(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置され、感磁方向が、基板方向に対して垂直なホールセンサ２個を１組としたホールセンサ組を１組以上有する磁束検出手段と、
前記各組内の２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して垂直方向に、かつ前記基板に平行な平面内を移動可能に配置され、前記基板に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された直方体磁石とを具え、
前記直方体磁石は、前記基板に平行な任意の平面に投影した場合に、その四角形が長辺と短辺を有し、
前記直方体磁石の長辺が、前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ直線に所定の傾斜角を有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記直方体磁石の移動方向を含む平面における前記直方体磁石の短辺と長辺との長さの比が、短辺の長さ１に対し、長辺の長さが３．５以上８．０以下であることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ線分の長さが１．０ｍｍ以下であって、前記直方体磁石の長辺方向が前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対してもつ所定の傾斜角が６７．０度乃至８９.３度であることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの出力電圧の差と、前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの出力電圧の和との比を用いて前記直方体磁石の位置を算出することを特徴とした請求項１記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記ホールセンサは、磁気増幅を行うための磁性体チップを有していないホールセンサであることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記ホールセンサが、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのIII−Ｖ族化合物半導体を含むホールセンサであることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記ホールセンサは、Ｓｉ、ＧｅなどのIV族半導体を含むホールセンサであることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記磁束検出手段は、前記基板上に配置された前記各組のホールセンサが、１つのパッケージに一体に封入されたことを特徴とする請求項１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、磁石とホールセンサを用いた位置検出装置に関する。
【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。
例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に用いられる手ブレ補正装置やズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置では、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、センサ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。【０００３】
上記のような要求をみたすために、センサとして磁気センサを用いた位置検出方法などが知られている。【０００４】
磁気センサとして、例えば、特許文献１等に記載されている方法を変更・修正して行うことができる。すなわち、特許文献１の図３で示されるように、可動部に磁石を内包させ、その移動を複数個の磁気センサを用いて検出する方法である。【０００５】
本願発明者等は、従来から特許文献２等に記載されている位置検出装置を提案してきており、現在、本位置検出機構はデジタルスチルカメラの手ぶれ補正装置のキーパーツとして広く用いられている。【０００６】
ここで、複数個の磁気センサを用いて、位置検出を行う原理およびその構成について説明する。【０００７】
図１３は、磁気センサとして、ホールセンサ１１，１２を用いた位置検出方法を示す。【０００８】
図１３において、規定の間隔を隔てて配置された２個のホールセンサ１１，１２に対向して配置された永久磁石２３の側面方向（矢印方向）への移動による磁束密度の変化に応じて、２個のホールセンサ１１，１２のホール出力電圧がそれぞれ変化する。それらホール出力電圧の差分値を、差動信号処理回路により処理することにより、永久磁石２３の位置検出を行うことができる。この位置検出の際、永久磁石２３の移動方向は、２個のホールセンサ１１，１２を結ぶ直線に平行な状態となっている。【０００９】
また、キャリブレーションの手間を省くため、上記のホール出力電圧の差分値が永久磁石２３の側面方向への移動距離に対して線形に変化するように、その永久磁石２３のサイズや、ホールセンサ１１，１２の間隔や、ホールセンサ１１，１２と永久磁石２３との間隔を設計するのが一般的である。【００１０】
本構成は、磁石とホールセンサの相対的移動範囲が数ｍｍ以内であれば、良好な特性を有しており、一眼レフデジタルカメラの手ブレ補正装置などでキーパーツとして使用されている。しかし、移動範囲が数ｍｍをこえる領域では、機構全体が大きくなるという問題があり、実用化されていない。【００１１】
さらには、広い温度範囲で高精度に位置検出を行う場合において、特許文献６で示された出力信号処理方法を用いて、ホールセンサや磁石の周囲温度変化による特性の変化を抑えて位置検出を行う場合もある。【００１２】
狭い範囲での位置検出においては、部品点数を削減するために、特許文献５の図６で示されるような配置で、磁石と１個のホールセンサとを用いて１軸方向の位置検出を行うことも可能である。【００１３】
また、狭い範囲で高い精度が求められる位置検出では、特許文献４のように磁石を２個使って特殊な配置で位置検出を行う場合もある。【００１４】
広範囲で高い精度が求められる位置検出では、永久磁石の側方移動距離に対して、２個のホールセンサのホール出力電圧の差における線形性を向上するために、特許文献３のように特殊な磁石を用いて位置検出を行う場合もある。【００１５】
一方、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラのズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置で要求されるような１０ｍｍ程度の広範囲な位置検出を行う際、エンコーダを用いる手法が一般的である。ただし、エンコーダを用いる場合は、センサからの信号を処理するカウンタなどを含む複雑な処理回路が必要になるという問題がある。また、移動装置とエンコーダとが脱調すると、所望の特性が得られないため、あまり高速な移動対象には不向きである。【００１６】
１０ｍｍ程度の広範囲な位置検出を行う場合でエンコーダを使わない方法としては、特許文献７、特許文献８のように磁気抵抗素子を用いる場合がある。このように直方体磁石（または磁性体）を移動方向に対して傾斜させ、移動方向に直交する方向に磁気抵抗素子を配置し、移動体の横方向の移動を縦方向の磁場変化で検出する手段はよく知られている。【００１７】
