(57)【要約】【課題】磁石２、３により形成される磁束や、感磁部４、５から出力される電気的出力が温度に応じて変動しても、検出精度の高いストロークセンサ１を得る。【解決手段】ストロークセンサ１は、短手方向に着磁されるとともに長手方向に移動する２つの磁石２、３と、長手方向と平行に配列される２つの感磁部４、５とを備える。磁石２、３は、各々、円弧状の膨出端縁６、７を有し、膨出端縁６の側の極性と膨出端縁７の側の極性とが逆になるように着磁されている。これにより、配列軸上の磁束密度の分布は正弦曲線に略一致し、この分布を有する磁束が、磁石２、３とともに長手方向に変位する。また、感磁部４、５は、正弦曲線の周期２ｄの１／４だけ離れて配列軸上に配列されている。この結果、温度の影響を受けない検出精度の高いストロークセンサ１を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線的に変位する被検出体の直線的な変位量を検出するストロークセンサにおいて、
自身の長手方向と垂直な方向に着磁される磁石と、
前記長手方向と平行に配列され、前記磁石により形成される磁束に感磁して、それぞれ電気的出力を発生する２つの感磁部とを備え、
この２つの感磁部は、それぞれの感磁面が互いに同一の面方向となるように配され、
前記磁石は、前記被検出体の直線的な変位に応じて、前記２つの感磁部に対し前記長手方向に相対的に変位するとともに、前記２つの感磁部が並ぶ配列軸と着磁方向に向かい合う感磁部対向周縁を有し、
この感磁部対向周縁は、前記配列軸上の磁束密度と前記配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するように曲線状に設けられていることを特徴とするストロークセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のストロークセンサにおいて、
前記磁石の前記感磁部対向周縁と同一形状の感磁部対向周縁を有する別磁石を備え、
この別磁石は、
自身の前記感磁部対向周縁側の極性が前記磁石の前記感磁部対向周縁側の極性と逆になるように着磁され、
自身の前記感磁部対向周縁が前記配列軸を挟んで前記磁石の前記感磁部対向周縁と鏡映対称をなすように、前記磁石とともに前記２つの感磁部に対し相対的に変位することを特徴とするストロークセンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のストロークセンサにおいて、
前記２つの感磁部とは別の感磁部が、前記２つの感磁部の内の少なくとも一方の感磁部と前記配列軸上で略同一の位置に配され、
前記別の感磁部の感磁面は、前記一方の感磁部の感磁面と非平行であり、
前記被検出体は直線的に変位するとともに回転し、
前記磁石および前記別磁石は、前記２つの感磁部および前記別の感磁部に対し前記長手方向に相対的に変位するとともに、前記被検出体の回転に応じて、前記２つの感磁部および前記別の感磁部に対し相対的に回転することを特徴とするストロークセンサ。
【請求項４】
請求項３に記載のストロークセンサにおいて、
前記別の感磁部とはさらに別の感磁部が、前記２つの感磁部の内の他方の感磁部と前記配列軸上で略同一の位置に配され、
前記さらに別の感磁部の感磁面は、前記他方の感磁部の感磁面と非平行、かつ、前記別の感磁部の感磁面と同一の面方向であることを特徴とするストロークセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載のストロークセンサにおいて、
前記被検出体の直線的な変位量を検出するとともに前記被検出体の回転角を検出し、
前記一方の感磁部から得られる電気的出力と前記他方の感磁部から得られる電気的出力との組合せを第１組合せと定義し、
前記一方の感磁部から得られる電気的出力と前記別の感磁部から得られる電気的出力との組合せを第２組合せと定義し、
前記別の感磁部から得られる電気的出力と前記さらに別の感磁部から得られる電気的出力との組合せを第３組合せと定義し、
前記他方の感磁部から得られる電気的出力と前記さらに別の感磁部から得られる電気的出力との組合せを第４組合せと定義すると、
前記直線的な変位量の検出に関しては、前記回転角を目安として、前記第１組合せまたは前記第３組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択して利用し、
前記回転角の検出に関しては、前記直線的な変位量を目安として、前記第２組合せまたは前記第４組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択して利用することを特徴とするストロークセンサ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載のストロークセンサにおいて、
前記２つの感磁部は、前記正弦曲線の周期の１／４の距離だけ離れて前記配列軸上に配列されていることを特徴とするストロークセンサ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６の内のいずれか１つに記載のストロークセンサにおいて、
前記磁石の前記感磁部対向周縁と同一形状の感磁部対向周縁を有する別磁石を備え、
この別磁石は、
自身の前記感磁部対向周縁側の極性が前記磁石の前記感磁部対向周縁側の極性と逆になるように着磁され、
自身の前記感磁部対向周縁が前記配列軸を挟んで前記磁石の前記感磁部対向周縁と鏡映対称をなすように、前記磁石とともに前記２つの感磁部に対し相対的に変位し、
前記２つの感磁部とは別の感磁部が、前記２つの感磁部の内の少なくとも一方の感磁部と前記配列軸上で略同一の位置に配され、
前記別の感磁部の感磁面は、前記一方の感磁部の感磁面と非平行であり、
前記被検出体は直線的に変位するとともに回転し、
前記磁石および前記別磁石は、前記２つの感磁部および前記別の感磁部に対し前記長手方向に相対的に変位するとともに、前記被検出体の回転に応じて、前記２つの感磁部および前記別の感磁部に対し相対的に回転し、
前記一方の感磁部の感磁面と、前記別の感磁部の感磁面とは、９０°の角度をなすことを特徴とするストロークセンサ。
【請求項８】
請求項７に記載のストロークセンサにおいて、
前記別の感磁部とはさらに別の感磁部が、前記２つの感磁部の内の他方の感磁部と前記配列軸上で略同一の位置に配され、
前記さらに別の感磁部の感磁面は、前記他方の感磁部の感磁面と非平行、かつ、前記別の感磁部の感磁面と同一の面方向であり、
前記他方の感磁部の感磁面と、前記さらに別の感磁部の感磁面とは、９０°の角度をなすことを特徴とするストロークセンサ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８の内のいずれか１つに記載のストロークセンサにおいて、
前記磁石は、前記感磁部対向周縁と着磁方向に反対側の周縁が磁性体により覆われていることを特徴とするストロークセンサ。
【請求項１０】
請求項９に記載のストロークセンサにおいて、
前記磁石の前記感磁部対向周縁と同一形状の感磁部対向周縁を有する別磁石を備え、
この別磁石は、
自身の前記感磁部対向周縁側の極性が前記磁石の前記感磁部対向周縁側の極性と逆になるように着磁され、
自身の前記感磁部対向周縁が前記配列軸を挟んで前記磁石の前記感磁部対向周縁と鏡映対称をなすように、前記磁石とともに前記２つの感磁部に対し相対的に変位し、
前記別磁石は、前記感磁部対向周縁と着磁方向に反対側の周縁が磁性体により覆われていることを特徴とするストロークセンサ。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０の内のいずれか１つに記載のストロークセンサにおいて、
前記２つの感磁部は、それぞれホール素子であり、１つのチップで構成されていることを特徴とするストロークセンサ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のストロークセンサにおいて、
前記磁石の前記感磁部対向周縁と同一形状の感磁部対向周縁を有する別磁石を備え、
この別磁石は、自身の前記感磁部対向周縁側の極性が前記磁石の前記感磁部対向周縁側の極性と逆になるように着磁され、
前記２つの感磁部とは別の感磁部が、前記２つの感磁部の内の少なくとも一方の感磁部と前記配列軸上で略同一の位置に配され、
前記別の感磁部の感磁面は、前記一方の感磁部の感磁面と非平行であり、
前記別の感磁部とはさらに別の感磁部が、前記２つの感磁部の内の他方の感磁部と前記配列軸上で略同一の位置に配され、
前記さらに別の感磁部の感磁面は、前記他方の感磁部の感磁面と非平行、かつ、前記別の感磁部の感磁面と同一の面方向であり、
前記被検出体は直線的に変位するとともに回転し、
前記磁石および前記別磁石は、前記被検出体の直線的な変位および回転に応じて、それぞれの前記感磁部対向周縁が前記配列軸を挟んで鏡映対称をなすように、前記２つの感磁部、前記別の感磁部、および前記さらに別の感磁部に対し前記長手方向に相対的に変位するとともに回転し、
前記別の感磁部および前記さらに別の感磁部は、それぞれホール素子であり、１つのチップで構成されていることを特徴とするストロークセンサ。
【請求項１３】
請求項４ないし請求項１０の内のいずれか１つに記載のストロークセンサにおいて、
前記磁石の前記感磁部対向周縁と同一形状の感磁部対向周縁を有する別磁石を備え、
この別磁石は、自身の前記感磁部対向周縁側の極性が前記磁石の前記感磁部対向周縁側の極性と逆になるように着磁され、
前記２つの感磁部とは別の感磁部が、前記２つの感磁部の内の少なくとも一方の感磁部と前記配列軸上で略同一の位置に配され、
前記別の感磁部の感磁面は、前記一方の感磁部の感磁面と非平行であり、
前記別の感磁部とはさらに別の感磁部が、前記２つの感磁部の内の他方の感磁部と前記配列軸上で略同一の位置に配され、
前記さらに別の感磁部の感磁面は、前記他方の感磁部の感磁面と非平行、かつ、前記別の感磁部の感磁面と同一の面方向であり、
前記被検出体は直線的に変位するとともに回転し、
前記磁石および前記別磁石は、前記被検出体の直線的な変位および回転に応じて、それぞれの前記感磁部対向周縁が前記配列軸を挟んで鏡映対称をなすように、前記２つの感磁部、前記別の感磁部、および前記さらに別の感磁部に対し前記長手方向に相対的に変位するとともに回転し、
前記２つの感磁部、前記別の感磁部、および前記さらに別の感磁部は、それぞれホール素子であり、
前記２つの感磁部の内の一方の感磁部と前記別の感磁部とが１つのチップで構成され、前記２つの感磁部の内の他方の感磁部と前記さらに別の感磁部とが１つのチップで構成されていることを特徴とするストロークセンサ。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３の内のいずれか１つに記載のストロークセンサにおいて、
前記磁石の長手方向の両端にはヨークが付着していることを特徴とするストロークセンサ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のストロークセンサにおいて、
前記磁石の前記感磁部対向周縁と同一形状の感磁部対向周縁を有する別磁石を備え、
この別磁石は、
自身の前記感磁部対向周縁側の極性が前記磁石の前記感磁部対向周縁側の極性と逆になるように着磁され、
自身の前記感磁部対向周縁が前記配列軸を挟んで前記磁石の前記感磁部対向周縁と鏡映対称をなすように、前記磁石とともに前記２つの感磁部に対し相対的に変位し、
前記別磁石の長手方向の両端にはヨークが付着していることを特徴とするストロークセンサ。
【請求項１６】
直線的に変位するとともに回転する被検出体の直線的な変位量を検出するストロークセンサにおいて、
互いに、自身の長手方向が平行となるように、かつ前記長手方向と垂直な短手方向に対向するように配される２つの磁石と、
前記２つの磁石により前記短手方向に挟まれるように、かつ、互いに前記長手方向に関して同一の位置となるように配される２つの感磁部とを備え、
この２つの感磁部は、それぞれの感磁面が互いに非平行となるように配され、
それぞれの磁石の前記短手方向の両端周縁の内、前記２つの感磁部と向かい合う周縁を感磁部対向周縁と定義すると、
前記２つの磁石は、それぞれの前記感磁部対向周縁が互いに逆の極性を有するように、それぞれ前記短手方向に着磁されて配され、
それぞれの前記感磁部対向周縁は、前記２つの感磁部が配される位置を含み前記長手方向と平行に伸びる配列軸を想定したときに、この配列軸上の磁束密度と前記配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するように略同一の曲線状に設けられ、前記配列軸を挟んで互いに鏡映対称をなし、
前記２つの磁石は、それぞれの前記感磁部対向周縁が互いに鏡映対称をなしながら、前記被検出体の直線的な変位に応じて、前記２つの感磁部に対し長手方向に相対的に変位するとともに、前記被検出体の回転に応じて、前記２つの感磁部に対し相対的に回転することを特徴とするストロークセンサ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のストロークセンサにおいて、
前記被検出体の直線的な変位量を検出するとともに前記被検出体の回転角を検出し、
前記回転角に応じて前記直線的な変位量を補正することを特徴とするストロークセンサ。
【請求項１８】
回転する被検出体の回転角を検出する回転角センサにおいて、
互いに、自身の長手方向が平行となるように、かつ前記長手方向と垂直な短手方向に対向するように配され、前記被検出体の回転に応じて回転する２つの磁石と、
前記２つの磁石により前記短手方向に挟まれるように配される３つの感磁部と、
前記２つの磁石の回転を直線的な変位に変換し、前記２つの磁石を前記長手方向に直線的に変位させる回転／ストローク変換機構とを備え、
前記３つの感磁部の内、２つの感磁部は、互いに前記長手方向に関して同一の位置となるように、かつ、それぞれの感磁面が互いに非平行となるように配され、
残り１つの感磁部は、前記２つの感磁部が配される位置を含み前記長手方向と平行に伸びる配列軸を想定したときに、この配列軸上で前記２つの感磁部から離れて配され、
前記残り１つの感磁部の感磁面と、前記２つの感磁部の内の一方の感磁部の感磁面とは同一の面方向であり、
それぞれの磁石の前記短手方向の両端周縁の内、前記３つの感磁部と向かい合う周縁を感磁部対向周縁と定義すると、
前記２つの磁石は、それぞれの前記感磁部対向周縁が互いに逆の極性を有するように、それぞれ前記短手方向に着磁されて配され、
それぞれの前記感磁部対向周縁は、前記配列軸上の磁束密度と前記配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するように略同一の曲線状に設けられ、前記配列軸を挟んで互いに鏡映対称をなし、
