
ケース７：図１１Ｃの（ケース７）に示すように、第３の磁石１０Ｃと第４の磁石１０Ｄと第５の磁石１０Ｅの３つの磁石が位置する場合。
ケース８：図１１Ｃの（ケース８）に示すように、第４の磁石１０Ｄと第５の磁石１０Ｅの２つの磁石が位置する場合。
ケース９：図１１Ｃの（ケース９）に示すように、第５の磁石１０Ｅの１つの磁石が位置する場合。

以下に説明するように、本実施形態では、複数の磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する場合は、最小座標に位置する１番目磁石と最小座標から２番目に位置する２番目磁石との関係から、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する磁石が、複数の磁石の内のどの磁石であるのかを特定しているが、最大座標に位置する磁石と最大座標から２番目に位置する磁石との関係から、複数の磁石の内のどの磁石であるのかを特定してもよい。また、複数の磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する場合に最小座標に位置する磁石の位置を基準に、位置検出装置１の位置検出値を算出しているが、他の磁石を基準にしてもよい。なお、以下の説明では、位置検出装置１の位置検出値は、第１の磁石１０Ａの位置を起点とする。

以下、各ケースでの位置検出の方法について、図１２の処理フローに沿って説明する。
（ケース１の場合）
まず、ステップＳ１１において、２つ以上の磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置するか否かを判別する。ケース１の場合は、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に第１の磁石１０Ａの１つの磁石が位置するため（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１７に進み、検出した磁石の位置を求める。次にステップＳ１８に進み、検出した磁石の位置が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１／２以下の座標位置であるかどうかを判別する。ここで、ケース１の場合は、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂとの磁石間距離Ｌ１が有効検出長Ａの１／２より小さくなっているため、第１の磁石１０Ａのみが有効検出長Ａ内に位置する場合は、第１の磁石１０Ａは必ず磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１／２以下の位置にある。このため、ステップＳ１９に移り、検出した磁石が最右端（１番目）の第１の磁石１０Ａであることが特定される。次に、ステップＳ１６に移り、特定した磁石の位置から位置検出装置１の位置検出値を出力する。ケース１の場合は、位置検出装置１の位置検出値は、第１の磁石１０Ａの位置ｄ１となる。

（ケース２の場合）
ケース２の場合は、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂの２つの磁石が位置している。このため、ステップＳ１１ではＹＥＳとなり、ステップＳ１２に移る。ステップＳ１２では、まず、最小座標に位置する１番目磁石の位置と磁化方向を求める。次に、ステップＳ１３に進み、２番目に小さい座標に位置する２番目磁石の位置と磁化方向を求める。ステップＳ１２とステップＳ１３の順番は逆であってもよい。次に、ステップＳ１４を飛ばし、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、磁石間距離を用いることなく、磁石特定部４３は、１番目磁石と２番目磁石との磁化方向の組み合わせの関係から、１番目磁石と２番目磁石が、複数の磁石の中のどの磁石であるのかを特定する。

第１の実施形態では、磁石セットＳ１に属する各磁石の磁石間距離はすべて等しいため、ステップＳ１４での磁石間距離の算出を省くことができる。また、ステップＳ１５においても、磁石間距離を用いる必要はない。ステップＳ１４およびステップＳ１５における磁石間距離の算出と磁石間距離を用いた磁石の特定は、位置検出装置１が複数の磁石セットを備えた場合に、どの磁石セットに属する磁石であるのかを特定するためであり、これについては後述する第２の実施形態で説明する。

２つの磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置するケースは、ケース２、ケース４、ケース６、および、ケース８の４つのケースがある。これらの４つのケースにおいて、最小座標に位置する１番目磁石と２番目に小さい座標に位置する２番目磁石を特定する方法について、図１３を用いて説明する。先述したように、第１の磁石１０Ａ、第２の磁石１０Ｂ，第５の磁石１０Ｅの３つの磁石と第３の磁石１０Ｃ、第４の磁石１０Ｄの２つの磁石は配列方向に対してＮ極とＳ極の磁化方向が異なっている。第１の磁石１０Ａ、第２の磁石１０Ｂ，第５の磁石１０Ｅの３つの磁石の磁化方向は、座標軸で小さい方から大きい方に向かってＮ−Ｓとなっており、この磁化方向を説明の便宜上２進数の「１」とする。また、第３の磁石１０Ｃ、第４の磁石１０Ｄの２つの磁石の磁化方向は、座標軸で小さい方から大きい方に向かってＳ−Ｎとなっており、この磁化方向を２進数の「０」とする。そうすると、磁石セットＳ１の磁石の磁化方向の配列は、磁石番号の小さい第１の磁石１０Ａの方から見て、２進数で表すと、“１１００１”となっている。なお、各磁石の磁化方向の違いは、磁気センサＭＳの検出値の正負によって判別することができる。

２つの磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する上記の４つのケースでは、１番目磁石と２番目磁石の磁化方向の組み合わせは、図１３で示すように、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂの２つの磁石が位置するケース２の場合は、“１１”となり、第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃの２つの磁石が位置するケース４の場合は、“０１”となり、第３の磁石１０Ｃと第４の磁石１０Ｄの２つの磁石が位置するケース６の場合は、“００”となり、第４の磁石１０Ｄと第５の磁石１０Ｅの２つの磁石が位置するケース８の場合は、“１０”となる。このように、磁石セットＳ１の磁石の磁化方向の配列は、その組み合わせが、最小座標に位置する磁石によって異なるように設定されている。

