(57)【要約】【課題】  測定コイルと金属体とのギャップ変動による検出誤差を低減でき、且つ金属体の移動方向に沿ったサイズを短くできる変位検出装置を提供する。【解決手段】  変位検出装置Ａは、Ｘ方向に移動する金属体Ｍ１と、金属体Ｍ１の移動平面に対向して配置された測定コイル１および補正コイル２とを備えて、測定コイル１および補正コイル２の各インダクタンスに基づいて、測定コイル１に対する金属体Ｍ１の相対位置に応じた変位信号を生成し、測定コイル１のコイル面は、金属体Ｍ１の相対位置に応じて、金属体Ｍ１との対向面積が変化し、補正コイル２のコイル面は、金属体Ｍ１の相対位置に関わらず、金属体Ｍ１との対向面積が一定であり、測定コイル１のコイル面と補正コイル２のコイル面とは、Ｚ方向から見て互いに重複することなく、測定コイル１と補正コイル２とは、Ｘ方向の座標位置が重複するように配置される。【選択図】図１
2013246051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に移動する金属体と、
前記金属体の移動平面に対向して配置された測定コイルおよび補正コイルと、
前記測定コイルおよび前記補正コイルの各インダクタンスを検出するインダクタンス検出回路と、
前記インダクタンス検出回路の検出結果を用いて、前記測定コイルに対する前記金属体の相対位置に応じた変位信号を生成する演算回路とを備え、
前記測定コイルのコイル面は、前記金属体の前記相対位置に応じて、前記金属体との対向面積が変化し、
前記補正コイルのコイル面は、前記金属体の前記相対位置に関わらず、前記金属体との対向面積が一定であり、
前記測定コイルのコイル面と前記補正コイルのコイル面とは、前記測定コイルおよび前記補正コイルと前記金属体の移動平面とが互いに対向する第２の方向から見て互いに重複することなく、
前記測定コイルと前記補正コイルとは、前記第１の方向の座標位置が重複するように配置される
ことを特徴とする変位検出装置。
【請求項２】
第１の前記補正コイルと第２の前記補正コイルとを直列または並列に接続し、
前記測定コイルは、前記第１の補正コイルと前記第２の補正コイルとの間に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の変位検出装置。
【請求項３】
第１の前記測定コイルと第２の前記測定コイルとを直列または並列に接続し、
前記補正コイルは、前記第１の測定コイルと前記第２の測定コイルとの間に配置される
ことを特徴とする請求項１記載の変位検出装置。
【請求項４】
第１の前記金属体と、第２の前記金属体とを備え、
前記測定コイルおよび前記補正コイルは、前記第１の金属体の移動平面と前記第２の金属体の移動平面との間に位置する
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の変位検出装置。
【請求項５】
１つの前記インダクタンス検出回路が、前記測定コイルおよび前記補正コイルの各インダクタンスを検出し、
前記インダクタンス検出回路の入力を、前記測定コイルまたは前記補正コイルに切り替えるスイッチを備える
ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の変位検出装置。
【請求項６】
前記測定コイルと前記補正コイルとは、同一の基板上にそれぞれ形成した回路パターンで構成されることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の変位検出装置。
【請求項７】
前記インダクタンス検出回路は、
前記測定コイルおよび前記補正コイルの各々に並列接続するコンデンサと、
前記測定コイルおよび前記補正コイルの各々と前記コンデンサとの各共振回路を発振させる発振部と、
前記共振回路の発振電圧を検出する振幅検出部と、
前記振幅検出部が検出した前記発振電圧を基準電圧と比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づいて、前記発振電圧が前記基準電圧に一致するように、前記発振部の負性コンダクタンスを調整するコンダクタンス制御部と、
前記コンダクタンス制御部による前記負性コンダクタンスの調整結果に基づいて、前記測定コイルおよび前記補正コイルの各インダクタンスを検出するインダクタンス検知部と
を備える
ことを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の変位検出装置。
【請求項８】
前記演算回路は、前記インダクタンス検出回路の検出結果に基づいて、前記測定コイルのインダクタンスにゲインを乗じることによって前記変位信号を生成し、前記補正コイルのインダクタンスに応じて前記ゲインを変動させることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の変位検出装置。
【請求項９】
本変位検出装置の温度または本変位検出装置の周囲温度を検出する温度検出回路を備え、
前記演算回路は、前記温度検出回路の検出結果に基づいて、前記変位信号の補正処理を行う
ことを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の変位検出装置。
【請求項１０】
前記補正コイルは、前記測定コイルに比べて、前記金属体の移動平面に近い位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属体の変位を検出する変位検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触で金属体の変位を検出する変位検出装置が提案されている。
【０００３】
