(57)【要約】【課題】複数の磁気式の位置検出装置を近接して配置しても、磁場の位置検出精度への相互干渉を抑えることができ、高精度かつ小型である位置検出システムを提供する事にある。【解決手段】各位置検出装置の磁石の着磁方向ベクトルが同一平面上になく、かつ着磁方向ベクトルが直交化方向成分を有する様に磁石を配置し、動く磁石の着磁方向ベクトルの移動方向が他方の磁石の着磁方向ベクトルの対称面に含まれる様にする。同時に磁気センサが他方の着磁方向ベクトルの直交成分を検出できるようにする事が好ましい。【選択図】図２５
2008076194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と前記磁石の相対的移動による磁束の変化を検出する磁束検出手段とからなる位置検出装置を複数有し、前記複数の位置検出装置のうち近接する少なくとも一組の位置検出装置が有する磁石の着磁方向ベクトルが同一平面上にない事を特徴とする位置検出システム。
【請求項２】
前記近接する少なくとも一組の位置検出装置の、前記磁石の前記着磁方向ベクトルが互いに直交方向成分を有する事を特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項３】
前記位置検出システムにおいて、前記近接する少なくとも一組の位置検出装置のうち、少なくとも一方の位置検出装置が有する磁束検出手段が、他方の位置検出装置が有する磁石の着磁方向ベクトルの直交方向成分を検出する事が出来る事を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項４】
前記位置検出システムにおいて、前記近接する少なくとも一組の位置検出装置のうち、少なくとも一方の位置検出装置の有する磁石の相対的移動方向が、該位置検出装置が備える磁束検出手段に対向する該磁石面に沿って、かつ、他方の位置検出装置の有する磁石の重心を含む該磁石対称面上にある事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項５】
前記位置検出システムにおいて、前記近接する少なくとも一組の位置検出装置のうち少なくとも一方の位置検出装置において、磁束検出手段が他方の位置検出装置が有する磁石の対称面に含まれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項６】
前記位置検出システムにおいて、前記近接する少なくとも一組の位置検出装置が有する各々の磁石の対称面が同一平面上にある事を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項７】
前記位置検出システムが有する前記近接する少なくとも一組の位置検出装置において、磁束検出手段がそれぞれに対向して配置された磁石の対称面に含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項８】
前記位置検出システムを構成する位置検出装置が２つであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項９】
前記近接する少なくとも一組の位置検出装置が有する磁石の着磁方向ベクトルの互いになす角が直交することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項１０】
前記近接する少なくとも一組の位置検出装置のいずれかが有する磁束検出手段が、該磁束検出手段に対向して配置された磁石の着磁方向ベクトルに平行な磁束密度を検出できることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項１１】
前記磁束検出手段は、２つ一組の磁気センサを有するホールセンサであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項１２】
前記位置検出システムにおいて、前記位置検出システムが磁性体（を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項１３】
前記磁束検出手段が同一基板上に実装されたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の位置検出システム。
【請求項１４】
請求１乃至１３のいずれかに記載の位置検出システムを用いたことを特徴とする光学系。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光学系を用いたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石と磁気センサを用いた位置検出装置を有する位置検出システム、位置検出システムを用いた光学系と撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なセンサがあらゆるところで用いられるようになっている。
【０００３】
例えば、特許文献１や特許文献２に記載されている様にデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラの手ぶれが起きたときにレンズの位置を検出して補正する手ぶれ補正装置や自動焦点調整を行う光学系のレンズの位置検出装置では、瞬時に高精度な位置検出を行う機能を有するセンサが必要となると同時に、近年機器全体の小型化の要求が強いことから、位置検出装置自体の小型化が要求されている。さらには、長寿命化、埃や油（グリース）などの影響を受けにくい特性をもつセンサなど様々な要求がある。
【０００４】
上記のような要求をみたすために、例えば、特許文献３に記載されているようにセンサとしてホールセンサ（磁気センサ対）を用いた位置検出装置が知られている。
【０００５】
また、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラでは、位置検出装置の小型化に加え、変倍中の映像を鮮明に保つことや、オートフォーカスの高速応答のような、高性能化の要求もある。上記の様な要求を満たすため、特許文献２、特許文献３に記載されているように変倍レンズとフォーカスレンズのように複数のレンズの位置をホールセンサにより検出する方式が主流となりつつある。
【０００６】
図１にこのようなホールセンサを用いた２つのレンズの位置検出装置を有するシステムの例を示した。図１では、ビデオカメラ１００の内部において、磁石１０３が取り付けられた第１の変倍レンズ１０６の位置をホールセンサ１０１ａ、１０１ｂにより検出し、磁石１０４が取り付けられた第２の変倍レンズ１０７の位置をホールセンサ１０２ａ、１０２ｂにより検出する。そして、ホールセンサ１０１ａ、１０１ｂから変倍レンズ１０６の位置の情報を含む信号が、アンプ１１３に送られ、ホールセンサ１０２ａ、１０２ｂから変倍レンズ１０７の位置の情報を含む信号が、アンプ１１４に送られる。さらに、アンプ１１３とアンプ１１４とからＡ／Ｄコンバータ１１５に信号が送信され、Ａ／Ｄコンバータ１１５から処理回路１１１に、信号が送信される。そして、処理回路１１１から駆動回路１１２へ信号が送られ、駆動回路１１２がモーター１０９と１１０を制御することにより、固定レンズ１０５と固定レンズ１０８との間で、変倍レンズ１０６、１０７の位置が制御される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２２９０９０号
【特許文献２】特開平６−０１４２３１号
【特許文献３】特開２００５−３３１３９９号
【特許文献４】特開２００４−３４８１７３号
【特許文献５】特願２００５−３６４０９０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載されているようなステッピングモーターの駆動ステップパルスをカウントする位置検出装置では、ステッピングモーターの脱調などにより高精度な位置検出ができない問題がある。さらにデジタルビデオカメラ等ではステッピングモーターの駆動音が音声ノイズとして記録されてしまうということも問題視されている。
【０００９】
また、磁気式の位置検出装置であっても特許文献３の図１に記載されているような構成では、光学系レンズモジュールの小型化に伴って複数のレンズの位置検出装置が近接して配置されるため、一方の位置検出装置の磁石からの磁場の影響で、他方の位置検出装置の精度が悪化するという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数の磁気式の位置検出装置を近接して配置しても、磁場の位置検出精度への相互干渉を抑えることができ、高精度かつ小型である位置検出システム、位置検出システムを用いた光学系と撮像装置を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１は、磁石と磁石の相対的移動による磁束の変化を検出する磁束検出手段とからなる位置検出装置を複数有し、複数の位置検出装置のうち近接する少なくとも一組の位置検出装置の磁石の着磁方向ベクトルが同一平面上にない事を特徴とする位置検出システムである。
【００１２】
請求項２は、近接する少なくとも一組の位置検出装置の、磁石の着磁方向ベクトルが互いに直交方向成分を有する事を特徴とする請求項１に記載の位置検出システムである。
【００１３】
請求項３は、位置検出システムにおいて、近接する少なくとも一組の位置検出装置のうち、少なくとも一方の位置検出装置が有する磁束検出手段が、他方の位置検出装置が有する磁石の着磁方向ベクトルの直交方向成分を検出する事が出来る事を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００１４】
請求項４は、位置検出システムにおいて、近接する少なくとも一組の位置検出装置のうち、少なくとも一方の位置検出装置の有する磁石の相対的移動方向が、位置検出装置が備える磁束検出手段に対向する磁石面に沿って、かつ、他方の位置検出装置の有する磁石の重心を含む磁石対称面上にある事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００１５】
請求項５は、位置検出システムにおいて、近接する少なくとも一組の位置検出装置のうち少なくとも一方の位置検出装置において、磁束検出手段が他方の位置検出装置が有する磁石の対称面に含まれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００１６】
請求項６は、位置検出システムにおいて、近接する少なくとも一組の位置検出装置が有する各々の磁石の対称面が同一平面上にある事を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００１７】
請求項７は、位置検出システムが有する近接する少なくとも一組の位置検出装置において、磁束検出手段がそれぞれに対向して配置された磁石の対称面に含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００１８】
請求項８は、位置検出システムを構成する位置検出装置が１組であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００１９】
請求項９は、近接する少なくとも一組の位置検出装置が有する磁石の着磁方向ベクトルの互いになす角が直交することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００２０】
請求項１０は、近接する少なくとも一組の位置検出装置のいずれかが有する磁束検出手段が、この磁束検出手段に対向して配置された磁石の着磁方向ベクトルに平行な磁束密度を検出できることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００２１】
請求項１１は、磁束検出手段は、２つ一組の磁気センサを有するホールセンサであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００２２】
請求項１２は、位置検出システムにおいて、位置検出システムが磁性体を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００２３】
請求項１３は、磁束検出手段が同一基板上に実装されたことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の位置検出システムである。
【００２４】
請求項１４は、請求１乃至１３のいずれかに記載の位置検出システムを用いたことを特徴とする光学系である。
【００２５】
請求項１５は、請求項１４に記載の光学系を用いたことを特徴とする撮像装置である。
【００２６】
以上の手段について以下詳しく説明する。  
磁石とはエネルギーを静磁エネルギーの形で蓄えている物質であり、一度磁化したら残留磁化を保つ磁性材料であり、フェライト、アルニコ、希土類などが使われる。これら磁石は、Ｎ極Ｓ極をそれぞれ単極着磁した幾何学的に対称面を有するものであれば良い。具体的な磁石の形状の例を図２に示すが、磁石２０１は、図２に示すような幾何学的対称面２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃを有していれば良くこれに制限されるものではない。
【００２７】
着磁方向ベクトルとは磁石の重心位置での着磁（磁化）方向を示すだけのベクトルなので大きさは特に規定しないが、本発明では大きさを１とする。図２に、着磁ベクトル２０２の例が示されている。
【００２８】
磁石の相対的移動とは、磁束検出手段に対する磁石の重心の相対的移動を言う。相対的な移動であるので磁石が動いても、磁束検出手段が動いても良い。
【００２９】
磁束検出手段とは、ホールセンサ、磁気抵抗効果素子や、磁気インピーダンス素子、その他様々な磁気センサ及びそれらの組合せであり、これらの駆動、増幅、Ａ／Ｄ変換器など、処理回路等の周辺回路を含めたものでもよい。
【００３０】
ホールセンサとしては、磁気増幅を行うための磁性体チップなどを用いていないＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどの化合物半導体からなるホールセンサ、又は、Ｓｉ、ＧｅなどのIＶ族半導体からなるホールセンサを用いることができる。当然、上記材料を複数個組み合わせたものでも構わない。磁性体チップなどの磁気増幅を行うための部材は、磁気ヒステリシスを持ち、磁石相対位置の検出精度を落とす要因になりうるが、検出精度がそれほど求められない用途においては、磁性体チップなどを用いたホールセンサを用いても問題にならない。
【００３１】
磁気センサは、１つのパッケージに複数のセンサを一体に封入して構成することができる。
【００３２】
位置検出装置とは、磁束発生源である磁石と磁束検出手段よりなる装置である。
【００３３】
位置検出システムとは、複数の位置検出装置からなるもの乃至一つ以上の位置検出装置と一つ以上の磁石からなるものを言う。
【００３４】
請求項１に記載の近接する少なくとも一組の位置検出装置とは複数ある位置検出装置において他方の磁場の影響を受けるほど近くに隣り合って位置する２つ位置検出を一組の位置検出装置と言う。また、一組を成す２つの位置検出装置の片側を一方、もう片側を他方と呼ぶ。例えば図１４の様に３つの位置検出装置からなる位置検出システムは、位置検出装置ＡとＢの近接する２つの位置検出装置で一組、位置検出装置ＢとＣの近接する２つの位置検出装置で一組、合計２組の位置検出装置を有する。
【００３５】
請求項１に記載の磁石の着磁方向ベクトルが同一平面上にない事とは、一組の位置検出装置の内で一方の磁石の着磁方向ベクトルを含む平面上に、他方の磁石の着磁方向ベクトルが含まれない事を言う。詳細を図３に示す。図３に一方の矩形磁石の重心３０３に着磁方向ベクトル３０２が示されている。着磁方向ベクトル３０２を含む面は複数あるが図３には代表として２つの面３０４ａ、３０４ｂを示す。また、図３に、この面に直交するベクトル３０５ａ、３０５ｂを各面に対し示した。一例としては、図３の着磁方向ベクトルと同一平面上にない着磁方向ベクトルとは、着磁方向ベクトルを含む面に対する直交成分を有すれば良い。
【００３６】
