(57)【要約】【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、さらに、磁気センサを増やすことなく有効検出長を長くする。【解決手段】位置検出装置１は、複数の磁石１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃと、３個以上の磁気センサＭＳ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、少なくとも１つの基準磁石を検出するまで複数の磁石を相対移動させる磁石移動機構６０と、複数の磁気センサの検出値から、磁気センサに対向する磁石を特定する磁石特定部４３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特定部４３が特定した磁石の位置として出力する位置信号生成部４１と、位置信号生成部４１の出力に基づいて少なくとも１つの基準磁石の位置を算出する基準磁石位置算出部４５を備えている。【選択図】図１
2020008291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定距離を離して配置された３個以上の永久磁石と、
複数の該永久磁石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、
複数の前記永久磁石の中から基準磁石を判別する基準磁石判別部と、
少なくとも１つの前記基準磁石を前記基準磁石判別部が特定するまで、複数の前記永久磁石を相対移動させる磁石移動機構と、
前記位置信号生成部の出力に基づいて少なくとも１つの前記基準磁石の位置を算出する基準磁石位置算出部とを備え、
複数の前記永久磁石の磁石間距離が、前記磁気センサユニットの有効検出長より短く設定されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記仮想センサ磁界値生成部は、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は、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。
【請求項３】
前記位置信号生成部は、前記磁気センサの内、最大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。
【請求項４】
前記基準磁石が、他の前記永久磁石と前記移動方向に対して磁化方向が異なる前記永久磁石であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記基準磁石が、他の前記永久磁石と磁化の強さが異なる前記永久磁石であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記基準磁石が、複数の前記永久磁石の両端に位置する前記永久磁石であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１に記載の位置検出装置。
【請求項７】
隣接する前記永久磁石の磁石間距離がすべて異なることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１に記載の位置検出装置。
【請求項８】
複数の前記永久磁石が１つの磁石セットを構成し、複数の前記磁石セットが、前記移動方向に沿って配列され、かつ、それぞれ一端部に配置された前記永久磁石が前記基準磁石として構成され、該基準磁石と該基準磁石に隣接する両側の前記永久磁石との距離の組み合わせが、それぞれの前記基準磁石によって異なることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１に記載の位置検出装置。
【請求項９】
各前記磁石セットに属する前記基準磁石以外の複数の前記永久磁石が、すべて異なる磁石間距離を有することを特徴とする、請求項８に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
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９のいずれか１項に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−５０００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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有効検出長を大幅に長くでき、さらに、検出精度の良好な位置検出装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、所定距離を離して配置された３個以上の永久磁石と、複数の該永久磁石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、複数の前記永久磁石の中から基準磁石を判別する基準磁石判別部と、少なくとも１つの前記基準磁石を前記基準磁石判別部が特定するまで、複数の前記永久磁石を相対移動させる磁石移動機構と、前記位置信号生成部の出力に基づいて少なくとも１つの前記基準磁石の位置を算出する基準磁石位置算出部とを備え、複数の前記永久磁石の磁石間距離が、前記磁気センサユニットの有効検出長より短く設定されていることを特徴とするものである。
【０００７】
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は、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は、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ものである。
【０００８】
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は、前記磁気センサの内、最大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ものである。
【０００９】
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、前記基準磁石が、他の前記永久磁石と前記移動方向に対して磁化方向が異なる前記永久磁石であることを特徴とするものである。
【００１０】
第５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、前記基準磁石が、他の前記永久磁石と磁化の強さが異なる前記永久磁石であることを特徴とするものである。
【００１１】
第６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、前記基準磁石が、複数の前記永久磁石の両端に位置する前記永久磁石であることを特徴とするものである。
【００１２】
第７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、隣接する複数の前記永久磁石の磁石間距離がすべて異なることを特徴とするものである。
【００１３】
第８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、複数の前記永久磁石が１つの磁石セットを構成し、複数の前記磁石セットが、前記移動方向に沿って配列され、かつ、それぞれ一端部に配置された前記永久磁石が前記基準磁石として構成され、該基準磁石と該基準磁石に隣接する両側の前記永久磁石との距離の組み合わせが、それぞれの前記基準磁石によって異なることを特徴とするものである。
【００１４】
第９の技術手段は第８の技術手段において、各前記磁石セットに属する前記基準磁石以外の複数の前記永久磁石が、すべて異なる磁石間距離を有することを特徴とするものである。
【００１５】
第１０の技術手段は、第１から第９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ものである。
