(57)【要約】【課題】装置の構造の簡素化および小型化を図ることができる移動体位置検出装置を提供する。【解決手段】移動体位置検出装置１は、基板１０と、基板１０に設けられ磁場を形成する１次コイルと、１次コイルによる磁場内の基板１０に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイル３０，４０と、被検出体の移動に連動し、２次コイル３０，４０に対して相対移動されて非磁性金属部で遮蔽する位置を変えるスクリーンと、スクリーンの相対移動により２次コイル３０，４０に誘起される電圧変化から被検出体の位置を演算する位置演算部と、を備えて構成され、１次コイルと２次コイル３０，４０との交差部Ｃと２次コイル３０，４０同士の交差部Ｃは、絶縁層Ａを挟む両側にそれぞれのコイル３０，４０の導体３１，４１が配置されて構成される。【選択図】図３
2020071113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられ磁場を形成する１次コイルと、
前記１次コイルによる磁場内の前記基板に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイルと、
被検出体の移動に連動し、前記２次コイルに対して相対移動されて非磁性金属部で遮蔽する位置を変えるスクリーンと、
前記スクリーンの前記相対移動により前記２次コイルに誘起される電圧変化から前記被検出体の位置を演算する位置演算部と、を備え、
前記１次コイルと前記２次コイルとの交差部と前記２次コイル同士の交差部は、絶縁層を挟む両側にそれぞれのコイルの導体が配置されている、
ことを特徴とする移動体位置検出装置。
【請求項２】
基板と、
前記基板に設けられ磁場を形成する１次コイルと、
前記１次コイルによる磁場内の前記基板に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイルと、
被検出体の移動に連動し、前記２次コイルに対して相対移動されて非磁性金属部で遮蔽する位置を変えるスクリーンと、
前記スクリーンの前記相対移動により前記２次コイルに誘起される電圧変化から前記被検出体の位置を演算する位置演算部と、を備え、
前記基板は、積層された多層基板とされ、
前記１次コイルは、前記多層基板のそれぞれの層に重ねて設けられている、
ことを特徴とする移動体位置検出装置。
【請求項３】
前記基板は、積層された多層基板とされ、
前記１次コイルは、前記多層基板のそれぞれの層に重ねて設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体位置検出装置。
【請求項４】
前記位置演算部は、前記スクリーンと対向する面とは反対側の前記基板に、配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の移動体位置検出装置。
【請求項５】
前記位置演算部は、前記スクリーンと対向する面とは反対側の前記基板に、前記１次コイルおよび前記２次コイルの位置と重ねて配置されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の移動体位置検出装置。
【請求項６】
前記２次コイルは、９０度の位相差を有する２つのコイルで構成され、
前記２つのコイルは、ＳＩＮ曲線に基づく電圧とＣＯＳ曲線に基づく電圧を誘起する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の移動体位置検出装置。
【請求項７】
前記基板は、円形の板状とされ、
前記スクリーンは、半円状の前記非磁性金属部を備えて回転可能とされ、
前記位置演算部は、前記２次コイルにより誘起される電圧から回転位置を演算する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体位置検出装置。
【請求項８】
前記基板は、長方形の板状とされ、
前記スクリーンは、矩形の前記非磁性金属部を備えて直線移動可能とされ、
前記位置演算部は、前記２次コイルにより誘起される電圧から直線位置を演算する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検出体（移動体）の回転位置（角度）や直線位置（位置）を検出する移動体位置検出装置として渦電流を利用したものが知られている。
例えば、特許文献１に開示された位置センサは、磁場を形成する１次コイル（励振巻線）と、磁場の存在下においてその中に電圧が誘起される２次コイル（感知巻線）と、磁場の存在下においてその内部に渦電流を発生して対向磁場を形成するスクリーンと、を備える。２次コイルに対してスクリーンは、相対移動させて遮蔽する程度を変えることで、２次コイルに誘起される電圧を変化させる。すなわち、スクリーンにより１次コイルと２次コイルの磁場の相互カップリングが減少するように遮蔽され、これにより、スクリーンが横切るときの２次コイルからの出力電圧の変化から角度や位置を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１５９１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、磁場を形成する１次コイルと、電圧が誘起される２次コイルとが同一平面（基板）上に形成されており、磁場の強さを確保し大きな電圧を得ようとすると、１次コイルや２次コイルの巻線数を多くする必要があり、占有面積が大きくなって位置検出装置自体を小型化できないという問題がある。
