(57)【要約】  コイルと、前記コイルと電気的に接続され、発振信号を生成するインバータと、前記コイルと前記インバータの出力端との間に電気的に接続され、前記発振信号の強度を低減させる低減部と、前記インバータと電気的に接続された周波数検出部であって、測定対象物と前記コイルとの間の距離に応じて、前記コイル、前記インバータ、および前記低減部を含みかつ発振周波数が３０ＭＨｚ以上である発振回路の発振周波数を検出する周波数検出部と、を備える変位センサである。
2017086200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、
前記コイルと電気的に接続され、発振信号を生成するインバータと、
前記コイルと前記インバータの出力端との間に電気的に接続され、前記発振信号の強度を低減させる低減部と、
前記インバータと電気的に接続された周波数検出部であって、測定対象物と前記コイルとの間の距離に応じて、前記コイル、前記インバータ、および前記低減部を含みかつ発振周波数が３０ＭＨｚ以上である発振回路の発振周波数を検出する周波数検出部と、
を備える変位センサ。
【請求項２】
前記低減部は、所定の周波数以上の前記発振信号の強度を低減させるノイズ低減部を備える、
請求項１に記載の変位センサ。
【請求項３】
前記ノイズ低減部は、磁性材料を含む、
請求項２に記載の変位センサ。
【請求項４】
前記磁性材料は、フェライトを含む、
請求項３に記載の変位センサ。
【請求項５】
前記低減部は、前記発振信号に含まれる基本波形および高調波の強度を低減させる抵抗部を備える、
請求項１に記載の変位センサ。
【請求項６】
前記周波数検出部は、前記測定対象物と前記コイルとの間の距離に応じて周波数が変化する前記発振信号の信号値が閾値を超えた回数を計数し、計数した回数に基づいて、前記発振回路の発振周波数を導出する周波数カウンタを有する、
請求項１に記載の変位センサ。
【請求項７】
前記周波数検出部により検出された発振周波数に基づいて、前記測定対象物と前記コイルと間の距離を示す値をデジタル信号として外部に出力する出力部をさらに備える、
請求項１に記載の変位センサ。
【請求項８】
前記インバータと、前記周波数検出部とが一つのハードウェアで構成され、
前記コイルと、前記低減部とが、前記ハードウェアの外部に配置され、
前記低減部は、前記ハードウェアの出力端に接続される、
請求項１に記載の変位センサ。
【請求項９】
前記低減部は、前記コイルよりも前記ハードウェアの近くに配置される、
請求項８に記載の変位センサ。
【請求項１０】
前記ハードウェアと前記低減部とを接続する配線を少なくとも覆うノイズ遮蔽部をさらに備える、
請求項８に記載の変位センサ。
【請求項１１】
前記コイル、前記ハードウェア、および前記低減部が配置される基板をさらに備え、
前記ハードウェアおよび前記低減部が前記基板の第１面に配置され、前記コイルが前記基板の前記第１面と対向する第２面に配置される、
請求項８に記載の変位センサ。
【請求項１２】
前記低減部は、
前記発振信号に含まれる高調波の強度を低減させるノイズ低減部と、
前記発振信号に含まれる基本波形および高調波の強度を低減させる抵抗部と、
を備え、
前記ハードウェアの出力端と前記コイルとの間において、前記ハードウェアの出力端に近い側から、前記抵抗部および前記ノイズ低減部が順に配置される、
請求項８に記載の変位センサ。
【請求項１３】
請求項１に記載の前記変位センサと、
前記測定対象物と前記変位センサとの間の距離を調節する距離調節部と、
前記変位センサから入力された値に基づいて、前記測定対象物と前記変位センサとの間の距離が所望の距離になるように前記距離調節部を制御する制御装置と、
を備える距離調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物との間の距離を測定する変位センサおよび距離調節装置に関する。
本願は、２０１５年１１月１７日に出願された日本国特許出願第２０１５−２２４６９５号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
金属等の測定対象物との間の距離を測定する変位センサとして、発振回路を用いた変位センサが知られている。この変位センサには、発振回路と、積算回路とが、コイルを有する基板上に実装されている。この変位センサにおいては、コイルと測定対象物との間の距離変化に応じて発振回路の発振周波数が変化するため、この発振周波数を検出することにより測定対象物との間の距離を測定する。【０００３】
