(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を生じる第１磁界源（１１）と、
前記第１磁界源から離れた位置で磁界を生じる第２磁界源（１２）と、
前記第１磁界源のＮ極と前記第２磁界源のＳ極を接続する第１磁束伝達部（２１，２３）と、
前記第１磁束伝達部に対向して設けられ、前記第１磁界源のＳ極と前記第２磁界源のＮ極を接続する第２磁束伝達部（２２，２４）と、
前記第１磁束伝達部及び前記第２磁束伝達部が延びる方向（Ｘ）に、前記第１磁束伝達部及び前記第２磁束伝達部に対して相対移動可能に設けられ、前記第１磁束伝達部と前記第２磁束伝達部とが対向する方向（Ｙ）の磁束密度に応じた信号を出力する第１検出部（３１）と、
前記第１検出部と共に移動可能に設けられ、前記第１磁束伝達部及び前記第２磁束伝達部が延びる方向の磁束密度に応じた信号を出力する第２検出部（３２）と、
前記第１検出部および前記第２検出部が出力した信号に基づき、前記第１磁束伝達部及び前記第２磁束伝達部が延びる方向における前記第１検出部の相対的な位置を検出する検出回路（４０）と、を備えることを特徴とする位置検出装置（１）。
【請求項２】
前記第１磁束伝達部及び前記第２磁束伝達部に対し前記第１検出部及び前記第２検出部が相対移動する方向を移動軸（Ｘ）とすると、
前記第１検出部は、前記移動軸における前記第１磁界源と前記第２磁界源との中心を前記移動軸の基準位置（Ｘ０）として設けられ、
前記検出回路は、前記第１磁束伝達部及び前記第２磁束伝達部に対する前記第１検出部の前記移動軸における相対的な位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記第１磁束伝達部と前記第２磁束伝達部とが対向する方向を対向軸（Ｙ）とすると、
前記第１検出部及び前記第２検出部は、前記対向軸における前記第１磁束伝達部と前記第２磁束伝達部との中心を前記対向軸の基準位置（Ｙ０）として設けられ、
前記検出回路は、前記第２検出部が出力した信号（Ｖｏｕｔ２）に応じて、前記対向軸の基準位置からの前記第１検出部の位置ずれによる出力誤差を補正することを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記検出回路は、
前記第２検出部が出力した信号に対応する補正係数（ｋｎ）を記憶する記憶手段（４３）と、
前記第１検出部（Ｖｏｕｔ１）が出力した信号を、前記補正係数に基づいて補正する補正手段（４６）と、を有することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、
前記第２検出部が前記対向軸の基準位置にあるときに前記第２検出部から出力される対向軸中点電圧（Ｖｙ）と、
前記第２検出部が出力した信号（Ｖｏｕｔ２）と前記対向軸中点電圧（Ｖｙ）との差の絶対値（Ｄｙｎ）に対応する前記補正係数と、を記憶しており、
前記検出回路は、
前記第２検出部が出力した信号と前記対向軸中点電圧との差の絶対値（Ｄｙｎ）を算出する絶対値算出手段（４４）と、
前記絶対値算出手段が算出した前記絶対値に対応する前記補正係数を前記記憶手段から選択する補正係数選択手段（４５）と、を有することを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記記憶手段は、前記第１検出部が前記移動軸の基準位置にあるときに前記第１検出部から出力される移動軸中点電圧（Ｖｘ）を予め記憶しており、
前記第１検出部が出力した信号をＶｏｕｔ１、
前記補正係数選択手段が選択した前記補正係数をｋｎ、
前記移動軸中点電圧をＶｘ、
前記第１検出部が前記対向軸の基準位置にあるとしたときの前記第１検出部の出力信号をＶｏｕｔ１´とすると、
前記補正手段は、前記Ｖｏｕｔ１´を、次の式１により検出することを特徴とする請求項５に記載の位置検出装置。
Ｖｏｕｔ１´＝ｋｎ×（Ｖｏｕｔ１−Ｖｘ）＋Ｖｘ  ・・・（式１）
【請求項７】
前記第１磁束伝達部（２１）及び前記第２磁束伝達部（２２）は、互いに平行かつ直線状に延びることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記第１磁束伝達部（２３）及び前記第２磁束伝達部（２４）は、互いに平行、且つ、円弧状に延びるものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一方の部材と他方の部材との相対的な位置関係を検出する位置検出装置が知られている。位置検出装置は、２個の磁石とその２個の磁石を接続する２本のヨークを、一方の部材に固定する。また、位置検出装置は、２本のヨークの間に配置した磁気検出素子を、他方の部材に固定する。２本のヨークは、磁石から発生する磁束を伝達する磁束伝達部として機能する。磁気検出素子は、２本のヨークの間を流れる漏洩磁束を検出する検出部として機能する。これにより、位置検出装置は、磁気検出素子の出力信号に基づき、２個の部材の相対的な位置関係を検出することが可能である。