前記２つの磁石は、それぞれの前記感磁部対向周縁が互いに鏡映対称をなしながら、前記被検出体の回転に応じて、前記３つの感磁部に対し、相対的に前記長手方向に直線的に変位するとともに、相対的に回転することを特徴とする回転角センサ。
【請求項１９】
請求項１８の回転角センサにおいて、
前記回転角を３６０°の整数倍の角度と３６０°以下の角度とに分け、前記３６０°の整数倍の角度を、前記２つの磁石の回転を前記回転／ストローク変換機構により変換して得られる直線的な変位量に基づき検出するとともに、前記３６０°以下の角度を、前記２つの感磁部から得られるそれぞれの電気的出力を利用して検出することを特徴とする回転角センサ。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載の回転角センサにおいて、
前記３つの感磁部とは別の感磁部を備え、
この別の感磁部は、前記残り１つの感磁部と前記配列軸上で同一の位置に配され、
前記別の感磁部の感磁面と、前記２つの感磁部の内の他方の感磁部の感磁面とは同一の面方向であることを特徴とする回転角センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線的に変位する被検出体の直線的な変位量を検出するストロークセンサ、および回転する被検出体の回転角を検出する回転角センサに関する（以下、「直線的な変位量」をストローク量と呼ぶ）。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、車両の各種制御には、ストロークセンサや回転角センサからの出力値が多数利用されており、制御上、重要な位置を占めるようになっている。
ストロークセンサは、例えば、磁束を形成するとともに被検出体の直線的な変位に応じて直線的に変位する可動子と、磁束密度を検出し、電気的出力に変換して出力する固定子とを備える。また、回転角センサは、例えば、磁束を形成するとともに被検出体の回転に応じて回転する可動子と、磁束密度を検出し、電気的出力に変換して出力する固定子とを備える。
【０００３】
そして、ストロークセンサや回転角センサは、それぞれの固定子から出力される電気的出力に基づいてそれぞれの出力値を算出し、電子制御装置（ＥＣＵ）は、これらの出力値に基づいて被検出体のストローク量や回転角を把握して各種の制御処理を実行する。
【０００４】
ところで、可動子により形成される磁束や固定子から出力される電気的出力は、温度に応じて変動するので、これらの温度特性に基づく限界以上に、ストロークセンサや回転角センサの検出精度を高めることができない。
このため、ストロークセンサでは、ストローク量と出力値との相関が理想的なリニア特性にならず、回転角センサでも、回転角と出力値との相関が理想的なリニア特性にならない。
【０００５】
なお、極性の異なる２つの磁石により磁束を形成し、さらに別の２つの磁石により逆向きの磁束を形成して、ゼロを跨ぐプラス、マイナスの両側に出力値を得ることができるポジションセンサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このポジションセンサでも、磁束や電気的出力が温度に応じて変動することに変わりはなく、検出精度は、温度特性に基づく限界以上に高くならない。また、磁石が直線的に変位しながら回転すると、検出される磁束密度が変動するため、磁石の回転に伴うストローク量の検出誤差が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８６０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、磁束や電気的出力が温度に応じて変動しても、ストローク量や回転角に関して精度の高い出力値を得ることにある。また、磁石が直線的に変位しながら回転しても、ストローク量の検出誤差を抑制できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のストロークセンサは、直線的に変位する被検出体の直線的な変位量（ストローク量）を検出するものであり、自身の長手方向と垂直な方向に着磁される磁石と、長手方向と平行に配列され、磁石により形成される磁束に感磁してそれぞれ電気的出力を発生する２つの感磁部とを備える。
【０００９】
そして、２つの感磁部は、それぞれの感磁面が互いに同一の面方向となるように配される。また、磁石は、被検出体の直線的な変位に応じて、２つの感磁部に対し長手方向に相対的に変位するとともに、２つの感磁部が並ぶ配列軸と着磁方向に向かい合う感磁部対向周縁を有する。そして、感磁部対向周縁は、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するように曲線状に設けられている。
【００１０】
これにより、磁石のストローク量と２つの感磁部の内の一方の感磁部の電気的出力に基づき算出される磁束密度との相関、および、磁石のストローク量と他方の感磁部の電気的出力に基づき算出される磁束密度との相関は、周期が同一であって互いに位相が異なる２つの正弦曲線になる。また、２つの正弦曲線の位相差は、２つの感磁部間の距離に応じて算出することができる。
【００１１】
したがって、例えば、一方の感磁部から得られる電気的出力に基づく数値と、他方の感磁部から得られる電気的出力に基づく数値との差および和を求め、差を和で除することにより、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性をキャンセルすることができるとともに、除算により得た数値から、磁石のストローク量を変数とする正接に相当する数値を得ることができる。この結果、得られた正接を逆三角関数処理することで、磁石のストローク量と逆三角関数処理により得られた数値との相関を、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができる。
【００１２】
以上により、磁束や電気的出力が温度に応じて変動しても、ストローク量に関して精度の高い出力値を得ることができる。
また、磁石が直線的に変位しながら回転しても、２つの感磁部がそれぞれ感磁する磁束密度は同じ比率で変動する。このため、磁石の回転に伴うストローク量の検出誤差を抑制することができる。
【００１３】
なお、上記のように、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するような感磁部対向周縁の形状とは、例えば、円弧、楕円弧のような二次曲線の一部等であり、配列軸に向かって凸状に突出していてもよく、配列軸に対し凹状に窪んでいてもよい。
【００１４】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のストロークセンサは、磁石の感磁部対向周縁と同一形状の感磁部対向周縁を有する別磁石を備える。そして、別磁石は、自身の感磁部対向周縁側の極性が磁石の感磁部対向周縁側の極性と逆になるように着磁され、自身の感磁部対向周縁が配列軸を挟んで磁石の感磁部対向周縁と鏡映対称をなすように、磁石とともに２つの感磁部に対し相対的に変位する。
これにより、位置ずれに対するロバスト性を高めることができる。
【００１５】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のストロークセンサによれば、２つの感磁部とは別の感磁部が、２つの感磁部の内の少なくとも一方の感磁部と配列軸上で略同一の位置に配され、別の感磁部の感磁面は、一方の感磁部の感磁面と非平行である。そして、被検出体は直線的に変位するとともに回転し、磁石および別磁石は、２つの感磁部および別の感磁部に対し長手方向に相対的に変位するとともに、被検出体の回転に応じて、２つの感磁部および別の感磁部に対し相対的に回転する。
【００１６】
これにより、磁石の回転角と一方の感磁部の電気的出力に基づき算出される磁束密度との相関、および、磁石の回転角と別の感磁部の電気的出力に基づき算出される磁束密度との相関は、周期が同一であって互いに位相が異なる２つの正弦曲線になる。また、２つの正弦曲線の位相差は、一方の感磁部の感磁面と別の感磁部の感磁面とが形成する角度に応じて算出することができる。
【００１７】
したがって、例えば、一方の感磁部から得られる電気的出力に基づく数値と、別の感磁部から得られる電気的出力に基づく数値との差および和を求め、差を和で除することにより、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性をキャンセルすることができるとともに、除算により得た数値から、磁石の回転角を変数とする正接に相当する数値を得ることができる。この結果、得られた正接を逆三角関数処理することで、磁石の回転角と逆三角関数処理により得られた数値との相関を、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができる。
【００１８】
以上により、磁束や電気的出力が温度に応じて変動しても、ストローク量および回転角の両方に関して精度の高い出力値を得ることができる。このため、１つのセンサでストローク量および回転角の両方に関して精度の高い検出が可能になるので、精度の向上と同時に搭載性の向上およびコスト低減を達成することができる。
【００１９】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のストロークセンサによれば、別の感磁部とはさらに別の感磁部が、２つの感磁部の内の他方の感磁部と配列軸上で略同一の位置に配されている。そして、さらに別の感磁部の感磁面は、他方の感磁部の感磁面と非平行、かつ、別の感磁部の感磁面と同一の面方向である。
【００２０】
これにより、ストローク量の検出に関して、一方の感磁部から得られる電気的出力と他方の感磁部から得られる電気的出力との組合せ（以下、第１組合せと呼ぶ）、または、別の感磁部から得られる電気的出力とさらに別の感磁部から得られる電気的出力との組合せ（以下、第３組合せと呼ぶ）のいずれか一方を選択して出力値を算出することができる。
【００２１】
また、回転角の検出に関して、一方の感磁部から得られる電気的出力と別の感磁部から得られる電気的出力との組合せ（以下、第２組合せと呼ぶ）、または、他方の感磁部から得られる電気的出力とさらに別の感磁部から得られる電気的出力との組合せ（以下、第４組合せと呼ぶ）のいずれか一方を選択して出力値を算出することができる。
ここで、磁石と別磁石とにより形成される磁束は、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するような特異なものであることから、各々の感磁部が感磁する磁束密度は、ストローク量や回転角に応じて異なる。
【００２２】
このため、ストローク量を検出する際には、回転角を目安として、第１、第３組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択することで、出力値に対するＳ／Ｎ比を高めることができる。また、回転角を検出する際には、ストローク量を目安として、第２、第４組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択することで、出力値に対するＳ／Ｎ比を高めることができる。
以上により、ストローク量および回転角の両方に関して、さらに精度の高い出力値を得ることができる。
【００２３】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載のストロークセンサによれば、直線的な変位量の検出に関しては、回転角を目安として、第１組合せまたは第３組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択して利用し、回転角の検出に関しては、直線的な変位量を目安として、第２組合せまたは第４組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択して利用する。
【００２４】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載のストロークセンサによれば、２つの感磁部は、正弦曲線の周期の１／４の距離だけ離れて配列軸上に配列されている。
これにより、一方の感磁部から得られる電気的出力に基づく正弦曲線、および、他方の感磁部から得られる電気的出力に基づく正弦曲線は、同一周期かつ位相差が周期の１／４になる。このため、一方の感磁部から得られる電気的出力に基づく正弦曲線を、磁石のストローク量を変数とする正弦関数とみなせば、他方の感磁部から得られる電気的出力に基づく正弦曲線を、磁石のストローク量を変数とする余弦関数に変換することができる。
【００２５】
したがって、一方の感磁部から得られる電気的出力に基づく数値を、他方の感磁部から得られる電気的出力に基づく数値で除することにより、磁石のストローク量を変数とする正接に相当する数値を得ることができる。また、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性を、除算によりキャンセルすることができる。この結果、得られた正接を逆三角関数処理することで、磁石のストローク量と逆三角関数処理により得られた数値との相関を、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができる。
【００２６】
以上により、より簡便な数式を用いてストローク量に関する出力値を算出することができるので、ストローク量の検出に関して演算負荷を下げることができる。
【００２７】
〔請求項７の手段〕
請求項７に記載のストロークセンサによれば、一方の感磁部の感磁面と、別の感磁部の感磁面とは、９０°の角度をなす。
これにより、一方の感磁部から得られる電気的出力に基づく正弦曲線、および、別の感磁部から得られる電気的出力に基づく正弦曲線は、同一周期かつ位相差が９０°になる。このため、一方の感磁部から得られる電気的出力に基づく正弦曲線を、磁石の回転角を変数とする正弦関数とみなせば、別の感磁部から得られる電気的出力に基づく正弦曲線を、磁石の回転角を変数とする余弦関数に変換することができる。
【００２８】
したがって、一方の感磁部から得られる電気的出力に基づく数値を、別の感磁部から得られる電気的出力に基づく数値で除することにより、磁石の回転角を変数とする正接に相当する数値を得ることができる。また、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性を、除算によりキャンセルすることができる。この結果、得られた正接を逆三角関数処理することで、磁石の回転角と逆三角関数処理により得られた数値との相関を、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができる。
