(57)【要約】【課題】  出力直線性の改善が可能な変位量検出装置を提供する。【解決手段】  金属製の被検出体１に対して所定の変位方向（図での左右方向）に変位可能とされた検出コイル２の電気的特性の変化に基いて、検出コイル２に対する被検出体１の相対的な変位量を検出する。被検出体１に対する検出コイル２の可動範囲は、変位方向に直交する所定の対向方向（図での紙面に直交する方向）から見て被検出体１に重なる範囲と重ならない範囲とを含む。被検出体１において、検出コイル２に対する相対的な変位の過程で対向方向から見て検出コイル２に重なる可能性があるコイル側端縁１１は、変位方向に対して傾斜している。また、検出コイル２は、コイル側端縁１１に平行な並行部２３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出コイルと、
導電性と磁性との少なくとも一方を有する被検出体に対して前記検出コイルを所定の変位方向に相対的に変位可能に保持する保持手段と、
前記検出コイルの電気的特性の変化に基いて前記検出コイルに対する前記被検出体の変位量を検出する検出回路とを備え、
前記被検出体に対する前記検出コイルの可動範囲は、前記変位方向に直交する所定の対向方向から見て前記被検出体に重なる範囲を少なくとも含み、
前記被検出体において、前記検出コイルに対する相対的な変位の過程で、前記対向方向から見て前記検出コイルに重なる可能性があるコイル側端縁は、前記変位方向に対して傾斜しており、
前記検出コイルは、前記コイル側端縁に並行に電流が流れる並行部を有することを特徴とする変位量検出装置。
【請求項２】
前記被検出体は、前記変位方向において前記検出コイルを挟むことを特徴とする請求項１記載の変位量検出装置。
【請求項３】
前記対向方向において前記被検出体を前記検出コイルとの間に挟む第２の検出コイルを備えることを特徴とする請求項１記載の変位量検出装置。
【請求項４】
前記検出コイルは、軸方向を前記対向方向に向けた渦巻状の平面コイルからなり、互いに離間した３個以上の並行部を有し、前記並行部間の間隔が不均一とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変位量検出装置。
【請求項５】
前記検出コイルは、軸方向を前記対向方向に向けた渦巻状の平面コイルからなり、
前記検出コイルの少なくとも一部において、前記コイル側端縁に並行な方向での寸法が不均一とされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変位量検出装置。
【請求項６】
前記被検出体を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変位量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位量検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属製の被検出体と、この被検出体に対して相対的に変位する検出コイルとを備え、上記の変位に伴う検出コイルのインダクタンスの変化に基いて、上記の変位の大きさ（以下、「変位量」と呼ぶ。）を検出する変位量検出装置が提供されている。
【０００３】
上記のような変位量検出装置は、例えば、操作力を受けて本体に対して変位可能なハンドルを有する装置において、本体に対するハンドルの変位量の検出に用いられる。この場合、本体とハンドルとのうち、一方に検出コイルが固定され、他方に被検出体が固定される。
【０００４】
また、被検出体が、被検出体から見た検出コイルの変位の軌道に対し、該変位の方向（以下、「変位方向」と呼ぶ。）に直交する方向（以下、「対向方向」と呼ぶ。）の一方側にずらして配置された変位量検出装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。検出コイルの軸方向は対向方向に向けられる。このような変位量検出装置では、検出コイルが発生させる磁束は主に対向方向に発生するから、対向方向から見た被検出体と検出コイルとの重なりの大きさの変化に伴って、検出コイルのインダクタンスが変化する。
【０００５】
さらに、本発明者は、図６に示すように、被検出体１において、変位の過程で対向方向Ａ２から見て検出コイル２に重なる可能性がある端縁（以下、「コイル側端縁」と呼ぶ。）１１を、変位方向Ａ１に対して直交させずに傾斜させることを提案している。このような変位量検出装置であれば、対向方向Ａ２から見た被検出体１と検出コイル２との重なりの大きさが変化するような変位量の幅（すなわち、検出可能な変位量の幅）を、変位方向Ａ１における検出コイル２の寸法の割に大きくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２２４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図６のように、検出コイル２が、全体として長方形状の平面コイルであり、且つ、その４つの辺をいずれも被検出体１のコイル側端縁１１に非平行としている場合、対向方向Ａ２から見て検出コイル２が被検出体１に重なっていない状態から被検出体１に全体が重なるまでの変位の過程で、検出コイル２の１個の角（図６での右下の角）のみが被検出体１に重なる期間と、検出コイル２の２個の角（図６での左下及び右下の角）が被検出体１に重なる期間とでは、単位変位量に対するインダクタンスの変化量の大きさ（インダクタンスを変位量で微分した値）が異なることとなり、変位量とインダクタンスとの関係の直線性（以下、「出力直線性」と呼ぶ。）が悪かった。ここでいう「平面コイル」とは平面状という意味であり、必ずしも１平面内に形成されているわけではない。複層基板コイルでもよいし、巻線コイルでもよい。