このような変位センサは、高調波（ノイズ）を放射するものであるため、標準化されたＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）規格をクリアすることが要求される。このため、従来、変位センサを用いる環境では、変位センサが放射する高調波が外部に漏れることがないように、測定対象物を含む変位センサ全体をシールドする必要があった。しかしながら、このように変位センサ全体をシールドする方法では、シールド材料費、製造費などのコストが増大してしまう場合があった。また、変位センサの使用環境によっては、変位センサ全体をシールドすることが出来ない場合もあった。一方、高調波を低減するための構成（ノイズ低減手段）を回路内に設けた場合、高調波だけでなく、距離測定に使用する基本波形にも影響が及んでしまう。このため、変位センサの分野において高調波を低減するための構成を回路内に設けることは従来行われていなかった。また、ＬＣ発振回路を用いた変位センサにおいて、ＭＨｚオーダーの発振周波数を利用して測定を行う場合には、測定に利用する基準波および高調波の双方の強度が増大し、ＥＭＣ規格をクリアすることが容易ではない場合もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００９−１９２３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一態様は、低コストかつ簡易な構成で発振信号の強度を低減することが可能な変位センサおよび距離調節装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、コイルと、前記コイルと電気的に接続され、発振信号を生成するインバータと、前記コイルと前記インバータの出力端との間に電気的に接続され、前記発振信号の強度を低減させる低減部と、前記インバータと電気的に接続された周波数検出部であって、測定対象物と前記コイルとの間の距離に応じて、前記コイル、前記インバータ、および前記低減部を含みかつ発振周波数が３０ＭＨｚ以上である発振回路の発振周波数を検出する周波数検出部と、を備える変位センサである。【０００７】
本発明の一態様において、前記低減部は、所定の周波数以上の前記発振信号の強度を低減させるノイズ低減部を備えてよい。【０００８】
本発明の一態様において、前記ノイズ低減部は、磁性材料を含んでよい。【０００９】
本発明の一態様において、前記磁性材料は、フェライトを含んでよい。【００１０】
本発明の一態様において、前記低減部は、前記発振信号に含まれる基本波形および高調波の強度を低減させる抵抗部を備えてよい。【００１１】
本発明の一態様において、前記周波数検出部は、前記測定対象物と前記コイルとの間の距離に応じて周波数が変化する前記発振信号の信号値が閾値を超えた回数を計数し、計数した回数に基づいて、前記発振回路の発振周波数を導出する周波数カウンタを有してよい。【００１２】
本発明の一態様において、前記変位センサは、前記周波数検出部により検出された発振周波数に基づいて、前記測定対象物と前記コイルと間の距離を示す値をデジタル信号として外部に出力する出力部をさらに備えてよい。【００１３】
本発明の一態様において、前記インバータと、前記周波数検出部とが一つのハードウェアで構成され、前記コイルと、前記低減部とが、前記ハードウェアの外部に配置され、前記低減部は、前記ハードウェアの出力端に接続されてよい。【００１４】
本発明の一態様において、前記低減部は、前記コイルよりも前記ハードウェアの近くに配置されてよい。【００１５】
本発明の一態様において、前記変位センサは、前記ハードウェアと前記低減部とを接続する配線を少なくとも覆うノイズ遮蔽部をさらに備えてよい。【００１６】
本発明の一態様において、前記変位センサは、前記コイル、前記ハードウェア、および前記低減部が配置される基板をさらに備え、前記ハードウェアおよび前記低減部が前記基板の第１面に配置され、前記コイルが前記基板の前記第１面と対向する第２面に配置されてよい。【００１７】
本発明の一態様において、前記低減部は、前記発振信号に含まれる高調波の強度を低減させるノイズ低減部と、前記発振信号に含まれる基本波形および高調波の強度を低減させる抵抗部と、を備えてよい。前記ハードウェアの出力端と前記コイルとの間において、前記ハードウェアの出力端に近い側から、前記抵抗部および前記ノイズ低減部が順に配置されてよい。【００１８】