図１２に戻り、ケース２の場合は、ステップＳ１５において、１番目磁石と２番目磁石の磁化方向の組み合わせが“１１”であるため、磁石特定部４３は、最小座標に位置する磁石が第２の磁石１０Ｂであることを特定することができる。次に、ステップＳ１６に移り、特定した磁石の位置から位置検出装置１の位置出力値を出力する。ケース２の場合は、位置検出装置１の位置検出値（第１の磁石１０Ａの位置）は、１番目磁石である第２の磁石１０Ｂの位置ｄ２に、１番目磁石である第２の磁石１０Ｂと第１の磁石１０Ａとの磁石間距離を加算した、ｄ２＋Ｌ１となる。

（ケース３の場合）
ケース３の場合は、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃの３つの磁石が位置している。このため、ステップＳ１１ではＹＥＳとなり、ステップＳ１２に移る。ステップＳ１２では、まず、最小座標に位置する１番目磁石の位置と磁化方向を求める。次に、ステップＳ１３に進み、２番目に小さい座標に位置する２番目磁石の位置と磁化方向を求める。ステップＳ１２とステップＳ１３の順番は逆であってもよい。次に、ステップＳ１４を飛ばしてステップＳ１５に進み、磁石特定部４３は、１番目磁石と２番目磁石の磁化方向の組み合わせの関係から、１番目磁石と２番目磁石が、複数の磁石の中のどの磁石であるのかを特定する。

３つの磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置するケースは、ケース３、ケース５、および、ケース７の３つのケースの場合がある。これらの３つのケースの場合も、２つの磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置するケースと同様に、最小座標に位置する１番目磁石の磁化方向と２番目に小さい座標に位置する２番目磁石の磁化方向の組み合わせから、１番目磁石と２番目磁石を特定することができる。ケース３の場合は、１番目磁石と２番目磁石の磁化方向の組み合わせは、“０１”となり、１番目磁石が第３の磁石１０Ｃであり、２番目磁石が第２の磁石１０Ｂであることが特定できる。

次に、ステップＳ１６に移り、特定した磁石の位置から位置検出装置１の位置出力値を出力する。ケース３の場合は、位置検出装置１の位置検出値（第１の磁石１０Ａの位置）は、１番目磁石である第３の磁石１０Ｃの位置ｄ３に、１番目磁石（第３の磁石１０Ｃ）と第１の磁石１０Ａの磁石間距離を加算した、ｄ３＋２×Ｌ１となる。

(ケース４、ケース６、ケース８の場合)
２つの磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置するケース４、ケース６、および、ケース８の場合は、ケース２で説明した方法と同様に、位置検出装置１の位置検出値を算出することができるので、その説明を省略する。

(ケース５、ケース７の場合)
３つの磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置するケース５およびケース７の場合は、ケース３で説明した方法と同様に、位置検出装置１の位置検出値を算出することができるので、その説明を省略する。

(ケース９の場合)
ケース９の場合は、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に第５の磁石１０Ｅのみが位置するため、図１２のステップＳ１１でＮＯとなり、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、検出した磁石の位置を求める。次にステップＳ１８に進み、検出した磁石の位置が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１／２以下の座標位置であるかどうかを判別する。ここで、ケース９の場合は、第４の磁石１０Ｄと第５の磁石１０Ｅとの磁石間距離Ｌ１が有効検出長Ａの１／２より小さくなっているため、第５の磁石１０Ｅのみが有効検出長Ａ内に位置する場合は、第５の磁石１０Ｅは必ず磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１／２より大きい位置にある。このため、ステップＳ１８でＮＯとなるためステップＳ２０に移り、検出した磁石が最左端（５番目）の第５の磁石１０Ｅであることが特定される。次に、ステップＳ１６に移り、特定した磁石の位置から位置検出装置１の位置検出値を出力する。ケース９の場合は、位置検出装置１の位置検出値は、第５の磁石１０Ｅの位置ｄ９に第５の磁石１０Ｅから第１の磁石１０Ａまでの磁石間距離を加算した、ｄ９＋４×Ｌ１となる。

以上、第１の実施形態に係る位置検出装置１では、磁石セットの中の２個以上の磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内に位置する際に、最小座標に位置する１番目磁石と次の２番目磁石の２個の磁石の磁化方向の組み合わせによって、１番目磁石（および２番目磁石）を特定している。２個の磁石の磁化方向の組み合わせとしては、２進数で表現した際に、５個の磁石について、“１１００１”となるように配列したが、１と０を入れ替えた“００１１０”、あるいは、前後を入れ替えた、“１００１１”、０１１００”の配列であってもよい。また、磁石数は、２個の磁石の磁化方向の組み合わせが異なる限り、５個以下でも構わない。

本実施形態では、位置検出装置１の電源を投入した際に、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する磁石を特定することができるため、磁石の絶対的（アブソリュート）な位置検出が可能である。また、位置検出装置１は、第１の磁石１０Ａが磁気センサＭＳ２に対向している位置から、第５の磁石１０Ｅが磁気センサＭＳ１０に対向している位置までの範囲内で、例えば第１の磁石１０Ａの位置を算出することができる。したがって、位置検出装置１の総有効検出長Ｌtotalは、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ（８０ｍｍ）に磁石間距離Ｌ１（３５ｍｍ）の４倍を加えた、２２０ｍｍとなる。このように、磁石の数を増やすだけで、位置検出装置１の総有効検出長を大幅に長くすることができる。

