位置センサ

【課題】サーチコイルに対する励磁信号のノイズ的影響を除去することでセンサ出力のＳ／Ｎ比を向上させ、検出誤差を低減すること。
【解決手段】ロータリーエンコーダ１は、ステータコアと、ステータコアと隙間を介して対向しながら回転可能に設けられるロータコアと、ロータコアに設けられ、所定のピッチでジグザグに折り返された励磁コイルと、ステータコアに設けられ、励磁コイルと隙間を介して対向して配置され、所定のピッチでジグザグに折り返されたサーチコイル２３と、励磁コイルに供給される励磁信号を出力する励磁信号出力回路３１，３２，３３と、励磁信号と同位相又は逆位相の信号をサーチコイル２３から出力されるサーチ信号に注入して合成する注入回路３５とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可動体の動作位置を検出するために使用される位置センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、各分野で広く用いられている回転角センサを挙げることができる。自動車用エンジンでは、その回転速度や回転位相を検出するために、回転角センサの一つであるクランク角センサが採用されている。
【０００３】
この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載されたロータリー形スケールが知られている。このスケールは、互いに対向して配置されたロータとステータとを備える。ロータには、ロータ側コイルパターン（サーチコイル）が設けられ、ステータには、サーチコイルと向かい合わせになるように対向して配置されたステータ側コイルパターン（励磁コイル）が設けられる。また、ロータには、ロータ側ロータリートランスが設けられ、ステータには、ロータ側ロータリートランスと向かい合わせになるようにステータ側ロータリートランスが設けられる。ロータは、例えば、モータ等の回転軸上に取り付けられて同軸と一体回転可能に設けられ、ステータは、モータ等のケースに固定される。ここで、励磁コイル及びサーチコイルは、それぞれジグザグ状に折り返され且つ全体が円環状に形成される。そして、このロータリー形スケールでは、励磁コイルに交流電流を流すことにより、励磁信号を発生させ、ロータ（サーチコイル）の回転角度に対して（すなわち励磁コイルとサーチコイルの相対位置関係の変化に応じた電磁結合度の変化に応じて）、周期的（周期＝サーチコイルのパターンピッチ）に変化する誘導電圧がサーチコイルに発生する。この誘導電圧はロータ側ロータリートランスからステータ側ロータリートランスに伝達さ、この誘導電圧の変化量から、ロータ（すなわちロータが結合されたモータ等の回転軸）の回転角度を検出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１６１５４号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２２０５号公報
【特許文献３】特表２００１−５２０７４３号公報
【特許文献４】特開平４−２７６５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載のロータリー形スケールでは、励磁コイルで発生した励磁信号の成分を、サーチコイルがノイズとして入り込んでしまい、スケール出力のＳ／Ｎ比を悪化させ、検出誤差を生じさせるおそれがあった。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、サーチコイルに対する励磁信号のノイズ的影響を除去することでセンサ出力のＳ／Ｎ比を向上させ、検出誤差を低減することを可能とした位置センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、固定される固定板と、固定板と隙間を介して対向しながら動作可能に設けられる可動板と、固定板及び可動板の一方に設けられ、所定のピッチでジグザグに折り返された励磁コイルと、固定板及び可動板の他方に設けられ、励磁コイルと隙間を介して対向して配置され、所定のピッチでジグザグに折り返されたサーチコイルと、励磁コイルに供給される励磁信号を出力する励磁信号出力回路とを備えた位置センサであって、励磁信号と同位相又は逆位相の信号をサーチコイルから出力されるサーチ信号に注入して合成する注入回路を備えたことを趣旨とする。
