(57)【要約】  位置検出装置において検出用コイル４を自励発振回路１０内に組み込む。コイル４及びコンデンサによって構成された自励発振回路１０は、その発振周波数が高周波数帯域（例えば１ＭＨｚ前後、あるいはそれ以上）に設定される。検出対象の変位に応じてコイル４に対する相対的位置が変化するターゲット部３は、該相対的位置に応じてコイル４のインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材からなる。整流回路２１は、自励発振回路１０の発振出力信号の振幅レベルを抽出し、検出対象の位置データとして出力する。一例として、複数の自励発振回路１０ａ，１０ｂが設けられる。別の例として、１つの自励発振回路１０は、複数のコイル対の各対毎に該コイル対を構成する２つのコイル４ａ，４ｂをそれぞれ直列接続して複数の直列回路を形成し、これらの直列回路を並列接続してなるものを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでいる。
2013089205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコイルを含むコイル部と、
検出対象位置に応じて前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれるコイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材からなるものと、
前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記コイル部に含まれるコイルを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでいるものと、
前記自励発振回路の発振出力信号の振幅レベルを抽出し、前記検出対象の位置データとして出力する出力回路と
を備える位置検出装置。
【請求項２】
前記自励発振回路は、その発振周波数を高周波数帯域に設定している、請求項１の位置検出装置。
【請求項３】
前記出力回路は、前記自励発振回路の発振出力信号を整流する整流回路を含む、請求項１又は２の位置検出装置。
【請求項４】
前記出力回路は、前記整流回路の出力直流信号のレベルをオフセット調整すると共に、そのゲインを調整する回路を更に含む、請求項３の位置検出装置。
【請求項５】
前記コイルは、プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイルからなる、請求項１乃至４のいずれかの位置検出装置。
【請求項６】
フラットコイルは多層状に重ねて配列された複数フラットコイル部分を直列接続したものからなる、請求項５の位置検出装置。
【請求項７】
前記プリント基板上に温度特性を補償する回路素子を搭載し、温度特性補償した出力信号を前記自励発振回路から出力するようにした、請求項５又は６の位置検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の位置検出装置を２系列設け、各系列の前記位置検出装置から出力される位置データは同じ検出対象に対して差動的な変化を示すように構成されており、両系列の前記位置データの差に基づき温度特性補償した位置検出データを得るようにしたシステム。
【請求項９】
前記コイル部は、少なくとも１対のコイルを含み、該１対のコイルにおける各コイルは所定の間隔で離隔されて配置されており、
前記ターゲット部は、該１対のコイルにおける各コイルのインダクタンス変化が互いに逆特性を示すように構成してなり、
前記１対のコイルにおける各コイル毎に、前記自励発振回路及び前記出力回路が設けられる、請求項１乃至６のいずれかの位置検出装置。
【請求項１０】
前記コイル部は、少なくとも１対のコイルを含み、該１対のコイルにおける各コイルは所定の間隔で離隔されて配置されており、
前記ターゲット部は、該１対のコイルにおける各コイルのインダクタンス変化が互いに逆特性を示すように構成してなり、
前記自励発振回路は、該１対のコイルを構成する２つのコイルを直列接続し、その接続点から該自励発振回路の前記発振出力信号を出力する、請求項１乃至６のいずれかの位置検出装置。
【請求項１１】
前記コイル部は、複数のコイル対を含み、
前記自励発振回路は、前記複数のコイル対の各対毎に該１対のコイルを構成する２つのコイルをそれぞれ直列接続し、かつ、これらの直列回路を並列接続してなり、かつ、各対毎のコイル接続点から該自励発振回路の発振出力信号をそれぞれ個別に出力し、
前記出力回路は、前記自励発振回路から出力される複数の前記発振出力信号の振幅レベルをそれぞれ抽出し、前記検出対象の位置を示す複数の位置データとして出力する、請求項１０の位置検出装置。
【請求項１２】
前記自励発振回路は、自励発振のための前記インダクタンス要素を分圧回路により構成し、該分圧回路内に前記コイルが組み込まれ、該分圧回路の分圧点から該自励発振回路の前記発振出力信号を出力する、請求項１乃至６のいずれかの位置検出装置。
【請求項１３】
前記コイル部は、複数のコイルを含み、各コイルは所定の間隔で離隔されて配置されており、
前記自励発振回路は、複数の前記分圧回路を並列接続して前記自励発振のための前記インダクタンス要素を構成し、各分圧回路内に前記各コイルが組み込まれ、該各分圧回路の分圧点から複数の前記発振出力信号を出力する、請求項１２の位置検出装置。
【請求項１４】
複数のコイル対を含むコイル部と、
検出対象位置に依存して前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれる各コイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材からなるものと、
前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記複数のコイル対の各対毎に該コイル対を構成する２つのコイルをそれぞれ直列接続して複数の直列回路を形成し、かつ、これらの直列回路を並列接続してなるものを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでなり、かつ、各コイル対毎のコイル接続点から取り出した複数の発振出力信号を、特性の異なる複数の位置検出信号として出力するように構成されたものと、
を備える位置検出装置。
【請求項１５】
前記複数の直列回路の各々は、そこで直列接続されている２つのコイルが互いに逆特性のインダクタンス変化を示すように構成されている、請求項１４の位置検出装置。
【請求項１６】
前記複数の直列回路のうち第１の直列回路のコイル接続点から取り出した第１の発振出力信号と、前記複数の直列回路のうち第２の直列回路のコイル接続点から取り出した第２の発振出力信号とが、検出対象位置に対して互いに逆特性を示すように構成されている、請求項１５の位置検出装置。
【請求項１７】
前記複数の発振出力信号は、それぞれ、検出対象位置θに対して、＋sinθsinωt、−sinθsinωt、＋cosθsinωt、及び−cosθsinωtの特性を持つ４つの発振出力信号を含み、ここで、ωは自励発振の角周波数である、請求項１４乃至１６のいずれかの位置検出装置。
【請求項１８】
複数のコイルを含むコイル部と、
検出対象位置に応じて前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれる各コイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材を具備し、少なくとも２以上の前記コイル間で前記検出対象位置に応じた前記インダクタンスの変化特性が異なるように構成してなるものと、
前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された複数の自励発振回路であって、各自励発振回路は前記コイル部に含まれる複数のコイルの少なくとも１つを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでいるものと、
を備え、前記複数の自励発振回路の複数の発振出力信号に基づき、特性の異なる複数の位置検出信号が出力される、ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項１９】
前記検出対象は回転方向に変位し、回転位置検出装置として構成された請求項１乃至１８のいずれかの位置検出装置。
【請求項２０】
前記検出対象は直線方向に変位し、直線位置検出装置として構成された請求項１乃至１８のいずれかの位置検出装置。