【００２９】
以上により、より簡便な数式を用いて回転角に関する出力値を算出することができるので、回転角の検出に関して演算負荷を下げることができる。
【００３０】
〔請求項８の手段〕
請求項８に記載のストロークセンサによれば、他方の感磁部の感磁面と、さらに別の感磁部の感磁面とは、９０°の角度をなす。
これにより、第２、第４組合せのいずれの組合せを選択しても、回転角の検出に関して演算負荷を下げることができる。また、２つの感磁部（一方、他方の感磁部）が正弦曲線の周期の１／４の距離だけ離れて配列軸上に配列されている場合には、第１、第３組合せのいずれの組合せを選択しても、ストローク量の検出に関して演算負荷を下げることができる。
【００３１】
〔請求項９の手段〕
請求項９に記載のストロークセンサによれば、磁石は、感磁部対向周縁と着磁方向に反対側の周縁が磁性体により覆われている。
これにより、外乱磁場に対するロバスト性を高めることができる。
【００３２】
〔請求項１０の手段〕
請求項１０に記載のストロークセンサによれば、別磁石は、感磁部対向周縁と着磁方向に反対側の周縁が磁性体により覆われている。
これにより、ストロークセンサが別磁石を備える場合にも、外乱磁場に対するロバスト性を高めることができる。
【００３３】
〔請求項１１の手段〕
請求項１１に記載のストロークセンサによれば、２つの感磁部は、それぞれホール素子であり、１つのチップで構成されている。
これにより、ストロークセンサの体格を小型化することができるとともに、２つの感磁部の性能、特性を、より同一にすることができる。
【００３４】
〔請求項１２の手段〕
請求項１２に記載のストロークセンサによれば、２つの感磁部、別の感磁部、およびさらに別の感磁部は、それぞれホール素子である。そして、２つの感磁部が１つのチップで構成され、別の感磁部とさらに別の感磁部とが１つのチップで構成されている。
これにより、ストロークセンサの体格を小型化することができる。また、２つの感磁部の性能、特性を、より同一にすることができるとともに、別の感磁部およびさらに別の感磁部の性能、特性を、より同一にすることができる。
【００３５】
〔請求項１３の手段〕
請求項１３に記載のストロークセンサによれば、２つの感磁部、別の感磁部、およびさらに別の感磁部は、それぞれホール素子である。そして、２つの感磁部の内の一方の感磁部と別の感磁部とが１つのチップで構成され、２つの感磁部の内の他方の感磁部とさらに別の感磁部とが１つのチップで構成されている。
これにより、ストロークセンサの体格を小型化することができる。また、一方の感磁部および別の感磁部の性能、特性を、より同一にすることができるとともに、他方の感磁部およびさらに別の感磁部の性能、特性を、より同一にすることができる。
【００３６】
〔請求項１４の手段〕
請求項１４に記載のストロークセンサによれば、磁石の長手方向の両端にはヨークが付着している。
この手段は、磁石を有する可動子の別態様を示すものである。
【００３７】
〔請求項１５の手段〕
請求項１５に記載のストロークセンサによれば、別磁石の長手方向の両端にはヨークが付着している。
この手段は、磁石および別磁石を有する可動子の別態様を示すものである。
【００３８】
〔請求項１６の手段〕
請求項１６に記載のストロークセンサは、互いに、自身の長手方向が平行となるように、かつ長手方向と垂直な短手方向に対向するように配される２つの磁石と、２つの磁石により短手方向に挟まれるように、かつ、互いに長手方向に関して同一の位置となるように配される２つの感磁部とを備え、２つの感磁部は、それぞれの感磁面が互いに非平行となるように配される。また、それぞれの磁石の短手方向の両端周縁の内、２つの感磁部と向かい合う周縁を感磁部対向周縁と定義すると、２つの磁石は、それぞれの感磁部対向周縁が互いに逆の極性を有するように、それぞれ短手方向に着磁されて配される。
【００３９】
さらに、それぞれの感磁部対向周縁は、２つの感磁部が配される位置を含み長手方向と平行に伸びる配列軸を想定したときに、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するように略同一の曲線状に設けられ、配列軸を挟んで互いに鏡映対称をなす。そして、２つの磁石は、それぞれの感磁部対向周縁が互いに鏡映対称をなしながら、被検出体の直線的な変位に応じて、２つの感磁部に対し長手方向に相対的に変位するとともに、被検出体の回転に応じて、２つの感磁部に対し相対的に回転する。
【００４０】
これにより、請求項１〜請求項１５の手段に比べてストローク量の検出に関して検出範囲が狭くなるものの、ストローク量の検出に必要な感磁部の数を減らして構成を簡易にすることができる。
【００４１】
すなわち、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関は正弦曲線であるから、磁束密度と座標との相関において、正弦曲線が凸状または凹状に曲がる部分を除く部分を直線近似することができる。このため、請求項１〜請求項１５の手段のように配列軸上に２つの感磁部を離して配し、２つの感磁部から得られる２つの電気的出力を利用しなくても、１つの感磁部を配列軸上に配し、１つの感磁部から得られる１つの電気的出力のみを利用してストローク量に関する出力値を得ることができる。
【００４２】
また、配列軸上の同一の位置に、２つの感磁部をそれぞれの感磁面が互いに非平行となるように配することで、請求項３の手段と同様に、２つの感磁部から得られる電気的出力に基づき算出される出力値と磁石の回転角との相関を、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができる。このため、ストローク量の検出に関して検出範囲が狭くなるものの、回転角の検出に関して広い検出範囲で精度の高い出力値を得ることができるので、より少数の感磁部でストローク量および回転角の両方を検出することができる。
【００４３】
なお、ストローク量の検出に利用すべき電気的出力に関しては、２つの感磁部の内の一方の感磁部から得られる電気的出力、または、他方の感磁部から得られる電気的出力のいずれか一方を選択することができる。このため、ストローク量を検出する際には、回転角を目安として、２つの感磁部から得られる２つの電気的出力の内、感磁する磁束密度が大きい方の感磁部から得られる電気的出力を選択することで、出力値に対するＳ／Ｎ比を高めることができる。
【００４４】
〔請求項１７の手段〕
請求項１７に記載のストロークセンサは、被検出体の直線的な変位量を検出するとともに被検出体の回転角を検出し、回転角に応じて直線的な変位量を補正する。
請求項１６に記載のストロークセンサによれば、ストローク量の検出は、１つの感磁部から得られる１つの電気的出力のみを利用するため、被検出体の回転に応じて磁石が回転する場合、回転角の影響が極めて大きい。そこで、請求項１７に記載のように、ストローク量を回転角に応じて補正することにより、ストローク量に関して精度の高い出力値を得ることができる。
【００４５】
〔請求項１８の手段〕
請求項１８に記載の回転角センサは、回転する被検出体の回転角を検出するものである。そして、この回転角センサは、互いに、自身の長手方向が平行となるように、かつ長手方向と垂直な短手方向に対向するように配され、被検出体の回転に応じて回転する２つの磁石と、２つの磁石により短手方向に挟まれるように配される３つの感磁部と、２つの磁石の回転を直線的な変位に変換し、２つの磁石を長手方向に直線的に変位させる回転／ストローク変換機構とを備える。
【００４６】
また、３つの感磁部の内、２つの感磁部は、互いに長手方向に関して同一の位置となるように、かつ、それぞれの感磁面が互いに非平行となるように配され、残り１つの感磁部は、２つの感磁部が配される位置を含み長手方向と平行に伸びる配列軸を想定したときに、配列軸上で２つの感磁部から離れて配されている。さらに、残り１つの感磁部の感磁面と、２つの感磁部の内の一方の感磁部の感磁面とは同一の面方向である。
【００４７】
また、それぞれの磁石の短手方向の両端周縁の内、３つの感磁部と向かい合う周縁を感磁部対向周縁と定義すると、２つの磁石は、それぞれの感磁部対向周縁が互いに逆の極性を有するように、それぞれ短手方向に着磁されて配されている。そして、それぞれの感磁部対向周縁は、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するように略同一の曲線状に設けられ、配列軸を挟んで互いに鏡映対称をなしている。
【００４８】
そして、２つの磁石は、それぞれの感磁部対向周縁が互いに鏡映対称をなしながら、被検出体の回転に応じて、３つの感磁部に対し、相対的に長手方向に直線的に変位するとともに、相対的に回転する。
【００４９】
これにより、回転角をストローク量に変換することができるので、回転角が３６０°を超える場合でも、回転角に関する出力値を回転角と１対１に対応させることができる。また、２つの感磁部の内の一方の感磁部から得られる電気的出力と、残り１つの感磁部から得られる電気的出力とを利用して出力値を算出することで、回転角の変換により生じるストローク量と出力値との相関を、請求項１〜請求項１５の手段と同様に、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができる。
【００５０】
このため、磁束や電気的出力が温度に応じて変動しても、３６０°以上の回転角を高い精度で検出することができる。
【００５１】
〔請求項１９の手段〕
請求項１９に記載の回転角センサによれば、回転角を３６０°の整数倍の角度と３６０°以下の角度とに分け、３６０°の整数倍の角度を、２つの磁石の回転を回転／ストローク変換機構により変換して得られる直線的な変位量に基づき検出するとともに、３６０°以下の角度を、２つの感磁部から得られるそれぞれの電気的出力を利用して検出する。
これにより、３６０°の整数倍の角度をストローク量から大まかに検出するとともに、３６０°以下の角度を、より高精度に検出することで、さらに回転角に関して精度の高い出力値を得ることができる。
【００５２】
すなわち、２つの感磁部の内の一方の感磁部から得られる電気的出力と、他方の感磁部から得られる電気的出力とを利用して３６０°以下の角度に関する出力値を算出することで、３６０°以下の角度に関する出力値と３６０°以下の角度との相関を、請求項３の手段と同様に、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができる。このため、磁束や電気的出力が温度に応じて変動しても、３６０°以下の角度に関して精度の高い出力値を得ることができるので、さらに回転角に関して精度の高い出力値を得ることができる。
【００５３】
なお、回転角を３６０°の整数倍の角度と３６０°以下の角度とに分け、３６０°以下の角度に関して精度の高い出力値を得る方法は、ストローク量が短く回転角の分解能が粗くなってしまう場合に有効である。
【００５４】
〔請求項２０の手段〕
請求項２０に記載の回転角センサは、３つの感磁部とは別の感磁部を備える。そして、別の感磁部は、残り１つの感磁部と配列軸上で同一の位置に配される。また、別の感磁部の感磁面と、２つの感磁部の内の他方の感磁部の感磁面とは同一の面方向である。
これにより、回転角センサは、請求項４に記載のストロークセンサの４つの感磁部と同様の配置をとる。
【００５５】
このため、３６０°の整数倍の角度（回転角の変換により生じるストローク量）の検出、および３６０°以下の角度の検出のそれぞれに関して、請求項４の手段と同様に、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択することで、それぞれの出力値に対するＳ／Ｎ比を高めることができる。
以上により、３６０°の整数倍の角度および３６０°以下の角度の両方に関して、さらに精度の高い出力値を得ることができるので、回転角について、さらに精度の高い出力値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】（ａ）はストロークセンサを示す構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。
【図２】配列軸上の磁束密度の分布を示す特性図である（実施例１）。
【図３】ストローク量と、感磁部の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関を示す特性図である（実施例１）。
【図４】（ａ）はストロークセンサのセンサアセンブリを示す構成図であり、（ｂ）はセンサアセンブリに含まれる演算回路を示す構成図である（実施例１）。
【図５】ストローク量と、オフセット調整後の磁束密度との相関を示す特性図である（実施例１）。
【図６】ストローク量と、ストローク量に関する出力値との相関を示す特性図である（実施例１）。
【図７】（ａ）は２つの円弧状膨出形の磁石間に形成される磁束を示す磁力線図であり、（ｂ）は２つの比較磁石間に形成される磁束を示す磁力線図である（実施例１）。
【図８】（ａ）は、配列軸の座標と配列軸上の磁力線間隔の疎密との相関を、円弧状膨出形の磁石と比較磁石との間で比較する比較図であり、（ｂ）は、磁石のストローク量と、ストロークセンサからの最終的な出力値との相関を、円弧状膨出形の磁石と比較磁石との間で比較する比較図である（実施例１）。
【図９】（ａ）はストロークセンサのセンサアセンブリを示す構成図であり、（ｂ）はセンサアセンブリに含まれるチップを示す構成図である（実施例２）。
【図１０】ストロークセンサを示す構成図である（実施例３）。
【図１１】（ａ）はストロークセンサを示す構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である（実施例４）。
【図１２】ストローク量と、感磁部の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関を示す特性図である（実施例４）。
【図１３】回転角と、感磁部の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関を示す特性図である（実施例４）。
【図１４】（ａ）はストロークセンサのセンサアセンブリを示す構成図であり、（ｂ）はセンサアセンブリに含まれるチップを示す構成図である（実施例４）。
【図１５】ストローク量と、オフセット調整後の磁束密度との相関を示す特性図である（実施例４）。
【図１６】回転角と、回転角に関する出力値との相関を示す特性図である（実施例４）。