【０００３】
特許文献１に記載の位置検出装置は、２個の磁石とその２個の磁石を接続した２本のヨークを、二輪車のハンドルに固定している。また、この位置検出装置は、２本のヨークの間に配置された磁気検出素子を、ハンドルを回転可能に支持する部材に固定している。ハンドルの回転角に応じて、磁石及びヨークと、磁気検出素子とが相対移動すると、一方のヨークから他方のヨークへ向けて磁気検出素子の検出面を通過する磁束密度が変化する。これにより、位置検出装置は、磁気検出素子が出力する電圧信号に基づき、ハンドルの回転角を検出することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８５９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載された二輪車のハンドルなど、位置検出装置を使用した種々の製品において、磁石、ヨークまたは磁気検出素子の取り付け位置の製造公差に関しては、製品出荷時に位置検出装置から出力される電圧信号の調整を行うことが可能である。
しかしながら、製品出荷後に生じた取り付けガタ又は経年変化等による位置ずれが生じた場合、位置検出装置の出力誤差の原因となるおそれがある。そのため、高精度が求められる製品に位置検出装置を使用する場合、出力誤差の低減が課題となる。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、磁束伝達部に対する検出部の相対的位置ずれによる出力誤差を低減することの可能な位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の位置検出装置は、第１磁界源と第２磁界源の異種の磁極を接続する第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが対向して設けられ、その第１磁束伝達部及び第２磁束伝達部が延びる方向に対して第１検出部及び第２検出部が相対移動可能に設けられる。第１検出部は、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが対向する方向の磁束密度に応じた信号を出力する。第２検出部は、第１検出部と共に移動し、第１磁束伝達部及び第２磁束伝達部が延びる方向の磁束密度に応じた信号を出力する。検出回路は、第１検出部および第２検出部が出力した信号に基づき、第１磁束伝達部及び第２磁束伝達部が延びる方向における第１検出部の相対的な位置を検出する。
【０００７】
これにより、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが対向する方向に第１検出部と第２検出部とが位置ずれした場合、第１磁束伝達部又は第２磁束伝達部に近づくほど、「第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが対向する方向における第２検出部の中点電圧」と「第２検出部の出力電圧」との差の絶対値が大きくなり、「第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが延びる方向における第１検出部の中点電圧」と「第１検出部の出力電圧」との差の絶対値は小さくなる。そのため、第２検出部の出力に応じて、第１検出部が出力した信号を補正することが可能である。したがって、位置検出装置は、経年変化等により第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが対向する方向に第１検出部と第２検出部とが位置ずれした場合でも、検出回路から出力される信号の誤差を低減することが可能である。
【０００８】
なお、「第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが対向する方向における第２検出部の中点電圧」とは、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部との中心に第２検出部が位置するときに第２検出部が出力する電圧である。
また、「第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが延びる方向における第１検出部の中点電圧」とは、第１磁束伝達部と第２磁束伝達部とが延びる方向において第１磁界源と第２磁界源との中心に第１検出部が位置するときに第１検出部が出力する電圧である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による位置検出装置の構成図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線の断面図。