【請求項２１】
前記検出対象は円弧状に変位し、傾き検出装置として構成された請求項１乃至１８のいずれかの位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出要素としてのコイルを自励発振回路のインダクタンス要素として組み込んだ構成からなる位置検出装置に関し、更には、プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイルを検出要素として自励発振回路のインダクタンス要素として組み込んだ構成からなる位置検出装置に関し、微小変位検出装置、直線位置検出装置、回転位置検出装置、傾き検出装置など任意のタイプの位置検出に応用可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
コイル（インダクタンス要素）を検出要素として使用する位置検出装置は従来より様々なタイプのものが知られている。その種の多くの位置検出装置においては、コイル励磁のための交流信号源を専用に具備し、該交流信号源から発生された交流信号をコイルに印加することで該コイルを交流励磁する。これに対して、ＬＣ発振回路の原理を利用して、検出要素としてのコイルを自励発振回路のインダクタンス要素として組み込むことにより、専用の励磁用交流信号源を不要にした近接センサも知られている（例えば特許文献１）。この種の自励発振型の近接センサは、専用の励磁用交流信号源を設ける必要がないため、装置構成を小型化することができるので有利である。しかし、従来の自励発振型の近接センサは、検出対象の近接に応じた発振周波数の変動を検出する構成からなっているため、周波数弁別回路が必要であった。また、従来の自励発振型の近接センサは、発振周波数の変動を検出するのに適した構成ではあったが、発振出力信号の振幅レベルに基づき検出対象の位置を検出できる構成とはなっていなかった。【０００３】
一方、装置構成の小型化という課題を別の観点からみると、プリント基板上に渦巻き状に配置された小さなフラットコイルを検出要素として用いるアプローチがあり、一例として特許文献２に示されたものを挙げることができる。このようなフラットコイルを用いた位置検出装置にあっては、通常の円筒コイルに比べて１コイルの巻数がかなり少ないので検出に十分な磁束を得ることが困難であるため、特許文献２では多層状にフラットコイルを設けるという工夫がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７３４３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２２０１２号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明の主たる目的は、コイルを検出要素として用いた位置検出装置において、全体的な装置構成の簡略化及び小型化を押し進めることである。この目的達成のための主たるアプローチは、検出要素としてのコイルを自励発振回路のインダクタンス要素として組み込んだ構成からなる自励発振型の位置検出装置において、発振出力信号の振幅レベルに基づき検出対象の位置を検出することができるようにすることであり、これにより、周波数弁別によらない、シンプルな振幅レベル弁別による位置検出を可能にする。この目的達成のための付加的なアプローチは、プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイルを検出要素として用いることにより更に簡素化した構成を採用することと、その場合に、不足しがちな磁束を補うことができるようにすることである。
【０００６】
本発明に係る位置検出装置は、少なくとも１つのコイルを含むコイル部と、検出対象位置に応じて前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれるコイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材からなるものと、前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記コイル部に含まれるコイルを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでいるものと、前記自励発振回路の発振出力信号の振幅レベルを抽出し、前記検出対象の位置データとして出力する出力回路とを備えることを特徴とする。
【０００７】
従来は、自励発振回路におけるインダクタンスＬの変化（又はコンデンサ容量の変化）が共振周波数の変動の観点でしか考慮されていなかった。これに対して、本発明者らの観察によれば、共振周波数帯域では大きなＱ特性（振幅（ゲイン）のピーク）近傍の減衰率が大きい領域で発振するように、容量Ｃを選択し、そこの発振振幅信号を観察することで、自励発振回路におけるインダクタンスＬの変化を発振出力信号の振幅変化として検出することができることが判った。
【０００８】
また、自励発振回路の発振周波数を高周波数帯域（例えば１ＭＨｚ程度あるいはそれ以上）に設定すれば、発振出力信号を整流した直流電圧信号において振幅レベルの変動幅（ダイナミックレンジ）を大きくとることができる。これにより、本発明によれば、周波数弁別によらない、整流回路等を用いたシンプルな振幅レベル弁別による位置検出を可能にすることができる。
【０００９】
一例として、前記コイルとして、プリント基板上に渦巻き状に配置されたフラットコイルからなるものを用いるとよい。すなわち、本発明によれば、出力ゲインを大きくとることができるので、プリント基板上に渦巻き状に配置されたフラットコイルを検出要素として用いることにより更に簡素化した構成を採用することと、その場合に、不足しがちな磁束を補うことができるようになるので、好適である。
【００１０】
別の観点に従う本発明の位置検出装置は、複数のコイルを含むコイル部と、検出対象位置に応じて前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれる各コイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材を具備し、少なくとも２以上の前記コイル間で前記検出対象位置に応じた前記インダクタンスの変化特性が異なるように構成してなるものと、前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された複数の自励発振回路であって、各自励発振回路は前記コイル部に含まれる複数のコイルの少なくとも１つを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでいるものとを備え、前記複数の自励発振回路の複数の発振出力信号に基づき、特性の異なる複数の位置検出信号が出力されることを特徴とする。これによれば、自励発振回路を用いた位置検出装置において、異なる特性の複数の位置検出信号（例えばレゾルバタイプの４つの出力信号＋sinθsinωt、−sinθsinωt、＋cosθsinωt、及び−cosθsinωt）を出力することができるという利点がある。
【００１１】
更に別の観点に従う本発明の位置検出装置は、複数のコイル対を含むコイル部と、検出対象位置に依存して前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれる各コイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材からなるものと、前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記複数のコイル対の各対毎に該コイル対を構成する２つのコイルをそれぞれ直列接続して複数の直列回路を形成し、かつ、これらの直列回路を並列接続してなるものを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでなり、かつ、各コイル対毎のコイル接続点から取り出した複数の発振出力信号を、特性の異なる複数の位置検出信号として出力するように構成されたものとを備えることを特徴とする。これによれば、１個の自励発振回路を用いるだけで、特性の異なる複数の位置検出信号を発生することができるという優れた利点を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る位置検出装置の回路構成例を示す回路図。
【図２】本発明の一実施例に係る位置検出装置におけるコイルとターゲット部の関係の一例を示す略図。
【図３】位置検出用のコイルをインダクタンス要素として組み込んだ自励発振回路の一例を示す回路図。