【図１７】（ａ）はストローク量と、感磁部の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関を示す特性図であり、（ｂ）はストローク量と、オフセット調整後の磁束密度との相関を示す特性図である（実施例４）。
【図１８】（ａ）はストローク量と、感磁部の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関を示す特性図であり、（ｂ）はストローク量と、オフセット調整後の磁束密度との相関を示す特性図である（実施例４）。
【図１９】（ａ）はストローク量と、感磁部の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関を示す特性図であり、（ｂ）はストローク量と、オフセット調整後の磁束密度との相関を示す特性図である（実施例４）。
【図２０】回転角と、感磁部の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関を示す特性図である（実施例４）。
【図２１】回転角と、感磁部の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関を示す特性図である（実施例４）。
【図２２】回転角と、感磁部の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関を示す特性図である（実施例４）。
【図２３】（ａ）はストロークセンサを示す構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である（実施例５）。
【図２４】（ａ）〜（ｃ）はストローク量と、感磁部の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関を示す特性図であり、（ｄ）はストローク量と、ストローク量に関する補正後の出力値との相関を示す特性図である（実施例５）。
【図２５】回転角センサを示す構成図である（実施例６）。
【図２６】回転角が３６０°を超える場合を含む、回転角と、回転角をストローク量に変換して得られる「回転角に関する出力値」との相関を示す特性図である（実施例６）。
【図２７】回転角が３６０°を超える場合を含む、回転角と、回転角に関する出力値との相関を示す特性図である（実施例６）。
【図２８】ストロークセンサを示す構成図である（変形例）。
【図２９】ストロークセンサを示す構成図である（変形例）。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
第１の形態のストロークセンサは、直線的に変位する被検出体の直線的な変位量（ストローク量）を検出するものであり、自身の長手方向と垂直な方向に着磁される磁石と、長手方向と平行に配列され、磁石により形成される磁束に感磁して電気的出力を発生する２つの感磁部とを備える。
【００５８】
そして、２つの感磁部は、それぞれの感磁面が互いに同一の面方向となるように配される。また、磁石は、被検出体の直線的な変位に応じて、２つの感磁部に対し長手方向に相対的に変位するとともに、２つの感磁部が並ぶ配列軸と着磁方向に向かい合う感磁部対向周縁を有する。そして、感磁部対向周縁は、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するように曲線状に設けられている。
【００５９】
また、ストロークセンサは、磁石の感磁部対向周縁と同一形状の感磁部対向周縁を有する別磁石を備える。そして、別磁石は、自身の感磁部対向周縁側の極性が磁石の感磁部対向周縁側の極性と逆になるように着磁され、自身の感磁部対向周縁が配列軸を挟んで磁石の感磁部対向周縁と鏡映対称をなすように、磁石とともに２つの感磁部に対して相対的に変位する。
そして、２つの感磁部は、正弦曲線の周期の１／４の距離だけ離れて配列軸上に配列されている。
【００６０】
第２の形態のストロークセンサによれば、２つの感磁部は、それぞれホール素子であり、１つのチップで構成されている。
【００６１】
第３の形態のストロークセンサによれば、磁石は、感磁部対向周縁と着磁方向に反対側の周縁が磁性体により覆われている。また、別磁石も、感磁部対向周縁と着磁方向に反対側の周縁が磁性体により覆われている。
【００６２】
第４の形態のストロークセンサによれば、２つの感磁部とは別の感磁部が、２つの感磁部の内の少なくとも一方の感磁部と配列軸上で略同一の位置に配され、別の感磁部の感磁面は、一方の感磁部の感磁面と非平行である。そして、被検出体は直線的に変位するとともに回転し、磁石および別磁石は、２つの感磁部および別の感磁部に対し長手方向に相対的に変位するとともに、被検出体の回転に応じて、２つの感磁部および別の感磁部に対し相対的に回転する。
【００６３】
また、直線的な変位量の検出に関しては、回転角を目安として、第１組合せまたは第３組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択して利用し、回転角の検出に関しては、直線的な変位量を目安として、第２組合せまたは第４組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択して利用する。
さらに、２つの感磁部、別の感磁部、および、さらに別の感磁部は、それぞれホール素子である。そして、２つの感磁部が１つのチップで構成され、別の感磁部とさらに別の感磁部とが１つのチップで構成されている。
【００６４】
第５の形態のストロークセンサは、互いに、自身の長手方向が平行となるように、かつ長手方向と垂直な短手方向に対向するように配される２つの磁石と、２つの磁石により短手方向に挟まれるように、かつ、互いに長手方向に関して同一の位置となるように配される２つの感磁部とを備え、２つの感磁部は、それぞれの感磁面が互いに非平行となるように配される。また、それぞれの磁石の短手方向の両端周縁の内、２つの感磁部と向かい合う周縁を感磁部対向周縁と定義すると、２つの磁石は、それぞれの感磁部対向周縁が互いに逆の極性を有するように、それぞれ短手方向に着磁されて配される。
【００６５】
さらに、それぞれの感磁部対向周縁は、２つの感磁部が配される位置を含み長手方向と平行に伸びる配列軸を想定したときに、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するように略同一の曲線状に設けられ、配列軸を挟んで互いに鏡映対称をなす。そして、２つの磁石は、それぞれの感磁部対向周縁が互いに鏡映対称をなしながら、被検出体の直線的な変位に応じて、２つの感磁部に対し長手方向に相対的に変位するとともに、被検出体の回転に応じて、２つの感磁部に対し相対的に回転する。
【００６６】
また、このストロークセンサは、被検出体の直線的な変位量を検出するとともに被検出体の回転角を検出し、回転角に応じて直線的な変位量を補正する。
【００６７】
第６の形態の回転角センサは、回転する被検出体の回転角を検出するものである。そして、この回転角センサは、互いに、自身の長手方向が平行となるように、かつ長手方向と垂直な短手方向に対向するように配され、被検出体の回転に応じて回転する２つの磁石と、２つの磁石により短手方向に挟まれるように配される３つの感磁部と、２つの磁石の回転を直線的な変位に変換し、２つの磁石を長手方向に直線的に変位させる回転／ストローク変換機構とを備える。
【００６８】
また、３つの感磁部の内、２つの感磁部は、互いに長手方向に関して同一の位置となるように、かつ、それぞれの感磁面が互いに非平行となるように配され、残り１つの感磁部は、２つの感磁部が配される位置を含み長手方向と平行に伸びる配列軸を想定したときに、配列軸上で２つの感磁部から離れて配されている。さらに、残り１つの感磁部の感磁面と、２つの感磁部の内の一方の感磁部の感磁面とは同一の面方向である。
【００６９】
また、それぞれの磁石の短手方向の両端周縁の内、３つの感磁部と向かい合う周縁を感磁部対向周縁と定義すると、２つの磁石は、それぞれの感磁部対向周縁が互いに逆の極性を有するように、それぞれ短手方向に着磁されて配されている。そして、それぞれの感磁部対向周縁は、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するように略同一の曲線状に設けられ、配列軸を挟んで互いに鏡映対称をなしている。
【００７０】
そして、２つの磁石は、それぞれの感磁部対向周縁が互いに鏡映対称をなしながら、被検出体の回転に応じて、３つの感磁部に対し、相対的に長手方向に直線的に変位するとともに、相対的に回転する。
【００７１】
また、この回転角センサは、回転角を３６０°の整数倍の角度と３６０°以下の角度とに分け、３６０°の整数倍の角度を、２つの磁石の回転を回転／ストローク変換機構により変換して得られる直線的な変位量に基づき検出するとともに、３６０°以下の角度を、２つの感磁部から得られるそれぞれの電気的出力を利用して検出する。
【００７２】
さらに、回転角センサは、３つの感磁部とは別の感磁部を備える。そして、別の感磁部は、残り１つの感磁部と配列軸上で同一の位置に配される。また、別の感磁部の感磁面と、２つの感磁部の内の他方の感磁部の感磁面とは同一の面方向である。
【実施例】
【００７３】
〔実施例１の構成〕
実施例１のストロークセンサ１の構成を、図１〜図６を用いて説明する。
ストロークセンサ１は、直線的に変位する被検出体（図示せず）の直線的な変位量（ストローク量）を検出するものであり、図１に示すように、磁束を形成し被検出体の変位に応じて直線的に変位する可動子としての２つの磁石２、３と、磁束密度を検出し、電気的出力に変換して出力する固定子としての２つの感磁部４、５とを備え、可動子と固定子とが接触することなく被検出体のストローク量を検出することができる非接触式の検出器である。
【００７４】
また、ストロークセンサ１は、例えば車両に搭載され、２つの感磁部４、５から出力される電気的出力に基づいて出力値を算出する。そして、算出された出力値は電子制御装置（ＥＣＵ）に入力されて各種の制御処理に用いられる。
例えば、ストロークセンサ１は、サスペンションの変化を検出するハイトセンサ、エンジンの吸気弁を駆動するためのカムシャフトの位置を検出するカムストロークセンサ、ＥＧＲ量を可変するＥＧＲアクチュエータのリフト量を検出するＥＧＲリフトセンサ等に好適に利用できる。
【００７５】
さらに、ストロークセンサ１は、トロイダルＣＶＴ（トロイダルとは円環体を意味し、ＣＶＴとは、ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎの頭文字のみを略記したものであり、無段階に変速比を変えられる自動変速機のことである）において、入力ディスクと出力ディスクとに接触して変速比を決めるパワーローラの位置を把握するのに好適に利用できる。
【００７６】
磁石２、３は、棒状に長く設けられるとともに、各々、自身の長手方向に垂直な短手方向に円弧状に膨出するように設けられて膨出端縁６、７を形成している。すなわち、磁石２、３の膨出端縁６、７は、円弧をなしている。また、磁石２、３は、各々の短手方向に着磁されている。そして、磁石２、３は、各々の長手方向が一致するように、かつ、各々の短手方向が一致するように配され、被検出体の変位に応じて長手方向に直線的に変位する。
【００７７】
ここで、膨出端縁６、７は、各々、２つの感磁部４、５が並ぶ配列軸と着磁方向に向かい合うように配されている。つまり、膨出端縁６、７は、各々、配列軸と着磁方向に向かい合う感磁部対向周縁をなしている。また、膨出端縁６、７は、互いに配列軸を挟んで鏡映対象をなすように対向している。さらに、磁石２、３は、磁石２の短手方向一端側の極性と磁石３の短手方向他端側の極性とが逆になるように（つまり、膨出端縁６の側の極性と膨出端縁７の側の極性とが逆になるように）着磁されて配されている。
【００７８】
そして、磁石２、３は、このような膨出端縁６、７の位置関係を保って鏡映対象をなしながら長手方向に移動する。なお、配列軸の方向と長手方向とは平行であり、着磁方向と短手方向とは同一または平行である。
【００７９】
また、長手方向および短手方向に垂直な第３の方向を定義すると、膨出端縁６、７は、配列軸のいずれの座標で長手方向に垂直に切断されても、切断線８、９は、第３の方向に平行かつ互いに同一長さの線分をなす。すなわち、膨出端縁６、７は、細長の矩形状平面が円弧状に曲がる円弧曲面をなす。
【００８０】
そして、膨出端縁６、７の対向により、例えば、配列軸上における短手方向に垂直な磁束密度は、図２に示すような分布を示す。この磁束密度の分布によれば、膨出端縁６、７が円弧であることにより、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関は、例えば、正弦関数にオフセットを加算した正弦曲線に略一致する。そして、このような相関を有する磁束が、磁石２、３とともに長手方向に直線的に変位する。
【００８１】
感磁部４、５は、磁石２、３により形成される磁束に感磁してアナログ信号を発生するホール素子（図示せず）と、ホール素子から得られるアナログ信号をデジタル処理する回路（図示せず）とが１パッケージ化されたホールＩＣである。そして、感磁部４、５は、デジタル化された電気的出力を後記する演算回路１３に出力する。
【００８２】
また、感磁部４、５は、図１（ａ）に示すように、配列軸上で所定の間隔を有して配列されている。そして、この間隔は、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関である正弦曲線の周期２ｄの１／４の長さｄ／２である。つまり、感磁部４、５は、ｄ／２だけ離れて配列軸上に配列されている。
【００８３】
なお、感磁部４、５は、互換可能な同一性能、同一特性のホールＩＣである。つまり、感磁部４、５のホール電流Ｉａ、Ｉｂは、各々のホール素子への印加電圧、および各々のホール素子の温度が同一であれば同じ値となり、感磁部４、５のホール係数Ｋａ、Ｋｂも、各々のホール素子の温度が同一であれば同じ値になる。
また、感磁部４、５は、それぞれの感磁面が互いに同一の面方向となるように（例えば、短手方向に垂直となるように）、配されている。
【００８４】
以上により、磁石２、３の長手方向への直線的な変位量（以下、ストローク量Ｌと呼ぶ）と、感磁部４、５の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度（つまり、感磁部４、５により直接的に感磁される磁束の磁束密度）との相関は、例えば、図３の特性線α、βに示すように、互いの位相差がｄ／２の正弦関数にオフセットを加算した正弦曲線に略一致する。
【００８５】
すなわち、特性線αは、ストローク量Ｌを変数とする正弦関数にオフセットを加算した正弦曲線に略一致し、特性線βは、特性線αをｄ／２だけ平行移動したものになる。ここで、ｄ／２は、特性線αの周期２ｄの１／４に相当するから、特性線βは、ストローク量Ｌを変数とする余弦関数にオフセットを加算した余弦曲線に略一致する。なお、特性線α、βの振幅は同一である。