【特許文献１】特開２００２−２８７８９１号公報
【特許文献２】ＷＯ  ０２／０８６６９４
【特許文献３】特開２００５−２８４１６９号公報
【特許文献４】特開２００４−２４５７６５号公報
【特許文献５】特開２００２−２２９０９０号公報
【特許文献６】特開２００４−３４８１７３号公報
【特許文献７】特開昭５９−１５９５７８号公報
【特許文献８】特開平０６−２２９７０８号公報
【発明の開示】
【００１８】
近年、非接触式で長寿命であり、埃やチリなどの影響を受けない磁気センサを用いて、広範囲で位置検出を実現したいという要求が増えている。
【００１９】
本願発明者らが提案の特許文献２の位置検出装置の技術を用いれば、手ぶれ補正の位置検出で要求される２〜３ｍｍストロークを０．１％程度という高い精度が実現されており、広く利用されているが、カメラのズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置で要求されるような、１０ｍｍ程度の広範囲な位置検出を同様の高い精度で実現できていなかった。
【００２０】
さらに、磁気センサとして、特許文献３のような方法を用いて広範囲での位置検出を行う場合、磁石が汎用品ではないことから、磁石の製造が難しく、磁石の形状が一定になりにくいことから磁気特性のばらつきが大きくなることや、入手が困難であるということが問題になる。
【００２１】
また、後述する比較例（特許文献１に記載の方法）に記載の方法を用いて広範囲で位置検出を行う場合、上記ホール出力電圧の差分値が永久磁石の側面方向への移動距離に対して線形に変化するように設計すると、磁石のサイズや、２個のホールセンサの間隔、およびホールセンサと磁石との間隔が大きくなり、位置検出装置の小型化が困難であるという問題があった。デジタルスチルカメラなどの携帯機器では小型化要求が強いため、本構成は実用的ではない。
【００２２】
また、特許文献４、特許文献５に記載されているような方法は、原理的に広い範囲においてホールセンサの出力が線形になるように磁石を配置するのが難しく、カメラのズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置で要求されるような、１０ｍｍ程度の広範囲な位置検出は不可能であるという問題があった。
【００２３】
上記の理由により、現在までのところ、位置検出範囲の０．１％程度という高精度の、磁石を用いた位置検出装置は、磁石の移動距離が数ｍｍ以内のものしか実用化されていなかった。
【００２４】
また、特許文献７に記載されているように、半導体薄膜を用いた磁気抵抗素子を使用する場合は、半導体薄膜を用いた磁気抵抗素子の出力が磁束密度に対して線形に変化するようにバイアス磁石を用いるのが一般的であるが、部品点数が増えてしまい、機構が大きくなってしまうという問題があった。
【００２５】
また、特許文献８に記載されているような強磁性体薄膜を用いた磁気抵抗素子では磁気飽和を避けなければならないので設計の自由度がないという問題があった。
【００２６】
また、強磁性体薄膜はヒステリシスをもつため、高い精度で位置検出を行うことができないという問題があった。広範囲を高精度で位置検出する場合、特許文献８に記載されているようにヒステリシスなどの影響を抑えるためのバイアス磁石を用いる方法もあるが、部品点数が増えてしまい、機構が大きくなってしまうという問題があった。また、位置検出用磁石とバイアス磁石の間に吸引・反発の力がかかり、位置制御が複雑になってしまうという問題があった。
【００２７】
また、強磁性体薄膜を用いた磁気抵抗素子はセンサ面に対して水平方向の磁場を検出するため、最も効率よく磁石のエネルギーを利用できる配置には（磁石の着磁面に対向するようには配置）できず、位置検出に十分な磁場を得るためには磁石を大きくしなければならないという問題があった。
【００２８】
上記に記載した様々な理由により、実際に直線変位センサなどに搭載されている磁気抵抗素子を用いた位置検出装置では、デジタルビデオカメラやデジタルビデオカメラ等で用いられる位置検出の要求精度（位置検出範囲に対して１．０％以下）を満たすことはできず、移動範囲の２．０％程度の精度しか実現できていない。
【００２９】
そこで、本発明の目的は、ホールセンサを磁気センサとして用い構成部品を汎用品や入手が容易な部品等により構成した場合においても、簡易な回路構成で小型化を実現することができると共に広範囲な距離を高精度に検出することが可能な位置検出装置を提供することにある。
【００３０】
本願発明者等は、位置検出範囲に対して０．１％程度と２．０％程度の大きな精度の差に着目し、ホールセンサを用いた場合と磁気抵抗素子を用いた場合の検出系の本質的な違いについて鋭意検討した結果、磁気抵抗素子は面で検出するのに対して、ホールセンサは点で検出する違いであるとの結論を得た。
【００３１】
磁気抵抗素子の動作の説明においては、単純化するために可動磁石の磁場を均一磁場として説明するもの等が多くの教科書等でもよく見受けられるが、実際には無限長の磁石を仮想した場合にしか均一磁場は存在せず、必ず面には分布が存在する。半導体磁気抵抗素子の場合、出力はＢ＾２に関わるので必ず平均化誤差が生まれてくる。これは均一磁場を仮想した場合と比べて、出力として数％の差異に達する。強磁性体磁気抵抗素子の場合、出力の非線形性が平均化誤差の原因となるが、感磁部自体が磁気回路となるためにミクロな分布は一層複雑である。
【００３２】
即ち、面内磁場分布の影響は磁気抵抗素子を用いた場合の検出系の新たなパラメータとなっており、このために検出精度を低下させていることに思い至った。
【００３３】
そこで、磁場分布の影響を受けない点の検出系であるホールセンサを用いて広範囲、高精度の検出系が構成できないかの検討を試みた。
【００３４】
上記課題を解決するために、本発明の位置検出装置は、基板上に配置され、感磁方向が、基板方向に対して垂直なホールセンサ２個を１組としたホールセンサ組を１組以上有する磁束検出手段と、前記各組内の２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して垂直方向に、かつ前記基板に平行な平面内を、移動可能に配置され、前記基板に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された直方体磁石とを具え、前記直方体磁石は、前記基板に平行な任意の平面に投影した場合に、その四角形が長辺と短辺を有し、前記直方体磁石の長辺が、前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ直線に所定の傾斜角を有することを特徴とする。
【００３５】
「各組内の２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して垂直方向に、かつ前記基板に平行な平面内を、移動可能」とは、ホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ直線と磁石の移動方向を示す直線を、前記基板に平行な任意の同一平面上に投影した場合にそれぞれの延長線が垂直に交わることである。
【００３６】
また、「前記直方体磁石の長辺が、前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ直線に所定の傾斜角を有する」とは、直方体磁石の長辺を含む直線と２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ直線を、前記基板に平行な任意の同一平面上に投影した場合に、それぞれの延長線が所定の角度を持って交わることである。