なお、第１の磁石１０Ａに対する第２の磁石１０Ｂから第５の磁石１０Ｅの距離は既知であるため、予めマイコン４０はその値をメモリに記憶しておくことにより、１番目磁石が特定され、その位置が算出されると、位置検出装置１は位置検出値を速やかに得ることができる。この点については、他の実施形態についても同様である。

（第２の実施形態）
図１４は、本発明の第２の実施形態に係る位置検出装置において、複数の磁石セットと各磁石の磁化方向の組み合わせを示す図である。図１４において、ハッチングを施していない磁石の磁化方向は、座標軸で小さい方から大きい方に向かってＮ−Ｓに磁化されており、ハッチングを施した磁石の磁化方向は、座標軸で小さい方から大きい方に向かってＳ−Ｎに磁化されている。後述する図１５においても同様である。

第１の実施形態では、磁石セットは５個の磁石を有する磁石セットＳ１を１セットのみ備えていたが、第２の実施形態では、磁石セットを複数、例えば、磁石セットＳ１、Ｓ２、Ｓ３の３つの磁石セットを備えている。本発明における磁石セットは、磁石間距離が等しい磁石の集合体であり、磁石セットＳ１は、第１の磁石１０Ａから第５の磁石１０Ｅまでの５つの磁石から構成され、磁石セットＳ２は第５の磁石１０Ｅから第９の磁石１０Ｉまでの５つの磁石から構成され、磁石セットＳ３は、第９の磁石１０Ｉから第１３の磁石１０Ｍまでの５つの磁石から構成される。なお、第５の磁石１０Ｅは、磁石セットＳ１と磁石セットＳ２の両者に属し、同様に、第９の磁石１０Ｉは、磁石セットＳ２と磁石セットＳ３の両者に属する。このように、隣接する磁石との磁石間距離が異なる磁石は、２つの磁石セットに属することになる。

各磁石セットＳ１からＳ３に属する磁石の各磁石間距離は、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１／２よりも短い距離に設定されている。さらに、各磁石セットＳ１からＳ３に属する磁石の各磁石間距離は、各磁石セットＳ１からＳ３によって異なる値に設定されている。例えば、磁石セットＳ１に属する磁石の磁石間距離Ｌ１は、３５ｍｍに設定され、磁石セットＳ２に属する磁石の磁石間距離Ｌ２は、３０ｍｍに設定され、さらに、磁石セットＳ３に属する磁石の磁石間距離Ｌ３は、２５ｍｍに設定される。また、各磁石セットＳ１からＳ３にそれぞれ属する磁石の磁化方向の配列は、第１の実施形態と同様に、磁石セットの中の２個以上の磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内に位置する際に、最小座標に位置する１番目磁石と次の２番目磁石の２個の磁石の磁化方向の組み合わせが異なるように設定されている。より具体的には、各磁石セットＳ１からＳ３に属する磁石の磁化方向は、磁石番号の小さい磁石（第１の磁石１０Ａ）から見て、２進数表示で、例えば、“１１００１”に設定されている。

次に、第２の実施形態における、位置検出装置１の位置検出値の算出方法について説明する。第１の実施形態と同様に、第２の実施形態においても、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内に位置する磁石の数は、１個から３個のいずれかのケースが存在する。まず、１個の磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内に位置する場合は、第１の実施形態で説明したケース１あるいはケース９の場合と同じ方法で、１個の磁石を特定することができる。

次に、２個あるいは３個の磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内に位置する場合について、図１２に示すフローに従って説明する。まず、ステップＳ１１からステップＳ１２に進み、最小座標に位置する１番目磁石の位置と磁化方向を求める。次に、ステップＳ１３に進み、２番目に小さい座標に位置する２番目磁石の位置と磁化方向を求める。さらに、ステップＳ１４に進み、１番目磁石の位置と２番目磁石の位置とから両者の磁石間距離を求める。次に、ステップＳ１５に移り、磁石特定部４３は、１番目磁石と２番目磁石との磁石間距離および１番目磁石と２番目磁石の磁化方向の組み合わせに基づいて、１番目磁石と２番目磁石を特定する。

具体的には、１番目磁石と２番目磁石との磁石間距離がＬ１（３５ｍｍ）であった場合は、１番目磁石と２番目磁石は磁石セットＳ１に属する磁石であることが特定できる。また、１番目磁石と２番目磁石との磁石間距離がＬ２（３０ｍｍ）であった場合は、１番目磁石と２番目磁石は磁石セットＳ２に属する磁石であることが特定できる。さらに、１番目磁石と２番目磁石との磁石間距離がＬ３（２５ｍｍ）であった場合は、１番目磁石と２番目磁石は磁石セットＳ３に属する磁石であることが特定できる。そして、磁石特定部４３は、１番目磁石と２番目磁石の磁化方向の組み合わせから、１番目磁石と２番目磁石が、特定した磁石セットに属するどの磁石であるのかを特定することができる。１番目磁石と２番目磁石の磁化方向の組み合わせから、１番目磁石と２番目磁石を特定する方法は、第１の実施形態の場合と同様であるので、その説明を省略する。