【発明の効果】
【００１６】
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長くでき、さらに、検出精度を良好にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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。
【図２】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配置を示す図である。
【図３】図２に示す位置検出装置において、磁石と磁気センサとの相対的な位置を変更した際の図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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７】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。
【図８】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９】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
【図１０】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１１Ａ】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内で磁石が取る位置関係を説明するための図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示す位置検出装置において、磁石と磁気センサとの相対的な位置を変更した際の図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る位置検出装置において、磁石の数を４個にした場合を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る位置検出装置において、磁石と磁気センサとの配置の関係を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る位置検出装置において、磁石と磁気センサとの配置の関係を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る位置検出装置において、磁石と磁気センサとの配置の関係を示す図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る位置検出装置において、磁石の位置の求め方を説明するための図である。
【図１７】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。
【図１８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
(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。第１の実施形態では、複数の磁石として、移動方向に対して、磁化方向の異なる第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂ、および、第３の磁石１０Ｃの３つの磁石を用いた例について説明する。ここで、第１の磁石１０Ａは、基準磁石となる磁石であり、第２の磁石１０Ｂおよび第３の磁石１０Ｃと移動方向に対して磁化方向が異ならせている。なお、以下の図面において、基準磁石となる磁石についてはハッチングを施している。本発明において、基準磁石は、複数の磁石のうち、位置検出の基準となる磁石であって、位置検出装置１が位置を検出するために特定することができる磁石である。基準磁石は、位置検出装置１に少なくとも１つ設けられており、複数あってもかまわない。
【００２０】
位置検出装置１は、検出用の第１の磁石１０Ａ、第２の磁石１０Ｂ、および、第３の磁石１０Ｃと、これらの第１の磁石１０Ａ、第２の磁石１０Ｂ、および、第３の磁石１０Ｃ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２の磁石１０Ｂ、および、第３の磁石１０Ｃ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と、磁石移動機構６０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。
【００２１】
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、基準磁石判別部４４、基準磁石位置算出部４５、マルチプレクサ信号生成部４６、および、磁石移動信号生成部４７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。
【００２２】
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、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。
【００２３】
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具体的な配置を示す図であり、図３は、図２に示す位置検出装置において、磁石と磁気センサとの相対的な位置を変更した際の図である。なお、図２では、第３の磁石１０Ｃを省略している。本実施形態では、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と第２の磁石１０Ｂ、および、第３の磁石１０Ｃは、図示しない移動機構にそれぞれ磁石間距離Ｌ１とＬ２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。基準磁石となる第１の磁石１０Ａの磁化方向は移動方向に対してＳ極、Ｎ極に磁化されており、第２の磁石１０Ｂ、第３の磁石１０Ｃの磁化方向は、基準磁石となる第１の磁石１０Ａとは反対に移動方向に対してＮ極、Ｓ極に磁化されている。磁化の方向は互いに逆でも構わない。磁気センサＭＳは、これらの第１の磁石１０Ａ、第２の磁石１０Ｂ、および、第３の磁石１０Ｃの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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂとの磁石間距離Ｌ１、および、第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃの磁石間距離Ｌ２は、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａよりも短い距離に設定されており、本実施形態では、例えばそれぞれ７０ｍｍに設定されている。図２は、第１の磁石１０Ａが磁気センサＭＳ２に対向している場合を、また、図３は、第２の磁石１０Ｂが磁気センサＭＳ１０に対向している場合を示している。後述するように、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３の磁石１０Ｃが磁気センサＭＳ１０に対向している位置までの範囲内で、基準磁石となる第１の磁石１０Ａの位置を検出することができる。したがって、位置検出装置１の全有効検出長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（７０ｍｍ）とＬ２（７０ｍｍ）を加えたものとなり、２２０ｍｍとなる。
【００２６】