【００３７】
また、本発明において、ホールセンサ２個を１組としたホールセンサ組を１組以上有する磁束検出手段が、直方体磁石のＳ極またはＮ極の表面に対向して配置されていることが好ましい。ここで言う、「ホールセンサ２個を１組としたホールセンサ組を１組以上有する磁束検出手段が、直方体磁石のＳ極またはＮ極の表面に対向して配置されている」とは、前記直方体磁石と前記磁束検出手段を構成する複数のホールセンサの感磁部を前記基板に平行な任意の同一平面状に投影した場合に、前記複数のホールセンサのうち少なくとも１つのホールセンサの感磁部の投影部が前記直方体磁石の投影部に含まれるように配置されていることである。
【００３８】
発明者らは、磁気抵抗素子を用いて広範囲で位置検出を行う場合、磁気抵抗素子は一般に感磁部（一般的な半導体磁気抵抗素子の感磁部の大きさ：２４００μｍ×２０００μｍ程度）が大きく、ホールセンサと比較して広い範囲の磁場を検出するので、感磁部面内での磁場分布（感磁面内で磁場が均一ではない）により精度に影響がでるという観点から、鋭意検討した結果、感磁部が磁気抵抗素子よりも著しく小さく、限りなく点に近い範囲の磁場の検出が可能である（感磁部面内の磁場分布の影響をほとんど受けない）ホールセンサ（ホールセンサの感磁部の大きさ：１００μｍ×１００μｍ程度）を用いる事により、従来の磁気抵抗素子を用いた位置検出装置よりも、著しく高精度な位置検出装置を提供することを可能とした。
【００３９】
前記直方体磁石の移動方向を含む平面における前記直方体磁石の短辺と長辺との長さの比が、短辺の長さ１に対し、長辺の長さが３．５乃至８．０であることを特徴とする。
【００４０】
さらに、前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ線分の長さが１．０ｍｍ以下であって、前記直方体磁石の長辺方向が前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対してもつ所定の傾斜角が６７．０度乃至８９.３度であることを特徴とする。
【００４１】
さらに、前記直方体磁石が移動可能な移動範囲の１％以下の精度で前記直方体磁石の位置を検出可能であることを特徴とする。
【００４２】
さらに、前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの出力電圧の差と、前記磁束検出手段の各組内の２個のホールセンサの出力電圧の和との比を用いて前記直方体磁石の位置を算出することを特徴とする。
【００４３】
さらに、前記ホールセンサは、磁気増幅を行うための磁性体チップを有していないホールセンサであることを特徴とする。
【００４４】
さらに、前記ホールセンサが、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのIII−Ｖ族化合物半導体を含むホールセンサであることを特徴とする。
【００４５】
前記ホールセンサは、Ｓｉ、ＧｅなどのIV族半導体を含むホールセンサであることを特徴とする。
【００４６】
さらに、前記磁束検出手段は、前記基板上に配置された前記各組のホールセンサが、１つのパッケージに一体に封入されたことを特徴とする。
【００４７】
本発明によれば、感磁部内での磁場の不均一による検出精度への影響を抑えることができ、磁石や磁束検出手段等の構成部品を汎用品や入手が容易な部品等により構成した場合においても、簡易な回路構成で小型化を実現することができると共に、従来不可能であった１０ｍｍ程度の広範囲な距離を１％以下の高精度で検出することが可能な位置検出装置を実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１の実施の形態である、位置検出装置の概略構成を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の第１の実施の形態である、位置検出装置の概略構成を示す上面図である。
【図２】図２は、図１の位置検出装置の検出回路の構成を示す構成図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明に適応可能な磁石形状の例を示す直方体磁石の説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明に適応可能な磁石形状の例を示す四角柱磁石の説明図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明に適応可能な磁石形状の例を示す三角柱磁石の説明図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明に適応可能な磁石形状の例を示す三角錐磁石の説明図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明に適応可能な磁石形状の例を示す四角錐磁石の説明図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本発明に適応可能な磁石形状の例を示す楕円柱磁石の説明図である。
【図４Ａ】図４Ａは、磁石の移動距離に対する、第１のホールセンサ３２ａの位置での磁束密度変化を示す説明図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、磁石の移動距離に対する、第２のホールセンサ３２ｂの位置での磁束密度変化を示す説明図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、磁石の移動距離に対する、第２のホールセンサ３２ｂの位置での磁束密度から第１のホールセンサ３２ａの位置での磁束密度をひいた差磁束密度の変化を示す説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１の位置検出装置を用いてパラメータの最適値にした場合において、直方体磁石の移動距離に対する、ホールセンサ間の出力電圧の差分値を出力電圧の和で割った値（出力電圧の差と和の比）を磁気シミュレーションから求めた結果を示す説明図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図１の位置検出装置を用いてパラメータの最適値にした場合において、直方体磁石の移動距離に対する、ホールセンサ間の出力電圧の差分値を出力電圧の和で割った値（出力電圧の差と和の比）を磁気シミュレーションから求めた結果を示す、図５Ａの拡大図である。
【図６】図６は、理想直線と、図５Ａに示した磁気シミュレーション結果のズレとから換算した、直方体磁石の移動距離に対する、位置検出誤差を示す説明図である。