また、２次コイルは、１次コイルの内側に複数配置されるため、２次コイル同士の交差部や１次コイルと２次コイルとの交差部が生じ、交差部でのコイルの導体の接続のため基板の表裏を貫通するＶＩＡホールを形成する必要があり、これにより、位置検出装置自体の構造を簡素化することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、装置の構造の簡素化および小型化を図ることができる移動体位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る移動体位置検出装置は、
基板と、
前記基板に設けられ磁場を形成する１次コイルと、
前記１次コイルによる磁場内の前記基板に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイルと、
被検出体の移動に連動し、前記２次コイルに対して相対移動されて非磁性金属部で遮蔽する位置を変えるスクリーンと、
前記スクリーンの前記相対移動により前記２次コイルに誘起される電圧変化から前記被検出体の位置を演算する位置演算部と、を備え、
前記１次コイルと前記２次コイルとの交差部と前記２次コイル同士の交差部は、絶縁層を挟む両側にそれぞれのコイルの導体が配置されている、
ことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の第２の観点にかかる移動体位置検出装置は、
基板と、
前記基板に設けられ磁場を形成する１次コイルと、
前記１次コイルによる磁場内の前記基板に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイルと、
被検出体の移動に連動し、前記２次コイルに対して相対移動されて非磁性金属部で遮蔽する位置を変えるスクリーンと、
前記スクリーンの前記相対移動により前記２次コイルに誘起される電圧変化から前記被検出体の位置を演算する位置演算部と、を備え、
前記基板は、積層された多層基板とされ、
前記１次コイルは、前記多層基板のそれぞれの層に重ねて設けられている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、装置の構造の簡素化および小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の移動体位置検出装置を角度検出装置に適用した一実施形態にかかり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）はロータの底面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかり、（ａ）は基板の概略正面図、（ｂ）は基板の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかり、（ａ）は２次コイルの交差部の平面図、（ｂ）は交差部の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかり、（ａ）は１次コイルおよび２次コイルの展開状態の説明図、（ｂ）は１次コイルおよび２次コイルによる角度の検出の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態の９０度の位相差を有するコイルによる角度検出の説明図であり、（ａ）は１次コイルの角度と電圧を、（ｂ）は２次コイルの角度と電圧を、（ｃ）は検出角度と電圧の関係をそれぞれ示す。
【図６】本発明の一実施形態の位置演算部の概略ブロック図である。
【図７】本発明の一実施の形態の位置検出装置にかかり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は基板の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の一実施の形態に係る移動体位置検出装置を添付図面に基づいて説明する。
移動体位置検出装置１は、図１（ａ），（ｂ）〜図３（ａ），（ｂ）に示すように、基板１０と、基板１０に設けられ磁場を形成する１次コイル２０と、１次コイル２０による磁場内の基板１０に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイル３０，４０と、被検出体２の移動に連動し、２次コイル３０，４０に対して相対移動されて非磁性金属部５１で、遮蔽する位置を変えるスクリーン５０と、スクリーン５０の相対移動により２次コイル３０，４０に誘起される電圧変化から被検出体２の位置を演算する位置演算部６０と、を備えて構成され、１次コイル２０と２次コイル３０，４０との交差部Ｃと２次コイル３０，４０同士の交差部Ｃは、絶縁層Ａを挟む両側にそれぞれのコイル２０，３０，４０の導体２１，３１，４１が配置されて構成されている。