【図４】自励発振回路における共振特性の一例を示す図。
【図５】温度特性補償のために図１に示すような位置検出装置を逆特性で２系列設けた位置検出システムの一例を示す図。
【図６】図５における２系列の検出値の特性例を示す図。
【図７】本発明の位置検出装置を回転位置検出装置として構成した一例を示す軸方向断面略図。
【図８】図７におけるステータ部とロータ部の一例を示す分解斜視図。
【図９】上記回転位置検出装置のための検出回路構成例を示すブロック図。
【図１０】本発明の位置検出装置を直線位置検出装置として構成した一例を示す平面略図。
【図１１】図１０の分解斜視図略図。
【図１２】本発明に係る直線位置検出装置の別の構成例を示す平面略図。
【図１３】図１２の分解斜視図略図。
【図１４】本発明に係る位置検出装置のための検出回路の別の構成例を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１において、本発明の一実施例に係る位置検出装置における位置検出要素の１つであるコイル部（コイル４）は、可変インダクタンス要素として自励発振回路１０内に組み込まれており、自励発振によって励磁される。この実施例において、コイル部は１個のコイル４からなっている。すなわち、格別の（専用の）交流発振源を持たない、若しくは外部から励磁用交流信号を供給する必要がない、ので回路構成をかなり簡素化することができる。該コイル４は、例えばプリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイルからなる。そのようなフラットコイルは、装置構成の小型化に寄与する。この場合、フラットコイル４は、多層状に重ねて配列された複数のフラットコイル部分を直列接続したものからなるように構成するとよい。これによりインダクタンスを上げることができる。なお、フラットコイルに限らず、巻線型のコイルでコイル４を構成してもよい。
【００１４】
図２（ａ）に略示するように、位置検出装置においては、もう１つの位置検出要素として、コイル４に対して相対的に変位し得るようにターゲット部３が設けられている。ターゲット部３は、図示しない検出対象物の変位に応じて変位し、コイル４に対する相対的位置が変化するように配置され、また、該相対的位置に応じてコイル４のインダクタンスを変化させるようにその形状が構成された磁気応答部材（磁気応答部材とは、磁性体又は導電体等、磁気すなわち磁束に応答してリラクタンス／磁気抵抗が変化する素材を、最も広範囲な意味合いで定義する用語である）からなっている。一例として、ターゲット部３を構成する磁気応答部材は、鉄のような強磁性体である。また、ターゲット部３を構成する磁気応答部材の形状としては、例えば、コイル４に対するターゲット部３の相対的位置の変化に応じて、コイル４に対するターゲット部３の対向面積及びギャップの少なくとも一方が変化するような形状であればよい。なお、検出対象位置の運動形態は、直線変位、回転変位、揺れ変位、傾きなど、どのような運動形態に対しても本発明は適用可能である。ターゲット部３の形状あるいは機械的構成又は構造は、誘導型あるいは可変磁気抵抗型の位置検出装置で公知の如何なる形状・構成・構造としてもよい。
【００１５】
図２（ｂ）は、コイル４に対するターゲット部３の相対的位置ｘに対するコイル４のインダクタンスＬの変化の一例を示すグラフである。この図では、インダクタンスＬの変化がリニア特性である例を示しているが、これに限らず、任意の非線形特性（例えばサイン特性あるいはコサイン特性など）とすることができる。
【００１６】
図３は、コイル４をインダクタンス要素として組み込んだ自励発振回路１０の一例を示す。自励発振回路１０は、並列ＬＣ回路１１と増幅器１２とで構成されたコルピッツ型発振回路である。並列ＬＣ回路１１は、検出対象の変位に応じてインダクタンスＬが変化する可変インダクタンスとして機能する前記コイル４と、コンデンサ１４，１５とからなる。増幅器１２は、増幅素子としてのトランジスタ１６と、電源−コレクタ間の抵抗１７、エミッタ−接地間の抵抗１８、ベース電圧設定用の抵抗１９，１３を含む。なお、増幅素子は、トランジスタに限らず、ＦＥＴあるいはオペアンプ等任意の反転増幅素子を用いてよい。増幅器１２の入力端子ＩＮ（ベース入力）に並列ＬＣ回路１１の一方のコンデンサ１４とコイル４の接続点の信号が入力し、増幅器１２の出力端子ＯＵＴ（コレクタ出力）が並列ＬＣ回路１１の他方のコンデンサ１５とコイル４の接続点に入力する。この例では、発振出力信号は、増幅器１２の入力端子ＩＮ（ベース入力）から取り出される。発振出力信号においては、コイル４のインダクタンスＬの変化に応じてその周波数及び振幅レベルが変動する。従って、自励発振回路１０の発振出力信号はコイル４に基づく位置検出出力信号と等価である。なお、自励発振回路１０の基本構成は、図示のようなコルピッツ型発振回路に限らず、ハートレイ型発振回路であってもよい。
【００１７】
なお、検出用コイル４の温度特性補償及び発信回路の温度特性補償のために、発振回路（図３）中に適切な温度補償素子を設置する（例えば、反転増幅器１２のベース抵抗１９又は１３の経路に温度補償素子を挿入する）とよい。もっとも有効な温度特性補償は、後述する図５の様に２系列構成によりMCU等の演算回路で２信号の差動演算を行う方法が考えられる。
【００１８】
自励発振回路１０の共振周波数は高周波数帯域に設定するものとする。そのように高い共振周波数に設定すると、発振出力を整流回路で直流電圧変化した場合に十分なゲインを確保できるので、有利である。特に、プリント基板上に形成されたフラットコイルを検出用インダクタンス要素として用いる場合は、巻数を多く取ることができないので、共振周波数を比較的高めに設定することでゲインを確保することは極めて有利に作用する。
【００１９】
公知のようにコルピッツ型発振回路の共振周波数ｆoscは、
ｆosc〜＝１／２π√｛Ｌ・（Ｃ１・Ｃ２）／Ｃ１＋Ｃ２｝｝
と定義されるので、インダクタンスＬ及び容量Ｃ１、Ｃ２の定数を、所望の高周波数帯域（ゲインが急峻に変化する強いピーク特性Ｑの近傍）に共振周波数ｆoscを設定すればよい。図４は、発振特性の一例を示しており、共振周波数ｆoscの近傍でゲインが急峻に変化する強いピーク特性Ｑが存在する。例えば、容量Ｃ１、Ｃ２の定数及びコイル４の定常時（例えば変位０）のインダクタンスＬを該所望の共振周波数ｆoscを得る値に設定し、検出対象変位の全範囲にわたるコイル４のインダクタンスＬの変化に対応して共振周波数ｆosc振幅が変化する帯域がピーク特性Ｑの近傍に対応する部分となるように設計すれば、急峻なピーク特性Ｑに対応する帯域を利用して、発振出力信号の振幅がインダクタンスＬの変化に応答した検出信号を得ることができる。
【００２０】
図１に戻り、自励発振回路１０の発振出力信号は整流回路２１に入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路２１の出力は、ゲイン調整回路２２でゲイン調整され、それから、オフセット調整回路２３で所望のオフセット電圧を加算（又は減算）してオフセット調整されることで、所望の特性の位置検出直流電圧信号ＤＶを得る。これらの整流回路、ゲイン調整回路２２、オフセット調整回路２３等が、自励発振回路１０の発振出力信号の振幅レベルを抽出し、検出対象の位置データとして出力する出力回路に相当する。一例として、この位置検出直流電圧信号ＤＶの特性は図２（ｂ）のようなリニア特性である。別の例としては、位置検出直流電圧信号ＤＶの特性は、任意の非線形特性（例えばサイン特性あるいはコサイン特性など）である。この位置検出直流電圧信号ＤＶを、アナログ信号のままで若しくはデジタル値に変換して利用することができる。
【００２１】
図１に示すような検出回路を２系列以上併設し、同一の検出対象変位に対して、各系列で異なる特性の検出出力信号を得ることができるようにしてもよい。例えば、第１の系列では検出対象位置の変化に対して漸増する特性の振幅特性を示す検出信号を生成するのに対して、第２の系列では検出対象位置の変化に対して漸減する特性の振幅特性を示す検出信号を生成する構成とすることができる。あるいは、第１の系列では検出対象位置の変化に対してサイン関数で変化する振幅特性を示す検出信号を生成するのに対して、第２の系列では検出対象位置の変化に対してコサイン関数で変化する特性の振幅特性を示す検出信号を生成する構成とすることができる。その場合、各系列毎の共振周波数が異なるように設定するとよい。これによって、各系列のコイル間の磁気的干渉若しくは相互インダクタンスによる影響を受けない検出出力（発振出力）を得ることができるので、それらによる悪影響を容易に取り除くことができるから、有利である。
