JP4587791B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、非接触型の位置検出装置に関する。より詳しくは、磁石から発生している磁界を電磁変換素子で検出することにより位置検出を行う装置に関する。

位置検出装置は従来から多くの電子機器或いは装置で利用されている。例えば、位置検出装置はコンピュータの入力装置の一部として組込まれ、オペレータが操作子を移動させたときのポインティング位置を決定する装置として使用される。また、位置検出装置は、例えば自動車等の移動体に搭載されて移動体の姿勢監視を行うために利用される。

位置検出装置は、一般に固定部と、この固定部に対して相対移動する移動部を備えており、光や磁界（磁束密度）の変化を利用して移動部の位置変化を検出する。例えば、特許文献１は磁石を用いた非接触型の位置検出装置について開示する。この位置検出装置は２個の磁石を所定間隔で配置し、これら磁石の間に電磁変換素子を配置している。上下それぞれに配置された磁石によって、中央部分の間隔（ギャップ幅）が周辺部分よりも大きなダイアモンド形状の空間が形成されている。この空間内に電磁変換素子を配置している。磁石または電磁変換素子が移動したときの電磁変換素子からの信号を利用して位置検出を行っている。

特開２０００−１８０１１４号公報

しかしながら、上記特許文献１で開示する位置検出装置は少なくとも一対の磁石を上下に対向配置してダイアモンド形状の空間を形成している。そのため電磁変換素子周部の構造が複雑で製造コストが上昇するという問題がある。また、この位置検出装置は、上記空間内に１個の電磁変換素子を配置しているだけである。よって、１個の電磁変換素子からの出力信号を用いて２次元平面での磁石位置を特定することが必要である。そのために信号処理が複雑で、位置検出の精度が低くなるという問題がある。

したがって、本発明の目的は、簡単な構造で精度のよい位置検出を行える位置検出装置を提供することである。

上記目的は、所定面内に配置した電磁変換素子と、前記所定面と垂直な方向で前記電磁変換素子の片側に対向するように配置され、前記電磁変換素子に及ぶ磁界を発生させる磁界発生手段とを有し、前記電磁変換素子と前記磁界発生手段とが前記所定面と平行な方向に相対移動されたときに、該電磁変換素子の出力信号に基づいて位置検出を行う位置検出装置であって、前記磁界発生手段が前記電磁変換素子に対して傾斜している対向面を備え、該対向面から前記磁界を発生させ、前記電磁変換素子の配設位置に存在する外乱となる磁界の影響を想定して、前記電磁変換素子の出力が線形となるように、前記対向面が前記相対移動の方向と垂直な方向で湾曲した曲面形状に設定されている位置検出装置により達成できる。

そして、前記曲面は、更に、前記相対移動の方向と平行な方向で湾曲している構造としてもよい。また、前記対向面が、凹状及び凸状のいずれか一方、又は凹状及び凸状を組合せた曲面でもよい。

また、前記電磁変換素子を間にして、前記磁界発生手段とは反対側に前記所定面と平行に配置したヨークを更に含む構造としてもよい。

また、前記磁界発生手段が磁石を含み、該磁石に前記対向面が形成され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記磁石の厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜している構造でもよい。

また、前記磁界発生手段が、磁石と、該磁石を間にして前記電磁変換素子とは反対側に配置したヨークとを含み、前記磁石に前記対向面が形成されている構造でもよい。そして、前記磁石と前記ヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記磁石の厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜している構造でもよい。また、前記磁石と前記ヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記ヨークの厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜している構造でもよい。また、前記相対移動の方向と平行な方向で、平板状に形成した前記磁石及び前記ヨークを傾斜して配置したことに基づいて前記対向面が傾斜している構造としてもよい。