具体的な例として、図４〜１４に磁石の配置と磁石の着磁方向ベクトルを示す。図４〜８と、図１３〜１４は磁石の着磁方向ベクトルが同一平面内にない例を、図９〜１２は磁石の着磁方向ベクトルが同一平面内にある例を示す。その他、様々な着磁方向ベクトルの組合せが考えられるが、これは先の条件を満たしていれば良く、図を用いて示した例に限定されるものではない。
【００３７】
請求項２に記載の磁石の着磁方向ベクトルが互いに直交方向成分を有する事とは、本発明に於ける各磁石の着磁方向ベクトルは同一平面上に無い場合、直角に交わる事は無いが、それらを任意の同一平面上に投影した場合にそれぞれの着磁方向ベクトルの延長線が交わる場合を、直交方向成分を有すると言う。
【００３８】
請求項３に記載の位置検出システムを構成する一組の位置検出装置のうち、少なくとも一方の位置検出装置が有する磁束検出手段が、他方の位置検出装置が有する磁石の着磁方向ベクトルの直交方向成分を検出する事が出来る事とは、一方の位置検出装置が有する磁束検出手段の磁気を検出する方向が、他方の位置検出装置が有する磁石の着磁方向ベクトルの直交成分を検出する方向にある事を言う。
【００３９】
請求項４に記載の位置検出システムにおいて、近接する少なくとも一組の位置検出装置のうち、少なくとも一方の位置検出装置の有する磁石の相対的移動方向が、その位置検出装置が備える磁束検出手段に対向する該磁石面に沿って、かつ、他方の位置検出装置の有する磁石の重心を含む該磁石対称面上にある事とは、本発明では磁石の移動は重心の移動で代表させておりその重心の移動方向が、磁束検出手段に対向する磁石面に平行であると同時に他方の位置検出装置の有する磁石の重心を含む磁石の対称面に含まれる事を言う、この時の対称面は無限遠方に拡大した面である。
【００４０】
請求項６に記載の近接する少なくとも一組の位置検出装置が有する各々の磁石の対称面が同一平面上にある事とは、請求項５に記載の各位置検出装置に備えられた各磁石が有する対称面を無限遠方に延長した場合互いに重なり合う事を言う。
【００４１】
磁性体は外部からの磁気雑音を遮蔽したり、磁気を増幅したりするためのものであり、モーターなどで一般的に用いられるものである。材料としては鉄、パーマロイ合金、軟磁性アモルファス合金などがよく知られる。本発明の位置検出システムにおいて、各位置検出装置を磁気シールドで覆うことや、位置検出装置同士の間に磁気シールドを配置することや、一方の位置検出装置の磁石の他方の位置検出装置に対向する面に磁気シールドを貼り付ける事により、互いの位置検出装置が干渉しあわぬようにすることが可能である。また、磁性体を設けることで、磁気検出手段部での磁束密度を増幅することが可能である。ここで挙げた、磁性体材料、磁性体の使用方法はあくまでも１例であり、これに限定されるものではない。
【００４２】
光学系とは、携帯電話用カメラやデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置や、プロジェクター等の投影装置や、ＯＤＤ等に用いられる光ピックアップに用いられる、レンズ群、アクチュエータ、ＣＣＤ等の部品からなるものである。上記で記載したものは、あくまで一例であり、当然これらに限定されるものではない。
【００４３】
撮像装置とは、携帯電話用カメラやデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなど映像を記録または保存できる機器のことである。上記で記載したものは、あくまで一例であり、当然これらに限定されるものではない。
【００４４】
本発明は複数の位置検出装置よりなる位置検出システムであるが、他方が特に精度を要さない場合や他方の磁石が十分小さく実質影響が小さい場合は本発明の条件を全ての位置検出装置に課する必要は無い。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、複数の磁気式の位置検出装置を近接して配置しても、磁場の位置検出精度への相互干渉を抑えることができ、高精度かつ小型である位置検出システムと、位置検出システムを用いた光学系と撮像装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
＜構成＞
図２５を用いて位置検出システムの概略構成を示す。磁石Ｍ１（２６０４）は位置検出装置１（２６０１）に取り付けられた磁石である。磁石Ｍ２（２６０９）は位置検出装置２（２６０２）に取り付けられた磁石である。
【００４７】
位置検出装置１（２６０１）は、第１のホールセンサＳ１−１と第２のホールセンサＳ１−２を有している。位置検出装置２（２６０２）は第１のホールセンサＳ２−１と第２のホールセンサＳ２−２を有している。
【００４８】
磁石Ｍ１（２６０４）、磁石Ｍ２（２６０９）は直方体で単極着磁されているものである。下記の具体例では、磁石はすべてネオジム焼結磁石で、残留磁束密度は１２００ｍＴ（一般的なネオジウム焼結磁石の値）のものとする。当然、ここで示すのは１例であり、これに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００４９】
図２５において、位置検出装置１（２６０１）と位置検出装置２（２６０２）とは同様な構成をなす。以下で各位置検出装置の構成を説明する。磁石Ｍ１（２６０４）の着磁方向ベクトル２６０５と磁石Ｍ１の運動方向（２６０６）は矢印で示されている。位置検出装置１（２６０１）において、第１のホールセンサＳ１−１と第２のホールセンサＳ１−２は規定の間隔を隔てて基板２６１０上に実装され、直方体磁石Ｍ１（２６０４）はホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２に対向するように配置される。同様に、磁石Ｍ２（２６０９）の着磁方向ベクトル２６０７と磁石Ｍ１の運動方向（２６０８）は矢印で示されている。位置検出装置２（２６０２）において、第１のホールセンサＳ２−１と第２のホールセンサＳ２−２は規定の間隔を隔てて基板２６１１上に実装され、直方体磁石Ｍ２（２６０９）はホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２に対向するように配置される。ホールセンサの感度は２．４ｍＶ／ｍＴ（一般的なホールセンサの感度）であり、ホールセンサＳ１−１とホールセンサＳ１−２が検出した信号は、アンプ２６１３に送信され、ホールセンサS２−１とホールセンサＳ２−２が検出した信号は、アンプ２６１２に送信される。さらに、アンプ２６１３とアンプ２６１２とからＡ／Ｄコンバータ２６１４に信号が送信される。そして、Ａ／Ｄコンバータ２６１４から処理回路２６１５に信号が送信され、信号が処理される。そして、処理回路２６１５は、駆動回路２６１６に信号を送信し、駆動回路２６１６は、磁石Ｍ１（２６０４）を有する駆動部品および磁石Ｍ２（２６０９）を有する駆動部品の位置を制御する。
【００５０】
ここで、ホールセンサＳ１−１とＳ１−２は、直線２６０３ａ上にあり、ホールセンサＳ２−１とＳ２−２は、直線２６０３ｂ上にある。
【００５１】
位置検出システムの評価は、構成する個々の位置検出装置の分解能で行った。分解能は、実際の移動距離と位置検出装置が検出した移動距離の差を誤差とし、その誤差の最大値を磁石の可動範囲で除した値とする。単位は［μｍ／ｍｍ］である。
【００５２】
次に、ホールセンサの出力から磁石の位置を求める手順を、図２６を用いて説明する。ここでは、位置検出装置１（２６０１）のホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の出力から磁石Ｍ１（２６０４）の位置を求める手順を示す。位置検出装置２（２６０２）のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の出力から磁石Ｍ２（２６０９）の位置を下記と同様な手順で求めることができる。図２６には、磁石Ｍ１（２６０４）の移動範囲２７０１、磁石Ｍ１（２６０４）が移動する左端２７０２、磁石Ｍ１（２６０４）が移動する右端２７０４、磁石Ｍ１（２６０４）がホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２に対して中心に位置しているときの磁石Ｍ１（２６０４）の中心位置２７０３が示されている。磁石Ｍ１（２６０４）が移動範囲２７０１を端から端に動く際のホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の出力は、センサ位置により異なる。磁石Ｍ１（２６０４）に対して最適な位置にホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２を配置した場合、これら二つのホールセンサからの信号を、処理回路２６１５によって（出力信号Ａ−出力信号Ｂ）／（出力信号Ａ＋出力信号Ｂ）の演算を行うと、磁石の移動に対し線形に近い信号を得る事ができる。この際、磁石とホールセンサの配置によっては、（出力信号Ａ−出力信号Ｂ）の演算でも、磁石の移動に対し線形に近い信号を得ることができる。よって、配置関係によっては、磁石の位置を算出する時に（出力信号Ａ−出力信号Ｂ）を用いても構わない。
【００５３】
図２６において、磁石の左端が可動範囲の左端２７０２に位置したとき、ホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２はそれぞれ中段のグラフの△で示した値を出力する。その出力を処理回路で演算を行い、下段に示す線形化信号△を出力する。次に、磁石の右端が可動範囲の右端に位置した時も同様の処理を行う。磁石が右端２７０４に位置した時の出力信号Ａ、Ｂと線形化信号は、それぞれ中段と下段のグラフにおいて□で示される。線形化信号△と線形化信号□の２点を直線補間したものを線形式として定義し、実際に磁石が動いた時は、この線形式に当てはめて磁石の位置を算出する。
【００５４】
以上は、ホールセンサの信号は磁束密度に比例する事から、静磁場解析のコンピュータによる磁気シミュレーションを行い、その磁束密度を図２６におけるホールセンサの信号に対応させ、位置検出装置の検出分解能の計算を行った。
【００５５】
静磁場解析のコンピュータシミュレーションは磁場Ｈ[Ａ／ｍ]を求める事が可能であれば微分方程式法（有限要素法、差分法など）、積分方程式法（境界要素法、磁気モーメント法など）何れを用いても構わない。
【００５６】
なお、以下で説明する本発明に係る実施形態に係る位置検出システムを、光学系において用いることができる。そして、上記光学系を撮像装置に用いることもできる。
【００５７】
＜位置検出システム＞
以下で説明する本発明に係る実施形態に係る位置検出システムは、すべて２つの位置検出装置からなる。一方の位置検出装置を位置検出装置１、他方の位置検出装置を位置検出装置２とする。本発明の特徴である磁石の着磁方向、ホールセンサの感磁面方向、磁石の運動方向、磁石形状、センサ位置等の具体的な実施条件と比較条件を表１、２に示す。また、磁石配置図を図４〜１４、構成図を図１５〜２４に示す。
【００５８】
構成図において、磁石Ｍ１は位置検出装置１に取り付けられた磁石である。磁石Ｍ２は位置検出装置２に取り付けられた磁石である。長さＭｌ１は位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の長さである。長さＭｌ２は位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の長さである。幅Ｍｗ１は位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅である。幅Ｍｗ２は位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅である。厚みＭｈ１は位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の厚みである。厚みＭｈ２は位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の厚みである。以上では、ｘ軸方向を長さ、ｙ軸方向を幅、ｚ軸方向を厚みと定義した。
【００５９】
ホールセンサＳ１−１は位置検出装置１に取り付けられた第１のホールセンサである。Ｓ１−２は位置検出装置１に取り付けられた第２のホールセンサを示している。ホールセンサＳ２−１は位置検出装置２に取り付けられた第１のホールセンサである。ホールセンサＳ２−２は位置検出装置２に取り付けられた第２のホールセンサである。
【００６０】
Ｓｄ１は位置検出装置１の第１のホールセンサＳ１−１の感磁面の中心と第２のホールセンサＳ１−２の感磁面の中心との距離である。Ｓｄ２は位置検出装置２の第１のホールセンサＳ２−１の感磁面の中心と第２のホールセンサＳ２−２の感磁面の中心との距離である。
【００６１】
距離Ｍｄは位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が、互いに移動して最も近接した時の、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離を示している。ただし、後に示す実施条件５、実施条件６、実施条件７、比較条件４のように位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が重心を支点として、Ｘ軸に対してＸ−Ｙ平面で傾斜している場合においては、距離Ｍｄは磁石Ｍ２がＸ−Ｙ平面で傾斜していない状態での、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が、互いに移動して最も近接した時の磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離を示している。
【００６２】
距離ＭＳ１は位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２に対向する面から、二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面の中心までの距離を示している。
【００６３】
距離ＭＳ２は位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２に対向する面から、二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面の中心までの距離を示している。
【００６４】
回転角度Ｍｔｈ２は位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２の線分を垂直二等分する直線のＸ軸に対するＸ−Ｙ平面での回転角度を示している。
【００６５】
距離Ｍｃは位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の重心と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の重心のＹ軸方向の距離を示している。
【００６６】
すべての実施条件と比較条件において、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を位置検出装置１に最も近接するように移動させた条件、つまり位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２から発生する磁束密度が位置検出装置１の分解能に最も影響を与える条件で位置検出装置１の分解能を算出している。また、すべての実施条件と比較条件において、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を位置検出装置２に最も近接するように移動させた条件、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１から発生する磁束密度が位置検出装置２の分解能に最も影響を与える条件で位置検出装置２の分解能を算出している。
【００６７】
すべての実施条件、比較条件において、位置検出装置１の磁石Ｍ１の移動方向と、位置検出装置２の磁石Ｍ２の移動方向はＸ軸方向とした。
【００６８】
位置検出装置１、２おける磁石の大きさ、ホールセンサの個数、配置関係は参考として載せたが実際の使用はこれに制限されるものではない。