本発明の他の態様は、前記変位センサと、前記測定対象物と前記変位センサとの間の距離を調節する距離調節部と、前記変位センサから入力された値に基づいて、前記測定対象物と前記変位センサとの間の距離が所望の距離になるように前記距離調節部を制御する制御装置と、を備える距離調節装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様によれば、低コストかつ簡易な構成で発振信号の強度を低減することが可能な変位センサおよび距離調節装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の変位センサの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態のコイルと基板との間の配置関係を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態の発振回路の発振周波数と、変位センサと測定対象物との間の距離との関係の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態の周波数検出部の構成の一例を示すブロック図である。
【図５Ａ】本発明の第１実施形態の発振回路で発生した放射電磁波強度のグラフである。
【図５Ｂ】本発明の第１実施形態の発振回路で発生した発振信号をノイズ低減部で処理した後の放射電磁波強度のグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態の変位センサの回路構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態の距離調節装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３実施形態の変位センサの構成の一例を示すブロック図である。
【図９Ａ】本発明の第３実施形態の発振回路で発生した放射電磁波強度の一例を示すグラフである。
【図９Ｂ】本発明の第３実施形態の発振回路で発生した発振信号を抵抗部およびノイズ低減部で処理した後の放射電磁波強度のグラフである。
【図１０Ａ】本発明の第３実施形態の発振回路で発生した放射電磁波強度の他の例を示すグラフである。
【図１０Ｂ】本発明の第３実施形態の抵抗部を通過した後の放射電磁波強度のグラフである。
【図１０Ｃ】本発明の第３実施形態のノイズ低減部を通過した後の放射電磁波強度のグラフである。
【図１１】本発明の第３実施形態のＩＣおよび低減部とコイルとの配置関係の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示す変位センサを基板の第１面側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明のいくつかの実施形態の変位センサを、図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の変位センサ１の構成の一例を示すブロック図である。変位センサ１は、例えば、基板１０と、コイル２２と、ノイズ低減部２４（低減部）と、インバータ２６と、周波数検出部３０とを含む。変位センサ１は、金属などの導電体である測定対象物Ｔと変位センサ１との間の距離Ｄを測定し、測定結果を外部の制御装置４０などに出力する。コイル２２と、ノイズ低減部２４と、インバータ２６とがループ回路を形成し、発振回路として機能する。
【００２３】
基板１０は、例えば、ガラス基板、エポキシ系基板（ガラスエポキシ基板、紙エポキシ基板など）、ポリイミド基板、セラミック基板などで形成される。図１のブロック図の基板１０は、長方形、丸形、正方形など任意の形状でもよい。
【００２４】
コイル２２は、変位センサ1の表面に設けられ、その中心軸が測定対象物Ｔに向かうように配置された状態で使用される。変位センサ１は、このコイル２２と測定対象物Ｔとの間の距離Ｄを測定する。発振回路の発振周波数は、３０ＭＨｚ以上である。発振回路の発振周波数は、例えば、１００から５００ＭＨｚ程度である。
【００２５】
図２は、第１実施形態のコイル２２と基板１０との間の配置関係を示す図である。コイル２２は、基板１０上に配置される。コイルの材料は、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、金などである。また、コイル２２の表面は、外部からの汚れや酸化防止などのために保護膜で被覆されてよい。図２では、コイル２２として、平面状の丸形のスパイラルコイルを示したが、コイル２２は、角形のスパイラルコイルであってもよい。また、コイルの小型化を図りつつ、巻数を確保するためにスパイラルコイルを多層化する構成を用いてもよい。
【００２６】
ノイズ低減部２４は、コイル２２から出力される高調波の信号の強度を低減する。ノイズ低減部２４の一端はコイル２２と接続されており、他端はインバータ２６の出力端と周波数検出部３０との間に電気的に接続されている。ノイズ低減部２４は、所定の周波数以上の信号の強度を低減させる。ノイズ低減部２４は、例えば、磁性材料を含む。磁性材料としては、例えば、フェライト、鉄、コバルト、ニッケル、またはそれらの合金が挙げられる。例えば、フェライトを使用する場合、その種類によって低減可能なノイズの周波数が異なる。このため、ノイズに応じたフェライトが選択される。一例として、フェライトは、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄを算出するために使用される発振周波数（１００から５００ＭＨｚ、例えば、２００ＭＨｚ）の２から４倍の周波数を有する高調波の強度を低減する。