【００２２】
図５は、図１に示すような検出回路を２系列Ａ，Ｂ併設し、演算装置２４で両系列Ａ，Ｂの位置検出信号ＤＶ１，ＤＶ２の差ΔＤＶを求めることにより、温度特性補償した位置検出データΔＤＶを求めることができるようにした位置検出システムの一例を示す。図５において、各系列Ａ，Ｂを構成する検出用コイル４ａ，４ｂ、自励発振回路１０ａ，１０ｂ、整流回路２１ａ，２１ｂ、ゲイン調整回路２２ａ，２２ｂ、オフセット調整回路２３ａ，２３ｂは、図１に示された同一名称の部品と同等の機能を持つ。ただし、両系列Ａ，Ｂは、互いに逆特性（差動特性）で位置検出信号ＤＶ１，ＤＶ２を生成するように、それぞれの持つターゲット部３の構成が逆特性パターンを示すものとする。例えば図６に示すように、第１の系列Ａでは検出対象位置の変化に対して漸増する特性の振幅特性を示す位置検出信号ＤＶ１を生成し、第２の系列Ｂでは同じ検出対象位置の変化に対して漸減する特性の振幅特性を示す位置検出信号ＤＶ２を生成する。逆特性の（差動的な）位置検出信号ＤＶ１，ＤＶ２の差ΔＤＶは検出対象位置を示しており、かつ、両位置検出信号ＤＶ１、ＤＶ２中に含まれる温度特性に依存する誤差変動成分αは理論的に同一値を示すため、該誤差変動成分αが差動演算によって差ΔＤＶ中から除去されることとなり、差ΔＤＶは温度特性補償した正確な位置検出データとなる。なお、演算装置２４は、デジタル又はアナログのどちらで演算を行うものであってもよい。
【００２３】
図７は、本発明の位置検出装置を回転位置検出装置として構成した一例を示す軸方向断面略図である。検出対象の回転変位が与えられる回転軸３０にロータ部５０が固定されており、ステータ部４０はベース部６０に固定される。ベース部６０に回転軸受６１を介して回転軸３０が取り付けられる。図８は、ステータ部４０とロータ部５０の一例を示す分解斜視図である。
【００２４】
ステータ部４０はコイル部を固定的に設けてなるもので、該コイル部は４つのコイル４１〜４４をステータ部４０の円周方向に沿って等間隔（９０度間隔）で配置したものからなっている。各コイル４１〜４４は、例えばプリント回路基板４５上に配置されたフラットコイルからなる。ロータ部（回転タイプのターゲット部）５０は、検出対象位置の変位に応じて、ステータ部４０に対して相対的に回転変位するように構成されている。検出対象たる回転運動が加えられる回転軸３０に所定形状、例えば偏心円板状、の磁気応答部材５１が取り付けられて、ロータ部（回転タイプのターゲット部）５０が構成される。一例として、磁気応答部材５１の材質は鉄のような磁性体からなっているものとして説明を進めるが、これに限らず、非磁性かつ導電性の材質（例えば銅あるいはアルミニウム等）であってもよい。
【００２５】
一例として、図７及び８に示すように、ロータ部５０に対してスラスト方向に向き合うような形でステータ部４０（回路基板４５）が配置される。その場合、各コイル４１〜４４は、コイル内を通る磁束が回転軸３０の軸方向を指向するように配置される。回路基板４５上の各コイル４１〜４４の端面と、ロータ部５０の磁気応答部材５１の表面との間に空隙が形成され、ロータ部５０はステータ部４０に対して非接触で回転する。この空隙の距離は、一定に保たれるように、ロータ部５０とステータ部４０の相対的配置が定められる。ロータ部５０の磁気応答部材５１の所定の形状、例えば偏心円板状、の故に、空隙を介して磁気応答部材５１と向き合うコイル端面の面積が、回転位置に応じて、変化する。この対向空隙面積の変化によって、各コイル４１〜４４を貫く磁束量が変化し、もって、各コイル４１〜４４のインダクタンスが変化する。
【００２６】
ロータ部５０の磁気応答部材５１の偏心円形状の故に、各コイル４１〜４４におけるインダクタンス変化は、回転軸３０の１回転につき１サイクル（１周期）の割りで生じる。ロータ部５０の磁気応答部材５１の材質、形状等その他の適宜の要素を適切に設計することにより、各コイル４１〜４４におけるインダクタンス変化の周期的特性が、理想的なあるいは近似的な三角関数特性を示すように、適切に設計することができる。
【００２７】
ここで、回転角度θに関して、或るコイル４１のインダクタンス変化の周期的特性が下記Ａ（θ）に示すようにプラスサイン関数特性であるとすると、これに対して、機械角で順次９０度づつずれて配置された各コイル４２〜４４のインダクタンス変化の周期的特性は下記Ｂ（θ）〜Ｄ（θ）に示すような関係になる。
Ａ（θ）＝Ｐ0＋Ｐｓｉｎθ    （コイル４１）
Ｂ（θ）＝Ｐ0＋Ｐｃｏｓθ    （コイル４２）
Ｃ（θ）＝Ｐ0−Ｐｓｉｎθ    （コイル４３）
Ｄ（θ）＝Ｐ0−Ｐｃｏｓθ    （コイル４４）
ここで、Ｐ0はインダクタンス変化の振れの中点、Ｐは振れの振幅であり、Ｐは１とみなして省略しても説明上不都合はないので、以下の説明ではこれを省略することにする。
【００２８】
本発明においては、コイル部における各コイル４１〜４４は、各２個のコイル４１〜４４同士で複数の対をなすように組み合わされる。対をなす２個のコイルは、検出対象位置（回転位置）に対する各々のインダクタンス変化が互いに逆相特性を示すように定められる。すなわち、＋ｓｉｎ特性（プラスサイン相）のコイル４１と−ｓｉｎ特性（マイナスサイン相）のコイル４３が１つの対をなし、＋ｃｏｓ特性（プラスコサイン相）のコイル４２と−ｃｏｓ特性（マイナスコサイン相）のコイル４４が１つの対をなす。
【００２９】
図９は、上述したような４つのコイル４１〜４４を持つ回転位置検出装置の検出回路構成例を示す。基本的には、前記図５と同様に、各コイル毎に個別の自励発振回路１０ａ〜１０ｄを設け、各自励発振回路１０ａ〜１０ｄに対応して、整流回路２１ａ〜２１ｄ、ゲイン調整回路２２ａ〜２２ｄ、オフセット調整回路の系列を個別に設ければよい。ただし、図９の例では、オフセット調整回路の構成が前記図５と幾分異なっている。
【００３０】
図９において、ｓｉｎθのインダクタンス変化特性を示すコイル４１が自励発振回路１０ａ内にそのインダクタンス要素として組み込まれる。自励発振回路１０ａの構成は、図３と同様であり、ただし、コイル１１に代えて、コイル４１が組み込まれる。自励発振回路１０ａの発振出力信号は、検出対象回転位置θに対して、＋sinθsinωtの特性を持つ。ここで、ωは、自励発振回路１０ａの自励発振の角周波数である。自励発振回路１０ａの発振出力信号は整流回路２１ａに入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路２１ａの出力は、ゲイン調整回路２２ａでゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路２５ｓに入力される。
【００３１】
一方、−ｓｉｎθのインダクタンス変化特性を示すコイル４３が自励発振回路１０ｃ内にそのインダクタンス要素として組み込まれる。自励発振回路１０ｃの構成も、図３と同様であり、ただし、コイル１１に代えて、コイル４３が組み込まれる。自励発振回路１０ｃの発振出力信号は、検出対象回転位置θに対して、−sinθsinωtの特性を持つ。ここで、ωは、自励発振回路１０ｃの自励発振の角周波数である。自励発振回路１０ｃの発振出力信号は整流回路２１ｃに入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路２１ｃの出力は、ゲイン調整回路２２ｃでゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路２５ｓに入力される。
【００３２】
差動増幅及びオフセット調整回路２５ｓは、ゲイン調整回路２２ａの出力とゲイン調整回路２２ｃの出力の差を求める差動増幅演算を行い、その差動増幅演算結果に所望のオフセット電圧を加算（又は減算）してオフセット調整することで、検出対象角度θに対してサイン関数特性ｓｉｎθの振幅電圧を示す検出信号ＶＯsinを出力する。前記図５に示された演算装置２４の出力と同様に、この検出信号ＶＯsinは、温度特性補償されたデータである。
【００３３】
一方、ｃｏｓθのインダクタンス変化特性を示すコイル４２が自励発振回路１０ｂ内にそのインダクタンス要素として組み込まれる。自励発振回路１０ｂの構成も、図６と同様であり、ただし、コイル１１に代えて、コイル４２が組み込まれる。自励発振回路１０ｂの発振出力信号は、検出対象回転位置θに対して、＋cosθsinωtの特性を持つ。ここで、ωは、自励発振回路１０ｂの自励発振の角周波数である。自励発振回路１０ｂの発振出力信号は整流回路２１ｂに入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路２１ｂの出力は、ゲイン調整回路２２ｂでゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路２５ｃに入力される。
