位置検知装置
【目的】複数位置を検出でき、設置場所の自由度が高い位置検知装置を提供する。
【構成】信号線Ｑ１〜Ｑ４は、複数の検知位置Ａ〜Ｇごとに電磁結合位置にあるか否かの組合せが異なる配線パターンで形成される。検知線Ｓ１は検知部１０に接続される。センサーユニット９は検知コイルＣ１，Ｃ２と、これに接続された信号搬送コイルＣＴを有する。信号線を駆動部２で交流駆動し、ユニット９を信号線上に配置すると、検知コイルＣ１，Ｃ２は検知位置に応じた信号線の組合せで交流信号をひろい、信号搬送コイルを介して検知線を交流駆動し、検知部はその波形からセンサーユニットが配置された検知位置を検出する。
【構成】信号線Ｑ１〜Ｑ４は、複数の検知位置Ａ〜Ｇごとに電磁結合位置にあるか否かの組合せが異なる配線パターンで形成される。検知線Ｓ１は検知部１０に接続される。センサーユニット９は検知コイルＣ１，Ｃ２と、これに接続された信号搬送コイルＣＴを有する。信号線を駆動部２で交流駆動し、ユニット９を信号線上に配置すると、検知コイルＣ１，Ｃ２は検知位置に応じた信号線の組合せで交流信号をひろい、信号搬送コイルを介して検知線を交流駆動し、検知部はその波形からセンサーユニットが配置された検知位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的な位置の検出や長さ・距離の測定を行う位置検知装置に係り、特に、電磁誘導の原理を応用し、相対的に移動可能とされた信号線とコイルの一方を交流駆動して他方から交流信号を取り出し、その波形によって位置等の割り出しを行う位置検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械的な位置の検出や長さの測定を電気的に行う場合は、従来は直接的な機械接点のＯＮ／ＯＦＦによって必要な位置を検出するものが一般的であった。例えば、下記特許文献１には、液面の上下に伴い上下動するフロートに磁石を設け、この磁石の位置変動によってリードスイッチの接点を開閉することで液面を検出する液面計に関する発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２１４９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したような直接的な機械接点のＯＮ／ＯＦＦによって必要な位置を検出する方法では、一つの装置で複数の位置を検出することは困難であった。そこで、複数の位置を検出する手法として、対象物の異なる複数の位置コードを印刷し、これを光学センサで読み取る方法も提案されているが、この方法では光学センサに対する外光の影響や対象物に印刷したコードの汚れ・埃の付着等により読取エラーの可能性が高いので設置できる環境が制限されていた。
【０００４】
そこで本発明は、一つの装置で複数の位置を検出することができ、外光の影響や環境条件の制約を受けにくいために設置場所の自由度が高く、例えば屋外や水中等でも使用可能であるような位置検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載された位置検知装置は、第１方向に並べられて第２方向に延設される電気的に独立した複数本の配線であって、各配線の電磁結合位置が第１方向について定められるとともに、第２方向に沿って複数の検知位置が設定されており、前記各検知位置ごとに、前記各配線がそれぞれの前記電磁結合位置にあるか否かの組合せが異なるような配線パターンで形成された複数本の信号線と、
前記信号線の前記第２方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、前記各検知位置に配置された場合に前記各信号線の前記各電磁結合位置に設定される複数のコイルを有する電磁結合部と、
前記複数本の信号線又は前記電磁結合部の各コイルを交流駆動する駆動部と、
前記複数本の信号線又は前記電磁結合部の各コイルを前記駆動手段によって交流駆動した場合に、前記各電磁結合位置において電磁誘導により前記電磁結合部の各コイル又は前記複数本の信号線に誘起される交流信号を検出して、前記信号線の前記第２方向における前記電磁結合部の位置を検知する検知部と、
を有することを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載された位置検知装置は、請求項１記載の位置検知装置において、
前記信号線とは電気的に独立して設けられ、前記信号線と隣接するように前記第１方向に並べられて前記第２方向に延設され、前記複数の検知位置では第１方向について定められた前記電磁結合位置に配置されるような配線パターンで形成され、前記検知部に接続された検知線をさらに有し、
前記電磁結合部の前記複数のコイルは、前記信号線の前記各検知位置に配置された場合に前記各電磁結合位置にある前記各信号線に流れる交流によって交流が誘起される検知コイルであり、
前記電磁結合部は、前記各検知位置に配置された場合に前記検知線に設定される信号搬送コイルをさらに備えるとともに、該信号搬送コイルには前記検知コイルが直列に接続されており、
前記駆動手段が前記信号線を交流駆動すると、前記信号線のいずれかの前記検知位置に配置された前記電磁結合部では、前記検知コイルに交流が誘起され、この交流が前記信号搬送コイルに流れて前記検知線に検知信号を発生させ、該検知信号を前記検知部が検知することにより前記電磁結合部が前記信号線のいずれの前記検知位置に配置されているかを検知することを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載された位置検知装置は、請求項１記載の位置検知装置において、
前記駆動部と、前記駆動部によって交流駆動される前記電磁結合部と、前記信号線が設けられ前記第２方向を長手方向とするシートを前記電磁結合部を経て出し入れ自在とした巻取機構とが設けられた本体を有し、
前記シートの先端には前記信号線に発生する交流の波形から前記シートの繰り出し長さを検知する前記検知部が設けられ、
前記駆動手段が前記電磁結合部の前記コイルを交流駆動して前記シートの前記信号線に誘起する交流を前記検知部が検知することにより、前記シートの前記信号線のいずれの前記検知位置が前記電磁結合部に位置しているかを検知して前記シートの前記本体からの引き出し長さを検知することを特徴としている。
【０００８】
請求項４に記載された位置検知装置は、請求項１記載の位置検知装置において、
前記複数本の信号線は、前記第２方向を長手方向とするシートにそれぞれ閉ループ状に構成され、前記第２方向に沿うその一方側が前記配線パターンで形成されるとともに、前記第２方向に沿うその他方側は前記一方側の前記検知位置において一定の間隔をおいてそれぞれ第２方向に平行となるように形成されており、
前記電磁結合部の前記複数のコイルは、前記検知部に接続されており、前記信号線の前記各検知位置に配置された場合に前記各電磁結合位置にある前記各信号線に流れる交流によって交流が誘起される検知コイルであり、
前記電磁結合部には、前記駆動部に接続され、前記信号線の前記他方側の前記各検知位置に配置された場合に前記駆動部から与えられた交流により前記信号線を交流で駆動する駆動コイルがさらに設けられており、
前記駆動手段が前記電磁結合部の前記駆動コイルを交流駆動すると、前記シートの前記信号線に交流が誘起され、この交流が前記電磁結合部の前記検知コイルに交流を誘起し、この交流が前記検知部に検知されることにより、前記シートの前記信号線のいずれの前記検知位置に前記電磁結合部が設定されているかを検知することを特徴としている。
【０００９】
請求項５に記載された位置検知装置は、請求項１記載の位置検知装置において、
前記駆動部が前記信号線又は前記コイルに与える交流は間欠信号であり、前記検知部は前記間欠信号の組合せによって前記第２方向に関する前記信号線と前記電磁結合部の相対的な位置を検知することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載された位置検知装置によれば、複数本の信号線を駆動手段によって交流駆動すれば、電磁結合部のコイルには電磁誘導により交流信号が誘起されるので、これを検知部で検出することができる。又は、電磁結合部のコイルを駆動手段によって交流駆動すれば、複数本の信号線には電磁誘導により交流信号が誘起されるので、これを検知部で検出することができる。ここで、検知部において検知される交流信号は、電磁結合部が配置されている信号線の各検知位置ごとに異なる配線パターンに応じた波形となるので、信号線に設定された複数の検知位置のいずれに電磁結合部が存在するかを、この波形から判断することができ、信号線に対する電磁結合部の相対的な位置を検出することができる。
【００１１】
請求項２に記載された位置検知装置によれば、複数本の信号線を駆動手段によって交流駆動すれば、電磁結合部の検知コイルには電磁誘導により交流信号が誘起される。検知コイルに誘起された交流信号は、電磁結合部の信号搬送コイルに加えられて検知線に交流信号を発生させ、この交流信号が検知部で検出される。ここで、検知部において検知される交流信号は、電磁結合部が配置されている信号線の各検知位置ごとに異なる配線パターンに応じた波形となるので、信号線に設定された複数の検知位置のいずれに電磁結合部が存在するかを、この波形から判断することができ、信号線に対する電磁結合部の相対的な位置を検出することができる。
【００１２】
例えば、請求項２に記載された位置検知装置を液面計へ適用する場合には、信号線の第２方向を液面が移動する上下方向に設定しておき、電磁結合部をフロートに設けて液面の上下に伴い信号線に沿って上下動可能としておけば、液面が上下してフロートが移動し、フロートに設けた電磁結合部が対面する信号線の検知位置が変われば、検知部は当該検知位置を検知線に流れる交流信号の波形から検知できるので、液面の位置を知ることができる。
【００１３】
請求項３に記載された位置検知装置によれば、シートを巻取機構から任意の長さだけ引き出した状態で、電磁駆動部を駆動手段によって交流駆動すれば、信号線には電磁誘導により交流信号が誘起され、この交流信号は引き出したシートの先端に設けられた検知部で検知される。ここで、検知部において検知される交流信号は、電磁結合部が対面しているシートの信号線の各検知位置ごとに異なる配線パターンに応じた波形となるので、信号線に設定された複数の検知位置のいずれと電磁結合部が対面しているかを該波形から判断することができ、シートをどれ程の長さだけ巻取機構から引き出したが判断できる。
【００１４】
例えば、請求項３に記載された位置検知装置を長さ測定に適用する場合には、シートの検知位置乃至これに対応するシート引き出し長さを表示できる表示手段をシートの先端に設けた検知部に設けておき、測定起点に本体を設けて測定方向にシートを引き出していき、表示手段の表示を見てシートの引き出しを停止すれば、測定起点からシート先端までの長さを測定することができる。
【００１５】
請求項４に記載された位置検知装置によれば、シートを測定対象上に敷き、シートの長手方向に沿って電磁結合部を移動させていき、所望の距離だけ移動したところで停止する。この状態において電磁駆動部の駆動部を駆動手段によって交流駆動すれば、信号線には電磁誘導により交流信号が誘起され、この交流信号が電磁駆動部の検知コイルに交流信号を誘起し、この交流信号が前記検知部に検知される。ここで、検知部において検知される交流信号は、電磁結合部が対面しているシートの信号線の各検知位置ごとに異なる配線パターンに応じた波形となるので、信号線に設定された複数の検知位置のいずれと電磁結合部が対面しているかを該波形から判断することができ、シートの長手方向のいずれの位置に電磁誘導部があるかが判断できる。
【００１６】
例えば、請求項４に記載された位置検知装置を長さ測定に適用する場合には、シートを測定対象（例えばグラウンド等の地面の上）に敷き、駆動部と検知部を作動させながら電磁結合部をシートの長手方向に沿って（測定線の第２方向に沿って）移動していき、検知部の検知結果を確認しながら、所望の位置で電磁結合部を止めれば、電磁結合部の移動量を示す検知部の検知結果から、電磁結合部の所望の移動長さ（基準位置からの所定距離）を得ることができる。
【００１７】
請求項５に記載された位置検知装置によれば、以上の各構成における効果において、信号線又はコイルに与える交流を間欠信号としているので、電磁結合部が配置されている信号線の各検知位置に固有の配線パターンに応じた波形の信号として、位置の検知信号を得ることができる。信号線の本数乃至これに対応する電磁結合部のコイルの数を増やせば、波形で識別可能な検知位置を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するために特許出願人が出願時点で最良と思う本発明の実施の形態を図１〜図１３を参照して説明する。
１．第１実施形態（第１例、図１〜図５）
図１は、第１例の位置検知装置の構成を示すブロック図であり、図２は第１例における電磁結合部としてのセンサーユニットの断面図であり、図３は、第１例における信号線の配線パターンをセンサーユニットとの関係で示した配線図であり、図４は、第１例における駆動波形及び検知波形を示す波形図であり、図５は、第１例のさらに具体的な適用例を示す斜視図である。
【００１９】
(1) 構成
第１例の電磁誘導を利用した位置検知装置１は、図１に示すように、電気的に独立した複数本（本例では４本）の配線である信号線Ｑ１〜Ｑ４を有している。これらの信号線Ｑ１〜Ｑ４は、線と直交する方向（第１方向）に並べられ、長手方向（第２方向）に延設されており、ループ状に引き回されて両端を駆動部２に接続され、駆動部２により交流で駆動されるようになっている。そして、これらの信号線Ｑ１〜Ｑ４は、図２に示すように、絶縁性のシート材に挟まれ、防湿性乃至防水性及び可撓性のある薄片状の部品であるシート（可撓性のパターン基板）３として構成されている。
【００２０】
図１に示すように、駆動部２は、商用電源もしくは電池から供給される電力を一定の電圧に変換する電源４と、回路を制御する基準となる信号を発生させる発振回路５と、発振回路５の信号を必要とする信号に変換・分周する分周回路６と、前記信号線Ｑ１〜Ｑ４への動作を司る信号を発生する制御回路７と、制御回路７からの制御信号により電源４からの電流を信号線Ｑ１〜Ｑ４に供給する駆動回路８とを有している。
【００２１】
駆動回路８からは、測定の基準となる信号が、電気的に独立した配線である信号線Ｑ１〜Ｑ４に出力される。前記信号線Ｑ１〜Ｑ４のうち、図１において「コード化領域」とされている範囲にある部分が、コイルを備えた電磁結合部であるセンサーユニット９の可動範囲であり、信号線はコード化領域においてはセンサーユニット９との位置関係により位置データを形成するための特殊な配線パターンを構成している（詳細は図３を参照して後述する。）。
【００２２】