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４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４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を使用している。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。図４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４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。
【００２７】
図４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の位置にある場合は、各磁気センサＭＳ１〜ＭＳ４の検出値は、図４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４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。
【００２８】
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４６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。
【００２９】
図４に示す通り磁気センサＭＳの検出値のままでは、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６参照。)。
【００３０】
図５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６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５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。
【００３１】
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５に示す特性が生成される。図５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。
【００３２】
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５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５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。
【００３３】
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５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。
【００３４】
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６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。
【００３５】
マイコン４０では、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。
【００３６】
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、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。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。
【００３７】
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７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４６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７に示す処理フローと並行して行ってもよい。
【００３８】
図７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。
【００３９】
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、位置信号生成部４２は、最大の検出値（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。
【００４０】
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。
【００４１】
最大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。
【００４２】
例えば、本実施形態では、磁気センサＭＳ５の検出値が最も大きい場合、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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と３０ｍｍ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。
【００４５】
図８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８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８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。
【００４６】
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。
【００４７】
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２の磁石１０Ｂ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２の磁石１０Ｂの位置検出の方法について説明する。
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、ここで、磁化方向が異なる磁石とは、例えば第２の磁石１０Ｂまたは第３の磁石１０Ｃに相当する。第２の磁石１０Ｂおよび第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。
【００４８】
図９において、例えば、第２の磁石１０Ｂ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２の磁石１０Ｂ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２の磁石１０Ｂ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２の磁石１０Ｂ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。
【００４９】
図９に示すように、磁気センサＭＳの検出値のままでは、直線あるいは曲線で補間して磁界値のゼロ点を求め、第２の磁石１０Ｂ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２の磁石１０Ｂ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２の磁石１０Ｂの位置として出力している。
【００５０】
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４に示した第１の磁石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り、第２の磁石１０Ｂ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、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂの判別は可能である。基準磁石判別部は、後述するように、この特性を利用して。磁石特定部４３が特定した磁石が基準磁石であるか否かを判別している。