【００６９】
＜実施条件１＞
広い温度範囲において、位置検出装置１と位置検出装置２が、それぞれ分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。
【００７０】
以下で、図１５における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。
【００７１】
実施条件１の構成の概略図を図４、１５に示す。
【００７２】
まず、実施条件１の位置検出装置１に関する各構成部品のパラメータの最適値について記載する。
【００７３】
位置検出装置１の磁石Ｍ１の長さＭｌ１＝２．００ｍｍ、位置検出装置１の磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１＝１．００ｍｍ、位置検出装置１の磁石Ｍ１の厚みＭｈ１＝１．００ｍｍとする。
【００７４】
また、位置検出装置１の第１のホールセンサＳ１−１の感磁面の中心と第２のホールセンサＳ１−２の感磁面の中心との距離Ｓｄ１＝０．８ｍｍ、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２に対向する面から、二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面までの距離ＭＳ１＝１．８ｍｍとする。
【００７５】
磁石Ｍ１の着磁方向ベクトルはＺ軸方向とし、２個のホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の検出可能である磁束密度の方向はＺ軸方向とする。また、２個のホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２は、磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１の線分を垂直２等分するＸ−Ｚ平面上（磁石Ｍ１の対称面）に配置する。磁石Ｍ１の移動方向はＸ軸方向とする。
【００７６】
上記設計の際、ホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２をばらばらに実装基板に搭載するよりも、全てのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２を１つのパッケージ内に搭載する方が、ホールセンサＳ１−１，Ｓ１−２の配置誤差が小さくなり、位置検出装置の高精度化に貢献できる。また、例えば、Ｓｉ基板上に全てのホールセンサＳ１−１，Ｓ１−２を設けることも可能である。従って、ホールセンサＳ１−１とホールセンサＳ１−２とを、１つのパッケージ内に封入することが望ましい。このことは、本発明が適応される位置検出システムの全てにおいて適応されることはいうまでもない。
【００７７】
図２７〜２９は、直方体磁石Ｍ１の移動距離に対する磁束密度の変化を示す。図２７は磁石Ｍ１の移動距離に対する第１のホールセンサＳ１−１の位置での磁束密度変化１１を、図２８は磁石Ｍ１の移動距離に対する第２のホールセンサＳ１−２の位置での磁束密度変化１２を、図２９は磁石の移動距離に対する、第２のホールセンサＳ１−２の位置での磁束密度から第１のホールセンサＳ１−１の位置での磁束密度を引いた磁束密度の差の変化１３を、表している。
【００７８】
これにより、磁石Ｍ１の移動に対して第２のホールセンサＳ１−２の位置での磁束密度から第１のホールセンサＳ１−１の位置での磁束密度を引いた差磁束密度が線形に近い曲線で変化することが分かる。
【００７９】
ホールセンサの出力電圧は磁束密度の大きさに比例するので、第１のホールセンサＳ１−１の出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサＳ１−２の出力電圧Ｖｂとの差分値は、磁石Ｍ１の移動距離に対して線形に近い出力特性を持つことになる。
【００８０】
図３０は、上記パラメータでの構成例において、直方体磁石Ｍ１の移動に対する、ホールセンサＳ１−１の出力電圧Ｖａと、ホールセンサＳ１−２の出力電圧Ｖｂとの差分値（Ｖａ−Ｖｂ）を、出力電圧の和（Ｖａ＋Ｖｂ）で割った値を、磁気シミュレーションで求めた結果を示す。図３０（ｂ）は、図３０（ａ）の領域２２を拡大した図であり、理想直線２１（線形式）と磁気シミュレーションの結果が示されている。
【００８１】
磁気シミュレーションの前提として、２個のホールセンサＳ１−１，Ｓ１−２の感度を２．４ｍＶ／ｍＴ（一般的なホールセンサの感度）、直方体磁石の残留磁束密度Ｂｒを１２００ｍＴ（一般的なネオジム焼結磁石の値）として行った。
【００８２】
図２７〜３０に示した磁気シミュレーション結果より、位置検出装置１では、直方体磁石Ｍ１の移動に対する、ホールセンサＳ１−１の出力電圧Ｖａと、ホールセンサＳ１−２の出力電圧Ｖｂとの差分値を、出力電圧の和で割った値が高い線形性を持ち、理想の直線（線形式）とよく一致することが分かる。
【００８３】
ここで、図３０（ａ）に記載した理想直線２１は、直方体磁石Ｍ１の移動距離が＋１ｍｍにおける２個のホールセンサＳ１−１，Ｓ１−２の出力電圧の差分値（Ｖａ−Ｖｂ）を、出力電圧の和（Ｖａ＋Ｖｂ）で割った値と、直方体磁石の移動距離が−１ｍｍにおける２個のホールセンサＳ１−１，Ｓ１−２の出力電圧の差分値（Ｖａ−Ｖｂ）を、出力電圧の和（Ｖａ＋Ｖｂ）で割った値とを結んだ直線と定義した。
【００８４】
図３０（ｂ）より、第１のホールセンサＳ１−１の出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサＳ１−２の出力電圧Ｖｂとの差分値（Ｖａ−Ｖｂ）を、出力電圧の和（Ｖａ＋Ｖｂ）で割った値は、少しではあるが理想直線２１からずれているのが分かる。
【００８５】
一般的には、この理想直線上の値を用いて位置検出を行うため、第１のホールセンサＳ１−１の出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサＳ１−２の出力電圧Ｖｂとの差分値（Ｖａ−Ｖｂ）を、出力電圧の和（Ｖａ＋Ｖｂ）で割った値の理想直線２１からのずれが大きければ、位置検出誤差が大きくなる。
【００８６】
図３１は、直方体磁石Ｍ１の移動距離が＋１ｍｍにおける２個のホールセンサＳ１−１，Ｓ１−２の出力電圧の差を和で割った値と、直方体磁石Ｍ１の移動距離が−１ｍｍにおける２個のホールセンサＳ１−１，Ｓ１−２の出力電圧の差分値を和で割った値を結んだ直線を理想直線２１として、理想直線２１と図３０に示した磁気シミュレーションの結果とのずれから換算した位置検出における誤差を示した図である。
【００８７】
図３１に示す結果より、位置検出装置１は単体であれば、位置検出誤差は最大でも４．４μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して４．４［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２．２［μｍ／ｍｍ］（０．２２％）と高精度な位置検出を達成していることが分かる。
【００８８】
当然、図３１で示した磁気シミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線２１としてもかまわない。最小２乗法で求めた直線を理想直線２１とすると、さらに位置検出誤差は小さくなり、分解能は高くなる。このことは、本発明が適応される位置検出システムの全てにおいて適応されることはいうまでもない。
【００８９】
次に、実施条件１の位置検出装置２に関する各構成部品のパラメータの最適値について記載する。
【００９０】
位置検出装置２の磁石Ｍ２の長さＭｌ２＝２．３０ｍｍ、位置検出装置２の磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２＝２．１ｍｍ、位置検出装置２の磁石Ｍ２の厚みＭｈ２＝０．９０ｍｍとする。
【００９１】
また、位置検出装置２の第１のホールセンサＳ２−１の感磁面の中心と第２のホールセンサＳ２−２の感磁面の中心との距離Ｓｄ２＝０．８ｍｍ、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２に対向する面から、二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面までの距離１．０ｍｍとする。
【００９２】
磁石Ｍ２の着磁方向ベクトルはＹ軸方向とし、２個のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の検出可能である磁束密度の方向はＹ軸方向とする。また、２個のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２は、磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面上に配置する。磁石Ｍ２の移動方向はＸ軸方向とする。
【００９３】
上記の構成で位置検出装置１と同様の計算を行ったところ、位置検出装置２は単体であれば、位置検出誤差は最大でも５．８μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して５．８［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２．９［μｍ／ｍｍ］（０．２９％）と高精度な位置検出を達成していることが分かる。
【００９４】
次に、実施条件１の位置検出装置１と位置検出装置２を近接して配置した場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【００９５】
ここで、実施条件１の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【００９６】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）が同一平面上になく、かつ直交するように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【００９７】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｚ軸方向）を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｙ軸方向）を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【００９８】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）が同一平面上かつ各々近接する位置検出装置のホールセンサを含むように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【００９９】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面が同一直線上（Ｘ軸に平行な直線）に載るように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１００】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面の中心がＺ軸方向で同じ座標になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１０１】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行にＸ軸に沿って移動する。
【０１０２】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２とが、互いに移動して最も近接した時、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１が＋１ｍｍの位置に移動し、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が−１ｍｍの位置に移動したときに、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離Ｍｄ＝０．１ｍｍとなるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。位置検出装置１の分解能を計算により求める際には、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を−１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ２が位置検出装置１の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。
【０１０３】
また、位置検出装置２の分解能を計算により求める際には、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を＋１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ１が位置検出装置２の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。
【０１０４】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について、位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大でも４．４μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して４．４［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２．２［μｍ／ｍｍ］（０．２２％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能と全く同じ値を示している。また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の位置検出誤差は最大でも５．８μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して５．８［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２．９［μｍ／ｍｍ］（０．２９％）となった。これは、位置検出装置２が単体で達成した分解能と全く同じ値を示している。
【０１０５】
これらの結果から、本発明の位置検出システムでは、比較条件に比べ位置検出装置を近接して配置しても磁場の位置検出精度への相互干渉を抑えることができ、高精度かつ小型である位置検出システムを実現できることが分かる。
【０１０６】
＜比較条件１＞
広い温度範囲において、位置検出装置１と位置検出装置２が、それぞれ分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。
【０１０７】
図２０における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。
【０１０８】
比較条件１の概略構成を図９、２０に示す。
【０１０９】
比較条件１の位置検出装置１は実施条件１の位置検出装置１と同じである。
【０１１０】
以下、比較条件１の位置検出装置２に関する各構成部品のパラメータの最適値について記載する。
【０１１１】
位置検出装置２の磁石Ｍ２の長さＭｌ２＝２．１ｍｍ、位置検出装置２の磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２＝１．１ｍｍ、位置検出装置２の磁石Ｍ２の厚みＭｈ２＝１．０ｍｍとする。
【０１１２】
また、位置検出装置２の第１のホールセンサＳ２−１の感磁面の中心と第２のホールセンサＳ２−２の感磁面の中心との距離Ｓｄ２＝１．６ｍｍ、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２に対向する面から、二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面までの距離ＭＳ＝１．０ｍｍとする。