【０００８】
上記発明の構成によれば、可動板が、固定板と隙間を介して対向しながら動作することにより、励磁コイルとサーチコイルが隙間を介して対向しながら相対的に動作する。このとき、励磁信号出力回路から出力される励磁信号により励磁コイルが励磁されることにより、励磁コイルに磁界が発生してサーチコイルに誘起電力が発生する。そして、その誘起電力が、可動板の動作変位を反映したサーチ信号として出力される。ここで、注入回路にて、サーチコイルから出力されるサーチ信号に励磁信号と同位相又は逆位相の信号が注入されて合成されるので、励磁コイルで発生してサーチコイルにノイズとして入り込んでしまう励磁信号の成分が、上記同位相又は逆位相の信号により打ち消される。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、注入回路により励磁信号と同位相又は逆位相の信号が合成されたサーチ信号に対し検波処理を行う検波回路と、検波回路の出力を平滑化するローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力を矩形波化するコンパレータとを備えたことを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、注入回路により励磁信号と同位相又は逆位相の信号が合成されたサーチ信号に対し検波回路により検波処理が行われ、その検波回路からの出力信号がローパスフィルタにより平滑化される。そして、そのローパスフィルタの出力がコンパレータにより矩形化される。従って、コンパレータから出力される矩形波につき、その立ち上がり又は立ち下がりの両端をサーチタイミングとして使用可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、サーチコイルに対する励磁信号のノイズ的影響を除去することができ、センサ出力のＳ／Ｎ比を向上させることができ、検出誤差を低減することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、位置センサからの出力信号に係る分解能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係り、ロータリエンコーダを示す概略構成図。
【図２】同実施形態に係り、ロータ側コイル層を示す正面図。
【図３】同実施形態に係り、ステータ側コイル層を示す正面図。
【図４】同実施形態に係り、ロータリエンコーダの電気的構成を示すブロック回路図。
【図５】同実施形態に係り、コントローラの電気的構成を示すブロック回路図。
【図６】同実施形態に係り、励磁コイルとサーチコイルとの結合状態の変化に対応する各種信号の変化を示すタイムチャート。
【図７】第２実施形態に係り、ロータ側コイル層を示す正面図。
【図８】同実施形態に係り、ステータ側コイル層を構成する第１層を示す正面図。
【図９】同実施形態に係り、ステータ側コイル層を構成する第２層を示す正面図。
【図１０】同実施形態に係り、ロータリエンコーダの電気的構成を示すブロック回路図。
【図１１】同実施形態に係り、コントローラの電気的構成を示すブロック回路図。