【００２７】
インバータ２６は、コイル２２を高周波で発振させるための発振信号を生成する。インバータ２６は、例えば、ＣＭＯＳインバータである。インバータ２６の入力端は、コイル２２と電気的に接続されている。インバータ２６は、Ｌｏ信号が入力されるとＨｉ信号を出力し、Ｈｉ信号が入力されるとＬｏ信号を出力する動作を行うことで、コイル２２を発振させる。
【００２８】
周波数検出部３０は、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離に応じて変化する発振回路の発振周波数を検出する。周波数検出部３０は、検出した発振周波数を示す値（カウント値）を外部装置である制御装置４０に出力する。また、周波数検出部３０は、検出した発振周波数を示す値を測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算した値を制御装置４０に出力するようにしてもよい。制御装置４０は、変位センサ１内に組み込まれていてもよい。
【００２９】
インバータ２６および周波数検出部３０は、ＩＣ（Integrated Circuit）２０などのハードウェアとして基板１０上に実装されてよい。この場合、コイル２２およびノイズ低減部２４は、このＩＣ２０の外部に配置される。コイル２２にノイズが乗らないように、ノイズ低減部２４は、ＩＣ２０の出力端に配置される。尚、ノイズ低減部２４は、ＩＣ２０に近接して配置され、ノイズ低減部２４とＩＣ２０とを接続する配線の長さを可能な限り短くすることが好ましい。例えば、ノイズ低減部２４は、コイル２２よりもＩＣ２０の近くに配置されてよい。
【００３０】
制御装置４０は、周波数検出部３０から入力された発振周波数を示す値を、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算して表示する。制御装置４０は、例えば、パーソナルコンピュータや携帯電話などの端末装置である。また、周波数検出部３０が測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算した値を制御装置４０に出力する場合などには、制御装置４０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などであってもよい。
【００３１】
図３は、第１実施形態の発振回路の発振周波数と、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離との関係の一例を示すグラフである。図３に示すように、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離が増大すると、発振回路の発振周波数が減少し、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離が減少すると、発振回路の発振周波数が増大する。この関係に基づいて、制御装置４０は、周波数検出部３０から入力された発振周波数を測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算した値を算出する。
【００３２】
図４は、第１実施形態の周波数検出部３０の構成の一例を示すブロック図である。周波数検出部３０は、例えば、周波数カウンタ３２と、出力部３４とを備える。周波数カウンタ３２は、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離に応じた発振回路の発振周波数を検出する。具体的に、周波数カウンタ３２は、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに応じて周波数が変化する発振信号の信号値（電圧）が閾値を超えた回数を計数し、計数した回数に基づいて、発振回路の発振周波数を導出する。周波数カウンタ３２が周波数を計数する測定時間は、用途に応じて予め設定することが可能である。測定時間を長くすることで変位センサ１の分解能を高めることが出来る。測定時間は、例えば、１００μｓ、２００μｓ、３００μｓ、４００μｓなどである。
【００３３】
出力部３４は、周波数カウンタ３２が検出した発振周波数を示す値を、デジタル信号として制御装置４０に出力する。
【００３４】
以下において、第１実施形態の変位センサ１の動作について説明する。発振回路に含まれるコイル２２を高周波で発振させると、コイル２２から放射される磁界によって、測定対象物Ｔの表面に電磁誘導による誘導電流が発生する。ここで、測定対象物Ｔが移動してコイル２２に接近するあるいはコイル２２から離れると、発振周波数に変化が生じる。