また、前記磁界発生手段が、磁石と、該磁石と前記電磁変換素子との間に配置したヨークとを含み、前記ヨークに前記対向面が形成されている構造でもよい。また、前記磁石とヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記磁石の厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜している構造でもよい。また、前記磁石と前記ヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記ヨークの厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜している構造でもよい。また、前記相対移動の方向と平行な方向で、平板状に形成した前記磁石及び前記ヨークを傾斜して配置したことに基づいて前記対向面が傾斜している構造としてもよい。

また、前記磁界発生手段が、磁石と、該磁石と前記電磁変換素子との間に配置した第１のヨークと、前記磁石を間にして前記電磁変換素子とは反対側に配置した第２のヨークとを含み、前記第１のヨークに前記対向面が形成されている構造でもよい。また、前記磁石と第１のヨーク及び第２のヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記磁石の厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜している構造でもよい。また、前記磁石と第１のヨーク及び第２のヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記第１のヨーク及び前記第２のヨークの一方または両方の厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜している構造でもよい。また、前記相対移動の方向と平行な方向において、平板状に形成した前記磁石、前記第１のヨーク及び前記第２のヨークを傾斜して配置したことに基づいて前記対向面が傾斜している構造としてもよい。

前述した電磁変換素子及び前記磁界発生手段を、直交する２軸に１個ずつ配置した位置検出装置や、直交する２軸に２個ずつ配置した位置検出装置としてもよい。直交する２軸に２個ずつ配置した位置検出装置では、各軸毎に前記電磁変換素子の信号出力の差分を算出して位置検出を行うことが好ましい。

本発明によると、簡単な構造で精度のよい位置検出を行える位置検出装置を提供できる。

以下、図面に基づいて本発明に係る位置検出装置について複数の実施例を説明する。

図１は、位置検出装置の主要部となるセンサ部の構成を拡大して示した図である。センサ部は、少なくとも磁石１と電磁変換素子３とを含んで形成される。電磁変換素子３は所定の面内に位置するように配置される。例えば、図１で示すように、互いに直交する３軸Ａ、Ｂ、Ｃを仮想した場合に、電磁変換素子３はＣ軸方向で一定位置にあるＡＢ平面内に存在するように配置される。磁石１は、ＡＢ平面と直交する方向で電磁変換素子３の片側と対向するように配置される。磁石１の電磁変換素子３と対向する側の面２（以下、対向面２という）は、直線状に傾斜している平面である。より詳細には、磁石１はＡＢ平面に投影したときの形状が長方形であり、長手方向がＡ軸方向と平行に配置されている。対向面２は、Ａ軸方向において直線的に傾斜している傾斜面となる。この構造では、磁石１と電磁変換素子３との距離が概略線形的に変化する。この図１で示す磁石１は、Ａ軸方向で厚み（Ｃ軸方向で肉厚）が順次に変化している。対向面２からは電磁変換素子３に向けてＡＢ平面に対して垂直な磁界ＭＡが発生している。

図１では、より好ましい構成として電磁変換素子３の上側（磁石１と反対側）に四角柱形状のヨーク５を配置している。ヨーク５は電磁変換素子３を間にして、磁石１に対向するように配置される。ヨーク５は電磁変換素子３と平行に、すなわちヨーク５の下面６がＡＢ平面と平行に配置されている。ヨーク５は、磁界ＭＡが電磁変換素子３に対して垂直な向きとなるように、磁界ＭＡを誘導する機能を果たす。以下では、ヨーク５を誘導ヨーク５と称する。

また、好ましい構造として、磁石１の底面には四角柱形状のヨーク４が接続されている。このヨーク４は磁石１の漏洩磁界を抑制する機能を果たしている。以下では、ヨーク４を第１のヨーク４と称する。この第１のヨーク４は、図１で示すように磁石１の底面に接触させて配置することがより効果的であるが、底面から離して配置してもよい。なお、上記磁石１は、永久磁石、電磁石のどちらでもよい。また、上記電磁変換素子３としては、ホール素子、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等を採用できる。