【図３】第１ホール素子の出力信号の特性図。
【図４】ヨークとホール素子とが相対移動した状態の一例を示す説明図。
【図５】図４のＶ部分の拡大図。
【図６】Ｙ軸の基準位置からホール素子が位置ずれした状態の一例を示す説明図。
【図７】図６のＶＩＩ部分の拡大図。
【図８】第２ホール素子の出力信号の特性図。
【図９】位置検出装置が備える検出回路の構成図。
【図１０】検出回路が第１ホール素子の出力信号を補正する際の説明図。
【図１１】本発明の第２実施形態による位置検出装置の断面図。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線の断面図。
【図１３】第２実施形態による位置検出装置の磁束の流れを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図１０に示す。第１実施形態の位置検出装置１は、例えばリニアアクチュエータなどの種々の製品に使用され、２つの部材の相対的な位置関係を検出するものである。
図１及び図２に示すように、位置検出装置１は、第１磁石１１、第２磁石１２、第１ヨーク２１、第２ヨーク２２、第１ホール素子３１、第２ホール素子３２及び検出回路４０（図９参照）などを備えている。
本実施形態の第１磁石１１、第２磁石１２、第１ヨーク２１、第２ヨーク２２、第１ホール素子３１および第２ホール素子３２は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の第１磁界源、第２磁界源、第１磁束伝達部、第２磁束伝達部、第１検出部および第２検出部の一例に相当する。
【００１１】
第１磁石１１と第２磁石１２とは離れた位置に設けられる。第１磁石１１が生じる磁界の強度と、第２磁石１２が生じる磁界の強度とは同一である。
第１ヨーク２１と第２ヨーク２２とは、対向して設けられ、互いに平行、且つ、直線状に延びている。第１ヨーク２１と第２ヨーク２２は、磁性体から形成されている。
第１ヨーク２１は、一端が第１磁石１１のＮ極に接続され、他端が第２磁石１２のＳ極に接続されている。第２ヨーク２２は、一端が第１磁石１１のＳ極に接続され、他端が第２磁石１２のＮ極に接続されている。これにより、第１磁石１１、第２磁石１２、第１ヨーク２１および第２ヨーク２２は磁気回路を形成する。
【００１２】
図１及び図２の矢印Ａに示すように、この磁気回路を流れる磁束は、主磁束として第１磁石１１のＮ極から第１ヨーク２１を経由して第２磁石１２のＳ極に流れ、第２磁石１２のＮ極から第２ヨーク２２を経由して第１磁石１１のＳ極に流れる。また、図１及び図２の矢印Ｂに示すように、この磁気回路を流れる磁束の一部は、漏洩磁束として第１ヨーク２１と第２ヨーク２２との間を流れる。
なお、図１及び図２では、主磁束を模式的に示した矢印の一部のみに符号Ａを付し、漏洩磁束を模式的に示した矢印の一部のみに符号Ｂを付している。
【００１３】
第１ホール素子３１と第２ホール素子３２とは、例えば互いに接着され、又は一体に樹脂モールドされる等により、相対移動不能に固定されている。そして、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は共に、上述した第１磁石１１、第２磁石１２、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２に対し、相対移動可能に設けられている。第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は共に、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２が延びる方向に相対移動可能である。例えば、位置検出装置１が図示していないリニアアクチュエータ等の製品に使用される場合、上述した磁気回路はアクチュエータの駆動軸等に取り付けられ、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２はアクチュエータのハウジング等に取り付けられる。
【００１４】
ここで、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２が延びる方向をＸ軸とする。第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２に対してＸ軸の方向に相対移動する。本実施形態のＸ軸は、特許請求の範囲に記載の「移動軸」の一例に相当する。