図１に示すように、前記信号線Ｑ１〜Ｑ４の前記コード化領域には、信号線Ｑ１〜Ｑ４に沿って１本の検知線Ｓ１がループ状に引き回されており、その両端が検知部１０に接続されて、検知線Ｓ１に誘起される交流信号を検知部１０にて検知できるようになっている。この検知線Ｓ１は、信号線Ｑ１〜Ｑ４に沿って配置されたセンサーユニット９の位置を検知する検知信号として、コード化領域においてセンサーユニット９が信号線Ｑ１〜Ｑ４から選択的に得た信号を検知部１０まで伝達するための配線である。
【００２３】
図１に示すように、検知線Ｓ１が接続された検知部１０は、検知線Ｓ１の信号を増幅する増幅器１１と、基準信号である信号線Ｑ１〜Ｑ４の信号とＳ１からの信号によりセンサーユニット９の位置を算出する演算回路１２と、その結果を表示する表示器１３からなる。なお、表示器１３の代わりに、又は表示器１３を設けるとともに、演算回路１２が算出したセンサーユニット９の位置を示す信号により制御される外部機器を設けることとしてもよい。
【００２４】
そして、信号線Ｑ１〜Ｑ４が特殊な配線パターンとされている前記コード化領域の範囲内で、センサーユニット９を任意の位置に配置し、駆動部２が信号線Ｑ１〜Ｑ４を駆動すると、センサーユニット９は、信号線Ｑ１〜Ｑ４の信号をその位置ごとに異なる組合せでひろい、この信号に基づいた波形の交流を検知線Ｓ１に誘起し、これが検知部１０で検知されるので、その波形によってセンサーユニット９の位置が検知される。
このようなセンサーユニット９による位置検知の仕組みに関し、センサーユニット９の構造と信号線Ｑ１〜Ｑ４の配線パターンについて以下に詳述する。
【００２５】
図２に示すように、センサーユニット９は、３個のコの字形の磁性体１５にそれぞれ線を巻き込んだ３個のコイルＣ１，Ｃ２，ＣＴを有しており、磁性体１５のコ字形の凹部に対応した凹部が外形に現れるように、全体として樹脂等の成形材１４によってモールドされた防湿、防水構造の独立した一個の部品とされている。
【００２６】
センサーユニット９の３個のコイルのうち、２個は検知コイルＣ１，Ｃ２であり、磁性体１５のコの字の間を通過する信号線Ｑ１〜Ｑ４に交流電流が流れると、この電流との電磁誘導結合により交流電流が誘起される。１個は信号搬送コイルＣＴであり、２個の前記検知コイルＣ１，Ｃ２にそれぞれ直列に接続され、２個の検知コイルＣ１，Ｃ２にて発生した交流電流を電磁誘導結合により検知線Ｓ１に伝える。第１例では、一方の検知コイルＣ１と他方の検知コイルＣ２は線の巻き方向が互いに逆向きであり、それぞれのコイルＣ１，Ｃ２を構成する線が磁性体１５に巻かれて信号搬送コイルＣＴを構成している。
【００２７】
前記センサーユニット９が配置される信号線Ｑ１〜Ｑ４のコード化領域において、センサーユニット９の位置検出のために信号線Ｑ１〜Ｑ４がいかなる特殊配線パターンとなっているかについて、センサーユニット９との位置関係にふれつつ説明する。
図３に示すように、コード化領域に配設された信号線Ｑ１〜Ｑ４には、センサーユニット９の検知コイルＣ１，Ｃ２と電磁結合が可能となる電磁結合位置が各配線の並設方向（第１方向、図３において横方向）について定められている。これは、センサーユニット９の各検知コイルＣ１，Ｃ２が信号線Ｑ１〜Ｑ４を受け入れる位置に相当する。また各信号線Ｑ１〜Ｑ４の延設方向（第２方向、図３において縦方向）に沿って所定間隔で複数の検知位置Ａ〜Ｇが設定されており、前記各信号線Ｑ１〜Ｑ４は、各検知位置ごとに、４本の信号線Ｑ１〜Ｑ４がそれぞれ電磁結合位置にあるか否かの組合せが異なるように矩形に屈曲した特殊な配線パターンで形成されている。すなわち、各検知位置にセンサーユニット９を配置した場合、センサーユニット９の２つの検知コイルＣ１，Ｃ２と電磁結合される信号線Ｑ１〜Ｑ４の種類の組合せは、検知位置ごとに異なっていることになる。例えば、図３において、センサーユニット９は検知位置Ｂにあるが、この場合、検知コイルＣ１は信号線Ｑ２とのみ電磁結合し、検知コイルＣ２はいずれの信号線Ｑ２とも電磁結合しない。
【００２８】
このように、各信号線Ｑ１〜Ｑ４は、移動可能なセンサーユニット９が配置された検知位置において、当該検知位置の検出に必要な組み合わせの信号を検知コイルＣ１，Ｃ２に誘起するように配置構成されている。このような信号線Ｑ１〜Ｑ４の実際のパターンは、センサーユニット９における検知コイルＣ１，Ｃ２の磁性体１５の凹部の位置、間隔等を考慮して具体的に決定される。
【００２９】
図３に示すように、コード化領域における検知線Ｓ１は、前記検知位置においてのみ前記電磁結合位置に存在するように鋸歯状の配線パターンで構成されている。すなわち、検知線Ｓ１は位置検知を行う位置でのみ、信号搬送コイルＣＴの磁性体１５の位置に来る様に配置される。従って、センサーユニット９がいずれかの検知位置に配置された場合のみ、検知線はセンサーユニット９の信号搬送コイルＣＴと電磁結合が可能となる。
【００３０】
(2) 作用
以上の構成によれば、センサーユニット９が信号線Ｑ１〜Ｑ４のいずれかの検知位置に配置された状態で駆動部２が信号線Ｑ１〜Ｑ４を交流駆動すると、当該検知位置において電磁結合位置にある信号線Ｑ１〜Ｑ４とセンサーユニット９の検知コイルＣ１，Ｃ２が電磁結合し、この検知コイルＣ１，Ｃ２に交流が誘起される。この交流が前記信号搬送コイルＣＴに流れて前記検知線Ｓ１に検知信号を発生させる。該検知信号は検知部１０で検知されるが、その波形は前記検知位置において電磁結合位置に配置されている信号線Ｑ１〜Ｑ４の組合せに対応しているので、この波形からセンサーユニット９が信号線Ｑ１〜Ｑ４のいずれの検知位置に配置されているかが分かる。
【００３１】
上述した第１例の位置検知装置１における作用を、図４を参照してさらに詳細に説明する。駆動部２の駆動回路８から信号線Ｑ１〜Ｑ４へは、図４中の拡大図に示すように、数ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流信号が間欠信号として印加される。ここで交流が出力している状態をＯＮと呼ぶ。信号線Ｑ１〜Ｑ４に与えられる信号は、隣接する信号線については一部が時間的に重畳して出力される。
【００３２】
以下にセンサーユニット９の位置と検知線Ｓ１に誘起される信号の概要を図３及び図４を参照して説明する。
図３に示すように、Ａの位置では、検知コイルＣ１では信号線Ｑ１の信号、検知コイルＣ２では信号線Ｑ２の信号が誘起される。検知コイルＣ１と検知コイルＣ２のコイルの巻き方向は互いに逆方向であるため、両方の信号がＯＮの状態の時は信号搬送コイルＣＴには逆相の信号が印加される事となり、その結果として図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ１の信号と信号線Ｑ２の逆相信号が誘起され、信号線Ｑ１と信号線Ｑ２の信号が重複部分がＯＦＦとなって誘起される。
【００３３】
図３に示すように、Ｂの位置では、検知コイルＣ１では信号線Ｑ２の信号が誘起され、検知コイルＣ２では信号なしであるため、図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ２の信号のみが誘起される。
【００３４】
図３に示すように、Ｃの位置では、検知コイルＣ１では信号線Ｑ２の信号、検知コイルＣ２では信号線Ｑ３の信号が誘起され、検知線Ｓ１には信号線Ｑ２の信号と信号線Ｑ３の逆相信号が誘起されるので、図４に示すように信号線Ｑ２と信号線Ｑ３の信号が重複部分がＯＦＦとなって誘起される。
【００３５】
図３に示すように、Ｄの位置では、検知コイルＣ１では信号なし、検知コイルＣ２では信号線Ｑ３の信号が誘起されるので、図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ３の逆相信号のみが誘起される。
【００３６】
図３に示すように、Ｅの位置では、検知コイルＣ１では信号線Ｑ３の信号が誘起され、検知コイルＣ２では信号線Ｑ４の信号が誘起され、図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ３の信号と信号線Ｑ４の逆相信号が誘起されるので、信号線Ｑ３と信号線Ｑ４の信号が重複部分がＯＦＦとなって誘起される。
【００３７】
図３に示すように、Ｆの位置では、検知コイルＣ１では信号なし、検知コイルＣ２では信号線Ｑ３と信号線Ｑ４の信号が誘起されるので、図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ３及びＱ４の逆相信号のみ誘起される。
【００３８】
図３に示すように、Ｇの位置では、検知コイルＣ１では信号線Ｑ２の信号が誘起され、検知コイルＣ２では信号線Ｑ３及びＱ４の信号が誘起されるので、図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ２の信号と、信号線Ｑ３及びＱ４の逆相信号が誘起され、信号線Ｑ２の信号と信号線Ｑ３の信号の重複部分はＯＦＦの状態で誘起される。
【００３９】
検知部１０は、上記の様にセンサーユニット９の検知位置に対応して検知線Ｓ１に誘起された信号のＯＮ時間を、各駆動信号のＯＮ時間と比較することにより、センサーユニット９の検知位置を知ることが出来る。
【００４０】
(3) 変形例・適用例等
第１例では、信号線が４本、センサーユニット９の検知コイルが２個、信号搬送コイルが１個であったが、これらの数をより多くすることにより検出位置を増加させることも可能である。
【００４１】
第１例によれば、センサーユニットは磁性体を有する３個のコイルのみで構成されるため小型・軽量化が可能であり、液面検出の様に可動部を小さくする装置に向いている。
図５は第１例の位置検知装置１を液面計へ適用した場合の構造例の概略を示すものであり、貯槽内の液体中に立設した支柱２０に沿って液面に浮かぶフロート２１が図中矢印で示すように上下動できるようにしておく。この支柱２０の表面には、液面が移動する上下方向が第２方向となるように信号線Ｑ１〜Ｑ４及び検知線Ｓ１を配置する。フロート２１の内周面側には前記センサーユニット９に相当する検知コイルＣ１，Ｃ２及び信号搬送コイルＣＴを設け、各コイルＣ１，Ｃ２，ＣＴが各信号線Ｑ１〜Ｑ４に対応した位置に来るようにし、この位置がずれないようにフロート２１には図示しない回り止めを設ける。
【００４２】
液面が上下してフロート２１が移動し、フロート２１に設けた検知コイルＣ１，Ｃ２が対面する信号線Ｑ１〜Ｑ４の検知位置が変われば、検知部１０は当該検知位置を検知線Ｓ１に流れる前述したような交流信号の波形パターンから検知できるので、液面の位置を知ることができる。
【００４３】
図６及び図７は、第１例の位置検知装置１を液面計へ適用した場合のさらに具体的な構造例を示すものであり、図６はフロート２２として水面に浮かび、水面と共に上下動するセンサーユニット９の横断面図、図７は該センサーユニット９が取り付けられた支柱２３の正面図である。なお、この液面計としての位置検知装置の回路構成及び作用は、図１、図３及び図４を参照して説明した第１例と実質的に同一である。
【００４４】
図６に示すセンサーユニット９は、直方体形状とされたモールド樹脂２４の中に前述した各種コイルが防水構造にて埋め込まれた部品であり、後述する駆動部２及び検知部１０を含む支柱２３とは機械的に別体であり、電気的にも非接続であり、独立した部品となっている。モールド樹脂２４の中央には上下に貫通する円形の案内孔２４ａが設けられており、さらに案内孔２４ａの内周面には横断面形状が矩形の案内凹部２４ｂが上下方向に貫通して開口している。そして、モールド樹脂２４の内部には、案内孔２４ａの内周面に近接した位置に、内周面の周方向について所定間隔をおいて、磁性体２５に巻装された２つの検知コイルＣ１，Ｃ２と１つの信号搬送コイルＣＴが設けられており、案内孔２４ａの内周面に沿って配置される後述する信号線等と電磁結合できるように構成されている。
【００４５】
図７に示す支柱２３は、液面のレベルを検知しようとする液体中に鉛直縦長の姿勢で配置される棒状の部材である。支柱２３は、センサーユニット９の案内孔２４ａよりもやや小さい外径を有する円柱体であり、その外周面にはセンサーユニット９の案内凹部２４ｂよりも横断面形状の小さい回転防止リブ２３ｂが上下方向に連続して形成されている。従って、センサーユニット９の案内孔２４ａに支柱２３を挿入し、センサーユニット９の案内凹部２４ｂに支柱２３の回転防止リブ２３ｂを挿入すると、センサーユニット９は支柱２３に沿って上下動可能であるが、案内凹部２４ｂと回転防止リブ２３ｂの係合により、回転することはできない。
【００４６】
図６に示すように、支柱２３の外周面には、信号線Ｑ１〜Ｑ４及び検知線Ｓ１を絶縁性のシート材によって防水構造で挟んでなる前記シート３が取り付けられており、信号線Ｑ１〜Ｑ４及び検知線Ｓ１の配置は、液面が移動する支柱の上下方向（軸線の方向）が第２方向となるように構成されている。
【００４７】
図７に示すように、液面が到達しない支柱２３の上端には、本体部２６が設けられている。この本体部２６には、図１に示す駆動部２と検知部１０が防水乃至防滴構造で内蔵されており、前記シートの信号線Ｑ１〜Ｑ４には駆動部２が接続されて駆動信号を供給し、検知線Ｓ１には検知部１０が接続されて検知線Ｓ１に誘導された信号を検知することによりセンサーユニット９の位置を検出できるようになっている。
【００４８】
以上の構成において、液面のレベルを検知しようとする液体中に支柱２３を鉛直縦長の姿勢で配置し、センサーユニット９を支柱２３に挿入して液面に浮かべる。例えば何らかの液体貯槽中の液体の液量を検出する場合は当該貯槽内にセンサーユニット９をセットした支柱２３を設け、また河川や海等の水位を監視のために測定する場合は河川・海等の所定の監視位置に本装置を設置する。
【００４９】
液面に浮かんだセンサーユニット９は、その液面の位置に応じて、支柱２３側にある信号線Ｑ１〜Ｑ４のいずれかの検知位置に配置された状態となる。本体部２６の駆動部２が信号線Ｑ１〜Ｑ４を交流駆動すると、当該検知位置において電磁結合位置にある信号線Ｑ１〜Ｑ４とセンサーユニット９の検知コイルＣ１，Ｃ２が電磁結合し、この検知コイルＣ１，Ｃ２に交流が誘起される。この交流が前記信号搬送コイルＣＴに流れて前記検知線Ｓ１に検知信号を発生させる。該検知信号は本体部２６の検知部１０で検知されるが、その波形は前記検知位置において電磁結合位置に配置されている信号線Ｑ１〜Ｑ４のパターンの組合せに対応しているので、この波形からセンサーユニット９が信号線Ｑ１〜Ｑ４のいずれの検知位置に配置されているかが分かる。すなわち、センサーユニット９が、支柱２３の長手方向のどの位置に存在しているかが分かり、従ってセンサーユニット９が浮かんでいる水面の位置が判明する。
【００５０】
２．第２実施形態（第２例、図８〜図１１）
図８は、第２例の位置検知装置３０の構成を示すブロック図であり、図９は第２例における電磁結合部の断面図であり、図１０は、第２例のシートにおける信号線の配線パターンを電磁結合部との関係で示した配線図であり、図１１は、第２例における駆動波形及び検知波形を示す波形図である。
【００５１】
(1) 構成