【００８６】
また、感磁部４、５から出力される電気的出力には、図４に示すＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサの略）１４にて各種の演算処理が施される。ＤＳＰ１４は、Ｄ／Ａ変換器１５とともに１つの演算回路１３を構成し、演算回路１３は、感磁部４、５としての２つのホールＩＣとともに１つのセンサアセンブリ１６を構成する。
【００８７】
ＤＳＰ１４には、感磁部４、５から得られるそれぞれの電気的出力からオフセット量を減ずる第１オフセット調整手段１７、第１オフセット調整手段１７から得られる２つの算出値を用いて得られる数値に、逆三角関数演算を施す第１逆三角関数演算手段１８、およびゲイン調整手段１９の機能が具備されている。
【００８８】
第１オフセット調整手段１７は、特性線α、βにおける磁束密度の最大値と最小値との中間値に相当する数値をオフセット量として、感磁部４、５の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度から減じるものである。なお、中間値は、例えば、最大値と最小値との加重平均値として算出される。
【００８９】
これにより、図３における特性線αは、図５に示すように、ストローク量Ｌを変数とする正弦関数に略一致する特性線α´になり、図３における特性線βは、ストローク量Ｌを変数とする余弦関数に略一致する特性線β´になる。すなわち、第１オフセット調整手段１７の処理を経た磁束密度、つまりオフセット調整後の磁束密度とストローク量Ｌとの相関は、ストローク量Ｌを変数とする正弦関数に近似する特性線α´、およびストローク量Ｌを変数とする余弦関数に近似する特性線β´になる。
【００９０】
したがって、オフセット調整後の磁束密度に相当する出力値、つまり、２つのホールＩＣ（感磁部４、５）から出力されるホール電圧をオフセット調整した出力電圧Ｖａ、Ｖｂは、各々の振幅Ｅａ、Ｅｂを用いると下記の数式１、２を近似式として表される。
〔数式１〕
Ｖａ＝Ｅａ・ｓｉｎＬ
〔数式２〕
Ｖｂ＝Ｅｂ・ｃｏｓＬ
【００９１】
また、振幅Ｅａ、Ｅｂは、図２に示す磁束密度の分布の振幅をＢで表記すると、下記の数式３、４で表される。
〔数式３〕
Ｅａ＝Ｋａ・Ｉａ・Ｂ
〔数式４〕
Ｅｂ＝Ｋｂ・Ｉｂ・Ｂ
【００９２】
ここで、感磁部４、５は、互換可能な同一性能、同一特性のホールＩＣであり、同じ温度の雰囲気で使用されているので、ホール電流Ｉａ、Ｉｂは互いに等しく、ホール係数Ｋａ、Ｋｂも互いに等しい。また、感磁部４、５が感磁する磁束は、両方とも磁石２、３により形成される同じ磁束であるからＢの数値も互いに等しい。このため、振幅Ｅａ、Ｅｂは、互いに等しくなるので、数式５に示すように、Ｖａ／Ｖｂは、ストローク量Ｌを変数とする正接に略一致する。
〔数式５〕
Ｖａ／Ｖｂ＝ｔａｎＬ
【００９３】
よって、下記の数式６に示すように、Ｖａ／Ｖｂに逆三角関数演算を施すことによりストローク量Ｌを求めることができる。
〔数式６〕
Ｌ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖａ／Ｖｂ）
【００９４】
第１逆三角関数演算手段１８は、第１オフセット調整手段１７から得られる２つの算出値を互いに除して得られる数値に逆三角関数演算を施すことで、数式５、６に相当する演算処理を行うものである。そして、第１逆三角関数演算手段１８は、逆三角関数演算により得られた数値に、下記の数式７に相当する演算処理を施し、この演算処理により得られた数値をストローク量Ｌに関する出力値Ｖ（Ｌ）とする。
〔数式７〕
Ｖ（Ｌ）＝ａｒｃｔａｎ（Ｖａ／Ｖｂ）・ｄ／π
【００９５】
これにより、ストローク量Ｌに対する出力値Ｖ（Ｌ）は、図６に示すように、ストローク量Ｌの実使用範囲において理想的なリニア特性を示す。そして、算出された出力値Ｖ（Ｌ）に相当するデジタル信号が、Ｄ／Ａ変換器１５によりアナログ処理されてＥＣＵに出力される（図４参照）。
なお、ゲイン調整手段１９は、振幅Ｅａ、Ｅｂが電気的な差異により互いに等しくならないときに、振幅Ｅａ、Ｅｂが互いに等しくなるように電気的な調整を行うものである。
【００９６】
〔実施例１の効果〕
実施例１のストロークセンサ１は、互いに、自身の長手方向が平行となるように、かつ長手方向と垂直な短手方向に対向するように配され、被検出体の直線的な変位に応じて長手方向に直線的に変位する２つの磁石２、３と、２つの磁石２、３により短手方向に挟まれるように、かつ、互いに長手方向に離されて、長手方向に平行するように配される２つの感磁部４、５とを備える。
【００９７】
磁石２、３は、各々、円弧状の膨出端縁６、７を有しており、膨出端縁６、７は、互いに配列軸を挟んで鏡映対象をなすように対向している。また、磁石２、３は、膨出端縁６の側の極性と膨出端縁７の側の極性とが逆になるように着磁されて配されている。そして、磁石２、３は、このような膨出端縁６、７の位置関係を保ちながら長手方向に直線的に変位する。
【００９８】
この結果、感磁部４、５が並ぶ配列軸上の磁束密度の分布は、例えば、周期２ｄの正弦関数にオフセットを加算した正弦曲線に略一致し（図２参照）、このような分布を有する磁束が、磁石２、３とともに長手方向に変位する。また、感磁部４、５は、このように変位する磁束に感磁することで、自身が発生する電気的出力を可変する。なお、感磁部４、５は、ｄ／２だけ離れて配列軸上に配列されている。
【００９９】
これにより、ストローク量Ｌと感磁部４の電気的出力に基づき算出される磁束密度との相関である特性線α、および、ストローク量Ｌと感磁部５の電気的出力に基づき算出される磁束密度との相関である特性線βは、両方とも正弦曲線に略一致する。また、特性線α、βは、同一周期かつ位相差が周期の１／４になる（図３参照）。
このため、特性線αをオフセット調整した特性線α´を、ストローク量Ｌを変数とする正弦関数とみなせば、特性線βをオフセット調整した特性線β´を、ストローク量Ｌを変数とする余弦関数とみなすことができる（図５参照）。
【０１００】
したがって、感磁部４から出力されるホール電圧をオフセット調整した出力電圧Ｖａを、感磁部５から出力されるホール電圧をオフセット調整した出力電圧Ｖｂで除することにより、ストローク量Ｌを変数とする正接に相当する数値を得ることができる。また、磁石２、３により形成される磁束の温度特性や、感磁部４、５から得られる電気的出力の温度特性を、除算によりキャンセルすることができる（数式５参照）。
【０１０１】
この結果、得られた正接を逆三角関数処理することで、ストローク量Ｌと逆三角関数処理により得られた数値との相関を、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができる（数式６、７参照）。
以上により、可動子としての磁石２、３によって形成される磁束や、固定子としての感磁部４、５から得られる電気的出力が温度に応じて変動しても、ストローク量Ｌに関して精度の高い出力値Ｖ（Ｌ）を得ることができる。
【０１０２】
また、配列軸を中心軸として磁石２、３が回転しても、感磁部４、５がそれぞれ感磁する磁束密度は同じ比率で変動する。このため、磁石２、３の回転に伴うストローク量Ｌの検出誤差を抑制することができる。
【０１０３】
また、感磁部４、５間の距離が特性線α、βの周期２ｄの１／４であるから、上記のように、特性線α´を、ストローク量Ｌを変数とする正弦関数とみなせば、特性線β´を、ストローク量Ｌを変数とする余弦関数とみなすことができる。
このため、感磁部４、５間の距離が周期２ｄの１／４でない場合に比べて、ストローク量Ｌを簡便に算出することができるので、演算負荷を下げることができる。
【０１０４】
また、膨出端縁６、７は、配列軸のいずれの座標で長手方向に垂直に切断されても、切断線８、９は、第３の方向に平行かつ互いに同一長さの線分をなす（図１（ｂ）参照）。
これにより、配列軸上の磁束密度の分布を、より確実に正弦曲線に近似させることができる。
【０１０５】
ここで、実施例１の円弧状膨出形の磁石２、３を採用した場合に、配列軸上の磁束密度の分布（配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関）が正弦曲線に近づくこと、および、ストローク量Ｌに対する誤差が小さくなることを、図７に示す単純棒形の磁石との比較により説明する（以下、比較対象となる単純棒形の磁石を比較磁石と呼ぶ）。なお、図７（ａ）は、実施例１の円弧状膨出形の磁石２、３間に形成される磁束を、磁力線を用いて示すものであり、図７（ｂ）は、２つの比較磁石間に形成される磁束を、磁力線を用いて示すものである。
【０１０６】
磁石２、３のような膨出形の場合、磁石２、３の対向範囲の配列軸上において、磁束密度に相当する磁力線間隔の疎密は、図７（ａ）に示すように、膨出端縁６、７間の短手方向の距離が最も小さい中央位置で最も密になり、膨出端縁６、７間の短手方向の距離が最も大きい図示左右両端の端位置で最も疎になる。また、配列軸上の磁力線間隔の疎密は、中央位置から両方の端位置に向かって徐々に疎になる。そして、膨出端縁６、７を円弧状に設けることで、配列軸上の磁力線間隔の疎密と配列軸の座標との相関を正弦曲線に略一致させることができる（図８（ａ）の円弧状膨出形の磁石の相関を参照）。
【０１０７】
これに対し、比較磁石の場合、２つの比較磁石の対向範囲の配列軸上において、磁力線間隔の疎密は、図７（ｂ）に示すように、中央位置を含む広範囲でほぼ一定になり、図示左右両端の端位置の近傍で中央位置よりも疎になる。このため、配列軸上の磁力線間隔の疎密は、中央位置から両方の端位置に向かって一定に保たれ、所定の位置を超えた後、急激に疎になる（図８（ａ）の比較磁石の相関を参照）。
【０１０８】
この結果、比較磁石を可動子に採用した場合、ストローク量Ｌに対する出力値Ｖ（Ｌ）の相関は、ストローク量Ｌの実使用範囲において理想的なリニア特性とならず、ストローク量Ｌに対する誤差は、円弧状膨出形の磁石２、３よりも大きくなる（図８（ｂ）参照）。
【０１０９】
〔実施例２〕
実施例２のストロークセンサ１によれば、感磁部４、５は、互換可能な同一性能、同一特性のホール素子であり、図９に示すように、第１オフセット調整手段１７、第１逆三角関数演算手段１８およびゲイン調整手段１９の機能を具備するＤＳＰ１４とともに１つのチップ２０で構成されている。
【０１１０】
なお、チップ２０は、感磁部４、５としてのホール素子からの出力信号を増幅するオペアンプ２１、２２、増幅された出力信号をデジタル処理するＡ／Ｄ変換器２３、およびＤ／Ａ変換器１５の機能も含むように設けられている。
これにより、ストロークセンサ１の体格を小型化することができるとともに、感磁部４、５の性能、特性を、より同一にすることができる。
【０１１１】
〔実施例３〕
実施例３のストロークセンサ１によれば、図１０に示すように、磁石２、３は、それぞれ、膨出端縁６、７と着磁方向に反対側の周縁２６、２７が磁性体２８により覆われている。
これにより、外乱磁場に対するロバスト性を高めることができる。
【０１１２】
〔実施例４の構成〕
実施例４のストロークセンサ１の構成を、図１１〜図２２を用いて説明する。
なお、実施例４のストロークセンサ１は、ストローク量Ｌとともに回転角θを検出することができるものであり、例えば、トロイダルＣＶＴにおいて、パワーローラを傾転自在に支持するトラニオンの傾転軸方向に関する位置および傾転角度を、両方とも把握するために好適に利用できる。
【０１１３】
実施例４のストロークセンサ１によれば、感磁部４、５とは別の感磁部３０が、感磁部４と配列軸上で略同一の位置に配され、感磁部３０とはさらに別の感磁部３１が、感磁部５と配列軸上で略同一の位置に配されている。
【０１１４】
感磁部４、３０は、それぞれの感磁面が９０°よりも小さい角度θｃをなすように配され、感磁部５、３１も、それぞれの感磁面が角度θｃをなすように配されている。また、感磁部４、５は、それぞれの感磁面が同一の面方向をなすように配され、感磁部３０、３１も、それぞれの感磁面が同一の面方向をなすように配されている。さらに、感磁部４、３０と感磁部５、３１とは、ｄ／２よりも短い距離ｅだけ離れて配列軸上に配されている。また、感磁部４、５、３０、３１は、互換可能な同一性能、同一特性のホール素子である。
【０１１５】
そして、被検出体は直線的に変位するとともに回転し、磁石２、３は、被検出体の直線的な変位に応じて感磁部４、５、３０、３１に対し長手方向に相対的に変位するとともに、被検出体の回転に応じて感磁部４、５、３０、３１に対し相対的に回転する。
【０１１６】
以上により、回転角θが０°の場合、磁石２、３の長手方向へのストローク量Ｌと、感磁部４、５の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関は、例えば、図１２の特性線γ、δに示すように、互いの位相差がｅの正弦関数にオフセットを加算した正弦曲線に略一致する。また、ストローク量Ｌと、感磁部３０、３１の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関は、例えば、図１２の特性線ε、ζに示すように、互いの位相差がｅの正弦関数にオフセットを加算した正弦曲線に略一致する。
【０１１７】
すなわち、特性線γ、δおよび特性線ε、ζは、ストローク量Ｌを変数とする正弦関数にオフセットを加算した正弦曲線に略一致し、特性線δ、ζは、特性線γ、εを、それぞれｅだけ平行移動したものになる。また、特性線γ、δの振幅は互いに等しく、特性線ε、ζの振幅は互いに等しい。そして、特性線γ、δの振幅と特性線ε、ζの振幅との大小関係は、後記するように回転角θに応じて変化する。
【０１１８】
また、ストローク量Ｌが０の場合、磁石２、３の回転角θと感磁部４、３０の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関は、例えば、図１３の特性線η、ιに示すように、互いの位相差がθｃの正弦曲線に略一致する。また、回転角θと、感磁部５、３１の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関は、例えば、図１３の特性線κ、λに示すように、互いの位相差がθｃの正弦曲線に略一致する。
【０１１９】
すなわち、特性線η、ιおよび特性線κ、λは、回転角θを変数とする正弦曲線に略一致し、特性線ι、λは、特性線η、κを、それぞれθｃだけ平行移動したものになる。また、特性線η、ιの振幅は互いに等しく、特性線κ、λの振幅は互いに等しい。そして、特性線η、ιの振幅と特性線κ、λの振幅との大小関係は、後記するようにストローク量Ｌに応じて変化する。
【０１２０】