このように、第２の実施形態では、磁石間距離が異なる複数の磁石セットを備えており、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内に位置する２個の磁石の磁石間距離に基づいて、２個の磁石が複数の磁石セットの中のどの磁石セットに属するかを特定するとともに、２個の磁石の磁化方向の組み合わせから、２個の磁石が特定した磁石セットの中のどの磁石であるのかを特定している。第２の実施形態では、１３個の磁石を備えているが、位置検出装置１の総有効検出長Ｌtotalは、第１の磁石１０Ａが磁気センサＭＳ２に対向している位置から、第１３の磁石１０Ｍが磁気センサＭＳ１０に対向している位置までの距離に等しく、Ａ＋４×Ｌ１＋４×Ｌ２＋４×Ｌ３となり、４４０ｍｍとなる。また、第２の実施形態では、位置検出装置１は３セットの磁石セットＳ１からＳ２を備えているが、磁石セットの数は３セットに限らず、２セットあるいは４セット以上を備えていてもよい。そして、本実施形態においても、位置検出装置の電源投入時に、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する磁石を特定することができるため、磁石の絶対的（アブソリュート）な位置検出が可能である。

（第３の実施形態）
図１５は、本発明の第３の実施形態に係る位置検出装置において、複数の磁石セットと各磁石の磁化方向の組み合わせを示す図である。また、図１６は、第３の実施形態に係る位置検出装置において、１つの磁石セットに属する磁石の磁化方向の組み合わせについて説明するための図であり、１番目磁石と２番目磁石と３番目磁石の磁化方向の配列の組み合わせと特定の磁石に関するテーブル２０２を示している。このテーブル２０２は、磁石配列データ４３Ａとして、マイコン４０に記憶されている。第１、第２の実施形態では、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内に位置する２つの磁石によって、位置検出装置１の位置検出値を求めていたが、第３の実施形態では、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲内に位置する３個の磁石によって、位置検出装置１の位置検出値を求めている。また、複数の磁石セットを備える点は、第２の実施形態と同様である。なお、第１の実施形態のように、磁石セットが１つの位置検出装置１として構成してもよい。

第３の実施形態に係る位置検出装置１は、磁石セットとして、磁石セットＳ１から磁石セットＳｍまでのｍ個の磁石セットを備えている。磁石セットＳ１から磁石セットＳｍは、各磁石セット内の磁石の磁石間距離は等しく構成されているが、この磁石間距離は各磁石セットについて異なる値に設定されている。磁石セットＳ１に属する磁石の磁石間距離をＬ１、磁石セットＳ２に属する磁石の磁石間距離をＬ２、磁石セットＳ３に属する磁石の磁石間距離をＬ３、以降順次、磁石セットＳｍに属する磁石の磁石間距離をＬｍとした場合、磁石間距離Ｌ１からＬｍは、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１／３よりも短い距離に設定されており、かつ、それぞれ異なる値になるように設定されている。例えば、磁石間距離は、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３・・・＞Ｌｍに設定されている。そして、３個の磁石の磁化方向を読み取る本実施形態では、各磁石セットＳ１からＳｍには、それぞれ１０個の磁石を備えている。

磁石セットＳ１の場合、第１の磁石１０Ａから第１０の磁石１０Ｊまでの１０個の磁石を備えており、各磁石の磁石間距離Ｌ１は、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１／３よりも短い距離に等しくなるように配置されている。そして、第１の磁石１０Ａから第１０の磁石１０Ｊの磁石は、その磁化方向の配列が、磁石番号の小さい第１の磁石１０Ａの方から見て、２進数で表すと、図１６で示すように、例えば、“１１１０００１０１１”となるように磁化されている。同様に、他の磁石セットＳ２からＳｍについても、それぞれ１０個の磁石を備えており、各磁石は、その磁化方向の組み合わせが、磁石セットＳ１と同様に“１１１０００１０１１”となるように磁化されている。

本実施形態では、最小座標に位置する１番目磁石と、次に位置する２番目磁石と、さらに次に位置する３番目磁石の３個の磁石の各磁石間距離と３個の磁石の磁化方向の組み合わせを利用して、１番目磁石がどの磁石であるのかを特定しており、その特定方法について説明する。

本実施形態では、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する磁石の個数が、１個の場合、２個の場合、３個以上の場合の３つの場合が存在するので、各場合について説明する。
（磁石が１個の場合）
検出した磁石が１個の場合は、この磁石は、最右端側の磁石（第１の磁石１０Ａ）または最左端側の磁石（第１の磁石１０Ａとは反対側の端にある磁石、以下同様。）のいずれかの場合である。そして、検出した１個の磁石が、有効検出長Ａの１／３以下の位置で検出された場合は、最右端の第１の磁石１０Ａが位置する場合であり、有効検出長Ａの２／３以上の位置で検出された場合は、磁石セットＳｍの最左端の磁石であることが特定できる。

（磁石が２個の場合）
検出した磁石が２個の場合は、これらの２個の磁石は、最右端側から２個の磁石、あるいは、最左端側から２個の磁石の場合のいずれかである。このため、これらの２個の磁石の磁石間距離を求め、磁石間距離がＬ１の場合は、検出した２個の磁石は、磁石セットＳ１の第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂであり、１番目磁石が第２の磁石１０Ｂであることが特定できる。また、磁石間距離がＬｍの場合は、磁石セットＳｍの最左端の磁石とこれに隣接する磁石であり、１番目磁石が最左端の磁石であることが特定できる。