例えば、筒状の測定コイルを具備して、この測定コイルの軸方向に変位可能な金属体の位置を検出する変位検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。これは、金属体の移動に伴って、測定コイルのインダクタンスが変化することを利用しており、このインダクタンスの変化を検出することによって、測定コイルに対する金属体の相対位置に応じた変位信号を出力している。
【０００４】
また、プリント基板上に形成した回路パターンで測定コイルを構成することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この場合、検出対象となる金属体を平板状に形成することによって、薄型の変位検出装置を構成できる。
【０００５】
上述のように、測定コイルのインダクタンス変化を利用して金属体の変位を検出する変位検出装置では、測定コイルと金属体との間のギャップ長が、測定コイルのインダクタンスに影響を与える。そのため、測定コイルと金属体との間のギャップ長は、一定値を維持することが望ましい。しかしながら、変位検出装置の構造体（例えば、金属体の変位手段等）は、磨耗等の経年劣化を発生するため、測定コイルと金属体との間のギャップ長が変動し、変位信号の出力誤差を発生させてしまう。
【０００６】
そこで、測定コイルと金属体との間のギャップ長が変動した場合でも、変位信号の出力誤差を抑制するため、図２０に示すように、測定コイル１０１、補正コイル１０２、送信コイル２００を用いた変位検出装置がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
送信コイル２００は、発振部２１０によって発振する。そして、補正コイル１０２は測定コイル１０１に内包されており、信号処理部１１０は、送信コイル２００−測定コイル１０１間、送信コイル２００−補正コイル１０２間に発生する電磁誘導を検出原理として、金属体Ｍ１００の位置を検出している。この場合、測定コイル１０１が金属体Ｍ１００の位置を検出し、補正コイル１０２がギャップ長を検出する。そして、信号処理部１１０は、測定コイル１０１を用いて生成した変位信号を、補正コイル１０２を用いて検出したギャップ長に基づいて補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２９２３７６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１２５５５号公報
【特許文献３】特開平６−２６５３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献３の構成では、以下のような問題点があった。
【００１０】
図２１は、測定コイル１０１、補正コイル１０２、金属体Ｍ１００の配置を示す。補正コイル１０２は測定コイル１０１に内包されており、補正コイル１０２は、測定コイル１０１の一端側に偏倚して配置される。そして、測定コイル１０１に対向して配置された金属体Ｍ１００は、測定コイル１０１の両端方向に移動可能に構成される。測定コイル１０１のコイル面は、金属体Ｍ１００の移動量（変位）に応じて、金属体Ｍ１００との対向面積が変化する。一方、補正コイル１０２のコイル面は、金属体Ｍ１００の移動量（変位）に関わらず、金属体Ｍ１００との対向面積を一定とする必要がある。
【００１１】
したがって、図２１に示すように、測定コイル１０１のコイル長Ｗ１０１は、補正コイル１０２のコイル長Ｗ１０２と、金属体Ｍ１００の移動量の最大値である最大検出長Ｗ１０３との和より、長くしなければならない（Ｗ１０１＞Ｗ１０２＋Ｗ１０３）。すなわち、測定コイル１０１、補正コイル１０２からなる検出部１００は、金属体Ｍ１０１の移動方向に長い形状となり、変位検出装置が、金属体Ｍ１０１の移動方向に大型化する要因となっていた。
【００１２】
また、補正コイル１０２を小さくすれば、補正コイル１０２のコイル長Ｗ１０２を短くすることができる。しかし、補正コイル１０２を小さくした場合、補正コイル１０２が発生する磁界分布も小さくなり、検出精度が低下してしまう。
【００１３】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定コイルと金属体とのギャップ変動による検出誤差を低減でき、且つ金属体の移動方向に沿ったサイズを短くできる変位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】
【００１４】
本発明の変位検出装置は、第１の方向に移動する金属体と、前記金属体の移動平面に対向して配置された測定コイルおよび補正コイルと、前記測定コイルおよび前記補正コイルの各インダクタンスを検出するインダクタンス検出回路と、前記インダクタンス検出回路の検出結果を用いて、前記測定コイルに対する前記金属体の相対位置に応じた変位信号を生成する演算回路とを備え、前記測定コイルのコイル面は、前記金属体の前記相対位置に応じて、前記金属体との対向面積が変化し、前記補正コイルのコイル面は、前記金属体の前記相対位置に関わらず、前記金属体との対向面積が一定であり、前記測定コイルのコイル面と前記補正コイルのコイル面とは、前記測定コイルおよび前記補正コイルと前記金属体の移動平面とが互いに対向する第２の方向から見て互いに重複することなく、前記測定コイルと前記補正コイルとは、前記第１の方向の座標位置が重複するように配置されることを特徴とする。
【００１５】
この発明において、第１の前記補正コイルと第２の前記補正コイルとを直列または並列に接続し、前記測定コイルは、前記第１の補正コイルと前記第２の補正コイルとの間に配置されることが好ましい。
【００１６】
この発明において、第１の前記測定コイルと第２の前記測定コイルとを直列または並列に接続し、前記補正コイルは、前記第１の測定コイルと前記第２の測定コイルとの間に配置されることが好ましい。
【００１７】
この発明において、第１の前記金属体と、第２の前記金属体とを備え、前記測定コイルおよび前記補正コイルは、前記第１の金属体の移動平面と前記第２の金属体の移動平面との間に位置することが好ましい。