【図１２】同実施形態に係り、Ａ信号、Ｂ信号及びＺ信号の変化を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下、この発明の位置センサを「電磁誘導式ロータリーエンコーダ」に具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１に、この実施形態のロータリエンコーダ１を概略構成図により示す。このロータリーエンコーダ１は、一例として、エンジン２のクランクシャフト３に対応して設けられ、クランクシャフト３の動作位置（回転角度）を検出するために使用される。このロータリーエンコーダ１は、ステータ４と、ステータ４と隙間５を介して対向しながら回転可能に設けられるロータ６と、コントローラ７と、これらの部品４，６，７を収容するハウジング８とを備える。ステータ４は、本発明の固定板としてのステータコア１１と、ステータコア１１のロータ６との対向面側に設けられるロータ側コイル層１２とを含む。ロータ６は、本発明の可動板としてのロータコア１３と、ロータコア１３のステータ４との対向面側に設けられるステータ側コイル層１４とを含む。
【００１６】
ステータコア１１及びロータコア１３は、互いにほぼ同じ大きさの円板形状に形成される。ステータコア１１を含むステータ４はハウジング８に固定され、ロータコア１３を含むロータ６はハウジング８に回転可能に支持される。ロータコア１３には、ロータ側コイル層１４が設けられる側面と反対の側面の中央に入力軸１５が一体に設けられる。この入力軸１５がハウジング８から突出して設けられる。入力軸１５は、カップリング１６を介してクランクシャフト３に連結される。
【００１７】
図２に、ロータ側コイル層１４を正面図により示す。このコイル層１４は、略円環状に形成された励磁コイル２１と、その励磁コイル２１の内側に円環状に形成されたロータ側ロータリートランス２２とを含む。励磁コイル２１は、所定のピッチでジグザグに折り返された導体パターンにより形成される。ロータ側ロータリートランス２２は、円形に巻き重ねられた導体パターンにより形成される。これら励磁コイル２１とロータ側ロータリートランス２２は、絶縁層（図示略）により覆われる。
【００１８】
図３に、ステータ側コイル層１２を正面図により示す。このコイル層１２は、略円環状に形成されたサーチコイル２３と、そのサーチコイル２３の内側に円環状に形成されたステータ側ロータリートランス２４とを含む。サーチコイル２３は、励磁コイル２１と同じピッチでジグザグに折り返された導体パターンにより形成される。ステータ側ロータリートランス２４は、円形に巻き重ねられた導体パターンにより形成される。これらサーチコイル２３とステータ側ロータリートランス２４は、絶縁層（図示略）により覆われる。
【００１９】
図４に、この実施形態のロータリエンコーダ１の電気的構成をブロック回路図により示す。コントローラ７は、ステータ４に設けられるサーチコイル２３とステータ側ロータリートランス２４のそれぞれに接続される。ロータ６に設けられる励磁コイル２１とロータ側ロータリートランス２２は互いに接続される。コントローラ７は、励磁コイル２１に供給される励磁信号を出力する。出力された励磁信号は、ステータ側ロータリートランス２４及びロータ側ロータリートランス２２を介して励磁コイル２１に供給される。この励磁信号により励磁コイル２１が励磁されることで、励磁コイル２１に磁界が発生してサーチコイル２３に誘起電力が発生する。そして、この誘起電力が、ロータ６の回転を反映したサーチ信号としてサーチコイル２３からコントローラ７へ出力される。
【００２０】
図５に、この実施形態のコントローラ７の電気的構成をブロック回路図により示す。コントローラ７は、高周波発振器３１、正弦波化用の第１ローパスフィルタ３２、リニアアンプよりなる励磁アンプ３３、位相調整回路３４、注入回路３５、差動アンプ３６、アンプ３７、同期検波回路３８、第２ローパスフィルタ３９及びコンパレータ４０を備える。
【００２１】
励磁アンプ３３は、励磁コイル２１に供給される高周波の励磁信号を、ステータ側ロータリートランス２４へ出力するようになっている。高周波発振器３１は、第１ローパスフィルタ３２を介して励磁アンプ３３へ高周波の信号を供給するようになっている。この高周波として、例えば「１.７ＭＨｚ」の周波数が想定される。この実施形態では、高周波発振器３１、第１ローパスフィルタ３２及び励磁アンプ３３により、本発明の励磁信号出力回路が構成される。
