特許 7576683 位置検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-23

(45)【発行日】2024-10-31

(54)【発明の名称】位置検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20241024BHJP

   G01D 5/20 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

G01B7/00 101E

G01D5/20 K

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023198876

(22)【出願日】2023-11-24

【審査請求日】2024-01-31

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】310017828

【氏名又は名称】株式会社マグネスケール

(74)【代理人】

【識別番号】110001531

【氏名又は名称】弁理士法人タス・マイスター

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 順吏

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２６７９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０７４００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４６０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０６６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１７０３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１５３４０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４

Ｇ０１Ｄ ５／００－５／２５２

５／３９－５／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部を有する移動体と、
前記移動体の移動方向に沿って配列されるとともに、前記移動体の各被検出部と所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の相対的な変位を検出するための複数の相対変位検出部と、
前記相対変位検出部からの各出力信号を処理して、前記移動体の変位を算出する位置算出部と、
前記移動体の移動方向において、前記相対変位検出部を挟んでその一方側、又は他方側に、前記移動体の各被検出部と前記所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の絶対的な位置を検出するための絶対位置検出部と、を備え、
前記相対変位検出部は、それぞれ、ＬＣ回路を形成するための巻き線コイル及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備え、
前記絶対位置検出部は、ＬＣ回路を形成するための巻き線コイルであって、前記相対変位検出部の巻き線コイルよりも長い長さを有する巻き線コイル、及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備え、
前記位置算出部は、前記相対変位検出部及び絶対位置検出部からの出力信号を処理して、前記移動体の位置を検出するように構成された位置検出装置。

【請求項2】

長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部を有する移動体と、
前記移動体の移動方向に沿って配列されるとともに、前記移動体の各被検出部と所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の相対的な変位を検出するための複数の相対変位検出部と、
前記相対変位検出部からの各出力信号を処理して、前記移動体の変位を算出する位置算出部と、を備え、
前記相対変位検出部は、それぞれ、ＬＣ回路を形成するための巻き線コイル及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備え、
前記相対変位検出部はｎ個設けられ、その各巻き線コイルが同じ長さであり、且つ、各巻き線コイルは、その長さをＬとして、相互に（Ｌ±Ｌ／ｎ）の間隔をあけて配列され、
前記移動体の各被検出部は、その前記長手方向の幅が前記相対変位検出部の巻き線コイルの長さと同じであり、且つ前記相対変位検出部の巻き線コイルの長さに相当する距離をあけて配設されている位置検出装置。

【請求項3】

長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部を有する移動体と、
前記移動体の移動方向に沿って配列されるとともに、前記移動体の各被検出部と所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の相対的な変位を検出するための複数の相対変位検出部と、
前記相対変位検出部からの各出力信号を処理して、前記移動体の変位を算出する位置算出部と、を備え、
前記相対変位検出部は、それぞれ、ＬＣ回路を形成するための巻き線コイル及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備え、
前記各巻き線コイルは、中空の円筒形状を有し、
前記移動体は、
一方が開口した有底、且つ中空形状の円筒体と、
軸形状を有し、前記円筒体の底部を貫通するとともに、前記底部に固着された軸部と、を含み、
前記複数の被検出部は、
前記円筒体内に内嵌されたリング状の円筒体側被検出部と、
前記円筒体の径方向において前記円筒体側被検出部よりも内側に前記円筒体側被検出部に対向して設けられ、前記軸部に外嵌された円筒形状の軸部側被検出部と、を含み、
前記円筒体側被検出部及び前記軸部側被検出部は、前記円筒体の径方向における前記円筒体側被検出部と前記軸部側被検出部との間を、各前記巻線コイルが相対的に通過可能に設けられている位置検出装置。

【請求項4】

前記各巻き線コイルは、平面コイルである請求項１～３のいずれか１項に記載の位置検出装置。

【請求項5】

長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部を有する移動体と、
前記移動体の各被検出部と所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の移動方向と直交する方向に並んで配設されるとともに、前記移動方向に沿って、相互に前後するように配設され、前記移動体の相対的な変位を検出するための複数の相対変位検出部と、
前記相対変位検出部からの各出力信号を処理して、前記移動体の変位を算出する位置算出部と、
前記移動体の移動方向において、前記相対変位検出部を挟んで、その一方側、又は他方側に、前記移動体の各被検出部と前記所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の絶対的な位置を検出するための絶対位置検出部と、を備え、
前記相対変位検出部は、それぞれ、ＬＣ回路を形成するための平面コイルである巻き線コイル、及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備え、
前記絶対位置検出部は、ＬＣ回路を形成するための平面コイルである巻き線コイル、及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備えるとともに、該絶対位置検出部の巻き線コイルは、前記相対変位検出部の巻き線コイルよりも長い長さを有し、
前記位置算出部は、前記相対変位検出部及び絶対位置検出部からの出力信号を処理して、前記移動体の位置を検出するように構成された位置検出装置。

【請求項6】

前記相対変位検出部はｎ個設けられ、その各巻き線コイルが同じ長さであり、且つ、各巻き線コイルは、その長さをＬとして、（Ｌ±Ｌ／ｎ）に相当する距離だけ、前記移動方向に沿って、相互に前後するように配設され、
前記移動体の各被検出部の前記長手方向の幅が前記相対変位検出部の巻き線コイルの長さと同じである請求項５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、接触式の位置検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

接触式の位置検出装置として、従来、特開２００３－１６１６３５号公報に開示された位置検出器が知られている。この位置検出器は、中空の円筒状をしたコイルと、このコイルに挿通されて、当該コイル内を移動する軸状移動体と、を備えており、軸状移動体の外周面には、導電性または磁気抵抗の異なるパターンが形成され、パターンは軸状移動体の軸線方向に沿って幅が減少又は増加するように形成されている。

【0003】

この位置検出器は、コイルに対して周期的に矩形波を印加することによって、軸状移動体の変位を検出するというものである。軸状移動体が移動すると、その変位に応じてコイルとパターンとの間の重合距離または重合面積が変化し、これにより、コイルのインダクタンスが変化して、矩形波の減衰状態が変化する。したがって、この矩形波の減衰状態を計測することで、軸状移動体の直線方向の変位を検出することができる。

【0004】

即ち、この位置検出器では、コイルと導体である軸状移動体との位置関係により、当該軸状移動体に誘導電流が発生して、コイルのインダクタンスが変化するという現象を利用するものであり、コイルのインダクタンスの変化を周波数成分として取り出すことによって、軸状移動体の変位を検出するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－１６１６３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述した従来の位置検出器における位置検出の分解能は、軸状移動体の位置の変化量（変位量）をΔｄとし、軸状移動体の位置変化の前後における周波数の変化をΔｆとすると、Δｆ／Δｄとして求まるため、分解能を高くするためには、周波数の変化（Δｆ）を大きくする必要がある。