【図７Ａ】図７Ａは、比較例として従来の磁石とホールセンサを用いた位置検出装置の概略構成を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、比較例として従来の磁石とホールセンサを用いた位置検出装置の概略構成を示す上面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図１Ａの位置検出装置の構成の比較用としての位置検出装置の概略構成を示す断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図１Ｂの位置検出装置の構成の比較用としての位置検出装置の概略構成を示す上面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図７Ａの従来の位置検出装置の構成を比較用の等倍図として示す断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図７Ｂの従来の位置検出装置の構成を比較用の等倍図として示す上面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の第２の実施の形態である、位置検出装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の第２の実施の形態である、位置検出装置の概略構成を示す上面図である。
【図１１】図１１は、図１０Ａ、図１０Ｂの位置検出装置の検出回路の構成を示す構成図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３の実施の形態である、位置検出を行いたい範囲を１ｍｍピッチで変化させたときの、直方体磁石の長辺方向の長さの変化の度合を示す説明図である。
【図１３】図１３は、従来のホールセンサを用いた従来の位置検出方法を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
［第１の例］
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図９に基づいて説明する。【００５０】
本発明に係る位置検出装置は、種々な形状の磁石と、種々なホールセンサとを用いて構成できる。
＜構成＞
図１Ａ、図１Ｂは、位置検出装置３０の概略構成を示す。【００５１】
３１は、Ｎ極Ｓ極をそれぞれ１極ずつ着磁した直方体磁石（磁束発生手段）である。【００５２】
３２ａ，３２ｂは、２個を１組としたホールセンサ（磁束検出手段）である。【００５３】
３３は、ホールセンサ３２ａ（第１のホールセンサ），ホールセンサ３２ｂ（第２のホールセンサ）を実装した基板である。【００５４】
直方体磁石３１は、ホールセンサ３２ａ，３２ｂを実装した基板３３に対して、垂直に着磁された構成となっている。【００５５】
直方体磁石３１は、基板３３と対向する１平面１００内で、ｘ方向に沿って移動可能に配置されている。【００５６】
この場合、１組のホールセンサとして構成された、ホールセンサ３２ａの感磁部の中心と、ホールセンサ３２ｂの感磁部の中心とを結ぶ直線の方向をＹ方向とし、このＹ方向に直交する方向をＸ方向とする。また、ホールセンサ３２a、３２ｂは、直方体磁石３１の面と対向した位置に配置されている。【００５７】
３４ａは、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ、３４ｂは直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さ、３４ｃは直方体磁石の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）である。【００５８】
３５ａは、直方体磁石３１のホールセンサ３２ａ，３２ｂの基板３３に対向する平面１００から、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離である。【００５９】
３５ｂは、ホールセンサ３２ａの感磁部の中心と、ホールセンサ３２ｂの感磁部の中心とを結ぶ距離である。【００６０】
図２は、位置検出装置３０の回路構成例を示す。【００６１】
位置検出装置３０は、２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの駆動・処理回路を備えている。【００６２】
第１のホールセンサ３２ａは、正極入力端子Ａと、正極出力端子Ｂと、負極入力端子Ｃと、負極出力端子Ｄとからなる。また、第２のホールセンサ３２ｂは、正極入力端子Ｅと、正極出力端子Ｆと、負極入力端子Ｇと、負極出力端子Ｈとからなる。【００６３】
第１のホールセンサ３２ａの正極入力端子Ａと、第２のホールセンサ３２ｂの正極入力端子Ｅとを接続し、第１のホールセンサ３２ａの負極入力端子Ｃと、第２のホールセンサ３２ｂの負極入力端子Ｇとを接続して駆動回路の入力端子とする。【００６４】
第１のホールセンサ３２ａの正極出力端子Ｂと負極出力端子Ｄは、差動信号処理回路２１の第１の差動増幅器２１ａに接続され、第２のホールセンサ３２ｂの正極出力端子Ｆと負極出力端子Ｈは、差動信号処理回路２１の第２の差動増幅器２１ｂに接続される。第１の差動増幅器２１ａの出力端子と第２の差動増幅器２１ｂの出力端子とは、第３の差動増幅器２１ｃの入力端子に接続される。【００６５】
このような駆動・処理回路によって、第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの差分値（Ｖａ−Ｖｂ）である出力値Ｖｃが、第３の差動増幅器２１ｃの出力端子から出力される。その第３の差動増幅器２１ｃの出力端子の出力値は、直方体磁石３１の位置に対応したものになる。【００６６】
本構成では、第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂの入力端子を並列に接続しているが、これは特に並列接続に限定されるものではない。また、差動増幅器２１ａ〜２１ｃについても、より高精度な計装アンプを用いてもよいことは言うまでもない。
＜角度θ＞
角度θは、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と、２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心間を結ぶ直線１０２とがなす角度で、９０度未満の角度と定義する。【００６７】
本例では、直方体磁石３１は、Ｘ軸方向にのみ移動する。ここで、Ｘ軸方向への移動とは、直方体磁石３１の長手方向がＹ軸方向に対して角度θをもったまま、Ｘ軸方向に平行な方向への移動することを意味する。【００６８】
直方体磁石３１の移動方向に対して垂直な直線上（Ｙ軸上）に第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂとを配置する。また、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と、２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心間を結ぶ直線１０２とのなす角度θが、直角又は水平を除く角度となるように配置する。【００６９】
このとき、位置検出を行いたい範囲で必要とされる分解能を得ることができる線形性を、直方体磁石３１の移動距離に対応して、ホールセンサ３２ａとホールセンサ３２ｂとのホール出力電圧の差分値が持つように、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さ３４ｂ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）３４ｃ、直方体磁石３１のホールセンサ３２ａ，３２ｂが配置された基板３３に対向する平面１００からホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離３５ａ、ホールセンサ３２ａの感磁部の中心とホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離３５ｂ、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θ、の各値を最適な値に設定する。【００７０】