【００２２】
差動アンプ３６及びアンプ３７は、励磁コイル２１に供給される励磁信号に応じてサーチコイル２３から出力されるサーチ信号を段階的に増幅して同期検波回路３８へ供給する。同期検波回路３８は、供給されたサーチ信号に対し検波処理を行うようになっている。ここで、高周波発振器３１から出力される高周波の信号は、位相調整回路３４により位相が調整されてから同期検波回路３８へ供給されるようになっている。第２ローパスフィルタ３９は、同期検波回路３８から出力される検波信号を平滑化してコンパレータ４０へ出力するようになっている。コンパレータ４０は、平滑化された検波信号をゼロクロス波形整形により矩形波化することでゼロクロス信号に整形して出力するようになっている。
【００２３】
この実施形態では、励磁アンプ３３から出力される励磁信号が注入回路３５に供給されるようになっている。そして、差動アンプ３６により増幅されたサーチ信号には、注入回路３５により、励磁信号と同位相又は逆位相の信号が注入されて合成されるようになっている。
【００２４】
ここで、上記したロータリエンコーダ１の基本動作について説明する。図６に、（Ａ）励磁コイル２１とサーチコイル２３との結合状態、（Ｂ）サーチコイル２３から出力されるサーチ信号、（Ｃ）第２ローパスフィルタ３９から出力される平滑化された検波信号、（Ｄ）コンパレータ４０から出力されるゼロクロス信号の相互関係をタイムチャートにより示す。
【００２５】
図６（Ａ）の（１）〜（５）には、互いに対向する励磁コイル２１とサーチコイル２３との重なり具合、すなわち「結合状態」の変化を示す。ここで、（１）、（３）及び（５）は、励磁コイル２１とサーチコイル２３が電気角の位相で「９０°」ずれた状態を示す。（２）は、励磁コイル２１とサーチコイル２３が電気角の位相でずれていない状態を示す。（４）は、励磁コイル２１とサーチコイル２３が電気角の位相で「１８０°」ずれた状態を示す。励磁コイル２１とサーチコイル２３のこのような結合状態の変化に対応したサーチ信号、平滑化された検波信号及びゼロクロス信号の変化を、図６（Ｂ）〜（Ｄ）に示す。図６（Ｂ）に示す高周波のサーチ信号を検波して平滑化することにより、図６（Ｃ）に示すような低周波の検波信号が得られ、それを矩形波化することにより、図６（Ｄ）に示すようなゼロクロス信号が得られる。
【００２６】
以上説明したこの実施形態のロータリーエンコーダ１によれば、ロータ６が、ステータ４と隙間５を介して対向しながら回転することにより、励磁コイル２１とサーチコイル２３が隙間５を介して対向しながら相対的に回転する。このとき、励磁アンプ３３から出力される励磁信号により励磁コイル２１が励磁されることで、励磁コイル２１に磁界が発生してサーチコイル２３に誘起電力が発生する。そして、その誘起電力が、ロータ６の回転角度を反映したサーチ信号として出力される。
【００２７】
ここで、この実施形態では、注入回路３５にて、サーチコイル２３から出力されるサーチ信号に励磁信号と同位相又は逆位相の信号が注入されて合成される。このため、励磁コイル２１で発生し、サーチコイル２３にノイズとして入り込んでしまう励磁信号の成分が、上記同位相又は逆位相の信号により打ち消される。すなわち、図５において、差動アンプ３６から出力される高周波のサーチ信号には、ノイズによる歪みが含まれる。しかし、注入回路３５により励磁信号と同位相又は逆位相の信号が注入されることで、アンプ３７に入力されるサーチ信号には、歪みが含まれていないことが分かる。このようにサーチ信号に入り込んだノイズ成分が除去される。この結果、サーチコイル２３に対する励磁信号のノイズ的影響を除去することができ、ロータリーエンコーダ１としての出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ、ロータリーエンコーダ１による検出誤差を低減することができる。