また、感磁部４、５、３０、３１は、それぞれホール素子であり、図１４に示すように、感磁部４、５は、１つのチップ２０ａに含まれており、感磁部３０、３１は、チップ２０ａとは別の１つのチップ２０ｂに含まれている。そして、センサアセンブリ１６は、チップ２０ａ、２０ｂとともに演算回路１３を有し、演算回路１３は、実施例１と同様に、ＤＳＰ１４およびＤ／Ａ変換器１５等を有する。
【０１２１】
ここで、実施例４のＤＳＰ１４は、第１オフセット調整手段１７、第１逆三角関数演算手段１８とともに、後記する第２オフセット調整手段３３、および第２〜第４逆三角関数演算手段３４〜３６の機能を有する。
【０１２２】
また、チップ２０ａは、オペアンプ２１、２２の機能とともに、オペアンプ２１、２２で増幅された出力信号をデジタル処理するＡ／Ｄ変換器２３ａの機能を含んでおり、デジタル処理された出力信号は演算回路１３に出力される。さらに、チップ２０ｂは、感磁部３０、３１からの出力信号をそれぞれ増幅するオペアンプ３８、３９の機能とともに、オペアンプ３８、３９で増幅された出力信号をデジタル処理するＡ／Ｄ変換器２３ｂの機能を含んでおり、デジタル処理された出力信号は演算回路１３に出力される。
【０１２３】
第２オフセット調整手段３３は、感磁部３０、３１から得られるそれぞれの電気的出力からオフセット量を減じるものであり、例えば、特性線ε、ζにおける磁束密度の最大値と最小値との中間値に相当する数値をオフセット量として、感磁部３０、３１の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度から減じるものである。なお、中間値は、例えば、最大値と最小値との加重平均値として算出される。
【０１２４】
なお、第１オフセット調整手段１７は、実施例１と同様に、感磁部４、５から得られるそれぞれの電気的出力からオフセット量を減じる。すなわち、実施例４の第１オフセット調整手段１７は、特性線γ、δにおける磁束密度の最大値と最小値との中間値に相当する数値をオフセット量として、感磁部４、５の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度から減じる
【０１２５】
そして、図１２における特性線γ、δは、第１オフセット調整手段１７の処理を経ることで、図１５に示すように、それぞれ、ストローク量Ｌを変数とする正弦関数に略一致する特性線γ´、δ´になる。また、特性線ε、ζは、第２オフセット調整手段３３の処理を経ることで、それぞれ、ストローク量Ｌを変数とする正弦関数に略一致する特性線ε´、ζ´になる。
【０１２６】
ここで、特性線γ´、δ´は、互いの位相差がｅとなる２つの正弦関数であり、特性線δ´は、特性線γ´をｅだけ平行移動したものになる。また、特性線γ´、δ´の振幅は互いに等しい。
同様に、特性線ε´、ζ´は、互いの位相差がｅとなる２つの正弦関数であり、特性線ζ´は、特性線ε´をｅだけ平行移動したものになる。また、特性線ε´、ζ´の振幅は互いに等しい。
【０１２７】
したがって、感磁部４、５から出力されるホール電圧を増幅してオフセット調整した出力電圧Ｖｃ、Ｖｄは、各々の振幅Ｅｃ、Ｅｄを用いるとともにストローク量Ｌを変数として用いると、下記の数式８、９を近似式として表される。
〔数式８〕
Ｖｃ＝Ｅｃ・ｓｉｎＬ
〔数式９〕
Ｖｄ＝Ｅｄ・ｓｉｎ（Ｌ−ｅ）
【０１２８】
また、感磁部３０、３１から出力されるホール電圧を増幅してオフセット調整した出力電圧Ｖｅ、Ｖｆは、各々の振幅Ｅｅ、Ｅｆを用いるとともにストローク量Ｌを変数として用いると、下記の数式１０、１１を近似式として表される。
〔数式１０〕
Ｖｅ＝Ｅｅ・ｓｉｎＬ
〔数式１１〕
Ｖｆ＝Ｅｆ・ｓｉｎ（Ｌ−ｅ）
【０１２９】
ここで、実施例１の振幅Ｅａ、Ｅｂと同様に、振幅Ｅｃ、Ｅｄは互いに等しく、振幅Ｅｅ、Ｅｆも互いに等しい。このため、例えば、出力電圧Ｖｃ、Ｖｄの差（Ｖｃ−Ｖｄ）および和（Ｖｃ＋Ｖｄ）を求め、差（Ｖｃ−Ｖｄ）を和（Ｖｃ＋Ｖｄ）で除することにより、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性をキャンセルすることができる。また、出力電圧Ｖｅ、Ｖｆの差（Ｖｅ−Ｖｆ）および和（Ｖｅ＋Ｖｆ）を求め、差（Ｖｅ−Ｖｆ）を和（Ｖｅ＋Ｖｆ）で除することによっても、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性をキャンセルすることができる。
【０１３０】
さらに、これらの除算により得た数値から、ストローク量Ｌを変数とする正接に相当する数値を得ることができ、得られた正接を逆三角関数処理することで、ストローク量Ｌに関して下記の数式１２、１３を得ることができる。
〔数式１２〕
Ｌ＝ａｒｃｔａｎ〔ｃｏｔ｛ｅ／２・π／ｄ・（Ｖｃ−Ｖｄ）／（Ｖｃ＋Ｖｄ）｝〕
〔数式１３〕
Ｌ＝ａｒｃｔａｎ〔ｃｏｔ｛ｅ／２・π／ｄ・（Ｖｅ−Ｖｆ）／（Ｖｅ＋Ｖｆ）｝〕
【０１３１】
第１逆三角関数演算手段１８は、第１オフセット調整手段１７から得られる２つの算出値（出力電圧Ｖｃ、Ｖｄ）を用いて得られる数値に逆三角関数演算を施すことで、数式１２に相当する演算処理を行うものである。そして、第１逆三角関数演算手段１８は、逆三角関数演算により得られた数値に、下記の数式１４に相当する演算処理を施し、この演算処理により得られた数値をストローク量Ｌに関する出力値Ｖ（Ｌ）とする。
〔数式１４〕
Ｖ（Ｌ）＝ａｒｃｔａｎ〔ｃｏｔ｛ｅ／２・π／ｄ・（Ｖｃ−Ｖｄ）／（Ｖｃ＋Ｖｄ）｝〕・ｄ／π
【０１３２】
また、第３逆三角関数演算手段３５は、第２オフセット調整手段３３から得られる２つの算出値（出力電圧Ｖｅ、Ｖｆ）を用いて得られる数値に逆三角関数演算を施すことで、数式１３に相当する演算処理を行うものである。そして、第３逆三角関数演算手段３５は、逆三角関数演算により得られた数値に、下記の数式１５に相当する演算処理を施し、この演算処理により得られた数値をストローク量Ｌに関する出力値Ｖ（Ｌ）とする。
〔数式１５〕
Ｖ（Ｌ）＝ａｒｃｔａｎ〔ｃｏｔ｛ｅ／２・π／ｄ・（Ｖｅ−Ｖｆ）／（Ｖｅ＋Ｖｆ）｝〕・ｄ／π
【０１３３】
以上により、感磁部４、５から出力されるホール電圧（つまり、特性線γ、δにより示される磁束密度に相当する）を利用することにより、ストローク量Ｌに対する出力値Ｖ（Ｌ）を、図６と同様に、ストローク量Ｌの実使用範囲において理想的なリニア特性にすることができる。同様に、感磁部３０、３１から出力されるホール電圧（つまり、特性線ε、ζにより示される磁束密度に相当する）を利用することによっても、ストローク量Ｌに対する出力値Ｖ（Ｌ）を、図６と同様に、ストローク量Ｌの実使用範囲において理想的なリニア特性にすることができる。
【０１３４】
次に、感磁部４、３０から出力されるホール電圧を増幅した後、第１、第２オフセット調整手段１７、３３のそれぞれにより処理することなく得られる出力電圧Ｖｇ、Ｖｈを考えると、出力電圧Ｖｇ、Ｖｈは、各々の振幅Ｅｇ、Ｅｈを用いるとともに回転角θを変数として用いると、下記の数式１６、１７を近似式として表される。
〔数式１６〕
Ｖｇ＝Ｅｇ・ｓｉｎθ
〔数式１７〕
Ｖｈ＝Ｅｈ・ｓｉｎ（θ−θｃ）
【０１３５】
また、感磁部５、３１から出力されるホール電圧を増幅した後、第１、第２オフセット調整手段１７、３３のそれぞれにより処理することなく得られる出力電圧Ｖｉ、Ｖｊを考えると、出力電圧Ｖｉ、Ｖｊは、各々の振幅Ｅｉ、Ｅｊを用いるとともに回転角θを変数として用いると、下記の数式１８、１９を近似式として表される。
〔数式１８〕
Ｖｉ＝Ｅｉ・ｓｉｎθ
〔数式１９〕
Ｖｊ＝Ｅｊ・ｓｉｎ（θ−θｃ）
【０１３６】
ここで、実施例１の振幅Ｅａ、Ｅｂと同様に、振幅Ｅｇ、Ｅｈは互いに等しく、振幅Ｅｉ、Ｅｊも互いに等しい。このため、例えば、出力電圧Ｖｇ、Ｖｈの差（Ｖｇ−Ｖｈ）および和（Ｖｇ＋Ｖｈ）を求め、差（Ｖｇ−Ｖｈ）を和（Ｖｇ＋Ｖｈ）で除することにより、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性をキャンセルすることができる。また、出力電圧Ｖｉ、Ｖｊの差（Ｖｉ−Ｖｊ）および和（Ｖｉ＋Ｖｊ）を求め、差（Ｖｉ−Ｖｊ）を和（Ｖｉ＋Ｖｊ）で除することによっても、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性をキャンセルすることができる。
【０１３７】
さらに、これらの除算により得た数値から、回転角θを変数とする正接に相当する数値を得ることができ、得られた正接を逆三角関数処理することで、回転角θに関して下記の数式２０、２１を得ることができる。
〔数式２０〕
θ＝ａｒｃｔａｎ〔ｃｏｔ｛θｃ／２・π／１８０°・（Ｖｇ−Ｖｈ）／（Ｖｇ＋Ｖｈ）｝〕
〔数式２１〕
θ＝ａｒｃｔａｎ〔ｃｏｔ｛θｃ／２・π／１８０°・（Ｖｉ−Ｖｊ）／（Ｖｉ＋Ｖｊ）｝〕
【０１３８】
第２逆三角関数演算手段３４は、感磁部４、３０のホール電圧を用いて得られる数値（出力電圧Ｖｇ、Ｖｈ）に逆三角関数演算を施すことで、数式２０に相当する演算処理を行うものである。そして、第２逆三角関数演算手段３４は、逆三角関数演算により得られた数値に、下記の数式２２に相当する演算処理を施し、この演算処理により得られた数値を回転角θに関する出力値Ｖ（θ）とする。
〔数式２２〕
Ｖ（θ）＝ａｒｃｔａｎ〔ｃｏｔ｛θｃ／２・π／１８０°・（Ｖｇ−Ｖｈ）／（Ｖｇ＋Ｖｈ）｝〕・１８０°／π
【０１３９】
第４逆三角関数演算手段３６は、感磁部５、３１のホール電圧を用いて得られる数値（出力電圧Ｖｉ、Ｖｊ）に逆三角関数演算を施すことで、数式２１に相当する演算処理を行うものである。そして、第４逆三角関数演算手段３６は、逆三角関数演算により得られた数値に、下記の数式２３に相当する演算処理を施し、この演算処理により得られた数値を回転角θに関する出力値Ｖ（θ）とする。
〔数式２３〕
Ｖ（θ）＝ａｒｃｔａｎ〔ｃｏｔ｛θｃ／２・π／１８０°・（Ｖｉ−Ｖｊ）／（Ｖｉ＋Ｖｊ）｝〕・１８０°／π
【０１４０】
以上により、感磁部４、３０から出力されるホール電圧（つまり、特性線η、ιにより示される磁束密度に相当する）を利用することにより、回転角θに対する出力値Ｖ（θ）を、図１６に示すように、回転角θが０°〜３６０°の範囲において理想的なリニア特性にすることができる。同様に、感磁部５、３１から出力されるホール電圧（つまり、特性線κ、λにより示される磁束密度に相当する）を利用することによっても、回転角θに対する出力値Ｖ（θ）を、図１６に示すように、回転角θが０°〜３６０°の範囲において理想的なリニア特性にすることができる。
【０１４１】
そして、実施例４のＤＳＰ１４は、ストローク量Ｌの検出に関して、感磁部４、５から得られる出力電圧Ｖｃ、Ｖｄの組合せ（以下、第１組合せと呼ぶ）、または、感磁部３０、３１から得られる出力電圧Ｖｅ、Ｖｆの組合せ（以下、第３組合せと呼ぶ）のいずれか一方を選択して出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。すなわち、ＤＳＰ１４は、第１オフセット調整手段１７および第１逆三角関数演算手段１８、または第２オフセット調整手段３３および第３逆三角関数演算手段３５のいずれか一方を選択して出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
【０１４２】
また、ＤＳＰ１４は、回転角θの検出に関して、感磁部４、３０から得られる出力電圧Ｖｇ、Ｖｈの組合せ（以下、第２組合せと呼ぶ）、または、感磁部５、３１から得られる出力電圧Ｖｉ、Ｖｊの組合せ（以下、第４組合せと呼ぶ）のいずれか一方を選択して出力値Ｖ（θ）を算出する。すなわち、ＤＳＰ１４は、第２逆三角関数演算手段３４または第４逆三角関数演算手段３６のいずれか一方を選択して出力値Ｖ（θ）を算出する。
【０１４３】
ここで、磁石２、３により形成される磁束は、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するような特異なものであることから、感磁部４、５、３０、３１がそれぞれ感磁する磁束密度は、ストローク量Ｌや回転角θに応じて異なる。
そこで、ＤＳＰ１４は、ストローク量Ｌを検出する際に、出力値Ｖ（Ｌ）に対するＳ／Ｎ比を高めるため、回転角θを目安として、第１、第３組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択して出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
【０１４４】
例えば、図１３に示すように、特性線ηの磁束密度（感磁部４の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度）と、特性線ιの磁束密度（感磁部３０の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度）とに関して絶対値が互いに等しくなるときの回転角θの数値をθ１〜θ４とする。
この場合、回転角θがθ１よりも小さい範囲では、特性線ηの方が特性線ιよりも磁束密度の絶対値が大きいので、感磁部４が感磁する磁束密度の方が、感磁部３０が感磁する磁束密度よりも大きい。
【０１４５】
このため、例えば図１７に示すように、特性線γ（感磁部４の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度とストローク量Ｌとの相関）における振幅は、特性線ε（感磁部３０の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度とストローク量Ｌとの相関）における振幅よりも大きくなる。そこで、ＤＳＰ１４は、回転角θがθ１よりも小さい場合、ストローク量Ｌの検出に関して第１組合せを選択し、第１オフセット調整手段１７および第１逆三角関数演算手段１８により出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
【０１４６】
また、回転角θがθ１よりも大きくθ２よりも小さい範囲では、特性線ιの方が特性線ηよりも磁束密度の絶対値が大きいので、感磁部３０が感磁する磁束密度の方が、感磁部４が感磁する磁束密度よりも大きい。このため、例えば図１８に示すように、特性線εにおける振幅は、特性線γにおける振幅よりも大きくなる。そこで、ＤＳＰ１４は、回転角θがθ１よりも大きくθ２よりも小さい場合、ストローク量Ｌの検出に関して第３組合せを選択し、第２オフセット調整手段３３および第３逆三角関数演算手段３５により出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
【０１４７】