【００１８】
この発明において、１つの前記インダクタンス検出回路が、前記測定コイルおよび前記補正コイルの各インダクタンスを検出し、前記インダクタンス検出回路の入力を、前記測定コイルまたは前記補正コイルに切り替えるスイッチを備えることが好ましい。
【００１９】
この発明において、前記測定コイルと前記補正コイルとは、同一の基板上にそれぞれ形成した回路パターンで構成されることが好ましい。
【００２０】
この発明において、前記インダクタンス検出回路は、前記測定コイルおよび前記補正コイルの各々に並列接続するコンデンサと、前記測定コイルおよび前記補正コイルの各々と前記コンデンサとの各共振回路を発振させる発振部と、前記共振回路の発振電圧を検出する振幅検出部と、前記振幅検出部が検出した前記発振電圧を基準電圧と比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて、前記発振電圧が前記基準電圧に一致するように、前記発振部の負性コンダクタンスを調整するコンダクタンス制御部と、前記コンダクタンス制御部による前記負性コンダクタンスの調整結果に基づいて、前記測定コイルおよび前記補正コイルの各インダクタンスを検出するインダクタンス検知部とを備えることが好ましい。
【００２１】
この発明において、前記演算回路は、前記インダクタンス検出回路の検出結果に基づいて、前記測定コイルのインダクタンスにゲインを乗じることによって前記変位信号を生成し、前記補正コイルのインダクタンスに応じて前記ゲインを変動させることが好ましい。
【００２２】
この発明において、本変位検出装置の温度または本変位検出装置の周囲温度を検出する温度検出回路を備え、前記演算回路は、前記温度検出回路の検出結果に基づいて、前記変位信号の補正処理を行うことが好ましい。
【００２３】
この発明において、前記補正コイルは、前記測定コイルに比べて、前記金属体の移動平面に近い位置に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明では、測定コイルおよび補正コイルの各インダクタンスを用いて、変位信号を生成するので、測定コイルと金属体とのギャップ変動による出力誤差を低減できる。さらに、測定コイルおよび補正コイルからなる検出部は、測定コイルと補正コイルとを第１の方向に沿って並設する場合に比べて、第１の方向に沿ったサイズを短くできる。すなわち、測定コイルと金属体とのギャップ変動による検出誤差を低減でき、且つ金属体の移動方向に沿ったサイズを短くできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１のコイル構成を示す平面図である。
【図２】同上のコイル構成を示す平面図である。
【図３】同上のギャップ長を示す側面図である。
【図４】同上の回路構成を示すブロック図である。
【図５】同上のギャップ長と変位信号との関係を示すグラフ図である。
【図６】同上の別のコイル構成を示す平面図である。
【図７】同上の平面コイルを示す平面図である。
【図８】同上の温度とコイルインダクタンスとの関係を示すグラフ図である。
【図９】同上の測定コイルと補正コイルとの位置関係を示す平面図である。
【図１０】同上の測定コイルと補正コイルとの別の位置関係を示す平面図である。
【図１１】同上の平面コイルのコイル面を示す平面図である。
【図１２】同上の巻線コイルのコイル面を示す平面図である。
【図１３】実施形態２のコイル構成を示す平面図である。
【図１４】実施形態３のコイル構成を示す平面図である。
【図１５】実施形態４の金属体とコイルとを示す斜視図である。
【図１６】実施形態５の回路構成を示すブロック図である。
【図１７】実施形態６のインダクタンス検出回路の回路構成を示すブロック図である。
【図１８】同上のインダクタンス検出回路の具体構成を示す回路図である。
【図１９】実施形態７のコイル構成を示す側面図である。
【図２０】従来の回路構成を示すブロック図である。
【図２１】従来のコイル構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
（実施形態１）
図４は、本実施形態の変位検出装置Ａのブロック構成を示す。
【００２８】
変位検出装置Ａは、測定コイル１、補正コイル２、インダクタンス検出回路３，４、温度検出回路５、演算回路６、出力回路７、金属体Ｍ１で構成される。また、測定コイル１と補正コイル２とは、検出部Ｋを構成する。
【００２９】
インダクタンス検出回路３は、測定コイル１のインダクタンスを検出し、インダクタンス検出回路４は、測定コイル２のインダクタンスを検出する。
【００３０】
温度検出回路５は、検出部Ｋの温度を検出する。
【００３１】
演算回路６は、インダクタンス検出回路３，４、温度検出回路５の各検出結果に基づいて、測定コイル１に対する金属体Ｍ１の相対位置に応じた変位信号を生成する。
【００３２】
出力回路７は、演算回路６が生成した変位信号を、所定形態の信号に変換して、外部機器へ出力する。
【００３３】
図１〜図３は、測定コイル１、補正コイル２、金属体Ｍ１の配置を示す。
【００３４】
金属体Ｍ１は、平板状に形成されて、図示しない被検知体に取り付けられており、被検知体の移動に伴って、金属体Ｍ１はＸ方向（第１の方向）に沿って移動する。測定コイル１と補正コイル２とは、Ｘ方向に直交するＹ方向に並んで配置されている。さらに、測定コイル１と補正コイル２との各々は、金属体Ｍ１の移動平面に対して、Ｘ方向およびＹ方向に直交するＺ方向（第２の方向）に対向している。なお、金属体Ｍ１の移動平面とは、Ｘ方向に移動する金属体Ｍ１の移動軌跡面である。
【００３５】
そして、測定コイル１と補正コイル２とは、Ｚ方向の同位置に配置されており、測定コイル１−金属体Ｍ１間、補正コイル２−金属体Ｍ１間におけるＺ方向のギャップ長は、ともにＧとなる（図３参照）。以降、検出部Ｋ−金属体Ｍ１間のギャップ長Ｇとする。