図１で示している磁石１と電磁変換素子３とが、Ａ軸方向に相対移動したときに、電磁変換素子３から信号（磁界の強さに応じた電圧）が出力される。電磁変換素子３を固定として磁石１をＡ軸方向へ移動する構成としてもよいし、磁石１を固定として電磁変換素子３をＡ軸方向へ移動する構成としてもよい。図２は、電磁変換素子３を移動させたときの様子を模式的に示した図である。（Ａ）−１は電磁変換素子３が誘導ヨーク５と対向面２との間が狭い左側にあるときを示し、（Ｂ）−１は電磁変換素子３が誘導ヨーク５と対向面２との間が広い右側にあるときを示している。なお、（Ａ）−２は（Ａ）−１に対応する側面図、（Ｂ）−２は（Ｂ）−１に対応する側面図である。

図２（Ａ）で示す状態の場合には電磁変換素子３が受ける磁界が大きく（磁束密度が高く）、逆に図２（Ｂ）で示す状態の場合には電磁変換素子３が受ける磁界が小さい（磁束密度が低い）。誘導ヨーク５と対向面２との間の磁界は、図３で示すように連続的に変化している。よって、電磁変換素子３が図２（Ａ）と図２（Ｂ）とで示している位置の範囲を移動すると、電磁変換素子３から線形の出力信号を得ることができる。したがって、この出力信号に基づいてＡ軸方向での電磁変換素子３の位置を検出できる。

図４は、位置検出装置の機械的な全体構成を示した図である。図４で示す位置検出装置は、図１で示しているセンサ部を２個含んで形成されている。重複した説明を省略するため、図１で示した部位と同じ部分には同一符号を付している。また、２個のセンサ部を含むので枝番（−１、−２）を付して区別する。なお、図４では直交する２軸Ｘ，Ｙを仮想して説明に用いる。

位置検出装置は、プリント基板１０の上に機械的な構造が組付けられている。位置検出装置は、Ｘ軸方向に移動自在な第１スライダ２０と、Ｙ軸方向に移動自在な第２スライダ３０とを含んでいる。第１スライダ２０は基板１０の上下側部に立設された一対のレール１１、１２によってガイドされ、第２スライダ３０は基板１０の左右側部に立設された一対のレール１３、１４によってガイドされている。

第１スライダ２０は、概略形状が矩形であって、中央部に形成した長穴２１と一端側に突出するように設けた支持枠２２とを含んでいる。長穴２１内には操作子となる移動体４０が嵌合している。移動体４０には操作用の突起４１が設けられている。オペレータは突起４１により移動体を所望位置に移動する。支持枠２２によって、第１のセンサ部を構成する磁石１−１、第１のヨーク４−１及び誘導ヨーク５−１が支持されている。磁石１−１と誘導ヨーク５−１の間に位置する電磁変換素子３−１は、基板１０の所定位置（基板１０下側で左右方向での中央部）に固定されている。磁石１−１の対向面２−１は、第１スライダ２０が移動するＸ軸方向で直線状に傾斜している。具体的に説明すると、Ｘ軸で左側から右側に向って磁石１−１の厚みが減少している。

第２スライダ３０は、第１スライダ２０上に直交するように配置されている。第２スライダ３０も第１スライダ２０と同様に形成されている。すなわち、中央部に形成した長穴３１と一端側に突出するように設けた支持枠３２とを含んでいる。長穴３１内には操作子となる移動体４０が嵌合している。支持枠３２によって、第２のセンサ部を構成する磁石１−２、第１のヨーク４−２及び誘導ヨーク５−２が支持されている。磁石１−２と誘導ヨーク５−２の間に位置する電磁変換素子３−２は、基板１０の所定位置（基板１０右側で上下方向での中央部）に固定されている。

移動体４０は、第１スライダ２０の長穴２１及び第２スライダ３０の長穴３１に嵌合している。よって、オペレータが移動体４０を移動させると第１スライダ２０及び第２スライダ３０が移動して、Ｘ軸方向で磁石１−１、Ｙ軸方向で磁石１−２が移動する。これに伴って各軸にそれぞれ配置した電磁変換素子３−１、電磁変換素子３−２から移動位置に応じた出力信号が出力される。よって、ＸＹ平面内での移動体４０の位置を検出できる。