【００３４】
一方、−ｃｏｓθのインダクタンス変化特性を示すコイル４４が自励発振回路１０ｄにそのインダクタンス要素として組み込まれる。自励発振回路１０ｄの構成も、図３と同様であり、ただし、コイル１１に代えて、コイル４４が組み込まれる。自励発振回路１０ｄの発振出力信号は、検出対象回転位置θに対して、−cosθsinωtの特性を持つ。ここで、ωは、自励発振回路１０ｄの自励発振の角周波数である。自励発振回路１０ｄの発振出力信号は整流回路２１ｄ１に入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路２１ｄの出力は、ゲイン調整回路２２ｄでゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路２５ｃに入力される。
【００３５】
差動増幅及びオフセット調整回路２５ｃは、ゲイン調整回路２２ｂの出力とゲイン調整回路２２ｄの出力の差を求める差動増幅演算を行い、その差動増幅演算結果に所望のオフセット電圧を加算（又は減算）してオフセット調整することで、検出対象角度θに対してコサイン関数特性ｃｏｓθの振幅電圧を示す検出信号ＶＯcosを出力する。前述と同様に、この検出信号ＶＯcosは、温度特性補償されたデータである。
【００３６】
このように、この回転位置検出装置からは、回転位置検出信号として、サイン関数特性ｓｉｎθの振幅電圧を示す検出信号ＶＯsinと、コサイン関数特性ｃｏｓθの振幅電圧を示す検出信号ＶＯcosの２種類の検出信号が出力される。こうして、公知のレゾルバ出力に基づく検出信号と同様のサイン及びコサインの２種類の検出信号を出力することができる。なお、少なくとも一方の検出信号ＶＯsin又はＶＯcosを回転位置検出データとして使用すればよい。なお、図９に示したコイル以外の回路部品は、回路基板４５上の他の領域に配置され得るか、若しくは、回路基板４５を複数基板で構成し、そのうち１つの基板にフラットコイル４１〜４４を配置し、他の基板にその他の回路部品を配置するようにしてもよい。なお、各自励発振回路１０ａ〜１０ｄの共振周波数が異なるように設定するとよい。
【００３７】
なお、円周上に配置するコイルの数（極数）は４に限らず、２、３、６あるいは８等任意に増減してよい。その場合、コイルの数及び円周上の配置角度に応じて、ロータ部５０の磁気応答部材５１の形状を適宜に変更し、各コイルから所望のインダクタンス変化特性が得られるようにする。
【００３８】
また、図７、図８のようにロータ部５０に対してステータ部４０（回路基板４５）がスラスト方向に向き合うような形式の配置に限らず、その他の形式の配置を採用してもよい。例えば、ロータ部５０に対してステータ部４０の各コイル４１〜４４がラジアル方向に向き合うような形式で配置してもよい。
【００３９】
上記回転位置検出装置において示したような複数のコイル４１〜４４を１回転未満の狭い範囲（例えば４５度）に配列し、可動部材である磁気応答部材５１を該範囲（例えば４５度）内で揺動可能に構成することにより、本発明の位置検出装置を傾き位置検出装置として構成することもできる。すなわち、検出対象たる傾き変位に応じて磁気応答部材５１を変位させることにより、各コイル４１〜４４に対応する自励発振出力に基づき傾き検出データ（角度検出データ）を得ることができる。なお、この場合、複数のコイル４１〜４４を配置した回路基板を検出対象たる傾き変位に応じて変位させ、磁気応答部材５１は固定するようにしてもよい。このような傾き位置検出装置の検出用回路としては、図９と同様の構成を使用することができる。
【００４０】
図１０は本発明の位置検出装置を直線位置検出装置として構成した一例を示す平面略図であり、図１１はその分解斜視図略図である。この直線位置検出装置は、複数のコイル４１〜４４（説明の便宜上、コイルの参照番号は上記回転位置検出装置におけるコイルと同じ番号を用いる）を直線変位方向に所定間隔で配置した回路基板部７０と、直線変位方向に沿って所定の特性で各コイルのインダクタンスを変化させるような形状の磁気応答部材（リニアタイプのターゲット部）８０とで構成される。磁気応答部材（リニアタイプのターゲット部）８０は、直線変位方向に沿って複数サイクルにわたって繰り返すように配置された磁気応答材質の変化パターン８０ａ，８０ｂ，８０ｃを有しており、図示しないベース部に固定される。回路基板部７０においては、磁気応答部材８０の１つの変化パターン（８０ａ）の１サイクル長に対応する長さ範囲において４つのコイル４１〜４４が等間隔で配置されており、検出対象である直線変位に応じて直線的に変位する。回路基板７０上の各コイル４１〜４４の端面と、磁気応答部材８０のパターン面との間に空隙が形成され、コイル部側の回路基板７０はベース部側の磁気応答部材８０のパターンに対して非接触で対向し、相対的に直線変位する。この空隙の距離は、一定に保たれるように、コイル部側の回路基板７０はベース部側の磁気応答部材８０の相対的配置が定められる。磁気応答部材８０のパターン８０ａ，８０ｂ，８０ｃの１サイクルの所定の形状、例えば漸増し漸減する形状（菱形形状）、の故に、空隙を介して磁気応答部材８０の１パターンと向き合う各コイル端面の面積が、直線位置に応じて、変化する。この対向空隙面積の変化によって、各コイル４１〜４４を貫く磁束量が変化し、もって、各コイル４１〜４４のインダクタンスが変化する。磁気応答部材８０の変化パターン８０ａ，８０ｂ，８０ｃは直線変位方向に沿って複数サイクルにわたって繰り返し配置されているので、１サイクル以上の長さにわたる検出対象直線変位に応じて、各コイル４１〜４４のインダクタンスが１以上のサイクルにわたって変化する。勿論。上記とは逆に、磁気応答部材８０の方を検出対象直線変位に応じて直線変位させ、コイル部側の回路基板７０はベース部側に固定してもよい。
【００４１】
図１０、図１１に示す直線位置検出装置のための検出回路の構成は、基本的に、図９と同様の回路構成を採用することができる。すなわち、各コイル４１〜４４毎に個別の自励発振回路１０ａ〜１０ｄを設け、各自励発振回路１０ａ〜１０ｄに対応して、整流回路２１ａ〜２１ｄ、ゲイン調整回路２２ａ〜２２ｄを設け、また、サイン特性出力用及びコサイン特性出力用の差動増幅及びオフセット調整回路２５ｓ、２５ｃを設ける。
【００４２】
図１２は本発明に係る直線位置検出装置の別の構成例を示す平面略図であり、図１３はその分解斜視図略図である。この例では、磁気応答部材８０の変化パターン８０ａは１サイクル分のみ設けられ、検出対象の直線変位に応じて磁気応答部材８０が直線変位する。回路基板部７０には、１サイクル分が４つのコイルからなるコイル部が直線変位方向に沿って複数サイクル分（４１ａ〜４４ａ，４１ｂ〜４４ｂ，４１ｃ〜４４ｃ）配置されている。
【００４３】
図１２、図１３に示す直線位置検出装置のための検出回路の構成も、基本的に、図９と同様の回路構成を採用することができる。ただし、複数サイクル分のコイル４１ａ〜４４ａ，４１ｂ〜４４ｂ，４１ｃ〜４４ｃにおいて、同じサイン相用のコイル４１ａ，４１ｂ，４１ｃ同士を直列接続したもので図９のコイル４１に置き換えるものとし、同様に、同じコサイン相用のコイル４２ａ，４２ｂ，４２ｃ同士を直列接続したもので図９のコイル４２に置き換え、同じマイナスサイン相用のコイル４３ａ，４３ｂ，４３ｃ同士を直列接続したもので図９のコイル４３に置き換え、同じマイナスコサイン相用のコイル４４ａ，４４ｂ，４４ｃ同士を直列接続したもので図９のコイル４４に置き換える。この場合も、１サイクル以上の長さにわたる検出対象直線変位に応じて、直列接続されたコイルからなる各コイルグループ（４１〜４４）のインダクタンスが１以上のサイクルにわたって変化する。勿論。上記とは逆に、コイル部側の回路基板７０の方を検出対象直線変位に応じて直線変位させ、磁気応答部材８０はベース部側に固定してもよい。
【００４４】
