(57)【要約】【課題】  固定部と可動部の鉛直方向の偏差を検出して磁気センサの出力を補正することにより、位置検出の精度を向上させることが可能な位置検出装置を提供する。【解決手段】  本発明の位置検出装置は、固定部及び可動部のうちの一方に磁界発生源である磁界発生部を備え、固定部及び可動部のうちの他方に磁界発生部の磁界を検出する複数の磁気センサと磁気センサの出力から可動部の位置を算出する演算部とを備え、可動部の可動方向に配される各磁気センサの間隔は磁界発生部の可動方向長と同じであり、演算部は、可動方向に隣接する磁気センサの出力を加算した出力加算値から磁気センサ及び磁界発生部の鉛直方向偏差を検出する偏差検出部と、鉛直方向偏差に基づいて磁気センサの出力を補正する出力補正部と、を有する。【選択図】  図５
2013160711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部に対して所定距離離隔して相対移動する可動部の位置を検出する位置検出装置であって、
前記固定部及び前記可動部のうちの一方に磁界発生源である磁界発生部を備え、前記固定部及び前記可動部のうちの他方に前記磁界発生部の磁界を検出する複数の磁気センサと前記磁気センサの出力から前記可動部の位置を算出する演算部とを備え、
前記可動部の可動方向に配される各前記磁気センサの間隔は前記磁界発生部の可動方向長と同じであり、
前記演算部は、前記可動方向に隣接する前記磁気センサの出力を加算した出力加算値から前記磁気センサ及び前記磁界発生部の鉛直方向偏差を検出する偏差検出部と、
前記鉛直方向偏差に基づいて前記磁気センサの出力を補正する出力補正部と、
を有する位置検出装置。
【請求項２】
前記出力補正部は、下記数１に示す関係式を用いて前記磁気センサの出力を補正する請求項１に記載の位置検出装置。
【数１】
2013160711.tif 000005
但し、前記磁気センサの出力をｆ、鉛直方向位置をｚ、前記磁気センサの出力補正量をΔｆ、前記鉛直方向偏差をΔｚとする。
【請求項３】
前記出力補正部は、可動方向端部の前記磁気センサの出力特性に合わせて前記磁気センサの出力を補正する請求項１又は２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
複数の前記磁気センサは、同一の磁気センサで形成されている請求項１〜３のいずれか１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、磁気センサを用いた位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサを用いた位置検出装置の一例として、例えば、特許文献１〜３に挙げられる発明が知られている。特許文献１に記載の発明では、磁石と２個のホール素子を用いて可動部の移動量を検出する。特許文献１に記載の発明では、可動部が直線移動する所定範囲Ｄｘにおいて、２個のホール素子の出力がｓｉｎ関数又はｃｏｓ関数で近似され、所定の位相差αをもつように磁石と２個のホール素子を配することにより、その位相差αから可動部の移動量を検出することができる。
【０００３】
特許文献２に記載の発明では、磁石とＧＭＲ素子を備える磁気センサとを用いて、可動部である磁気センサの位置を検出する。特許文献２に記載の発明では、磁気センサの相対移動に伴って、ＧＭＲ素子と磁石の重なり面積が変化することにより、磁気センサの出力が変化して可動部の位置を検出することができる。
【０００４】
特許文献３に記載の発明では、磁気センサの感磁方向と同じ方向にＮ極とＳ極とが着磁された磁石を用いて、可動部である磁石の位置を検出する。特許文献３に記載の発明では、２個の磁気センサの出力を減算及び加算して減算値及び加算値を算出して、それらを除算することにより可動部の位置を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３９３３８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３３８８２号公報
【特許文献３】特開２０１０−９６５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、２個のホール素子の出力をｓｉｎ関数又はｃｏｓ関数で近似し、所定の位相差αを用いて可動部の移動量を検出するので、可動部が直線移動する所定範囲Ｄｘを大きく取る必要がある。そのため、特許文献１に記載の発明では、検出装置が大型化する。また、特許文献２に記載の発明では、ＧＭＲ素子と磁石の重なり面積の変化を用いて可動部の位置を検出するので、可動部の可動範囲を大きく取る必要がある。そのため、特許文献２に記載の発明では、検出装置が大型化する。
【０００７】