以上より、位置検出装置３０を構成する部品として汎用品を用いた場合においても、従来の位置検出装置に比べて、簡易な回路構成で小型化を実現することができると共に、広範囲な距離を高精度に検出することが可能となる。なお、具体的な上記パラメータの最適値については、後述する例の中で説明する。【００７１】
また、位置検出装置３０の構成部品として、上記以外の以下の構成としてもよい。【００７２】
図３Ａ〜図３Ｆは、直方体磁石の変形例を示す。【００７３】
磁石として、直方体（立方体）６０、四角柱６１、三角柱６２のような多角柱や、三角錐６３、四角錐６４のような多角錐や、円柱（楕円柱）６５など様々な形状の磁石が適応可能である。【００７４】
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を用いていないホールセンサ、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのIII−Ｖ族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、前記材料を複数個組み合わせたものでも構わない。【００７５】
ホールセンサは、１つのパッケージに一体に封入して構成することができる。
＜実施例＞
位置検出装置３０の実施例について説明する。【００７６】
広い温度範囲において、分解能３０ｕｍで８ｍｍ（±４ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。図１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。【００７７】
直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝９．７ｍｍ、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さ３４ｂ＝１．４ｍｍ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）３４ｃ＝１．０ｍｍとする。【００７８】
また、直方体磁石３のホールセンサ３２ａ，３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離３５ａ＝１．４ｍｍ、ホールセンサ３２ａの感磁部の中心とホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離３５ｂ＝０．８ｍｍ、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θ＝８６°とする。【００７９】
上記設計の際、ホールセンサ３２ａ，３２ｂをばらばらに実装基板に搭載するよりも、ホールセンサ３２ａ，３２ｂを１つのパッケージ内に搭載する方が、ホールセンサ３２ａ，３２ｂ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基板上に各組全てのホールセンサ３２ａ，３２ｂを設けることも可能である。【００８０】
従って、ホールセンサ３２ａとホールセンサ３２ｂとを、１つのパッケージ内に封入することが望ましい。【００８１】
図４Ａ−図４Ｃは、直方体磁石３１の移動距離に対する磁束密度の変化を示す。【００８２】
図４Ａは、磁石の移動距離に対する第１のホールセンサ３２ａの位置での磁束密度変化７０を示す。図４Ｂは、磁石の移動距離に対する第２のホールセンサ３２ｂの位置での磁束密度変化７１を示す。図４Ｃは、磁石の移動距離に対する、第２のホールセンサ３２ｂの位置での磁束密度から第１のホールセンサ３２ａの位置での磁束密度を引いた差磁束密度の変化７２を示す。【００８３】
これにより、磁石の移動に対して第２のホールセンサ３２ｂの位置での磁束密度から第１のホールセンサ３２ａ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。【００８４】
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３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂとの差分値は、磁石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。【００８５】
図５Ａ、図５Ｂは、上記パラメータの最適値において、直方体磁石３１の移動に対する、ホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、ホールセンサ３２ｂ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（出力電圧の差と和の比）を、磁気シミュレーションから求めた結果を示す。図５Ｂは、図５Ａの領域８０を拡大した図である。８１は、理想直線である。【００８６】
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３２ａ，３２ｂ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１３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。【００８７】
図５Ａ、図５Ｂに示した磁気シミュレーション結果より、本発明の位置検出装置３０を用いることにより、直方体磁石３１の移動に対する、ホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、ホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂとの差分値を、該出力電圧の和で割った値（出力電圧の差と和の比）が高い線形性を持ち、理想の直線とよく一致することが分かる。【００８８】
ここで、図５Ａに記載した理想直線８１は、直方体磁石３１の移動距離が＋４ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂ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（出力電圧の差と和の比）と、該直方体磁石３１の移動距離が−４ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂ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（出力電圧の差と和の比）とを結んだ直線である。【００８９】
図５Ｂより、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂ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（出力電圧の差と和の比）は、少しではあるが理想直線からズレているのが分かる。【００９０】
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３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂ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（出力電圧の差と和の比）の理想直線８１からのズレが大きければ、位置検出誤差が大きくなる。【００９１】