【０１１３】
磁石Ｍ２の着磁方向ベクトルはＸ軸方向とし、２個のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の検出可能である磁束密度の方向はＸ軸方向とする。また、２個のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２は、磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面上に配置する。磁石Ｍ２の移動方向はＸ軸方向とする。
【０１１４】
上記の構成で実施条件１の位置検出装置１と同様の計算を行ったところ、比較条件１の位置検出装置２は単体であれば、位置検出誤差は最大でも１．４９μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して１．４９［μｍ］÷２［ｍｍ］＝０．７５［μｍ／ｍｍ］（０．０７５％）と高精度な位置検出を達成している。
【０１１５】
次に、比較条件１の位置検出装置１と位置検出装置２を近接しておいた場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【０１１６】
ここで、比較条件１の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【０１１７】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）が直交するように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。比較条件１では、磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）と磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）は同一平面上にある。
【０１１８】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに直交する磁束密度を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに直交する磁束密度を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１１９】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）が同一平面上かつ各々近接する位置検出装置のホールセンサを含むように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１２０】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面が同一直線上（Ｘ軸に平行な直線）に乗るように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１２１】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面の中心がＺ軸方向で同じ座標になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１２２】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行にＸ軸に沿って移動する。
【０１２３】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２とが、互いに移動して最も近接した時、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１が＋１ｍｍの位置に移動し、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が−１ｍｍの位置に移動したときに、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離Ｍｄ＝０．１ｍｍとなるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１２４】
位置検出装置１の分解能を計算により求める際には、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を−１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ２が位置検出装置１の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。また、位置検出装置２の分解能を計算により求める際には、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を＋１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ１が位置検出装置２の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。
【０１２５】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大で９０．２μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して９０．２２［μｍ］÷２［ｍｍ］＝４５．１１［μｍ／ｍｍ］（４．５％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能２．２［μｍ／ｍｍ］（０．２２％）と比較して一桁以上も位置検出精度が落ちたことになる。また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の位置検出誤差は最大で１０５．１μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して１０５．１［μｍ］÷２［ｍｍ］＝５２．５［μｍ／ｍｍ］（５．２５％）となった。これは、位置検出装置２が単体で達成した分解能０．７５［μｍ／ｍｍ］（０．０７５％）と比較して一桁以上も位置検出精度が落ちたことになる。
【０１２６】
これらの結果から、比較条件１で示した磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）と磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）は同一平面上にあるような構成（本発明の請求項１に記載の条件を満たさない構成）では、本発明の位置検出システムと比較して位置検出装置１と位置検出装置２の精度が大幅に悪化することが分かる。
【０１２７】
＜実施条件２＞
広い温度範囲において、位置検出装置１と位置検出装置２が、それぞれ分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。
【０１２８】
図１６における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。
【０１２９】
実施条件２の概略構成を図５、１６に示す。
【０１３０】
実施条件２の位置検出装置１は実施条件１の位置検出装置１と同じ構成である。
【０１３１】
また、実施条件２の位置検出装置２は実施条件１の位置検出装置２と同じ構成で実施条件１との違いは位置検出装置間のＺ方向の相対的な位置関係が異っている点である。
【０１３２】
実施条件１の位置検出装置１と位置検出装置２を近接して配置した場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【０１３３】
ここで、実施条件２の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【０１３４】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）が同一平面上になく、かつ直交するように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１３５】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｚ軸方向）を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｙ軸方向）を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１３６】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）が同一平面上かつ各々近接する位置検出装置のホールセンサを含むように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１３７】
また、位置検出装置１に取り付けられている２つのホールセンサＳ１−１とホールセンサＳ１−２を結ぶ直線（Ｘ軸方向）と、位置検出装置２に取り付けられている２つのホールセンサＳ２−１とＳ２−２を結ぶ直線（Ｘ軸方向）が平行になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１３８】
ここで、位置検出装置１に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面の中心が、位置検出装置２に取り付けられている磁石Ｍ２の高さＭｈ２の線分の中点がＺ軸方向で同じ座標になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１３９】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行にＸ軸に沿って移動する。
【０１４０】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２とが、互いに移動して最も近接した時、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１が＋１ｍｍの位置に移動し、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が−１ｍｍの位置に移動したときに、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離Ｍｄ＝０．１ｍｍとなるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１４１】
位置検出装置１の分解能を計算により求める際には、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を−１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ２が位置検出装置１の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。また、位置検出装置２の分解能を計算により求める際には、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を＋１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ１が位置検出装置２の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。位置検出装置１と位置検出装置２における磁石Ｍ１、Ｍ２の移動方向はＸ軸方向である。
【０１４２】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大でも４．４μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して４．４［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２．２［μｍ／ｍｍ］（０．２２％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能と全く同じ値を示している。また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の位置検出誤差は最大でも５．８μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して５．８［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２．９［μｍ／ｍｍ］（０．２９％）となった。これは、位置検出装置２が単体で達成した分解能と全く同じ値を示している。
【０１４３】
これらの結果から、位置検出装置１と位置検出装置２のＺ方向の相対的な配置関係が実施条件１と変わっても、本発明を用いる事により位置検出装置を近接して配置しても、磁場の位置検出精度への相互干渉を抑えることができ、高精度かつ小型である位置検出システムを実現できることが分かる。
【０１４４】
＜実施条件３＞
実施条件３では、位置検出システムにおいて、実施条件１に於ける二つの位置検出装置が対称に入れ替えられている。本実施条件において、二つの位置検出装置を対称に入れ替えた場合は、実施条件３は、実施条件１と同等となることは自明である。
【０１４５】
＜実施条件４＞
広い温度範囲において、位置検出装置１と位置検出装置２のいずれかが分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。図１８における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。このような条件では近接する二つの位置検出装置としてではなく、一つの位置検出手段と近接する磁石の組合せとして使用する。具体的にはスピーカやレシーバなど、磁石を有する部品に近接して位置検出装置を用いる場合があり、本実施条件はそのような場合を想定している。ここでは位置検出装置２も示し請求項４の効果を表した。
【０１４６】
実施条件４の概略構成を図７、１８に示す。
【０１４７】
実施条件４の位置検出装置１は実施条件１の位置検出装置２と同じ構成である。
【０１４８】
また、実施条件４の位置検出装置２は、単体で見れば実施条件１の位置検出装置１と同じ構成である。
【０１４９】
以下で、実施条件４の位置検出装置１と位置検出装置２を近接して配置した場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【０１５０】
ここで、実施条件４の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【０１５１】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）が同一平面上になく、かつ直交するように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１５２】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｙ軸方向）を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｚ軸方向）を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１５３】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ１と磁石Ｍ２がそれぞれ０ｍｍの位置にあるとき、つまり位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ１と磁石Ｍ２がそれぞれの原点に位置する時に、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の長さＭｌ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）が同一平面上にあるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１５４】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＹ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）はそれぞれのホールセンサを含むように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。位置検出装置１の磁束検出手段は位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の対称面に含まれるが、位置検出装置２の磁束検出手段は位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の対称面に含まれずそのような対称面は存在しない。従って、同一平面とはなりえない。