他の方法としては、検出した磁石が２個の場合、有効検出長Ａの１／３以下の位置で磁石が検出されない場合、すなわち、２個の磁石が有効検出長Ａの１／３より大きい位置で検出された場合は、小さい座標側の磁石が最左端側の磁石であると特定することができる。また、有効検出長Ａの２／３より大きい位置で磁石が検出されない場合、すなわち、２個の磁石が有効検出長Ａの２／３以下の位置で検出された場合は、大きい座標側の磁石が最右端側の磁石（第１の磁石１０Ａ）であると特定することができる、

（磁石が３個以上の場合）
検出した磁石が３個以上の場合は、検出した各磁石の磁石間距離をまず算出し、これらの磁石間距離が等しいか否かどうかを判別する。第２の実施形態では、求まる磁石間距離は、１番目磁石と２番目磁石の１つであったが、本実施形態では、１番目磁石と２番目磁石の磁石間距離、および、２番目磁石と３番目磁石の磁石間距離の２つの磁石間距離が求まる。
（３個の磁石の磁石間距離が等しい場合）
３個の磁石の磁石間距離が等しい場合、その磁石間距離からどの磁石セットに属する磁石であるのかを特定し、さらに、３個の磁石の磁化方向の組み合わせから１番目磁石がどの磁石であるのかを特定する。例えば、磁石間距離がＬ１であり、１番目磁石から３番目磁石までの３個の磁石の磁化方向の組み合わせが、２進数表示で“１００”の場合、１番目磁石と２番目磁石は磁石セットＳ１に属し、１番目磁石は第７の磁石１０Ｇであることを特定することができる。

（３個の磁石の磁石間距離が異なる場合）
３個の磁石の磁石間距離が異なる場合、すなわち、１番目磁石と２番目磁石との磁石間距離が２番目磁石と３番目磁石との磁石間距離に等しくない場合は、２番目磁石が隣接する２つの磁石セットに属する場合となる。先述したように、本発明における磁石セットは、磁石間距離が等しい磁石の集合体であり、隣接する磁石との磁石間距離が異なる磁石は、２つの磁石セットに属することになる。例えば、１番目磁石と２番目磁石との磁石間距離がＬ２であり、２番目磁石と３番目磁石との磁石間距離がＬ１である場合、２番目磁石は、磁石セットＳ２と磁石セットＳ１の両者に属する第１０の磁石１０Ｊであること判別できる。このため、１番目磁石は、磁石セットＳ２の第１１の磁石１０Ｋであることを特定することができる。

以上、本実施形態では、第２の実施形態と同様に、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する複数の磁石の磁石間距離と、これらの磁石の磁化方向の組み合わせから、検出した最小座標に位置する１番目磁石を特定することができる。各磁石の第１の磁石１０Ａに対する距離は既知であるため、１番目磁石が特定されれば、その位置から位置検出装置１の位置検出値を出力することができる。なお、本実施形態では、磁石の磁化方向として、２進数で表現した際に、１０個の磁石について、“１１１０００１０１１”となるように配列したが、１と０を入れ替えた“０００１１１０１００”、あるいは、前後を入れ替えた、“１１０１０００１１１”、００１０１１１０００”の配列であってもよい。磁石の磁化方向の一般的な配列については後述する。また、磁石数は、３個の磁石の磁化方向の組み合わせが異なる限り、１０個以下でも構わない。さらに、位置検出装置の位置検出値を算出するために、最小座標に位置する１番目磁石を基準にしているが、２番目磁石や最大座標に位置する３番目磁石を基準にしてもよい。

（第４の実施形態）
本実施形態は、４個以上の磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する場合に、最小座標または最大座標に位置する磁石から４個の磁石によって、位置検出装置１の位置検出値を求めるものである。このため、各磁石セット内の磁石間距離Ｌが、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１／４よりも短くなるように設定している。さらに、１つの磁石セットの磁石の個数を１９個とし、各磁石の磁化方向の配列を２進数表示で、例えば、“１１１１００００１００１１０１０１１１”としている。この配列によって、最小座標に位置する１番目磁石から４番目磁石までの４個の磁石の磁化方向の組み合わせは、全て異なるため、他の実施形態と同様に、１番目磁石を特定することができる。複数の磁石セットを設ける場合は、第３の実施形態と同様に構成できるため、その説明を省略する。

このように、本発明では、ｎ個以上の磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する場合に、例えば最小座標に位置する磁石からｎ個の磁石によって、位置検出装置１の位置検出値を求めるものである。このため、ｎが２の場合は、２個の磁石で２²（＝４）通りの異なる磁化方向の組み合わせを得るために、磁石セットの磁石の個数は５（＝４＋１）個となる。また、ｎが３の場合は、３個の磁石で２³（＝８）通りの異なる磁化方向の組み合わせを得るために、磁石セットの磁石の個数は１０（＝８＋２）個となる。さらに、ｎが４の場合は、４個の磁石で２⁴（＝１６）通りの異なる磁化方向の組み合わせを得るために、磁石セットの磁石の個数は１９（＝１６＋３）個となる。すなわち、磁石セットに属する最大の磁石数は、２ⁿ＋ｎ−１個となる。