【００３６】
なお、図１は、金属体Ｍ１がＸ方向の一端（図中の左端）に位置し、図２は、金属体Ｍ１がＸ方向の他端（図中の右端）に位置している。また、図１、図２では、補正コイル２のＸ方向の寸法は、測定コイル１のＸ方向の寸法に比べて短いが、測定コイル１および補正コイル２のＸ方向の各寸法は、この関係に限定されない。例えば、補正コイル２のＸ方向の寸法は、測定コイル１のＸ方向の寸法に比べて長くてもよい。または、測定コイル１および補正コイル２のＸ方向の各寸法は、互いに等しくてもよい。
【００３７】
そして、金属体Ｍ１は、Ｘ方向の他端側において、測定コイル１側を切り欠いており、Ｘ方向の寸法が短い矩形状の領域Ｍ１１と、Ｘ方向の寸法が長い矩形状の領域Ｍ１２とを形成している。測定コイル１のコイル面は、金属体Ｍ１の領域Ｍ１１の移動平面に対して、Ｚ方向に対向している。そして、測定コイル１のコイル面は、金属体Ｍ１のＸ方向の変位に応じて（測定コイル１に対する金属体Ｍ１の相対位置に応じて）、領域Ｍ１１との対向面積が変化する。この場合、金属体Ｍ１がＸ方向の一端側（例えば、図１の状態）に移動すると、測定コイル１のコイル面と領域Ｍ１１との対向面積が減少し、金属体Ｍ１がＸ方向の他端側（例えば、図２の状態）に移動すると、測定コイル１のコイル面と領域Ｍ１１との対向面積が増加する。このとき、測定コイル１のコイル面と領域Ｍ１１との対向面積が増加すると、金属体Ｍ１に流れる渦電流が増大するため、インダクタンスＬ１は減少する。
【００３８】
したがって、測定コイル１のインダクタンスＬ１は、金属体Ｍ１のＸ方向の変位に応じて変化する。金属体Ｍ１がＸ方向の一端側（例えば、図１の状態）に移動すると、インダクタンスＬ１が増加し、金属体Ｍ１がＸ方向の他端側（例えば、図２の状態）に移動すると、インダクタンスＬ１が減少する。そして、演算回路６は、基本的に、インダクタンス検出回路３が検出した測定コイル１のインダクタンスＬ１から、金属体Ｍ１のＸ方向の位置（測定コイルＬ１に対する金属体Ｍ１のＸ方向の相対位置）に応じた変位信号を生成する。
【００３９】
この測定コイル１のインダクタンス変化を利用して金属体Ｍ１の変位を検出する変位検出装置Ａでは、検出部Ｋ−金属体Ｍ１間のギャップ長Ｇが、測定コイル１のインダクタンスＬ１に影響を与える。そのため、ギャップ長Ｇは、一定値を維持することが望ましい。
【００４０】
しかしながら、変位検出装置Ａの構造体（例えば、金属体Ｍ１をＸ方向に移動させる図示しない変位手段等）は、磨耗等の経年劣化を発生するため、ギャップ長Ｇが変動し、このギャップ長Ｇの変動によって、変位信号に出力誤差が生じる。
【００４１】
図５は、ギャップ長Ｇ＝１ｍｍの場合のインダクタンスＬ１を示す直線Ｓ１、ギャップ長Ｇ＝２ｍｍの場合のインダクタンスＬ１を示す直線Ｓ２を各々示す。ギャップ長Ｇが小さくなると、測定コイル１の感度が増加するため、ギャップ長Ｇ＝１ｍｍ時のインダクタンスＬ１は、ギャップ長Ｇ＝２ｍｍ時のインダクタンスＬ１に比べて小さくなる。このギャップ長ＧによるインダクタンスＬ１の変動が、変位信号の出力誤差の要因になる。なお、インダクタンスＬ１は、金属体Ｍ１（のＸ方向の位置）がＸ方向の一端側から（図１，図２の左側）から他端側（図１，図２の右側）に移動すると、この移動量に対して比例的に減少する。
【００４２】
そこで、変位検出装置Ａでは、経年劣化等によってギャップ長Ｇが変動した場合でも、変位信号の出力誤差を抑制するため、測定コイル１だけでなく、補正コイル２を併せて用いる。
【００４３】
補正コイル２のコイル面は、金属体Ｍ１の領域Ｍ１２の移動平面に対して、Ｚ方向に対向している。金属体Ｍ１の領域Ｍ１２は、Ｘ方向の全移動範囲において、補正コイル２のコイル面の全範囲に対向するサイズに形成されている。すなわち、補正コイル２のコイル面の全範囲は、金属体Ｍ１のＸ方向の全移動範囲において、金属体Ｍ１の領域Ｍ１２に常に対向している。したがって、補正コイル２のコイル面は、金属体Ｍ１のＸ方向の位置に関わらず（測定コイル１に対する金属体Ｍ１の相対位置に関わらず）、領域Ｍ１２との対向面積が一定になる。
【００４４】
而して、ギャップ長Ｇが理想的に変動しない場合、補正コイル２のインダクタンスＬ２は、金属体Ｍ１のＸ方向の位置に関わらず、一定値を維持する。しかしながら、現実的には、ギャップ長Ｇが変動し、補正コイル２のインダクタンスＬ２も変動する。すなわち、補正コイル２のインダクタンスＬ２によって、ギャップ長Ｇの変動を検出することができる。
【００４５】
なお、補正コイル２のコイル面の全範囲が、金属体Ｍ１の領域Ｍ１２に対向する必要はなく、補正コイル２のコイル面の一部が、金属体Ｍ１の領域Ｍ１２に対向していてもよい（図６参照）。すなわち、金属体Ｍ１のＸ方向の位置に関わらず、補正コイル２のコイル面と領域Ｍ１２との対向面積が一定であればよい。
【００４６】
また、測定コイル１のコイル面の全範囲または一部が、金属体Ｍ１の領域Ｍ１１の移動平面に対向していればよい。
【００４７】
そして、演算回路６は、ギャップ長Ｇの変動による出力誤差を抑制するために、インダクタンス検出回路４が検出した補正コイル２のインダクタンスＬ２を用いて、変位信号を補正する。具体的に、演算回路６は、インダクタンス検出回路３が検出した測定コイル１のインダクタンスＬ１にゲインαを乗じて、変位信号を生成しており、このゲインαを、インダクタンスＬ２の関数としている。すなわち、変位信号＝Ｌ１×α（Ｌ２）  となる。このゲインα（Ｌ２）は、インダクタンスＬ２が基準値より減少した場合（ギャップ長Ｇ：小）、増加し、インダクタンスＬ２が基準値より増加した場合（ギャップ長Ｇ：大）、減少する。この基準値は、ギャップ長Ｇが予め決められた設計値に一致する場合のインダクタンスＬ２である。したがって、演算回路６は、ギャップ長Ｇが設計値より小さい場合、変位信号を大きくなる方向に補正し、ギャップ長Ｇが設計値より大きい場合、変位信号を小さくなる方向に補正する。而して、変位検出装置Ａでは、測定コイル１と金属体Ｍ１とのギャップ変動による出力誤差を低減できる。