図５は、図４で示す位置検出装置の電気的な構成を示したブロック図である。図５で示す電気的な構成は、例えば図４で示す基板１０に配置することができる。Ｘ軸方向の位置検出を行う電磁変換素子３−１は磁界強度を電圧に変換して出力する。増幅器５１はその電圧値を増幅する。Ａ／Ｄ変換器５２は、増幅器５１で増幅された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。同様に、Ｙ軸方向の位置検出を行う電磁変換素子３−２は磁界強度を電圧に変換して出力する。増幅器５３はその電圧値を増幅してＡ／Ｄ変換器５４に供給し、Ａ／Ｄ変換器５４はアナログ信号からデジタル信号に変換する。

マイクロプロセッサ部５５は、ＣＰＵを中心に構成されている。マイクロプロセッサ部５５は、Ｘ軸側のＡ／Ｄ変換器５２及びＹ軸側のＡ／Ｄ変換器５４からのデジタル信号に基づいて、Ｘ，Ｙ軸座標値を算出する。そして、マイクロプロセッサ部５５は算出データを出力部５６を介して外部装置（例えばコンピュータ）へ出力する。

以上説明した実施例１の位置検出装置は、電磁変換素子３の片側に対向するように磁石１が配置されており、電磁変換素子３に向けて磁界を供給する磁石１の対向面２を平面とし直線状に傾斜させた簡単な構造である。よって、実施例１の位置検出装置は低コストで製造できる。また、上記位置検出装置は直交する各軸に１個ずつセンサ部を配置して位置検出を行うので、信号処理を簡素化でき、しかも精度の高い位置検出を行える。

以下、さらに他の実施例の位置検出装置について説明する。ただし、以下で示す実施例は、実施例１の位置検出装置について示した図４の機械的な構成及び図５の電気的な構成は同様であり、磁石１及び電磁変換素子３を含むセンサ部が異なる。以下の実施例ではセンサ部を図示して説明する。また、重複した説明を避けるため、実施例１と同一の部位には同じ符号を付して説明する。

実施例２の位置検出装置のセンサ部は、電磁変換素子３に対向する磁石１の対向面２の形状が変更される。図６は、実施例２に係る位置検出装置のセンサ部について示した図である。図６は、（Ａ）〜（Ｄ）で磁石１の対向面２の形状を変更する場合の具体例を示している。実施例１の磁界１の対向面２は、磁石１と電磁変換素子３が相対移動する方向で直線状に傾斜する平面となっていたが、実施例２の対向面は曲面となる。電磁変換素子３が配設された位置に外乱となる磁界が存在する場合も想定される。図６で示すように、対向面２を湾曲して形成することで電磁変換素子３の出力が線形となるように補正できる。

図６（Ａ）で示す対向面２は、磁石１と電磁変換素子３が相対移動する方向ＭＵと平行な方向において、電磁変換素子３に対して傾斜し、凹状に湾曲するように形成されている。図６（Ｂ）で示す対向面２は、磁石１と電磁変換素子３が相対移動する方向ＭＵにおいて、電磁変換素子３に対して傾斜し、凸状に湾曲するように形成されている。

図６（Ｃ）で示す対向面２は、磁石１と電磁変換素子３が相対移動する方向ＭＵにおいて電磁変換素子３に対して直線状に傾斜し、さらに相対移動する方向ＭＵと垂直な方向において凹状に湾曲するように形成されている。また、図６（Ｄ）で示す対向面２は、磁石１と電磁変換素子３が相対移動する方向ＭＵにおいて電磁変換素子３に対して直線状に傾斜し、さらに相対移動の方向ＭＵと垂直な方向において凸状に湾曲するように形成されている。