また、Ｘ軸に対し垂直、且つ、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２とが対向する方向をＹ軸とする。本実施形態のＹ軸は、特許請求の範囲に記載の「対向軸」の一例に相当する。
第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は、Ｙ軸における第１ヨーク２１と第２ヨーク２２との中心を、Ｙ軸の基準位置（Ｙ０）として設けられる。また、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は、Ｘ軸における第１磁石１１と第２磁石１２との中心を、Ｘ軸の基準位置（Ｘ０）として設けられる。
図１に示すように、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２との距離をＹａとすると、第２ヨーク２２からＹ軸の基準位置（Ｙ０）までの距離はＹａ／２である。また、第１磁石１１と第２磁石１２との距離をＸａとすると、第１磁石１１からＸ軸の基準位置（Ｘ０）までの距離はＸａ／２である。
図１に示した状態では、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は、（Ｘ０、Ｙ０）の位置座標にある。
【００１５】
第１ホール素子３１は、磁気検出面がＸ軸に平行に設けられ、Ｙ軸方向の磁束密度に応じた電圧信号を出力する。第２ホール素子３２は、磁気検出面がＹ軸に平行に設けられ、Ｘ軸方向の磁束密度に応じた電圧信号を出力する。
なお、図２に示すように、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２の幅Ｗの範囲内は磁束密度が均一である。そのため、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２の幅Ｗの範囲内に設けられていればよい。
【００１６】
図３は、第１ホール素子３１の出力特性を示している。Ｙ軸における第１ヨーク２１と第２ヨーク２２との中心に沿って第１ホール素子３１がＸ軸方向に移動するとき、第１ホール素子３１は実線Ｃに示す電圧信号を出力する。第１ホール素子３１が出力する電圧信号は、第１磁石１１に近づくほど大きくなり、第２磁石１２に近づくほど小さくなる。この電圧信号は、中点電圧Ｖｘを中心として、点対称である。中点電圧Ｖｘは、第１ホール素子３１がＸ軸の基準位置（Ｘ０）に位置するときに第１ホール素子３１から出力される電圧である。
これに対し、位置検出装置１が取り付けられる製品のガタ、又は経年劣化などにより、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２がＹ軸における基準位置（Ｙ０）から第１ヨーク２１側又は第２ヨーク２２側に位置ずれする場合がある。この場合、第１ホール素子３１は、その状態でＸ軸方向に移動するとき、図３の破線Ｄに示す電圧信号を出力する。
【００１７】
図４及び図５に示すように第１ホール素子３１が（Ｘ２、Ｙ０）の位置座標にあるとき、図３の点Ｐに示すように第１ホール素子３１の出力はＶ２である。
また、図４及び図５に示すように第１ホール素子３１が上記の位置座標（Ｘ２、Ｙ０）よりもＸ軸における基準位置（Ｘ０）に近い位置座標（Ｘ１、Ｙ０）にあるとき、図３の点Ｑに示すように第１ホール素子３１の出力はＶ１である。
【００１８】
一方、図６及び図７に示すように、第１ホール素子３１がＹ軸における基準位置（Ｙ０）から位置ずれした場合、第１ホール素子３１が（Ｘ２、Ｙ１）の位置座標にあるとき、図３の点Ｒに示すように第１ホール素子３１の出力はＶ１である。
したがって、第１ホール素子３１がＹ軸方向に位置ずれすると、第１ホール素子３１の出力（Ｖ１）は位置ずれする前の出力（Ｖ２）よりも小さくなるので、Ｘ軸におけるストローク誤差として検出される。上述の場合、実際のストローク位置であるＸ２が、Ｘ１として検出される。
【００１９】
第１ホール素子３１がＹ軸における基準位置（Ｙ０）から位置ずれした場合に、第１ホール素子３１の出力に変化が生じる理由について説明する。
図５に示すように、第１ホール素子３１がＹ軸における基準位置（Ｙ０）にあるとき、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２との間を流れる磁束Ｂは、第１ホール素子３１の磁気検出面を垂直に通過する。
これに対し、図７に示すように、第１ホール素子３１がＹ１の位置にあるとき、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２との間を流れる磁束Ｂは、第１ホール素子３１の磁気検出面を斜めに通過する。そのため、第１ホール素子３１を斜めに通過する磁束Ｂを２つのベクトルＢ１，Ｂ２に分解すると、第１ホール素子３１の磁気検出面に作用するＹ軸方向のベクトルＢ１の強度は、その磁気検出面を斜めに通過する磁束Ｂの磁束密度の強度よりも小さいものとなる。そのため、第１ホール素子３１がＹ軸における基準位置（Ｙ０）から第１ヨーク２１側または第２ヨーク２２側に位置ずれするほど、第１ホール素子３１から出力される電圧信号は小さくなる。