【００４８】
また、測定コイル１および補正コイル２は、平面コイルであり、図７に示すように、同一のプリント基板Ｐ上にそれぞれ形成したスパイラル状の回路パターン１ａ，２ａで、それぞれ構成される。したがって、検出部Ｋを、安価、薄型に構成することができ、さらにはコイルの巻回部を精度よく形成できるので、コイル特性のばらつきを抑制できる。
【００４９】
さらに、測定コイル１および補正コイル２は、温度上昇によって構成部品の熱膨張が引き起こされ、この熱膨張によって、回路パターン１ａ，２ａの巻回径が大きくなり、インダクタンスＬ１，Ｌ２が増加する虞がある。そこで、温度検出回路５は、検出部Ｋの温度Ｔを検出しており、演算回路６は、検出部Ｋの温度Ｔに基づいて、変位信号の補正処理を行う。
【００５０】
図８は、温度ＴとインダクタンスＬ１との関係を示しており、温度Ｔが上昇すると、インダクタンスＬ１の測定値Ｌ１ａが増加している。演算回路６は、検出部Ｋの温度Ｔに基づいて補正係数を決定し、インダクタンスＬ１の測定値Ｌ１ａに補正係数を乗じることで、インダクタンスＬ１の温度補正値Ｌ１ｂを算出する。例えば、一次補正係数β、二次補正係数γとすると、Ｌ１ｂ＝Ｌ１ａ×（１＋β×Ｔ＋γ×Ｔ２）となる。
【００５１】
さらに、演算回路６は、同様に、検出部Ｋの温度Ｔに基づいて、インダクタンスＬ２の温度補正値を算出することもできる。
【００５２】
そして、演算回路６は、このインダクタンスＬ１，Ｌ２の各温度補正値を用いて、上述の変位信号を生成することによって、変位信号を温度補正し、検出部Ｋの温度変動による出力誤差を低減できる。
【００５３】
なお、温度検出回路５は、検出部Ｋの周囲温度を検出してもよい。また、温度検出回路５は、変位検出装置Ａにおける検出部Ｋ以外の箇所の温度または周囲温度を検出してもよい。
【００５４】
また、測定コイル１と補正コイル２とは、金属体Ｍ１の移動方向Ｘに直交するＹ方向に沿って並設している。すなわち、図９に示すように、測定コイル１と補正コイル２とは、Ｘ方向の座標位置Ｘ１〜Ｘ２の範囲で、互いにＹ方向に対向して重複している［構成１］。したがって、検出部Ｋは、測定コイル１と補正コイル２とをＸ方向に沿って並設する場合に比べて、Ｘ方向に沿ったサイズを短くできる。なお、図９では、補正コイル２のＸ方向の全長が、測定コイル１に重複しており、検出部ＫのＸ方向に沿ったサイズを最も短くできる。さらに、測定コイル１と補正コイル２とは、Ｙ方向に並んで配置されており、補正コイル２のコイル面の面積を広く確保することが容易になる。
【００５５】
また、図１０に示すように、補正コイル２のＸ方向の全長の一部のみが、Ｘ方向の座標位置Ｘ１１〜Ｘ１２の範囲で、測定コイル１に重複する構成でもよい。
【００５６】
さらに、測定コイル１のコイル面と補正コイル２のコイル面とは、Ｚ方向から見て互いに重複していない［構成２］。したがって、測定コイル１と補正コイル２との磁気的な干渉を抑制でき、出力精度の向上を図ることができる。
【００５７】
なお、上述の［構成２］は、以下のように言い換えることができる。
【００５８】
例えば、図１１に示すように、回路パターン５０ａで形成された平面コイル５０のコイル面とは、平面コイル５０を形成する回路パターン５０ａの最外周のパターンで囲まれる平面（図１１中の斜線部）のことであり、有効磁束面のことである。すなわち、回路パターン１ａで形成された測定コイル１のコイル面とは、回路パターン１ａの最外周のパターンで囲まれる領域であり、回路パターン２ａで形成された補正コイル２のコイル面とは、回路パターン２ａの最外周のパターンで囲まれる領域である。そして、［構成２］は、「測定コイル１および補正コイル２をＺ方向から金属体Ｍ１の移動平面に向かって投射したとする。このとき、この移動平面に投射された投射像において、測定コイル１および補正コイル２の各コイル面は互いに重複しない」と、言い換え可能である。
【００５９】
また、測定コイル１および補正コイル２として、銅線を巻回した巻線コイルを用いてもよい。例えば、図１２に示すように、銅線６０ａを巻回した巻線コイル６０のコイル面とは、コイルの軸方向から見て、巻回した銅線６０ａの外郭で囲まれる平面（図１２中の斜線部）のことであり、有効磁束面のことである。すなわち、銅線を巻回した測定コイル１および補正コイル２の各コイル面とは、Ｚ方向から見て、巻回した銅線の外郭で囲まれる各平面である。この場合も同様に、［構成２］は、「測定コイル１および補正コイル２をＺ方向から金属体Ｍ１の移動平面Ｈ（図１２参照）に向かって投射したとする。このときに、この移動平面Ｈに投射された投射像において、測定コイル１および補正コイル２の各コイル面は互いに重複しない」と、言い換え可能である。
【００６０】
さらに、測定コイル１と補正コイル２とは、Ｚ方向の同位置に配置されなくてもよい。すなわち、測定コイル１と補正コイル２とは、Ｚ方向にずれて配置されてもよい。この場合も、測定コイル１と補正コイル２とのＺ方向の位置関係が予め分かっていれば、補正コイル２のインダクタンスＬ２によって、測定コイル１と金属体Ｍ１とのギャップ長を推測できる。
【００６１】
（実施形態２）
金属体Ｍ１が傾くと、金属体Ｍ１と補正コイル２とのギャップ長が変動し、補正コイル２のインダクタンスＬ２に誤差が発生する可能性がある。
【００６２】
そこで、本実施形態の変位検出装置Ａは、図１３に示すように、直列接続した一対の補正コイル２１，２２（第１の補正コイル，第２の補正コイル）を備える。補正コイル２１，２２は、Ｙ方向に並設されており、測定コイル１は、補正コイル２１と補正コイル２２との間に配置されている。すなわち、補正コイル２１、測定コイル１、補正コイル２２の順に、Ｙ方向に並んで配置されている。
【００６３】