【０１５５】
位置検出装置１に取り付けられている２つのホールセンサＳ１−１とホールセンサＳ１−２を結ぶ直線（Ｘ軸方向）と、位置検出装置２に取り付けられている２つのホールセンサＳ２−１とＳ２−２を結ぶ直線（Ｙ軸方向）が直交するように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１５６】
位置検出装置１に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行かつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０１５７】
位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行かつこれらに対向する面及びＹ軸に沿って移動する。
【０１５８】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２とが、互いに移動して最も近接した時、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１が＋１ｍｍの位置に移動したときに、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離Ｍｄ＝０．１ｍｍとなるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１５９】
位置検出装置１の分解能を計算により求める際には、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を０ｍｍの位置に配置した状態で求めた。また、位置検出装置２の分解能を計算により求める際には、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を＋１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ１が位置検出装置２の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。位置検出装置１の磁石Ｍ１の移動方向はＸ軸方向とし、位置検出装置２の磁石Ｍ２の移動方向はＹ軸方向とした。
【０１６０】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大でも５．８μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して５．８［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２．９［μｍ／ｍｍ］（０．２９％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能と全く同じ値を示している。また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の位置検出誤差は最大で５４８．３μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して５４８．３［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２７４．２［μｍ／ｍｍ］（２７．４％）となった。これは、位置検出装置２が単体で達成した分解能２．２［μｍ／ｍｍ］（０．２２％）と比較して二桁以上も位置検出精度が落ちたことになる。
【０１６１】
この結果より、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の移動方向（Ｙ軸方向）が、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトルを含む対称面に含まれていない（請求項４に記載の条件を満たしていない）事により、位置検出装置２の精度が悪化していることが分かる。
【０１６２】
また、実施条件４では位置検出装置２の磁石Ｍ２を原点に固定する事により、位置検出装置１は請求項４に記載の条件を満たしているため精度は単体の時と同じである。比較条件６に記載しているように、Ｍ２が移動すれば位置検出装置１の精度も落ちる。このような場合は一つの位置検出装置と一つの磁石から成る位置検出システムとして使用する。
【０１６３】
＜実施条件５＞
広い温度範囲において、位置検出装置１と位置検出装置２が、それぞれ分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。
【０１６４】
図１９における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。
【０１６５】
実施条件５の概略構成を図８、１９に示す。
【０１６６】
実施条件５の位置検出装置１は実施条件１の位置検出装置２と同じ構成である。
【０１６７】
以下、実施条件５の位置検出装置２に関する各構成部品のパラメータの最適値について記載する。
【０１６８】
位置検出装置２の磁石Ｍ２の長さＭｌ２＝３．９ｍｍ、位置検出装置２の磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２＝０．６ｍｍ、位置検出装置２の磁石Ｍ２の厚みＭｈ２＝２．７ｍｍとする。
【０１６９】
また、位置検出装置２の第１のホールセンサＳ２−１の感磁面の中心と第２のホールセンサＳ２−２の感磁面の中心との距離Ｓｄ２＝０．８ｍｍ、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２に対向する面から、二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面までの距離ＭＳ＝０．５ｍｍとする。
【０１７０】
位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２の線分を垂直二等分する直線のＸ軸に対するＸ−Ｙ平面での回転角度Ｍｔｈ２＝４°とする。
【０１７１】
磁石Ｍ２の着磁方向ベクトルはＺ軸方向とし、２個のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の検出可能である磁束密度の方向はＺ軸方向とする。また、２個のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２は、磁石Ｍ２の重心を含むＹ−Ｚ平面上に配置する。磁石Ｍ２の移動方向はＸ軸方向とする。
【０１７２】
上記の構成で実施条件１の位置検出装置１と同様の計算を行ったところ、実施条件５の位置検出装置２は単体であれば、位置検出誤差は最大でも０．１８μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して０．１８［μｍ］÷２［ｍｍ］＝０．０９［μｍ／ｍｍ］（０．００９％）と高精度な位置検出を達成している。  
次に実施条件５の位置検出装置１と位置検出装置２を近接して配置した場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【０１７３】
ここで、実施条件５の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【０１７４】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）が同一平面上になく、かつ直交するように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１７５】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｙ軸方向）を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｚ軸方向）を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１７６】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の重心と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の重心のＹ軸方向の座標が同じ値になるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）は磁石Ｍ２の重心を含む。一方、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）は磁石Ｍ１の重心は含まない。
【０１７７】
位置検出装置１に取り付けられている２つのホールセンサＳ１−１とホールセンサＳ１−２を結ぶ直線（Ｘ軸方向）と、位置検出装置２に取り付けられている２つのホールセンサＳ２−１とＳ２−２を結ぶ直線（Ｙ軸方向）が直交するように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。各位置検出装置のホールセンサは近接する位置検出装置が有する磁石の対称面に含まれない。
【０１７８】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面の中心がＺ軸方向で同じ座標になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１７９】
位置検出装置１に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行かつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０１８０】
位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に垂直にかつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０１８１】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２とが、互いに移動して最も近接した時、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１が＋１ｍｍの位置に移動し、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が−１ｍｍの位置に移動したときに、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離Ｍｄ＝０．１ｍｍとなるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１８２】
位置検出装置１の分解能を計算により求める際には、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を−１ｍｍの位置に配置した状態で求めた。また、位置検出装置２の分解能を計算により求める際には、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を＋１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ１が位置検出装置２の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。
【０１８３】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大でも７．１μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して７．１［μｍ］÷２［ｍｍ］＝３．５［μｍ／ｍｍ］（０．３５％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能５．８［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２．９［μｍ／ｍｍ］（０．２９％）と比較して大きく違わない程度である。また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の位置検出誤差は最大で５．５６μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して２．７８［μｍ／ｍｍ］（０．２７８％）となった。これは、位置検出装置２が単体で達成した分解能０．０９［μｍ／ｍｍ］（０．００９％）と比較して一桁以上も位置検出精度が落ちたことになる。
【０１８４】
この結果より、各位置検出装置の磁束検出手段が近接する位置検出装置が有する磁石の対称面に含まれるという条件（請求項５に記載の条件）を満たしていないため、位置検出装置１、位置検出装置２共に位置検出精度が悪化していることが分かる。しかしながら、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２の線分を垂直二等分する直線のＸ軸に対するＸ−Ｙ平面での回転角度Ｍｔｈ２＝４°と小さく、上記の条件（請求項６に記載の条件）に近いため実用上問題のない程度（位置検出装置１、位置検出装置２共に全ストローク２ｍｍを分解能１０μｍ/ｍｍで位置検出可能）しか精度が悪化していない。
【０１８５】
＜実施条件６＞
広い温度範囲において、位置検出装置１が分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出し、位置検出装置２が分解能２５μｍ/ｍｍ以下で８ｍｍ（±４ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。
【０１８６】
図１９における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。
【０１８７】
実施条件６の概略構成を図８、１９に示す。
【０１８８】
実施条件６の位置検出装置１は実施条件１の位置検出装置２と同じ構成である。
【０１８９】
以下、実施条件６の位置検出装置２に関する各構成部品のパラメータの最適値について記載する。
【０１９０】
位置検出装置２の磁石Ｍ２の長さＭｌ２＝９．７ｍｍ、位置検出装置２の磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２＝１．４ｍｍ、位置検出装置２の磁石Ｍ２の厚みＭｈ２＝１．０ｍｍとする。
【０１９１】
また、位置検出装置２の第１のホールセンサＳ２−１の感磁面の中心と第２のホールセンサＳ２−２の感磁面の中心との距離Ｓｄ２＝０．８ｍｍ、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２に対向する面から、二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面までの距離ＭＳ２＝０．５ｍｍとする。
【０１９２】
位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２の線分を垂直二等分する直線のＸ軸に対するＸ−Ｙ平面での回転角度Ｍｔｈ２＝４°とする。
【０１９３】
磁石Ｍ２の着磁方向ベクトルはＺ軸方向とし、２個のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の検出可能である磁束密度の方向はＺ軸方向とする。また、２個のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２は、磁石Ｍ２の重心を含むＹ−Ｚ平面上に配置する。磁石Ｍ２の移動方向はＸ軸方向とする。