【００２８】
この実施形態では、注入回路３５により励磁信号と同位相又は逆位相の信号が合成され、アンプ３７により増幅されたサーチ信号に対し、同期検波回路３８により検波処理が行われる。その後、その同期検波回路３８からの出力信号が第２ローパスフィルタ３９により平滑化される。そして、その第２ローパスフィルタ３９の出力がコンパレータ４０により矩形化される。従って、コンパレータ４０から出力される矩形波につき、その立ち上がり又は立ち下がりの両端をサーチタイミングとして使用が可能となる。このため、ロータリーエンコーダ１からの出力信号に係る分解能を向上させることができる。
【００２９】
＜第２実施形態＞
次に、この発明の位置センサを「電磁誘導式ロータリーエンコーダ」に具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
なお、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。この実施形態では、ステータ４、ロータ６及びコントローラ７の構成の点で、第１実施形態と構成が異なる。
【００３１】
図７に、ロータ側コイル層１４を正面図により示す。このコイル層１４は、略円環状に形成されたＡ信号用及びＢ信号用の第１励磁コイル５１と、その励磁コイル５１の内側に円環状に形成されたＡ信号用及びＢ信号用の第１ロータ側ロータリートランス５２と、そのロータ側ロータリートランス５２の内側に略円環状に形成されたＺ信号用の第２励磁コイル５３と、その励磁コイル５３の内側に円環状に形成されたＺ信号用の第２ロータ側ロータリートランス５４とを含む。第１励磁コイル５１は、所定のピッチでジグザグに折り返された導体パターンにより形成される。第２励磁コイル５３は、環状に巻き重ねられた二つのコイルパターンを円環状に配置することで形成される。第１及び第２のロータ側ロータリートランス５２，５４は、円形に巻き重ねられた導体パターンにより形成される。これら励磁コイル５１，５３とロータ側ロータリートランス５２，５４は、絶縁層（図示略）により覆われる。
【００３２】
図８に、ステータ側コイル層１２を構成する第１層１２Ａを正面図により示す。図９に、ステータ側コイル層１２を構成する第２層１２Ｂを正面図により示す。ステータ側コイル層１２は、これら第１層１２Ａと第２層１２Ｂを重ね合わせることにより構成される。
【００３３】
図８に示すように、第１層１２Ａは、略円環状に形成されたＡ信号用の第１サーチコイル５５と、そのサーチコイル５５の内側に円環状に形成されたＡ信号用及びＢ信号用の第１ステータ側ロータリートランス５６と、そのステータ側ロータリートランス５６の内側に略円環状に形成されたＺ信号用の第２サーチコイル５７と、そのサーチコイル５７の内側に円環状に形成されたＺ信号用の第２ステータ側ロータリートランス５８とを含む。第１サーチコイル５５は、第１励磁コイル５１と同じピッチでジグザグに折り返された導体パターンにより形成される。第２サーチコイル５７は、環状に巻き重ねられた複数のコイルパターンをずらしながら重ねて円環状に配置することで形成される。第１及び第２のステータ側ロータリートランス５６，５８は、それぞれ円形に巻き重ねられた導体パターンにより形成される。これらサーチコイル５５，５７とステータ側ロータリートランス５６，５８は、絶縁層（図示略）により覆われる。
【００３４】
図９に示すように、第２層１２Ｂは、略円環状に形成されたＢ信号用の第３サーチコイル５９を含む。第３サーチコイル５９は、第１サーチコイル５５と同じピッチでジグザグに折り返された導体パターンにより形成される。第３サーチコイル５９は、第１層１２Ａの上に、第１サーチコイル５５と電気角の位相で「９０°」ずらしながら重ねて配置され、絶縁層（図示略）により覆われる。
【００３５】