【0007】

一方、長い距離の位置検出を行うには、コイル長（コイルの幅方向の長さ）を長くする必要があるが、コイルのインダクタンスの変化を取り出すことができる周波数の変化は、コイルの長さに比例しては大きくならないという特性があり、むしろ、逆に、長距離の位置検出を行うべくコイル長を長くする場合には、測定精度の保証という観点から、位置検出の分解能を低く押さえる必要があった。

【0008】

本発明は以上の実情に鑑み成されたものであって、検出距離が長い場合でも高い分解能で高精度に位置検出することができる位置検出装置の提供を、その目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するための本発明は、
長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部を有する移動体と、
前記移動体の移動方向に沿って配列されるとともに、前記移動体の各被検出部と所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の相対的な変位を検出するための複数の相対変位検出部と、
前記相対変位検出部からの各出力信号を処理して、前記移動体の変位を算出する位置算出部と、を備え、
前記相対変位検出部は、それぞれ、ＬＣ回路を形成するための巻き線コイル及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備えた位置検出装置に係る。

【0010】

この態様（第１の態様）の位置検出装置によれば、以下のようにして移動体の変位が検出される。即ち、移動体が移動すると、ＬＣ回路を有する各相対変位検出部の発振周波数が正弦波で変動し、この各発振周波数が位置算出部によって取得される。そして、当該位置算出部において、各発振周波数の変動と移動体の変位との相関に基づいて、移動体の変位が算出される。

【0011】

その際、相対変位検出部とは、移動体の移動方向に沿って配列されているので、各相対変位検出部から取り出される各発振周波数の変動は、相互間で位相がシフトした正弦波となっている。正弦波は、その上限及び下限のピーク付近において、移動体の位置変化に対して、発振周波数の変化が小さくなっているため、このピーク付近の発振周波数の変化に基づいて、移動体の位置変化を算出すると、当該移動体の位置変化を高精度に（高分解能で）検出することができない。

【0012】

一方、ピーク付近を除いたその間（以下、ピーク間）については、移動体の位置変化に対して、発振周波数が大きく変化するため、このピーク間では、その発振周波数の変化に基づいて、当該移動体の位置変化を高精度に（高分解能で）検出することができる。そこで、本発明に係る位置検出装置では、位相がシフトする各相対変位検出部における正弦波の内、ピーク付近を除いたピーク間の発振周波数の変化を選択的に用いることで、移動体の位置変化を高精度に（高分解能で）検出することができる。このように、本発明に係る位置検出装置によれば、移動体の位置変化を高精度に（高分解能で）検出することができる。

【0013】

第１の態様の位置検出装置は、更に、
前記移動体の移動方向において、前記相対変位検出部を挟んでその一方側、又は他方側に、前記移動体の各被検出部と前記所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の絶対的な位置を検出するための絶対位置検出部を備え、
前記絶対位置検出部は、ＬＣ回路を形成するための巻き線コイルであって、前記相対変位検出部の巻き線コイルよりも長い長さを有する巻き線コイル、及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備え、
前記位置算出部は、前記相対変位検出部及び絶対位置検出部からの出力信号を処理して、前記移動体の位置を検出するように構成された態様（第２の態様）を採ることができる。

【0014】

この位置検出装置によれば、相対変位検出部の巻き線コイルより長い巻き線コイルを有する絶対位置検出部を設けているので、この絶対位置検出部によって、移動体の長い距離の移動を検出することができる。したがって、この絶対位置検出部を相対変位検出部と併用することによって、位置算出部は、絶対位置検出部の発振周波数から、移動体の大まかなアブソリュート位置（絶対位置）を検出することができ、加えて、相対変位検出部の発振周波数の変化から、移動体の高精度（高分解能）な変位（インクリメント位置）を検出することができる。この結果、位置算出部は、移動体の絶対位置を高精度に（高分解能で）検出することができる。

【0015】

また、第１の態様又は第２の態様の位置検出装置において、
前記相対変位検出部はｎ個設けられ、その各巻き線コイルが同じ長さであり、且つ、各巻き線コイルは、その長さをＬとして、相互に（Ｌ±Ｌ／ｎ）の間隔をあけて配列され、
前記移動体の各被検出部は、その前記長手方向の幅が前記相対変位検出部の巻き線コイルの長さと同じであり、且つ前記相対変位検出部の巻き線コイルの長さに相当する距離をあけて配設された態様を採ることができる。

【0016】

また、第１から第３の態様のいずれかの位置検出装置において、
前記各巻き線コイルは、中空の円筒形状を有し、
前記移動体は、軸形状を有するとともに、前記被検出部は円筒形状を有し、各前記巻き線コイル内に挿通可能に設けられた態様（第４の態様）を採ることができる。

【0017】

或いは、第１から第３の態様のいずれかの位置検出装置において、
前記各巻き線コイルを平面コイルとした態様（第５の態様）を採ることができる。

【0018】

また、本発明は、
長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部を有する移動体と、
前記移動体の各被検出部と所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の移動方向と直交する方向に並んで配設されるとともに、前記移動方向に沿って、相互に前後するように配設され、前記移動体の相対的な変位を検出するための複数の相対変位検出部と、
前記相対変位検出部からの各出力信号を処理して、前記移動体の変位を算出する位置算出部と、を備え、
前記相対変位検出部は、それぞれ、ＬＣ回路を形成するための平面コイルである巻き線コイル、及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備えた位置検出装置に係る。

【0019】

この態様（第６の態様）の位置検出装置によれば、第１の態様の位置検出装置と同様に、以下のようにして移動体の変位が検出される。即ち、移動体が移動すると、ＬＣ回路を有する相対変位検出部の発振周波数が正弦波で変動し、この各発振周波数が位置算出部によって取得される。そして、当該位置算出部において、各発振周波数の変動と移動体の変位との相関に基づいて、移動体の変位が算出される。

【0020】

その際、相対変位検出部とは、移動体の移動方向に沿って前後するように配設されているので、相対変位検出部から取り出される発振周波数の変動は、相互間で位相がシフトした正弦波となっている。正弦波は、その上限及び下限のピーク付近において、移動体の位置変化に対して、発振周波数の変化が小さくなっているため、このピーク付近の発振周波数の変化に基づいて、移動体の位置変化を算出すると、当該移動体の位置変化を高精度に（高分解能で）検出することができない。

【0021】

一方、ピーク付近を除いたピーク間については、移動体の位置変化に対して、発振周波数が大きく変化するため、このピーク間では、その発振周波数の変化に基づいて、当該移動体の位置変化を高精度に（高分解能で）検出することができる。そこで、本発明に係る位置検出装置では、位相がシフトする相対変位検出部における各正弦波の内、ピーク付近を除いたピーク間の発振周波数の変化を選択的に用いることで、移動体の位置変化を高精度に（高分解能で）検出することができる。このように、本発明に係る位置検出装置によれば、移動体の位置変化を高精度に（高分解能で）検出することができる。