【００２０】
次に、第２ホール素子３２の出力について説明する。
図８に示すように、第２ホール素子３２は、Ｙ軸の基準位置（Ｙ０）から第１ヨーク２１側又は第２ヨーク２２側に移動するとき、実線Ｅに示す電圧信号を出力する。第２ホール素子３２が出力する電圧信号は、第１ヨーク２１に近づくほど大きくなり、第２ヨーク２２に近づくほど小さくなる。この電圧信号は、中点電圧Ｖｙを中心として、点対称である。中点電圧Ｖｙは、第２ホール素子３２がＹ軸の基準位置（Ｙ０）に位置するときに第２ホール素子３２から出力される電圧である。
【００２１】
第２ホール素子３２がＹ軸における基準位置（Ｙ０）から位置ずれした場合に、第２ホール素子３２の出力に変化が生じる理由について説明する。
図５に示すように、第２ホール素子３２がＹ軸における基準位置（Ｙ０）にあるとき、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２との間を流れる磁束Ｂは、第２ホール素子３２の磁気検出面に対し平行である。このとき、第２ホール素子３２は、その磁気検出面をＸ軸方向に通過する磁束密度を検出することなく、中点電圧Ｖｙを出力する。
【００２２】
これに対し、図７に示すように、第２ホール素子３２がＹ１の位置にあるとき、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２との間を流れる磁束Ｂは、第２ホール素子３２の磁気検出面を斜めに通過する。第２ホール素子３２は、その磁気検出面を斜めに通過する磁束Ｂのうち、Ｘ軸方向のベクトルＢ２に応じた電圧信号を出力する。そのため、第２ホール素子３２がＹ軸における基準位置（Ｙ０）から第１ヨーク２１側または第２ヨーク２２側に位置ずれするほど、第２ホール素子３２から出力される電圧信号は大きくなる。
【００２３】
次に検出回路４０について説明する。
図９に示すように、第１ホール素子３１から出力されたアナログ電圧信号と、第２ホール素子３２から出力されたアナログ電圧信号は、それぞれアナログ−デジタル変換回路４１，４２を経由してデジタル信号に変換され、検出回路４０に入力される。
検出回路４０はＣＰＵ、ＤＳＰ及びＥＥＰＲＯＭ等のメモリなどから構成されたマイクロコンピュータであり、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２が出力した電圧信号に基づき、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２に対する第１ホール素子３１のＸ軸における相対的な位置を検出する。
【００２４】
その検出回路４０の動作について説明する。
検出回路４０は、記憶手段４３としてのメモリに格納されたプログラムを実行することにより、絶対値算出手段４４、補正係数選択手段４５及び補正手段４６等として機能する。
まず、検出回路４０は絶対値算出手段４４として機能し、第２ホール素子３２が出力した信号（Ｖｏｕｔ２）と、記憶手段４３に予め記憶されているＹ軸中点電圧（Ｖｙ）との差の絶対値（Ｄｙｎ）を、次の式２により算出する。なお、Ｙ軸中点電圧（Ｖｙ）とは、第２ホール素子３２がＹ軸における基準位置（Ｙ０）にあるときに第２ホール素子３２から出力されるデジタル信号である。
Ｄｙｎ＝｜Ｖｏｕｔ２−Ｖｙ｜  ・・・（式２）
【００２５】
次に検出回路４０は補正係数選択手段４５として機能し、絶対値算出手段４４が算出した絶対値（Ｄｙｎ）に対応する補正係数（ｋｎ）を記憶手段４３のマップ４７から選択する。ここで、記憶手段４３には、絶対値算出手段４４が算出する絶対値（Ｄｙｎ）に対応する補正係数（ｋｎ）が、マップ４７として予め格納されている。そのため、補正係数選択手段４５は、補正係数（ｋｎ）を多段階に設定することが可能である。なお、補正係数選択手段４５は、マップ４７に記憶された値と値との間の補正係数（ｋｎ）を設定する場合、１次または多次近似により補正係数（ｋｎ）を算出することも可能である。
【００２６】
続いて、検出回路４０は補正手段４６として機能し、第１ホール素子３１が出力したデジタル信号（Ｖｏｕｔ１）を、補正係数（ｋｎ）に基づいて補正する。
具体的に、補正手段４６は、まず、次の式３による演算を行う。
Ｄｘ＝Ｖｏｕｔ１−Ｖｘ      ・・・（式３）
即ち、Ｄｘは、第１ホール素子３１が出力したデジタル信号（Ｖｏｕｔ１）から、Ｘ軸の中点電圧（Ｖｘ）を引いた値である。