また、磁石セット内の磁石の磁化方向の配列は、２進数表示で、Ｍ系列（Maximum Length Sequence）等の非繰り返しパターンを使用したコードとなるような配列であれば、上記で示した配列以外の配列であってもよい。例えば、ｎ個の磁石で位置検出値を求める場合、ｎビットの非繰り返しパターンとなる２ⁿビットのコードを求め、この２ⁿビットのコードの最上位ビットから（ｎ−１）ビットを最下位ビットに付加して２ⁿ＋ｎ−１ビットのコードとなるような磁化方向の配列にすればよい。あるいは、ｎビットの非繰り返しパターンとなる２ⁿビットのコードの最下位ビットから（ｎ−１）ビットを最上位ビットに付加して２ⁿ＋ｎ−１ビットのコードとなるような磁化方向の配列にしてもよい。例えば、３ビットの非繰り返しパターンとなる２³（＝８）ビットのコードとして、“１１０００１０１”を用いる場合には、“１１０００１０１１１”、あるいは、“０１１１０００１０１”の磁化方向の配列となるように１０個の磁石を並べればよい。ただし、磁石セットが複数ある場合は、磁石セット内の両端の磁石の極性が同じになるような配列にする必要がある。

（第５の実施形態）
以上の実施形態では、１つ飛ばしの２つの磁気センサＭＳ毎に差分値を求めて仮想センサＶＬを生成しているため、仮想センサＶＬの数は磁気センサの数よりも２個少なく、また、磁気センサを１０ｍｍの等ピッチＰで配置した場合、仮想センサＶＬ間の間隔も磁気センサＭＳの間隔と同じ１０ｍｍである。そして、第１の実施形態において、直線補間をする場合、磁界値のゼロ点から±１０ｍｍの区間（磁気センサＭＳの間隔分）が直線であることが望ましいが、磁界値のゼロ点から離れると図４および図１０の符号Ｃで示すように直線性が悪くなる。そのため、直線性の悪い値を用いて直線補間をすると誤差が発生する。

第５の実施形態は、例えば、第１の実施形態に比べて、計算が簡単な直線補間でもより高精度な磁石の位置検出を可能とするものである。このため、第５の実施形態では、第１の実施形態の磁気センサＭＳの検出値を１つ飛ばし毎に差を求める方式に加え、磁気センサＭＳの隣同士の検出値の差分値も求めている。すなわち、第１の実施形態で求めた（Ｍ−２）個の第１群の仮想センサＶＬに加え、隣接する２つの磁気センサの検出値の差分値を算出し、この差分値を磁界値として有する、隣接する２つの磁気センサの中間に位置する（Ｍ−１）個の第２群の仮想センサＶＬを用いている。本発明では、隣接する２つの磁気センサＭＳの中間に位置する複数の仮想センサを第２群の仮想センサと呼ぶ。

以下、例えば、図１１Ａに示すように磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に第１の磁石１０Ａのみが位置するケース１の場合について、第１の磁石１０Ａの位置を検出する方法について説明する。
図１７は、磁石が磁気センサに対向した際の、隣接する２つの磁気センサの各検出値の差分値の特性を説明するための図であり、図１８は、磁気センサの位置と第１群と第２群を合わせた仮想センサの位置を示す図である。図１７において、縦軸は磁界の大きさを表すマイコン４０の内部値であり、横軸は基板ＢＳに沿った位置を示している。

具体的には、「磁気センサＭＳ２の検出値−磁気センサＭＳ１の検出値」の差分値を求め、この差分値を、磁気センサＭＳ１と磁気センサＭＳ２の中間の−５ｍｍの位置にある仮想センサＶＬ１の磁界値とし、「磁気センサＭＳ３の検出値−磁気センサＭＳ１の検出値」の差分値を求め、この差分値を、磁気センサＭＳ１と磁気センサＭＳ３の中間に位置する０ｍｍの位置にある仮想センサＶＬ２の磁界値とし、「磁気センサＭＳ３の検出値−磁気センサＭＳ２の検出値」の差分値を求め、この差分値を、磁気センサＭＳ２と磁気センサＭＳ３の中間の５ｍｍの位置する仮想センサＶＬ３の磁界値とし、「磁気センサＭＳ４の検出値−磁気センサＭＳ２の検出値」の差分値を求め、この差分値を、磁気センサＭＳ２と磁気センサＭＳ４の中間の１０ｍｍに位置する仮想センサＶＬ４の磁界値とし、順次、仮想センサＶＬ１９までの磁界値を算出している。

ここで、偶数番目の９個の仮想センサＶＬ２、ＶＬ４、ＶＬ６・・・ＶＬ１８は、第１の実施形態で求めた１つ飛ばしの２つの磁気センサＭＳから生成したものであり、第１群の仮想センサＶＬに相当する。第１群の仮想センサＶＬの特性は、それぞれ図５で示した特性曲線と同じ特性曲線を有する。また、奇数番目の１０個の仮想センサＶＬ１、ＶＬ３、ＶＬ５・・・ＶＬ１９は、隣接する２つの磁気センサＭＳから生成したものであり、第２群の仮想センサＶＬに相当する。

図１７に示す特性は、図３に示す磁気センサＭＳ２の検出値と磁気センサＭＳ３の検出値から求めたものであり、仮想センサＶＬ３の特性を示している。仮想センサＶＬ３は、磁気センサＭＳ２と磁気センサＭＳ３の中間の位置である５ｍｍの位置にあり、その磁界値は５ｍｍの位置でゼロとなり、ゼロ点を挟む前後の磁界値は直線的に変化している。同様に、第２群の仮想センサに属する仮想センサＶＬ１の特性は、図１７の仮想センサＶＬ３の特性を基板ＢＳのマイナス方向に１０ｍｍシフトさせた特性となり、仮想センサＶＬ５の特性は、図１７の仮想センサＶＬ３の特性を基板ＢＳのプラス方向に１０ｍｍシフトさせた特性となる。