また、回転角θがθ２よりも大きくθ３よりも小さい範囲では、特性線ηの方が特性線ιよりも磁束密度の絶対値が大きいので、感磁部４が感磁する磁束密度の方が、感磁部３０が感磁する磁束密度よりも大きい。このため、例えば図１９に示すように、特性線γにおける振幅は、特性線εにおける振幅よりも大きくなる。そこで、ＤＳＰ１４は、回転角θがθ２よりも大きくθ３よりも小さい場合、ストローク量Ｌの検出に関して第１組合せを選択し、第１オフセット調整手段１７および第１逆三角関数演算手段１８により出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
【０１４８】
また、回転角θがθ３よりも大きくθ４よりも小さい範囲では、特性線ιの方が特性線ηよりも磁束密度の絶対値が大きいので、感磁部３０が感磁する磁束密度の方が、感磁部４が感磁する磁束密度よりも大きい。このため、特性線εにおける振幅は、特性線γにおける振幅よりも大きくなる。そこで、ＤＳＰ１４は、回転角θがθ３よりも大きくθ４よりも小さい場合、ストローク量Ｌの検出に関して第３組合せを選択し、第２オフセット調整手段３３および第３逆三角関数演算手段３５により出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
【０１４９】
さらに、回転角θがθ４よりも大きい範囲では、特性線ηの方が特性線ιよりも磁束密度の絶対値が大きいので、感磁部４が感磁する磁束密度の方が、感磁部３０が感磁する磁束密度よりも大きい。このため、特性線γにおける振幅は、特性線εにおける振幅よりも大きくなる。そこで、ＤＳＰ１４は、回転角θがθ４よりも大きい場合、ストローク量Ｌの検出に関して第１組合せを選択し、第１オフセット調整手段１７および第１逆三角関数演算手段１８により出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
【０１５０】
なお、回転角θがθ１〜θ４であるときには、特性線κの磁束密度（感磁部５の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度）と、特性線λの磁束密度（感磁部３１の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度）とに関しても絶対値が互いに等しくなり、特性線κ、λの絶対値に関する大小関係は、特性線η、ιの絶対値に関する大小関係と同様になる。
【０１５１】
このため、特性線δ（感磁部５の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度とストローク量Ｌとの相関）における振幅と、特性線ζ（感磁部３１の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度とストローク量Ｌとの相関）における振幅との大小関係は、特性線γにおける振幅と特性線εにおける振幅との大小関係と同様になる（図１７〜図１９参照）。また、特性線κ、λの絶対値に関する大小関係に応じて、第１、第３組合せの中からいずれか一方を選択しても、特性線η、ιの絶対値に関する大小関係に応じて選択した場合と同様の選択結果となる。
【０１５２】
また、ＤＳＰ１４は、回転角θを検出する際に、出力値Ｖ（θ）に対するＳ／Ｎ比を高めるため、ストローク量Ｌを目安として、第２、第４組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択して出力値Ｖ（θ）を算出する。
【０１５３】
例えば、図１２に示すように、特性線γの磁束密度（感磁部４の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度）と、特性線δの磁束密度（感磁部５の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度）とに関して絶対値が互いに等しくなるときのストローク量Ｌの数値をＬ１〜Ｌ３とする。
【０１５４】
この場合、ストローク量ＬがＬ１よりも小さい範囲では、特性線δの方が特性線γよりも磁束密度の絶対値が大きいので、感磁部５が感磁する磁束密度の方が、感磁部４が感磁する磁束密度よりも大きい。
【０１５５】
このため、例えば図２０に示すように、特性線κ（感磁部５の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度と回転角θとの相関）における振幅は、特性線η（感磁部４の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度と回転角θとの相関）における振幅よりも大きくなる。そこで、ＤＳＰ１４は、ストローク量ＬがＬ１よりも小さい場合、回転角θの検出に関して第４組合せを選択し、第４逆三角関数演算手段３６により出力値Ｖ（θ）を算出する。
【０１５６】
また、ストローク量ＬがＬ１よりも大きくＬ２よりも小さい範囲では、特性線γの方が特性線δよりも磁束密度の絶対値が大きいので、感磁部４が感磁する磁束密度の方が、感磁部５が感磁する磁束密度よりも大きい。このため、例えば図２１に示すように、特性線ηにおける振幅は、特性線κにおける振幅よりも大きくなる。そこで、ＤＳＰ１４は、ストローク量ＬがＬ１よりも大きくＬ２よりも小さい場合、回転角θの検出に関して第２組合せを選択し、第２逆三角関数演算手段３４により出力値Ｖ（θ）を算出する。
【０１５７】
また、ストローク量ＬがＬ２よりも大きくＬ３よりも小さい範囲では、特性線δの方が特性線γよりも磁束密度の絶対値が大きいので、感磁部５が感磁する磁束密度の方が、感磁部４が感磁する磁束密度よりも大きい。このため、例えば図２２に示すように、特性線κにおける振幅は、特性線ηにおける振幅よりも大きくなる。そこで、ＤＳＰ１４は、ストローク量ＬがＬ２よりも大きくＬ３よりも小さい場合、回転角θの検出に関して第４組合せを選択し、第４逆三角関数演算手段３６により出力値Ｖ（θ）を算出する。
【０１５８】
さらに、ストローク量ＬがＬ３よりも大きい範囲では、特性線γの方が特性線δよりも磁束密度の絶対値が大きいので、感磁部４が感磁する磁束密度の方が、感磁部５が感磁する磁束密度よりも大きい。このため、特性線ηにおける振幅は、特性線κにおける振幅よりも大きくなる。そこで、ＤＳＰ１４は、ストローク量ＬがＬ３よりも大きい場合、回転角θの検出に関して第２組合せを選択し、第２逆三角関数演算手段３４により出力値Ｖ（θ）を算出する。
【０１５９】
なお、ストローク量ＬがＬ１〜Ｌ３であるときには、特性線εの磁束密度（感磁部３０の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度）と、特性線ζの磁束密度（感磁部３１の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度）とに関しても絶対値が互いに等しくなり、特性線ε、ζの絶対値に関する大小関係は、特性線γ、δの絶対値に関する大小関係と同様になる。
【０１６０】
このため、特性線ι（感磁部３０の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度と回転角θとの相関）における振幅と、特性線λ（感磁部３１の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度と回転角θとの相関）における振幅との大小関係は、特性線ηにおける振幅と特性線κにおける振幅との大小関係と同様になる（図２０〜図２２参照）。また、特性線ε、ζの絶対値に関する大小関係に応じて、第２、第４組合せの中からいずれか一方を選択しても、特性線γ、δの絶対値に関する大小関係に応じて選択した場合と同様の選択結果となる。
【０１６１】
〔実施例４の効果〕
実施例４のストロークセンサ１によれば、感磁部３０、３１が、それぞれ、感磁部４、５と配列軸上で略同一の位置に配され、感磁部４、３０は、それぞれの感磁面が角度θｃをなすように配され、感磁部５、３１も、それぞれの感磁面が角度θｃをなすように配されている。
【０１６２】
また、感磁部４、５は、それぞれの感磁面が同一の面方向をなすように配され、感磁部３０、３１も、それぞれの感磁面が同一の面方向をなすように配され、感磁部４、３０と感磁部５、３１とは、距離ｅだけ離れて配列軸上に配されている。
そして、被検出体は直線的に変位するとともに回転し、磁石２、３は、被検出体のストロークに応じて感磁部４、５、３０、３１に対し長手方向に相対的に変位するとともに、被検出体の回転に応じて、感磁部４、５、３０、３１に対し相対的に回転する。
【０１６３】
これにより、感磁部４、５の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度とストローク量Ｌとの相関は、互いの位相差がｅの正弦関数にオフセットを加算した正弦曲線に略一致し、感磁部３０、３１の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度とストローク量Ｌとの相関も、互いの位相差がｅの正弦関数にオフセットを加算した正弦曲線に略一致する（図１２参照）。
【０１６４】
また、感磁部４、３０の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度と回転角θとの相関は、互いの位相差がθｃの正弦曲線に略一致し、感磁部５、３１の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度と回転角θとの相関も、互いの位相差がθｃの正弦曲線に略一致する（図１３参照）。
このため、磁束や電気的出力の温度特性をキャンセルして、ストローク量Ｌに関する出力値Ｖ（Ｌ）とストローク量Ｌとの相関、および回転角θに関する出力値Ｖ（θ）と回転角θとの相関を理想的なリニア特性にすることができる（図６および図１６参照）。
【０１６５】
以上により、磁束や電気的出力が温度に応じて変動しても、ストローク量Ｌおよび回転角θの両方に関して精度の高い出力値Ｖ（Ｌ）、Ｖ（θ）を得ることができる。このため、１つのストロークセンサ１でストローク量Ｌおよび回転角θの両方に関して精度の高い検出が可能になるので、精度の向上と同時に搭載性の向上およびコスト低減を達成することができる。
【０１６６】
また、ストローク量Ｌの検出に関して、感磁部４、５から得られる電気的出力の組合せ（第１組合せ）、または、感磁部３０、３１から得られる電気的出力の組合せ（第３組合せ）のいずれか一方を選択して出力値Ｖ（Ｌ）を算出することができる。
また、回転角θの検出に関して、感磁部４、３０から得られる電気的出力の組合せ（第２組合せ）、または、感磁部５、３１から得られる電気的出力の組合せ（第４組合せ）のいずれか一方を選択して出力値Ｖ（θ）を算出することができる。
【０１６７】
ここで、磁石２、３により形成される磁束は、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するような特異なものであることから、感磁部４、５、３０、３１が感磁する磁束密度はストローク量Ｌや回転角θに応じて異なる。
【０１６８】
このため、ストローク量Ｌを検出する際には、回転角θを目安として、第１、第３組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択することで、出力値Ｖ（Ｌ）に対するＳ／Ｎ比を高めることができる。また、回転角θを検出する際には、ストローク量Ｌを目安として、第２、第４組合せの内、感磁する磁束密度が大きい方の組合せを選択することで、出力値Ｖ（θ）に対するＳ／Ｎ比を高めることができる。
以上により、ストローク量Ｌおよび回転角θの両方に関して、それぞれ、さらに精度の高い出力値Ｖ（Ｌ）、Ｖ（θ）を得ることができる。
【０１６９】
また、実施例４のストロークセンサ１によれば、感磁部４、５、３０、３１は、それぞれホール素子であり、感磁部４、５は、１つのチップ２０ａに含まれており、感磁部３０、３１は、チップ２０ａとは別の１つのチップ２０ｂに含まれている。
これにより、ストロークセンサ１の体格を小型化することができるとともに、感磁部４、５、３０、３１の性能、特性を、より同一にすることができる。
【０１７０】
〔実施例５の構成〕
実施例５のストロークセンサ１は、図２３に示すように、実施例４のストロークセンサ１が備える感磁部４、５、３０、３１の内、感磁部４、３０の２つのみを備える。これにより、例えば、ストローク量Ｌが０の場合、回転角θと感磁部４、３０の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関は、図１３の特性線η、ιと同様になる。また、ストローク量Ｌと感磁部４、３０の電気的出力に基づき直接的に求まる磁束密度との相関は、例えば、図１７〜図１９の特性線γ、εと同様になり、各々の振幅は、回転角θに応じて異なる。
【０１７１】
このため、回転角θの検出に関して、数式２２を利用することで、出力値Ｖ（θ）と回転角θとの相関を、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができるので、精度の高い出力値Ｖ（θ）を得ることができる。
また、ストローク量Ｌの検出に関しては、例えば、図１７〜図１９の特性線γ、εの何れか一方を選択して出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
【０１７２】
すなわち、特性線γ、εは正弦曲線であるから、図２４（ａ）〜（ｃ）に示すように、特性線γ、εが凸状または凹状に曲がる部分を除く部分を、ストローク量Ｌに対して一次関数の相関を有するように直線近似することができる。そして、この直線近似により得られた相関に基づいて出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
【０１７３】
また、特性線γ、εの何れか一方を選択する際には、実施例４で記載したように、回転角θに応じて、出力値Ｖ（Ｌ）に対するＳ／Ｎ比が高い方を選択する。すなわち、回転角θがθ１よりも小さい範囲では、特性線γを選択して出力値Ｖ（Ｌ）を算出し、回転角θがθ１よりも大きくθ２よりも小さい範囲では、特性線εを選択して出力値Ｖ（Ｌ）を算出し、回転角θがθ２よりも大きくθ３よりも小さい範囲では、特性線γを選択して出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
【０１７４】
さらに、回転角θがθ３よりも大きくθ４よりも小さい範囲では、特性線εを選択して出力値Ｖ（Ｌ）を算出し、回転角θがθ４よりも大きい範囲では、特性線γを選択して出力値Ｖ（Ｌ）を算出する。
なお、磁束密度とストローク量Ｌとの一次関数の相関は回転角θに応じて変化する。そこで、回転角θに応じて出力値Ｖ（Ｌ）を補正することで、図２４（ｄ）に示すように、出力値Ｖ（Ｌ）とストローク量Ｌとの間に、回転角θの影響を受けないリニア特性を得ることができる。
【０１７５】
〔実施例５の効果〕