【００１１】
（実施形態１）
本実施の形態の移動体位置検出装置１は、例えば、回転角度の検出を行う角度検出装置１００として用いられ、図１に示すように、回転する被検出体２にスクリーン５０を連動させて非磁性金属部５１により遮蔽される位置を変え、所定の範囲の角度（例えば、０度から３６０度の範囲）を検出する。
なお、以下の説明では、角度検出装置１００として水平の基板１０に対して回転する被検出体２に連動するスクリーン５０の回転軸５２を鉛直方向とし、鉛直の回転軸５２を中心として回転する被検出体２の所定の範囲の角度を検出する場合を例に説明する。
【００１２】
基板１０は、図１（ｂ）、図２（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、セラミックスなどからなる絶縁性を有する矩形の板状の基材に１次コイル２０および２次コイル３０，４０が印刷された後、焼成により形成される。基板１０には、各種配線が印刷され、各種電子部品が実装されている。
基板１０に実装される各種電子部品は、角度検出装置１００の角度の演算などを行う位置演算部６０を構成するＤＳＰ（Digital Signal Processor）６１、ノイズを抑えるセラミックコンデンサを備える保護回路６２、各種電子部品に接続される回路を構成する抵抗やコンデンサなどである。なお、図６中、ＡＤＣは、アナログ・デジタルコンバータ（Analog to Digital converter）、ＤＡＣは、デジタル・アナログコンバータ（Digital to Analog converter）である。
【００１３】
１次コイル２０は、図１、図２、図４（ａ），（ｂ）に示すように、基板１０上に、内径側に所定の空間を確保して円形の環状に形成され、交流電源（高周波電源）により励振磁場を発生する。１次コイル２０は、基板１０の一端部側の中央部の２カ所に２つの端部を配置して巻線数を３回とした３重巻きとして形成されている。１次コイル２０は、基板１０上に、例えばアルミニウム（Al）、銀パラジウム（Ag/Pd）や金（Au）等を印刷することで形成され、巻線数が多いほど強い磁場を形成できる。
一方、基板１０の平面上に多重の巻線数を確保しようとすると、外径側に巻線を形成することになって巻線幅が大きくなり、１次コイル２０の外径が大きくなる。そこで、基板１０は、図１に示すように、多層構造、例えば３層構造とされ、多層基板１０ａ〜１０ｃの１層目１０ａと２層目１０ｂには、表面に１次コイル２０を設け、３層目１０ｃには、表裏両面にそれぞれ１次コイル２０を設けるようにしている。しかも各層１０ａ〜１０ｃの４つの１次コイル２０の外径を同一として外径を大きくせずに重なるように１次コイル２０を形成する。こうすることで、１次コイル２０の巻線数を確保すると同時に外径をコンパクトにし、基板１０を小さくすることで、角度検出装置１００を小型化できるようにしている。
【００１４】
２次コイル３０，４０は、１次コイル２０により形成される磁場内に設けられ、１次コイル２０の磁場によって電圧が誘起されるように基板１０上に形成される。２次コイル３０，４０は、１次コイル２０と同様に、基板１０上に、例えばアルミニウム（Al）、銀パラジウム（Ag/Pd）や金（Au）等を印刷することで形成され、１次コイル２０の内径側または１次コイル２０と重なるように配置される。２次コイル３０，４０は、図２（ｂ）に示すように、１次コイル２０の磁場によって電圧が誘起される例えば、２つのコイル３０，４０で構成されている。２次コイル３０，４０は、ＳＩＮ曲線に基づく２次コイル３０と、ＣＯＳ曲線に基づく２次コイル４０とで構成されて９０度の位相差を有した状態となっている。すなわち、２つの２次コイル３０，４０は、基板１０の円形の１次コイル２０の内側に半径方向の各位置において９０度の位相差を有するように略８の字状とされ、外周が円弧に沿った形状で形成されている。
【００１５】
２次コイル３０は、ＳＩＮ曲線に基づくものであり、基板１０の一端部側の上方の角部に導体３１の一方の端子３１ａが配置され、端子３１ａから下方に凸状に第１曲線部３１ｂが円弧状として略１２０度程度の範囲で形成され、先端部がヘアピン状に曲げられている。第１曲線部３１ｂの先端部には、連続して第２曲線部３１ｃが円形状に形成されて第１曲線部３１ｂのヘアピン状に曲げられた部分まで略３６０度の範囲で形成されている。第２曲線部３１ｃの先端部は、ヘアピン状に曲げられ、ヘアピン状の先端部に第３曲線部３１ｄが下方に凹状の円弧状に形成され、略２４０度の範囲で形成されており、基板１０の一端部側の上方の角部に導体３１の端子３１ａに並べるように他方の端子３１ｅが配置されている。
【００１６】
また、２次コイル４０は、ＣＯＳ曲線に基づくもので、基板１０の一端部側の下方の角部に導体４１の一方の端子４１ａが配置され、２次コイル３０と同様に、第１曲線部４１ｂ、第２曲線部４１ｃ、第３曲線部４１ｄを備えており、他方の端子４１ｅが一方の端子４１ａに並べるように基板１０の一端部側の下方の角部に配置されている。基板１０の一端側の上方の角部と下方の角部とは、９０度の角度を隔てて配置されている。