【０００８】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、出力直線性の改善が可能な変位量検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の変位量検出装置は、検出コイルと、導電性と磁性との少なくとも一方を有する被検出体に対して前記検出コイルを所定の変位方向に相対的に変位可能に保持する保持手段と、前記検出コイルの電気的特性の変化に基いて前記検出コイルに対する前記被検出体の変位量を検出する検出回路とを備え、前記被検出体に対する前記検出コイルの可動範囲は、前記変位方向に直交する所定の対向方向から見て前記被検出体に重なる範囲を少なくとも含み、前記被検出体において、前記検出コイルに対する相対的な変位の過程で、前記対向方向から見て前記検出コイルに重なる可能性があるコイル側端縁は、前記変位方向に対して傾斜しており、前記検出コイルは、前記コイル側端縁に並行に電流が流れる並行部を有することを特徴とする。
【００１０】
この変位量検出装置において、前記被検出体は、前記変位方向において前記検出コイルを挟むことが望ましい。
【００１１】
また、上記の変位量検出装置において、前記対向方向において前記被検出体を前記検出コイルとの間に挟む第２の検出コイルを備えることが望ましい。
【００１２】
さらに、上記の変位量検出装置において、前記検出コイルは、軸方向を前記対向方向に向けた渦巻状の平面コイルからなり、互いに離間した３個以上の並行部を有し、前記並行部間の間隔が不均一とされていてもよい。
【００１３】
また、上記の変位量検出装置において、前記検出コイルは、軸方向を前記対向方向に向けた渦巻状の平面コイルからなり、前記検出コイルの少なくとも一部において、前記コイル側端縁に並行な方向での寸法が不均一とされていてもよい。
【００１４】
さらに、上記の変位量検出装置において、前記被検出体を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、並行部が設けられない場合に比べ、出力直線性の改善が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図２】同上のコイルを示す説明図である。
【図３】同上の変更例を示す説明図である。
【図４】同上の別の変更例を示す説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同上におけるコイルの変更例を示す説明図である。
【図６】従来例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施形態は、図１に示すように、導電性と磁性との少なくとも一方を有する被検出体１と、検出コイル２とを備える。
【００１９】
被検出体１の材料としては、例えばアルミや黄銅などの金属を用いることができ、導電性と磁性との少なくとも一方を有していればよい。
【００２０】
また、検出コイル２は、扁平なプリント配線板２０の一面上において導電パターンにより形成された渦巻状の平面コイルであり、全体として平行四辺形となっている。図２に示すように、検出コイル２を構成する導電パターンの一端（以下、「内側端」と呼ぶ。）２１は検出コイル２の内周側に位置して他端（以下、「外側端」と呼ぶ。）２２は検出コイル２の外周側に位置する。プリント配線板２０は、適宜の保持手段（図示せず）により、被検出体１に対し、所定の変位方向（図１での左右方向）Ａ１に相対的に変位可能に保持されている。ここにおいて、プリント配線板２０の厚さ方向（すなわち検出コイル２の軸方向）は、変位方向Ａ１に直交する所定の対向方向Ａ２（図１の紙面に直交する方向。図３及び図４参照）に向けられている。
【００２１】
検出コイル２の内側端２１と外側端２２とは、それぞれ、検出コイル２の電気的特性の変化に基いて検出コイル２に対する被検出体１の相対的な変位量（以下、単に「変位量」と呼ぶ。）を検出する検出回路（図示せず）に接続されている。このような検出回路は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。上記の電気的特性としては一般的にはインダクタンスが用いられる。
【００２２】
さらに、被検出体１は、プリント配線板２０に対し、対向方向Ａ２に位置をずらして配置されている。そして、被検出体１は、プリント配線板２０（検出コイル２）に対して相対的に変位する過程で、対向方向Ａ２から見て検出コイル２に重なる範囲の大きさを変化させる。ここで、被検出体１において、対向方向Ａ２について検出コイル２に対向する面は、対向方向Ａ２に直交する（すなわち、検出コイル２に平行な）平面とされている。