【００３５】
しかしながら、発振回路の発振周波数を示す信号にはノイズ成分である高調波が含まれている。例えば、図５Ａに示すように、発振回路の発振周波数を示す信号には、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄを算出するために使用する基本波形以外に、より高い周波数を有する高調波である２次高調波、３次高調波などが含まれている。ＥＭＣ規格では、このような機器から放射される電磁波の強度に関して限度値が定められている。この限度値は、機器（クラス）毎に定められており、周波数に応じて変化する。この限度値の単位としては、例えば、ｄｂμＶ／ｍが用いられる。例えば、工業環境で使用される機器はクラスＡに分類され、一般家庭環境で使用される機器はクラスＢに分類される。クラスＡにおける限度値は、クラスＢにおける限度値よりも高い値に設定されている。図５Ａでは、２次高調波の強度が、クラスＢにおける限度値を超えており、３次高調波の強度が、クラスＡにおける限度値を超えている例を示す。例えば、変位センサ１が工業環境で使用されることを想定している場合には、変位センサ１の外部に放射される２次高調波および３次高調波の強度を、少なくともクラスＡの限度値未満に抑える必要がある。
【００３６】
そこで、第１実施形態では、発振回路で発生した高調波の強度を低減するノイズ低減部２４が設けられている。高調波を含む信号が、ノイズ低減部２４を通過することで、この高調波の強度が低減される。図５Ｂは、ノイズ低減部２４を通過した後の放射電磁波強度（対策後の放射電磁波強度）を示す図である。図５Ｂにおいて、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄを算出するために使用される基本波形の強度には変化がなく、２次高調波および３次高調波の強度が、クラスＢにおける限度値未満にまで低減されていることが分かる。これにより、変位センサ１の外部への基準値（クラスＢ）以上の高調波の放射を防止することが出来る。
【００３７】
周波数検出部３０の周波数カウンタ３２は、信号の発振周波数を検出し、検出した発振周波数を示す値を出力部３４に入力する。次に、出力部３４は、周波数カウンタ３２から入力された発振周波数を示す値をデジタル信号として制御装置４０に出力する。
【００３８】
制御装置４０は、出力部３４から入力された発振周波数を測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算して表示する。以上により、変位センサ１の利用者は、測定対象物Ｔとの間の距離を測定することが可能である。
【００３９】
図６は、第１実施形態の変位センサ１の回路構成の一例を示す図である。図６に示す回路図では、周波数カウンタ３２を構成するカウンタ回路３２Ａと、出力部３４を構成するシリアル出力回路３４Ａとが示されている。
【００４０】
カウンタ回路３２Ａは、例えば、３２ビットの出力０から３１を備えており、各々がシリアル出力回路３４Ａに接続されている、シリアル出力回路３４Ａは、コイル２２の発振周波数に基づいてカウンタ回路３２Ａから出力されるシリアル信号を、外部のクロック端子ＣＬＫから入力されるクロックにしたがって、シリアル出力端子ＳＯＵＴから出力する。
【００４１】
以上説明した第１実施形態の変位センサ１によれば、発振回路で発生した高調波の強度を低減するノイズ低減部２４が設けられている。これにより、低コストかつ簡易な構成で外部に放射する高調波の強度を低減することが可能な変位センサを提供することが出来る。
【００４２】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態の距離調節装置２について説明する。図７に示す距離調節装置２は、例えば、第１実施形態の変位センサ１と、制御装置４０Ａと、アクチュエータ（距離調節部）１００とを含む。このため、変位センサ１の構成などについては第１実施形態で説明した図および関連する記載を援用して同じ符号を使用し、説明を省略する。
【００４３】