これら２つの２次コイル３０，４０は、外周が円弧に沿った形状から直線状に展開すると、図４（ａ），（ｂ）、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、矩形の１次コイル２０の内側にＳＩＮ曲線およびＣＯＳ曲線に基づく２つの２次コイル３０，４０を配置した状態と同等の状態で形成されている。
【００１７】
基板１０上に形成される１次コイル２０や２次コイル３０，４０には、図２（ｂ）に示すように、外周側に位置する円形の１次コイル２０の導体２１と１次コイル２０に内周側に位置する２次コイル３０，４０の導体３１，４１とが交差する交差部Ｃや略８の字状の２つの２次コイル３０，４０の導体３１，４１同士が交差する交差部Ｃが生じる。
通常、１次コイル２０や２次コイル３０，４０の交差部Ｃは、例えば一方の導体２１，３１，４１を基板１０上に配置して形成するのに対し、他方の導体２１，３１，４１を交差部Ｃでは、交差部Ｃの両端に基板１０の表裏を貫通するＶＩＡホールを形成して裏側に配線するようにしてそれぞれの導体２１，３１，４１を、絶縁状態を確保して接続状態とする。
【００１８】
この角度検出装置１００では、図３（ａ），（ｂ）に示すように、一方の導体、例えば導体３１を基板１０上に配置し、交差部Ｃの導体３１上に絶縁層Ａを形成し、絶縁層Ａの上に交差する他方の導体、例えば導体４１を形成する。絶縁層Ａは、例えば、二酸化ケイ素（SiO2）や五酸化タンタル（Ta2O5）等が用いられる。
すなわち、具体的な工程は、基板１０上に一方の導体３１を交差部Ｃで接続された状態で形成するとともに、他方の導体４１を交差部Ｃの両側までとし、交差部Ｃで断続する状態で形成する。
この後、交差部Ｃ上の導体３１を覆うように絶縁層Ａを形成する。
次いで、絶縁層Ａを覆い断続した導体４１の間を接続する接続導体Ｂを形成し、必要に応じて全体を焼成することで、基板１０上で交差する導体３１，４１を絶縁層Ａを挟む両側で接続する。これにより、交差部ＣごとにＶＩＡホールの形成の必要がなく、角度検出装置１００の構造を簡素化することができる。また、基板１０に形成する１次コイル２０および２次コイル３０，４０の厚さを抑えることができ、角度検出装置１００の厚さ方向についての小型化を図ることもできる。
【００１９】
スクリーン５０は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、円板状に形成されたロータとして構成され、ロータ５０の中心に円板に対して垂直に回転軸５２が設けられている。ロータ（スクリーン）５０は、回転軸５２が基板１０上の円形の１次コイル２０の中心に回転可能に支持され、固定される基板１０上に形成された２次コイル３０，４０に対して相対移動可能になっている。回転軸５２は、被検出体２に連結され、被検出体２の回転に連動する。
ロータ５０は、２次コイル３０，４０と対向する面（下面）に非磁性金属部５１が設けられ、半円形に形成されて２次コイル３０，４０を覆うように設けられる。非磁性金属部５１は、渦電流で磁化しない非磁性金属材料、例えばアルミニウム（Al）や銅（Cu）等が用いられ、金属箔としてロータ５０に設けられる。なお、非磁性金属部５１は、金属箔以外として設けるようにしても良く、ロータ５０に設けることができれば良い。
これにより、角度検出装置１００は、ロータ５０の回転にともない非磁性金属部５１により遮蔽される２次コイルの３０，４０の位置を変えるようになっている。ロータ５０は、非磁性金属部５１によって２次コイル３０，４０を覆うことで渦電流が発生して対向磁場を形成し、１次コイル２０と２次コイル３０，４０との間の電磁カップリングを減少するように遮蔽する。これにより、図５に示すように、２次コイル３０，４０に誘起される電圧は変化し、１次コイル２０に交流電圧が印加される場合、２次コイル３０，４０からの出力は変調された交流電圧となり、ロータ５０が横切る位置によって２次コイル３０，４０からの出力電圧が変化する。この電圧変化から位置演算部６０によって回転軸５２の角度を演算することができる。
【００２０】
角度検出装置１００では、基板１０およびロータ（スクリーン）５０は、図示しないケース内に収容され、１次コイル２０や２次コイル３０，４０が形成された基板１０とロータ５０とのギャップＧを小さくし、ロータ５０が円滑に回転できるように、必要に応じて図示しないガイドを設けてケースに支持される。基板１０とロータ５０とのギャップＧは、小さい方が誘起される電圧が大きくなり好ましく、例えば、１．５〜１．０ｍｍに設定される。
【００２１】
位置演算部６０は、角度検出装置１００を小型化するため、図２（ａ）に示すように、基板１０のロータ（スクリーン）５０と対向する面とは反対側の基板１０上に配置されている。
この位置演算部６０は、ロータ（スクリーン）５０と反対側の基板１０上で、１次コイル２０および２次コイル３０，４０と重なる位置に配置してある。こうすることで、基板１０の一層のコンパクト化を図り、角度検出装置１００の一層の小型化を図るようにしている。
なお、位置演算部６０は、１次コイル２０および２次コイル３０，４０と重なる位置の基板１０上に配置することで、２次コイル３０，４０で誘起される電圧に影響が及ぶことになるが、その影響は、予め校正しておくことで排除して角度を検出することができる。