【0022】

第６の態様の位置検出装置は、更に、
前記移動体の移動方向において、前記相対変位検出部を挟んで、その一方側、又は他方側に、前記移動体の各被検出部と前記所定間隔をあけて対向可能に設けられた絶対位置検出部を更に備え、
前記絶対位置検出部は、ＬＣ回路を形成するための平面コイルである巻き線コイル、及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備えるとともに、該絶対位置検出部の巻き線コイルは、前記相対変位検出部の巻き線コイルよりも長い長さを有し、
前記位置算出部は、前記相対変位検出部及び絶対位置検出部からの出力信号を処理して、前記移動体の変位を検出するように構成された態様（第７の態様）を採ることができる。

【0023】

この位置検出装置によれば、第２の態様の位置検出装置と同様に、相対変位検出部の巻き線コイルよりも長い長さを有する巻き線コイルを有する絶対位置検出部を設けているので、この絶対位置検出部によって、移動体の長い距離の移動を検出することができる。したがって、この絶対位置検出部を相対変位検出部と併用することによって、位置算出部は、絶対位置検出部の発振周波数の変化から、移動体の大まかなアブソリュート位置（絶対位置）を検出することができ、加えて、相対変位検出部の発振周波数の変化から、移動体の高精度（高分解能）な変位（インクリメント位置）を検出することができる。この結果、位置算出部は、移動体の絶対位置を高精度に（高分解能で）検出することができる。

【0024】

また、第６の態様又は第７の態様の位置検出装置において、
前記相対変位検出部はｎ個設けられ、その各巻き線コイルが同じ長さであり、且つ、各巻き線コイルは、その長さをＬとして、（Ｌ±Ｌ／ｎ）に相当する距離だけ、前記移動方向に沿って、相互に前後するように配設され、
前記移動体の各被検出部の前記長手方向の幅を、前記相対変位検出部の巻き線コイルの長さと同じにした態様（第８の態様）を採ることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、位相がシフトする各相対変位検出部における各正弦波の内、ピーク付近を除いたピーク間の発振周波数の変化を選択的に用いることで、移動体の位置変化を高精度に（高分解能で）検出することができる。

【0026】

また、相対変位検出部の巻き線コイルより長い巻き線コイルを有する絶対位置検出部を設けることで、この絶対位置検出部によって、移動体の長い距離の移動を検出することができる。そして、絶対位置検出部と、相対変位検出部と併用することによって、位置算出部は、絶対位置検出部の発振周波数の変化から、移動体アブソリュート位置を検出することができ、加えて、相対変位検出部の発振周波数の変化から、移動体の高精度（高分解能）な変位（インクリメント位置）を検出することができる。この結果、位置算出部は、移動体の絶対位置を高精度に（高分解能で）検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係る位置検出装置を示した斜視図である。

【図2】本実施形態に係る位置検出装置を示した正面図である。

【図3】本実施形態に係る位置検出装置を示した右側面図である。

【図4】本実施形態に係る測定部の概略構成を一部ブロック図で示した平面図に相当する説明図である。

【図5】（ａ）は図４に示した移動体の左側面図であり、（ｂ）は図４に示した第１検出部、第２検出部及び第３検出部を構成する各巻き線コイルの側面図である。

【図6】移動体と巻き線コイルとの位置関係と発振周波数との関係を示したグラフである。

【図7】移動体と巻き線コイルとの位置関係と発振周波数との関係を示したグラフである。

【図8】移動体と巻き線コイルとの位置関係と発振周波数との関係を示したグラフである。

【図9】移動体と巻き線コイルとの位置関係と発振周波数との関係を示したグラフである。

【図10】本実施形態に係るデータ記憶部に記憶されるデータであって、移動体の位置と、各巻き線コイルから得られる発振周波数との関係に係るデータテーブルである。

【図11】本実施形態に係る検出部の変形例を示す説明図である。

【図12】移動体と巻き線コイルとの位置配置関係に係る変形例を示した説明図である。

【図13】移動体の変形例を示した説明図である。

【図14】移動体の変形例を示した説明図である。

【図15】移動体及び巻き線コイルの変形例を示した平面図に相当する説明図である。

【図16】図１５に示した移動体及び巻き線コイルの正面図である。

【図17】図１５に示した変形例に適用可能な移動体の更なる変形例を示した底面図に相当する説明図である。

【図18】図１５に示した変形例における第１検出部、第２検出部及び第３検出部の配置に関する更なる変形例を示した平面図に相当する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１から図３に示すように、本例の位置検出装置１は、相互に一体的に連結された測定部１０及び表示部５０から構成される。

【0029】

表示部５０は、箱状をしたケース５１と、このケース５１内に収納された表示制御部（図示せず）と、ケース５１の開口５１ａから外部に露出するように当該該ケース５１内に収納され、前記表示制御部（図示せず）に接続された液晶パネル５２と、を備えて構成される。液晶パネル５２には、前記表示制御部（図示せず）による制御の下で、前記測定部１０によって測定された測定値が表示される。

【0030】

前記測定部１０は、ケース１１、測定子１２、移動体１３、相対変位検出部としての第１検出部２０及び第２検出部２５、絶対位置検出部としての第３検出部３０、発振制御・周波数変換器４０、位置算出部４１並びにデータ記憶部４２などから構成される（図１～図４参照）。

【0031】

ケース１１は、箱状をしており、前記ケース５１に連結されている。測定子１２は、軸状をしており、その一端がケース１１の下面から外方に延出され、他端がケース１１内に位置するとともに、その軸線に沿った方向に進退可能、且つ進出方向に付勢された状態で当該ケース１１に保持されている。

【0032】

前記移動体１３、第１検出部２０、第２検出部２５、第３検出部３０、発振制御・周波数変換器４０、位置算出部４１及びデータ記憶部４２は、それぞれケース１１内に設けられる。移動体１３は、前記測定子１２と同軸となるように当該測定子１２に連結された軸部１４、この軸部１４に外嵌された複数、本例では、４個の被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄからなる。

【0033】

図５（ａ）に示すように、軸部１４は中実の円筒形状を有している。また、被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄは中空の円筒形状を成しており、所定の等間隔で当該軸部１４に外嵌されている。軸部１４の材質に制限はないが、高精度の測定精度を実現するという観点から一例を挙げると、ステンレス製であるのが好ましい。また、被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄは導電性を有していれば良く、この他に材質上の制限はないが、好ましい材質として、銅又はアルミニウムを例示することができる。本例では、一例として、４個の被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを設けているが、これに限られるものではなく、被検出部は、３つ以下（１以上）でも、５つ以上であっても良い。