さらに、金属体Ｍ１は、Ｘ方向の他端側（図１３中の右端側）において、測定コイル１に対向する中央を切り欠いており、Ｘ方向の寸法が短い矩形状の領域Ｍ１１の両側に、Ｘ方向の寸法が長い矩形状の領域Ｍ１２ａ，Ｍ１２ｂを形成している。測定コイル１のコイル面は、金属体Ｍ１の領域Ｍ１１の移動平面に対して、Ｚ方向に対向している。補正コイル２１のコイル面は、金属体Ｍ１の領域Ｍ１２ａの移動平面に対して、Ｚ方向に対向している。補正コイル２２のコイル面は、金属体Ｍ１の領域Ｍ１２ｂの移動平面に対して、Ｚ方向に対向している。
【００６４】
そして、インダクタンス検出回路４は、補正コイル２１，２２の直列回路の両端間のインダクタンスを検出しており、補正コイル２１のインダクタンスＬ２１，補正コイル２２のインダクタンスＬ２２の和［Ｌ２１＋Ｌ２２］を検出する。
【００６５】
例えば、金属体Ｍ１がＸ方向を回転軸として傾き、金属体Ｍ１と補正コイル２１とのギャップが小さくなり、金属体Ｍ１と補正コイル２２とのギャップが大きくなったとする。この場合、補正コイル２１のインダクタンスＬ２１は減少し、補正コイル２２のインダクタンスＬ２２は増加する。また、金属体Ｍ１がＸ方向を回転軸として傾き、金属体Ｍ１と補正コイル２１とのギャップが大きくなり、金属体Ｍ１と補正コイル２２とのギャップが小さくなったとする。この場合、補正コイル２１のインダクタンスＬ２１は増加し、補正コイル２２のインダクタンスＬ２２は減少する。
【００６６】
すなわち、金属体Ｍ１がＸ方向を回転軸として傾いた場合、インダクタンスＬ２１とインダクタンスＬ２２とは、互いの変動分を打ち消しあう。したがって、インダクタンスＬ２１とインダクタンスＬ２２との和［Ｌ２１＋Ｌ２２］は、金属体Ｍ１がＸ方向を回転軸として傾いた場合でも変動が少なく、略一定値を維持する。而して、補正コイルの検出精度を向上させることができ、変位信号の出力誤差をさらに低減できる。
【００６７】
また、一対の補正コイル２１，２２を直列接続することによって、電気的に１つのコイルとなる。したがって、インダクタンス検出回路４は、インダクタンスＬ２１，Ｌ２２の合成インダクタンスを検出すればよく、インダクタンスＬ２１，Ｌ２２の各々を個別に検出する場合に比べて、回路構成を簡略化できる。
【００６８】
また、一対の補正コイル２１，２２を並列接続することによっても、上記同様の効果を得ることができる。
【００６９】
なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７０】
（実施形態３）
金属体Ｍ１が傾くと、金属体Ｍ１と測定コイル１とのギャップ長が変動し、測定コイル１のインダクタンスＬ１に誤差が発生する可能性がある。
【００７１】
そこで、本実施形態の変位検出装置Ａは、図１４に示すように、直列接続した一対の測定コイル１１，１２（第１の測定コイル，第２の測定コイル）を備える。測定コイル１１，１２は、Ｙ方向に並設されており、補正コイル２は、測定コイル１１と測定コイル１２との間に配置されている。すなわち、測定コイル１１、補正コイル２、測定コイル１２の順に、Ｙ方向に並んで配置されている。
【００７２】
さらに、金属体Ｍ１は、Ｘ方向の他端側（図１４中の右端側）において、補正コイル２に対向する中央を突出させており、Ｘ方向の寸法が長い矩形状の領域Ｍ１２の両側に、Ｘ方向の寸法が短い矩形状の領域Ｍ１１ａ，Ｍ１１ｂを形成している。補正コイル２のコイル面は、金属体Ｍ１の領域Ｍ１２の移動平面に対して、Ｚ方向に対向している。測定コイル１１のコイル面は、金属体Ｍ１の領域Ｍ１１ａの移動平面に対して、Ｚ方向に対向している。測定コイル１２のコイル面は、金属体Ｍ１の領域Ｍ１１ｂの移動平面に対して、Ｚ方向に対向している。
【００７３】
そして、インダクタンス検出回路３は、測定コイル１１，１２の直列回路の両端間のインダクタンスを検出しており、測定コイル１１のインダクタンスＬ１１，測定コイル１２のインダクタンスＬ１２の和［Ｌ１１＋Ｌ１２］を検出する。
【００７４】
例えば、金属体Ｍ１がＸ方向を回転軸として傾き、金属体Ｍ１と測定コイル１１とのギャップが小さくなり、金属体Ｍ１と測定コイル１２とのギャップが大きくなったとする。この場合、測定コイル１１のインダクタンスＬ１１は減少し、測定コイル１２のインダクタンスＬ１２は増加する。また、金属体Ｍ１がＸ方向を回転軸として傾き、金属体Ｍ１と測定コイル１１とのギャップが大きくなり、金属体Ｍ１と測定コイル１２とのギャップが小さくなったとする。この場合、測定コイル１１のインダクタンスＬ１１は増加し、測定コイル１２のインダクタンスＬ１２は減少する。
【００７５】
すなわち、金属体Ｍ１がＸ方向を回転軸として傾いた場合、インダクタンスＬ１１とインダクタンスＬ１２とは、互いの変動分を打ち消しあう。したがって、インダクタンスＬ１１とインダクタンスＬ１２との和［Ｌ１１＋Ｌ１２］は、金属体Ｍ１がＸ方向を回転軸として傾いた場合でも変動が少なく、略一定値を維持する。而して、測定コイルの検出精度を向上させることができ、変位信号の出力誤差をさらに低減できる。
【００７６】
また、一対の測定コイル１１，１２を直列接続することによって、電気的に１つのコイルとなる。したがって、インダクタンス検出回路３は、インダクタンスＬ１１，Ｌ１２の合成インダクタンスを検出すればよく、インダクタンスＬ１１，Ｌ１２の各々を個別に検出する場合に比べて、回路構成を簡略化できる。
【００７７】
また、一対の測定コイル１１，１２を並列接続することによっても、上記同様の効果を得ることができる。
【００７８】
なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００７９】
（実施形態４）
本実施形態では、図１５に示すように、同じ被検知体（図示なし）に２つの平板状の金属体Ｍ１ａ，Ｍ１ｂ（第１の金属体，第２の金属体）を取り付けており、金属体Ｍ１ａ，Ｍ１ｂは、互いの板面が対向するようにＺ方向に並んで配置されている。そして、測定コイル１および補正コイル２は、金属体Ｍ１ａ，Ｍ１ｂの板面間に配置されている。