第２例の電磁誘導を利用した位置検知装置３０は、巻き尺のような使い勝手で長さ乃至距離を測定するために使用できる。
【００５２】
図８に示すように、この位置検知装置３０の駆動部である本体３１は、商用電源４もしくは電池から供給される電力を一定な電圧に変換する電源４と、回路を制御する基準となる信号を発生させる発振回路５と、発振回路５の信号を必要とする信号に変換・分周する分周回路６と、信号線への動作を司る制御信号を発生する制御回路７と、制御回路７よりの信号により電源４からの電流を電磁結合部に供給する駆動回路８と、駆動回路８によって駆動される電磁結合部３２とを有している。
【００５３】
図９に示すように、電磁結合部３２は、駆動回路８からの出力により磁気回路を発生させるための磁性体１５とこれに巻き込まれた巻線とで構成された３個の駆動コイルＣ４〜Ｃ６を有しており、後述するシート３３の信号線に電磁誘導の原理により交流信号を誘起させるように構成されている。
【００５４】
図８に示すように、さらに前記本体３１には、信号線Ｑ１〜Ｑ３が設けられたシート３３をドラム体に巻装収納し、必要に応じて該シート３３を繰り出し又は巻き取ることができる巻き取り機構３４が設けられている。図１０に示すように、このシート３３は長尺帯状の部材であり、第１例の信号線と同様のパターンで構成された独立した３本の信号線Ｑ１〜Ｑ３が、前記第２方向を長尺帯状の長手方向と一致させて基端部と先端部との間を引き回されてループ状となるように構成されている。なお、図９に示すように、上記信号線Ｑ１〜Ｑ３は上下２枚の絶縁性のシート材の間に挟まれて設けられており、十分な防湿、防水構造となっている。
【００５５】
図８及び図１０に示すように、シート３３の先端部には、シート３３上の信号線Ｑ１〜Ｑ３に流れる交流信号を直流に変換して回路の電源４とする電源回路３５と、信号線Ｑ１〜Ｑ３の交流信号を増幅・安定させる波形整形回路３６と、信号線Ｑ１〜Ｑ３の信号を判定してシート３３が引き出された距離を算出する演算回路１２と、算出されたデータを表示する表示器１３とを筐体３７内に収納してなる検知部１０が設けられている。
【００５６】
図８及び図９に示すように、前記シート３３は、本体３１の電磁結合部３２に設けられた３個の駆動コイルＣ４〜Ｃ６を経て本体３１外に導出される。駆動回路８によって交流駆動される各駆動コイルＣ４〜Ｃ６の磁気回路中をシート３３の各信号線Ｑ１〜Ｑ３が通過する構成とされているため、シート３３上に設けられた信号線Ｑ１〜Ｑ３には、各駆動コイルＣ４〜Ｃ６と対面する部分での信号線Ｑ１〜Ｑ３の配線パターンに応じた交流信号が電磁誘導により誘起され、この交流信号は前記検知部１０によって検知される。
【００５７】
すなわち、電磁結合部３２を通過しているシート３３の信号線Ｑ１〜Ｑ３には、駆動コイルＣ４〜Ｃ６によって誘起された電流が流れるが、各信号線Ｑ１〜Ｑ３は、シート３３が本体３１より引き出された時に、各検知位置において誘導起電力が発生するか否かを配線パターンにより設定してあるので、その引き出し長さに対応したシート３３の検知位置（駆動コイルＣ４〜Ｃ６と対面している長手方向の位置）を、信号線Ｑ１〜Ｑ３に発生する交流信号の波形から判断することができる。
【００５８】
(2) 作用
以上の構成によれば、シート３３を巻き取り機構３４から任意の長さだけ引き出した状態で、電磁結合部３２を駆動回路８によって交流駆動すれば、信号線Ｑ１〜Ｑ３には電磁誘導により交流信号が誘起され、この交流信号は引き出したシート３３の先端に設けられた検知部１０で検知される。ここで、検知部１０において検知される交流信号は、電磁結合部３２の各駆動コイルＣ４〜Ｃ６が対面しているシート３３の各信号線Ｑ１〜Ｑ３の配線パターンに応じた波形となるので、信号線Ｑ１〜Ｑ３に設定された複数の検知位置のいずれと電磁結合部３２が対面しているかを該波形から判断することができ、シート３３をどれ程の長さだけ巻き取り機構３４から引き出したが判断できる。
【００５９】
従って、測定起点に本体３１を設置して測定方向にシート３３を引き出していけば、電磁結合部３２を通過しながらシート３３が引き出されていき、シート３３の各検知位置Ａ〜Ｏが電磁結合部３２を順次通過・移動していき、信号線Ｑ１〜Ｑ３には通過した駆動コイルＣ１〜Ｃ３による電流が誘起される。そこで表示部１３の表示を見て、適当な検知位置が検出されたところでシート３３の引き出しを停止すれば、測定起点からシート３３の先端までの長さを測定することができる。
【００６０】
上述した第２例の位置検知装置３０における作用を、図１１を参照してさらに詳細に説明する。本体３１の駆動回路８から駆動コイルＣ４〜Ｃ６へは、図１１中の拡大図に示すように、数ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流信号が間欠信号として印加される。ここで交流が出力している状態をＯＮと呼ぶ。信号線Ｑ１〜Ｑ３に誘起される各信号は、基点となる信号からの時間差にてその種類を確定するため、駆動コイルＣ４〜Ｃ６に与えられる駆動信号は、長いＯＮ信号ののちに時間差で与えられる所定時間ＯＮとなる連続波形としている。
【００６１】
以下に電磁結合部３２に対面するシート３３の検知位置と、その時に信号線Ｑ１〜Ｑ３に誘起される信号波形の概要を、図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０に示すように、Ａの位置では、電磁結合部３２の駆動コイルＣ４に対応して信号線Ｑ１のみがあるため、図１１に示すように、信号線Ｑ１に駆動コイルＣ４の信号が誘起され、その他の信号線Ｑ２・信号線Ｑ３には信号は誘起されない。
【００６２】
図１０に示すように、Ｃの位置では、電磁結合部３２の駆動コイルＣ４に対応して信号線Ｑ１、駆動コイルＣ５に対応して信号線Ｑ２、駆動コイルＣ６に対応して信号線Ｑ３がそれぞれ存在するため、図１１に示すように、信号線Ｑ１には駆動コイルＣ４の信号が誘起され、信号線Ｑ２には駆動コイルＣ５の信号が誘起され、信号線Ｑ３には駆動コイルＣ６の信号が誘起される。
【００６３】
図１０に示すように、Ｄの位置では、電磁結合部３２の駆動コイルＣ４に対応して信号線Ｑ１と信号線Ｑ２、駆動コイルＣ６に対応して信号線Ｑ３がそれぞれ存在するため、図１１に示すように、信号線Ｑ１及びＱ２には駆動コイルＣ１の信号が誘起され、信号線Ｑ３には駆動コイルＣ６の信号がそれぞれ誘起される。
【００６４】
図１０に示すように、Ｈの位置では、信号線Ｑ１が駆動コイルＣ４及びＣ５を通過しているために、図１１に示すように、信号線Ｑ１には駆動コイルＣ４の信号と、駆動コイルＣ５の信号とを合わせた信号が誘起される。信号線Ｑ２と信号線Ｑ３はいずれの駆動コイルも通過していないため信号は誘起されない。
【００６５】
図１０に示すように、Ｋの位置では、信号線Ｑ１と信号線Ｑ２が駆動コイルＣ５を通過しているために、図１１に示すように、信号線Ｑ１と信号線Ｑ２には駆動コイルＣ５の信号が誘起される。信号線信号線Ｑ３はいずれの駆動コイルも通過していないため信号は誘起されない。
【００６６】
図１０に示すように、Ｍの位置では、駆動コイルＣ５を信号線Ｑ１が通過し、駆動コイルＣ６を信号線Ｑ２が通過するため、図１１に示すように、信号線Ｑ１に駆動コイルＣ５の信号が誘起され、信号線Ｑ２に駆動コイルＣ６の信号が誘起される。信号線Ｑ３はいずれの駆動コイルも通過していないので信号は誘起されない。
【００６７】
図１０に示すように、Ｏの位置では、駆動コイルＣ５に対応して信号線Ｑ２が存在し、駆動コイルＣ６に対応して信号線Ｑ３が存在するため、図１１に示すように、信号線Ｑ２に駆動コイルＣ５の信号が誘起され、信号線Ｑ３に駆動コイルＣ６の信号が誘起される。信号線Ｑ１はいずれの駆動コイルも通過していないため信号は誘起されない。
【００６８】
(3) 変形例・適用例等
第２例では、信号線が３本、電磁結合部３２の駆動コイルが３個であったが、これらの数をより多くすることにより検出位置を増加させることも可能である。
【００６９】
第２例によれば、本体３１から引き出したシート３３の長さを、シート３３の先端に設けた表示部１３に表示することができるので、本体３１を設けた起点から、引き出したシート３３の先端部が達した測定点までの距離を計る測定器として巻尺の様に使用できる。
【００７０】
３．第３実施形態（第３例、図１２〜図１５）
図１２は、第３例の位置検知装置４０の構成を示すブロック図であり、図１３は第３例における電磁結合部の断面図であり、図１４は、第３例のシートにおける信号線の配線パターンを電磁結合部との関係で示した配線図であり、図１５は、第３例における駆動波形及び検知波形を示す波形図である。
【００７１】
(1) 構成
第３例の電磁誘導を利用した位置検知装置４０は、図１２に示すように、電気的に独立した複数本（本例では３本）の配線である信号線Ｑ１〜Ｑ３を有している。これらの信号線Ｑ１〜Ｑ３は、線と直交する方向（第１方向）に並べられ、長手方向（第２方向）に延設されて全体として閉ループ状に構成され、後述するように、一部が特殊なコード化領域となるように形成されている。
【００７２】
図１２に示すように、この位置検知装置４０の駆動部２’は、商用電源４もしくは電池から供給される電力を一定の電圧に変換する電源４と、回路を制御する基準となる信号を発生させる発振回路５と、発振回路５の信号を必要とする信号に変換・分周する分周回路６と、信号線への動作を司る制御信号を発生する制御回路７と、制御回路７からの制御信号により、前記信号線のコード化領域以外の位置に設置した電磁結合部４１の駆動コイルＣ４〜Ｃ６に基準信号である電源４からの電流を供給する駆動回路８を有している。
【００７３】
図１２に示すように、この位置検知装置４０の検知部１０’は、前記信号線Ｑ１〜Ｑ３のコード化領域に配置された電磁結合部４２の検知コイルＣ１〜Ｃ３からの信号を増幅する増幅器１１と、基準信号である駆動コイルＣ４〜Ｃ６に加えられる駆動信号と前記増幅器１１で増幅された検知コイルＣ１〜Ｃ３からの信号とにより前記信号線Ｑ１〜Ｑ３のコード化領域に設置した電磁結合部４２の位置を算出する演算回路１２と、その結果を表示する表示器１３を有している。なお、表示器１３の代わりに、又は表示器１３とともに、演算回路１２が算出した電磁結合部４２の位置を示す信号により制御される外部機器を設ける構成とすることもできる。
【００７４】
前述した駆動側及び検知側の２つの電磁結合部４１，４２は同一の構成であり、図１３に示すように第２例（図９）の電磁結合部３２と略同一の構成である（図１３中には駆動側を例示する）。すなわち、駆動コイルＣ４〜Ｃ６は駆動回路８からの出力により磁気回路を発生させるための磁性体１５とこれに巻き込まれた巻線とを有し、この磁気回路中を前記信号線Ｑ１〜Ｑ３が通過することにより該信号線には電磁誘導により電力が誘起される。検知コイルＣ１〜Ｃ３は、駆動側とは逆に信号線に流れる電流を磁気結合にて磁性体１５に巻かれた巻線で信号として検出する。なお、第３例では、駆動側の電磁結合部４１を有する駆動部２’と、検知側の電磁結合部４２を有する検知部１０’とは、前記信号線Ｑ１〜Ｑ３とは別体の構成部品として一体に構成されており、センサーユニット４５を構成している。
【００７５】
第３例の電磁誘導を利用した位置検知装置４０では、図１３に示すように絶縁性の上下２枚のシート材に前記信号線Ｑ１〜Ｑ３が挟まれおり、防湿性乃至防水性及び可撓性のある薄片状の独立の構成部品であるシート４３として構成されている。このシート４３は、図１４に示すように外形が長尺帯状である。また信号線Ｑ１〜Ｑ３は、第１例の信号線と同様のパターンであり、前記第２方向がシート４３の長尺帯状の長手方向と一致するように、シート４３の基端部と先端部との間を引き回されてループ状に構成されている。
【００７６】
図１４に示すように、前記シート４３内に設けられた信号線Ｑ１〜Ｑ３は、長手方向に沿う一方側（図１４において下側）が、駆動部２’側の電磁結合部４１の駆動コイルＣ４〜Ｃ６によって基準信号である駆動信号を与えられる直線部分とされており、また、長手方向に沿う他方側（図１４において上側）が、各検知位置Ａ〜Ｏごとに各信号線Ｑ１〜Ｑ３がそれぞれの電磁結合位置にあるか否かの組合せが異なるような配線パターンで形成されたコード化領域とされている。このコード化領域に検知部１０’側の電磁結合部４２の検知コイルＣ１〜Ｃ３を配置すれば、配置した検知位置Ａ〜Ｏに対応した駆動信号の組合せである検知信号を得ることができる。このように、第３例の信号線Ｑ１〜Ｑ３は、駆動信号が与えられる部分と、信号が取り出されるコード化領域とが、隣接して同方向に並んでいるので、駆動側及び検知側を一体化したセンサーユニット４５の電磁結合部４１，４２を配線に沿って移動させることで、駆動と検知を行うことができる。
【００７７】
(2) 作用
以上の構成において、シート４３を測定対象上に敷き、信号線Ｑ１〜Ｑ３に対して正規に対面するようなシート４３上の所定位置にセンサーユニット４５の電磁結合部４１，４２を配置し、駆動回路８によって駆動コイルＣ４〜Ｃ６を交流駆動しながらセンサーユニット４５の電磁結合部４１，４２を長手方向に沿って移動させる。信号線Ｑ１〜Ｑ３には電磁誘導により交流信号が誘起される。この交流信号が検知コイルＣ１〜Ｃ３に交流信号を誘起し、この交流信号が前記検知部１０’に検知される。ここで、検知部１０’において検知される交流信号は、駆動コイルＣ４〜Ｃ６が対面しているシート４３の信号線Ｑ１〜Ｑ３の各検知位置Ａ〜Ｏごとに異なるように設定された配線パターンに応じた波形となるので、信号線Ｑ１〜Ｑ３に設定された複数の検知位置Ａ〜Ｏのいずれと電磁結合部４２が対面しているかを該波形から判断することができ、シート４３の長手方向のいずれの位置にセンサーユニット４５の電磁結合部４２があるかが判断できる。
【００７８】
上述した第３例の位置検知装置４０における作用を、図１５を参照してさらに詳細に説明する。駆動回路８から電磁結合部４１の各駆動コイルＣ４〜Ｃ６へは数ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流信号が間欠信号として印加される。ここで交流が出力している状態をＯＮと呼ぶ。
【００７９】
検知部１０’の電磁結合部３２の検知コイルＣ４〜Ｃ６は、位置情報のデータが得られる様にパターン形成された信号線のコード化領域を移動することにより、駆動コイルＣ４〜Ｃ６によって信号線Ｑ１〜Ｑ３に誘起された交流信号のＯＮ時間を組み合わせ信号を位置検知信号として検知することができる。
【００８０】
以下に駆動側の電磁結合部３２の検知コイルに対面するシート４３の各検知位置と、その時に電磁結合部３２の検知コイルに誘起される信号波形の概要を、図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４に示すように、Ａの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１のみがあるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１には駆動コイルＣ４の信号が誘起され、その他の検知コイルＣ２、Ｃ３には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８１】