【0034】

前記第１検出部２０は、巻き線コイルである第１コイル２１及びその両端部２１ａ，２１ｂ間に接続されたコンデンサ２２からなり、第２検出部２５は、同じく巻き線コイルである第２コイル２６及びその両端部２６ａ，２６ｂ間に接続されたコンデンサ２７からなる。同様に、第３検出部３０は、巻き線コイルである第３コイル３１及びその両端部３１ａ，３１ｂ間に接続されたコンデンサ３２からなる。これら第１検出部２０、第２検出部２５及び第３検出部３０は、それぞれ第１コイル２１，第２コイル２６，第３コイル３１と、コンデンサ２２，２７，３２とから構成されるＬＣ回路であり、第１コイル２１，第２コイル２６，第３コイル３１のインダクタンス成分とコンデンサ２２，２７，３２の容量成分により、電気的に発振する。

【0035】

図５（ｂ）に示すように、第１コイル２１、第２コイル２６及び第３コイル３１は、中空の円筒形状を有しており、図４に示すように、それぞれが相互に同軸となる位置関係に配設されるとともに、移動体１３とも同軸となるように配設されている。また、第１コイル２１及び第２コイル２６のコイル長（コイルの幅）は同じ長さＬであり、相互間の距離（間隔）はＬ／２となっている。尚、第３コイル３１のコイル長は、位置検出装置１としての測長性能（測定可能な長さ）に応じて設定される。また、本例では、移動体１３に対して、第３コイル３１が最も近くに配設され、次いで、第１コイル２１、第２コイル２６の順に配設され、第３コイル３１と第１コイル２１との間の間隔は、測定精度に応じた適宜間隔に設定されている。言い換えれば、第３コイル３１と第１コイル２１とは導体であり、あまりに近く配置すると相互に影響を受けるため、この影響が小さくなるような距離に配置される。

【0036】

前記移動体１３の被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄは、その軸線方向に沿った幅寸法が第１コイル２１及び第２コイル２６のコイル長と同じ寸法Ｌであり、且つ相互間の間隔もコイル長と同じ寸法Ｌに設定されている。また、被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄの外径は、当該被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄが、第１コイル２１、第２コイル２６及び第３コイル３１内を、これらに接触しないで通過可能な、できる限り大きな径に設定されている。

【0037】

前記発振制御・周波数変換器４０は、電気、電子回路から構成され、第１コイル２１の両端部２１ａ，２１ｂ、第２コイル２６の両端部２６ａ，２６ｂ及び第３コイル３１の両端部３１ａ，３１ｂが接続されて、第１検出部２０、第２検出部２５及び第３検出部３０の発振を制御するとともに、各ＬＣ回路の発振周波数をデジタル値に変換して出力する機器である。

【0038】

図６（ａ）に示すように、例えば、導体である被検出部１５ａを矢示方向に移動させて、第１コイル２１内を通過させると、第１コイル２１が構成するＬＣ回路の発振周波数は、図６（ｂ）に示すように変化する。図６（ｂ）において、導体位置は、被検出部１５ａと第１コイル２１との相対的な位置関係であり、被検出部１５ａが第１コイル２１内に侵入するにつれて、ＬＣ回路の発振周波数が高くなり、被検出部１５ａが第１コイル２１と重なった状態で、発振周波数が最大（ピーク）となり、被検出部１５ａが第１コイル２１から抜け出るに従い、ＬＣ回路の発振周波数が低くなる。このように、ＬＣ回路の発振周波数は、被検出部１５ａと第１コイル２１との相対的な位置関係によって変化する正弦波を描く。

【0039】

そして、発振制御・周波数変換器４０は、被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄとの位置関係によって変化する第１検出部２０、第２検出部２５及び第３検出部３０における各発振周波数を検出して、これらをデジタル値として出力する。この発振制御・周波数変換器４０における発振周波数の検出は、所定のサンプリング間隔ごとに実行される。

【0040】

ところで、図６から分かるように、このような正弦波の場合、正弦波の上限及び下限のピーク付近では、被検出部１５ａと第１コイル２１との相対的な位置変化（ΔＤ）に対する、発振周波数の変化（Δｆ）が小さいため、このピーク付近では、発振周波数の変化（Δｆ）から、位置変化（ΔＤ）を高精度に（高分解能で）検出するのは難しい。逆に、ピーク付近を除いた部分、即ち、ピーク付近とピーク付近との間（ピーク間）の部分は傾斜が大きく、位置変化（ΔＤ）に対する発振周波数の変化（Δｆ）も大きいため、発振周波数の変化（Δｆ）から、位置変化（ΔＤ）を高精度に（高分解能で）検出することができる。

【0041】

そこで、本例では、移動体１３に複数の被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄを形成するとともに、この移動体１３の移動経路に、第３検出部３０、第１検出部２０及び第２検出部２５を配設した構成を採用した。尚、第３検出部３０は、設定された移動経路における移動体１３の位置を、アブソリュート位置（絶対位置）として検出するためのものであり、第１検出部２０及び第２検出部２５は、移動体１３の位置を、インクリメント位置（相対位置）として検出するためのものである。

【0042】

そして、前記位置算出部４１は、所定のサンプリング間隔ごとに第１検出部２０、第２検出部２５及び第３検出部３０から出力される発振周波数、及びデータ記憶部４２に格納されたデータに基づいて、移動体１３の軸線方向に沿った位置を算出し、算出した位置データを前記表示部５０に出力する。そして、表示部５０は、位置算出部４１から送信された位置データを、前記表示制御部（図示せず）による制御の下で、液晶パネル５２に表示する。尚、データ記憶部４２には、図１０に示したデータテーブルが予め格納されている。

【0043】

次に、本例における位置検出の原理について説明する。
［位置検出の原理］
図７（ａ）に示すように、前記移動体１３をその軸線に沿った方向である矢示方向に移動させて、第１検出部２０の第１コイル２１内を通過させると、第１コイル２１から取り出されるＬＣ回路の発振周波数は、図７（ｂ）に示すように変化する。即ち、発振周波数は、被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄと第１コイル２１とが重なり合う位置で、上限のピーク値を示し、被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄと第１コイル２１とが重ならない位置で、下限のピーク値を示す、波長λが２Ｌの正弦波を描く。

【0044】

そして、図８に示すように、移動体１３の移動方向（変位方向であり、矢示方向）において、第１検出部２０の第１コイル２１の下流側に、Ｌ／２の間隔をあけて、第２検出部２５の第２コイル２６を配設した状態で、移動体１３をその軸線に沿って矢示方向に移動させて、第１検出部２０の第１コイル２１内、及び第２検出部２５の第２コイル２６内を通過させると、第１コイル２１から取り出されるＬＣ回路の発振周波数は図８（ｂ）において実線で示すような正弦波で変化し、第２コイル２６から取り出されるＬＣ回路の発振周波数は同じく図８（ｂ）において一点鎖線で示すような正弦波で変化する。