【００５１】
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５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。
【００５２】
このように、第２の磁石１０Ｂ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２の磁石１０Ｂ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。
【００５３】
第２の磁石１０Ｂの位置を検出する場合は、マイナス側の最大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２の磁石１０Ｂ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２の磁石１０Ｂの位置を求める。
【００５４】
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がマイナスの最大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２の磁石１０Ｂがあることなる。
【００５５】
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２の磁石１０Ｂ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。
【００５６】
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２の磁石１０Ｂの位置を求める。
【００５７】
直線補間については、図８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。
【００５８】
図１１Ａ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、図１１Ｂは、図１１Ａに示す位置検出装置において、磁石と磁気センサとの相対的な位置を変更した際の図である。本実施形態では、磁石が３つあり、隣接する磁石間の磁石間距離Ｌ１、Ｌ２が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａよりも短い距離の７０ｍｍ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内で磁石の取る位置関係は次のとおりとなる。
ケース１：図１１Ａ（ケース１）に示すように、基準磁石である第１の磁石１０Ａのみが位置する場合。
ケース２：図１１Ａ（ケース２）に示すように、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂとが位置する場合。
ケース３：図１１Ａ（ケース３）に示すように、第２の磁石１０Ｂのみが位置する場合。
ケース４：図１１Ｂ（ケース４）に示すように、第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃとが位置する場合。
ケース５：図１１Ｂ（ケース５）に示すように、第３の磁石１０Ｃのみが位置する場合。
【００５９】
位置検出装置１は複数の磁石を備えている。そして、基準磁石である第１の磁石１０Ａは、他の複数の磁石とは磁化方向が異なるため、基準磁石判別部４４は、第１の磁石１０が有効検出長Ａ内に位置する場合は、磁石特定部４３が特定した磁石を基準磁石であると判別することができる。したがって、電源を投入した際に、ケース１やケース２の場合は、基準磁石である第１の磁石１０Ａが有効検出長Ａ内に位置するので、基準磁石判別部４４は、磁石特定部４３が特定した磁石を基準磁石であると判別できる。なお、磁石特定部４３が基準磁石判別部４４の機能を兼ねるように構成してもよい。
【００６０】
しかし、他のケースでは、基準磁石判別部４４は、磁石特定部４３が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判別できない。例えば、磁石数を３個とした本実施形態では、ケース３とケース５の場合には、磁石特定部４３は、各磁気センサＭＳの検出値から、位置検出の対象とする磁石を特定し、位置信号生成部４２はこの磁石の基準位置（０ｍｍ）からの位置を出力することができる。そして、基準磁石判別部４４は、磁石特定部４３が位置検出の対象とした磁石が、基準磁石ではないことは判別できるが、第２の磁石１０Ｂであるのか第３の磁石１０Ｃであるのか判別することができない。これは、第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃの移動方向に対する磁化方向が同じであることに起因している。なお、磁石数が３よりも多くなった場合は、磁化方向が同じ２つの磁石が有効検出長Ａ内に位置する場合も、位置検出装置１は、これらの磁石がどの磁石であるのかを判別できない。
【００６１】
このため、本実施形態では、電源投入時に基準磁石判別部４４が位置検出の対象とする磁石として基準磁石を判別できない場合は、磁石移動信号生成部４７から磁石移動機構６０を通じて、少なくとも基準磁石判別部４４が位置検出の対象とする磁石として基準磁石を判別できるまで磁石の位置を相対移動させている。例えば、電源投入時に、基準磁石を判別できないケース３の場合、初期動作として、磁石を移動させ、基準磁石である第１の磁石１０Ａが有効検出長Ａ内で検出可能になるまで磁石を動かす。具体的には、第１の磁石１０Ａを基準位置０ｍｍにある磁気センサＭＳ２あるいは位置８０ｍｍにある磁気センサＭＳ１０に対向するまで動かす。その後、位置検出装置１として、磁石の移動に伴う位置を検出する。あるいは、電源投入時に位置信号生成部４２が有効検出長Ａ内にある磁石の位置を算出して、その位置をメモリに記憶しておき、その後、基準磁石の位置を検出できるまで磁石を移動させることによって、移動させた距離と電源投入時に記憶した位置から、電源投入時の基準磁石の位置を算出することも可能である。
【００６２】
次に、本実施形態における位置検出の方法について説明する。電源投入時に、基準磁石である第１の磁石１０Ａが磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内にあり、第１の磁石１０Ａの位置を検出できたケース１の場合、基準磁石である第１の磁石１０Ａの位置を位置検出装置１の出力値とする。次に、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂとが有効検出長Ａ内に位置するケース２の場合は、基準磁石である第１の磁石１０Ａの位置を優先し、第１の磁石１０Ａの位置を位置検出装置１の出力値とする。以降、第１の磁石１０Ａの位置を位置検出装置１の出力値とする。
【００６３】
次に、第１の磁石１０Ａが有効検出長Ａから抜けて、第２の磁石１０Ｂのみが検出可能なケース３の場合は、磁石特定部４３は第１の磁石１０Ａがケース２の場合から抜け出たことを記憶しておくことで、位置検出可能な磁石が第２の磁石１０Ｂであることを特定する。そして、位置信号生成部４２は、第２の磁石１０Ｂの位置を求め、基準磁石位置算出部４５は、さらにその値に、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂとの磁石間距離Ｌ１である７０ｍｍを加算した値を第１の磁石１０Ａの位置として位置検出装置１の出力値とする。第２の磁石１０Ｂの位置に磁石間距離Ｌ１である７０ｍｍを加算することは、第１の磁石１０Ａは磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの範囲外にあるにもかかわらず、第２の磁石１０Ｂの位置から第１の磁石１０Ａの位置を求めることである。
【００６４】