【０１９４】
上記の構成で実施条件１の位置検出装置１と同様の計算を行ったところ、実施条件６の位置検出装置２は単体であれば、位置検出誤差は最大でも２０．１μｍであり、分解能は全ストローク８ｍｍに対して２０．１［μｍ］÷８［ｍｍ］＝２．５１［μｍ／ｍｍ］（０．２５１％）と高精度な位置検出を達成していることが分かる。  
次に、実施条件６の位置検出装置１と位置検出装置２を近接して配置した場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【０１９５】
ここで、実施条件６の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【０１９６】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）が同一平面上になく、かつ直交するように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１９７】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｙ軸方向）を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｚ軸方向）を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０１９８】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）は磁石Ｍ２の重心を含む。一方、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）は磁石Ｍ１の重心は含まない。
【０１９９】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の重心と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の重心のＹ軸方向の座標が同じ値になるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２００】
位置検出装置１に取り付けられている２つのホールセンサＳ１−１とホールセンサＳ１−２を結ぶ直線（Ｘ軸方向）と、位置検出装置２に取り付けられている２つのホールセンサＳ２−１とＳ２−２を結ぶ直線（Ｙ軸方向）が直交するように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２０１】
各位置検出装置のホールセンサは近接する位置検出装置が有する磁石の対称面に含まれない。
【０２０２】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面の中心がＺ軸方向で同じ座標になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２０３】
位置検出装置１に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行かつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０２０４】
位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に垂直にかつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０２０５】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２とが、互いに移動して最も近接した時、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１が＋１ｍｍの位置に移動し、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が−４ｍｍの位置に移動したときに、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離Ｍｄ＝０．５ｍｍとなるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２０６】
位置検出装置１の分解能を計算により求める際には、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を−４ｍｍの位置に配置した状態で求めた。また、位置検出装置２の分解能を計算により求める際には、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を＋１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ１が位置検出装置２の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。
【０２０７】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大でも７．８２μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して７．８２［μｍ］÷２［ｍｍ］＝３．９１［μｍ／ｍｍ］（０．３９１％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能５．８［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２．９［μｍ／ｍｍ］（０．２９％）と比較して大きく違わない程度である。また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の位置検出誤差は最大で２０．１μｍであり、分解能は全ストローク８ｍｍに対して２０．１［μｍ］÷８［ｍｍ］＝２．５１［μｍ／ｍｍ］（０．２５１％）となった。これは、位位置検出装置２が単体で達成した分解能と全く同じ値を示している。
【０２０８】
この結果より、各位置検出装置の磁束検出手段が近接する位置検出装置が有する磁石の対称面に含まれるという条件（請求項５に記載の条件）を満たしていないが、実施条件６の位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２のように磁石の長さＭｌ２が大きい場合は、位置検出装置２に取り付けられたホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２が、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１から離れるために影響をほとんど受けないことが分かる。また、実施条件５と同様に位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２の線分を垂直二等分する直線のＸ軸に対するＸ−Ｙ平面での回転角度Ｍｔｈ２＝４°と小さく、上記の条件（請求項６に記載の条件）に近いため実用上問題のない程度（位置検出装置１は全ストローク２ｍｍを分解能１０μｍ/ｍｍ以下、位置検出装置２は全ストローク８ｍｍを分解能２５μｍ/ｍｍ以下で位置検出可能）しか精度が悪化していない。
【０２０９】
＜実施条件７＞
広い温度範囲において、位置検出装置１が分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出し、位置検出装置２が分解能２５μｍ/ｍｍ以下で８ｍｍ（±４ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。
【０２１０】
図１９における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。
【０２１１】
実施条件７の概略構成を図８、１９に示す。
【０２１２】
実施条件７の位置検出装置１は実施条件１の位置検出装置２と同じ構成である。
【０２１３】
以下、実施条件７の位置検出装置２に関する各構成部品のパラメータの最適値について記載する。
【０２１４】
位置検出装置２の磁石Ｍ２の長さＭｌ２＝９．４ｍｍ、位置検出装置２の磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２＝１．４ｍｍ、位置検出装置２の磁石Ｍ２の厚みＭｈ２＝１．４ｍｍとする。
【０２１５】
また、位置検出装置２の第１のホールセンサＳ２−１の感磁面の中心と第２のホールセンサＳ２−２の感磁面の中心との距離Ｓｄ２＝０．８ｍｍ、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２に対向する面から、二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面までの距離ＭＳ２＝０．５ｍｍとする。
【０２１６】
位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２の線分を垂直二等分する直線のＸ軸に対するＸ−Ｙ平面での回転角度Ｍｔｈ２＝８°とする。
【０２１７】
磁石Ｍ２の着磁方向ベクトルはＺ軸方向とし、２個のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の検出可能である磁束密度の方向はＺ軸方向とする。また、２個のホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２は、磁石Ｍ２の重心を含むＹ−Ｚ平面上に配置する。
【０２１８】
磁石Ｍ２の移動方向はＸ軸方向とする。
【０２１９】
上記の構成で実施条件１の位置検出装置１と同様の計算を行ったところ、実施条件７の位置検出装置２は単体であれば、位置検出誤差は最大でも１４．０μｍであり、分解能は全ストローク８ｍｍに対して１４．０［μｍ］÷８［ｍｍ］＝１．７５［μｍ／ｍｍ］（０．１７５％）と高精度な位置検出を達成していることが分かる。  
次に、実施条件７の位置検出装置１と位置検出装置２を近接して配置した場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【０２２０】
ここで、実施条件７の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【０２２１】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）が同一平面上になく、かつ直交するように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２２２】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｙ軸方向）を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｚ軸方向）を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２２３】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の重心と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の重心のＹ軸方向の座標が同じ値になるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）は磁石Ｍ２の重心を含む。一方、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）は磁石Ｍ１の重心は含まない。
【０２２４】
位置検出装置１に取り付けられている２つのホールセンサＳ１−１とホールセンサＳ１−２を結ぶ直線（Ｘ軸方向）と、位置検出装置２に取り付けられている２つのホールセンサＳ２−１とＳ２−２を結ぶ直線（Ｙ軸方向）が直交するように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２２５】
各位置検出装置のホールセンサは各々の磁石の対称面に含まれるが、近接する位置検出装置が有する磁石の対称面に含まれない。
【０２２６】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面の中心がＺ軸方向で同じ座標になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２２７】
位置検出装置１に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行かつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０２２８】
位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に垂直かつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０２２９】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２とが、互いに移動して最も近接した時、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１が＋１ｍｍの位置に移動し、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が−４ｍｍの位置に移動したときに、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離Ｍｄ＝０．５ｍｍとなるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２３０】
位置検出装置１の分解能を計算により求める際には、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を−４ｍｍの位置に配置した状態で求めた。また、位置検出装置２の分解能を計算により求める際には、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を＋１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ１が位置検出装置２の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。
【０２３１】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大でも８．７２μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して８．７２［μｍ］÷２［ｍｍ］＝４．３６［μｍ／ｍｍ］（０．４３６％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能５．８［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２．９［μｍ／ｍｍ］（０．２９％）と比較して大きく違わない程度である。
【０２３２】
また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の位置検出誤差は最大で１４．２μｍであり、分解能は全ストローク８ｍｍに対して１４．２［μｍ］÷８［ｍｍ］＝１．７７［μｍ／ｍｍ］（０．１７７％）となった。これは、位位置検出装置２が単体で達成した分解能とほぼ同じ値を示している。
【０２３３】
この結果より、各位置検出装置の磁束検出手段が近接する位置検出装置が有する磁石の対称面に含まれるという条件（請求項５に記載の条件）を満たしていないが、実施条件６の位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２のように磁石の長さＭｌ２が大きい場合は、位置検出装置２に取り付けられたホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２が、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１から離れるために影響をほとんど受けないことが分かる。しかしながら、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２の線分を垂直二等分する直線のＸ軸に対するＸ−Ｙ平面での回転角度Ｍｔｈ２＝８°と実施条件６より回転角度Ｍｔｈ２が大きいため、上記の条件（請求項６に記載の条件）から離れるので実施条件６よりも位置検出装置１の分解能が低下しているが実用上問題無い程度である。