【0045】

図８（ｂ）から分かるように、第１コイル２１の発振周波数の変化は、第２コイル２６の発振周波数の変化に対して、その位相がλ／４（＝Ｌ／２）だけ進んでいる。即ち、第１コイル２１の発振周波数の変化波形（正弦波）と、第２コイル２６の発振周波数の変化波形（正弦波）とは、移動体１３の移動方向において、一方の波形のピーク付近と、他方の波形のピーク間とが重なった状態となっている。尚、本例では、位相差を±λ／４とすることが目的であるので、第１コイル２１と第２コイル２６との間隔は、３Ｌ／２とすることもできる。

【0046】

上述したように、正弦波の上限、下限のピーク付近では、発振周波数の変化（Δｆ）から、位置変化（ΔＤ）を高精度に（高分解能で）検出するのは難しいが、逆に、ピーク付近とピーク付近との間（ピーク間）では、発振周波数の変化（Δｆ）から、位置変化（ΔＤ）を高精度に（高分解能で）検出することができる。図８（ｃ）に、図８（ｂ）に示した第１コイル２１の発振周波数及び第２コイル２６の発振周波数について、それぞれの単位長さ当たりの周波数の変化（Δｆ）を図示している。尚、図８（ｃ）のグラフは、図８（ｂ）に示したグラフを微分処理したものである。

【0047】

図８（ｃ）に示した各波形において、上側の破線より上の部分、及び下側の破線より下の部分は周波数の変化（Δｆ）が大きい範囲であって、この領域は、図８（ｂ）に示した各波形のピーク間に相当する領域であり、発振周波数の変化（Δｆ）から、位置変化（ΔＤ）を高精度に（高分解能で）検出することができる領域である。そして、このピーク間にある各発振周波数の波形は、移動体１３の移動方向において連続している。したがって、第１コイル２１から取り出される発振周波数と、第２コイル２６から取り出される発振周波数の内、変化波形がピーク間に相当する発振周波数を選択的に用いることで、移動体１３の位置を高精度に検出することができる。尚、この点を分かり易くするために、図８（ｂ）及び（ｃ）において、第１コイル２１の発振周波数の使用領域、及び第２コイル２６の発振周波数の使用領域についての一例を図示している。この例では、Δｆのピークの約７０％以上の部分だけを使うことになる。

【0048】

そして、この第１コイル２１及び第２コイル２６から取り出される発振周波数を用いることで、移動体１３が或る位置からどの位の距離だけ変位したかを検出することができる、即ち、インクリメント値（相対値）としての移動体１３の変位を検出することができる。

【0049】

図９では、移動体１３の移動方向において、第１検出部２０の第１コイル２１の上流側に、所定の間隔をあけて、第３検出部３０の第３コイル３１を配設している。この状態で、移動体１３をその軸線に沿って矢示方向に移動させて、第３検出部３０の第３コイル３１内、第１検出部２０の第１コイル２１内、及び第２検出部２５の第２コイル２６内を通過させると、第１コイル２１から取り出されるＬＣ回路の発振周波数は図９（ｂ）に示すような正弦波で変化し、第２コイル２６から取り出される発ＬＣ回路の振周波数は図９（ｃ）に示すような正弦波で変化し、第３コイル３１から取り出される発ＬＣ回路の振周波数は図９（ｄ）に示すように変化する。

【0050】

移動体１３が第３検出部３０の第３コイル３１内を通過すると、第３コイル３１から取り出されるＬＣ回路の発振周波数は、移動方向における後ろ三つの被検出部、即ち、被検出部１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄが第３コイル３１内にある時をピークとして、図９（ｄ）に示すように、順次、被検出部１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄが通過するにしたがって、徐々に振動周波数が小さくなり、全体として、ほぼ、線形的に変化する。移動体１３と第３コイル３１との相対的な位置変化（ΔＤ）に対する、発振周波数の変化（Δｆ）は小さいため、発振周波数の変化（Δｆ）から、位置変化（ΔＤ）を高精度に（高分解能で）検出するのは難しいが、第３コイル３１から取り出される発振周波数から移動体１３の大まかなアブソリュート位置（絶対位置）を検出することができる。

【0051】

以上のように、図９に示した例では、第３コイル３１から取り出される発振周波数から移動体１３の大まかなアブソリュート位置（絶対位置）（低分解能の位置）を検出することができ、第１コイル２１及び第２コイル２６から取り出される発振周波数から、移動体１３のインクリメント値（相対値）としての高精度な変位（高分解能の変位）を検出することができる。したがって、第３コイル３１から取り出される発振周波数、及び第１コイル２１及び第２コイル２６から取り出される発振周波数の双方を用いることで、移動体１３の絶対位置を高精度に検出することができる。

【0052】

理解を容易にするために、図９に示した例において、第１コイル２１、第２コイル２６及び第３コイル３１から取り出される発振周波数と、移動体１３の具体的な位置との関係を例示する。但し、この例示は説明のための一例であって、具体的な例において、これが再現されることを保証するものではない。

【0053】

第１コイル２１及び第２コイル２６からそれぞれ取り出される発振周波数は、図９（ｂ）及び（ｃ）を参照すると、最大値が２．０００ＭＨｚ、最小値が１．０００ＭＨｚであり、高分解能として使用可能な範囲（ピーク間の範囲）は１．３００ＭＨｚ～１．８００ＭＨｚの範囲であり、これに対応する移動体１３の変位はＬ／２である。仮に、Ｌ＝２ｍｍとすると、高分解能として検出可能な変位は１ｍｍである。また、第３コイル３１から取り出される発振周波数は、図９（ｄ）を参照すると、最大値が３．００ＭＨｚ、最小値が１．００ＭＨｚであり、発振周波数が３．００ＭＨｚのとき移動体１３の変位は０ｍｍであり、発振周波数が１．００ＭＨｚのとき１０ｍｍである。

【0054】

そして、移動体１３の変位と、第１コイル２１、第２コイル２６及び第３コイル３１からそれぞれ取り出される発振周波数との関係を、キャリブレーションによって予め取得しておき、これらの相関をデータテーブルとして前記データ記憶部４２に格納する。尚、キャリブレーション時には、例えば、移動体１３の変位を１μｍ単位として各発振周波数を取得することができるがこれに限られるものではない。データテーブルの一例を図１０に示す。図１０において、位置は０．００１ｍｍ（＝１μｍ）間隔である。