一方、特許文献３に記載の発明では、２個の磁気センサの出力値を四則演算して可動部の位置を検出するので、特許文献１及び２に記載の発明と比べて、検出装置を小型化することができる。しかしながら、特許文献３に記載の発明では、磁石と磁気センサとの間に鉛直方向の偏差が生じると、偏差に伴って磁気センサの出力値が変化して位置検出の精度は低下する。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、固定部と可動部の鉛直方向の偏差を検出して磁気センサの出力を補正することにより、位置検出の精度を向上させることが可能な位置検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る位置検出装置は、固定部に対して所定距離離隔して相対移動する可動部の位置を検出する位置検出装置であって、前記固定部及び前記可動部のうちの一方に磁界発生源である磁界発生部を備え、前記固定部及び前記可動部のうちの他方に前記磁界発生部の磁界を検出する複数の磁気センサと前記磁気センサの出力から前記可動部の位置を算出する演算部とを備え、前記可動部の可動方向に配される各前記磁気センサの間隔は前記磁界発生部の可動方向長と同じであり、前記演算部は、前記可動方向に隣接する前記磁気センサの出力を加算した出力加算値から前記磁気センサ及び前記磁界発生部の鉛直方向偏差を検出する偏差検出部と、前記鉛直方向偏差に基づいて前記磁気センサの出力を補正する出力補正部と、を有する。
【００１０】
請求項２に係る位置検出装置は、請求項１において、前記出力補正部は、下記数１に示す関係式を用いて前記磁気センサの出力を補正する。
【００１１】
【数１】
2013160711.tif 000003
【００１２】
但し、前記磁気センサの出力をｆ、鉛直方向位置をｚ、前記磁気センサの出力補正量をΔｆ、前記鉛直方向偏差をΔｚとする。
【００１３】
請求項３に係る位置検出装置は、請求項１又は２において、前記出力補正部は、可動方向端部の前記磁気センサの出力特性に合わせて前記磁気センサの出力を補正する。
【００１４】
請求項４に係る位置検出装置は、請求項１〜３のいずれか１項において、複数の前記磁気センサは、同一の磁気センサで形成されている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る位置検出装置によれば、可動部の可動方向に配される各磁気センサの間隔は磁界発生部の可動方向長と同じであるので、可動部が相対移動する所定範囲において、隣接する磁気センサの出力を加算した出力加算値を一定にすることができる。そして、演算部は、出力加算値から磁気センサ及び磁界発生部の鉛直方向偏差を検出する偏差検出部と、鉛直方向偏差に基づいて磁気センサの出力を補正する出力補正部と、を有するので、鉛直方向偏差に応じて磁気センサの出力を補正することができる。そのため、磁気センサと磁界発生部との間に鉛直方向の偏差が生じても、位置検出の精度低下を抑制することができる。
【００１６】
請求項２に係る位置検出装置によれば、出力補正部は、数１に示す関係式を用いて磁気センサの出力を補正するので、高次の偏微分を含む演算を行う場合と比べて、位置検出に要する演算時間を短縮することができる。また、磁気センサ及び磁界発生部の鉛直方向偏差は、可動部の移動量と比べて十分に小さいので、１次の偏微分による演算であっても位置検出の精度を確保することができる。
【００１７】
請求項３に係る位置検出装置によれば、出力補正部は、可動方向端部の磁気センサの出力特性に合わせて磁気センサの出力を補正するので、可動方向端部の磁気センサの出力特性が可動方向中央部の磁気センサの出力特性と比べて異なる場合においても、位置検出の精度低下を抑制することができる。
【００１８】
請求項４に係る位置検出装置によれば、複数の磁気センサは、同一の磁気センサで形成されているので、各磁気センサの温度依存性を互いに打ち消しあうことができ、温度変動による出力特性の変化を抑制することができる。また、各磁気センサの間隔を磁界発生部の可動方向長と同じに設定することが容易であり、磁気センサの取り付け誤差を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】位置検出装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】磁気センサと磁界発生部の位置関係の一例を示す説明図である。
【図３】磁気センサの出力特性の一例を示す図である。
【図４】演算部の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図５】位置検出の手順を示すフローチャートである。
【図６】磁気センサの出力加算値と鉛直方向偏差の関係の一例を示す説明図である。