図１４に示すように、Ｂの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１、検知コイルＣ２は信号線Ｑ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１には駆動コイルＣ４、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ５の信号が誘起され、検知コイルＣ３には対応する配線が無いため信号は誘起されない。
【００８２】
図１４に示すように、Ｃの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ２、検知コイルＣ３に対応して信号線Ｑ３がそれぞれあるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１には駆動コイルＣ４、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ５、検知コイルＣ３には駆動コイルＣ６の各信号が誘起される。
【００８３】
図１４に示すように、Ｅの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１及びＱ２が対応し、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ３があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１に駆動コイルＣ４及びＣ５の信号が誘起され、検知コイルＣ２に駆動コイルＣ６の信号が誘起され、検知コイルＣ３には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８４】
図１４に示すように、Ｇの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１、検知コイルＣ３に対応して信号線Ｑ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１には駆動コイルＣ１の信号が誘起され、検知コイルＣ３には駆動コイルＣ２の信号が誘起され、検知コイルＣ２には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８５】
図１４に示すように、Ｈの位置では、検知コイルＣ１及びＣ２に対応して信号線Ｑ１があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１及びＣ２に駆動コイルＣ４の信号が誘起され、検知コイルＣ３には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８６】
図１４に示すように、Ｊの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１があり、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ１及びＱ２があり、検知コイルＣ３に対応して信号線Ｑ３があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１には駆動コイルＣ４の信号が誘起され、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ４及びＣ５の信号が誘起され、検知コイルＣ３には駆動コイルＣ６の信号が誘起される。
【００８７】
図１４に示すように、Ｌの位置では、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ１及びＱ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ４及びＣ５の信号が誘起される。検知コイルＣ１及びＣ３には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８８】
図１４に示すように、Ｍの位置では、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ１があり、検知コイルＣ３に対応して信号線Ｑ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ４の信号が誘起され、検知コイルＣ３には駆動コイルＣ５の信号が誘起される。検知コイルＣ１には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８９】
図１４に示すように、Ｎの位置では、検知コイルＣ３に対応して信号線Ｑ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ３には駆動コイルＣ５の信号が誘起される、検知コイルＣ１及びＣ２には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００９０】
図１４に示すように、Ｏの位置では、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ５の信号が誘起される、検知コイルＣ１及びＣ３には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００９１】
(3) 変形例・適用例等
第３例では、信号線が３本、センサーユニット４５の駆動コイル及び検知コイルがそれぞれ３個ずつであったが、これらの数をより多くすることにより検出位置を増加させることも可能である。
【００９２】
第３例の位置検知装置４０を長さ測定に適用する場合には、シート４３を測定対象（例えばグラウンド等の地面の上）に敷いておき、駆動部２’と検知部１０’を作動させながら、電磁結合部４１，４２を有するセンサーユニット４５をシート４３の長手方向に沿って（信号線の第２方向に沿って）移動していき、検知部１０’の検知結果を表示部１３で確認しながら、所望の位置でセンサーユニット４５を止めれば、電磁結合部４２の移動量を示す検知部１０’の検知結果から、センサーユニット４５又は電磁結合部４２の所望の移動長さ（基準位置からの所定距離）を得ることができる。
【００９３】
また、第３例の位置検知装置４０は、測定対象に設けるシート４３と、測定対象の測定のためにシート４３上を移動させるセンサーユニット４５（電磁結合部４１，４２）とを配線で接続する必要がなく、測定の分解能や検知位置はシート４３側の配線の変更で容易に対応できるため、移動体の位置検出や回転体の位置検出に適している。
【００９４】
図１６は、前述した第３例を、移動体の位置検出に適用した場合の具体的な構成例を示したものである。移動体５０の測定面となる上面に前記シート４３を固定し、これと対向する位置にセンサーユニット４５を配置する。
【００９５】
かかる配置において、センサーユニット４５の駆動部２’が各駆動コイルＣ４〜Ｃ６へ交流信号を間欠信号として印加し、この状態において移動体５０が第２方向に沿ってある長さだけ移動したとする。センサーユニット４５の検知コイルＣ４〜Ｃ６は、位置情報のデータが得られる様に信号線がパターン化されたシート４３のコード化領域に沿い、シート４３に対して相対的に移動するので、センサーユニット４５が対面しているコード化領域の位置に応じて、信号線Ｑ１〜Ｑ３に誘起されている交流信号のＯＮ時間の組み合わせ信号を位置検知信号として検知、出力する。
【００９６】
移動体５０がある距離を移動してある位置で停止したとき、センサーユニット４５の検知部１０’の表示部１３で検知結果を確認すれば、位置検知信号が異なるコード化領域の各位置Ａ〜Ｏの基準位置（出発点乃至測定開始位置）からの距離は判っているので、移動体が基準位置から移動した距離を得ることができる。
【００９７】
図１７は、前述した第３例を、回転体の位置検出に適用した場合の具体的な構成例を示したものである。円板形の回転体５１は、円板の図形中心にある図示しない回転軸を中心として回動自在とされており、その外周面に接して回動する回転体駆動部５２から駆動力を与えられて回転する。回転体の外周面には、周方向が第２方向となるように前記シート４３を固定し、これと対向する位置にセンサーユニット４５を配置する。なお図１７においては、センサーユニット４５は、回転体５１のシート４３に対面して配置された電磁結合部４１，４２と、これを制御する制御部本体としての駆動部２’及び検知部１０’とに分けて示してある。
【００９８】
かかる配置において、センサーユニット４５の制御部本体の駆動部２’が各駆動コイルＣ４〜Ｃ６へ交流信号を間欠信号として印加し、この状態において回転体５１がある長さだけ回転したとする。センサーユニット４５の検知コイルＣ４〜Ｃ６は、位置情報のデータが得られる様に信号線がパターン化されたシート４３のコード化領域に沿い、シート４３に対して相対的に移動するので、センサーユニット４５が対面しているコード化領域の位置に応じて、信号線Ｑ１〜Ｑ３に誘起されている交流信号のＯＮ時間の組み合わせ信号を位置検知信号として検知、出力する。
【００９９】
回転体５１が回転してある位置で停止したとき、センサーユニット４５の制御部本体の検知部１０’において表示部１３で検知結果を確認すれば、位置検知信号が異なるコード化領域の各位置Ａ〜Ｏの基準位置（出発点乃至測定開始位置）からの回転角度は判っているので、回転体５１の回転位置（基準位置から回転した量（回転角度））を得ることができる。
【０１００】
また、制御部本体の検知部１０’が検知コイルＣ１〜Ｃ３から得た回転体５１の前記回転位置のデータを回転体駆動部５２に出力し、その駆動制御に利用すれば、回転体５１の停止、速度制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】図１は、第１例の位置検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１例における電磁結合部としてのセンサーユニットの断面図である。
【図３】図３は、第１例における信号線の配線パターンをセンサーユニットとの関係で示した配線図である。
【図４】図４は、第１例における駆動波形及び検知波形を示す波形図である。
【図５】図５は、第１例の具体的な適用例の一構造例を概略的に示す斜視図である。
【図６】図６は、第１例のさらに具体的な適用例を示す断面図である。
【図７】図７は、第１例のさらに具体的な適用例を示す正面図である。
【図８】図８は、第２例の位置検知装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は第２例における電磁結合部の断面図である。
【図１０】図１０は、第２例のシートにおける信号線の配線パターンを電磁結合部との関係で示した配線図である。
【図１１】図１１は、第２例における駆動波形及び検知波形を示す波形図である。
【図１２】図１２は、第３例の位置検知装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は第３例における電磁結合部の断面図である。
【図１４】図１４は、第３例のシートにおける信号線の配線パターンを電磁結合部との関係で示した配線図である。
【図１５】図１５は、第３例における駆動波形及び検知波形を示す波形図である。
【図１６】図１６は、第３例の位置検出装置を移動体の位置検出に用いた場合を示す断面図である。
【図１７】図１７は、第３例の位置検出装置を回転体の位置検出に用いた場合を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１，３０，４０…位置検知装置
２，２’…駆動部
３，３３，４３…シート（可撓性のパターン基板）
９…電磁結合部としてのセンサーユニット
１０，１０’…検知部
３１…駆動部としての本体
３２，４１，４２…電磁結合部
３４…巻き取り機構
４５…電磁結合部としてのセンサーユニット
５０…移動体
５１…回転体
Ｃ１〜Ｃ３…検知コイル
Ｃ４〜Ｃ６…駆動コイル
ＣＴ…信号搬送コイル
Ｑ１〜Ｑ４…信号線
Ｓ１…検知線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的な位置の検出や長さ・距離の測定を行う位置検知装置に係り、特に、電磁誘導の原理を応用し、相対的に移動可能とされた信号線とコイルの一方を交流駆動して他方から交流信号を取り出し、その波形によって位置等の割り出しを行う位置検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機械的な位置の検出や長さの測定を電気的に行う場合は、従来は直接的な機械接点のＯＮ／ＯＦＦによって必要な位置を検出するものが一般的であった。例えば、下記特許文献１には、液面の上下に伴い上下動するフロートに磁石を設け、この磁石の位置変動によってリードスイッチの接点を開閉することで液面を検出する液面計に関する発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２１４９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したような直接的な機械接点のＯＮ／ＯＦＦによって必要な位置を検出する方法では、一つの装置で複数の位置を検出することは困難であった。そこで、複数の位置を検出する手法として、対象物の異なる複数の位置コードを印刷し、これを光学センサで読み取る方法も提案されているが、この方法では光学センサに対する外光の影響や対象物に印刷したコードの汚れ・埃の付着等により読取エラーの可能性が高いので設置できる環境が制限されていた。
【０００４】
そこで本発明は、一つの装置で複数の位置を検出することができ、外光の影響や環境条件の制約を受けにくいために設置場所の自由度が高く、例えば屋外や水中等でも使用可能であるような位置検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載された位置検知装置は、第１方向に並べられて第２方向に延設される電気的に独立した複数本の配線であって、各配線の電磁結合位置が第１方向について定められるとともに、第２方向に沿って複数の検知位置が設定されており、前記各検知位置ごとに、前記各配線がそれぞれの前記電磁結合位置にあるか否かの組合せが異なるような配線パターンで形成された複数本の信号線と、
前記信号線の前記第２方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、前記各検知位置に配置された場合に前記各信号線の前記各電磁結合位置に設定される複数のコイルを有する電磁結合部と、
前記複数本の信号線又は前記電磁結合部の各コイルを交流駆動する駆動部と、