【0055】

前記位置算出部４１は、第１コイル２１、第２コイル２６及び第３コイル３１からそれぞれ取り出される発振周波数を発振制御・周波数変換器４０から取得し、移動体１３の変位（位置）を、データ記憶部４２に格納されたデータテーブルを参照して算出する。例えば、第３コイル３１の発振周波数が２．７８ＭＨｚであるとすると、位置算出部４１は、この２．７８ＭＨｚに相当する移動体１３の位置を、データ記憶部４２に格納されたデータテーブルを参照して、例えば、０．５５ｍｍ（＝５５０μｍ）の位置であると推定する。次に、位置算出部４１は、第１コイル２１及び第２コイル２６の発振周波数を参照して、発振周波数が１．３ＭＨｚ～１．８ＭＨｚの範囲に内にある方の発振周波数を使用する。

【0056】

例えば、このときの第１コイル２１の発振周波数が１．５３０ＭＨｚ、第２コイル２６の発振周波数が１．００５ＭＨｚであったとすると、位置算出部４１は、第１コイル２１の発振周波数である１．５３０ＭＨｚを使用し、この１．５３０ＭＨｚを用いて、移動体１３の変位を算出する。具体的には、第３コイル３１の発振周波数（２．７８ＭＨｚ）から算出される移動体１３の位置である０．５５ｍｍ（＝５５０μｍ）を基準に、この位置に対する位置ずれ（変位）を算出して、移動体１３の位置とする。基準位置での第１コイル２１の発振周波数は１．５２５ＭＨｚであるので、位置算出部４１は、補間処理によって、第１コイル２１の発振周波数は１．５３０ＭＨｚであるときの変位分を算出する。図９（ｂ）を参照すると、発振周波数の変化Δｆと変位ΔＤとの関係、即ち、ΔＤ／Δｆは、ΔＤ／Δｆ＝１ｍｍ／０．５ＭＨｚ＝２ｍｍ／ＭＨｚであり、Δｆは０．００５ＭＨｚであるので、位置ずれ（変位）ΔＤは、ΔＤ＝２０００μｍ×０．００５ＭＨｚ＝１０μｍとなる。以上から、移動体１３の位置（絶対量としての変位）は、０．５５＋０．０１＝０．５６ｍｍ（＝５６０μｍ）となる。

【0057】

尚、図１０に示した例では、移動体１３の位置を１０μｍ単位として、当該移動体１３の位置と、第１コイル２１、第２コイル２６及び第３コイル３１の発振周波数との相関を表すデータテーブルとしたがこれに限られるものではなく、移動体１３の位置を１０μｍより大きい単位としても良く、逆に、より細かい単位としても良い。大きい単位とした場合には、第３コイル３１の発振周波数から算出される移動体１３の絶対位置を補間処理によって、細かい単位で算出することができる。第３コイル３１の発振周波数から算出される移動体１３の基準位置からの変位分についても、第１コイル２１及び第２コイル２６の発振周波数を用いた補間処理によって、より分解能の高い変位を算出することができる。

【0058】

以上のように、本例の位置検出装置１によれば、第３コイル３１から取り出される発振周波数から移動体１３の大まかなアブソリュート位置（絶対位置）（低分解能の位置）を検出することができ、第１コイル２１及び第２コイル２６から取り出される発振周波数から、移動体１３のインクリメント値（相対値）としての高精度な変位（高分解能の変位）を検出することができる。したがって、第３コイル３１から取り出される発振周波数、及び第１コイル２１及び第２コイル２６から取り出される発振周波数の双方を用いることで、移動体１３の絶対位置を高精度に検出することができる。

【0059】

以上、本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は、何ら上例の態様に限定されるものではない。

【0060】

例えば、上例では、移動体１３の変位のインクリメント値（相対値）を検出する相対変位検出部として、第１検出部２０及び第２検出部２５の２つの相対変位検出部を設けたが、当該相対変位検出部を設けることができる数は２つに限られるものではなく、３つ以上の相対変位検出部を設けることができる。その一例として、３つの相対変位検出部を設けた例を図１１に示している。

【0061】

図１１（ａ）に示した例は、図４に示した位置検出装置１に、相対変位検出部としての第４検出部３５を設けたものに相当するが、この例では、第１コイル２１と第２コイル２６との間の間隔は、２Ｌ／３に設定されている。第４検出部２０は、第１検出部２０及び第２検出部２５と同様に、巻き線コイルである第４コイル３６、及びその両端部間に接続されたコンデンサ（図示せず）からなり、第４コイル３６の両端部は前記発振制御・周波数変換器４０に接続されている。尚、図１１（ａ）では、図４及び図９に示した、第３コイル３１の図示を省略している。

【0062】

第４コイル３６は、第１コイル２１及び第２コイル２６と同様に、中空の円筒形状を有しており、これらと同軸となるように、且つ、図１１において、第２コイル２６より矢示方向右側に、これと２Ｌ／３の間隔をあけて配設されている。また、第４コイル３６のコイル長は、第１コイル２１及び第２コイル２６のコイル長と同じ長さＬである。尚、各コイル間の間隔は、コイルの個数によって設定され、ｎ個のコイルを設ける場合には、間隔は、（Ｌ±Ｌ／ｎ）に一般化される。

【0063】

この例では、図１１（ａ）に示すように、移動体１３をその軸線に沿って矢示方向に移動させて、第１検出部２０の第１コイル２１内、第２検出部２５の第２コイル２６内、及び第４検出部３５の第４コイル３６内を通過させると、第１コイル２１から取り出されるＬＣ回路の発振周波数は図１１（ｂ）において実線で示すような正弦波で変化し、第２コイル２６から取り出されるＬＣ回路の発振周波数は、同じく図１１（ｂ）において一点鎖線で示すような正弦波で変化し、第４コイル３６から取り出されるＬＣ回路の発振周波数は同じく図１１（ｂ）において点線で示すような正弦波で変化する。

【0064】

図１１（ｂ）から分かるように、第２コイル２６の発振周波数の変化は、第４コイル３６の発振周波数の変化に対して、その位相がλ／６（＝Ｌ／３）だけ進み、第１コイル２１の発振周波数の変化は、第２コイル２６の発振周波数の変化に対して、その位相がλ／６（＝Ｌ／３）だけ進んでいる。

【0065】

図１１（ｃ）に、図１１（ｂ）に示した第１コイル２１の発振周波数、第２コイル２６の発振周波数、及び第４コイル３６の発振周波数について、それぞれの単位長さ当たりの周波数の変化（Δｆ）、即ち、図１１（ｂ）に示したグラフを微分処理したものを図示している。図１１（ｃ）に示した各波形において、上側の破線より上の部分、及び下側の破線より下の部分は周波数の変化（Δｆ）が大きい範囲であって、この領域は、図１１（ｂ）に示した各波形のピーク間に相当する領域であり、発振周波数の変化（Δｆ）から、位置変化（ΔＤ）を高精度に（高分解能で）検出することができる領域である。そして、このピーク間にある各発振周波数の波形は、移動体１３の移動方向において連続している。