上記図５及び図９の実施例の変形例として、自励発振回路１０ａ〜１０ｄのみを設け、各自励発振回路１０ａ〜１０ｄの複数の発振出力信号を、異なる特性の複数の位置検出信号として出力するように構成してもよい。このような変形例を要約して述べると、複数のコイル（４ａ，４ｂあるいは４１〜４４）を含むコイル部と、検出対象位置に応じて前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部（４０または８０）であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれる各コイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材（４０または８０）を具備し、少なくとも２以上の前記コイル間で前記検出対象位置に応じた前記インダクタンスの変化特性が異なるように構成してなるものと、前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された複数の自励発振回路（１０ａ，１０ｂ又は１０ａ〜１０ｄ）であって、各自励発振回路は前記コイル部に含まれる複数のコイルの少なくとも１つを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでいるものと、を備え、前記複数の自励発振回路の複数の発振出力信号に基づき、特性の異なる複数の位置検出信号が出力される、ことを特徴とする位置検出装置である。このような変形例によれば、自励発振回路を用いた位置検出装置において、異なる特性の複数の位置検出信号（例えばレゾルバタイプの４つの出力信号＋sinθsinωt、−sinθsinωt、＋cosθsinωt、及び−cosθsinωt）を出力することができる、という利点がある。
【００４５】
各実施例では、同じ検出対象位置に対して異なる出力特性を示す複数の検出信号を得るために、複数の自励発振回路１０ａ，１０ｂ，・・・をそれぞれ設けている。これは、各系列の発振周波数を異ならせることができるというメリットがある。しかし、これに限らず、１つの自励発振回路１０を用いて異なる出力特性を示す複数の検出信号を得るようにすることもできる。そのようにすると、自励発振用の回路構成を簡素化できるというメリットがある。図１４はそのいくつかの回路例を示す。
【００４６】
図１４（ａ）は、図５における自励発振回路１０ａ，１０ｂに代替し得る自励発振回路１０の一例を示す。この場合、位置検出装置におけるコイル部は１対のコイル４ａ，４ｂ（第１のコイル対）のみならず、もう１対のコイル４ａ´，４ｂ´（第２のコイル対）を含むように構成する。第１のコイル対４ａ，４ｂにおいては、前述のように、検出対象位置ｘに対してコイル４ａがＤＶ１に相当するインダクタンス変化特性を示すとすると、もう一方のコイル４ｂはそれとは逆特性のＤＶ２に相当するインダクタンス変化特性を示すように、両コイルの配置及びターゲット部３が構成されている（図６参照）。第２のコイル対４ａ´，４ｂ´も、第１のコイル対４ａ，４ｂと同一の特性が得られるように、両コイルの配置及びターゲット部３を構成する。つまり、検出対象位置に対するコイル４ａ´のインダクタンス変化特性はコイル４ａのインダクタンス変化特性と全く同一であり、検出対象位置に対するコイル４ｂ´のインダクタンス変化特性もコイル４ｂのインダクタンス変化特性と全く同一である。したがって、第２のコイル対４ａ´，４ｂ´においては、検出対象位置ｘに対してコイル４ａ´がＤＶ１に相当するインダクタンス変化特性を示すとすると、もう一方のコイル４ｂ´はそれとは逆特性のＤＶ２に相当するインダクタンス変化特性を示す。このように、同じ逆特性のインダクタンス変化を示すコイル対を二重に設ける。なお、自励発振回路１０における増幅器１２の具体例は図３に示されたものと同じであってよいため、詳細は省略してある。
【００４７】
図１４（ａ）において、自励発振回路１０は、第１のコイル対４ａ，４ｂを構成する２つのコイル４ａ，４ｂを直列接続したもの（第１直列回路）（又は第１分圧回路）と、第２のコイル対４ａ´，４ｂ´を構成する２つのコイル４ｂ´，４ａ´を第1直列回路とは逆の順序で直列接続したもの（第２直列回路）（又は第２分圧回路）とを並列接続したものをそのインダクタンス要素Ｌとして並列ＬＣ回路１１内に組み込み、各直列回路におけるコイル接続点（中点若しくは分圧点）から該自励発振回路１０の２つの発振出力信号＋ＤＶｏｕｔ及び−ＤＶｏｕｔを出力する。
【００４８】
図１４（ａ）において、第1直列回路のコイル４ａ，４ｂの接続点から出力される発振出力信号のレベルは、両コイル４ａ，４ｂのインダクタンスに応じて該コイルの部分に生成される電圧の分圧値として把握することができる。検出対象位置ｘに対するコイル４ａのインダクタンスに応じた電圧降下成分ＤＶ１及びコイル４ｂのインダクタンスに応じた電圧降下成分ＤＶ２を、ｘの関数ｆ（ｘ）を用いて表すと、両者は逆特性であるため、
ＤＶ１＝Ｐ0＋Ｐｆ（ｘ）
ＤＶ２＝Ｐ0−Ｐｆ（ｘ）
と略記できる。ここで、Ｐ0は初期値、Ｐはｘに依存しない係数であり、Ｐは１とみなして省略しても説明上不都合はないので、以下の説明ではこれを省略することにする。
【００４９】
第1直列回路におけるコイル４ａ，４ｂの分圧比は、ＤＶ１／（ＤＶ１＋ＤＶ２）で表され、その分母では変数要素Ｐｆ（ｘ）が相殺され、分子にのみ変数要素＋Ｐｆ（ｘ）が残るので、結局、変数要素として＋Ｐｆ（ｘ）の成分を含む信号が得られる。つまり、第１のコイル対４ａ，４ｂの分圧値に基づき得られる発振出力信号＋ＤＶｏｕｔは、検出対象位置ｘに応じた振幅特性ｆ（ｘ）を示す信号である。
【００５０】
一方、第２直列回路におけるコイル４ｂ´，４ａ´の分圧比は、ＤＶ２／（ＤＶ２＋ＤＶ１）で表され、分子にのみ変数要素−Ｐｆ（ｘ）が残るので、結局、変数要素として−Ｐｆ（ｘ）の成分を含む信号が得られる。つまり、第２のコイル対４ｂ´，４ａ´の分圧値に基づき得られる発振出力信号−ＤＶｏｕｔは、検出対象位置ｘに応じた振幅特性−ｆ（ｘ）を示す。この例の場合、２つの発振出力信号＋ＤＶｏｕｔ及び−ＤＶｏｕｔは、検出対象位置ｘに対して逆特性を示しており、図６に示したＤＶ１及びＤＶ２の関係と対応している。
【００５１】
このように、図１４（ａ）においては、１つの自励発振回路１０を使用して、検出対象位置ｘに対して異なる特性を示す２つの発振出力信号＋ＤＶｏｕｔ及び−ＤＶｏｕｔを得ることができる。これらの２つの発振出力信号＋ＤＶｏｕｔ及び−ＤＶｏｕｔは、図５に示した２系列Ａ，Ｂの整流回路２１ａ，２１ｂにそれぞれ入力される。すなわち、図１４（ａ）の構成を実施する場合、図５における２つの自励発振回路１０ａ，１０ｂに代えて、図１４（ａ）に示す１つの自励発振回路１０を使用し、その第１の発振出力信号＋ＤＶｏｕｔを整流回路２１ａに入力し、第２の発振出力信号−ＤＶｏｕｔを整流回路２１ｂに入力する。したがって、演算回路２４による差演算により、温度特性補償した検出信号を得ることができる。なお、図１４（ａ）の発振出力信号＋ＤＶｏｕｔ及び−ＤＶｏｕｔを、図５の回路に適用することなく、そのまま、位置検出振幅情報を含む交流信号として、任意の用途に利用することもできる。
【００５２】
図１４（ｂ）は、図９における４つの自励発振回路１０ａ〜１０ｄに代替し得る１つの自励発振回路１０の一例を示す。この場合、回転位置検出装置（あるいは直線位置検出装置あるいは傾き位置検出装置）におけるコイル部は２対のコイル４１，４３（第１のサイン用コイル対）及びコイル４２，４４（第１のコサイン用コイル対）のみならず、もう２対のコイル４１´，４３´（第２のサイン用コイル対）及びコイル４２´，４４´（第２のコサイン用コイル対）を含むように構成する。前記図１４（ａ）の場合と同様に、第２のサイン用コイル対４１´，４３´及び第２のコサイン用コイル対４２´，４４´は、第１のサイン用コイル対４１，４３及び第１のコサイン用コイル対４２，４４と同一のインダクタンス変化特性を示す。図１４（ａ）と同様に、図１４（ｂ）においても、各コイル対における２つのコイルは、そのインダクタンス変化が互いに逆特性（例えば＋ｓｉｎθと−ｓｉｎθのように逆相特性）を示すように構成される。
【００５３】
従って、回転位置θに対する、第２のコイル対における各コイル４１´〜４４´のインダクタンス変化の周期的特性は下記に示すような関係になる。
Ａ´（θ）＝Ｐ0＋Ｐｓｉｎθ    （コイル４１´）
Ｂ´（θ）＝Ｐ0＋Ｐｃｏｓθ    （コイル４２´）
Ｃ´（θ）＝Ｐ0−Ｐｓｉｎθ    （コイル４３´）
Ｄ´（θ）＝Ｐ0−Ｐｃｏｓθ    （コイル４４´）
【００５４】
このように、同じサイン特性及びコサイン特性のインダクタンス変化を示すコイル対を二重に設ける。このように第２のコイル対を追加的に設けるための構成例としては、例えば、図７におけるステータ部４０の構成を変形して、４つのコイル４１〜４４を配置した回路基板４５と同様の構成からなる追加の回路基板を更に設け、ロータ部５０を挟んで回路基板４５の反対側に該追加の回路基板を固定配置すればよい。この追加の回路基板には、回路基板４５のコイル４１〜４４の配置と同様の配置で、４つのコイル４１´〜４４´がロータ部５０に面して配置する。これにより、１つのロータ部５０の磁気応答部材５１の回転変位に応じて、その両側の２つの回路基板（４５）に配置された第１及び第２のコイル対の各コイルに特有のインダクタンス変化がそれぞれ生じる。