【００８０】
したがって、測定コイル１および補正コイル２は、金属体Ｍ１ａ，Ｍ１ｂに挟まれており、インダクタンス検出回路３，４は、測定コイル１のインダクタンスＬ１，補正コイル２のインダクタンスＬ２の各検出感度を向上させることができる。
【００８１】
なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００８２】
（実施形態５）
本実施形態の変位検出装置Ａは、図１６に示すように、インダクタンス検出回路８、スイッチ回路９を備える。
【００８３】
まず、測定コイル１および補正コイル２は、スイッチ回路９を介して、１つのインダクタンス検出回路８の入力に接続している。スイッチ回路９は、インダクタンス検出回路８の入力の接続先を、測定コイル１または補正コイル２に切り替える。スイッチ回路９の切り替え制御は、インダクタンス検出回路８からの制御信号によって行われる。
【００８４】
そして、インダクタンス検出回路８は、スイッチ回路９の接続先を切り替えることによって、測定コイル１のインダクタンスＬ１、補正コイル２のインダクタンスＬ２を時分割で検出し、演算回路６へ出力する。
【００８５】
したがって、１つのインダクタンス検出回路８を用いて、測定コイル１および補正コイル２の各インダクタンスＬ１，Ｌ２を検出でき、２つのインダクタンス検出回路３，４（図４参照）を用いる場合に比べて、構成を簡略化できる。
【００８６】
（実施形態６）
本実施形態では、実施形態１乃至４のインダクタンス検出回路３，４、実施形態５のインダクタンス検出回路８のインダクタンス検出機能について、図１７を用いて説明する。      
【００８７】
図１７は、コイル３１のインダクタンスを検出するインダクタンス検出回路３２のブロック構成を例示しており、コイル３１は、金属体Ｍ１に対向している。このインダクタンス検出回路３２のブロック構成が、インダクタンス検出回路３，４，８にも用いられる。なお、実施形態１乃至５と同様の構成には、同一の符号を付して、説明は省略する。
【００８８】
インダクタンス検出回路３２は、コンデンサ３２ａ、発振部３２ｂ、振幅検出部３２ｃ、比較部３２ｄ、コンダクタンス制御部３２ｅ、インダクタンス検知部３２ｆを備える。
【００８９】
コンデンサ３２ａは、コイル３１に並列接続されており、コイル３１とコンデンサ３２ａとでＬＣ共振回路３１Ａを構成する。ここで、コイル３１は、インダクタンス成分Ｌｓと抵抗成分Ｒｓとの直列回路で等価的に表される。
【００９０】
発振部３２ｂは、ＬＣ共振回路３１Ａに発振電圧を印加することによって、ＬＣ共振回路３１Ａを発振させる。
【００９１】
ＬＣ共振回路３１Ａは、発振部３２ｂによって印加される発振電圧によって発振を持続する。ここで、ＬＣ共振回路３１Ａのコイル３１はコンダクタンスＧｃを有し、発振部３２ｂは負性コンダクタンスＧｏｓｃを有している。そして、コイル３１のコンダクタンスＧｃが発振部３２ｂの負性コンダクタンスＧｏｓｃの絶対値より大きい場合、発振条件は成立しなくなり、発振は停止する。逆にコンダクタンスＧｃが負性コンダクタンスＧｏｓｃの絶対値より小さい場合、発振条件は成立し、発振する。そして、コンダクタンスＧｃが負性コンダクタンスＧｏｓｃの絶対値に略等しいとき、発振条件が成立する臨界状態になる。
【００９２】
そして、振幅検出部３２ｃは、発振部３２ｂによるＬＣ共振回路３１Ａの発振電圧を検出する。比較部３２ｄは、発振電圧の振幅と臨界値（基準電圧）とを比較する。コンダクタンス制御部３２ｅは、比較部３２ｄの比較結果に基づいて発振部３２ｂの負性コンダクタンスＧｏｓｃを調整し、ＬＣ共振回路３２Ａの発振電圧の振幅を臨界値に制御する。
【００９３】
コイル３１のコンダクタンスＧｃは、金属体Ｍ１との対向面積によって変化するが、コンダクタンス制御部３２ｅは、コンダクタンスＧｃの変化に合わせて発振部３２ｂの負性コンダクタンスＧｏｓｃを制御し、発振条件が成立する臨界状態を維持する。その方法として、コンダクタンス制御部３２ｅは、発振電圧が臨界値に一致するように、発振部３２ｂの負性コンダクタンスＧｏｓｃを制御するのである。
【００９４】
そして、発振電圧の振幅が臨界値に一致する場合、発振部３２ｂの負性コンダクタンスＧｏｓｃは、ＬＣ共振回路３２ＡのコンダクタンスＧｃと略一致する。したがって、インダクタンス検知部３２ｆは、コンダクタンス制御部３２ｅが調整する発振部３２ｂの負性コンダクタンスＧｏｓｃに基づいて、コイル３１のインダクタンス成分Ｌｓを検出することができる。
【００９５】
具体的には、コンデンサ３２ａの容量Ｃとすると、
［Ｇｃ＝Ｇｏｓｃ＝Ｃ・Ｒｓ／Ｌｓ］  ………  式（１）
となる。したがって、インダクタンス検知部３２ｆは、発振部３２ｂの負性コンダクタンスＧｏｓｃ、コンデンサ３２ａの容量Ｃ、コイル３１の抵抗成分Ｒｓから、コイル３１のインダクタンス成分Ｌｓを導出できる。なお、インダクタンス検知部３２ｆは、コンデンサ３２ａの容量Ｃ、コイル３１の抵抗成分Ｒｓの各値を予め記憶しておく。
【００９６】
而して、実施形態１乃至４のインダクタンス検出回路３，４、実施形態５のインダクタンス検出回路８を、図１７に示すインダクタンス検出回路３２と同様に構成することによって、測定コイル１および補正コイル２の各インダクタンスを検出できる。なお、測定コイル１１，１２、補正コイル２１，２２の各インダクタンスも同様に検出できる。
【００９７】
次に、インダクタンス検出回路３２の具体回路を図１８に示す。
【００９８】
まず、発振部３２ｂは、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６、可変電流源Ｊ１とを備える。
【００９９】