【0066】

したがって、この例においても、第１コイル２１から取り出される発振周波数、第２コイル２６から取り出される発振周波数、及び第４コイル３６から取り出される発振周波数の内、変化波形がピーク間に相当する発振周波数を選択的に用いることで、移動体１３の位置を高精度に検出することができる。尚、これを分かり易くするために、図１１（ｂ）及び（ｃ）において、第１コイル２１の発振周波数の使用領域、第２コイル２６の発振周波数の使用領域、及び第４コイル３６の発振周波数の使用領域についての一例を図示している。この例では、Δｆのピークの約８７％以上の部分だけを使うことになる。

【0067】

また、上例では、移動体１３の移動方向（変位方向）において、その上流側から下流側に向けて、順次、第３コイル３１、第１コイル２１及び第２コイル２６を同軸に配設したが、この態様に限られるものではなく、例えば、図１２に示すように、上流側から下流側に向けて、第１コイル２１、第２コイル２６、第３コイル３１の順に配設した態様としても良い。このような態様でも、移動体１３の位置を高精度に検出することができる。図１１に示した３以上の検出部を設けた態様においても同様である。

【0068】

また、図４、図１１及び図１２に示した態様の位置検出装置において、移動体１３のアブソリュート位置（絶対位置）ではなく、インクリメント位置（相対変位）のみを検出する場合には、第３検出部３０を備えている必要はなく、第１検出部２０及び第２検出部２５のみを備えていればよい。このような態様においても、移動体１３のインクリメント位置（相対変位）を高分解能で高精度に検出することができる。

【0069】

また、図４、図１１及び図１２に示した態様の位置検出装置等において、前記移動体１３は、図１３及び図１４に示した態様を採ることができる。図１３は、移動体１３に代わる移動体５３を示している。図１３（ａ）は移動体１３の正断面図であり、図１３（ｂ）は（ａ）の右側面図である。

【0070】

図１３（ａ）に示すように、移動体５３は、一方が開口した有底、且つ中空状の円筒体５４ｂ、及びこの円筒体５４ｂの図示左側端面（底部の外端面）に、当該円筒体５４ｂと同軸に延出するように形成された軸部５４ａからなる保持部５４と、円筒体５４ｂの内周面に、所定間隔で設けられたリング状の凸部となる被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５５ｄとから構成される。

【0071】

移動体１３の場合と同様に、軸部５４ａ及び円筒体５４ｂの材質に制限はないが、高精度の測定精度を実現するという観点からステンレス製であるのが好ましい。また、被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５５ｄは導電性を有していれば良く、この他に材質上の制限はないが、好ましい材質として、銅又はアルミニウムを例示することができる。また、図１３では、一例として、４個の被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄを設けているが、これに限られるものではなく、被検出部は、３つ以下（１以上）でも、５つ以上であっても良い。

【0072】

被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５５ｄは、それぞれその幅が第１コイル２１及び第２コイル２６のコイル長と同じ寸法Ｌに形成され、且つ、相互間の間隔が寸法Ｌとなっている。この被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５５ｄは、それぞれリング状に形成されたものを、打ち込みにより円筒体５４ｂ内に内嵌させることによって形成することできる。或いは、中空且つ円筒状の素体を円筒体５４ｂ内に内嵌させた後、凹部となる溝部を削り出すことによっても形成することができる。尚、被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５５ｄの内径は、第１コイル２１、第２コイル２６及び第３コイル３１が、これらに接触しないで通過可能な、できる限り小さな径に設定されている。

【0073】

この移動体５３を、矢示方向に移動させると、被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５５ｄ内を、第３コイル３１、第１コイル２１、及び第２コイル２６が相対的に通過し、これによって、各コイル３１，２１，２６から正弦波となる発振周波数が取り出される。

【0074】

また、図１４に示した移動体６０は、上述した移動体１３と移動体５３とを合体して、相互に連結させた複合型の移動体である。この例では、保持部５４の軸部５４ａが移動体１３の軸部１４と一体化され、円筒体５４ｂの底部が軸部１４により貫通されて、当該底部が軸部１４に固着された態様を採る。そして、移動体１３の被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄが、移動体５３の円筒体５４ｂ内に位置し、それぞれの位置が、被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５５ｄに対して合致するように設けられている。尚、被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄと、被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５５ｄとの間の間隔は、第３コイル３１、第１コイル２１、及び第２コイル２６が相対的に通過可能な間隔となっている。

【0075】

この移動体６０を、矢示方向に移動させると、被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄと、被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５５ｄとの隙間内に、第３コイル３１、第１コイル２１、及び第２コイル２６が進入してそれぞれが相対的に通過し、これによって、各コイル３１，２１，２６から正弦波となる発振周波数が取り出される。そして、この態様では、被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄと、被検出部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ及び５５ｄとによって、第３コイル３１、第１コイル２１、及び第２コイル２６を挟み込む態様となっているので、各コイル３１，２１，２６から取り出される正弦波としての発振周波数の変化を大きくすることができ、より高精度な位置検出が可能となる。

【0076】

また、上例では、第１検出部２０の第１コイル２１、第２検出部２５の第２コイル２６及び第３検出部の第３コイル３１を中空の円筒形状に形成したが、第１コイル２１、第２コイル２６及び第３コイル３１の形状は、このような中空の円筒形状に限られるものではなく、図１５に示すような平面的な形状を有するものであっても良い。図１１に示した３以上の検出部を設けた態様においても同様である。

【0077】

図１５に示した位置検出装置１００は、第１検出部１２０、第２検出１２５及び第３検出部１３０、移動体１１３の構成が上述した位置検出装置１と異なる。したがって、図１５において、位置検出装置１と同じ構成部分については同じ符号を付している。

【0078】

図１５に示すように、位置検出装置１００は、基板１１６上に平面的に形成され、且つ移動体１１３の移動方向である矢示方向に沿って一列に整列された第３コイル１３１、第１コイル１２１及び第２コイル１２６を備えている。この位置検出装置１００では、第１コイル１２１及び両端部１２１ａ，１２１ｂ間に接続されたコンデンサ１２２から第１検出部１２０が構成され、第２コイル１２６及びその両端部１２６ａ，１２６ｂ間に接続されたコンデンサ１２７から第２検出部１２５が構成される。また、第３コイル１３１及びその両端部１３１ａ，１３１ｂ間に接続されたコンデンサ１３２から第３検出部１３０が構成される。

【0079】

そして、第１コイル１２１の両端部１２１ａ，１２１ｂ、第２コイル１２６の両端部１２６ａ，１２６ｂ及び第３コイル１３１の両端部１３１ａ，３１ｂがそれぞれ基板１１６上に設けられた前記発振制御・周波数変換器４０に接続されている。第１コイル１２１、第２コイル１２６及び第３コイル１３１のコイル長（矢示方向の幅）、並びに配置間隔は、位置検出装置１の例と同じである。