制御装置４０Ａは、変位センサ１から入力された値に基づいて、測定対象物と変位センサとの間の距離が所望の距離になるようにアクチュエータ１００を制御する。制御装置４０Ａは、変位センサ１から入力された発振周波数を示す値を、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄに換算して表示する。さらに、制御装置４０Ａは、換算した距離Ｄに基づいて、アクチュエータ１００に距離調節信号を出力することで、例えば変位センサ１の位置に関するフィードバック制御を行うことが出来る。例えば、変位センサ１（変位センサが設けられた装置）と測定対象物Ｔとの間の距離が所定の閾値よりも小さい場合には、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離を増大させて所定の距離に設定する距離調節信号をアクチュエータ１００に出力する。また、例えば、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離が所定の閾値よりも大きい場合には、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離を減少させて所定の距離に設定する距離調節信号をアクチュエータ１００に出力する。また、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離が所定の範囲内である場合には、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離を維持させる距離調節信号をアクチュエータ１００に出力する。
【００４４】
アクチュエータ１００は、測定対象物Ｔと変位センサ１との間の距離を調節する。アクチュエータ１００は、例えば、モーターなどの駆動部を備えている。制御装置４０Ａから入力された距離調節信号に基づいて、アクチュエータ１００は、例えば、変位センサ１の位置を調節する。制御装置４０Ａから、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離を増大させ所定の距離に設定する距離調節信号を受信した場合、アクチュエータ１００は、変位センサ１の位置を測定対象物Ｔから遠ざけ、両者が所定の距離となるように調節する。また、制御装置４０Ａから、変位センサ１と測定対象物Ｔとの間の距離を減少させて所定の距離に設定する距離調節信号を受信した場合には、アクチュエータ１００は、変位センサ１の位置を測定対象物Ｔに近付け、両者が所定の距離となるように調節する。また、制御装置４０Ａから、変位センサ１と、測定対象物Ｔとの間の距離を維持する距離調節信号を受信した場合には、アクチュエータ１００は、変位センサ１の位置を移動させず、現在の位置を保つ。
【００４５】
以上説明した第２実施形態の距離調節装置２によれば、制御装置４０Ａは、周波数検出部３０から入力された発振周波数から距離Ｄを換算し、この距離Ｄに基づく距離調節信号をアクチュエータ１００に出力する。これにより、変位センサ１の位置に関するフィードバック制御を行うことが出来る。尚、第２実施形態では、アクチュエータ１００が変位センサ１の位置を調節する例を示したが、アクチュエータ１００が測定対象物Ｔの位置を調節するようにしてもよい。
【００４６】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態の変位センサ３について説明する。第１実施形態の変位センサ１と比較して、第３実施形態における変位センサ３は、抵抗部５０をさらに備える点が異なる。このため、第３実施形態の説明において、上記の第１実施形態と同様の部分には同じ参照番号を付与し、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４７】
図８は、第３実施形態の変位センサ３の構成の一例を示すブロック図である。変位センサ３は、例えば、第１実施形態の変位センサ１における基板１０と、コイル２２と、インバータ２６と、周波数検出部３０とを備える。さらに、変位センサ３は、低減部２８を備える。低減部２８は、例えば、ノイズ低減部２４と、抵抗部５０とを備える。コイル２２と、ノイズ低減部２４と、抵抗部５０と、インバータ２６とがループ回路を形成し、発振回路として機能する。
【００４８】
抵抗部５０は、発振回路におけるジーメンス（電流の流れやすさ）を減少させることにより、この抵抗部５０を通過する発振信号（電磁波）の強度を低減させる。抵抗部５０は、発振回路の発振周波数を示す信号に含まれる基本波形および２次高調波、３次高調波などの高調波の強度を低減させる。例えば、基本波形の強度がＥＭＣ規格の限度値を超えている場合、この抵抗部５０を設けることにより、基本波形の強度を限度値以下に低減することが出来る。抵抗部５０は、例えば、所定の抵抗値を有する電気抵抗素子を含む。あるいは、基本波形の強度がＥＭＣ規格の限度値に収まっている場合であっても、高調波の強度が高すぎる場合には、抵抗部５０を設けることにより高調波の強度を低減させることができる。これにより、後段のノイズ低減部２４に入力される発振信号の強度を適正値とすることができる。このために抵抗部５０を設けてもよい。
【００４９】