図１０に、この実施形態のロータリエンコーダ１の電気的構成をブロック回路図により示す。コントローラ７は、ステータ４に設けられる第１〜第３のサーチコイル５５，５７，５９と第１及び第２のステータ側ロータリートランス５６，５８のそれぞれに接続される。ロータ６に設けられる第１励磁コイル５１と第１ロータ側ロータリートランス５２は互いに接続される。ロータ６に設けられる第２励磁コイル５３と第２ロータ側ロータリートランス５４は互いに接続される。コントローラ７は、第１及び第２の励磁コイル５１，５３に供給される励磁信号を出力する。出力された励磁信号は、第１及び第２のステータ側ロータリートランス５６，５８及び第１及び第２のロータ側ロータリートランス５２，５４を介して第１及び第２の励磁コイル５１，５３に供給される。この励磁信号により第１及び第２の励磁コイル５１，５３が励磁されることで、それら励磁コイル５１，５３に磁界が発生して第１〜第３のサーチコイル５５，５７，５９に誘起電力が発生する。そして、これら誘起電力が、ロータ６の回転を反映したサーチ信号として第１〜第３のサーチコイル５５，５７，５９からコントローラ７へＡ信号、Ｂ信号及びＺ信号として出力される。
【００３６】
図１１に、この実施形態のコントローラ７の電気的構成をブロック回路図により示す。コントローラ７は、高周波発振器３１、正弦波化用の第１ローパスフィルタ３２、リニアアンプよりなる第１励磁アンプ３３Ａ、第２励磁アンプ３３Ｂ、位相調整回路３４、第１注入回路３５Ａ、第２注入回路３５Ｂ、第３注入回路３５Ｃ、第１差動アンプ３６Ａ、第２差動アンプ３６Ｂ、第３差動アンプ３６Ｃ、第１アンプ３７Ａ、第２アンプ３７Ｂ、第３アンプ３７Ｃ、第１同期検波回路３８Ａ、第２同期検波回路３８Ｂ、第３同期検波回路３８Ｃ、第２ローパスフィルタ３９Ａ、第３ローパスフィルタ３９Ｂ、第４ローパスフィルタ３９Ｃ、第１コンパレータ４０Ａ、第２コンパレータ４０Ｂ及び第３コンパレータ４０Ｃを備える。
【００３７】
第１励磁アンプ３３Ａは、第１励磁コイル５１に供給される高周波の励磁信号を、第１ステータ側ロータリートランス５６へ出力するようになっている。第２励磁アンプ３３Ｂは、第２励磁コイル５３に供給される高周波の励磁信号を、第２ステータ側ロータリートランス５８へ出力するようになっている。高周波発振器３１は、第１ローパスフィルタ３２を介して第１及び第２の励磁アンプ３３Ａ，３３Ｂへ高周波の信号を供給するようになっている。この高周波として、例えば「１.７ＭＨｚ」の周波数が想定される。この実施形態では、高周波発振器３１、第１ローパスフィルタ３２、第１及び第２の励磁アンプ３３Ａ，３３Ｂにより、本発明の励磁信号出力回路が構成される。
【００３８】
第１差動アンプ３６Ａ及び第１アンプ３７Ａは、第１励磁コイル５１に供給される励磁信号に応じて第１サーチコイル５５から出力されるサーチ信号であるＡ信号を段階的に増幅して第１同期検波回路３８Ａへ供給する。第１同期検波回路３８Ａは、供給されたＡ信号に対し検波処理を行うようになっている。ここで、高周波発振器３１から出力される高周波の信号は、位相調整回路３４により位相が調整されてから第１同期検波回路３８Ａへ供給される。第２ローパスフィルタ３９Ａは、第１同期検波回路３８Ａから出力される検波信号を平滑化して第１コンパレータ４０Ａへ出力するようになっている。第１コンパレータ４０Ａは、平滑化された検波信号をゼロクロス波形整形により矩形波化することによりゼロクロス信号に整形してＡ信号として出力するようになっている。
【００３９】
第２差動アンプ３６Ｂ及び第２アンプ３７Ｂは、第１励磁コイル５１に供給される励磁信号に応じて第２サーチコイル５７から出力されるサーチ信号であるＢ信号を段階的に増幅して第２同期検波回路３８Ｂへ供給する。第２同期検波回路３８Ｂは、Ｂ信号に対し検波処理を行うようになっている。ここで、高周波発振器３１から出力される高周波の信号は、位相調整回路３４により位相が調整されてから第２同期検波回路３８Ｂへ供給される。第３ローパスフィルタ３９Ｂは、第２同期検波回路３８Ｂから出力される検波信号を平滑化して第２コンパレータ４０Ｂへ出力するようになっている。第２コンパレータ４０Ｂは、平滑化された検波信号をゼロクロス波形整形により矩形波化することによりゼロクロス信号に整形してＢ信号として出力するようになっている。