【0080】

図１６に示すように、移動体１１３は軸部１１４及び本体１１５から構成される。軸部１１４は中実の円筒状を有し、前記測定子１２と同軸となるように当該測定子１２に連結され、適宜支持部材によって、軸線に沿った方向に移動可能に支持される。本体１１５は、正面から見て、櫛歯状、言い換えれば、輪郭線が矩形波状に形成されており、図１６において下方に突出する４つの突出部が形成され、右から順に被検出部１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ及び１１５ｄとなっている。移動方向（変位方向）である矢示方向における各被突出部１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ及び１１５ｄの幅、及びその間の谷部の幅は、位置検出装置１の移動体１３における例と同じである。また、移動体１１３は、その被検出部１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ及び１１５ｄの下面と、基板１１６の上面と間に、所定の間隔をあけて、一列に整列された第３コイル１３１、第１コイル１２１及び第２コイル１２６の上方を矢示方向に変位可能に設けられている。

【0081】

以上の構成を備えた位置検出装置１００においても、上述した位置検出装置１と同様の作用、効果が奏される。

【0082】

また、この位置検出装置１００において、前記移動体１１３は、図１７に示した変形例としての態様を採ることができる。

【0083】

図１７（ａ）に示した移動体１４３は、軸部１４４及び本体１４５から構成される。軸部１４４は中実の円筒状を有し、前記測定子１２と同軸となるように当該測定子１２に連結され、適宜支持部材によって、軸線に沿った方向に変位可能に支持される。本体１４５は、その変位方向（矢示方向）に沿って長尺に設けられる平面視矩形状をしており、第３コイル１３１、第１コイル１２１及び第２コイル１２６と対向する側の面に、矩形の導体が変位方向に沿って列設されている。導体は右から順に被検出部１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃ及び１４６ｄとなっている。変位方向（矢示方向）における各被検出部１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃ及び１４６ｄの幅、及びその間隔は、位置検出装置１の移動体１３における例と同じである。

【0084】

また、図１７（ｂ）に示した移動体１５３は、軸部１５４及び本体１５５から構成される。軸部１５４は中実の円筒状を有し、前記測定子１２と同軸となるように当該測定子１２に連結され、適宜支持部材によって、軸線に沿った方向に変位可能に支持される。本体１５５は導体から構成されており、その変位方向（矢示方向）に沿って長尺に設けられる平面視矩形状をしている。また、本体１５５は、その長手方向に沿って、４つの矩形をした打ち抜き空間が形成されており、残った導体部分が、右から順に被検出部１５６ａ，１５６ｂ，１５６ｃ及び１５６ｄとなっている。変位方向（矢示方向）における各被検出部１５６ａ，１５６ｂ，１５６ｃ及び１５６ｄの幅、及びその間隔は、位置検出装置１の移動体１３における例と同じである。

【0085】

また、図１５に示した第３コイル１３１、第１コイル１２１及び第２コイル１２６の基板１１６上への配置は、変形例として、図１８に示した配置を例示することができる。

【0086】

図１８（ａ）及び（ｂ）に示した例では、移動体１１３の変位方向（矢示方向）に沿って、第３コイル１３１、第１コイル１２１及び第２コイル１２６を設けるとともに、第１コイル１２１及び第２コイル１２６については、変位方向（矢示方向）と直交する方向に並設した配置にしている。また、第２コイル１２６は、第１コイル１２１に対して、Ｌ／２だけ移動体１１３の変位方向（矢示方向）にシフトしている。この例において、第２コイル１２６と第１コイル１２１との前記直交方向における間隔は、任意に設定される。尚、相対変位検出部としてｎ個のコイルを設ける場合には、各コイル相互間で移動体１１３の変位方向（矢示方向）にシフト距離は、（Ｌ±Ｌ／ｎ）に一般化される。

【0087】

そして、第３コイル１３１は、（ａ）に示すように、変位方向と直交する方向において、第１コイル１２１及び第２コイル１２６の内側に配置することができ、或いは、（ｂ）に示すように、変位方向と直交する方向において、第２コイル１２６の外側に配置することができ、また、図示はしていないが、同じく変位方向と直交する方向において、第１コイル１２１の外側に配置することができる。これらの場合、移動体１３１の変位方向と直交する方向の幅、言い換えれば、その被検出部１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄの幅は、これらが第３コイル１３１、第１コイル１２１及び第２コイル１２６と上下方向に重なる幅に設けられる。図１７に示した移動体１４３及び１５３についても同様である。

【0088】

また、上例では、位置算出部４１及びデータ記憶部４２を、測定部１０としてケース１１内に設けた構成としたが、このような構成に限られるものではなく、位置算出部４１及びデータ記憶部４２を、ケース１１とは別に向けた構成としても良い。この場合、位置算出部４１と発振制御・周波数変換器４０とは通信手段によって接続され、発振制御・周波数変換器４０から位置算出部４１に発振周波数データが送信される。そして、この場合に、表示部５０も測定部１０とは別体として設けられていてもよく、表示部１０は位置算出部４１及びデータ記憶部４２と一体的に形成されていても良い。

【0089】

或いは、測定部１０と表示部５０とが別体として設けられ、位置算出部４１と表示部１０とが通信手段によって接続された構成であっても良い。この場合、位置算出部４１から表示部５０に測定値としての位置データが送信され、表示部５０に測定値が表示される。

【0090】

繰り返しになるが、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

【符号の説明】

【0091】

１ 位置検出装置
１０ 測定部
１１ ケース
１２ 測定子
１３ 移動体
１４ 軸部
１５ 被検出部
１５ａ 第１被検出部
１５ｂ 第２被検出部
１５ｃ 第３被検出部
１５ｄ 第４被検出部
２０ 第１検出部
２１ 巻き線コイル
２２ コンデンサ
２５ 第２検出部
２６ 巻き線コイル
２７ コンデンサ
３０ 第３検出部
３１ 巻き線コイル
３２ コンデンサ
４０ 発振制御・周波数変換器
４１ 位置算出部
４２ データ記憶部
５０ 表示部

【要約】

【課題】高い分解能で高精度に位置検出することができる位置検出装置を提供する。
【解決手段】長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄを有する移動体１３と、移動体１３の移動方向に沿って配列され、移動体１３の各被検出部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと所定間隔をあけて対向可能に設けられた第１検出部２０及び第２検出部２５と、第１検出部２０及び第２検出部２５からの出力信号を処理して、移動体１３の変位を検出する変位検出部４０，４１と、を備える。第１検出部２０及び第２検出部２５は、それぞれ、ＬＣ回路を形成するための巻き線コイル２１，２６、及び該巻き線コイル２１，２６の両端部間に接続されたコンデンサ２２，２７を備える。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】