前記複数本の信号線又は前記電磁結合部の各コイルを前記駆動手段によって交流駆動した場合に、前記各電磁結合位置において電磁誘導により前記電磁結合部の各コイル又は前記複数本の信号線に誘起される交流信号を検出して、前記信号線の前記第２方向における前記電磁結合部の位置を検知する検知部と、
を有することを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載された位置検知装置は、請求項１記載の位置検知装置において、
前記信号線とは電気的に独立して設けられ、前記信号線と隣接するように前記第１方向に並べられて前記第２方向に延設され、前記複数の検知位置では第１方向について定められた前記電磁結合位置に配置されるような配線パターンで形成され、前記検知部に接続された検知線をさらに有し、
前記電磁結合部の前記複数のコイルは、前記信号線の前記各検知位置に配置された場合に前記各電磁結合位置にある前記各信号線に流れる交流によって交流が誘起される検知コイルであり、
前記電磁結合部は、前記各検知位置に配置された場合に前記検知線に設定される信号搬送コイルをさらに備えるとともに、該信号搬送コイルには前記検知コイルが直列に接続されており、
前記駆動手段が前記信号線を交流駆動すると、前記信号線のいずれかの前記検知位置に配置された前記電磁結合部では、前記検知コイルに交流が誘起され、この交流が前記信号搬送コイルに流れて前記検知線に検知信号を発生させ、該検知信号を前記検知部が検知することにより前記電磁結合部が前記信号線のいずれの前記検知位置に配置されているかを検知することを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載された位置検知装置は、請求項１記載の位置検知装置において、
前記駆動部と、前記駆動部によって交流駆動される前記電磁結合部と、前記信号線が設けられ前記第２方向を長手方向とするシートを前記電磁結合部を経て出し入れ自在とした巻取機構とが設けられた本体を有し、
前記シートの先端には前記信号線に発生する交流の波形から前記シートの繰り出し長さを検知する前記検知部が設けられ、
前記駆動手段が前記電磁結合部の前記コイルを交流駆動して前記シートの前記信号線に誘起する交流を前記検知部が検知することにより、前記シートの前記信号線のいずれの前記検知位置が前記電磁結合部に位置しているかを検知して前記シートの前記本体からの引き出し長さを検知することを特徴としている。
【０００８】
請求項４に記載された位置検知装置は、請求項１記載の位置検知装置において、
前記複数本の信号線は、前記第２方向を長手方向とするシートにそれぞれ閉ループ状に構成され、前記第２方向に沿うその一方側が前記配線パターンで形成されるとともに、前記第２方向に沿うその他方側は前記一方側の前記検知位置において一定の間隔をおいてそれぞれ第２方向に平行となるように形成されており、
前記電磁結合部の前記複数のコイルは、前記検知部に接続されており、前記信号線の前記各検知位置に配置された場合に前記各電磁結合位置にある前記各信号線に流れる交流によって交流が誘起される検知コイルであり、
前記電磁結合部には、前記駆動部に接続され、前記信号線の前記他方側の前記各検知位置に配置された場合に前記駆動部から与えられた交流により前記信号線を交流で駆動する駆動コイルがさらに設けられており、
前記駆動手段が前記電磁結合部の前記駆動コイルを交流駆動すると、前記シートの前記信号線に交流が誘起され、この交流が前記電磁結合部の前記検知コイルに交流を誘起し、この交流が前記検知部に検知されることにより、前記シートの前記信号線のいずれの前記検知位置に前記電磁結合部が設定されているかを検知することを特徴としている。
【０００９】
請求項５に記載された位置検知装置は、請求項１記載の位置検知装置において、
前記駆動部が前記信号線又は前記コイルに与える交流は間欠信号であり、前記検知部は前記間欠信号の組合せによって前記第２方向に関する前記信号線と前記電磁結合部の相対的な位置を検知することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載された位置検知装置によれば、複数本の信号線を駆動手段によって交流駆動すれば、電磁結合部のコイルには電磁誘導により交流信号が誘起されるので、これを検知部で検出することができる。又は、電磁結合部のコイルを駆動手段によって交流駆動すれば、複数本の信号線には電磁誘導により交流信号が誘起されるので、これを検知部で検出することができる。ここで、検知部において検知される交流信号は、電磁結合部が配置されている信号線の各検知位置ごとに異なる配線パターンに応じた波形となるので、信号線に設定された複数の検知位置のいずれに電磁結合部が存在するかを、この波形から判断することができ、信号線に対する電磁結合部の相対的な位置を検出することができる。
【００１１】
請求項２に記載された位置検知装置によれば、複数本の信号線を駆動手段によって交流駆動すれば、電磁結合部の検知コイルには電磁誘導により交流信号が誘起される。検知コイルに誘起された交流信号は、電磁結合部の信号搬送コイルに加えられて検知線に交流信号を発生させ、この交流信号が検知部で検出される。ここで、検知部において検知される交流信号は、電磁結合部が配置されている信号線の各検知位置ごとに異なる配線パターンに応じた波形となるので、信号線に設定された複数の検知位置のいずれに電磁結合部が存在するかを、この波形から判断することができ、信号線に対する電磁結合部の相対的な位置を検出することができる。
【００１２】
例えば、請求項２に記載された位置検知装置を液面計へ適用する場合には、信号線の第２方向を液面が移動する上下方向に設定しておき、電磁結合部をフロートに設けて液面の上下に伴い信号線に沿って上下動可能としておけば、液面が上下してフロートが移動し、フロートに設けた電磁結合部が対面する信号線の検知位置が変われば、検知部は当該検知位置を検知線に流れる交流信号の波形から検知できるので、液面の位置を知ることができる。
【００１３】
請求項３に記載された位置検知装置によれば、シートを巻取機構から任意の長さだけ引き出した状態で、電磁駆動部を駆動手段によって交流駆動すれば、信号線には電磁誘導により交流信号が誘起され、この交流信号は引き出したシートの先端に設けられた検知部で検知される。ここで、検知部において検知される交流信号は、電磁結合部が対面しているシートの信号線の各検知位置ごとに異なる配線パターンに応じた波形となるので、信号線に設定された複数の検知位置のいずれと電磁結合部が対面しているかを該波形から判断することができ、シートをどれ程の長さだけ巻取機構から引き出したが判断できる。
【００１４】
例えば、請求項３に記載された位置検知装置を長さ測定に適用する場合には、シートの検知位置乃至これに対応するシート引き出し長さを表示できる表示手段をシートの先端に設けた検知部に設けておき、測定起点に本体を設けて測定方向にシートを引き出していき、表示手段の表示を見てシートの引き出しを停止すれば、測定起点からシート先端までの長さを測定することができる。
【００１５】
請求項４に記載された位置検知装置によれば、シートを測定対象上に敷き、シートの長手方向に沿って電磁結合部を移動させていき、所望の距離だけ移動したところで停止する。この状態において電磁駆動部の駆動部を駆動手段によって交流駆動すれば、信号線には電磁誘導により交流信号が誘起され、この交流信号が電磁駆動部の検知コイルに交流信号を誘起し、この交流信号が前記検知部に検知される。ここで、検知部において検知される交流信号は、電磁結合部が対面しているシートの信号線の各検知位置ごとに異なる配線パターンに応じた波形となるので、信号線に設定された複数の検知位置のいずれと電磁結合部が対面しているかを該波形から判断することができ、シートの長手方向のいずれの位置に電磁誘導部があるかが判断できる。
【００１６】
例えば、請求項４に記載された位置検知装置を長さ測定に適用する場合には、シートを測定対象（例えばグラウンド等の地面の上）に敷き、駆動部と検知部を作動させながら電磁結合部をシートの長手方向に沿って（測定線の第２方向に沿って）移動していき、検知部の検知結果を確認しながら、所望の位置で電磁結合部を止めれば、電磁結合部の移動量を示す検知部の検知結果から、電磁結合部の所望の移動長さ（基準位置からの所定距離）を得ることができる。
【００１７】
請求項５に記載された位置検知装置によれば、以上の各構成における効果において、信号線又はコイルに与える交流を間欠信号としているので、電磁結合部が配置されている信号線の各検知位置に固有の配線パターンに応じた波形の信号として、位置の検知信号を得ることができる。信号線の本数乃至これに対応する電磁結合部のコイルの数を増やせば、波形で識別可能な検知位置を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するために特許出願人が出願時点で最良と思う本発明の実施の形態を図１〜図１３を参照して説明する。
１．第１実施形態（第１例、図１〜図５）
図１は、第１例の位置検知装置の構成を示すブロック図であり、図２は第１例における電磁結合部としてのセンサーユニットの断面図であり、図３は、第１例における信号線の配線パターンをセンサーユニットとの関係で示した配線図であり、図４は、第１例における駆動波形及び検知波形を示す波形図であり、図５は、第１例のさらに具体的な適用例を示す斜視図である。
【００１９】
(1) 構成
第１例の電磁誘導を利用した位置検知装置１は、図１に示すように、電気的に独立した複数本（本例では４本）の配線である信号線Ｑ１〜Ｑ４を有している。これらの信号線Ｑ１〜Ｑ４は、線と直交する方向（第１方向）に並べられ、長手方向（第２方向）に延設されており、ループ状に引き回されて両端を駆動部２に接続され、駆動部２により交流で駆動されるようになっている。そして、これらの信号線Ｑ１〜Ｑ４は、図２に示すように、絶縁性のシート材に挟まれ、防湿性乃至防水性及び可撓性のある薄片状の部品であるシート（可撓性のパターン基板）３として構成されている。
【００２０】
図１に示すように、駆動部２は、商用電源もしくは電池から供給される電力を一定の電圧に変換する電源４と、回路を制御する基準となる信号を発生させる発振回路５と、発振回路５の信号を必要とする信号に変換・分周する分周回路６と、前記信号線Ｑ１〜Ｑ４への動作を司る信号を発生する制御回路７と、制御回路７からの制御信号により電源４からの電流を信号線Ｑ１〜Ｑ４に供給する駆動回路８とを有している。
【００２１】
駆動回路８からは、測定の基準となる信号が、電気的に独立した配線である信号線Ｑ１〜Ｑ４に出力される。前記信号線Ｑ１〜Ｑ４のうち、図１において「コード化領域」とされている範囲にある部分が、コイルを備えた電磁結合部であるセンサーユニット９の可動範囲であり、信号線はコード化領域においてはセンサーユニット９との位置関係により位置データを形成するための特殊な配線パターンを構成している（詳細は図３を参照して後述する。）。
【００２２】
図１に示すように、前記信号線Ｑ１〜Ｑ４の前記コード化領域には、信号線Ｑ１〜Ｑ４に沿って１本の検知線Ｓ１がループ状に引き回されており、その両端が検知部１０に接続されて、検知線Ｓ１に誘起される交流信号を検知部１０にて検知できるようになっている。この検知線Ｓ１は、信号線Ｑ１〜Ｑ４に沿って配置されたセンサーユニット９の位置を検知する検知信号として、コード化領域においてセンサーユニット９が信号線Ｑ１〜Ｑ４から選択的に得た信号を検知部１０まで伝達するための配線である。
【００２３】
図１に示すように、検知線Ｓ１が接続された検知部１０は、検知線Ｓ１の信号を増幅する増幅器１１と、基準信号である信号線Ｑ１〜Ｑ４の信号とＳ１からの信号によりセンサーユニット９の位置を算出する演算回路１２と、その結果を表示する表示器１３からなる。なお、表示器１３の代わりに、又は表示器１３を設けるとともに、演算回路１２が算出したセンサーユニット９の位置を示す信号により制御される外部機器を設けることとしてもよい。
【００２４】
そして、信号線Ｑ１〜Ｑ４が特殊な配線パターンとされている前記コード化領域の範囲内で、センサーユニット９を任意の位置に配置し、駆動部２が信号線Ｑ１〜Ｑ４を駆動すると、センサーユニット９は、信号線Ｑ１〜Ｑ４の信号をその位置ごとに異なる組合せでひろい、この信号に基づいた波形の交流を検知線Ｓ１に誘起し、これが検知部１０で検知されるので、その波形によってセンサーユニット９の位置が検知される。
このようなセンサーユニット９による位置検知の仕組みに関し、センサーユニット９の構造と信号線Ｑ１〜Ｑ４の配線パターンについて以下に詳述する。
【００２５】
図２に示すように、センサーユニット９は、３個のコの字形の磁性体１５にそれぞれ線を巻き込んだ３個のコイルＣ１，Ｃ２，ＣＴを有しており、磁性体１５のコ字形の凹部に対応した凹部が外形に現れるように、全体として樹脂等の成形材１４によってモールドされた防湿、防水構造の独立した一個の部品とされている。
【００２６】
センサーユニット９の３個のコイルのうち、２個は検知コイルＣ１，Ｃ２であり、磁性体１５のコの字の間を通過する信号線Ｑ１〜Ｑ４に交流電流が流れると、この電流との電磁誘導結合により交流電流が誘起される。１個は信号搬送コイルＣＴであり、２個の前記検知コイルＣ１，Ｃ２にそれぞれ直列に接続され、２個の検知コイルＣ１，Ｃ２にて発生した交流電流を電磁誘導結合により検知線Ｓ１に伝える。第１例では、一方の検知コイルＣ１と他方の検知コイルＣ２は線の巻き方向が互いに逆向きであり、それぞれのコイルＣ１，Ｃ２を構成する線が磁性体１５に巻かれて信号搬送コイルＣＴを構成している。
【００２７】
前記センサーユニット９が配置される信号線Ｑ１〜Ｑ４のコード化領域において、センサーユニット９の位置検出のために信号線Ｑ１〜Ｑ４がいかなる特殊配線パターンとなっているかについて、センサーユニット９との位置関係にふれつつ説明する。
図３に示すように、コード化領域に配設された信号線Ｑ１〜Ｑ４には、センサーユニット９の検知コイルＣ１，Ｃ２と電磁結合が可能となる電磁結合位置が各配線の並設方向（第１方向、図３において横方向）について定められている。これは、センサーユニット９の各検知コイルＣ１，Ｃ２が信号線Ｑ１〜Ｑ４を受け入れる位置に相当する。また各信号線Ｑ１〜Ｑ４の延設方向（第２方向、図３において縦方向）に沿って所定間隔で複数の検知位置Ａ〜Ｇが設定されており、前記各信号線Ｑ１〜Ｑ４は、各検知位置ごとに、４本の信号線Ｑ１〜Ｑ４がそれぞれ電磁結合位置にあるか否かの組合せが異なるように矩形に屈曲した特殊な配線パターンで形成されている。すなわち、各検知位置にセンサーユニット９を配置した場合、センサーユニット９の２つの検知コイルＣ１，Ｃ２と電磁結合される信号線Ｑ１〜Ｑ４の種類の組合せは、検知位置ごとに異なっていることになる。例えば、図３において、センサーユニット９は検知位置Ｂにあるが、この場合、検知コイルＣ１は信号線Ｑ２とのみ電磁結合し、検知コイルＣ２はいずれの信号線Ｑ２とも電磁結合しない。
【００２８】
