JP4390347B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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Description
【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ＬＶＤＴ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ＬＶＤＴ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、１相の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、前記少なくとも１つのコイルに生じる電圧を取り出し、前記基準電圧と加算又は減算することで、互いに異なる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、
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の基準電圧とをそれぞれ加算又は減算することで、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、
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Ｐａ，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Ｐｂ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それぞれ加算又は減算することで、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 ｓｉｎωｔ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ｓｉｎθ（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、
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（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。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Ｚｂ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「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 −Ｐa 」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「Ｐb −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３１Ａ，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）３２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３１Ａ，３１Ｂの出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔ及びｃｏｓθｓｉｎωｔ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３１Ａ，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３６０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６１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６３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６０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Ｌ１，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３１Ｃ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) −Ｐa 」は、検出対象区間Ｒ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、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ＬＡ，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，ＬＡ，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ＶＡ，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ｓｉｎθｓｉｎωｔ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１０（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（ｓｉｎωｔ）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「ＶＡ−ＶＢ」は、図１０（Ｂ）に示すように０度から１８０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ＬＡ，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−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ｓｉｎθｓｉｎωｔ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。
【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１１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５３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，ＬＡ２，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ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４は直列接続され、コイルＬＡ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１１Ｍ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１１Ｍ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ｃｏｓθｓｉｎωｔ）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５２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６５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６５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
【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ＬＶＤＴ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ＬＶＤＴ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、１相の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、前記少なくとも１つのコイルに生じる電圧を取り出し、前記基準電圧と加算又は減算することで、互いに異なる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、
【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の基準電圧とをそれぞれ加算又は減算することで、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、
【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Ｐａ，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Ｐｂ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それぞれ加算又は減算することで、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 ｓｉｎωｔ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ｓｉｎθ（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、
【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（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。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Ｚｂ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、
【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、
【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３１Ａ，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）３２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３１Ａ，３１Ｂの出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔ及びｃｏｓθｓｉｎωｔ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３１Ａ，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３６０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６１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６３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６０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Ｌ１，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、
【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、
【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ＬＡ，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，ＬＡ，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ＶＡ，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ｓｉｎθｓｉｎωｔ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１０（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（ｓｉｎωｔ）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「ＶＡ−ＶＢ」は、図１０（Ｂ）に示すように０度から１８０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ＬＡ，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−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ｓｉｎθｓｉｎωｔ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。
【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１１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５３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，ＬＡ２，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ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＡ３，ＬＡ４は直列接続され、コイルＬＡ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１１Ｍ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１１Ｍ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ｃｏｓθｓｉｎωｔ）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５２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６５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６５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
Claims (13)
- １相の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、
前記少なくとも１つのコイルに生じる電圧を取り出し、前記基準電圧と加算又は減算することで、互いに異なる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。 - 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の基準電圧とをそれぞれ加算又は減算することで、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。 - 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。
- 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それぞれ加算又は減算することで、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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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