図６で示す磁石１の対向面２の形状は一例である。電磁変換素子３の出力を線形とするため、対向面２の形状を凹凸を組合せて形成してもよい。また、図６では好ましい構成として誘導ヨーク５や第１のヨーク４を配置した構造例を示しているが、いずれか一方或いは両方を省略してもよい。また、第１のヨーク４は磁石１と離間して配置してもよい。実施例２の位置検出装置によると、電磁変換素子３に外乱となる磁界が影響している場合でも線形な出力得ることができるので精度良い位置検出を行える。

上記実施例１及び実施例２では、磁石１の厚みを変化させることで対向面２を傾斜させている。実施例３の位置検出装置のセンサ部は、磁石１の下に配置する第１のヨーク４の厚みを変更することで磁石１の対向面２を傾斜させる。図７は、実施例３に係る位置検出装置のセンサ部について示した図である。図７は、（Ａ）〜（Ｅ）でヨーク４の厚みを変更することで磁石１の対向面２を傾斜させ、さらに対向面２の形状を変更する場合の具体例を示している。

図７（Ａ）で示す構造例は、実施例１の構造に対応している。第１のヨーク４の厚みを磁石１と電磁変換素子３が相対移動する方向ＭＵと平行な方向において変化させることで磁石１に形成した平面状の対向面２を傾斜させている。

図７（Ｂ）〜図７（Ｅ）は、実施例２の図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に対応した構造例である。図７（Ｂ）で示す対向面２は、磁石１と電磁変換素子３が相対移動する方向ＭＵと平行な方向において電磁変換素子３に対して傾斜し、凹状に湾曲して形成されている。図７（Ｃ）で示す対向面２は、磁石１と電磁変換素子３が相対移動する方向ＭＵにおいて電磁変換素子３に対して傾斜し、凸状に湾曲して形成されている。

図７（Ｄ）で示す対向面２は、磁石１と電磁変換素子３が相対移動する方向ＭＵにおいて電磁変換素子３に対して直線状に傾斜し、さらに相対移動する方向ＭＵと垂直な方向において凹状に湾曲して形成されている。また、図７（Ｅ）で示す対向面２は、磁石１と電磁変換素子３が相対移動する方向ＭＵにおいて電磁変換素子３に対して直線状に傾斜し、さらに相対移動する方向ＭＵと垂直な方向において凸状に湾曲して形成されている。

図７（Ａ）で示すセンサ部を備える位置検出装置は、実施例１の位置検出装置と同様の効果を得ることができる。また、図７（Ｂ）〜（Ｅ）で示すセンサ部を備える位置検出装置は、実施例２の位置検出装置と同様の効果を得ることができる。なお、図７（Ｂ）〜（Ｅ）で示す磁石１の対向面２の形状も一例である。電磁変換素子３の出力を線形とするため、対向面２の形状を凹凸を組合せて形成してもよい。また、誘導ヨーク５や第１のヨーク４を配置した構造例を示しているが、いずれか一方或いは両方を省略してもよい。また、第１のヨーク４は磁石１と離間して配置してもよい。

上記実施例１〜実施例３は、磁石１が電磁変換素子３と対向するように配置され、磁石１に対向面２が形成されていた。次に示す実施例４のセンサ部は、磁石１より電磁変換素子３側に第１のヨーク４を配置している。そして、第１のヨーク４に対向面７が形成されている。第１のヨーク４を電磁変換素子３側に配置しても、前述した実施例のセンサ部と同様の効果を得ることができる。

図８（Ａ）で示す構造例は、実施例１の構造と対応している。相対移動の方向ＭＵと平行な方向で第１のヨーク４の厚みを変化させることで、このヨーク４に形成した平面状の対向面７を傾斜させている。なお、第１のヨーク４を平板状に形成し、磁石１の厚みを相対移動の方向ＭＵで変化させて、対向面７を傾斜させる構造としてもよい。また、磁石１と第１のヨーク４とを接触させず離間して配置してもよい。