次に、磁石が移動し、有効検出長Ａ内に第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃとが位置するケース４の場合、第２の磁石１０Ｂを優先し、ケース３の場合と同様に、位置信号生成部４２は、第２の磁石１０Ｂの位置を求め、基準磁石位置算出部４５は、さらにその値に、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂとの磁石間距離Ｌ１である７０ｍｍを加算した値を位置検出装置１の出力値とする。
【００６５】
次に、第２の磁石１０Ｂが有効検出長Ａから抜けて、第３の磁石１０Ｃのみが有効検出長Ａ内に位置するケース３の場合は、磁石特定部４３は第２の磁石１０Ｂがケース４の場合から抜け出たことを記憶しておくことで、位置検出可能な磁石が第３の磁石１０Ｃであることを特定する。そして、位置信号生成部４２は、第２の磁石１０Ｂの位置を求め、基準磁石位置算出部４５は、さらにその値に、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂとの磁石間距離Ｌ１である７０ｍｍと第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃとの磁石間距離Ｌ２である７０ｍｍとを加算した値を位置検出装置１の出力値とする。例えば、第３の磁石１０Ｃの位置が３０ｍｍの場合、位置検出装置１の出力値は１７０ｍｍとなる。
【００６６】
図１２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、磁石の数を４個にした場合を示す図である。図１２に示す位置検出装置では、図１１Ａ、図１１Ｂに示した位置検出装置に対して、第４の磁石１０Ｄをさらに追加している。この場合も、隣接する磁石の各磁石間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ以下に設定される。図１２に示す位置検出装置の全有効検出長Ｌtotalは、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａと隣接する各磁石間距離の和である両端に位置する磁石間の全磁石間距離とを加えた長さ、すなわち、Ｌtotal＝Ａ＋Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３となる。このように、本実施形態では、磁石数を増やすことによって、位置検出装置としての全有効検出長Ｌtotalを伸ばすことができ、磁石の個数は３個以上であれば、その個数に制限はない。
【００６７】
磁石が１つの場合は、位置検出装置１の全有効検出長Ｌtotalは、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａに等しくなる。しかし、本実施形態のように、複数の磁石の中の１つの磁石を、例えば磁化の方向を変えることで基準磁石として特定可能にすることによって、位置検出装置１の全有効検出長Ｌtotalは、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａと隣接する各磁石間距離の和である両端に位置する磁石間の全磁石間距離とを加えた長さとなる。そして、電源投入時に、一度基準磁石を判別するまで磁石を移動させる必要は生じるが、予め記憶してある複数の磁石の磁石間距離を加味することで、位置検出装置１の全有効検出長Ｌtotalを伸ばすことができる。
【００６８】
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態では、複数の磁石の中から基準磁石を判別するために、移動方向に対して他の磁石とは磁化方向の異なる磁石を用いる場合を例に説明したが、基準磁石を判別するために他の磁石とは磁化の強さの異なる磁石を用いてもよい。磁化の強さの異なる磁石を用いる場合は、それぞれの磁石を磁気センサＭＳに対向させた際に、磁気センサの検出値の最大値の違いが十分判別できる強さの磁石を用いることが望ましい。また、いずれの場合も、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。
【００６９】
また、第１の実施形態では、最右端に位置する第１の磁石１０Ａを基準磁石としたが、基準磁石は、必ずしも最右端の磁石である必要はなく、最左端あるいは中央に位置する磁石であってもよい。この場合も、基準磁石としては、他の複数の磁石とは磁化方向が異なる磁石、あるいは、他の複数の磁石とは磁化の強さが異なる磁石を用いればよい。
【００７０】
（第２の実施形態）
図１３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、磁石と磁気センサとの配置の関係を示す図である。図１３に示す例では、磁気センサユニット１００は、第１の実施形態と同じものが用いられ、複数の磁石は、それぞれの磁化方向が同じ方向に並ぶように配置されている。図示の例では、磁石の個数が４個の場合を示しているが、３個以上であればよい。図１３に示す磁石と磁気センサとの配置の関係は、図１２に示す第１の実施形態の磁石と磁気センサとの配置において、第１の磁石１０Ａの磁化方向を他の複数の磁石の磁化方向と同じ方向にしたものに相当する。また、隣接する磁石間の磁石間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、それぞれ磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ以下に設定される。
【００７１】
第２の実施形態では、両端に配置した磁石を基準磁石として機能させている。図１３に示す例では、最右端に位置する第１の磁石１０Ａまたは最左端に位置する第４の磁石１０Ｄが基準磁石となる。隣接する磁石間の磁石間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞれ７０ｍｍとした場合、本実施形態では、電源投入時には、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に、１つの磁石が位置するケースと、２つの磁石が位置するケースが存在するが、複数の磁石は、全て同じ方向に磁化されているため、基準磁石判別部４４は、いずれの場合も磁石特定部４３が位置検出の対象として特定した磁石を基準磁石として判別できない。
【００７２】
このため、本実施形態では、次の方法によって位置の検出を行う。
（１）まず、磁石移動信号生成部４７は、全ての磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置しなくなるまで、磁石を相対移動させる信号を磁石移動機構６０に送る。電源投入時に、磁石と磁気センサＭＳとが図１３に示す状態にあった場合は、例えば、磁石を紙面左方向に移動させ、第１の磁石１０Ａが有効検出長Ａから外れる位置まで左方向に移動させる。第１の磁石１０Ａが有効検出長Ａから外れたか否かは、磁石特定部４３が、位置検出の対象とする磁石を特定できなくなったことで判別できる。
【００７３】
（２）次に、磁石移動信号生成部４７は、磁石を反対方向、すなわち、紙面右方向に磁石を相対移動させる信号を磁石移動機構６０に送る。これにより、最右端にある第１の磁石１０Ａが、右方向に移動し、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内まで移動する。そうすると、磁石特定部４３が、位置検出の対象とする磁石として最初に有効検出長Ａ内に入ってきた第１の磁石１０Ａを特定できるため、基準磁石判別部４４は、最初に磁石特定部４３が特定した磁石、すなわち、第１の磁石１０Ａを基準磁石として検出する。基準磁石を検出した以降の位置検出の方法は、第１の実施形態で説明した方法と同様である。
【００７４】
なお、最左端にある第４の磁石１０Ｄを基準磁石とする場合は、磁石を移動させる方向を、第４の磁石１０Ｄが有効検出長Ａ内に位置しなくなるまで右方向に相対移動させ、その後、磁石を左方向に移動させることによって、最初に磁石特定部４３が特定した磁石、すなわち、第４の磁石１０Ｄを基準磁石として検出すればよい。
【００７５】