このように、各信号線Ｑ１〜Ｑ４は、移動可能なセンサーユニット９が配置された検知位置において、当該検知位置の検出に必要な組み合わせの信号を検知コイルＣ１，Ｃ２に誘起するように配置構成されている。このような信号線Ｑ１〜Ｑ４の実際のパターンは、センサーユニット９における検知コイルＣ１，Ｃ２の磁性体１５の凹部の位置、間隔等を考慮して具体的に決定される。
【００２９】
図３に示すように、コード化領域における検知線Ｓ１は、前記検知位置においてのみ前記電磁結合位置に存在するように鋸歯状の配線パターンで構成されている。すなわち、検知線Ｓ１は位置検知を行う位置でのみ、信号搬送コイルＣＴの磁性体１５の位置に来る様に配置される。従って、センサーユニット９がいずれかの検知位置に配置された場合のみ、検知線はセンサーユニット９の信号搬送コイルＣＴと電磁結合が可能となる。
【００３０】
(2) 作用
以上の構成によれば、センサーユニット９が信号線Ｑ１〜Ｑ４のいずれかの検知位置に配置された状態で駆動部２が信号線Ｑ１〜Ｑ４を交流駆動すると、当該検知位置において電磁結合位置にある信号線Ｑ１〜Ｑ４とセンサーユニット９の検知コイルＣ１，Ｃ２が電磁結合し、この検知コイルＣ１，Ｃ２に交流が誘起される。この交流が前記信号搬送コイルＣＴに流れて前記検知線Ｓ１に検知信号を発生させる。該検知信号は検知部１０で検知されるが、その波形は前記検知位置において電磁結合位置に配置されている信号線Ｑ１〜Ｑ４の組合せに対応しているので、この波形からセンサーユニット９が信号線Ｑ１〜Ｑ４のいずれの検知位置に配置されているかが分かる。
【００３１】
上述した第１例の位置検知装置１における作用を、図４を参照してさらに詳細に説明する。駆動部２の駆動回路８から信号線Ｑ１〜Ｑ４へは、図４中の拡大図に示すように、数ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流信号が間欠信号として印加される。ここで交流が出力している状態をＯＮと呼ぶ。信号線Ｑ１〜Ｑ４に与えられる信号は、隣接する信号線については一部が時間的に重畳して出力される。
【００３２】
以下にセンサーユニット９の位置と検知線Ｓ１に誘起される信号の概要を図３及び図４を参照して説明する。
図３に示すように、Ａの位置では、検知コイルＣ１では信号線Ｑ１の信号、検知コイルＣ２では信号線Ｑ２の信号が誘起される。検知コイルＣ１と検知コイルＣ２のコイルの巻き方向は互いに逆方向であるため、両方の信号がＯＮの状態の時は信号搬送コイルＣＴには逆相の信号が印加される事となり、その結果として図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ１の信号と信号線Ｑ２の逆相信号が誘起され、信号線Ｑ１と信号線Ｑ２の信号が重複部分がＯＦＦとなって誘起される。
【００３３】
図３に示すように、Ｂの位置では、検知コイルＣ１では信号線Ｑ２の信号が誘起され、検知コイルＣ２では信号なしであるため、図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ２の信号のみが誘起される。
【００３４】
図３に示すように、Ｃの位置では、検知コイルＣ１では信号線Ｑ２の信号、検知コイルＣ２では信号線Ｑ３の信号が誘起され、検知線Ｓ１には信号線Ｑ２の信号と信号線Ｑ３の逆相信号が誘起されるので、図４に示すように信号線Ｑ２と信号線Ｑ３の信号が重複部分がＯＦＦとなって誘起される。
【００３５】
図３に示すように、Ｄの位置では、検知コイルＣ１では信号なし、検知コイルＣ２では信号線Ｑ３の信号が誘起されるので、図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ３の逆相信号のみが誘起される。
【００３６】
図３に示すように、Ｅの位置では、検知コイルＣ１では信号線Ｑ３の信号が誘起され、検知コイルＣ２では信号線Ｑ４の信号が誘起され、図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ３の信号と信号線Ｑ４の逆相信号が誘起されるので、信号線Ｑ３と信号線Ｑ４の信号が重複部分がＯＦＦとなって誘起される。
【００３７】
図３に示すように、Ｆの位置では、検知コイルＣ１では信号なし、検知コイルＣ２では信号線Ｑ３と信号線Ｑ４の信号が誘起されるので、図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ３及びＱ４の逆相信号のみ誘起される。
【００３８】
図３に示すように、Ｇの位置では、検知コイルＣ１では信号線Ｑ２の信号が誘起され、検知コイルＣ２では信号線Ｑ３及びＱ４の信号が誘起されるので、図４に示すように検知線Ｓ１には信号線Ｑ２の信号と、信号線Ｑ３及びＱ４の逆相信号が誘起され、信号線Ｑ２の信号と信号線Ｑ３の信号の重複部分はＯＦＦの状態で誘起される。
【００３９】
検知部１０は、上記の様にセンサーユニット９の検知位置に対応して検知線Ｓ１に誘起された信号のＯＮ時間を、各駆動信号のＯＮ時間と比較することにより、センサーユニット９の検知位置を知ることが出来る。
【００４０】
(3) 変形例・適用例等
第１例では、信号線が４本、センサーユニット９の検知コイルが２個、信号搬送コイルが１個であったが、これらの数をより多くすることにより検出位置を増加させることも可能である。
【００４１】
第１例によれば、センサーユニットは磁性体を有する３個のコイルのみで構成されるため小型・軽量化が可能であり、液面検出の様に可動部を小さくする装置に向いている。
図５は第１例の位置検知装置１を液面計へ適用した場合の構造例の概略を示すものであり、貯槽内の液体中に立設した支柱２０に沿って液面に浮かぶフロート２１が図中矢印で示すように上下動できるようにしておく。この支柱２０の表面には、液面が移動する上下方向が第２方向となるように信号線Ｑ１〜Ｑ４及び検知線Ｓ１を配置する。フロート２１の内周面側には前記センサーユニット９に相当する検知コイルＣ１，Ｃ２及び信号搬送コイルＣＴを設け、各コイルＣ１，Ｃ２，ＣＴが各信号線Ｑ１〜Ｑ４に対応した位置に来るようにし、この位置がずれないようにフロート２１には図示しない回り止めを設ける。
【００４２】
液面が上下してフロート２１が移動し、フロート２１に設けた検知コイルＣ１，Ｃ２が対面する信号線Ｑ１〜Ｑ４の検知位置が変われば、検知部１０は当該検知位置を検知線Ｓ１に流れる前述したような交流信号の波形パターンから検知できるので、液面の位置を知ることができる。
【００４３】
図６及び図７は、第１例の位置検知装置１を液面計へ適用した場合のさらに具体的な構造例を示すものであり、図６はフロート２２として水面に浮かび、水面と共に上下動するセンサーユニット９の横断面図、図７は該センサーユニット９が取り付けられた支柱２３の正面図である。なお、この液面計としての位置検知装置の回路構成及び作用は、図１、図３及び図４を参照して説明した第１例と実質的に同一である。
【００４４】
図６に示すセンサーユニット９は、直方体形状とされたモールド樹脂２４の中に前述した各種コイルが防水構造にて埋め込まれた部品であり、後述する駆動部２及び検知部１０を含む支柱２３とは機械的に別体であり、電気的にも非接続であり、独立した部品となっている。モールド樹脂２４の中央には上下に貫通する円形の案内孔２４ａが設けられており、さらに案内孔２４ａの内周面には横断面形状が矩形の案内凹部２４ｂが上下方向に貫通して開口している。そして、モールド樹脂２４の内部には、案内孔２４ａの内周面に近接した位置に、内周面の周方向について所定間隔をおいて、磁性体２５に巻装された２つの検知コイルＣ１，Ｃ２と１つの信号搬送コイルＣＴが設けられており、案内孔２４ａの内周面に沿って配置される後述する信号線等と電磁結合できるように構成されている。
【００４５】
図７に示す支柱２３は、液面のレベルを検知しようとする液体中に鉛直縦長の姿勢で配置される棒状の部材である。支柱２３は、センサーユニット９の案内孔２４ａよりもやや小さい外径を有する円柱体であり、その外周面にはセンサーユニット９の案内凹部２４ｂよりも横断面形状の小さい回転防止リブ２３ｂが上下方向に連続して形成されている。従って、センサーユニット９の案内孔２４ａに支柱２３を挿入し、センサーユニット９の案内凹部２４ｂに支柱２３の回転防止リブ２３ｂを挿入すると、センサーユニット９は支柱２３に沿って上下動可能であるが、案内凹部２４ｂと回転防止リブ２３ｂの係合により、回転することはできない。
【００４６】
図６に示すように、支柱２３の外周面には、信号線Ｑ１〜Ｑ４及び検知線Ｓ１を絶縁性のシート材によって防水構造で挟んでなる前記シート３が取り付けられており、信号線Ｑ１〜Ｑ４及び検知線Ｓ１の配置は、液面が移動する支柱の上下方向（軸線の方向）が第２方向となるように構成されている。
【００４７】
図７に示すように、液面が到達しない支柱２３の上端には、本体部２６が設けられている。この本体部２６には、図１に示す駆動部２と検知部１０が防水乃至防滴構造で内蔵されており、前記シートの信号線Ｑ１〜Ｑ４には駆動部２が接続されて駆動信号を供給し、検知線Ｓ１には検知部１０が接続されて検知線Ｓ１に誘導された信号を検知することによりセンサーユニット９の位置を検出できるようになっている。
【００４８】
以上の構成において、液面のレベルを検知しようとする液体中に支柱２３を鉛直縦長の姿勢で配置し、センサーユニット９を支柱２３に挿入して液面に浮かべる。例えば何らかの液体貯槽中の液体の液量を検出する場合は当該貯槽内にセンサーユニット９をセットした支柱２３を設け、また河川や海等の水位を監視のために測定する場合は河川・海等の所定の監視位置に本装置を設置する。
【００４９】
液面に浮かんだセンサーユニット９は、その液面の位置に応じて、支柱２３側にある信号線Ｑ１〜Ｑ４のいずれかの検知位置に配置された状態となる。本体部２６の駆動部２が信号線Ｑ１〜Ｑ４を交流駆動すると、当該検知位置において電磁結合位置にある信号線Ｑ１〜Ｑ４とセンサーユニット９の検知コイルＣ１，Ｃ２が電磁結合し、この検知コイルＣ１，Ｃ２に交流が誘起される。この交流が前記信号搬送コイルＣＴに流れて前記検知線Ｓ１に検知信号を発生させる。該検知信号は本体部２６の検知部１０で検知されるが、その波形は前記検知位置において電磁結合位置に配置されている信号線Ｑ１〜Ｑ４のパターンの組合せに対応しているので、この波形からセンサーユニット９が信号線Ｑ１〜Ｑ４のいずれの検知位置に配置されているかが分かる。すなわち、センサーユニット９が、支柱２３の長手方向のどの位置に存在しているかが分かり、従ってセンサーユニット９が浮かんでいる水面の位置が判明する。
【００５０】
２．第２実施形態（第２例、図８〜図１１）
図８は、第２例の位置検知装置３０の構成を示すブロック図であり、図９は第２例における電磁結合部の断面図であり、図１０は、第２例のシートにおける信号線の配線パターンを電磁結合部との関係で示した配線図であり、図１１は、第２例における駆動波形及び検知波形を示す波形図である。
【００５１】
(1) 構成
第２例の電磁誘導を利用した位置検知装置３０は、巻き尺のような使い勝手で長さ乃至距離を測定するために使用できる。
【００５２】
図８に示すように、この位置検知装置３０の駆動部である本体３１は、商用電源４もしくは電池から供給される電力を一定な電圧に変換する電源４と、回路を制御する基準となる信号を発生させる発振回路５と、発振回路５の信号を必要とする信号に変換・分周する分周回路６と、信号線への動作を司る制御信号を発生する制御回路７と、制御回路７よりの信号により電源４からの電流を電磁結合部に供給する駆動回路８と、駆動回路８によって駆動される電磁結合部３２とを有している。
【００５３】
図９に示すように、電磁結合部３２は、駆動回路８からの出力により磁気回路を発生させるための磁性体１５とこれに巻き込まれた巻線とで構成された３個の駆動コイルＣ４〜Ｃ６を有しており、後述するシート３３の信号線に電磁誘導の原理により交流信号を誘起させるように構成されている。
【００５４】
図８に示すように、さらに前記本体３１には、信号線Ｑ１〜Ｑ３が設けられたシート３３をドラム体に巻装収納し、必要に応じて該シート３３を繰り出し又は巻き取ることができる巻き取り機構３４が設けられている。図１０に示すように、このシート３３は長尺帯状の部材であり、第１例の信号線と同様のパターンで構成された独立した３本の信号線Ｑ１〜Ｑ３が、前記第２方向を長尺帯状の長手方向と一致させて基端部と先端部との間を引き回されてループ状となるように構成されている。なお、図９に示すように、上記信号線Ｑ１〜Ｑ３は上下２枚の絶縁性のシート材の間に挟まれて設けられており、十分な防湿、防水構造となっている。
【００５５】
図８及び図１０に示すように、シート３３の先端部には、シート３３上の信号線Ｑ１〜Ｑ３に流れる交流信号を直流に変換して回路の電源４とする電源回路３５と、信号線Ｑ１〜Ｑ３の交流信号を増幅・安定させる波形整形回路３６と、信号線Ｑ１〜Ｑ３の信号を判定してシート３３が引き出された距離を算出する演算回路１２と、算出されたデータを表示する表示器１３とを筐体３７内に収納してなる検知部１０が設けられている。
【００５６】
図８及び図９に示すように、前記シート３３は、本体３１の電磁結合部３２に設けられた３個の駆動コイルＣ４〜Ｃ６を経て本体３１外に導出される。駆動回路８によって交流駆動される各駆動コイルＣ４〜Ｃ６の磁気回路中をシート３３の各信号線Ｑ１〜Ｑ３が通過する構成とされているため、シート３３上に設けられた信号線Ｑ１〜Ｑ３には、各駆動コイルＣ４〜Ｃ６と対面する部分での信号線Ｑ１〜Ｑ３の配線パターンに応じた交流信号が電磁誘導により誘起され、この交流信号は前記検知部１０によって検知される。
【００５７】
すなわち、電磁結合部３２を通過しているシート３３の信号線Ｑ１〜Ｑ３には、駆動コイルＣ４〜Ｃ６によって誘起された電流が流れるが、各信号線Ｑ１〜Ｑ３は、シート３３が本体３１より引き出された時に、各検知位置において誘導起電力が発生するか否かを配線パターンにより設定してあるので、その引き出し長さに対応したシート３３の検知位置（駆動コイルＣ４〜Ｃ６と対面している長手方向の位置）を、信号線Ｑ１〜Ｑ３に発生する交流信号の波形から判断することができる。
【００５８】
(2) 作用
以上の構成によれば、シート３３を巻き取り機構３４から任意の長さだけ引き出した状態で、電磁結合部３２を駆動回路８によって交流駆動すれば、信号線Ｑ１〜Ｑ３には電磁誘導により交流信号が誘起され、この交流信号は引き出したシート３３の先端に設けられた検知部１０で検知される。ここで、検知部１０において検知される交流信号は、電磁結合部３２の各駆動コイルＣ４〜Ｃ６が対面しているシート３３の各信号線Ｑ１〜Ｑ３の配線パターンに応じた波形となるので、信号線Ｑ１〜Ｑ３に設定された複数の検知位置のいずれと電磁結合部３２が対面しているかを該波形から判断することができ、シート３３をどれ程の長さだけ巻き取り機構３４から引き出したが判断できる。
【００５９】