位置演算部６０は、図６に示すように、デジタルシグナルプロセッサなどで構成されるＤＳＰ６１と、ノイズを抑制するセラミックコンデンサを備える保護回路６２と、外部への接続用のコネクタ６３とを備え、コネクタ６３を介して外部の電源６４から直流電圧が印加される。発振器（Oscillator）が生成した交流信号を１次コイル２０に印加する。
【００２２】
位置演算部６０は、２次コイル３０，４０からの出力電圧Ｖsin，Ｖcosがアナログ信号として位置演算部６０に入力される。入力されたアナログ信号は、デジタル変換されて処理される。位置演算部６０は、２次コイル３０，４０に誘起される電圧が信号入力部にアナログ信号として入力され、アナログ・デジタルコンバータＡＤＣを経てデジタル信号に変換されてＤＳＰ６１に入力される。ＤＳＰ６１では、図５（ｃ）に示すように、ロータ（スクリーン）５０の回転位置に基づく２次コイル３０の電圧Ｖsinと２次コイル４０の電圧Ｖcosとによってロータ５０の角度を演算する。
すなわち、例えば図５に示すように、２次コイル３０の電圧Ｖsinが０で２次コイル４０の電圧Ｖcosが１のときの角度を０度に設定（校正）する。
この角度が０度の状態からロータ（スクリーン）５０が９０度回転すると、２次コイル３０の電圧Ｖsinが０から１に向かって増加し、２次コイル４０の電圧Ｖcosが１から０に向かって減少する。このときの２次コイル３０の電圧Ｖsinが１で２次コイル４０の電圧Ｖcosが０のときの角度を９０度とする。
同様にして２次コイル３０の電圧Ｖsinと２次コイル４０の電圧Ｖcosの変化の方向（増減方向）を含む値から、図示例の場合では、０度から３６０度の角度を演算することができ、ロータ（スクリーン）５０の任意の回転位置での角度を検出できる。３６０度から０度への角度の変化も同様にして演算することができ、ロータ（スクリーン）５０の任意の回転位置での角度を演算し検出することができる。なお、角度はデジタル・アナログコンバータＤＡＣを経てデジタル信号に変換しても良い。
【００２３】
以上のように、角度検出装置１００による角度の検出は、被検出体２に回転軸５２を連結してロータ５０が連動して回転するようにし、基板１０上の１次コイル２０に発振器（Oscillator）が生成した交流信号が印加された状態としておく。
被検出体２に連動するロータ５０が回転すると、非磁性金属部５１により遮蔽される２次コイルの３０，４０の位置が変化し、非磁性金属部５１によって２次コイル３０，４０を覆うことで渦電流が発生して対向磁場が形成される。
対向磁場により１次コイル２０と２次コイル３０，４０との間の電磁カップリングを減少する。これにより、２次コイル３０，４０に誘起される電圧は変化し、２次コイル３０，４０からの出力は変調された交流電圧となり、ロータ５０が横切る位置によって２次コイル３０，４０からの出力電圧が変化する。
この電圧変化から位置演算部６０によって回転軸５２の角度を０度から３６０度の範囲で演算して求めることができる。
【００２４】
（実施形態２）
本実施の形態の移動体位置検出装置１は、図７（ａ）に示すように、例えば、直線位置の検出を行う場合の位置検出装置１００Ａとして用いられ、直線上を往復移動する被検出体２Ａにスクリーン５０Ａを連動させて非磁性金属部５１Ａにより遮蔽される位置を変え、所定の範囲の位置を検出する。
なお、以下の説明では、位置検出装置１００Ａとして水平の基板１０Ａに対して往復移動する被検出体２Ａに連動するスクリーン５０Ａによって被検出体２Ａの所定の範囲の位置を検出するものを例に説明する。また、既に説明した角度検出装置１００と同一機能の構成については、同一符号にＡを付加することで詳細な説明は省略する。
【００２５】
位置検出装置１００Ａでは、基板１０Ａは、図７に示すように、直方体状に形成され、基板１０Ａの長手方向がスクリーン５０Ａの移動方向とされる。
基板１０Ａは、円形の基板１０とは形状が異なるだけで、同一の構造（構成）の絶縁性を有する板状に形成される。基板１０Ａには、１次コイル２０Ａおよび２次コイル３０Ａ，４０Ａが印刷されるとともに、各種配線が印刷され、角度検出装置１００と同様、位置演算部６０を構成するＤＳＰ６１、ノイズを抑えるセラミックコンデンサを備える保護回路６２、各種電子部品に接続される回路を構成する抵抗やコンデンサなど各種電子部品が実装される。
【００２６】
１次コイル２０Ａは、基板１０Ａの長方形の外周に沿って矩形の環状に形成される。１次コイル２０Ａは、例えばアルミニウム（Al）、銀パラジウム（Ag/Pd）や金（Au）等を印刷することで形成され、交流電源（高周波電源）により励振磁場を発生する。
この１次コイル２０Ａも、必要に応じて基板１０Ａを多層構造、例えば３層構造等とし、各層にそれぞれ１次コイル２０Ａを設けるようにしても良い。
こうすることで基板１０Ａに多くの巻線数を確保して励振磁場を強くすることができ、しかも１次コイル２０Ａを重なるように配置することで基板１０Ａを大きくすることなく小型化を図ることもできる。
【００２７】