【００２３】
さらに、被検出体１において、変位方向Ａ１の一方側の端縁であって相対的な変位の過程で検出コイル２に重なる一方側の端縁（図１での右側の端縁。以下、「コイル側端縁」と呼ぶ。）１１は、対向方向Ａ２から見て変位方向Ａ１に対し所定の角度α（０°＜α＜９０°）をなす直線状とされている。これにより、対向方向Ａ２から見て被検出体１と検出コイル２とが互いに重なっていない状態から、被検出体１を検出コイル２に重ねる方向（図１での右方向）に相対的に変位させた場合、検出コイル２において対向方向Ａ２から見て被検出体１に重なる範囲は、検出コイル２の下端部から徐々に上方に拡大する。
【００２４】
また、検出コイル２を構成する導電パターンにおいて、左右の辺を構成する各部位の延長方向はそれぞれ変位方向Ａ１と対向方向Ａ２とに直交する方向（以下、「幅方向」と呼ぶ。）Ａ３とされ、上下の辺を構成する各部位は、それぞれ延長方向（すなわち電流が流れる方向）がコイル側端縁１１に平行となる並行部２３とされている。つまり、検出コイル２の下端縁（以下、「被検出体側端縁」と呼ぶ。）２４は、被検出体１のコイル側端縁１１に平行とされている。本実施形態によって検出可能な変位量の幅は、幅方向Ａ３での検出コイル２の一辺の寸法Ｌｗを、変位方向Ａ１に対するコイル側端縁１１の傾斜の角度αの正接ｔａｎαで除した値Ｌｗ／ｔａｎαであり、これが変位方向Ａ１における検出コイル２の寸法Ｌｓよりも大きくなるように、上記の角度αと検出コイル２の寸法Ｌｗ，Ｌｓとはそれぞれ決定されている。なお、被検出体１の寸法形状は、対向方向Ａ２から見て検出コイル２を覆うことができる程度に充分に大きければよく、三角形や台形に限られない。
【００２５】
上記構成によれば、並行部２３が設けられない場合に比べ、出力直線性の改善が可能である。
【００２６】
また、図６の例のように検出コイル２の被検出体側端縁２４が被検出体１のコイル側端縁１１に対して非平行とされる場合に比べ、対向方向Ａ２から見て被検出体１と検出コイル２との重なりが小さい期間においてその重なりの範囲の幅（コイル側端縁１１に平行な方向での寸法）が変化しにくいから、出力直線性が改善される。
【００２７】
なお、図３に示すように、被検出体１を対向方向Ａ２において挟む両側にそれぞれ検出コイル２を設けてもよい。この構成を採用すれば、例えば２個の検出コイル２を互いに並列又は直列に接続することで、対向方向Ａ２における被検出体１や各検出コイル２の位置ずれによる出力への影響が抑えられる。
【００２８】
または、図４に示すように、被検出体１が検出コイル２を対向方向Ａ２において挟むものとしてもよい。この構成を採用すれば、検出コイル２が被検出体１に挟まれない場合に比べ、変位量に応じた検出コイル２の電気的特性の変化を大きくすることができ、また、対向方向Ａ２における被検出体１や各検出コイル２の位置ずれによる出力への影響が抑えられる。図３の例では被検出体１は断面Ｕ字形状の１個の部品からなるが、被検出体１を対向方向Ａ２において分離して２個の部品としてもよい。
【００２９】
ところで、本実施形態のように検出コイル２が渦巻状の平面コイルからなる場合、検出コイル２が発生させる磁束密度は、検出コイル２の内周側ほど（つまり、より多くの導電パターンに囲まれた位置ほど）高くなる。このような磁束密度の分布による出力直線性の低下を抑えるためには、例えば、検出コイル２を構成する導電パターンを外周側に密集させ、検出コイル２の最内周の導電パターンに囲まれた領域（以下、「中央領域」と呼ぶ。）２５をなるべく大きくすることが考えられる。すなわち、上記のような中央領域２５では磁束密度が比較的に均一となるから、対向方向Ａ２から見てコイル側端縁１１が中央領域２５に重なるような期間中には出力直線性が比較的に高くなることが期待できるので、このような期間を可能な限り長くするのである。
【００３０】
また、上記のような出力直線性の低下を抑えるためには、検出コイル２の形状を図５（ａ）〜図５（ｃ）のようにすることも考えられる。
【００３１】
図５（ａ）の例では、検出コイル２において、中央領域２５よりも（つまり内側端２１よりも）被検出体側端縁２４に近い各並行部２３に比べ、中央領域２５よりも被検出体側端縁２４から離れた各並行部２３では、並行部２３間の間隔を大きくされている。本発明者の実験によれば、検出コイル２の形状を図５（ａ）のようにすることで、検出コイル２の形状が図２のようにされる場合に比べて出力直線性が改善されることが確認されている。
【００３２】
図５（ｂ）の例と図５（ｃ）の例とでは、それぞれ、検出コイル２の少なくとも一部において、被検出体側端縁２４に平行な方向での寸法が、被検出体側端縁２４から離れるに従って小さくされている。これらの検出コイル２であっても、検出コイル２の形状が図２のようにされる場合に比べて出力直線性が改善されると考えられる。
【符号の説明】
【００３３】
１  被検出体
２  検出コイル
１１  コイル側端縁
２３  並行部
【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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