これにより、第５の実施形態では、図４で示す特性と同様の特性を有する９個の偶数番目の第１群の仮想センサＶＬと、図１７で示す特性と同様な特性を有する１０個の奇数番目の第２群の仮想センサＶＬとが、図１８で示すように５ｍｍ間隔のピッチＰ’で生成される。これは、５ｍｍ間隔で１９個の磁気センサが並んでいることと同じであり、磁界値のゼロ点から±５ｍｍの区間での直線的特性を利用することができ、直線補間でも高精度に第１の磁石１０Ａの位置検出が可能となる。さらに、有効検出長Ａ’も１８×ピッチＰ’から９０ｍｍとなる。第１の実施形態における有効検出長Ａあるいは第５の実施形態における有効検出長Ａ’から、磁気センサユニット１００の有効検出長は、磁気センサＭＳの配列方向に沿って、両端に位置する仮想センサ間の距離に相当すると定義できる。

第５の実施形態において、直線補間によって第１の磁石１０Ａの位置を検出する方法は、第１の実施形態と同様である。
まず、磁気センサユニット１００の複数の磁気センサＭＳの中から最大の検出値を出力する磁気センサＭＳを特定する。これにより大まかな磁石の位置を知ることができ、仮想センサＶＬの磁界値がゼロ点を跨いでないかを探す基準になる。次に、最大値を示す磁気センサＭＳに最も近接する仮想センサＶＬを特定し、特定した仮想センサＶＬの磁界値と、この特定した仮想センサＶＬの前後の仮想センサの磁界値とがゼロを跨いでいるか否かを判別する。

例えば、磁気センサＭＳ５が最大値をとる場合は、磁気センサＭＳ５に最も近接する仮想センサＶＬは仮想センサＶＬ８となるため、仮想センサＶＬ８の磁界値の極性と、この仮想センサＶＬ８に隣接する仮想センサＶＬ７および仮想センサＶＬ９の磁界値の極性をそれぞれ比較する。そして、２つの仮想センサＶＬの磁界値の極性が逆になっていれば、この２つの仮想センサの間で磁界値はゼロを跨いでおり、この２つの仮想センサの間に第１の磁石１０Ａがあるということになる。

仮に、仮想センサＶＬ７の磁界値がプラス、仮想センサＶＬ８の磁界値がマイナス、仮想センサＶＬ９の磁界値がマイナスの場合、仮想センサＶＬ７の磁界値と仮想センサＶＬ８の磁界値の極性が逆であるので、この間に第１の磁石１０Ａがあることが分かる。本実施形態では、仮想センサＶＬ７の位置は、磁気センサＭＳ２の位置を０とした場合、２５ｍｍの位置にあるため、第１の磁石１０Ａは、２５ｍｍから３０ｍｍの間にあることが分かる。そして、そして、第１の磁石１０Ａの位置を得るために、ゼロを跨ぐ２つの仮想センサＶＬの磁界値を直線補間し、磁界値がゼロとなる位置を第１の磁石１０Ａの位置として算出する。

直線補間の方法についても、第１の実施形態と同様である。図７を用いて説明したように、磁石の位置Ｘは、Ｘ＝Ｘ０＋Ｙ０×(Ｘ１-Ｘ０)／（Ｙ０-Ｙ１)（式１）で求まる。例えば、Ｘ０＝２５、Ｘ１＝３０、Ｙ０＝１００、Ｙ１＝−２００の時、この式１に当てはめると、磁石の位置は、２６．６６７となり、簡単に磁石の位置を求めることができる。

以上、第５の実施形態において、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ’内に第１の磁石１０Ａのみが位置するケース１の場合に、第１の磁石１０Ａの位置を検出する方法について説明したが、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ’内に第１の磁石１０Ａと磁化方向の異なる磁石が位置する場合に、この磁化方向の異なる磁石の位置を検出する方法も、磁気センサＭＳの検出値の特性が正負逆になるだけで、第１の磁石１０Ａの位置を検出する場合と同様である。このため、その説明を省略する。

本実施形態で追加した、第２群の仮想センサＶＬの特性も磁気センサＭＳの検出値の差を求めていることから、本実施形態は、第１の実施形態と同様に、地磁気等外部磁界の影響で磁界のオフセット成分が変化した場合や磁気センサの温度特性等により同様にオフセット成分が変化した場合でも、これらの影響を受けることなく高精度な位置検出が可能である。そして、本実施形態では、磁気センサを増やすことなく、第１の実施形態の有効検出長Ａの８０ｍｍよりも長い有効検出長Ａ’の９０ｍｍとすることができ、さらに、より高精度な位置検出が可能となる。第５の実施形態は、第１から第４の実施形態に適用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。これらの実施形態では、複数の磁石の中から磁気センサユニット１００に対向した磁石を判別するために、磁石の磁化方向の組み合わせを利用している。しかし、磁石の磁化方向の組み合わせ利用する代わりに、磁化の強さの違いを利用してもよい。例えば、同じ磁化方向に磁化された複数の磁石を用い、各磁石の磁化の強さを判別可能な２段階のいずれかに設定しておけばよい。そして、磁化の強い磁石を２進数で「１」とし、磁化の弱い方の磁石を２進数で「０」とした場合に、各実施形態で示した磁化方向の配列と同じ配列とすることによって、磁化の強さの組み合わせに基づいて、磁気センサユニットに対向する磁石を特定することが可能である。なお、この場合も、磁気センサＭＳは、磁石が最も近接した際に最大の検出値を出力するように磁石と磁気センサを配置しておく必要がある。また、磁石位置を求める際に、仮想センサＶＬの磁界値の直線補間を用いたが、曲線補間によって磁石位置を求めてもよい。さらに、磁石列あるいは磁気センサのいずれ側を可動側に配置してもよい。