２次コイル３０Ａ，４０Ａは、１次コイル２０Ａにより形成される磁場内に設けられ、１次コイル２０Ａの磁場によって電圧が誘起されるように基板１０Ａ上に形成される。２次コイル３０Ａ，４０Ａは、１次コイル２０Ａと同様に、基板１０Ａ上に、例えばアルミニウム（Al）、銀パラジウム（Ag/Pd）や金（Au）等を印刷することで形成され、１次コイル２０Ａの内径側に配置される。
２次コイル３０Ａ，４０Ａは、１次コイル２０Ａの磁場によって電圧が誘起される例えば、２つのコイル３０Ａ，４０Ａで構成され、ＳＩＮ曲線に基づく２次コイル３０Ａと、ＣＯＳ曲線に基づく２次コイル４０Ａとで構成されて９０度の位相差を有した状態となっている。すなわち、２つの２次コイル３０Ａ，４０Ａは、図７（ｂ）に示すように、基板１０Ａの長手方向に沿ってＳＩＮ曲線およびＣＯＳ曲線に基づく２つの２次コイル３０Ａ，４０Ａが形成され、９０度位相差を備えて０度から３６０度の曲線の範囲が検出範囲となっている。したがって、検出範囲を長くする場合には、９０度位相差を備えて０度から３６０度の曲線を引き延ばした状態で形成される。
【００２８】
基板１０Ａ上に形成される１次コイル２０Ａや２次コイル３０Ａ，４０Ａは、環状の外周側に位置する１次コイル２０Ａの導体と１次コイル２０Ａの内周側に位置する２次コイル３０Ａ，４０Ａの導体とが交差する交差部Ｃや略８の字状の２つの２次コイル３０Ａ，４０Ａの導体同士が交差する交差部Ｃが生じる。
この位置検出装置１００Ａでも、角度検出装置１００と同様（図３参照）に、一方の導体、例えば導体３１を基板１０上に配置し、交差部Ｃの導体３１上に絶縁層Ａを形成し、絶縁層Ａの上に交差する他方の導体、例えば導体４１を形成する。絶縁層Ａは、例えば、二酸化ケイ素（SiO2）や五酸化タンタル（Ta2O5）等が用いられる。具体的な工程も既に説明した角度検出装置１００と同様（図３参照）である。これにより、交差部Ｃ毎にＶＩＡホールの形成の必要がなく、位置検出装置１００Ａの構造を簡素化することができる。また、基板１０Ａに形成する１次コイル２０Ａおよび２次コイル３０Ａ，４０Ａの厚さを抑えることができ、位置検出装置１００Ａの厚さ方向についての小型化を図ることもできる。
【００２９】
スクリーン５０Ａは、基板１０Ａの長手方向に沿って相対移動するスライダとして構成される。スライダ（スクリーン）５０Ａは、基板１０Ａ上に形成された２次コイル３０Ａ，４０Ａの一部を覆って相対往復移動可能とされ、往復移動される被検出体２Ａに連結されて連動する。
スライダ５０Ａは、２次コイル３０Ａ，４０Ａと対向する面（下面）に非磁性金属部５１Ａが設けられ、矩形に形成されて２次コイル３０Ａ，４０Ａの一部を覆うように設けられる。非磁性金属部５１Ａは、渦電流で磁化しない非磁性金属材料、例えばアルミニウム（Al）や銅（Cu）が用いられ、金属箔としてスライダ５０Ａに設けられる。非磁性金属部５１Ａは、金属箔以外であっても良い。
これにより、スライダ５０Ａの直線移動により非磁性金属部５１Ａにより遮蔽される２次コイルの３０Ａ，４０Ａの位置を変えることができ、非磁性金属部５１Ａによって２次コイル３０Ａ，４０Ａを覆うことで渦電流が発生して対向磁場を形成し、１次コイル２０Ａと２次コイル３０Ａ，４０Ａとの間の電磁カップリングを減少するように遮蔽する。これにより、２次コイル３０Ａ，４０Ａに誘起される電圧は変化し、１次コイル２０Ａに交流電圧が印加される場合、２次コイル３０Ａ，４０Ａからの出力は変調された交流電圧となり、スライダ５０Ａが横切る位置によって２次コイル３０Ａ，４０Ａからの出力電圧が変化する。この電圧変化から位置演算部６０によってスライダ５０Ａの位置を演算で求めることができる。
【００３０】
位置検出装置１００Ａでは、基板１０Ａおよびスライダ（スクリーン）５０Ａは、図示しないケース内に収容され、１次コイル２０Ａや２次コイル３０Ａ，４０Ａが形成された基板１０Ａとスライダ５０ＡとのギャップＧを小さくし、スライダ５０Ａが円滑に直線移動できるように、図示しないガイドを設けてケースに支持される。基板１０Ａとスライダ５０ＡとのギャップＧは、小さい方が好ましく、例えば、１．５〜１．０ｍｍに設定される。
【００３１】
位置演算部６０は、基板１０Ａのスライダ（スクリーン）５０Ａと対向する面上、または，図示省略したが、反対側の基板１０Ａ上に配置される。スライダ５０Ａと反対側の基板１０Ａの裏面に配置し、１次コイル２０Ａおよび２次コイル３０Ａ，４０Ａと重なる位置に配置すること（図２（ａ）参照）で、位置検出装置１００Ａを一層小型化することもできる。
なお、位置演算部６０は、１次コイル２０Ａおよび２次コイル３０Ａ，４０Ａと重なる位置の基板１０Ａ上に配置する場合には、２次コイル３０Ａ，４０Ａで誘起される電圧に影響が及ぶことになるが、その影響は、予め校正しておくことで排除し、影響のない位置を検出することができる。
【００３２】
位置演算部６０は、角度検出装置１００の場合と同一に構成され、２次コイル３０Ａ，４０Ａに誘起される電圧がアナログ信号からデジタル信号に変換されてＤＳＰ６１に入力され、図５（ｃ）に示したように、スライダ（スクリーン）５０Ａの直線位置に基づく２次コイル３０Ａの電圧Ｖsinと２次コイル４０Ａの電圧Ｖcosとによってロータ５０の角度に代えて直線位置を演算する。すなわち、２次コイル３０Ａ，４０Ａの０度から３６０度の範囲を位置検出範囲とし、２次コイル３０Ａの電圧Ｖsinと２次コイル４０Ａの電圧Ｖcosとから演算される角度を、被検出体２の位置に変換して求めることができる。