【図７】鉛直方向偏差と出力補正量の関係の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。
【００２１】
（１）位置検出装置の構成
図１は、位置検出装置の構成の一例を示す構成図である。図２は、磁気センサＳ１〜Ｓ４と磁界発生部Ｍ１の位置関係の一例を示す説明図である。本実施形態の位置検出装置は、固定部２０に４つの磁気センサＳ１〜Ｓ４と演算部１０とを備え、可動部３０に磁界発生部Ｍ１を備えている。なお、本明細書では、磁界発生部Ｍ１の可動方向（矢印Ｘ方向）中心を可動部３０の位置として説明し、説明の便宜上、可動部３０の形状等は記載を省略する。
【００２２】
磁気センサＳ１〜Ｓ４及び演算部１０は、固定部２０である基板上に配されている。磁気センサＳ１〜Ｓ４は、例えば、公知のホールセンサを用いることができる。ホールセンサは、ホール効果を利用した磁気センサであり、磁界発生部Ｍ１が発生する磁界を電気信号に変換することができる。ホールセンサは、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ又はＩｎＡｓなどを含む半導体チップとして形成することができ、磁気センサＳ１〜Ｓ４は、同一の磁気センサで形成されていると好適である。これにより、各磁気センサＳ１〜Ｓ４の温度依存性を互いに打ち消しあうことができ、温度変動による出力特性の変化を抑制することができる。また、後述する各磁気センサＳ１〜Ｓ４の間隔ＬＳを磁界発生部Ｍ１の可動方向長ＬＭと同じに設定することが容易であり、磁気センサＳ１〜Ｓ４の取り付け誤差を低減させることができる。
【００２３】
ホールセンサの駆動方法は、例えば、ホールセンサの入力端子に一定電流を印加する定電流駆動であっても良く、ホールセンサの入力端子に一定電圧を印加する定電圧駆動であっても良い。なお、磁気センサＳ１〜Ｓ４は、ゲイン調整を行う必要がある。ゲイン調整では、磁束密度Ｂｋと磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力電圧との比（磁気感度）を調整する。具体的には、磁界発生部Ｍ１と各磁気センサＳ１〜Ｓ４とが鉛直方向（矢印Ｚ方向）と平行に配されるときに、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４の各ピーク値が一致するようにする。また、本明細書では、４つの磁気センサＳ１〜Ｓ４を用いた位置検出装置を例に説明するが、磁気センサの個数は４つに限定されず、２つ以上であれば良い。
【００２４】
磁界発生部Ｍ１は、磁気センサＳ１〜Ｓ４から所定距離ＬＺ０離隔して相対移動が可能に配されている。図２では、磁界発生部Ｍ１の可動方向を矢印Ｘ方向で示し、Ｘ方向の原点０は、磁気センサＳ２と磁気センサＳ３の間の中心にある。磁界発生部Ｍ１は磁界発生源であり、例えば、永久磁石を用いることができる。永久磁石は、例えば、フェライト磁石、ネオジウム磁石などを用いることができる。永久磁石は、磁気センサＳ１〜Ｓ４の感磁方向と同じ方向にＮ極、Ｓ極が着磁されている。つまり、磁気センサＳ１〜Ｓ４の感磁方向は、既述の鉛直方向と同じ矢印Ｚ方向である。また、同図では、磁界発生部Ｍ１が矢印Ｘ方向に可動する様子を破線の磁界発生部Ｍ１０、Ｍ１２を用いて模式的に示している。磁界発生部Ｍ１の形状は、例えば、直方体、立方体などの角柱にすることができる。つまり、矢印Ｚ方向視における磁界発生部Ｍ１の平面形状は角型である。
【００２５】
図３は、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力特性の一例を示す図である。横軸は、磁界発生部Ｍ１の可動方向Ｘを示し、縦軸は、磁束密度Ｂｋを示している。図３に示すＸ方向の原点０は、図２に示すＸ方向の原点０と一致しており、磁界発生部Ｍ１のＸ方向中心が図２に示す原点０位置にあるときに、図３に示す原点０位置に磁界発生部Ｍ１のＸ方向中心が位置する。磁束密度Ｂｋは、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４である電圧値として表すことができる。同図では、隣接する磁気センサＳ１、Ｓ２の出力ＳＯ１、ＳＯ２を加算した出力加算値をＯ１２とし、隣接する磁気センサＳ２、Ｓ３の出力ＳＯ２、ＳＯ３を加算した出力加算値をＯ２３とし、隣接する磁気センサＳ３、Ｓ４の出力ＳＯ３、ＳＯ４を加算した出力加算値をＯ３４とする。なお、同図では、出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４を結ぶ曲線を曲線Ｚ０で示している。
【００２６】