図６は、直方体磁石３１の移動距離が＋４ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧の差を和で割った値（出力電圧の差と和の比）と、該直方体磁石３１の移動距離が−４ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧の差分値を和で割った値（出力電圧の差と和の比）を結んだ直線を理想直線８１として、該理想直線８１と図５Ａ、図５Ｂに示したシミュレーション結果のズレから換算した位置検出における誤差を示した図である。【００９２】
図６に示す結果より、位置検出誤差は最大でも２０ｕｍ程度であり、分解能は全ストローク８ｍｍに対して０．３７５％と高精度な位置検出を達成していることが分かる。【００９３】
当然、図５Ａ、図５Ｂで示した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８１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８１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。【００９４】
このように、本発明の位置検出装置３０を用いることにより、以下の比較例で説明する位置検出装置と比較して、小型な位置検出装置を実現できる。
＜比較例＞
比較例として、従来の方法を用いて、上記例と同様に、広い温度範囲において、分解能３０ｕｍで８ｍｍ（±４ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について説明する。【００９５】
図７Ａ、図７Ｂは、従来の磁石とホールセンサとを用いた位置検出装置の概略構成を示す。【００９６】
４１は、ホールセンサに対向する平面２００に垂直に着磁された直方体磁石である。４２ａ，４２ｂは、ホールセンサである。４３は、ホールセンサ４２ａ，４２ｂを実装している基板である。４４ａは直方体磁石４１の長辺方向Ｘの長さ、４４ｂは直方体磁石４１の短辺方向Ｙの長さ、４４ｃは直方体磁石４１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）である。４５ａは、直方体磁石４１のホールセンサ４２ａ，４２ｂに対向する平面２００からホールセンサ４２ａ，４２ｂの感磁部の中心までの距離、４５ｂはホールセンサ４２ａの感磁部の中心とホールセンサ４２ｂの感磁部の中心との距離を示す。【００９７】
この比較例では、直方体磁石４１は図中に示すＸ軸方向にのみ移動する。また、直方体磁石４１の移動方向に対して水平な平面上にホールセンサ４２ａとホールセンサ４２ｂを配置する。【００９８】
このとき、前述した図１の例と同等の位置検出を行うには、直方体磁石４１の長辺方向Ｘの長さ４４ａ＝１５．２ｍｍ、直方体磁石４１の短辺方向Ｙの長さ４４ｂ＝１５．０ｍｍ、直方体磁石４１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）４４ｃ＝４．３ｍｍ、直方体磁石４１のホールセンサに対向する面からホールセンサの感磁部までの距離４５ａ＝６．０ｍｍ、ホールセンサ４２ａの感磁部の中心とホールセンサ４２ｂの感磁部の中心との距離４５ｂ＝１１．３ｍｍとなる。【００９９】
ここで、前述した図１の例の位置検出装置３０の構成を図８Ａ、図８Ｂに等倍図として示す。本発明の比較用としての従来例の構成を図９Ａ、図９Ｂに等倍図として示す。【０１００】
これにより、本発明に係る図８Ａ、図８Ｂの位置検出装置３０の構成は、比較用の図９Ａ、図９Ｂの従来例の構成に比べて、位置検出装置全体の大きさと厚さを著しく小さくすることができるという効果を得ることがわかる。
［第２の例］
本発明の第２の実施の形態を、図１０および図１１に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。【０１０１】
前述した図１の例の位置検出装置３０における２個を１組としたホールセンサを複数組さらに組み合わせて構成することができる。
＜構成＞
本例では、複数組のホールセンサを用いて構成すると共に、さらに磁石サイズを縮小した位置検出装置の具体的な構成例について説明する。【０１０２】
以下、前述した第１の例と同様に、広い温度範囲において、分解能３０ｕｍで８ｍｍ（±４ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。【０１０３】
図１０Ａ、図１０Ｂは、本発明に係る磁石とホールセンサとを用いた位置検出装置５０の構成例を示す。【０１０４】
５１は、ホールセンサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄに対向する平面１００に垂直に着磁された直方体磁石である。ここで、５２ａは第１のホールセンサ、５２ｂは第２のホールセンサ、５２ｃは第３のホールセンサ、５２ｄは第４のホールセンサとする。【０１０５】
５３は、一方の１組のホールセンサ５２ａ，５２ｂと、他方の１組のホールセンサ５２ｃ，５２ｄとを実装している基板である。【０１０６】
５４ａは直方体磁石５１の長辺方向Ｘの長さ、５４ｂは直方体磁石５１の短辺方向Ｙの長さ、５４ｃは直方体磁石５１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）である。【０１０７】
５５ａは、直方体磁石５１のホールセンサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄに対向する平面１００からホールセンサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの感磁部の中心までの距離である。【０１０８】
５５ｂは、一方の１組におけるホールセンサ５２ａの感磁部の中心とホールセンサ５２ｂの感磁部の中心とを結ぶ直線１１１の距離、および、他方の１組におけるホールセンサ５２ｃの感磁部の中心とホールセンサ５２ｄの感磁部の中心とを結ぶ直線１１２の距離を示す。【０１０９】
図１１は、位置検出装置５０の回路構成例を示す。【０１１０】
第１のホールセンサ５２ａの正極出力端子Ｂと負極出力端子Ｄは、差動信号処理回路２１の第１の差動増幅器２１ａに接続され、第２のホールセンサ５２ｂの正極出力端子Ｆと負極出力端子Ｈは、差動信号処理回路２１の第２の差動増幅器２１ｂに接続される。第１の差動増幅器２１ａと第２の差動増幅器２１ｂの出力信号は、第３の差動増幅器２１ｃに接続される。【０１１１】
第３のホールセンサ５２ｃの正極出力端子Ｂと負極出力端子Ｄは、差動信号処理回路２２の第１の差動増幅器２２ａに接続され、第２のホールセンサ５２ｄの正極出力端子Ｆと負極出力端子Ｈは、差動信号処理回路２２の第２の差動増幅器２２ｂに接続される。第１の差動増幅器２２ａと第２の差動増幅器２２ｂの出力信号は、第３の差動増幅器２２ｃに接続される。
＜動作＞
図１１に示したように、８ｍｍのうち４ｍｍを第１のホールセンサ５２ａと第２のホールセンサ５２ｂとに接続された差動信号処理回路２１から得られる信号を用いて位置検出を行い、残りの４ｍｍを第３のホールセンサ５２ｃと第４のホールセンサ５２ｄに接続された差動信号処理回路２２から得られる信号を用いて位置検出を行う。【０１１２】
このような駆動・処理回路によって、第１のホールセンサ５２ａと第２のホールセンサ５２ｂとのホール出力電圧の差分値(Ｖａ−Ｖｂ)である出力値Ｖｃ１が、第３の差動増幅器２１ｃの出力端子から得られる。第３のホールセンサ５２ｃと第４のホールセンサ５２ｄとのホール出力電圧の差分値(Ｖａ−Ｖｂ)である出力値Ｖｃ２が、第３の差動増幅器２２ｃの出力端子から得られる。これら出力端子の出力値は、直方体磁石５１の位置に対応したものになる。【０１１３】