【００５５】
図１４（ｂ）において、自励発振回路１０は、第１のサイン用コイル対４１，４３を構成する２つのコイル４１，４３を直列接続したもの（第1直列回路又は第１分圧回路）と、第２のサイン用コイル対４１´，４３´を構成する２つのコイル４１´，４３´を第1直列回路とは逆の順序で直列接続したもの（第２直列回路又は第２分圧回路）と、第１のコサイン用コイル対４２，４４を構成する２つのコイル４２，４４を直列接続したもの（第３直列回路又は第３分圧回路）と、第２のコサイン用コイル対４２´，４４´を構成する２つのコイル４２´，４４´を第３直列回路とは逆の順序で直列接続したもの（第４直列回路又は第４分圧回路）とを並列接続したものをそのインダクタンス要素Ｌとして並列ＬＣ回路１１内に組み込み、各直列回路におけるコイル接続点（中点若しくは分圧点）から該自励発振回路１０の４つの発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴ、−ｓｉｎＯＵＴ、＋ｃｏｓＯＵＴ、−ｃｏｓＯＵＴを出力する。
【００５６】
図１４（ｂ）において、前述と同様に、各直列回路のコイルの接続点（分圧点）から出力される発振出力信号のレベルは、両コイルのインダクタンスに応じて該コイルの部分に生成される電圧の分圧値として把握することができる。したがって、前記式のＡ（θ）〜Ｄ（θ）及びＡ´（θ）〜Ｄ´（θ）を用いて各発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴ、−ｓｉｎＯＵＴ、＋ｃｏｓＯＵＴ、−ｃｏｓＯＵＴを表すと、概ね次のように表せる。すなわち、分圧比の分母にくる互いに逆相の２変数要素（例えば、＋ｓｉｎθｓｉｎωｔと−ｓｉｎθｓｉｎωｔ）が相殺され、分子にのみ変数要素（例えば、＋ｓｉｎθｓｉｎωｔ）が残る。なお、ωは自励発振の角周波数、ｔは時間である。
＋ｓｉｎＯＵＴ＝Ａ（θ）／［Ａ（θ）＋Ｃ（θ）］
〜＝＋ｓｉｎθｓｉｎωｔ
−ｓｉｎＯＵＴ＝Ｃ´（θ）／［Ｃ´（θ）＋Ａ´（θ）］
〜＝−ｓｉｎθｓｉｎωｔ
＋ｃｏｓＯＵＴ＝Ｂ（θ）／［Ｂ（θ）＋Ｄ（θ）］
〜＝＋ｃｏｓθｓｉｎωｔ
−ｃｏｓＯＵＴ＝Ｄ´（θ）／［Ｄ´（θ）＋Ｂ´（θ）］
〜＝−ｃｏｓθｓｉｎωｔ
【００５７】
このように、図１４（ｂ）においては、１つの自励発振回路１０を使用して、検出対象位置θに対して異なる特性を示す４つの発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴ、−ｓｉｎＯＵＴ、＋ｃｏｓＯＵＴ、−ｃｏｓＯＵＴを得ることができる。これらの４つの発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴ、−ｓｉｎＯＵＴ、＋ｃｏｓＯＵＴ、−ｃｏｓＯＵＴは、図９に示した４系列の整流回路２１ａ，２１ｃ，２１ｂ，２１ｄにそれぞれ入力される。すなわち、図１４（ｂ）の構成を実施する場合、図９における４つの自励発振回路１０ａ〜１０ｄに代えて、図１４（ｂ）に示す１つの自励発振回路１０を使用し、そのプラスサイン振幅特性の発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴを整流回路２１ａに入力し、マイナスサイン振幅特性の発振出力信号−ｓｉｎＯＵＴを整流回路２１ｃに入力し、プラスコサイン振幅特性の発振出力信号＋ｃｏｓＯＵＴを整流回路２１ｂに入力し、マイナスコサイン振幅特性の発振出力信号−ｓｉｎＯＵＴを整流回路２１ｄに入力する。したがって、回路２５ｓ，２５ｃによる差動増幅演算により、温度特性補償した検出信号ＶＯｓｉｎ及びＶＯｃｏｓを得ることができる。
【００５８】
なお、図１４（ｂ）の発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴ、−ｓｉｎＯＵＴ、＋ｃｏｓＯＵＴ、−ｃｏｓＯＵＴを、図９の回路に適用することなく、そのまま、位置検出振幅情報を含む交流信号として、任意の用途に利用することもできる。特に、発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴ、−ｓｉｎＯＵＴ、＋ｃｏｓＯＵＴ、−ｃｏｓＯＵＴは、公知のレゾルバから出力される４つの交流出力信号＋ｓｉｎθｓｉｎωｔ、−ｓｉｎθｓｉｎωｔ、＋ｃｏｓθｓｉｎωｔ、−ｃｏｓθｓｉｎωｔと同じであるため、極めて簡略化された回路構成で、公知のレゾルバと同様の出力信号を得ることができる。例えば、レゾルバタイプの検出装置の位置検出システムにおいて公知のように、図１４（ｂ）の４つの発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴ（＝＋ｓｉｎθｓｉｎωｔ）、−ｓｉｎＯＵＴ（＝−ｓｉｎθｓｉｎω）、＋ｃｏｓＯＵＴ（＝＋ｃｏｓθｓｉｎωｔ）、−ｃｏｓＯＵＴ（＝−ｃｏｓθｓｉｎωｔ）を合成して、振幅要素（ｓｉｎθ）中の位置検出情報θを、ｓｉｎ（ωｔ−θ）という交流信号中の位相ずれ要素θに変換し、このｓｉｎ（ωｔ−θ）という交流信号を公知のＲ／Ｄコンバータあるいは位相検出回路に入力して、該位相ずれ要素θに対応する位置検出データを得るようにすることができる。
【００５９】
図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）の変形例を示す。図１４（ｃ）に示した自励発振回路１０においては、第２のコイル対を設けることなく、第１のコイル対４１、４３及び４２、４４の各直列接続回路及びその並列接続回路のみを形成してインダクタンス要素として組み込んでいる。したがって、プラスサイン振幅特性の発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴとプラスコサイン振幅特性の発振出力信号＋ｃｏｓＯＵＴが得られる。図１４（ｃ）の場合、図９に示されたような４系列の検出用回路のうち２系列分の検出用回路のみを使用すればよい。すなわち、図１４（ｃ）の発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴ、＋ｃｏｓＯＵＴを、整流回路２１ａ，２１ｂにそれぞれ入力するようにしてよい。また、図１４（ｃ）の場合も、公知のレゾルバから出力される２つの交流出力信号＋ｓｉｎθｓｉｎωｔ、＋ｃｏｓθｓｉｎωｔと同じ信号を得ることができる。従って、上述と同様に、図１４（ｃ）の発振出力信号＋ｓｉｎＯＵＴ、＋ｃｏｓＯＵＴを、図９の回路に適用することなく、そのまま、位置検出振幅情報を含む交流信号として、任意の用途に利用することもできる。
【００６０】
なお、上述では、図１４（ｂ）の構成を採用するために、追加の回路基板を設けるように説明したが、それ以外の任意の構成を採用してよい。例えば、１個の回路基板４５上に、８つのコイル４１〜４４、４１´〜４４´を等間隔（４５度間隔）で配置し、ロータ部５０の磁気応答部材５１を楕円円板形状として、１回転につき２サイクルのインダクタンス変化が各コイル４１〜４４、４１´〜４４´に生じるような構成としてもよい。その場合でも、半回転範囲の回転位置を絶対値で検出することができ、半回転以上の回転範囲は半回転単位のサイクル数をカウントする等、公知の手法で検出すればよい。
【００６１】
図１４の変形例として、自励発振回路１０におけるコイルの各直列回路（分圧回路）において、検出用コイル（４ａ，４ｂ，４１〜４４）を少なくとも１個含むように構成してもよい。例えば、図１４（ａ）の場合、第１直列回路（分圧回路）をコイル４ａと固定抵抗（又は固定インダクタンス）の直列接続とし、第２直列回路（分圧回路）をコイル４ｂと固定抵抗（又は固定インダクタンス）の直列接続とする。図１４（ｂ）、（ｃ）についても同様の変形が可能であ。このような変形例を要約して述べると次の通りである。自励発振回路（１０）は、自励発振のための前記インダクタンス要素を分圧回路により構成し、該分圧回路内に前記コイル（４ａ，４ｂあるいは４１〜４４）が組み込まれ、該分圧回路の分圧点から該自励発振回路の前記発振出力信号（＋ＤＶｏｕｔ，−ＤＶｏｕｔあるいは＋ｓｉｎＯＵＴ、−ｓｉｎＯＵＴ、＋ｃｏｓＯＵＴ、−ｃｏｓＯＵＴ）を出力するようにしてよい。また、前記コイル部は、複数のコイル（４ａ，４ｂあるいは４１〜４４）を含み、各コイルは所定の間隔で離隔されて配置されており、前記自励発振回路（１０）は、複数の前記分圧回路を並列接続して前記自励発振のための前記インダクタンス要素を構成し、各分圧回路内に前記各コイル（４ａ，４ｂあるいは４１〜４４）が組み込まれ、該各分圧回路の分圧点から複数の前記発振出力信号（＋ＤＶｏｕｔ，−ＤＶｏｕｔあるいは＋ｓｉｎＯＵＴ、−ｓｉｎＯＵＴ、＋ｃｏｓＯＵＴ、−ｃｏｓＯＵＴ）を出力するようにしてよい。このような変形例によっても、１個の自励発振回路１０を用いるだけで、特性の異なる複数の位置検出信号を発生することができる、という優れた利点を持つ。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月12日(2013.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコイルを含むコイル部と、