図８（Ｂ）は、図８（Ａ）で示すセンサ部の変形例について示している。図８（Ｂ）のセンサ部は、第１のヨーク４を平板状として磁石１の厚みを相対移動の方向ＭＵと平行な方向で変化させて対向面７を傾斜させている。そして、磁石１の下面に第２のヨーク８を配置している。図８（Ｃ）も、図８（Ａ）で示すセンサ部の変形例について示している。図８（Ｃ）のセンサ部は磁石１の下面に第２のヨーク８を配置している。この図８（Ｃ）のセンサ部の変形例として、第１のヨーク４及び第２のヨーク８の厚みを相対移動の方向ＭＵと平行な方向で変化させて対向面７を傾斜させた構造としてもよい。

なお、図８では図示を省略するが、図６で示している対向面２の場合と同様に対向面７を曲面で形成してもよい。また、図８で示す実施例の構造では第１のヨーク４が磁石１の磁界ＭＡを電磁変換素子３に供給するための部材となる。そして、（Ｂ）、（Ｃ）で付加される第２のヨーク８が漏れ磁界を抑制する部材となる。

上記実施例１〜実施例４は、磁石１、第１のヨーク４或いは第２のヨーク８の厚みを変化させることで、電磁変換素子３と対向する対向面２或いは対向面７を傾斜させていた。次に示す実施例５のセンサ部は、磁石１及び磁石１側に配置するヨークを平板状に形成し、これらを傾斜させて配置することで対向面を電磁変換素子３に対して傾斜させる。この実施例５のセンサ部は、最も簡素化された構造となるので低コストにて製造できる。実施例５のセンサ部も前述した実施例のセンサ部と同様の効果を得ることができる。

図９（Ａ）で示す構造例は、実施例１の構造と対応している。平板状に形成した磁石１と第１のヨーク４とを、相対移動の方向ＭＵと平行な方向で角度αだけ傾けている。この構造の変形例として、第１のヨーク４を磁石１より電磁変換素子３側に配置してもよい。また、磁石１と第１のヨーク４とを接触させず離間して配置してもよい。図９（Ｂ）は図９（Ａ）で示すセンサ部の変形例について示している。図９（Ｂ）のセンサ部は磁石１の上面に第１のヨーク４を配置して、この第１のヨーク４に対向面７を形成している。そして、磁石１の下面に第２のヨーク８を配置している。なお、図９では図示を省略するが、図６で示している対向面２の場合と同様に、対向面２或いは対向面７を曲面としてもよい。

図１０は、機械的な構成を改良した実施例６の位置検出装置ついて示した図である。また、図１１は、図１０で示す位置検出装置の電気的な構成を示したブロック図である。先に示した図４では、Ｘ，Ｙ軸にセンサ部を１個ずつ備えた位置検出装置を示している。図１１で示す位置検出装置は、Ｘ、Ｙ軸それぞれにセンサ部を２個ずつ設けている。このように各軸に２個ずつのセンサ部を備えると、１つの軸方向に関して２つの位置検出データを取得できる。同じ軸に関して検出する電磁変換素子の出力信号の差分を取ることで出力レンジを約２倍とすることができ、センサ出力ダイナミックレンジを大きく設定することが可能となる。さらに信号の差を取ることでノイズをキャンセルすることができる。よって、このような構造を備える位置検出装置はより高精度な位置検出を行える。

図１０を参照して、改良した部分の構成を簡単に説明する。図１０（Ａ）は位置検出装置の全体構成を簡略化して示した斜視図、（Ｂ）は同平面図、（Ｃ）は同正面図である。重複した説明を省略するため、図４で示した位置検出装置の部位と同じ部分には同一符号を付している。また、４個のセンサ部を含むので枝番（−１〜−４）を付して区別する。