【００４０】
第３差動アンプ３６Ｃ及び第３アンプ３７Ｃは、第２励磁コイル５３に供給される励磁信号に応じて第３サーチコイル５９から出力されるサーチ信号であるＺ信号を段階的に増幅して第３同期検波回路３８Ｃへ供給する。第３同期検波回路３８Ｃは、Ｚ信号に対し検波処理を行うようになっている。ここで、高周波発振器３１から出力される高周波の信号は、位相調整回路３４により位相が調整されてから第３同期検波回路３８Ｃへ供給される。第４ローパスフィルタ３９Ｃは、第３同期検波回路３８Ｃから出力される検波信号を平滑化して第３コンパレータ４０Ｃへ出力するようになっている。第３コンパレータ４０Ｃは、平滑化された検波信号をゼロクロス波形整形により矩形波化することによりゼロクロス信号に整形してＺ信号として出力するようになっている。
【００４１】
この実施形態では、第１励磁アンプ３３Ａから出力される励磁信号が第１及び第２の注入回路３５Ａ，３５Ｂに供給されるようになっている。そして、第１及び第２の差動アンプ３６Ａ，３６Ｂにより増幅されたサーチ信号には、第１及び第２の注入回路３５Ａ，３５Ｂにより、励磁信号と同位相又は逆位相の信号が注入されて合成されるようになっている。同様に、第２励磁アンプ３３Ｂから出力される励磁信号が第３注入回路３５Ｃに供給されるようになっている。そして、第３差動アンプ３６Ｃにより増幅されたサーチ信号には、第３注入回路３５Ｃにより、励磁信号と同位相又は逆位相の信号が注入されて合成されるようになっている。
【００４２】
上記したロータリエンコーダ１では、高周波発振器３１から出力される「１.７ＭＨｚ」の高周波信号を正弦波化し、Ａ信号及びＢ信号と、Ｚ信号との２系統に分配するようになっている。ここで、Ａ信号及びＢ信号は、１８０Ｘのコイル出力を同期検波した後に第１及び第２のコンパレータ４０Ａ，４０Ｂにより矩形波化した出力である。また、Ｚ信号は、１Ｘのコイル出力を同期検波した後に第３コンパレータ４０Ｃにより矩形波化した出力である。
【００４３】
図１２に、Ａ信号、Ｂ信号及びＺ信号の変化をタイムチャートにより示す。図１２に示すように、Ｚ信号は機械角で「３６０°」の周期で変化し、Ａ信号及びＢ信号は機械角で「２°」の周期で変化する。また、Ａ信号とＢ信号との間には、電気角で「９０°」の差がある。
【００４４】
以上説明したこの実施形態のロータリーエンコーダ１によれば、第１〜第３の注入回路３５Ａ〜３５Ｃにて、第１〜第３のサーチコイル５５，５７，５９から出力されるサーチ信号（Ａ信号、Ｂ信号及びＺ信号）と同位相又は逆位相の信号が注入されて合成されるので、第１及び第２の励磁コイル５１，５３で発生し、各サーチコイル５５，５７，５９にノイズとして入り込んでしまう励磁信号の成分が、上記同位相又は逆位相の信号により打ち消される。すなわち、図１１において、各差動アンプ３６Ａ〜３６Ｃから出力される高周波のサーチ信号（Ａ信号、Ｂ信号及びＺ信号）には、ノイズによる歪みが含まれる。しかし、各注入回路３５Ａ〜３５Ｃにより励磁信号と同位相又は逆位相の信号が注入されることで、第１〜第３のアンプ３７Ａ〜３７Ｃに入力されるサーチ信号（Ａ信号、Ｂ信号及びＺ信号）には、歪みが含まれていないことが分かる。このようにサーチ信号（Ａ信号、Ｂ信号及びＺ信号）に入り込んだノイズ成分が除去される。この結果、第１〜第３のサーチコイル５５，５７，５９に対する励磁信号のノイズ的影響を除去することができ、ロータリーエンコーダ１としての出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができ、ロータリーエンコーダ１による検出誤差を低減することができる。
【００４５】