【０２３４】
＜比較条件２＞
広い温度範囲において、位置検出装置１と位置検出装置２が、それぞれ分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。
【０２３５】
図２１における各構成部品のパラメータの設計例を説明する。
【０２３６】
比較条件２の概略構成を図１０、２１に示す。
【０２３７】
比較条件２の位置検出装置１、位置検出装置２は、双方とも実施条件１の位置検出装置２と同じ構成である。
【０２３８】
以下で、比較条件２の位置検出装置１と位置検出装置２を近接して配置した場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【０２３９】
ここで、比較条件２の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【０２４０】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）が同一平面上にあり、かつ平行になるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２４１】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに平行である磁束密度（Ｙ軸方向）を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに平行である磁束密度（Ｙ軸方向）を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２４２】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）が同一平面上かつ各々近接する位置検出装置のホールセンサを含むように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２４３】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面が同一直線上（Ｘ軸に平行な直線）に乗るように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２４４】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面の中心がＺ軸方向で同じ座標になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２４５】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行にＸ軸に沿って移動する。
【０２４６】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２とが、互いに移動して最も近接した時、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１が＋１ｍｍの位置に移動し、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が−１ｍｍの位置に移動したときに、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離Ｍｄ＝０．１ｍｍとなるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２４７】
位置検出装置１の分解能を計算により求める際には、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を−１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ２が位置検出装置１の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。また、位置検出装置２の分解能を計算により求める際には、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を＋１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ１が位置検出装置２の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。
【０２４８】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大でも６２．３μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して６２．３［μｍ］÷２［ｍｍ］＝３１．１７［μｍ／ｍｍ］（３．１２％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能２．９１［μｍ／ｍｍ］（０．２９１％）と比較して一桁以上精度が落ちた事になる。また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の分解能は位置検出装置１の結果と同様になることは言うまでもない。
【０２４９】
この結果より、比較条件２の位置検出システムでは、各位置検出装置の磁石の着磁方向ベクトルが同一平面上にあり（請求項１に記載の条件を満たしていない）、直交方向成分を有せず（請求項２に記載の条件を満たしていない）、一方の位置検出装置の磁束検出手段が他方の位置検出装置に取り付けられた磁石の着磁方向ベクトルの直交方向成分を検出する事が出来ないため（請求項３に記載の条件を満たしていない）、位置検出装置１と位置検出装置２の双方とも著しく精度が悪化していることが分かる。
【０２５０】
＜比較条件３＞
広い温度範囲において、位置検出装置１と位置検出装置２が、それぞれ分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。
【０２５１】
図２２における各構成部品のパラメータの設計例を説明する。
【０２５２】
比較条件３の概略構成を図１１、２２に示す。
【０２５３】
比較条件３の位置検出装置１、位置検出装置２は、双方とも実施条件１の位置検出装置１と同じ構成である。これは特許文献３に記載されている従来の位置検出システムと同様の構成である。
【０２５４】
以下で、比較条件３の位置検出装置１と位置検出装置２を近接して配置した場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【０２５５】
ここで、比較条件３の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【０２５６】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）が同一平面上にあり、かつ平行になるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２５７】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに平行である磁束密度（Ｚ軸方向）を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに平行である磁束密度（Ｚ軸方向）を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２５８】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）が同一平面上かつ各々近接する位置検出装置のホールセンサを含むように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２５９】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面が同一直線上（Ｘ軸に平行な直線）に乗るように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２６０】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面の中心がＺ軸方向で同じ座標になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２６１】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行にＸ軸に沿って移動する。
【０２６２】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２とが、互いに移動して最も近接した時、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１が＋１ｍｍの位置に移動し、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が−１ｍｍの位置に移動したときに、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離Ｍｄ＝０．１ｍｍとなるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２６３】
位置検出装置１の分解能を計算により求める際には、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を−１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ２が位置検出装置１の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。また、位置検出装置２の分解能を計算により求める際には、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を＋１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ１が位置検出装置２の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。
【０２６４】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大で４１．８μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して４１．８［μｍ］÷２［ｍｍ］＝２０．９［μｍ／ｍｍ］（２．９％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能２．９１［μｍ／ｍｍ］（０．２９１％）と比較して一桁程度精度が落ちた事になる。また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の分解能は位置検出装置１の結果と同様になることは言うまでもない。
【０２６５】
この結果より、比較条件３の位置検出システムでは、各位置検出装置の磁石の着磁方向ベクトルが同一平面上にあり（請求項１に記載の条件を満たしていない）、直交方向成分を有せず（請求項２に記載の条件を満たしていない）、一方の位置検出装置の磁束検出手段が他方の位置検出装置に取り付けられた磁石の着磁方向ベクトルの直交方向成分を検出する事が出来ないため（請求項３に記載の条件を満たしていない）、位置検出装置１と位置検出装置２の双方とも著しく精度が悪化していることが分かる。
【０２６６】
＜比較条件４＞
広い温度範囲において、位置検出装置１が分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出し、位置検出装置２が分解能２５μｍ/ｍｍ以下で８ｍｍ（±４ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。図２３における各構成部品のパラメータの設計例を説明する。
【０２６７】
比較条件４の概略構成を図１２、２３に示す。
【０２６８】
比較条件４の位置検出装置１は実施条件１の位置検出装置１と同じ構成である。
【０２６９】
比較条件４の位置検出装置２は実施条件６の位置検出装置２と同じ構成である。
【０２７０】
比較条件４の位置検出装置１と位置検出装置２を近接して配置した場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【０２７１】
ここで、比較条件４の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【０２７２】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）が同一平面上にあり、かつ平行となるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２７３】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに平行な磁束密度（Ｚ軸方向）を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに平行な磁束密度（Ｚ軸方向）を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２７４】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の重心と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の重心のＹ軸方向の座標が同じ値になるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２７５】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の幅Ｍｗ１を垂直２等分するＸ−Ｚ平面（磁石Ｍ１の対称面）は磁石Ｍ２の重心を含む。一方、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の幅Ｍｗ２を垂直２等分するＸ−Ｚ平面磁石（磁石Ｍ２の対称面）は磁石Ｍ１の重心は含まない。
【０２７６】
位置検出装置１に取り付けられている２つのホールセンサＳ１−１とホールセンサＳ１−２を結ぶ直線（Ｘ軸方向）と、位置検出装置２に取り付けられている２つのホールセンサＳ２−１とＳ２−２を結ぶ直線（Ｙ軸方向）が直行する様に位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２７７】
各位置検出装置のホールセンサは各々の磁石の対称面に含まれるが、近接する位置検出装置が有する磁石の対称面に含まれない。
【０２７８】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面の中心がＺ軸方向で同じ座標になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２７９】
位置検出装置１に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行かつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０２８０】