【００３３】
以上のように、位置検出装置１００Ａによる位置の検出は、被検出体２Ａにスライダ５０Ａを連結して連動して移動するようにし、基板１０Ａ上の１次コイル２０Ａに電源６４を介して交流電圧が印加された状態としておく。
被検出体２Ａに連動するスライダ５０Ａが直線移動すると、非磁性金属部５１Ａにより遮蔽される２次コイルの３０Ａ，４０Ａの位置が変化し、非磁性金属部５１Ａによって２次コイル３０Ａ，４０Ａを覆うことで渦電流が発生して対向磁場が形成される。
対向磁場により１次コイル２０Ａと２次コイル３０Ａ，４０Ａとの間の電磁カップリングを減少する。これにより、２次コイル３０Ａ，４０Ａに誘起される電圧は変化し、２次コイル３０Ａ，４０Ａからの出力は変調された交流電圧となり、スライダ５０Ａが横切る位置によって２次コイル３０Ａ，４０Ａからの出力電圧が変化する。
この電圧変化から位置演算部６０によってスライダ５０Ａの位置を演算によって求めることができる。
【００３４】
以上のように構成した移動体位置検出装置１は、基板１０と、基板１０に設けられ磁場を形成する１次コイル２０と、１次コイル２０による磁場内の基板１０に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイル３０，４０と、被検出体２の移動に連動し、２次コイル３０，４０に対して相対移動されて非磁性金属部５１で、遮蔽する位置を変えるスクリーン５０と、スクリーン５０の相対移動により２次コイル３０，４０に誘起される電圧変化から被検出体２の位置を演算する位置演算部６０と、を備えて構成され、１次コイル２０と２次コイル３０，４０との交差部Ｃと２次コイル３０，４０同士の交差部Ｃは、絶縁層Ａを挟む両側にそれぞれのコイル２０，３０，４０の導体２１，３１，４１が配置されて構成されている。
かかる構成によれば、基板１０に形成した１次コイル２０によって磁場を形成し、スクリーン５０の非磁性金属部５１で２次コイル３０，４０を覆って２次コイル３０，４０に誘起される電圧を変化させる移動体位置検出装置１で、１次コイル２０と２次コイル３０，４０との交差部Ｃと２次コイル３０，４０同士の交差部Ｃとを絶縁層Ａを介して絶縁して接続状態にすることができ、これまでのＶＩＡホールを形成することなく接続でき、移動体位置検出装置１の構造を簡素化することができる。また、１次コイル２０および２次コイル３０，４０が形成された基板１０の厚さを薄くすることができ、移動体位置検出装置１の厚さ方向についての小型化を図ることもできる。
【００３５】
移動体位置検出装置１は、基板１０と、基板１０に設けられ磁場を形成する１次コイル２０と、１次コイル２０による磁場内の基板１０に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイル３０，４０と、被検出体２の移動に連動し、２次コイル３０，４０に対して相対移動されて非磁性金属部５１で遮蔽する位置を変えるスクリーン５０と、スクリーン５０の相対移動により２次コイル３０，４０に誘起される電圧変化から被検出体２の位置を演算する位置演算部６０と、を備え、基板１０は、積層された多層基板１０ａ〜１０ｃとされ、１次コイル２０は、多層基板１０ａ〜１０ｃのそれぞれの層に重ねて設けられて構成されている。
かかる構成によれば、基板１０に形成した１次コイル２０によって磁場を形成し、スクリーン５０の非磁性金属部５１で２次コイル３０，４０を覆って２次コイル３０，４０に誘起される電圧を変化させる移動体位置検出装置１で、基板１０は、積層された多層基板１０ａ〜１０ｃとされ、１次コイル２０は、多層基板１０ａ〜１０ｃのそれぞれの層に重ねて設けられて構成されているので、１次コイル２０の巻線数を増大しても１次コイルの巻線の幅が外側に広くならず、多層構造の基板１０で基板１０をコンパクトにして移動体位置検出装置１の小型化を図ることができる。
【００３６】
移動体位置検出装置１では、基板１０は、積層された多層基板１０ａ〜１０ｃとされ、１次コイル２０は、多層基板１０ａ〜１０ｃのそれぞれの層に重ねて設けられて構成されている。
かかる構成によれば、１次コイル２０の巻線数を増大しても１次コイルの巻線の幅が外側に広くならず、多層構造の基板１０で基板１０をコンパクトにして移動体位置検出装置１の小型化を図ることができる。また、１次コイル２０と２次コイル３０，４０との交差部Ｃと２次コイル３０，４０同士の交差部Ｃとを絶縁層Ａを介して絶縁して接続状態にすることを組み合わせることで、移動体位置検出装置１の構造を一層簡素化することができ、基板１０の厚さを薄くして、移動体位置検出装置１の厚さ方向についても小型化を図ることができる。
【００３７】
移動体位置検出装置１では、位置演算部６０は、スクリーン５０と対向する面とは反対側の基板１０に、配置されて構成されている。
かかる構成によれば、位置演算部６０は、スクリーン５０と対向する面とは反対側の基板１０に配置することで、位置演算部６０の設置スペースをその分だけ小さくすることができ、基板１０をコンパクトにして移動体位置検出装置１の一層の小型化を図ることができる。