実施例５のストロークセンサ１は、実施例４のストロークセンサ１が備える感磁部４、５、３０、３１の内、感磁部４、３０の２つのみを備える。
これにより、実施例４のストロークセンサ１に比べてストローク量Ｌの検出に関して検出範囲が狭くなるものの、ストローク量Ｌの検出に必要な構成について、４つの感磁部４、５、３０、３１を２つの感磁部４、３０に減らすことができ、簡易化することができる。
【０１７６】
〔実施例６の構成〕
実施例６の回転角センサ１Ａは、実施例１〜実施例５のストロークセンサ１とは異なって回転角θの検出を専用とするものである。
また、回転角センサ１Ａは、磁石２、３、感磁部４、５、３０、３１に関して実施例４と同様の構成を有し、実施例４と同様の第１、第２オフセット調整手段１７、３３および第１〜第４逆三角関数演算手段１８、３４〜３６の機能を有する。
【０１７７】
また、回転角センサ１Ａは、図２５に示すように、磁石２、３の回転を直線的な変位に変換し、磁石２、３を長手方向に直線的に変位させる回転／ストローク変換機構４１を備えている。ここで、回転／ストローク変換機構４１は、例えば、外周に螺旋状の歯が設けられた円柱体４１ａと、外周に螺旋状の歯が設けられ内周に磁石２、３および感磁部４、５、３０、３１を収容する空間を形成する円筒体４１ｂとを有し、円柱体４１ａを回転可能かつ配列軸方向に直線的に変位不能となるように設定するとともに、円筒体４１ｂを回転可能かつ配列軸方向に直線的に変位可能となるように設定することで構成されている。
【０１７８】
そして、感磁部４、５、３０、３１は、実施例４と同様の配置をとるように円筒体４１ｂの内周の空間において配列軸上に配される。そして、磁石２、３は、実施例４と同様の配置をとるように円筒体４１ｂの内壁に固定され、円筒体４１ｂとともに回転したり、配列軸方向に直線的に変位したりする。つまり、磁石２、３は、円筒体４１ｂと一体になって回転したり、配列軸方向に直線的に変位したりすることで、感磁部４、５、３０、３１に対して相対的に回転したり、直線的に変位したりする。
【０１７９】
これにより、磁石２、３の回転角θを、磁石２、３のストローク量Ｌに変換できるので、ストローク量Ｌを、回転角θと１対１に対応させて、回転角θをパラメータとする関数Ｌ（θ）と表すことができる。したがって、第１、第２オフセット調整手段１７、３３および第１、第３逆三角関数演算手段１８、３５の機能により、ストローク量Ｌ（θ）に関する出力値Ｖ（Ｌ（θ））を算出することができる（以下、出力値Ｖ（Ｌ（θ））を出力値ＶＬ（θ）と表す）。
【０１８０】
このため、図２６に示すように、回転角θが３６０°を超える場合でも、回転角θに関する出力値ＶＬ（θ）を回転角θと１対１に対応させることができるとともに、回転角θと出力値ＶＬ（θ）との相関を、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができる。
この結果、磁束や電気的出力が温度に応じて変動しても、３６０°を超える回転角θに関して精度の高い出力値ＶＬ（θ）を得ることができる。
【０１８１】
また、回転角θを３６０°の整数倍の角度と３６０°以下の角度とに分け、３６０°の整数倍の角度をＶＬ（θ）から大まかに検出するとともに、３６０°以下の角度を、第２、第４逆三角関数演算手段３４、３６の機能により算出される出力値Ｖ（θ）によって検出することで、回転角θをさらに高精度に検出することができる。
【０１８２】
ここで、回転角θと出力値Ｖ（θ）との相関は、回転角θが３６０°を超える範囲を含めて図示すると、図２７のようになる。そして、図２７の相関によれば、回転角θが３６０°の整数倍の角度を超えるたびに、出力値Ｖ（θ）は最小値に戻り、３６０°周期で同一の波形が繰り返される。
【０１８３】
なお、回転角θが０°〜３６０°の範囲における相関は、図１６における相関と同一であり、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性である。また、回転角θが３６０°〜７２０°、７２０°〜１０８０°、１０８０°〜１４４０°の範囲における相関も、０°〜３６０°の範囲における相関と同様に、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性である。また、回転角θが１４４０°より大きい範囲も、同様に３６０°周期で同一の波形が繰り返される。
【０１８４】
そこで、出力値Ｖ（θ）の数値から、「３６０°以下の角度」をより高精度に算出する。そして、出力値Ｖ（θ）から算出した「３６０°以下の角度」を、出力値ＶＬ（θ）から大まかに検出された「３６０°の整数倍の角度」に加算することで、回転角θをさらに高精度に検出することができる。
なお、「回転角θを３６０°の整数倍の角度」と「３６０°以下の角度」とに分け、「３６０°以下の角度」に関して精度の高い出力値Ｖ（θ）を利用する方法は、ストローク量Ｌ（θ）が短く回転角θの分解能が粗くなってしまう場合に有効である。
【０１８５】
また、出力値ＶＬ（θ）の算出では、第１、第３組合せの内、出力値Ｖ（θ）から求まる「３６０°以下の角度」を目安として、Ｓ／Ｎ比が高い方を選択して利用するようにしてもよい。つまり、出力値ＶＬ（θ）の算出では、出力値Ｖ（θ）から求まる「３６０°以下の角度」を目安として、第１オフセット調整手段１７および第１逆三角関数演算手段１８、または、第２オフセット調整手段３３および第３逆三角関数演算手段３５の一方を選択して利用してもよい。
【０１８６】
また、出力値Ｖ（θ）の算出では、第２、第４組合せの内、ストローク量Ｌ（θ）を目安として、Ｓ／Ｎ比が高い方を選択して利用するようにしてもよい。つまり、出力値Ｖ（θ）の算出では、ストローク量Ｌ（θ）を目安として、第２、第４逆三角関数演算手段３４、３６の一方を選択して利用してもよい。
【０１８７】
〔実施例６の効果〕
実施例６の回転角センサ１Ａは、磁石２、３、感磁部４、５、３０、３１に関して実施例４と同様の構成を有し、実施例４と同様の第１、第２オフセット調整手段１７、３３および第１〜第４逆三角関数演算手段１８、３４〜３６の機能を有する。また、回転角センサ１Ａは、磁石２、３の回転を直線的な変位に変換し、磁石２、３を長手方向に直線的に変位させる回転／ストローク変換機構４１を備える。
【０１８８】
これにより、回転角θをストローク量Ｌ（θ）に変換することができるので、回転角θが３６０°を超える場合でも、回転角θに関する出力値ＶＬ（θ）を回転角θと１対１に対応させることができるとともに、回転角θと出力値ＶＬ（θ）との相関を、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない理想的なリニア特性とすることができる。
このため、磁束や電気的出力が温度に応じて変動しても、３６０°以上の回転角θを高い精度で検出することができる。
【０１８９】
また、回転角θを「３６０°の整数倍の角度」と「３６０°以下の角度」とに分け、「３６０°の整数倍の角度」を出力値ＶＬ（θ）から大まかに検出するとともに、「３６０°以下の角度」を、より高精度に検出することで、回転角θをさらに高い精度で検出することができる。
【０１９０】
すなわち、第２、第４組合せのいずれか一方を選択するとともに、選択した組合せに応じて第２、第４逆三角関数演算手段３４、３６の一方を機能させて出力値Ｖ（θ）を算出することで、「３６０°以下の角度」を、磁束の温度特性や電気的出力の温度特性の影響を受けない高精度の数値として算出することができる。
【０１９１】
このため、磁束や電気的出力が温度に応じて変動しても、３６０°以上の回転角θを、さらに高い精度で検出することができる。
なお、回転／ストローク変換機構４１は、実施例６の態様に限定されず、例えば、ラック・アンド・ピニオンを利用する態様として設けることもできる。また、円筒体４１ｂを磁性体により設けることで、周縁２６、２７を磁性体により覆うことができる。このため、外乱磁場に対するロバスト性を高めることができる。
【０１９２】
〔変形例〕
実施例１〜６のストロークセンサ１または回転角センサ１Ａによれば、２つの磁石２、３により可動子が構成されていたが、磁石２、３の内のいずれか一方により（例えば、図２８に示すように、磁石２のみにより）、可動子を構成してもよい。この場合、位置ずれに対するロバスト性が低下するものの、ストロークセンサ１の体格が小型になるとともに、コストが低くなる。
【０１９３】
また、図２９に示すように、２つの磁石２、３の長手方向の両端にヨーク４３を付着させてもよい。なお、ヨーク４３を付着させる構造は、可動子が磁石２、３の内のいずれか一方により構成されている場合にも適用できる。
【０１９４】
また、実施例３のストロークセンサ１によれば、磁石２、３は、各々の周縁２６、２７が両方とも磁性体２８により覆われていたが、周縁２６、２７のいずれか一方のみを磁性体２８により覆うようにしてもよい。なお、磁性体２８により周縁２６、２７を覆う構造は、可動子が磁石２、３の内のいずれか一方により構成されている場合にも適用できる。
【０１９５】
また、実施例１〜６のストロークセンサ１または回転角センサ１Ａによれば、磁石２、３の感磁部対向周縁は、円弧状に膨出する膨出端縁６、７であったが、膨出端縁６、７の形状は、このような態様に限定されない。例えば、膨出端縁６、７の形状を円弧以外の二次曲線の一部（例えば、楕円弧）としても、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関を正弦曲線に略一致させることができる。
【０１９６】
また、感磁部対向周縁を、配列軸に向かって凸状に突出させるのではなく、二次曲線の一部となるように、配列軸に対し凹状に窪ませてもよい。
さらに、感磁部対向周縁の形状は、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関が正弦曲線に略一致するのであれば、二次曲線の一部に限定されない。
なお、上記のような種々の感磁部対向周縁の形状は、可動子が磁石２、３の内のいずれか一方により構成されている場合にも適用できる。
【０１９７】
また、実施例１〜６のストロークセンサ１または回転角センサ１Ａによれば、磁石２、３により可動子が構成され、感磁部４、５等により固定子が構成されていたが、可動子、固定子の態様はこのようなものに限定されない。つまり、磁石２、３と、感磁部４、５とは互いに相対的に変位できればよいのであり、例えば、磁石２、３により固定子を構成し、感磁部４、５により可動子を構成してもよい。
【０１９８】
また、実施例１〜３のストロークセンサ１によれば、感磁部４、５は、配列軸上の磁束密度と配列軸の座標との相関である正弦曲線の周期２ｄの１／４の長さｄ／２だけ離れて配列軸上に配列されており、実施例４〜６のストロークセンサ１または回転角センサ１Ａによれば、感磁部４、５は、ｄ／２よりも短い距離ｅだけ離れて配列軸上に配列され、感磁部３０、３１も、ｅだけ離れて配列軸上に配列されていたが、実施例１〜３のストロークセンサ１において、感磁部４、５間の距離をｅとしてもよい。
【０１９９】
また、実施例４〜６のストロークセンサ１または回転角センサ１Ａにおいて、感磁部４、５間の距離をｄ／２としてもよく、感磁部３０、３１間の距離をｄ／２としてもよい。
さらに、実施例１〜６のストロークセンサ１または回転角センサ１Ａにおいて、感磁部４、５間の距離をｄ／２よりも大きい距離としてもよく、感磁部３０、３１間の距離をｄ／２よりも大きい距離としてもよい。
【０２００】
また、実施例４〜６のストロークセンサ１または回転角センサ１Ａによれば、感磁部４、３０は、それぞれの感磁面が９０°よりも小さい角度θｃをなすように配され、感磁部５、３１も、それぞれの感磁面が角度θｃをなすように配されていたが、感磁部４、３０を、それぞれの感磁面が９０°をなすように配してもよく、感磁部５、３１を、それぞれの感磁面が９０°をなすように配してもよい。また、感磁部４、３０を、それぞれの感磁面が９０°よりも大きい角度をなすように配してもよく、感磁部５、３１を、それぞれの感磁面が９０°よりも大きい角度をなすように配してもよい。
【０２０１】
なお、感磁部４、３０を、それぞれの感磁面が９０°をなすように配したり、感磁部５、３１を、それぞれの感磁面が９０°をなすように配したりした場合、特性線η、κを正弦関数とみなせば、特性線ι、λを余弦関数とみなすことができるので、より簡便な数式を用いて出力値Ｖ（θ）を算出することができる。このため、回転角θの検出に関して演算負荷を下げることができる。
【０２０２】
また、実施例４、６のストロークセンサ１または回転角センサ１Ａによれば、４つの感磁部４、５、３０、３１を備えていたが、４つの感磁部４、５、３０、３１のいずれか１つを除いて、例えば、３つの感磁部４、５、３０によりストロークセンサ１または回転角センサ１Ａを構成してもよい。
【０２０３】
さらに、実施例４、６のストロークセンサ１または回転角センサ１Ａによれば、感磁部４、５、３０、３１は、それぞれホール素子であり、感磁部４、５はチップ２０ａに含まれ、感磁部３０、３１はチップ２０ｂに含まれており、第１、第２オフセット調整手段１７、３３、および第１〜第４逆三角関数演算手段１８、３４〜３６の機能は、チップ２０ａ、２０ｂとは別に設けられた演算回路１３のＤＳＰ１４に具備されていたが、感磁部４、５、３０、３１、ならびに、第１、第２オフセット調整手段１７、３３、および第１〜第４逆三角関数演算手段１８、３４〜３６の態様は、このようなものに限定されない。
【０２０４】
例えば、感磁部４、５、３０、３１の内、感磁部４、３０と感磁部５、３１とを異なるチップに含ませてもよく、感磁部４、５、３０、３１をそれぞれ個別のホールＩＣにより設けてもよい。また、例えば、ＤＳＰを２つ設けて、一方のＤＳＰに第１、第２オフセット調整手段１７、３３、および第１、第３逆三角関数演算手段１８、３５の機能を具備させ、他方のＤＳＰに第２、第４逆三角関数演算手段３４、３６の機能を具備させてもよい。
【符号の説明】
【０２０５】
１  ストロークセンサ
１Ａ  回転角センサ
２  磁石
３  磁石（別磁石）
４  感磁部（一方の感磁部）
５  感磁部（他方の感磁部）
６  膨出端縁（感磁部対向周縁）
７  膨出端縁（感磁部対向周縁）
２０  チップ
２０ａ  チップ
２０ｂ  チップ
２６  周縁
２７  周縁
２８  磁性体
３０  感磁部（別の感磁部）
３１  感磁部（さらに別の感磁部）
４１  回転／ストローク変換機構
４３  ヨーク
【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１１】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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