本実施形態では、図２に示すように、磁界発生部Ｍ１の可動方向Ｘに配される各磁気センサＳ１〜Ｓ４の間隔ＬＳは、磁界発生部Ｍ１の可動方向長ＬＭと同じに設定されている。これにより、磁界発生部Ｍ１の可動範囲（図３に示す丸数字１〜３）において、出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４を一定にすることができる。なお、各磁気センサＳ１〜Ｓ４の間隔ＬＳが磁界発生部Ｍ１の可動方向長ＬＭと同じに設定されているとは、各磁気センサＳ１〜Ｓ４の間隔ＬＳが磁界発生部Ｍ１の可動方向長ＬＭと必ずしも完全同一である必要はなく、磁界発生部Ｍ１の可動範囲（図３に示す丸数字１〜３）で出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４が一定となれば良い。各磁気センサＳ１〜Ｓ４の間隔ＬＳは、例えば、製造上の誤差、取り付け上の誤差などを含むことができる。
【００２７】
演算部１０は、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４から磁界発生部Ｍ１の位置を算出することができる。演算部１０は、図示しないＣＰＵ及びメモリを備えるマイクロコンピュータ、増幅器並びにＡ／Ｄ変換器を有している。マイクロコンピュータは、信号処理に特化したＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いることもできる。
【００２８】
磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４は増幅器に送信され、増幅器によって磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４が増幅されてＡ／Ｄ変換器に送信される。Ａ／Ｄ変換器は、増幅された磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、メモリに送信する。メモリは、磁気センサＳ１〜Ｓ４からの出力ＳＯ１〜ＳＯ４をデジタル値として記憶することができる。また、演算部１０は、各磁気センサＳ１〜Ｓ４に駆動信号を出力することができる。ホールセンサを用いる場合、演算部１０は、ホールセンサに対して既述の一定電流又は一定電圧を供給することができる。
【００２９】
（２）位置検出方法
（位置検出の概要）
図４は、演算部１０の制御ブロックの一例を示すブロック図である。図５は、位置検出の手順を示すフローチャートである。図４に示すように、演算部１０は、制御ブロックとして捉えると、位置算出部１１、偏差検出部１２及び出力補正部１３を有している。
【００３０】
演算部１０は、メモリ内に格納されたプログラムを実行することによって、磁界発生部Ｍ１の位置を算出することができる。プログラムは、図５に示すフローチャートに従って所定時間の経過毎に繰り返し実行される。つまり、ステップＳ１００で磁界発生部Ｍ１の暫定位置を算出して、ステップＳ１０１で磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向偏差Δｚを検出する。そして、ステップＳ１０２で下記数１に示す関係式を用いて磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力補正量Δｆを算出して、ステップＳ１０３で磁界発生部Ｍ１の最終位置を算出する。なお、磁界発生部Ｍ１の暫定位置の算出及び最終位置の算出は、位置算出部１１が行い、鉛直方向偏差Δｚの検出は、偏差検出部１２が行う。また、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力補正量Δｆの算出は、出力補正部１３が行う。
【００３１】
【数１】
2013160711.tif 000004
【００３２】
但し、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力をｆ、鉛直方向位置をｚ、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力補正量をΔｆ、鉛直方向偏差をΔｚとする。
【００３３】
（位置算出部１１）
位置算出部１１は、磁界発生部Ｍ１の暫定位置を算出する。ｋを１〜３の整数として、隣接する磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力をＶｋ、Ｖｋ＋１で表す。Ｖｋ−Ｖｋ＋１は、磁界発生部Ｍ１の可動範囲において、直線近似することができるので、下記数２を用いて磁界発生部Ｍ１の暫定位置を算出することができる。なお、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力減算値Ｖｋ−Ｖｋ＋１を出力加算値Ｖｋ＋Ｖｋ＋１で除算することにより、磁気センサＳ１〜Ｓ４の温度依存性を打ち消すことができる。
（数２）
（Ｖｋ−Ｖｋ＋１）／（Ｖｋ＋Ｖｋ＋１）
【００３４】