検出対象位置に応じて前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれるコイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材からなるものと、
前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記コイル部に含まれるコイルを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでおり、その発振周波数を高周波数帯域に設定しているものと、
前記自励発振回路の発振出力信号の振幅レベルを抽出し、前記検出対象の位置データとして出力する出力回路と
を備える位置検出装置。
【請求項２】
前記自励発振回路の発振周波数は、１ＭＨｚ前後あるいはそれ以上である、請求項１の位置検出装置。
【請求項３】
前記出力回路は、前記自励発振回路の発振出力信号を整流する整流回路を含む、請求項１又は２の位置検出装置。
【請求項４】
前記出力回路は、前記整流回路の出力直流信号のレベルをオフセット調整すると共に、そのゲインを調整する回路を更に含む、請求項３の位置検出装置。
【請求項５】
前記コイルは、プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイルからなる、請求項１乃至４のいずれかの位置検出装置。
【請求項６】
フラットコイルは多層状に重ねて配列された複数フラットコイル部分を直列接続したものからなる、請求項５の位置検出装置。
【請求項７】
前記プリント基板上に温度特性を補償する回路素子を搭載し、温度特性補償した出力信号を前記自励発振回路から出力するようにした、請求項５又は６の位置検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の位置検出装置を２系列設け、各系列の前記位置検出装置から出力される位置データは同じ検出対象に対して差動的な変化を示すように構成されており、両系列の前記位置データの差に基づき温度特性補償した位置検出データを得るようにしたシステム。
【請求項９】
前記コイル部は、少なくとも１対のコイルを含み、該１対のコイルにおける各コイルは所定の間隔で離隔されて配置されており、
前記ターゲット部は、該１対のコイルにおける各コイルのインダクタンス変化が互いに逆特性を示すように構成してなり、
前記１対のコイルにおける各コイル毎に、前記自励発振回路及び前記出力回路が設けられる、請求項１乃至６のいずれかの位置検出装置。
【請求項１０】
前記コイル部は、少なくとも１対のコイルを含み、該１対のコイルにおける各コイルは所定の間隔で離隔されて配置されており、
前記ターゲット部は、該１対のコイルにおける各コイルのインダクタンス変化が互いに逆特性を示すように構成してなり、
前記自励発振回路は、該１対のコイルを構成する２つのコイルを直列接続し、その接続点から該自励発振回路の前記発振出力信号を出力する、請求項１乃至６のいずれかの位置検出装置。
【請求項１１】
前記コイル部は、複数のコイル対を含み、
前記自励発振回路は、前記複数のコイル対の各対毎に該１対のコイルを構成する２つのコイルをそれぞれ直列接続し、かつ、これらの直列回路を並列接続してなり、かつ、各対毎のコイル接続点から該自励発振回路の発振出力信号をそれぞれ個別に出力し、
前記出力回路は、前記自励発振回路から出力される複数の前記発振出力信号の振幅レベルをそれぞれ抽出し、前記検出対象の位置を示す複数の位置データとして出力する、請求項１０の位置検出装置。
【請求項１２】
前記自励発振回路は、自励発振のための前記インダクタンス要素を分圧回路により構成し、該分圧回路内に前記コイルが組み込まれ、該分圧回路の分圧点から該自励発振回路の前記発振出力信号を出力する、請求項１乃至６のいずれかの位置検出装置。
【請求項１３】
前記コイル部は、複数のコイルを含み、各コイルは所定の間隔で離隔されて配置されており、
前記自励発振回路は、複数の前記分圧回路を並列接続して前記自励発振のための前記インダクタンス要素を構成し、各分圧回路内に前記各コイルが組み込まれ、該各分圧回路の分圧点から複数の前記発振出力信号を出力する、請求項１２の位置検出装置。
【請求項１４】
複数のコイル対を含むコイル部と、
検出対象位置に依存して前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれる各コイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材からなるものと、
前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記複数のコイル対の各対毎に該コイル対を構成する２つのコイルをそれぞれ直列接続して複数の直列回路を形成し、かつ、これらの直列回路を並列接続してなるものを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでなり、かつ、各コイル対毎のコイル接続点から取り出した複数の発振出力信号を、特性の異なる複数の位置検出信号として出力するように構成されたものと、
を備える位置検出装置。
【請求項１５】
前記複数の直列回路の各々は、そこで直列接続されている２つのコイルが互いに逆特性のインダクタンス変化を示すように構成されている、請求項１４の位置検出装置。
【請求項１６】
前記複数の直列回路のうち第１の直列回路のコイル接続点から取り出した第１の発振出力信号と、前記複数の直列回路のうち第２の直列回路のコイル接続点から取り出した第２の発振出力信号とが、検出対象位置に対して互いに逆特性を示すように構成されている、請求項１５の位置検出装置。
【請求項１７】
前記複数の発振出力信号は、それぞれ、検出対象位置θに対して、＋ｓｉｎθｓｉｎωｔ、−ｓｉｎθｓｉｎωｔ、＋ｃｏｓθｓｉｎωｔ、及び−ｃｏｓθｓｉｎωｔの特性を持つ４つの発振出力信号を含み、ここで、ωは自励発振の角周波数である、請求項１４乃至１６のいずれかの位置検出装置。
【請求項１８】
複数のコイルを含むコイル部と、
検出対象位置に応じて前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれる各コイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材を具備し、少なくとも２以上の前記コイル間で前記検出対象位置に応じた前記インダクタンスの変化特性が異なるように構成してなるものと、
前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された複数の自励発振回路であって、各自励発振回路は前記コイル部に含まれる複数のコイルの少なくとも１つを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでいるものと、を備え、前記複数の自励発振回路の複数の発振出力信号に基づき、特性の異なる複数の位置検出信号が出力される、ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項１９】
前記検出対象は回転方向に変位し、回転位置検出装置として構成された請求項１乃至１８のいずれかの位置検出装置。
【請求項２０】
前記検出対象は直線方向に変位し、直線位置検出装置として構成された請求項１乃至１８のいずれかの位置検出装置。
【請求項２１】
前記検出対象は円弧状に変位し、傾き検出装置として構成された請求項１乃至１８のいずれかの位置検出装置。
【国際調査報告】
2013089205.tif 000017
2013089205.tif 000018
2013089205.tif 000019
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