第１スライダ２０は、下側に配置した第１のセンサ部と同様に、上側に第３のセンサ部を構成する磁石１−３、第１のヨーク４−３及び誘導ヨーク５−３を支持する。磁石１−３と誘導ヨーク５−３の間に位置する電磁変換素子３−３は、基板（図４参照）の所定位置（基板１０上側で左右方向での中央部）に固定されている。磁石１−３の対向面２−３は、第１スライダ２０が移動するＸ軸方向で直線状に傾斜している。なお、第１スライダ１０に配置される第１のセンサ部と第３のセンサ部とは、第１のスライダの中心点に対して点対称の位置に配置されている。

第２スライダ３０も第１スライダ２０と同様の構造を備えている。第２スライダ３０は、左側に第４のセンサ部を構成する磁石１−４、第１のヨーク４−４及び誘導ヨーク５−４を支持する。磁石１−４と誘導ヨーク５−４の間に位置する電磁変換素子３−４は、基板の所定位置（基板１０左側で上下方向での中央部）に固定されている。磁石１−４の対向面２−４は、第２スライダ３０が移動するＹ軸方向で直線状に傾斜している。

オペレータが移動体４０を移動させると第１スライダ２０及び第２スライダ３０が移動して、Ｘ軸方向で磁石１−１、１−３、Ｙ軸方向で磁石１−２，１−４が移動する。これに伴って各軸にそれぞれ配置した２個の電磁変換素子３−１、３−３及び電磁変換素子３−２，３−４から移動位置に応じた出力信号が出力される。各軸について２個の電磁変換素子から出力の差分をとることで、１個の電磁変換素子を用いる場合よりも正確な位置検出を行なえる。よって、図１０で示す構成の位置検出装置は、ＸＹ平面内での移動体４０の位置をより正確に検出できる。

図１１は、図１０で示す位置検出装置の電気的な構成を示したブロック図である。Ｘ軸方向の位置検出を行う２個の電磁変換素子３−１、３−３は磁界強度を電圧に変換して出力する。差動増幅器６１はそれぞれの電圧値の差分を増幅する。Ａ／Ｄ変換器６２は、差動増幅器６１で増幅された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。同様に、Ｙ軸方向の位置検出を行う電磁変換素子３−２、３−４は磁界強度を電圧に変換して出力する。差動増幅器６３は差分の電圧値を増幅してＡ／Ｄ変換器６４に供給し、Ａ／Ｄ変換器６４はアナログ信号からデジタル信号に変換する。

ＣＰＵを中心に構成されているマイクロプロセッサ部６５は、Ｘ軸側のＡ／Ｄ変換器６２及びＹ軸側のＡ／Ｄ変換器６４からのデジタル信号に基づいて、Ｘ，Ｙ軸座標値を算出する。そして、マイクロプロセッサ部６５は出力部６６を介して算出したデータを外部装置へ出力する。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態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本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

位置検出装置の主要部となるセンサ部の構成を拡大して示した図である。 図１の電磁変換素子を移動させたときの様子を模式的に示した図であり、（Ａ）−１は電磁変換素子が誘導ヨークと対向面との間が狭い左側にあるときを示し、（Ｂ）−１は電磁変換素子が誘導ヨークと対向面との間が広い右側にあるときを示す図である。また、（Ａ）−２は（Ａ）−１に対応する側面図、（Ｂ）−２は（Ｂ）−１に対応する側面図である。 誘導ヨークと対向面との間に発生する磁界について示した図である。 実施例１の位置検出装置の機械的な全体構成を示した図である。 図４で示す位置検出装置の電気的な構成を示したブロック図である。 実施例２に係る位置検出装置のセンサ部について示した図である。 実施例３に係る位置検出装置のセンサ部について示した図である。 実施例４に係る位置検出装置のセンサ部について示した図である。 実施例５に係る位置検出装置のセンサ部について示した図である。 実施例６の位置検出装置の機械的な全体構成を示した図である。 図１０で示す位置検出装置の電気的な構成を示したブロック図である。