第２の実施形態では、複数の磁石の内、両端に位置する２つの磁石を基準磁石としている。これは、磁石の磁化方向や磁化の強さに関係なく、複数の磁石の配置関係のみによって基準磁石を判別するものである。したがって、第２の実施形態では、複数の磁石の磁化方向は全て同じ方向である必要はなくバラバラであってもよい。さらに、各磁石の磁化の強さについても同様であり、その強さが異なっていてもよい。また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、磁石の個数は、３個以上であればその個数に制限はない。
【００７６】
（第３の実施形態）
図１４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、磁石と磁気センサとの配置の関係を示す図である。本実施形態では、隣接する磁石の磁石間距離がすべて異なっており、後述するように、いずれの磁石も基準磁石となりうる。図１４に示す例では、磁気センサユニット１００は、第１の実施形態と同じものが用いられ、磁石の個数が５個の場合を示しているが、磁石の数はこれに限られない。隣接する磁石間の磁石間距離である、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂとの磁石間距離Ｌ１、第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃとの磁石間距離Ｌ２、第３の磁石１０Ｃと第４の磁石１０Ｄとの磁石間距離Ｌ３、および、第４の磁石１０Ｄと第５の磁石１０Ｅとの磁石間距離Ｌ４は、それぞれ磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ以下であり、かつ、それぞれ異なる長さに設定されている。例えば、Ｌ１＝７５ｍｍ、Ｌ２＝７０ｍｍ、Ｌ３＝６５ｍｍ、Ｌ４＝６０ｍｍに設定されており、位置検出装置１は、予め、これらの磁石間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、および、Ｌ４の値を記憶している。また、各磁石の磁化方向は、同じ方向であると仮定するが、後述するように異なっていてもよい。
【００７７】
本実施形態においては、電源投入時には、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に、１つの磁石が位置するケースと、２つの磁石が位置するケースが存在するが、１つの磁石が位置するケースの場合、複数の磁石は全て同じ方向に磁化されているため、基準磁石判別部４４は、磁石特定部４３が位置検出の対象とした磁石を基準磁石として判別できない。一方、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に２つの磁石が位置するケースでは、基準磁石判別部４４は、磁石特定部４３が位置検出の対象とした磁石の磁石間距離を基にこれらの２つの磁石を基準磁石として判別することができる。有効検出長Ａ内の２つの磁石の距離は、位置信号生成部４２が出力したそれぞれの磁石の位置から算出することが可能である。そして、基準磁石判別部４４は、記憶している各磁石の磁石間距離と一致する２つの磁石を基準磁石として判別することができる。
【００７８】
例えば、図１４に示す例では、基準磁石判別部４４は、２つの磁石の磁石間距離が７０ｍｍであることから、これら２つの磁石が第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃであることを判別できる。そして、第２の磁石１０Ｂと第３の磁石１０Ｃのいずれかを基準磁石とすることができる。例えば、第３の磁石１０Ｃを基準磁石とした場合、第３の磁石１０Ｃの位置の値ｄｍｍに、第３の磁石１０Ｃと第２の磁石１０Ｂの磁石間距離Ｌ２および第２の磁石１０Ｂと第１の磁石１０Ａの磁石間距離Ｌ１とを合計した値を、第１の磁石１０Ａの位置として出力することができる。あるいは、第２の磁石１０Ｂを基準磁石とした場合は、第２の磁石１０Ｂの位置の値に第２の磁石１０Ｂと第１の磁石１０Ａの磁石間距離Ｌ１を合計した値を、第１の磁石１０Ａの位置として出力することができる。
【００７９】
そして、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１つの磁石しか位置しないケースでは、磁石移動信号生成部４７が磁石移動機構６０に対して、磁石特定部４３が位置検出の対象とする磁石を２個特定できるまで、磁石を移動させる信号を送信する。移動方向は、予め任意に定めておくことができ、移動距離は最大の磁石間距離Ｌmax以下となる。磁石特定部４３が位置検出の対象とする磁石を２個特定できれば、基準磁石判別部４４は、いずれかの磁石を基準磁石として、以降の測定は先述した方法で行うことができる。
【００８０】
このため、電源投入時に、有効検出長Ａ内に１つの磁石しか位置しないケースにおいて、その磁石の位置を知りたい場合は、最初にその磁石の位置ｄを位置信号生成部４２によって求めておき、例えば、その位置が有効検出長Ａの半分以下の長さであれば、２つの磁石の位置検出が可能となるまで磁石を左方向に移動させる。そして、２つ磁石の磁石間距離を算出することによって、最初に有効検出長Ａ内に位置していた磁石を特定することができる。これによって、最初に求めた磁石の位置ｄの値に、その磁石よりも右側に位置する各磁石の磁石間距離を加算することによって、第１の磁石１０Ａの位置を出力することができる。
【００８１】
このように、本実施形態では、予め設定し距離が分かっている磁石間距離を用いて、磁石を特定したものである。このため、全ての磁石が基準磁石となりうる。したがって、基準磁石となる磁石を特定しなくても、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの半分以下の長さだけ磁石を相対移動させるだけで、各磁石の位置を算出することができる。第３の実施形態において、例えば、磁石の個数をＮ個とした場合、隣接する磁石の磁石間距離を第１の磁石１０Ａ側から順に、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・，Ｌn-1，Ｌｎ・・・ＬN-1（Ｌn-1は、第ｎ番目の磁石と第n-1番目の磁石の磁石間距離）とすると、Ｌ１からＬN-1は全て異なる値であり、全有効検出長Ｌtotalは、Ｌtotal＝有効検出長Ａ＋（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋・・・＋Ｌn-1＋Ｌｎ＋・・・＋ＬN-1）となる。
【００８２】
また、必要な場合は、磁石を最大の磁石間距離Ｌmax（＜Ａ）の半分以下の相対距離だけいずれか一方向に動かすことによって、２つの磁石の磁石間距離の測定が可能となるので、予め分かっている磁石間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３・・・，Ｌn-1，Ｌｎ・・・ＬN-1を用いて、第ｎ番目の磁石を特定することができる。そして、第ｎ番目の磁石が磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置する際の、位置検出装置１の出力は、第ｎ番目の磁石の位置ｄ＋（Ｌ１+Ｌ２+Ｌ３+…+Ｌｎ-１）となる。
【００８３】
第３の実施形態では、隣接する磁石の磁石間距離を用いて各磁石を特定することを可能としている。このため、磁石の磁化方向や磁化の強さに関係なく、複数の磁石の磁石間距離が算出できれば良い。したがって、第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、複数の磁石の磁化方向は全て同じ方向である必要はなくバラバラであってもよい。また、各磁石の磁化の強さについても同様であり、その強さが異なっていてもよい。
【００８４】
（第４の実施形態）