本例では、直方体磁石５１はＸ軸方向にのみ移動する。ここで、Ｘ軸方向にのみの移動とは、前述した第１の例と同様に、直方体磁石３１がＹ軸方向に角度θをもったまま、Ｘ軸方向に平行な方向へ移動することを意味する。【０１１４】
また、直方体磁石５１の移動方向に対して垂直な直線上にホールセンサ５２ａとホールセンサ５２ｂとを配置する。また、ホールセンサ５２ａの感磁部の中心とホールセンサ５２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１１１に対して、平行でかつその直線１１１からの距離が４ｍｍである直線１１２上にホールセンサ５２ｃとホールセンサ５２ｄとを配置する。【０１１５】
このように配置することにより、位置検出範囲８ｍｍのうち４ｍｍをホールセンサ５２ａとホールセンサ５２ｂとで検出し、残りの４ｍｍをホールセンサ５２ｃとホールセンサ５２ｄとで検出することが可能になる。【０１１６】
このように配置したとき、前述した図１の第１の例と同等の位置検出を行うには、磁気シミュレーションの結果、直方体磁石５１の長辺方向Ｘの長さ５４ａ＝５．０ｍｍ、直方体磁石５１の短辺方向Ｙの長さ５４ｂ＝１．４ｍｍ、直方体磁石５１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）５４ｃ＝１．０ｍｍ、直方体磁石５１のホールセンサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄに対向する平面１００からホールセンサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの感磁部の中心までの距離５５ａ＝０．５ｍｍ、ホールセンサ５２ａの感磁部の中心とホールセンサ５２ｂの感磁部の中心との距離５５ｂ＝０．８ｍｍとなる。【０１１７】
直方体磁石５１の長辺方向Ｘの長さが、前述した図１の第１の例では９．７ｍｍであったが、本例では５．０ｍｍとおよそ半減できることがわかる。【０１１８】
すなわち、磁気センサ（ホールセンサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ）の数は増えるが、位置検出装置の小型化を進めるうえでは、本例のように、磁気センサ（ホールセンサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ）の数を増やすことの方が有効であることを確認することができる。【０１１９】
また、本例では、ホールセンサ（ホールセンサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ）を２組すなわち計４個用いる例について説明したが、その数すなわち２ｎ個（ｎは組数であって、１以上の整数）を増やせば、さらに位置検出装置の小型化を進めることが可能になる。
［第３の例］
本発明の第３の実施の形態を、図１２に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。【０１２０】
本例は、前述した図１の第１の例の位置検出装置３０の変形例である。【０１２１】
図１の位置検出装置３０において、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さ３４ｂ＝１．４ｍｍ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）３４ｃ＝１．０ｍｍとする。また、直方体磁石３１のホールセンサ３２ａ，３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離３５ａ＝１．４ｍｍ、ホールセンサ３２ａの感磁部の中心と第２のホールセンサ３２ｂの感磁部中心との距離３５ｂ＝０．８ｍｍとする。また、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θ＝８６°と値を固定する。【０１２２】
本例では、分解能が位置検出を行いたい全ストロークの０．５％程度となるように、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａを、磁気シミュレーションで検討した。
位置検出を行いたい範囲が１０ｍｍの場合、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝１０．８ｍｍとなる。【０１２３】
また、位置検出を行いたい範囲が９ｍｍの場合、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝１０．１ｍｍとなる。【０１２４】
また、位置検出を行いたい範囲が８ｍｍの場合、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝９．３ｍｍとなる。【０１２５】
また、位置検出を行いたい範囲が７ｍｍの場合、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝８．６ｍｍとなる。【０１２６】
また、位置検出を行いたい範囲が６ｍｍの場合、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝７．９ｍｍとなる。【０１２７】
また、位置検出を行いたい範囲が５ｍｍの場合、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝７．１ｍｍとなる。【０１２８】
また、位置検出を行いたい範囲が４ｍｍの場合、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝６．５ｍｍとなる。【０１２９】
また、位置検出を行いたい範囲が３ｍｍの場合、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝５．８ｍｍとなる。【０１３０】
また、位置検出を行いたい範囲が２ｍｍの場合、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝５．２ｍｍとなる。【０１３１】
図１２は、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ以外のパラメータを、上記の値で固定した場合における、位置検出を行いたい範囲が１０ｍｍ〜２ｍｍの範囲を１ｍｍピッチで変化させたときの、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａの変化の度合を示す表である。【０１３２】
本例より、位置検出を行いたい範囲を大きくしたい場合は、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さを一段と長く設定することが有効であることがわかる。【０１３３】
また、本例よりわかるように、直方体磁石３１の短辺方向Ｙと長辺方向Ｘとの比を、１：３．５程度以上、好ましくは、３．５以上８．０以下に設定することにより、種々な構成部品を用いた構成に好適に対応可能となる。この場合、直方体磁石３１の短辺方向Ｙと長辺方向Ｘとの比の値は、図１２の数値から計算して求めた値である。当然、位置検出を行いたい範囲が１０ｍｍをこえる場合は、直方体磁石３１の短辺方向Ｙと長辺方向Ｘとの比を、１：８より大きくすること対応可能である。
[第４の例]
本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。【０１３４】