符号の説明

１（１−１〜１−４） 磁石
２（２−１〜２−４） 対向面
３（３−１〜３−４） 電磁変換素子
４（４−１〜４−４） 第１のヨーク
５（５−１〜５−４） 誘導ヨーク
７ 対向面
８ 第２のヨーク
１０ 基板
２０ 第１スライダ
３０ 第２スライダ
ＭＡ 磁界

Claims (20)

1. 所定面内に配置した電磁変換素子と、
   前記所定面と垂直な方向で前記電磁変換素子の片側に対向するように配置され、前記電磁変換素子に及ぶ磁界を発生させる磁界発生手段とを有し、
   前記電磁変換素子と前記磁界発生手段とが前記所定面と平行な方向に相対移動されたときに、該電磁変換素子の出力信号に基づいて位置検出を行う位置検出装置であって、
   前記磁界発生手段が前記電磁変換素子に対して傾斜している対向面を備え、該対向面から前記磁界を発生させ、
   前記電磁変換素子の配設位置に存在する外乱となる磁界の影響を想定して、前記電磁変換素子の出力が線形となるように、前記対向面が前記相対移動の方向と垂直な方向で湾曲した曲面形状に設定されていることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記曲面は、更に、前記相対移動の方向と平行な方向で湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記対向面が、凹状及び凸状のいずれか一方、又は凹状及び凸状を組合せた曲面であることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
4. 前記電磁変換素子を間にして、前記磁界発生手段とは反対側に前記所定面と平行に配置したヨークを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
5. 前記磁界発生手段が磁石を含み、該磁石に前記対向面が形成され、
   前記相対移動の方向と平行な方向で前記磁石の厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
6. 前記磁界発生手段が、磁石と、該磁石を間にして前記電磁変換素子とは反対側に配置したヨークとを含み、
   前記磁石に前記対向面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
7. 前記磁石と前記ヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記磁石の厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
8. 前記磁石と前記ヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記ヨークの厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
9. 前記相対移動の方向と平行な方向で、平板状に形成した前記磁石及び前記ヨークを傾斜して配置したことに基づいて前記対向面が傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
10. 前記磁界発生手段が、磁石と、該磁石と前記電磁変換素子との間に配置したヨークとを含み、
    前記ヨークに前記対向面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
11. 前記磁石とヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記磁石の厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜していることを特徴とする請求項１０に記載の位置検出装置。
12. 前記磁石と前記ヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記ヨークの厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜していることを特徴とする請求項１０に記載の位置検出装置。
13. 前記相対移動の方向と平行な方向で、平板状に形成した前記磁石及び前記ヨークを傾斜して配置したことに基づいて前記対向面が傾斜していることを特徴とする請求項１０に記載の位置検出装置。
14. 前記磁界発生手段が、磁石と、該磁石と前記電磁変換素子との間に配置した第１のヨークと、前記磁石を間にして前記電磁変換素子とは反対側に配置した第２のヨークとを含み、
    前記第１のヨークに前記対向面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
15. 前記磁石と第１のヨーク及び第２のヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記磁石の厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜していることを特徴とする請求項１４に記載の位置検出装置。
16. 前記磁石と第１のヨーク及び第２のヨークとが接触して配置され、前記相対移動の方向と平行な方向で前記第１のヨーク及び前記第２のヨークの一方または両方の厚みが変化することに基づいて前記対向面が傾斜していることを特徴とする請求項１４に記載の位置検出装置。
17. 前記相対移動の方向と平行な方向において、平板状に形成した前記磁石、前記第１のヨーク及び前記第２のヨークを傾斜して配置したことに基づいて前記対向面を傾斜していることを特徴とする請求項１４に記載の位置検出装置。
18. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の前記電磁変換素子及び前記磁界発生手段を、直交する２軸に１個ずつ配置したことを特徴とする位置検出装置。
19. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の前記電磁変換素子及び前記磁界発生手段を、直交する２軸に２個ずつ配置したことを特徴とする位置検出装置。
20. 各軸毎に前記電磁変換素子の信号出力の差分を算出して、位置検出を行うことを特徴とする請求項１９に記載の位置検出装置。

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