【００２７】
次に補正手段４６は、次の式４による演算を行う。
Ｄｘ´＝ｋｎ×Ｄｘ          ・・・（式４）
即ち、Ｄｘ´は、補正係数選択手段４５が設定した補正係数（ｋｎ）と上記Ｄｘとの積である。
【００２８】
続いて補正手段４６は、次の式５による演算を行う。
Ｖｏｕｔ１´＝Ｄｘ´＋Ｖｘ  ・・・（式５）
即ち、Ｖｏｕｔ１´は第１ホール素子３１がＹ軸の基準位置（Ｙ０）にあるとしたときの出力信号である。
【００２９】
なお、補正手段４６は、上述した式３から式５を纏めた次の式１によりＶｏｕｔ１´を算出することも可能である。
Ｖｏｕｔ１´＝ｋｎ×（Ｖｏｕｔ１−Ｖｘ）＋Ｖｘ  ・・・（式１）
【００３０】
上記式２から式５（または、式２及び式１）により、検出回路４０は、第２ホール素子３２が出力したデジタル信号に応じて、Ｙ軸の基準位置（Ｙ０）からの第１ホール素子３１の位置ずれによる出力誤差を補正し、Ｘ軸における第１ホール素子３１の位置を正確に検出することが可能である。
検出回路４０は、上述した演算により補正した第１ホール素子３１の出力信号（Ｖｏｕｔ１´）を、デジタル−アナログ変換回路４８を経由してアナログ信号に変換し、出力ポート４９から出力する。
【００３１】
図１０は、検出回路４０が、上述した演算により、第１ホール素子３１の出力信号を補正することを説明したグラフである。図１０では、第１ホール素子３１がＹ軸における基準位置（Ｙ０）から第１ヨーク２１側又は第２ヨーク２２側に位置ずれした場合における第１ホール素子３１からの出力（Ｖｏｕｔ１）を破線Ｆに示す。また、検出回路４０により補正した第１ホール素子３１の出力（Ｖｏｕｔ１´）を実線Ｇに示す。
【００３２】
まず、第１ホール素子３１がＸ１の位置にあるとき、第１ホール素子３１の出力はＶ１である。このとき、上記の式３により、中点電圧Ｖｘと第１ホール素子３１の出力Ｖ１との差は、Ｄｘである。
次に、上記の式４により、Ｄｘに対し、補正係数（ｋｎ）を積算すると、Ｄｘ´となる。
続いて、上記の式５により、Ｄｘ´に中点電圧Ｖｘを加算した値はＶ２である。
【００３３】
なお、図１０に示すように、第１ホール素子３１がＸ−１の位置にあるときも、検出回路４０は、上記式２から式５（または、式２及び式１）により、第１ホール素子３１の出力をＶ−１からＶ−２に補正することが可能である。
このようにして、検出回路４０は、第１ホール素子３１がＹ軸における基準位置（Ｙ０）から位置ずれした場合でも、第１ホール素子３１の出力を補正し、Ｘ軸における第１ホール素子３１の相対位置を正確に検出することが可能である。
【００３４】
上述した第１実施形態の位置検出装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態では、位置検出装置１は、Ｙ軸に垂直な磁気検出面を有する第１ホール素子３１とＸ軸に垂直な磁気検出面を有する第２ホール素子３２を備え、第１ホール素子３１および第２ホール素子３２が出力した信号に基づき、Ｘ軸における第１ホール素子３１の位置を検出する。
これにより、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２とが、Ｙ軸方向に位置ずれした場合、第１ヨーク２１又は第２ヨーク２２に近づくほど、第２ホール素子３２の出力（Ｖｏｕｔ２）とＹ軸中点電圧（Ｖｙ）との差の絶対値（Ｄｙｎ）は大きくなり、第１ホール素子３１の出力（Ｖｏｕｔ１）とＸ軸中点電圧（Ｖｘ）との差の絶対値（Ｄｘｎ）は小さくなる。そのため、位置検出装置１が備える検出回路４０は、第２ホール素子３２の出力（Ｖｏｕｔ２）に応じて、第１ホール素子３１の出力（Ｖｏｕｔ１）を補正することが可能である。したがって、位置検出装置１は、経年変化等により第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２に対し第１ホール素子３１が位置ずれした場合でも、検出回路４０の出力誤差を低減することが可能である。
【００３５】
（２）第１実施形態では、第１ホール素子３１は、Ｘ軸における第１磁石１１と第２磁石１２との中心をＸ軸の基準位置（Ｘ０）として設けられる。
これにより、第１ホール素子３１は、Ｘ軸の基準位置（Ｘ０）より第１磁石１１側へ移動したときに出力する信号と、Ｘ軸の基準位置（Ｘ０）より第２磁石１２側へ移動したときに出力する信号とが、Ｘ軸の中点電圧を中心として点対称になる。そのため、検出回路４０は、第１ホール素子３１がＸ軸の基準位置（Ｘ０）より第１磁石１１側へ移動しているか、または、Ｘ軸の基準位置（Ｘ０）より第２磁石１２側へ移動しているかを判定することが可能である。
【００３６】