１…位置検出装置、１０…磁石、２０…マルチプレクサ、３０…Ａ／Ｄ変換器、４０…マイコン、４１…仮想センサ磁界値生成部、４２…位置信号生成部、４３…磁石特定部、４３Ａ…磁石配列データ、４４…磁石間距離算出部、４５…マルチプレクサ信号生成部、５０…出力回路、１００…磁気センサユニット、２０１，２０２…テーブル、ＢＳ…基板、ＭＳ…磁気センサ、Ｓ１〜Ｓｍ…磁石セット、ＶＬ…仮想センサ。

Claims (7)

1. 移動方向に沿って配置された複数の永久磁石からなる磁石セットと、
   該磁石セットの相対的な前記移動方向に沿って配列され、前記永久磁石が最も近接した際に最大の検出値を出力する向きに配列されたＭ個（Ｍは３以上の整数）の磁気センサを有する磁気センサユニットと、
   １つ飛ばしの２つの磁気センサの各検出値の差分値を算出し、前記１つ飛ばしの２つの前記磁気センサの中間に位置する仮想センサの磁界値として、（Ｍ−２）個の第１群の仮想センサの磁界値を生成する仮想センサ磁界値生成部と、
   複数の前記磁気センサの検出値から、前記磁気センサに対向する前記永久磁石を特定する磁石特定部と、
   前記仮想センサの磁界値を直線か曲線で補間して得られる磁界分布の磁界値がゼロとなる位置を、前記磁石特定部が特定した前記永久磁石の位置として出力する位置信号生成部と、を備え、
   前記磁石セットに属する前記永久磁石の各磁石間距離は等しく、かつ、前記磁気センサユニットの有効検出範囲の長さの１／ｎ（ｎは２以上の整数）より短く設定され、
   ｎ個以上の前記永久磁石が前記有効検出範囲に位置する際に、最小座標または最大座標に位置する前記永久磁石からｎ個の前記永久磁石の磁化方向の組み合わせまたは磁化の強さの組み合わせが、前記最小座標または前記最大座標に位置する前記永久磁石毎に異なり、
   前記磁石特定部が、検出した最小座標または最大座標に位置する前記永久磁石からｎ個の前記永久磁石の磁化方向の組み合わせまたは磁化の強さの組み合わせに基づいて、前記磁気センサに対向する前記永久磁石を特定することを特徴とする、位置検出装置。
2. 前記仮想センサ磁界値生成部が、さらに、隣接する前記磁気センサの各検出値の差分値を算出し、該差分値を前記隣接する２つの前記磁気センサとの中間に位置する仮想センサの磁界値として、（Ｍ−１）個の第２群の仮想センサの磁界値を算出し、
   前記位置信号生成部が、前記第１群の仮想センサと前記第２群の仮想センサとを含む前記仮想センサの磁界値を直線か曲線で補間して得られる磁界分布の磁界値がゼロとなる位置を、前記磁石特定部が特定した前記永久磁石の位置として出力することを特徴とする、請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記位置信号生成部が、前記磁気センサの内、所定値以上の検出値を出力する前記磁気センサを特定し、該磁気センサに最も近接する前記仮想センサの磁界値と該仮想センサの前後の前記仮想センサの磁界値とがゼロを跨いでいるか否かを判別し、ゼロを跨いでいる２つの前記仮想センサの磁界値を直線か曲線で補間し、磁界値がゼロとなる位置を前記永久磁石の位置として出力することを特徴とする、請求項１または２に記載の位置検出装置。
4. 前記移動方向に沿って複数の前記磁石セットが配列され、
   各前記磁石セットに属する前記永久磁石の磁石間距離は、各前記磁石セットで異なり、
   前記磁石特定部が、検出した最小座標または最大座標に位置する前記永久磁石からｎ個の前記永久磁石の磁化方向の組み合わせまたは磁化の強さの組み合わせと、前記ｎ個の前記永久磁石の前記磁石間距離とに基づいて、前記磁気センサに対向する前記永久磁石を特定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置検出装置。
5. 前記ｎが２の場合に、
   前記磁石特定部が、検出した最小座標または最大座標に位置する前記永久磁から２個の前記永久磁石の前記磁石間距離に基づいて、前記２個の前記永久磁石が属する前記磁石セットを特定し、
   さらに、前記２個の前記永久磁石の磁化方向の組み合わせまたは磁化の強さの組み合わせから、前記磁気センサに対向する前記永久磁石を特定することを特徴とする、請求項４に記載の位置検出装置。
6. 前記磁気センサユニットの前記有効検出範囲に、ｎ個より少ない前記永久磁石が位置する際に、
   前記磁石特定部が、検出した最小座標または最大座標に位置する前記永久磁石の位置に基づいて、前記磁気センサに対向する前記永久磁石を特定することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１に記載の位置検出装置。
7. 前記磁気センサユニットの各前記磁気センサが、等ピッチで配列されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１に記載の位置検出装置。

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