抵抗部５０の一端はノイズ低減部２４と接続されており、他端はインバータ２６の出力端と周波数検出部３０との間に電気的に接続されている。インバータ２６および周波数検出部３０がＩＣ２０などのハードウェアとして基板１０上に実装されている場合には、抵抗部５０（低減部２８）は、このＩＣ２０の外部に配置され、抵抗部５０の他端が、このＩＣ２０の出力端に接続される。換言すると、ＩＣ２０の出力端とコイル２２との間において、ＩＣ２０の出力端に近い側から、抵抗部５０、ノイズ低減部２４が順に配置されている。このように抵抗部５０およびノイズ低減部２４を配置した場合、まず、抵抗部５０により、ＩＣ２０の出力端から出力された発振信号に含まれる基本波形および高調波の双方の強度が低減される。続いて、ノイズ低減部２４により、抵抗部５０から出力された発振信号に含まれる高調波の強度が低減される。これにより、高強度の発振信号の外部への漏れを効果的に低減させることができる。また、ノイズ低減部２４による高調波低減処理を効果的に行うことができる。
【００５０】
また、この場合、抵抗部５０を備える低減部２８は、ＩＣ２０に近接して配置され、低減部２８とＩＣ２０とを接続する配線の長さを可能な限り短くすることが好ましい。例えば、低減部２８は、コイル２２よりもＩＣ２０の近くに配置されてよい。これにより、高強度の発振信号の外部への漏れをより効果的に低減させることができる。
【００５１】
電磁波強度の調整は、インバータ２６のジーメンスと抵抗部５０の抵抗値との比率を調整することで行う。抵抗部５０の抵抗値を増大させると、電磁波強度が低減し、抵抗部５０の抵抗値を減少させると、電磁波強度が増大する。インバータ２６および周波数検出部３０がＩＣ２０として構成されており、このＩＣ２０から出力される電磁波の強度を調整する場合、抵抗部５０の抵抗値は、例えば、以下の式（１）により決定される。
【００５２】
【数１】
2017086200.tif 000003
【００５３】
上記の式（１）において、Ｇ１はＥＭＣ基準を満たしている参照用ＩＣのジーメンスであり、Ｒ１は参照用ＩＣの内部抵抗であり、Ｇ２は調整対象となるＩＣ２０のジーメンスであり、Ｒ２はＩＣ２０の内部抵抗であり、Ｒ３は抵抗部５０の抵抗値である。ここで、ＩＣの内部抵抗とは、インバータ２６の出力端からＩＣ２０の出力端までの抵抗値を表す。この式（１）を満たすＲ３を求めることで、抵抗部５０の抵抗値が決定される。尚、発振回路の発振条件を満たすために、Ｒ３の値は、以下の式（２）によって表されるＱ値が過度に小さくならないように制御する。
【００５４】
【数２】
2017086200.tif 000004
【００５５】
上記の式（２）において、Ｌはコイル２２のインダクタンスであり、ωは角周波数である。
【００５６】
図９Ａは、第３実施形態の発振回路で発生した放射電磁波強度の一例を示すグラフである。図９Ａには、測定対象物Ｔとコイル２２との間の距離Ｄを算出するために使用される基本波形がクラスＢにおける限度値を超えており、２次高調波の強度がクラスＢにおける限度値を超えており、３次高調波の強度がクラスＡにおける限度値を超えている例を示す。
【００５７】
図９Ｂは、抵抗部５０およびノイズ低減部２４を通過した後の放射電磁波強度（対策後の放射電磁波強度）を示す図である。図９Ｂにおいて、基本波形の強度が、クラスＢにおける限度値未満にまで低減されていることが分かる。また、上記の第１実施形態のノイズ低減部２４が設けられた構成と比較して、第３実施形態の抵抗部５０およびノイズ低減部２４が設けられた構成では、２次高調波および３次高調波の強度がさらに低減していることが分かる。これにより、変位センサ１の外部への基準値（クラスＢ）以上の電磁波の放射を防止することが出来る。
【００５８】
また、第３実施形態の発振回路では、ＩＣ２０の出力端とコイル２２との間において、ＩＣ２０の出力端に近い側から、抵抗部５０、ノイズ低減部２４が順に配置されている。ＩＣ２０の出力端から出力された発振信号に含まれる基本波形が大きい場合、まず、抵抗部５０によって発振信号の全体を適正レベルに落とし、その上で、ノイズ低減部２４によって高調波の強度を低減させることが好ましい。
【００５９】
図１０Ａは、第３実施形態の発振回路で発生した放射電磁波強度の他の例を示すグラフである。図１０Ａには、基本波形、２次高調波および３次高調波の強度がクラスＡにおける限度値を超えている例を示す。
【００６０】
図１０Ｂは、抵抗部５０を通過した後（ノイズ低減部２４を通過する前）の放射電磁波強度を示すグラフである。図１０Ｂにおいて、基本波形の強度が、クラスＢにおける限度値未満にまで低減されていることが分かる。また、２次高調波および３次高調波の強度も低減されていることが分かる。これにより、発振信号の全体を適正レベルに落とすことができる。
【００６１】