従って、測定起点に本体３１を設置して測定方向にシート３３を引き出していけば、電磁結合部３２を通過しながらシート３３が引き出されていき、シート３３の各検知位置Ａ〜Ｏが電磁結合部３２を順次通過・移動していき、信号線Ｑ１〜Ｑ３には通過した駆動コイルＣ１〜Ｃ３による電流が誘起される。そこで表示部１３の表示を見て、適当な検知位置が検出されたところでシート３３の引き出しを停止すれば、測定起点からシート３３の先端までの長さを測定することができる。
【００６０】
上述した第２例の位置検知装置３０における作用を、図１１を参照してさらに詳細に説明する。本体３１の駆動回路８から駆動コイルＣ４〜Ｃ６へは、図１１中の拡大図に示すように、数ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流信号が間欠信号として印加される。ここで交流が出力している状態をＯＮと呼ぶ。信号線Ｑ１〜Ｑ３に誘起される各信号は、基点となる信号からの時間差にてその種類を確定するため、駆動コイルＣ４〜Ｃ６に与えられる駆動信号は、長いＯＮ信号ののちに時間差で与えられる所定時間ＯＮとなる連続波形としている。
【００６１】
以下に電磁結合部３２に対面するシート３３の検知位置と、その時に信号線Ｑ１〜Ｑ３に誘起される信号波形の概要を、図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０に示すように、Ａの位置では、電磁結合部３２の駆動コイルＣ４に対応して信号線Ｑ１のみがあるため、図１１に示すように、信号線Ｑ１に駆動コイルＣ４の信号が誘起され、その他の信号線Ｑ２・信号線Ｑ３には信号は誘起されない。
【００６２】
図１０に示すように、Ｃの位置では、電磁結合部３２の駆動コイルＣ４に対応して信号線Ｑ１、駆動コイルＣ５に対応して信号線Ｑ２、駆動コイルＣ６に対応して信号線Ｑ３がそれぞれ存在するため、図１１に示すように、信号線Ｑ１には駆動コイルＣ４の信号が誘起され、信号線Ｑ２には駆動コイルＣ５の信号が誘起され、信号線Ｑ３には駆動コイルＣ６の信号が誘起される。
【００６３】
図１０に示すように、Ｄの位置では、電磁結合部３２の駆動コイルＣ４に対応して信号線Ｑ１と信号線Ｑ２、駆動コイルＣ６に対応して信号線Ｑ３がそれぞれ存在するため、図１１に示すように、信号線Ｑ１及びＱ２には駆動コイルＣ１の信号が誘起され、信号線Ｑ３には駆動コイルＣ６の信号がそれぞれ誘起される。
【００６４】
図１０に示すように、Ｈの位置では、信号線Ｑ１が駆動コイルＣ４及びＣ５を通過しているために、図１１に示すように、信号線Ｑ１には駆動コイルＣ４の信号と、駆動コイルＣ５の信号とを合わせた信号が誘起される。信号線Ｑ２と信号線Ｑ３はいずれの駆動コイルも通過していないため信号は誘起されない。
【００６５】
図１０に示すように、Ｋの位置では、信号線Ｑ１と信号線Ｑ２が駆動コイルＣ５を通過しているために、図１１に示すように、信号線Ｑ１と信号線Ｑ２には駆動コイルＣ５の信号が誘起される。信号線信号線Ｑ３はいずれの駆動コイルも通過していないため信号は誘起されない。
【００６６】
図１０に示すように、Ｍの位置では、駆動コイルＣ５を信号線Ｑ１が通過し、駆動コイルＣ６を信号線Ｑ２が通過するため、図１１に示すように、信号線Ｑ１に駆動コイルＣ５の信号が誘起され、信号線Ｑ２に駆動コイルＣ６の信号が誘起される。信号線Ｑ３はいずれの駆動コイルも通過していないので信号は誘起されない。
【００６７】
図１０に示すように、Ｏの位置では、駆動コイルＣ５に対応して信号線Ｑ２が存在し、駆動コイルＣ６に対応して信号線Ｑ３が存在するため、図１１に示すように、信号線Ｑ２に駆動コイルＣ５の信号が誘起され、信号線Ｑ３に駆動コイルＣ６の信号が誘起される。信号線Ｑ１はいずれの駆動コイルも通過していないため信号は誘起されない。
【００６８】
(3) 変形例・適用例等
第２例では、信号線が３本、電磁結合部３２の駆動コイルが３個であったが、これらの数をより多くすることにより検出位置を増加させることも可能である。
【００６９】
第２例によれば、本体３１から引き出したシート３３の長さを、シート３３の先端に設けた表示部１３に表示することができるので、本体３１を設けた起点から、引き出したシート３３の先端部が達した測定点までの距離を計る測定器として巻尺の様に使用できる。
【００７０】
３．第３実施形態（第３例、図１２〜図１５）
図１２は、第３例の位置検知装置４０の構成を示すブロック図であり、図１３は第３例における電磁結合部の断面図であり、図１４は、第３例のシートにおける信号線の配線パターンを電磁結合部との関係で示した配線図であり、図１５は、第３例における駆動波形及び検知波形を示す波形図である。
【００７１】
(1) 構成
第３例の電磁誘導を利用した位置検知装置４０は、図１２に示すように、電気的に独立した複数本（本例では３本）の配線である信号線Ｑ１〜Ｑ３を有している。これらの信号線Ｑ１〜Ｑ３は、線と直交する方向（第１方向）に並べられ、長手方向（第２方向）に延設されて全体として閉ループ状に構成され、後述するように、一部が特殊なコード化領域となるように形成されている。
【００７２】
図１２に示すように、この位置検知装置４０の駆動部２’は、商用電源４もしくは電池から供給される電力を一定の電圧に変換する電源４と、回路を制御する基準となる信号を発生させる発振回路５と、発振回路５の信号を必要とする信号に変換・分周する分周回路６と、信号線への動作を司る制御信号を発生する制御回路７と、制御回路７からの制御信号により、前記信号線のコード化領域以外の位置に設置した電磁結合部４１の駆動コイルＣ４〜Ｃ６に基準信号である電源４からの電流を供給する駆動回路８を有している。
【００７３】
図１２に示すように、この位置検知装置４０の検知部１０’は、前記信号線Ｑ１〜Ｑ３のコード化領域に配置された電磁結合部４２の検知コイルＣ１〜Ｃ３からの信号を増幅する増幅器１１と、基準信号である駆動コイルＣ４〜Ｃ６に加えられる駆動信号と前記増幅器１１で増幅された検知コイルＣ１〜Ｃ３からの信号とにより前記信号線Ｑ１〜Ｑ３のコード化領域に設置した電磁結合部４２の位置を算出する演算回路１２と、その結果を表示する表示器１３を有している。なお、表示器１３の代わりに、又は表示器１３とともに、演算回路１２が算出した電磁結合部４２の位置を示す信号により制御される外部機器を設ける構成とすることもできる。
【００７４】
前述した駆動側及び検知側の２つの電磁結合部４１，４２は同一の構成であり、図１３に示すように第２例（図９）の電磁結合部３２と略同一の構成である（図１３中には駆動側を例示する）。すなわち、駆動コイルＣ４〜Ｃ６は駆動回路８からの出力により磁気回路を発生させるための磁性体１５とこれに巻き込まれた巻線とを有し、この磁気回路中を前記信号線Ｑ１〜Ｑ３が通過することにより該信号線には電磁誘導により電力が誘起される。検知コイルＣ１〜Ｃ３は、駆動側とは逆に信号線に流れる電流を磁気結合にて磁性体１５に巻かれた巻線で信号として検出する。なお、第３例では、駆動側の電磁結合部４１を有する駆動部２’と、検知側の電磁結合部４２を有する検知部１０’とは、前記信号線Ｑ１〜Ｑ３とは別体の構成部品として一体に構成されており、センサーユニット４５を構成している。
【００７５】
第３例の電磁誘導を利用した位置検知装置４０では、図１３に示すように絶縁性の上下２枚のシート材に前記信号線Ｑ１〜Ｑ３が挟まれおり、防湿性乃至防水性及び可撓性のある薄片状の独立の構成部品であるシート４３として構成されている。このシート４３は、図１４に示すように外形が長尺帯状である。また信号線Ｑ１〜Ｑ３は、第１例の信号線と同様のパターンであり、前記第２方向がシート４３の長尺帯状の長手方向と一致するように、シート４３の基端部と先端部との間を引き回されてループ状に構成されている。
【００７６】
図１４に示すように、前記シート４３内に設けられた信号線Ｑ１〜Ｑ３は、長手方向に沿う一方側（図１４において下側）が、駆動部２’側の電磁結合部４１の駆動コイルＣ４〜Ｃ６によって基準信号である駆動信号を与えられる直線部分とされており、また、長手方向に沿う他方側（図１４において上側）が、各検知位置Ａ〜Ｏごとに各信号線Ｑ１〜Ｑ３がそれぞれの電磁結合位置にあるか否かの組合せが異なるような配線パターンで形成されたコード化領域とされている。このコード化領域に検知部１０’側の電磁結合部４２の検知コイルＣ１〜Ｃ３を配置すれば、配置した検知位置Ａ〜Ｏに対応した駆動信号の組合せである検知信号を得ることができる。このように、第３例の信号線Ｑ１〜Ｑ３は、駆動信号が与えられる部分と、信号が取り出されるコード化領域とが、隣接して同方向に並んでいるので、駆動側及び検知側を一体化したセンサーユニット４５の電磁結合部４１，４２を配線に沿って移動させることで、駆動と検知を行うことができる。
【００７７】
(2) 作用
以上の構成において、シート４３を測定対象上に敷き、信号線Ｑ１〜Ｑ３に対して正規に対面するようなシート４３上の所定位置にセンサーユニット４５の電磁結合部４１，４２を配置し、駆動回路８によって駆動コイルＣ４〜Ｃ６を交流駆動しながらセンサーユニット４５の電磁結合部４１，４２を長手方向に沿って移動させる。信号線Ｑ１〜Ｑ３には電磁誘導により交流信号が誘起される。この交流信号が検知コイルＣ１〜Ｃ３に交流信号を誘起し、この交流信号が前記検知部１０’に検知される。ここで、検知部１０’において検知される交流信号は、駆動コイルＣ４〜Ｃ６が対面しているシート４３の信号線Ｑ１〜Ｑ３の各検知位置Ａ〜Ｏごとに異なるように設定された配線パターンに応じた波形となるので、信号線Ｑ１〜Ｑ３に設定された複数の検知位置Ａ〜Ｏのいずれと電磁結合部４２が対面しているかを該波形から判断することができ、シート４３の長手方向のいずれの位置にセンサーユニット４５の電磁結合部４２があるかが判断できる。
【００７８】
上述した第３例の位置検知装置４０における作用を、図１５を参照してさらに詳細に説明する。駆動回路８から電磁結合部４１の各駆動コイルＣ４〜Ｃ６へは数ｋＨｚから数百ｋＨｚの交流信号が間欠信号として印加される。ここで交流が出力している状態をＯＮと呼ぶ。
【００７９】
検知部１０’の電磁結合部３２の検知コイルＣ４〜Ｃ６は、位置情報のデータが得られる様にパターン形成された信号線のコード化領域を移動することにより、駆動コイルＣ４〜Ｃ６によって信号線Ｑ１〜Ｑ３に誘起された交流信号のＯＮ時間を組み合わせ信号を位置検知信号として検知することができる。
【００８０】
以下に駆動側の電磁結合部３２の検知コイルに対面するシート４３の各検知位置と、その時に電磁結合部３２の検知コイルに誘起される信号波形の概要を、図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４に示すように、Ａの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１のみがあるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１には駆動コイルＣ４の信号が誘起され、その他の検知コイルＣ２、Ｃ３には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８１】
図１４に示すように、Ｂの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１、検知コイルＣ２は信号線Ｑ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１には駆動コイルＣ４、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ５の信号が誘起され、検知コイルＣ３には対応する配線が無いため信号は誘起されない。
【００８２】
図１４に示すように、Ｃの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ２、検知コイルＣ３に対応して信号線Ｑ３がそれぞれあるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１には駆動コイルＣ４、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ５、検知コイルＣ３には駆動コイルＣ６の各信号が誘起される。
【００８３】
図１４に示すように、Ｅの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１及びＱ２が対応し、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ３があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１に駆動コイルＣ４及びＣ５の信号が誘起され、検知コイルＣ２に駆動コイルＣ６の信号が誘起され、検知コイルＣ３には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８４】
図１４に示すように、Ｇの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１、検知コイルＣ３に対応して信号線Ｑ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１には駆動コイルＣ１の信号が誘起され、検知コイルＣ３には駆動コイルＣ２の信号が誘起され、検知コイルＣ２には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８５】
図１４に示すように、Ｈの位置では、検知コイルＣ１及びＣ２に対応して信号線Ｑ１があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１及びＣ２に駆動コイルＣ４の信号が誘起され、検知コイルＣ３には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８６】
図１４に示すように、Ｊの位置では、検知コイルＣ１に対応して信号線Ｑ１があり、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ１及びＱ２があり、検知コイルＣ３に対応して信号線Ｑ３があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ１には駆動コイルＣ４の信号が誘起され、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ４及びＣ５の信号が誘起され、検知コイルＣ３には駆動コイルＣ６の信号が誘起される。
【００８７】
図１４に示すように、Ｌの位置では、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ１及びＱ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ４及びＣ５の信号が誘起される。検知コイルＣ１及びＣ３には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８８】