一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、各ソースを直流の制御電圧Ｖｃｃに接続し、各ゲートを互いに接続し、さらにスイッチング素子Ｑ２のゲート−ドレイン間は短絡されており、カレントミラー回路を構成する。また、一対のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は、各ソースをグランド電位に接続し、各ゲートを互いに接続し、さらにスイッチング素子Ｑ６のゲート−ドレイン間は短絡されており、カレントミラー回路を構成する。また、一対のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、一方のゲートを他方のドレインに接続したクロスカップル接続となっている。
【０１００】
そして、一対のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、各ドレインをスイッチング素子Ｑ１のドレインに接続し、各ソースをスイッチング素子Ｑ５のドレインに接続している。さらに、可変電流源Ｊ１は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ６の各ドレイン間に接続している。ＬＣ共振回路３１Ａは、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の各ドレイン間に接続している。
【０１０１】
スイッチング素子Ｑ１を介して流れる直流バイアス電流Ｉｂは、上述のカレントミラー回路によって、可変電流源Ｊ１の供給電流に略等しくなる。そして、スイッチング素子Ｑ３がオンする期間とスイッチング素子Ｑ４がオンする期間とが、発振周波数で交互に繰り返されて発振が継続する。
【０１０２】
次に、振幅検出部３２ｃは、差動増幅器３２１と、ピークディテクタ３２２とを備える。差動増幅器３２１の入力は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の各ドレインに接続しており、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の各ドレイン電圧の差分を出力する。ピークディテクタ３２２は、差動増幅器３２１の出力振幅のピーク値を検出することによって、ＬＣ共振回路３１Ａの発振電圧の振幅を検出する。
【０１０３】
次に、比較部３２ｄは、比較器３２３を備えており、発振電圧の振幅と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。
【０１０４】
次に、コンダクタンス制御部３２ｅは、Ｇカウンタ３２４を備える。Ｇカウンタ３２４は、比較器３２３の比較結果に基づいて、発振電圧の振幅が基準電圧Ｖｒｅｆより大きければ、カウント値をインクリメントし、発振電圧の振幅が基準電圧Ｖｒｅｆより小さければ、カウント値をデクリメントする。そして、Ｇカウンタ３２４は、カウント値を可変電流源Ｊ１へ出力することによって、可変電流源Ｊ１の供給電流（≒直流バイアス電流Ｉｂ）を調整する。
【０１０５】
可変電流源Ｊ１は、Ｇカウンタ３２４のカウント値に基づいて、供給電流を増減させることによって、直流バイアス電流Ｉｂを増減させる。具体的に、可変電流源Ｊ１は、カウント値が小さければ（発振電圧の振幅が基準電圧Ｖｒｅｆより小さければ）、直流バイアス電流Ｉｂを増やして、負性コンダクタンスＧｏｓｃの絶対値を増大させることによって、発振電圧の振幅を大きくする方向に制御する。また、可変電流源Ｊ１は、カウント値が大きければ（発振電圧の振幅が基準電圧Ｖｒｅｆより大きければ）、直流バイアス電流Ｉｂを減らして、負性コンダクタンスＧｏｓｃの絶対値を減少させることによって、発振電圧の振幅を小さくする方向に制御する。而して、Ｇカウンタ３２４のカウント値に基づいて、発振電圧の振幅を基準電圧Ｖｒｅｆに一致させるフィードバック制御が行われる。なお、発振部３２ｂの負性コンダクタンスＧｏｓｃは、直流バイアス電流Ｉｂの平方根に比例する。
【０１０６】
そして、Ｇカウンタ３２４のカウント値が、負性コンダクタンスＧｏｓｃに相当しており、インダクタンス検知部３２ｆは、Ｇカウンタ３２４のカウント値に基づいて、負性コンダクタンスＧｏｓｃを検出できる。さらに、インダクタンス検知部３２ｆは、コンデンサ３２ａの容量Ｃ、コイル３１の抵抗成分Ｒｓの各データを予め保持している。而して、インダクタンス検知部３２ｆは、発振部３２ｂの負性コンダクタンスＧｏｓｃ、コンデンサ３２ａの容量Ｃ、コイル３１の抵抗成分Ｒｓから、上記式（１）を用いて、コイル３１のインダクタンス成分Ｌｓを導出できる。
【０１０７】
（実施形態７）
実施形態１乃至６において、図１９に示すように、補正コイル２は、測定コイル１に比べて、金属体Ｍ１の移動平面に近い位置に配置してもよい。ここで、測定コイル１−金属体Ｍ１間のギャップ長Ｇ１、補正コイル２−金属体Ｍ１間のギャップ長Ｇ２とすると、Ｇ１＞Ｇ２となる。
【０１０８】
この場合、Ｚ方向において、補正コイル２を金属体Ｍ１に近い位置に配置することによって、ギャップ長の変化を精度よく検出でき、変位信号の出力誤差をさらに低減できる。特に、変位検出装置Ａの小型化を図るために、補正コイル２のサイズを小さくした場合、補正コイル２のギャップ長検出精度が低下する虞があるため、この精度低下を補うためにも、補正コイル２を金属体Ｍ１に近い位置に配置することが有効である。
【符号の説明】
【０１０９】
Ａ  変位検出装置
１  測定コイル
２  補正コイル
Ｍ１  金属体
【図１】
2013246051.tif 000003
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2013246051.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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