図１０Ｃは、抵抗部５０およびノイズ低減部２４の双方を通過した後の放射電磁波強度を示すグラフである。図１０Ｃにおいては、基本波形の強度には変化がなく、２次高調波および３次高調波の強度が、クラスＢにおける限度値未満にまで低減されていることが分かる。これにより、変位センサ１の外部への基準値（クラスＢ）以上の電磁波の放射を防止することが出来る。
【００６２】
また、ＩＣ２０の出力端子と、低減部２８との間をノイズ遮蔽部５２で被覆し、ＩＣ２０の出力端子と、低減部２８とを接続する配線から出力される電磁波の漏れを抑えてもよい。ノイズ遮蔽部５２は、例えば、電磁波シールド効果を有する電磁シート、ゲルなどであってよい。ノイズ遮蔽部５２は、ＩＣ２０および低減部２８の全体を覆ってもよい。
【００６３】
ＩＣ２０、低減部２８、およびコイル２２は、その全てを基板１０の一面（片側）に配置されてもよいし、基板１０の第１面とこの第１面と対向する第２面とに分けて配置されてもよい。図１１は、ＩＣ２０および低減部２８とコイル２２との配置関係の一例を示す図であり、図８のＡ方向から見た基板１０の側面図である。図１１に示すように、ＩＣ２０および低減部２８を基板１０の第１面Ｆ１に配置し、コイル２２を第１面Ｆ１と対向する第２面Ｆ２に配置してもよい。この場合、ＩＣ２０および低減部２８と、コイル２２とを基板１０を厚さ方向に貫通する配線を用いて接続することにより、配線の長さを短くすることが出来る。
【００６４】
図１２は、図１１に示す変位センサ３を基板１０の第１面Ｆ１側から見た図である。図１２に示すように、基板１０の第１面Ｆ１のＩＣ２０および低減部２８は、第２面Ｆ２に配置されたコイル２２と対向しない位置（ＩＣ２０および低減部２８と、コイル２２とが互いに重ならない位置）に配置されてよい。これにより、ＩＣ２０および低減部２８による、コイル２２の測定結果への影響を低減させることができる。また、低減部２８からコイル２２に伸びる配線は、コイル２２の配線が構成する同心円の外側に接続されてよく、ＩＣ２０からコイル２２に伸びる配線は、コイル２２の配線が構成する同心円の中心側に接続されてよい。これにより、ＩＣ２０および低減部２８と、コイル２２とを接続する配線の長さを短くすることが出来る。
【００６５】
以上説明した第３実施形態の変位センサ３によれば、低コストかつ簡易な構成で発振回路の発振周波数を示す信号に含まれる基本波形および高調波の強度を低減することが出来る。尚、ノイズ低減部２４にフェライトなどの磁性材料を追加することで、発振回路の発振周波数は低下する。一方、抵抗部５０を設けることで、発振回路の発振周波数は増大する。このため、ノイズ低減部２４に追加する磁性材料の種類または量などと、抵抗部５０の抵抗値とを調節することにより、発振回路の発振周波数を制御することが出来る。
【００６６】
汎用的に製造および販売されたＩＣ２０が高強度の電磁波を出力するものである場合には、上記の抵抗部５０を設けることで、用途に応じて電磁波強度を適宜調整することが可能になる。尚、上記の第３実施形態においては、変位センサ３が、ノイズ低減部２４および抵抗部５０の双方を備える例を説明したが、例えば、高調波がわずかである場合、抵抗部５０のみを備えるようにしてもよい。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１，３…変位センサ、２…距離調節装置、２０…ＩＣ、２２…コイル、２４…ノイズ低減部（低減部）、２６…インバータ、２８…低減部、３０…周波数検出部、３２…周波数カウンタ、３４…出力部、４０…制御装置、５０…抵抗部、５２…ノイズ遮蔽部、１００…アクチュエータ（距離調節部）
【図１】
2017086200.tif 000005
【図２】
2017086200.tif 000006
【図３】
2017086200.tif 000007
【図４】
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【図５Ａ】
2017086200.tif 000009
【図５Ｂ】
2017086200.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
2017086200.tif 000014
【図９Ｂ】
2017086200.tif 000015
【図１０Ａ】
2017086200.tif 000016
【図１０Ｂ】
2017086200.tif 000017
【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
2017086200.tif 000020
【国際調査報告】
2017086200.tif 000021
2017086200.tif 000022
2017086200.tif 000023
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