また、この実施形態では、第１〜第３の注入回路３５Ａ〜３５Ｃにより励磁信号と同位相又は逆位相の信号が合成され、第１〜第３のアンプ３７Ａ〜３７Ｃにより増幅されたサーチ信号であるＡ信号、Ｂ信号及びＺ信号に対し、第１〜第３の同期検波回路３８Ａ〜３８Ｃにより検波処理が行われる。その後、それら同期検波回路３８Ａ〜３８Ｃからの出力信号が第２〜第４のローパスフィルタ３９Ａ〜３９Ｃにより平滑化される。そして、それらローパスフィルタ３９Ａ〜３９Ｃの出力が第１〜第３のコンパレータ４０Ａ〜４０Ｃにより矩形化される。従って、各コンパレータ４０Ａ〜４０Ｃから出力される矩形波のＡ信号、Ｂ信号及びＺ信号につき、それらの立ち上がり又は立ち下がりの両端をサーチタイミングとして使用が可能となる。このため、ロータリーエンコーダ１から出力されるＡ信号、Ｂ信号及びＺ信号に係る分解能を向上させることができる。
【００４６】
なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して実施することもできる。
【００４７】
（１）前記各実施形態では、ステータ４にサーチコイル２３を設け、ロータ６に励磁コイル２１を設けたが、ステータに励磁コイルを設け、ロータにサーチコイルを設けるように構成してもよい。
【００４８】
（２）前記各実施形態では、本発明の位置センサを「電磁誘導式ロータリーエンコーダ」に具体化したが、この位置センサを「電磁誘導式リニアエンコーダ」に具体化することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
この発明は、電磁誘導式ロータリーエンコーダや電磁誘導式リニアエンコーダに利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ロータリエンコーダ（位置センサ）
４ステータ
５隙間
６ロータ
７コントローラ
１１ステータコア（固定板）
１２ステータ側コイル層
１３ロータコア（可動板）
１４ロータ側コイル層
２１励磁コイル
２３サーチコイル
３１高周波発振器（励磁信号出力回路）
３２第１ローパスフィルタ（励磁信号出力回路）
３３励磁アンプ（励磁信号出力回路）
３３Ａ第１励磁アンプ（励磁信号出力回路）
３３Ｂ第２励磁アンプ（励磁信号出力回路）
３５注入回路
３５Ａ第１注入回路
３５Ｂ第２注入回路
３５Ｃ第３注入回路
３８同期検波回路
３８Ａ第１同期検波回路
３８Ｂ第２同期検波回路
３８Ｃ第３同期検波回路
３９第２ローパスフィルタ
３９Ａ第２ローパスフィルタ
３９Ｂ第３ローパスフィルタ
３９Ｃ第４ローパスフィルタ
４０コンパレータ
４０Ａ第１コンパレータ
４０Ｂ第２コンパレータ
４０Ｃ第３コンパレータ
５１第１励磁コイル
５３第２励磁コイル
５５第１サーチコイル
５７第２サーチコイル
５８第２ステータ側ロータリートランス
５９第３サーチコイル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定される固定板と、
前記固定板と隙間を介して対向しながら動作可能に設けられる可動板と、
前記固定板及び前記可動板の一方に設けられ、所定のピッチでジグザグに折り返された励磁コイルと、
前記固定板及び前記可動板の他方に設けられ、前記励磁コイルと隙間を介して対向して配置され、前記所定のピッチでジグザグに折り返されたサーチコイルと、
前記励磁コイルに供給される励磁信号を出力する励磁信号出力回路と
を備えた位置センサであって、
前記励磁信号と同位相又は逆位相の信号を前記サーチコイルから出力されるサーチ信号に注入して合成する注入回路を備えたことを特徴とする位置センサ。
【請求項２】
前記注入回路により前記励磁信号と同位相又は逆位相の信号が合成された前記サーチ信号に対し検波処理を行う検波回路と、
前記検波回路の出力を平滑化するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタの出力を矩形波化するコンパレータと
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の位置センサ。

【図１】