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る位置検出装置において、磁石と磁気センサとの配置の関係を示す図である。第４の実施形態では、磁気センサユニット１００は、第１の実施形態と同じものが用いられるが、複数の磁石セットＳ1からＳM（Ｍは整数であり、磁気センサＭＳの数Ｍとは別に定められる。）を備えている。各磁石セットＳ1からＳMは、各磁石セットに含まれる磁石の数を例えば１２個とした場合、端部、例えば右端部に配置した基準磁石１０Ｒｅmと、第１（番目）の磁石１０Ａmから第１１（第Ｋ番目）の磁石１０Ｋmの１１個の磁石からなるサブ磁石セットを含んでいる。そして、各磁石セットＳ1からＳMにおいて、基準磁石１０Ｒｅmとサブ磁石セットの第１の磁石１０Ａmから第１１（第Ｋ番目）の磁石１０Ｋmとは、移動方向に対して磁化の方向を異ならせている。
【００８５】
各サブ磁石セットの第１の磁石１０Ａmから第１１の磁石１０Ｋmの配列は、例えば、第３の実施形態と同様の配列となっており、第１の磁石１０Ａmと第２の磁石１０Ｂmとの磁石間距離Ｌ１、第２の磁石１０Ｂmと第３の磁石１０Ｃmとの磁石間距離Ｌ２、第３の磁石１０Ｃmと第４の磁石１０Ｄmとの磁石間距離Ｌ３、以下同様に、第９の磁石１０Ｉmと第１０の磁石１０Ｊmの磁石間距離をＬ９、第１０の磁石１０Ｊmと第１１の磁石１０Ｋmの磁石間距離をＬ１０とした場合、各磁石間距離Ｌ１からＬ１０は全て、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ以下に設定され、かつ、識別可能な差を持つようにそれぞれ異なる長さに設定されている。そして、本実施形態では、各磁石セットＳ1からＳMにおけるサブ磁石セットの配列と両端磁石間距離Ｌｘはすべて同じに構成されている。
【００８６】
また、最右端の磁石セットＳ1の基準磁石１０Ｒｅ1を除く、各磁石セットＳ2からＳMの基準磁石１０Ｒｅmとこの基準磁石１０Ｒｅmの両側に位置する磁石との磁石間距離について、ｍセット目の磁石セットＳmの基準磁石１０Ｒｅmとｍ−１セット目の磁石セットＳm-1の最左端にある第Ｋ番目の磁石１０Ｋm-1との磁石間距離をＬＢm-1、ｍセット目の磁石セットＳmの基準磁石１０Ｒｅmと同じ磁石セットＳmの第１の磁石１０Ａmとの磁石間距離をＬＦmとした場合、ＬＢm-1およびＬＦmはともに磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ以下に設定され、かつ、磁石間距離ＬＦmの長さと磁石間距離ＬＢm-1の長さの組み合わせが、全ての基準磁石１０Ｒｅmにおいて異なる組み合わせに設定される。また、最右端部に位置する１セット目の基準磁石１０Ｒｅ1と１セット目の第１の磁石１０Ａ1との磁石間距離ＬＦ1は磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ以下に設定される。そして、基準磁石１０Ｒｅ1を含む各基準磁石１０Ｒｅmの前後の磁石間距離ＬＦmおよびＬＢm-1の組み合わせ、および、各磁石セットＳ1からＳMにおけるサブ磁石セットの第１の磁石１０Ａmから第Ｋ番目の磁石１０Ｋmの配列の磁石間距離Ｌ１からＬ１０についても、マイコン４０のメモリに予め記憶される。
【００８７】
これにより、ｍセット目の基準磁石１０Ｒｅmは、前後の磁石と磁化の方向が異なるため、基準磁石判別部４４は磁石特定部４３が特定した磁石を基準磁石として判別することが可能であり、さらに、ｍセット目の基準磁石１０Ｒｅmの両側の磁石との磁石間距離ＬＦmおよびＬＢm-1を位置信号生成部４２の位置出力から算出することにより、ｍセット目の基準磁石１０Ｒｅmを判別することができる。また、１セット目の基準磁石１０Ｒｅ1については、他の基準磁石１０Ｒｅ2から１０ＲｅMと異なり、右側に磁石はなく、左側の第１の磁石１０Ａ1しか存在しないため、センサの有効検出長Ａ以上右側に磁石のないことを認識することで、１セット目の基準磁石１０Ｒｅ1であることが判別可能となる。
【００８８】
本実施形態では、電源投入時に、基準磁石１０Ｒｅmと、この基準磁石１０Ｒｅmの両側の磁石である（ｍ−１）セット目の磁石セットＳm-1の第Ｋ番目の磁石１０Ｋm-1と、ｍセット目の磁石セットＳｍの第１の磁石１０Ａmの３個の磁石が同時に磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置している場合は、基準磁石１０Ｒｅmを特定し、その位置を算出することが可能である。しかし、このような場合は稀であり、通常は、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に１個または２個の磁石が存在している場合が多い。このような場合は、磁石移動信号生成部４７から磁石移動機構６０を通じて、少なくとも磁石特定部４３が位置検出の対象として特定した磁石を、基準磁石判別部４４が基準磁石１０Ｒｅmとして判別できるまで、磁石の位置を相対移動させる。
【００８９】
基準磁石判別部４４が、１つの基準磁石１０Ｒｅmを判別できた場合は、さらに、この基準磁石１０Ｒｅmの右側の磁石であるｍ−１セット目の第Ｋ番目の磁石１０Ｋm-1との磁石間距離ＬＢm-1、および、左側のｍセット目の第１の磁石１０Ａmとの磁石間距離ＬＦmを算出することによって、基準磁石１０Ｒｅmを特定する必要がある。そのために、磁石移動信号生成部４７から磁石移動機構６０を通じて、基準磁石１０Ｒｅmとこの基準磁石１０Ｒｅmとｍセット目の第１の磁石１０Ａmとが同時に磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置するまで磁石を移動させて、２つの磁石間距離ＬＦmを算出し、さらに、基準磁石１０Ｒｅmとこの基準磁石１０Ｒｅmとｍ−１セット目の第Ｋ番目の磁石１０Ｋm-1とが同時に磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ内に位置するまで磁石を移動させて、２つの磁石間距離ＬＢm-1を算出する。これにより、基準磁石１０Ｒｅmの前後の磁石間距離ＬＢm-1と磁石間距離ＬＦmとの組み合わせから、基準磁石判別部４４は、基準磁石１０Ｒｅmがどの磁石セットの基準磁石であるのかを判別することができる。
【００９０】
本実施形態では、複数の磁石セットＳ1からＳMに応じたＭ個の基準磁石１０Ｒｅmが存在するため、１つの基準磁石１０Ｒｅmが特定できれば、以降のサブ磁石セット内にある磁石について、どの磁石セット内のどの磁石であるのかの磁石の特定と、その磁石の位置の精度高い算出が可能となる。したがって、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位置から、例えば、第１の磁石セットＳ1の基準磁石１０Ｒｅ1の位置を出力することができる。
【００９１】
図１６は、本発明の第４の実施形態に係る位置検出装置において、磁石の位置の求め方を説明するための図である。例えば、磁石セットの数を１００セットとし、各磁石セットが１個の基準磁石とサブ磁石セットとして１１個の磁石を含む、計１２個の磁石から構成されているものとする。そして、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａが８０ｍｍで、各サブ磁石セットの磁石間距離Ｌ１からＬ１０は、例えば、Ｌ１＝７５ｍｍ、Ｌ２＝７０ｍｍ、Ｌ３＝６５ｍｍ、・・・Ｌ９＝３５ｍｍ、Ｌ１０＝３０ｍｍと５ｍｍの差分を有するように設定されているものとする。この場合、各サブ磁石セットの両端磁石間距離Ｌｘ、すなわち、各サブ磁石セットの両端に位置する第１の磁石１０Ａmと第Ｋ番目の磁石１０Ｋmの両端磁石間距離Ｌｘは、Ｌｘ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋・・・＋Ｌ９＋Ｌ１０となり、Ｌｘ＝５２５ｍｍとなる。
【００９２】