（３）第１実施形態では、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２は、Ｙ軸における第１ヨーク２１と第２ヨーク２２との中心をＹ軸の基準位置（Ｙ０）として設けられる。
これにより、第１ホール素子３１は、Ｙ軸の基準位置（Ｙ０）から位置ずれしていないとき、第１ヨーク２１と第２ヨーク２２とが対向する方向に流れる磁束Ｂの磁束密度が最も強い位置で、その磁束密度に応じた信号を出力することが可能である。したがって、位置検出装置１は、検出精度を高めることができる。
【００３７】
（４）第１実施形態では、検出回路４０は、記憶手段４３と補正手段４６とを有する。記憶手段４３は、第２ホール素子３２が出力した信号（Ｖｏｕｔ２）に対応する補正係数（ｋｎ）を記憶している。補正手段４６は、第１ホール素子３１が出力した信号（Ｖｏｕｔ１）を、補正係数（ｋｎ）に基づいて補正する。
これにより、検出回路４０は、第２ホール素子３２が出力した信号（Ｖｏｕｔ２）に対応する補正係数（ｋｎ）を記憶手段４３に予め記憶しておくことにより、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２に対する第１ホール素子３１の位置ずれを正確に補正することが可能である。
【００３８】
（５）第１実施形態では、記憶手段４３は、第２ホール素子３２が基準位置にあるときに第２ホール素子３２から出力されるＹ軸中点電圧（Ｖｙ）を予め記憶している。検出回路４０は、絶対値算出手段４４として、第２ホール素子３２が出力した信号（Ｖｏｕｔ２）とＹ軸中点電圧（Ｖｙ）との差の絶対値（Ｄｙｎ）を算出する。また、検出回路４０は、補正係数選択手段４５として、絶対値算出手段４４が算出した絶対値（Ｄｙｎ）に対応する補正係数（ｋｎ）を記憶手段４３から選択する。
これにより、検出回路４０は、絶対値（Ｄｙｎ）に対応した補正係数（ｋｎ）を記憶手段４３に記憶しておけばよいので、記憶手段４３の記憶するデータ量を少なくすることが可能である。
なお、仮に、第２ホール素子３２が出力した信号に対応した補正係数（ｋｎ）を記憶手段４３に記憶するとすれば、そのテータ量は絶対値（Ｄｙｎ）に対応した補正係数（ｋｎ）の約２倍になる。
【００３９】
（６）第１実施形態では、記憶手段４３は、第１ホール素子３１が基準位置にあるときに第１ホール素子３１から出力されるＸ軸中点電圧（Ｖｘ）を予め記憶している。補正手段４６は、第１検出部がＹ軸の基準位置（Ｙ０）にあるとしたときの第１検出部の出力信号Ｖｏｕｔ１´を、上述した式３から式５により検出するか、または、式１により検出する。
これにより、位置検出装置１は、第１ホール素子３１のＹ軸方向の位置ずれを正確に補正することが可能である。
【００４０】
（７）第１実施形態では、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２は、互いに平行かつ直線状に延びる。
これにより、位置検出装置１は、直線状に駆動する例えばリニアアクチュエータなどの位置検出に適用することが可能である。
【００４１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図１１から図１３に示す。第２実施形態では、位置検出装置１は、例えばバルブ作動装置などの位置検出に適用することが可能である。
第１ヨーク２３と第２ヨーク２４とは、対向して設けられ、互いに平行、且つ、円弧状に延びている。第１磁石１１、第２磁石１２、第１ヨーク２３および第２ヨーク２４は、第１実施形態と同様に、磁気回路を形成する。
第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は共に、第１ヨーク２３と第２ヨーク２４が延びる方向に相対移動可能である。例えば、位置検出装置１がバルブ作動装置等の製品に使用される場合、上述した磁気回路はバルブ作動装置が備えるモータ５１のシャフト５２が有する回転盤５３に取り付けられる。一方、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２はそのモータ５１のハウジング５４から延びる突起５５に固定される。
【００４２】
ここで、第１ヨーク２３及び第２ヨーク２４が延びる方向をＸ軸とする。第２実施形態のＸ軸は、シャフト５２の回転軸Ｏを中心とした円弧である。第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は、第１ヨーク２３及び第２ヨーク２４に対してＸ軸の方向に相対移動する。この第２実施形態のＸ軸も、特許請求の範囲に記載の「移動軸」の一例に相当する。
また、第２実施形態のＹ軸は、Ｘ軸に対し垂直、且つ、第１ヨーク２３と第２ヨーク２４とが対向する方向である。したがって、第２実施形態のＹ軸は、上記の回転軸Ｏを中心として径方向に放射状に延びるものである。この第２実施形態のＹ軸も、特許請求の範囲に記載の「対向軸」の一例に相当する。なお、図１２及び図１３では、放射状に延びるＹ軸の一部のみを概念的に示している。