例えば、図３の丸数字１に示す区間に磁界発生部Ｍ１があるときには、隣接する磁気センサＳ１、Ｓ２の出力ＳＯ１（＝Ｖ１）、ＳＯ２（＝Ｖ２）を用いて、磁界発生部Ｍ１の暫定位置を算出することができる。つまり、磁気センサＳ１、Ｓ２の出力ＳＯ１、ＳＯ２を数２に代入して丸数字１に示す区間における磁界発生部Ｍ１の暫定位置を算出することができる。同様に、丸数字２に示す区間に磁界発生部Ｍ１があるときには、隣接する磁気センサＳ２、Ｓ３の出力ＳＯ２（＝Ｖ２）、ＳＯ３（＝Ｖ３）を用いて、磁界発生部Ｍ１の暫定位置を算出することができる。丸数字３に示す区間に磁界発生部Ｍ１があるときには、隣接する磁気センサＳ３、Ｓ４の出力ＳＯ３（＝Ｖ３）、ＳＯ４（＝Ｖ４）を用いて、磁界発生部Ｍ１の暫定位置を算出することができる。以上により、磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向偏差Δｚを考慮しない磁界発生部Ｍ１の暫定位置を算出することができる。なお、温度変動による出力特性の変化が小さい場合は、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力減算値Ｖｋ−Ｖｋ＋１のみを用いて、磁界発生部Ｍ１の暫定位置を算出することもできる。
【００３５】
（偏差検出部１２）
偏差検出部１２は、磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向偏差Δｚを検出する。磁界発生部Ｍ１は、磁気センサＳ１〜Ｓ４から鉛直方向（矢印Ｚ方向）に所定距離ＬＺ０離隔して矢印Ｘ方向に相対移動する。しかしながら、例えば、磁界発生部Ｍ１や固定部２０が加振されると、磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向距離が変化する。この他にも、磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向距離は、例えば、経年変化により徐変する可能性がある。
【００３６】
磁気センサＳ１〜Ｓ４と磁界発生部Ｍ１との鉛直方向距離が小さくなると、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４は、所定距離ＬＺ０が保持されている場合と比べて大きくなる。一方、磁気センサＳ１〜Ｓ４と磁界発生部Ｍ１との鉛直方向距離が大きくなると、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４は、所定距離ＬＺ０が保持されている場合と比べて小さくなる。そこで、本実施形態では、磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向偏差Δｚを検出して、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４を補正する。
【００３７】
図６は、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４と鉛直方向偏差Δｚの関係の一例を示す説明図である。横軸は、磁界発生部Ｍ１の可動方向Ｘを示し、縦軸は、磁束密度Ｂｋを示している。磁束密度Ｂｋは、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４である電圧値として表すことができる。曲線Ｚ０は、磁気センサＳ１〜Ｓ４と磁界発生部Ｍ１との鉛直方向距離が所定距離ＬＺ０のときの磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４を示しており、図３に示す曲線と同じである。なお、本明細書では、鉛直方向距離が所定距離ＬＺ０のときの磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４を「所定距離ＬＺ０を示す基準値」という。
【００３８】
曲線Ｚ１、Ｚ２は、磁気センサＳ１〜Ｓ４と磁界発生部Ｍ１との鉛直方向距離が所定距離ＬＺ０より小さいときの磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４を示している。曲線Ｚ１は、曲線Ｚ２と比べて磁気センサＳ１〜Ｓ４と磁界発生部Ｍ１との鉛直方向距離が小さくなっている。一方、曲線Ｚ３、Ｚ４は、磁気センサＳ１〜Ｓ４と磁界発生部Ｍ１との鉛直方向距離が所定距離ＬＺ０より大きいときの磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４を示している。曲線Ｚ４は、曲線Ｚ３と比べて磁気センサＳ１〜Ｓ４と磁界発生部Ｍ１との鉛直方向距離が大きくなっている。
【００３９】
磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４は、磁界発生部Ｍ１の可動範囲（図３に示す丸数字１〜３）において一定であるので、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４と、所定距離ＬＺ０を示す基準値と、の偏差から磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向偏差Δｚを検出することができる。つまり、鉛直方向偏差Δｚは、所定距離ＬＺ０からのずれ量を示している。
【００４０】
（出力補正部１３）
出力補正部１３は、鉛直方向偏差Δｚに基づいて磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力補正量Δｆを算出する。図７は、鉛直方向偏差Δｚと出力補正量Δｆの関係の一例を示す説明図である。横軸は、鉛直方向Ｚを示し、縦軸は、磁束密度Ｂｋを示している。磁束密度Ｂｋは、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４である電圧値として表すことができる。直線Ｌ１０は、磁界発生部Ｍ１の可動方向Ｘの中央部（図３に示すＸ＝０）における特性を示し、直線Ｌ２０は、可動方向Ｘの両端部（図３に示すＸ＝±ＰＸＥ）近傍における特性を示している。なお、直線Ｌ１０、Ｌ２０は、鉛直方向Ｚを横軸にとり、図６に示す特性を表したものである。つまり、直線Ｌ１０、Ｌ２０は、磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向距離と磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４との関係を示している。
【００４１】
磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４は、可動方向Ｘの両端部（Ｘ＝±ＰＸＥ）近傍を除いて、磁界発生部Ｍ１の可動範囲において一定である。そのため、直線Ｌ１０は、可動方向Ｘの中央部（Ｘ＝０）以外の所定位置における特性を用いることもでき、磁界発生部Ｍ１の可動位置に合わせて複数の所定位置における特性を用いることもできる。例えば、図３に示す丸数字１に示す区間、丸数字２に示す区間及び丸数字３に示す区間毎に、各区間の中央部における特性を用いることもできる。
【００４２】
直線Ｌ１０、Ｌ２０で示す特性は、計算機シミュレーションや実機による計測によって予め取得することができる。直線Ｌ１０、Ｌ２０で示す特性は、例えば、マップ、テーブル又は数１に示す関係式等を用いてメモリに記憶しておくことができる。数１は、磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向距離と磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４との関係を関数ｆ（ｚ）で表し、テーラー展開して１次近似したものである。これにより、比例係数（∂ｆ／∂ｚ）と鉛直方向偏差Δｚとから容易に磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力補正量Δｆを算出することができる。例えば、図７において、所定距離ＬＺ０を示す基準値をＢＺ０とする。磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４がＢＺ１のとき、鉛直方向偏差Δｚは、ＬＺ１−ＬＺ０となる。
【００４３】
出力補正部１３は、直線Ｌ１０の勾配である比例係数（∂ｆ／∂ｚ）と鉛直方向偏差Δｚ（＝ＬＺ１−ＬＺ０）とを乗算することにより、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力補正量Δｆを算出することができる。この場合、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力補正量Δｆは、ＢＺ０−ＢＺ１となる。出力補正部１３は、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４を出力補正量Δｆ（＝ＢＺ０−ＢＺ１）分、加算する。そして、位置算出部１１は、補正された磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４を用いて、磁界発生部Ｍ１の最終位置を算出する。磁界発生部Ｍ１の最終位置の算出方法は、既述の磁界発生部Ｍ１の暫定位置を算出する方法と同様である。
【００４４】
本実施形態では、出力補正部１３は、数１に示す関係式を用いて磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４を補正するので、高次の偏微分を含む演算を行う場合と比べて、位置検出に要する演算時間を短縮することができる。なお、磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向偏差Δｚは、可動部３０の移動量と比べて十分に小さいので、１次の偏微分による演算であっても位置検出の精度を確保することができる。なお、必要に応じて２次以上の偏微分による演算を行うこともできる。