また、ｍセット目の基準磁石１０Ｒｅmとｍセット目の第１の磁石１０Ａmとの磁石間距離ＬＦmを順次、７５ｍｍ，７０ｍｍ，６５ｍｍ，６０ｍｍ，５５ｍｍ，５０ｍｍ，４５ｍｍ，４０ｍｍ，３５ｍｍ，３０ｍｍの１０通りとし、同じく、ｍセット目の基準磁石１０Ｒｅmとｍ−１セット目の第Ｋ番目の磁石１０Ｋm-1との磁石間距離ＬＢm-1を順次、７５ｍｍ，７０ｍｍ，６５ｍｍ，６０ｍｍ，５５ｍｍ，５０ｍｍ，４５ｍｍ，４０ｍｍ，３５ｍｍ，３０ｍｍの１０通りとすると、磁石間距離ＬＦmと磁石間距離ＬＢm-1との組み合わせは１００通りの組み合わせが可能となる。また、最右端の１セット目の基準磁石１０Ｒｅ1については、右側の磁石がないことで判別可能となる。したがって、磁石間距離ＬＦ1については７５ｍｍとし、基準磁石Ｒｅ2からＲｅ100までについて、９９通りの磁石間距離ＬＦmと磁石間距離ＬＢm-1との組み合わせについて、大きい数値の方から９９通りの組み合わせを行う。これにより、最左端の基準磁石１０Ｒｅ100の前後の磁石との磁石間距離ＬＢ99は３５ｍｍ、ＬＦ100は３０ｍｍとなる。
【００９３】
このとき、位置検出装置１の全有効検出長Ｌtotalは、
Ｌtotal＝Ａ＋１００サブセット分のＬｘ＋（ＬＦ1からＬＦ100の加算値）＋（ＬＢ1からＬＢ99の加算値）
＝Ａ＋１００×Ｌｘ＋[７５＋１０×（７５＋７０＋６５＋・・・＋３０）−３０]＋｛１０×（７５＋７０＋６５＋・・・＋３０）−３０｝
＝８０＋５２５００＋７５＋５２５０−３０＋５２５０−３０
＝６３０９５ｍｍとなる。
ここで、３番目の式の第３項から５項は磁石間距離ＬＦmの合計であり、６，７項は磁石間距離ＬＢm-1の合計である。
【００９４】
そして、図１６に示すように、５４セット目の磁石セットＳ54のサブ磁石セットの第２の磁石１０Ｂ54の位置がｄｍｍであるとすると、磁気センサユニット１００の０ｍｍの位置から第１の磁石セットＳ1の基準磁石１０Ｒｅ1の位置（距離）Ｚは、
Ｚ＝ｄ＋Ｌ１＋｛ＬＦ54＋（１０Ｒｅ1から１０Ｒｅ54までの距離）｝
＝ｄ＋Ｌ１＋｛（サブセットの両端磁石間距離Ｌｘの５３セット分の長さ）＋（ＬＦ1からＬＦ54の加算値）＋（ＬＢ1からＬＢ53の加算値）｝
＝ｄ＋７５＋[５３×５２５＋[７５＋１０×（７５＋７０＋６５＋６０＋５５）＋３×５０]]＋｛５×（７５＋７０＋６５＋６０＋５５＋５０＋４５＋４０＋３５＋３０）＋（７５＋７０＋６５）｝
＝ｄ＋３４２１０ｍｍとなる。
なお、本実施形態では、１セット目の基準磁石１０Ｒｅ1と各磁石セットの基準磁石１０Ｒｅmとの距離は、予め、算出できるため、各磁石の磁石間距離から算出した各基準磁石１０Ｒｅmの位置を予めマイコン４０のメモリに記憶しておいてもよい。これにより、位置の算出が容易になる。
【００９５】
このように、本実施形態では、複数の磁石を有する磁石セットを複数設け、各磁石セットの端部の磁石を基準磁石として他の磁石と判別可能に構成するとともに、各基準磁石についてこの基準磁石の両側に位置する前後の磁石との磁石間距離の関係がそれぞれ異なるようにすることで、基準磁石の判別をしているため、例えば、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａの１０3倍程度の距離まで高い精度で位置検出の検出距離を拡大できる。
【００９６】
本実施形態を一般化すれば、磁石の配列は次のようになる。
（１）複数の磁石を有する磁石セットＳ1からＳMを複数並べて配置する。
（２）各磁石セットは、基準磁石とサブ磁石セットから構成し、基準磁石は、各磁石セットの端部の位置に置き、例えば磁化方向を変えたり磁化の強さを変えたりすることによってサブ磁石セットの磁石と判別可能にする。
（３）各磁石セットの基準磁石は、両側に位置する磁石との磁石間距離の組み合わせが、それぞれの基準磁石について異なるように配置する。
（４）各磁石の磁石間距離は、全て、磁気センサユニット１００の有効検出長Ａ以内の長さとする。
【００９７】
上記の第４の実施形態では、各磁石セットを構成するサブ磁石セットの磁石間距離を、第３の実施形態のように、すべて異なる磁石間距離を有するように構成したが、例えば、第２の実施形態のように、全て同じ磁石間距離を有するように構成してもよい。この場合、磁石の移動に応じて、基準磁石１０Ｒｅmを特定した後、各サブ磁石セットが磁気センサユニット１００の有効検出長Ａから何個抜け出たかをマイコンのメモリに記憶しておくことによって移動した距離や所定の磁石の位置が検出可能である。
【００９８】
（第５の実施形態）
第１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５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。
【００９９】
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。
【０１００】
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、第１の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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
図１７に示す特性は、図４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。
【０１０４】
これにより、第５の実施形態では、図５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な第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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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８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。
【０１０９】
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２の磁石１０Ｂのみが位置するケース３の場合に、第２の磁石１０Ｂ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、ケース１と同様である。このため、その説明を省略する。なお、第１の磁石１０Ａと第２の磁石１０Ｂとが有効検出長Ａ’内にあるケース２の場合は、第１の実施形態と同様に、いずれかの磁石を優先させてその位置を検出すればよい。
【０１１０】
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。
【０１１１】
以上、本発明の実施形態について説明した。これらの本実施形態では、複数の磁石を判別するために、基準磁石を定め、この基準磁石に対する各磁石の位置を予め磁石間距離として、位置検出装置のメモリに記憶しておくことによって、各磁石の位置から例えば、最右端に位置する磁石の位置（距離）を出力できるようにしている。基準磁石を求めるために、磁化方向を利用する場合や磁化の強さを利用する場合のいずれ場合も、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。
【符号の説明】
【０１１２】
１…位置検出装置、１０Ａ、１０Ａ1、１０Ａm…第１の磁石、１０Ｂ、１０Ｂ54、１０Ｂm…第２の磁石、１０Ｃ、１０Ｃm…第３の磁石、１０Ｄ、１０Ｄm…第４の磁石、１０Ｅ…第５の磁石、１０Ｉm…第９の磁石、１０Ｊm…第１０の磁石、１０Ｋm、１０Ｋm-1…第１１の磁石、１０Ｒｅ１、１０Ｒｅ１００、１０Ｒｅ２、１０Ｒｅｍ…基準磁石、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、４４…基準磁石判別部、４５…基準磁石位置算出部、４６…マルチプレクサ信号生成部、４７…磁石移動信号生成部、５０…出力回路、６０…磁石移動機構、１００…磁気センサユニット、ＢＳ…基板、ＭＳ…磁気センサ、ＶＬ…仮想センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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