【００４３】
第２実施形態においても、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は、Ｙ軸における第１ヨーク２３と第２ヨーク２４との中心を、Ｙ軸の基準位置（Ｙ０）として設けられる。また、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２は、Ｘ軸における第１磁石１１と第２磁石１２との中心を、Ｘ軸の基準位置（Ｘ０）として設けられる。そして、第１ホール素子３１は、磁気検出面がＸ軸に平行に設けられ、Ｙ軸方向の磁束密度に応じた電圧信号を出力する。第２ホール素子３２は、磁気検出面がＹ軸に平行に設けられ、Ｘ軸方向の磁束密度に応じた電圧信号を出力する。
【００４４】
図１３に示すように、第１ヨーク２３と第２ヨーク２４との間を流れる漏洩磁束Ｂは、第１実施形態と同様に、円弧状である。そのため、第１ホール素子３１と第２ホール素子３２がＹ軸方向に位置ずれした場合、第１ヨーク２３又は第２ヨーク２４に近づくほど、第２ホール素子３２の出力（Ｖｏｕｔ２）とＹ軸中点電圧（Ｖｙ）との差の絶対値（Ｄｙｎ）は大きくなり、第１ホール素子３１の出力（Ｖｏｕｔ１）とＸ軸中点電圧（Ｖｘ）との差の絶対値（Ｄｘｎ）は小さくなる。そのため、検出回路４０は、第２ホール素子３２の出力に応じて、第１ホール素子３１が出力した信号を補正することが可能である。したがって、位置検出装置１は、経年変化等により第１ヨーク２３及び第２ヨーク２４に対し第１ホール素子３１が位置ずれした場合でも、検出回路４０の出力誤差を低減することが可能である。
よって、第２実施形態の位置検出装置１は、第１実施形態のものと同一の作用効果を奏することが可能である。
【００４５】
（他の実施形態）
（１）上述した実施形態では、第１磁界源および第２磁界源として、永久磁石を使用した。これに対し、他の実施形態では、第１磁界源および第２磁界源として、例えば電磁石を使用してもよい。また、他の実施形態では、ヨークと磁界源とを磁性体から一体に形成し、磁界源を形成する箇所のみを着磁するようにしてもよい。
【００４６】
（２）上述した実施形態では、第１検出部および第２検出部として、ホール素子を使用した。これに対し、他の実施形態では、第１検出部および第２検出部として、例えばＭＲ素子など、種々の磁気検出素子を使用することが可能である。
【００４７】
（３）上述した実施形態では、検出回路４０が備える記憶手段４３に、絶対値算出手段４４が算出した絶対値（Ｄｙｎ）に対応する補正係数（ｋｎ）を格納した。これに対し、他の実施形態では、記憶手段４３は、第２検出部が出力した信号（Ｖｏｕｔ２）に直接対応する補正係数（ｋｎ）を格納してもよい。
【００４８】
（４）上述した実施形態では、検出回路４０は補正係数選択手段４５として、記憶手段４３に格納した絶対値（Ｄｙｎ）と補正係数（ｋｎ）と関係をあらわすマップを参照し、補正係数（ｋｎ）を選択した。これに対し、他の実施形態では、検出回路４０は、第２検出部が出力した信号（Ｖｏｕｔ２）と補正係数（ｋｎ）との関係をあらわす所定の関数を使用して、補正係数（ｋｎ）を算出してもよい。
【００４９】
（５）上述した実施形態では、位置検出装置１が使用される製品の一例として、リニアアクチュエータ又はバルブ作動装置を例示した。他の実施形態では、位置検出装置１は、例えば可変容量ターボの可変ベーン制御装置、排気スロットルまたは排気切替弁のバルブ作動装置、あるいは、可変吸気機構のバルブ作動装置など、複数の部材が相対移動するような種々の製品に使用することが可能である。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  ・・・位置検出装置
１１・・・第１磁石（第１磁界源）
１２・・・第２磁石（第２磁界源）
２１，２３・・・第１ヨーク（第１磁束伝達部）
２２，２４・・・第２ヨーク（第２磁束伝達部）
３１・・・第１ホール素子（第１検出部）
３２・・・第２ホール素子（第２検出部）
４０・・・検出回路
【図１】
0006287696.tif 000002
【図２】
0006287696.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006287696.tif 000007
【図７】
0006287696.tif 000008
【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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