【００３８】
移動体位置検出装置１では、位置演算部６０は、スクリーン５０と対向する面とは反対側の基板１０に、１次コイル２０および２次コイル３０，４０の位置と重ねて配置されて構成されている。
かかる構成によれば、位置演算部６０は、スクリーン５０と対向する面とは反対側の基板１０に、１次コイル２０および２次コイル３０，４０の位置と重ねて配置することで、位置演算部６０を１次コイル２０や２次コイル３０，４０の設置スペース内に配置でき、コイルに重ねた分だけさらに設置スペースを小さくすることができ、基板１０を一層コンパクトにして移動体位置検出装置１のさらなる小型化を図ることができる。
【００３９】
移動体位置検出装置１では、２次コイル３０，４０は、９０度の位相差を有する２つのコイル３０，４０で構成され、２つのコイル３０，４０は、ＳＩＮ曲線に基づく電圧とＣＯＳ曲線に基づく電圧を誘起するように構成されている。
かかる構成によれば、２次コイル３０，４０は、９０度の位相差を有する２つのコイル３０，４０で構成され、２つのコイル３０，４０は、ＳＩＮ曲線に基づく電圧とＣＯＳ曲線に基づく電圧を誘起することで、被検出体２に連動するスクリーン５０によって角度や位置を演算し、求めることができる。
【００４０】
移動体位置検出装置１では、基板１０は、円形の板状とされ、スクリーン５０は、半円状の非磁性金属部５１を備えてロータ５０として回転可能とされ、位置演算部６０は、２次コイル３０，４０により誘起される電圧からロータ５０の回転位置を演算するように構成されている。
かかる構成によれば、スクリーン５０をロータ５０とし、基板１０を円形にすることで、ロータ５０の角度を検出することができ、角度検出装置１００を小型化することができるとともに、ＶＩＡホールを使用せずに構造を簡素化することができる。
【００４１】
移動体位置検出装置１では、基板１０Ａは、長方形の板状とされ、スクリーン５０Ａは、矩形の非磁性金属部５１Ａを備えてスライダ５０Ａとして直線移動可能とされ、位置演算部６０は、２次コイル３０Ａ，４０Ａにより誘起される電圧からスライダ５０Ａの直線位置を演算するように構成されている。
かかる構成によれば、スクリーン５０をスライダ５０Ａで構成することで、スライダ５０Ａの位置を検出することができ、位置検出装置１００Ａ小型化することができるとともに、ＶＩＡホールを使用せずに構造を簡素化することができる。
【００４２】
以上の説明は、本発明を例示するものであって、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更、変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、角度の検出範囲は、０〜３６０度とする場合に限らず、３６０度の範囲内であれば、任意の角度範囲に設定することができる。
位置検出の範囲についても同様に、基板１０Ａの大きさに応じて検出範囲を設定することができる。
また、角度や位置の検出には、所定の角度や位置の絶対値（移動角度や移動距離）を検出する場合に限らず、その角度位置や直線位置でのＯＮ−ＯＦＦ信号を得るための検出も含むものである。
また、上記の説明では、セラミック基板を用いた実施形態を例に説明したが、絶縁層をポリイミド、導体を銅箔とすることで、ガラスエポキシ基板を用いることも可能である。
また、上記の説明では、各発明を組み合わせた実施形態等を例に説明したが、各発明を単独としたり、他の組み合わせとしても良いものである。
【符号の説明】
【００４３】
１００          角度検出装置
１００Ａ        位置検出装置
１              移動体位置検出装置
２，２Ａ        被検出体
１０，１０Ａ    基板
１０ａ〜１０ｃ  多層基板
２０，２０Ａ    １次コイル
２１            導体
３０，３０Ａ    ２次コイル
３１            導体
３１ａ，３１ｅ  端子
３１ｂ〜３１ｄ  第１〜第３曲線部
４０，４０Ａ    ２次コイル
４１            導体
４１ａ，４１ｅ  端子
４１ｂ〜４１ｄ  第１〜第３曲線部
５０            ロータ（スクリーン）
５０Ａ          スライダ（スクリーン）
５１，５１Ａ    非磁性金属部
５２            回転軸
６０            位置演算部
６１            ＤＳＰ
６２            保護回路（セラミックコンデンサ）
６３            コネクタ
６４            電源
Ａ              絶縁層
Ｂ              接続導体
Ｃ              交差部
Ｇ              ギャップ
Vsin            電圧
Vcos            電圧
【図１】
2020071113.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020071113.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020071113.tif 000009