位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に垂直にかつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０２８１】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２とが、互いに移動して最も近接した時、つまり位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１が＋１ｍｍの位置に移動し、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２が−４ｍｍの位置に移動したときに、磁石Ｍ１と磁石Ｍ２との対向する面どうしのＸ軸方向の距離Ｍｄ＝０．５ｍｍとなるように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２８２】
位置検出装置１の分解能を計算により求める際には、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２を−４ｍｍの位置に配置した状態で求めた。また、位置検出装置２の分解能を計算により求める際には、位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１を＋１ｍｍの位置に移動させた状態、つまり磁石Ｍ１が位置検出装置２の分解能にもっとも影響を与える状態にして求めた。
【０２８３】
位置検出装置１の磁石Ｍ１の移動方向はＸ軸方向とし、位置検出装置２の磁石Ｍ２の移動方向はＸ軸方向とした。
【０２８４】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大で１５０．１μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して１５０．１［μｍ］÷２［ｍｍ］＝７５．０５［μｍ／ｍｍ］（７．５０５％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能２．２［μｍ／ｍｍ］（０．２２％）と比較して、一桁以上精度が落ちている。また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の位置検出誤差は最大で２０．１μｍであり、分解能は全ストローク８ｍｍに対して２０．１［μｍ］÷８［ｍｍ］＝２．５１［μｍ／ｍｍ］（０．２５１％）となった。これは、位置検出装置２が単体で達成した分解能と全く同じ値を示している。
【０２８５】
この結果より、比較条件４の位置検出システムでは、各位置検出装置の磁石の着磁方向ベクトルが同一平面上にあり（請求項１に記載の条件を満たしていない）、直交方向成分を有せず（請求項２に記載の条件を満たしていない）、一方の位置検出装置の磁束検出手段が他方の位置検出装置に取り付けられた磁石の着磁方向ベクトルの直交方向成分を検出する事が出来ない（請求項３に記載の条件を満たしていない）。
【０２８６】
各位置検出装置の磁束検出手段が近接する位置検出装置が有する磁石の対称面に含まれるという条件（請求項５に記載の条件）を満たしていないため、位置検出装置１の精度が著しく悪化していることが分かる。
【０２８７】
＜実施条件８＞
広い温度範囲において、位置検出装置１と位置検出装置２が、それぞれ分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。図２４における各構成部品のパラメータの設計例を説明する。
【０２８８】
実施条件８の概略構成を図１３、２４に示す。
【０２８９】
実施条件８の位置検出装置１は実施条件１の位置検出装置１と同じ構成である。
【０２９０】
実施条件８の位置検出装置２は実施条件１の位置検出装置２と同じ構成である。
【０２９１】
実施条件８と実施条件１の違いは位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の重心と、位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の重心のＹ軸方向の距離Ｍｃ＝０．１ｍｍとなるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した事にある。
【０２９２】
実施条件８の位置検出装置１と位置検出装置２を近接して配置した場合の、位置検出装置１と位置検出装置２の分解能を求めた。
【０２９３】
ここで、実施条件５の位置検出装置１と位置検出装置２の配置関係を説明する。
【０２９４】
位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁方向ベクトル（Ｚ軸方向）と位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁方向ベクトル（Ｙ軸方向）が同一平面上になく、かつ直交するように、位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２９５】
位置検出装置１に取り付けられた二つのホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２の感磁面が位置検出装置２に取り付けられた磁石Ｍ２の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｚ軸方向）を検出でき、位置検出装置２に取り付けられた二つのホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２の感磁面が位置検出装置１に取り付けられた磁石Ｍ１の着磁ベクトルに直交する磁束密度（Ｙ軸方向）を検出できるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２９６】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２とＳ２−１、Ｓ２−２の各々で感磁面が同一直線上（Ｘ軸に平行な直線）に載りかつ距離Ｍｃで平行になるよう位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２９７】
各位置検出装置のホールセンサは磁石対称面に含まれるが、近接する位置検出装置が有する磁石の対称面には含まれない。
【０２９８】
位置検出装置１と位置検出装置２に取り付けられているホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２の感磁面の中心がＺ軸方向で同じ座標になるように位置検出装置１と位置検出装置２を配置した。
【０２９９】
位置検出装置１に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行かつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０３００】
位置検出装置２に取り付けられている磁石の運動はホールセンサを結ぶ直線に平行かつこれらに対向する面及びＸ軸に沿って移動する。
【０３０１】
上記の条件で位置検出装置２が位置検出装置１に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置１の位置検出誤差は最大で１２．８μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して１２．８［μｍ］÷２［ｍｍ］＝６．４［μｍ／ｍｍ］（０．６４％）となった。これは、位置検出装置１が単体で達成した分解能２．２［μｍ／ｍｍ］（０．２２％）と比較して、２．９倍程度性能が落ちているが分解能は１０μｍ/ｍ以下で高い分解能を有している。
【０３０２】
また、上記の条件で位置検出装置１が位置検出装置２に近接して配置されている場合について実施条件１の位置検出装置１のみの時と同様の計算を行った結果、位置検出装置２の位置検出誤差は最大で６．５μｍであり、分解能は全ストローク２ｍｍに対して６．５［μｍ］÷２［ｍｍ］＝３．２５［μｍ／ｍｍ］（０．３２５％）となった。これは、位位置検出装置２が単体で達成した分解能２．９［μｍ／ｍｍ］（０．２９％）と比較して１．１倍程度精度が落ちているが分解能は１０μｍ/ｍ以下で高い分解能を有している。
【０３０３】
この結果より、実施条件８の位置検出システムでは、請求項１〜３を満たしている、一方の位置検出装置に取り付けられた磁石の相対的移動方向が、他方の位置検出装置に取り付けられた磁石の着磁方向ベクトルを含む対称面に含まれておらず（請求項４に記載の条件を満たしていない）、各位置検出で複数の磁束検出手段がそれぞれに対向して配置された磁石の対称面に配置されず、各位置検出装置の磁束検出手段を含む各磁石の対称面が同一平面上にないことにより（請求項６に記載の条件を満たしていない）、がその量が小さい事から位置検出装置１、位置検出装置２の双方とも位置検出精度を有している事が分る。
【０３０４】
＜実施条件９＞
図１４に、広い温度範囲において、位置検出装置１〜３（位置検出装置Ａ、位置検出装置Ｂ、位置検出装置Ｃ）が、それぞれ分解能１０μｍ/ｍｍ以下で２ｍｍ（±１ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。
【０３０５】
図１４において、位置検出装置Ａの磁石１４０３ａは、運動方向１４０１ａで運動し、磁石１４０３ａの位置は、基板１４０４ａの上にあるホールセンサＳ１−１、Ｓ１−２によって検出される。図１４では、一例として、磁石１４０３ａの着磁方向ベクトル１４０２ａが、図示されている。
【０３０６】
図１４において、位置検出装置Ｂの磁石１４０３ｂは、運動方向１４０１ｂで運動し、磁石１４０３ｂの位置は、基板１４０４ｂの上にあるホールセンサＳ２−１、Ｓ２−２によって検出される。図１４では、一例として、磁石１４０３ｂの着磁方向ベクトル１４０２ｂが、図示されている。
【０３０７】
図１４において、位置検出装置Ｃの磁石１４０３ｃは、運動方向１４０１ｃで運動し、磁石１４０３ｃの位置は、基板１４０４ｃの上にあるホールセンサＳ３−１、Ｓ３−２によって検出される。図１４では、一例として、磁石１４０３ｃの着磁方向ベクトル１４０２ｃが、図示されている。
【０３０８】
尚、本発明で示した実施条件１〜８は二つの位置検出装置を用いた位置検出システムのものであるが、二つの位置検出装置と同等の条件を有する位置検出装置を付加させる事で３つ以上の位置検出装置を有する位置検出システムとする事が出来ることは自明である。例えば、図１４の様に実施条件１の位置検出装置１（位置検出装置Ａ）と同等の位置検出装置３（位置検出装置Ｃ）を、位置検出装置２（位置検出装置Ｂ）を挟んで設ける事で、実質実施条件１を同時に二つ満たす事ができる。また、位置検出装置２を付加して位置検出装置１を挟む事も可能である。同様な事は他の実施条件でも可能である。
【０３０９】
本発明の実施条件の寸法、分解能等の一覧を表１に示し、比較条件の寸法、分解能等の一覧を表２に示した。また、実施条件および比較条件と請求項１、２、６との対応一覧を表３に示し、実施条件および比較条件と請求項３〜５との対応一覧を表４、５に示した。
【０３１０】
【表１】
2008076194.tif 000003
【０３１１】
【表２】
2008076194.tif 000004
【０３１２】
【表３】
2008076194.tif 000005
【０３１３】
【表４】
2008076194.tif 000006
【０３１４】
【表５】
2008076194.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【０３１５】
【図１】２つの位置検出装置を有するシステムの例を示した図である。
【図２】本発明で用いる磁石の例を示す図である。
【図３】本発明に於ける着磁方向ベクトルの条件を示す図である。
【図４】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図５】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図６】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図７】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図８】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図９】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図１０】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図１１】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図１２】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図１３】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図１４】着磁方向ベクトルと磁石配置図を示す図である。
【図１５】本発明に於ける実施条件の構成図を示す図である。
【図１６】本発明に於ける実施条件の構成図を示す図である。
【図１７】本発明に於ける実施条件の構成図を示す図である。
【図１８】本発明に於ける実施条件の構成図を示す図である。
【図１９】本発明に於ける実施条件の構成図を示す図である。
【図２０】本発明に於ける比較条件の構成図を示す図である。
【図２１】本発明に於ける比較条件の構成図を示す図である。
【図２２】本発明に於ける比較条件の構成図を示す図である。
【図２３】本発明に於ける比較条件の構成図を示す図である。
【図２４】本発明に於ける比較条件の構成図を示す図である。
【図２５】本発明の代表的な概略構成を示す図である。
【図２６】線形化処理を説明する図である。
【図２７】直方体磁石Ｍ１の移動距離に対する磁束密度の変化を示す図である。
【図２８】直方体磁石Ｍ１の移動距離に対する磁束密度の変化を示す図である。
【図２９】直方体磁石Ｍ１の移動距離に対する磁束密度の変化を示す図である。
【図３０】磁気シミュレーションの結果と理想直線とを比較する図である。
【図３１】理想直線２１と図３０に示した磁気シミュレーションの結果とのずれから換算した位置検出における誤差を示した図である。
【符号の説明】
【０３１６】
Ｓ１−１  ホールセンサ
Ｓ１−２  ホールセンサ
Ｓ２−１  ホールセンサ
Ｓ２−２  ホールセンサ
１１  磁束密度変化
１２  磁束密度変化
１３  磁束密度の変化の差
２１  理想直線
２２  領域
【図１】
2008076194.tif 000008
【図２】
2008076194.tif 000009
【図３】
2008076194.tif 000010
【図４】
2008076194.tif 000011
【図５】
2008076194.tif 000012
【図６】
2008076194.tif 000013
【図７】
2008076194.tif 000014
【図８】
2008076194.tif 000015
【図９】
2008076194.tif 000016
【図１０】
2008076194.tif 000017
【図１１】
2008076194.tif 000018
【図１２】
2008076194.tif 000019
【図１３】
2008076194.tif 000020
【図１４】
2008076194.tif 000021
【図１５】
2008076194.tif 000022
【図１６】
2008076194.tif 000023
【図１７】
2008076194.tif 000024
【図１８】
2008076194.tif 000025
【図１９】
2008076194.tif 000026
【図２０】
2008076194.tif 000027
【図２１】
2008076194.tif 000028
【図２２】
2008076194.tif 000029
【図２３】
2008076194.tif 000030
【図２４】
2008076194.tif 000031
【図２５】
2008076194.tif 000032
【図２６】
2008076194.tif 000033
【図２７】
2008076194.tif 000034
【図２８】
2008076194.tif 000035
【図２９】
2008076194.tif 000036
【図３０】
2008076194.tif 000037
【図３１】
2008076194.tif 000038