広い温度範囲において、分解能４０ｕｍで８ｍｍ（±４ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す（位置検出範囲に対して０．５％の精度）。図１Ａ、図１Ｂにおける各構成部品のパラメータの１つの設計例を説明する。【０１３５】
上記の位置検出を行うためには、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝１０．９ｍｍ、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さ３４ｂ＝１．７ｍｍ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）３４ｃ＝２．０ｍｍ、直方体磁石３のホールセンサ３２ａ，３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離３５ａ＝１．０ｍｍ、ホールセンサ３２ａの感磁部の中心とホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離３５ｂ＝０．８ｍｍ、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θ＝６７°となる。
[第５の例]
本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。【０１３６】
第４の例と同様に分解能４０ｕｍで８ｍｍ（±４ｍｍ）の範囲を位置検出する場合での図１Ａ、図１Ｂにおける各構成部品のパラメータの別の設計例を説明する。
上記の位置検出を行うために、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝９．５ｍｍ、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さ３４ｂ＝１．０ｍｍ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）３４ｃ＝２．０ｍｍ、直方体磁石３のホールセンサ３２ａ，３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離３５ａ＝０．５ｍｍ、ホールセンサ３２ａの感磁部の中心とホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離３５ｂ＝０．８ｍｍ、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θ＝８９．３°としてもよい。【０１３７】
第４と第５の例から分かるように、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θが変わっても直方体磁石３１の大きさや、配置を変更する事により、８ｍｍ程度の広範囲を高精度（位置検出範囲に対して０．５％の精度）で位置検出可能である。
[第６の例]
本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。【０１３８】
第４、第５の例と同様に分解能４０ｕｍで８ｍｍ（±４ｍｍ）の範囲を位置検出する場合での図１Ａ、図１Ｂにおける各構成部品のパラメータの別の設計例を説明する。【０１３９】
上記の位置検出を行うために、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝１１．０ｍｍ、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さ３４ｂ＝４．０ｍｍ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）３４ｃ＝２．８ｍｍ、直方体磁石３のホールセンサ３２ａ，３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離３５ａ＝３．０ｍｍ、ホールセンサ３２ａの感磁部の中心とホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離３５ｂ＝３．７ｍｍ、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θ＝２０．０°としてもよい。【０１４０】
第６の例より分かるように、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θ＝２０．０°としても直方体磁石３１の大きさや、配置を変更することにより広範囲を高精度（位置検出範囲に対して０．５％の精度）で位置検出可能である。【０１４１】
しかしながら、第６の例では直方体磁石３１の大きさや、直方体磁石３のホールセンサ３２ａ，３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離３５ａ、ホールセンサ３２ａの感磁部の中心とホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離３５ｂなどが少し大きくなっている。【０１４２】
このことより、小型で広範囲を高精度に位置検出するためには、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θが６７．０乃至８９．３であることがより好ましいといえる。【０１４３】
しかしながら、サイズを気にしない用途であれば、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θに特に制限がないことも事実である。
[第７の例]
本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。【０１４４】
広い温度範囲において、分解能１０ｕｍで１０ｍｍ（±５ｍｍ）の範囲を位置検出する場合について示す。（位置検出範囲に対して０．１％の精度）図１Ａ、図１Ｂにおける各構成部品のパラメータの１つの設計例を説明する。【０１４５】
上記の位置検出を行うためには、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ３４ａ＝１１．９ｍｍ、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さ３４ｂ＝１．６ｍｍ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）３４ｃ＝２．２ｍｍ、直方体磁石３のホールセンサ３２ａ，３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離３５ａ＝０．８ｍｍ、ホールセンサ３２ａの感磁部の中心とホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離３５ｂ＝０．８ｍｍ、直方体磁石３１の短辺を垂直に２等分する直線１０１と２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心を結ぶ直線１０２とがなす角度θ＝８６°となる。【０１４６】
以上のように、本発明の構成を用いれば、１０ｍｍ程度の広範囲を、位置検出範囲に対して０．１％の精度で位置検出が可能な位置検出装置を実現できる。
【図１Ａ】
0004589410.tif 000002
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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