【００４５】
次に、可動方向Ｘの両端部（Ｘ＝±ＰＸＥ）近傍を考える。図６に示すように、可動方向Ｘの両端部（Ｘ＝±ＰＸＥ）近傍では、鉛直方向偏差Δｚが同じときに磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４は、可動方向Ｘの中央部（Ｘ＝０）と比べて大きくなる。そのため、可動方向Ｘの両端部（Ｘ＝±ＰＸＥ）近傍では、出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４の増分ΔＢｋを減算して磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力補正量Δｆを算出する。増分ΔＢｋは、直線Ｌ１０、Ｌ２０の縦軸方向のオフセット量として表すことができる。例えば、図７において、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４がＢＺ２のとき、出力補正部１３は、出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４としてＢＺ１（＝ＢＺ２−ΔＢｋ）を用いる。よって、磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力補正量Δｆは、ＢＺ０−ＢＺ１となる。
【００４６】
本実施形態では、出力補正部１３は、可動方向端部の磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力特性に合わせて磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４を補正するので、可動方向端部の磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力特性が可動方向中央部の磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力特性と比べて異なる場合においても、位置検出の精度低下を抑制することができる。
【００４７】
本実施形態では、可動部３０の可動方向に配される各磁気センサＳ１〜Ｓ４の間隔ＬＳは磁界発生部Ｍ１の可動方向長ＬＭと同じであるので、可動部３０が相対移動する所定範囲において、隣接する磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４を加算した出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４を一定にすることができる。そして、演算部１０は、出力加算値Ｏ１２〜Ｏ３４から磁気センサＳ１〜Ｓ４及び磁界発生部Ｍ１の鉛直方向偏差Δｚを検出する偏差検出部１２と、鉛直方向偏差Δｚに基づいて磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４を補正する出力補正部１３と、を有するので、鉛直方向偏差Δｚに応じて磁気センサＳ１〜Ｓ４の出力ＳＯ１〜ＳＯ４を補正することができる。そのため、磁気センサＳ１〜Ｓ４と磁界発生部Ｍ１との間に鉛直方向Ｚの偏差が生じても位置検出の精度低下を抑制することができる。
【００４８】
（３）その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、磁界発生部Ｍ１を固定して、磁気センサＳ１〜Ｓ４を磁界発生部Ｍ１に対して相対移動させることもできる。
【００４９】
本発明の位置検出装置は、所定範囲で直線移動（スライド）する可動部の位置検出に用いることができる。例えば、パワーウィンドーの駆動装置や電動シートの駆動装置などに用いることができる。また、本発明の位置検出装置は、Ｘ方向とＺ方向に直交するＹ方向に、さらに、複数の磁気センサを設けることもできる。これにより、Ｘ方向及びＹ方向の可動位置を検出することができ、ＸＹポインタとして用いることもできる。
【符号の説明】
【００５０】
Ｓ１〜Ｓ４：磁気センサ
Ｍ１：磁界発生部
１０：演算部
１２：偏差検出部
１３：出力補正部
２０：固定部
３０：可動部
【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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【図７】
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