図１４に示すように、Ｍの位置では、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ１があり、検知コイルＣ３に対応して信号線Ｑ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ４の信号が誘起され、検知コイルＣ３には駆動コイルＣ５の信号が誘起される。検知コイルＣ１には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００８９】
図１４に示すように、Ｎの位置では、検知コイルＣ３に対応して信号線Ｑ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ３には駆動コイルＣ５の信号が誘起される、検知コイルＣ１及びＣ２には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００９０】
図１４に示すように、Ｏの位置では、検知コイルＣ２に対応して信号線Ｑ２があるため、図１５に示すように、検知コイルＣ２には駆動コイルＣ５の信号が誘起される、検知コイルＣ１及びＣ３には対応する信号線が無いため信号は誘起されない。
【００９１】
(3) 変形例・適用例等
第３例では、信号線が３本、センサーユニット４５の駆動コイル及び検知コイルがそれぞれ３個ずつであったが、これらの数をより多くすることにより検出位置を増加させることも可能である。
【００９２】
第３例の位置検知装置４０を長さ測定に適用する場合には、シート４３を測定対象（例えばグラウンド等の地面の上）に敷いておき、駆動部２’と検知部１０’を作動させながら、電磁結合部４１，４２を有するセンサーユニット４５をシート４３の長手方向に沿って（信号線の第２方向に沿って）移動していき、検知部１０’の検知結果を表示部１３で確認しながら、所望の位置でセンサーユニット４５を止めれば、電磁結合部４２の移動量を示す検知部１０’の検知結果から、センサーユニット４５又は電磁結合部４２の所望の移動長さ（基準位置からの所定距離）を得ることができる。
【００９３】
また、第３例の位置検知装置４０は、測定対象に設けるシート４３と、測定対象の測定のためにシート４３上を移動させるセンサーユニット４５（電磁結合部４１，４２）とを配線で接続する必要がなく、測定の分解能や検知位置はシート４３側の配線の変更で容易に対応できるため、移動体の位置検出や回転体の位置検出に適している。
【００９４】
図１６は、前述した第３例を、移動体の位置検出に適用した場合の具体的な構成例を示したものである。移動体５０の測定面となる上面に前記シート４３を固定し、これと対向する位置にセンサーユニット４５を配置する。
【００９５】
かかる配置において、センサーユニット４５の駆動部２’が各駆動コイルＣ４〜Ｃ６へ交流信号を間欠信号として印加し、この状態において移動体５０が第２方向に沿ってある長さだけ移動したとする。センサーユニット４５の検知コイルＣ４〜Ｃ６は、位置情報のデータが得られる様に信号線がパターン化されたシート４３のコード化領域に沿い、シート４３に対して相対的に移動するので、センサーユニット４５が対面しているコード化領域の位置に応じて、信号線Ｑ１〜Ｑ３に誘起されている交流信号のＯＮ時間の組み合わせ信号を位置検知信号として検知、出力する。
【００９６】
移動体５０がある距離を移動してある位置で停止したとき、センサーユニット４５の検知部１０’の表示部１３で検知結果を確認すれば、位置検知信号が異なるコード化領域の各位置Ａ〜Ｏの基準位置（出発点乃至測定開始位置）からの距離は判っているので、移動体が基準位置から移動した距離を得ることができる。
【００９７】
図１７は、前述した第３例を、回転体の位置検出に適用した場合の具体的な構成例を示したものである。円板形の回転体５１は、円板の図形中心にある図示しない回転軸を中心として回動自在とされており、その外周面に接して回動する回転体駆動部５２から駆動力を与えられて回転する。回転体の外周面には、周方向が第２方向となるように前記シート４３を固定し、これと対向する位置にセンサーユニット４５を配置する。なお図１７においては、センサーユニット４５は、回転体５１のシート４３に対面して配置された電磁結合部４１，４２と、これを制御する制御部本体としての駆動部２’及び検知部１０’とに分けて示してある。
【００９８】
かかる配置において、センサーユニット４５の制御部本体の駆動部２’が各駆動コイルＣ４〜Ｃ６へ交流信号を間欠信号として印加し、この状態において回転体５１がある長さだけ回転したとする。センサーユニット４５の検知コイルＣ４〜Ｃ６は、位置情報のデータが得られる様に信号線がパターン化されたシート４３のコード化領域に沿い、シート４３に対して相対的に移動するので、センサーユニット４５が対面しているコード化領域の位置に応じて、信号線Ｑ１〜Ｑ３に誘起されている交流信号のＯＮ時間の組み合わせ信号を位置検知信号として検知、出力する。
【００９９】
回転体５１が回転してある位置で停止したとき、センサーユニット４５の制御部本体の検知部１０’において表示部１３で検知結果を確認すれば、位置検知信号が異なるコード化領域の各位置Ａ〜Ｏの基準位置（出発点乃至測定開始位置）からの回転角度は判っているので、回転体５１の回転位置（基準位置から回転した量（回転角度））を得ることができる。
【０１００】
また、制御部本体の検知部１０’が検知コイルＣ１〜Ｃ３から得た回転体５１の前記回転位置のデータを回転体駆動部５２に出力し、その駆動制御に利用すれば、回転体５１の停止、速度制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】図１は、第１例の位置検知装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１例における電磁結合部としてのセンサーユニットの断面図である。
【図３】図３は、第１例における信号線の配線パターンをセンサーユニットとの関係で示した配線図である。
【図４】図４は、第１例における駆動波形及び検知波形を示す波形図である。
【図５】図５は、第１例の具体的な適用例の一構造例を概略的に示す斜視図である。
【図６】図６は、第１例のさらに具体的な適用例を示す断面図である。
【図７】図７は、第１例のさらに具体的な適用例を示す正面図である。
【図８】図８は、第２例の位置検知装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図９は第２例における電磁結合部の断面図である。
【図１０】図１０は、第２例のシートにおける信号線の配線パターンを電磁結合部との関係で示した配線図である。
【図１１】図１１は、第２例における駆動波形及び検知波形を示す波形図である。
【図１２】図１２は、第３例の位置検知装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は第３例における電磁結合部の断面図である。
【図１４】図１４は、第３例のシートにおける信号線の配線パターンを電磁結合部との関係で示した配線図である。
【図１５】図１５は、第３例における駆動波形及び検知波形を示す波形図である。
【図１６】図１６は、第３例の位置検出装置を移動体の位置検出に用いた場合を示す断面図である。
【図１７】図１７は、第３例の位置検出装置を回転体の位置検出に用いた場合を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１，３０，４０…位置検知装置
２，２’…駆動部
３，３３，４３…シート（可撓性のパターン基板）
９…電磁結合部としてのセンサーユニット
１０，１０’…検知部
３１…駆動部としての本体
３２，４１，４２…電磁結合部
３４…巻き取り機構
４５…電磁結合部としてのセンサーユニット
５０…移動体
５１…回転体
Ｃ１〜Ｃ３…検知コイル
Ｃ４〜Ｃ６…駆動コイル
ＣＴ…信号搬送コイル
Ｑ１〜Ｑ４…信号線
Ｓ１…検知線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に並べられて第２方向に延設される電気的に独立した複数本の配線であって、各配線の電磁結合位置が第１方向について定められるとともに、第２方向に沿って複数の検知位置が設定されており、前記各検知位置ごとに、前記各配線がそれぞれの前記電磁結合位置にあるか否かの組合せが異なるような配線パターンで形成された複数本の信号線と、
前記信号線の前記第２方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、前記各検知位置に配置された場合に前記各信号線の前記各電磁結合位置に設定される複数のコイルを有する電磁結合部と、
前記複数本の信号線又は前記電磁結合部の各コイルを交流駆動する駆動部と、
前記複数本の信号線又は前記電磁結合部の各コイルを前記駆動手段によって交流駆動した場合に、前記各電磁結合位置において電磁誘導により前記電磁結合部の各コイル又は前記複数本の信号線に誘起される交流信号を検出して、前記信号線の前記第２方向における前記電磁結合部の位置を検知する検知部と、
を有することを特徴とする位置検知装置。
【請求項２】
前記信号線とは電気的に独立して設けられ、前記信号線と隣接するように前記第１方向に並べられて前記第２方向に延設され、前記複数の検知位置では第１方向について定められた前記電磁結合位置に配置されるような配線パターンで形成され、前記検知部に接続された検知線をさらに有し、
前記電磁結合部の前記複数のコイルは、前記信号線の前記各検知位置に配置された場合に前記各電磁結合位置にある前記各信号線に流れる交流によって交流が誘起される検知コイルであり、
前記電磁結合部は、前記各検知位置に配置された場合に前記検知線に設定される信号搬送コイルをさらに備えるとともに、該信号搬送コイルには前記検知コイルが直列に接続されており、
前記駆動手段が前記信号線を交流駆動すると、前記信号線のいずれかの前記検知位置に配置された前記電磁結合部では、前記検知コイルに交流が誘起され、この交流が前記信号搬送コイルに流れて前記検知線に検知信号を発生させ、該検知信号を前記検知部が検知することにより前記電磁結合部が前記信号線のいずれの前記検知位置に配置されているかを検知することを特徴とする請求項１記載の位置検知装置。
【請求項３】
前記駆動部と、前記駆動部によって交流駆動される前記電磁結合部と、前記信号線が設けられ前記第２方向を長手方向とするシートを前記電磁結合部を経て出し入れ自在とした巻取機構とが設けられた本体を有し、
前記シートの先端には前記信号線に発生する交流の波形から前記シートの繰り出し長さを検知する前記検知部が設けられ、
前記駆動手段が前記電磁結合部の前記コイルを交流駆動して前記シートの前記信号線に誘起する交流を前記検知部が検知することにより、前記シートの前記信号線のいずれの前記検知位置が前記電磁結合部に位置しているかを検知して前記シートの前記本体からの引き出し長さを検知することを特徴とする請求項１記載の位置検知装置。
【請求項４】
前記複数本の信号線は、前記第２方向を長手方向とするシートにそれぞれ閉ループ状に構成され、前記第２方向に沿うその一方側が前記配線パターンで形成されるとともに、前記第２方向に沿うその他方側は前記一方側の前記検知位置において一定の間隔をおいてそれぞれ第２方向に平行となるように形成されており、
前記電磁結合部の前記複数のコイルは、前記検知部に接続されており、前記信号線の前記各検知位置に配置された場合に前記各電磁結合位置にある前記各信号線に流れる交流によって交流が誘起される検知コイルであり、
前記電磁結合部には、前記駆動部に接続され、前記信号線の前記他方側の前記各検知位置に配置された場合に前記駆動部から与えられた交流により前記信号線を交流で駆動する駆動コイルがさらに設けられており、
前記駆動手段が前記電磁結合部の前記駆動コイルを交流駆動すると、前記シートの前記信号線に交流が誘起され、この交流が前記電磁結合部の前記検知コイルに交流を誘起し、この交流が前記検知部に検知されることにより、前記シートの前記信号線のいずれの前記検知位置に前記電磁結合部が設定されているかを検知することを特徴とする請求項１記載の位置検知装置。
【請求項５】
前記駆動部が前記信号線又は前記コイルに与える交流は間欠信号であり、前記検知部は前記間欠信号の組合せによって前記第２方向に関する前記信号線と前記電磁結合部の相対的な位置を検知することを特徴とする請求項１記載の位置検知装置。
【請求項１】
第１方向に並べられて第２方向に延設される電気的に独立した複数本の配線であって、各配線の電磁結合位置が第１方向について定められるとともに、第２方向に沿って複数の検知位置が設定されており、前記各検知位置ごとに、前記各配線がそれぞれの前記電磁結合位置にあるか否かの組合せが異なるような配線パターンで形成された複数本の信号線と、
前記信号線の前記第２方向に沿って相対的に移動可能に設けられ、前記各検知位置に配置された場合に前記各信号線の前記各電磁結合位置に設定される複数のコイルを有する電磁結合部と、
前記複数本の信号線又は前記電磁結合部の各コイルを交流駆動する駆動部と、
前記複数本の信号線又は前記電磁結合部の各コイルを前記駆動手段によって交流駆動した場合に、前記各電磁結合位置において電磁誘導により前記電磁結合部の各コイル又は前記複数本の信号線に誘起される交流信号を検出して、前記信号線の前記第２方向における前記電磁結合部の位置を検知する検知部と、
を有することを特徴とする位置検知装置。
【請求項２】
前記信号線とは電気的に独立して設けられ、前記信号線と隣接するように前記第１方向に並べられて前記第２方向に延設され、前記複数の検知位置では第１方向について定められた前記電磁結合位置に配置されるような配線パターンで形成され、前記検知部に接続された検知線をさらに有し、
前記電磁結合部の前記複数のコイルは、前記信号線の前記各検知位置に配置された場合に前記各電磁結合位置にある前記各信号線に流れる交流によって交流が誘起される検知コイルであり、
前記電磁結合部は、前記各検知位置に配置された場合に前記検知線に設定される信号搬送コイルをさらに備えるとともに、該信号搬送コイルには前記検知コイルが直列に接続されており、
前記駆動手段が前記信号線を交流駆動すると、前記信号線のいずれかの前記検知位置に配置された前記電磁結合部では、前記検知コイルに交流が誘起され、この交流が前記信号搬送コイルに流れて前記検知線に検知信号を発生させ、該検知信号を前記検知部が検知することにより前記電磁結合部が前記信号線のいずれの前記検知位置に配置されているかを検知することを特徴とする請求項１記載の位置検知装置。
【請求項３】
前記駆動部と、前記駆動部によって交流駆動される前記電磁結合部と、前記信号線が設けられ前記第２方向を長手方向とするシートを前記電磁結合部を経て出し入れ自在とした巻取機構とが設けられた本体を有し、
前記シートの先端には前記信号線に発生する交流の波形から前記シートの繰り出し長さを検知する前記検知部が設けられ、
前記駆動手段が前記電磁結合部の前記コイルを交流駆動して前記シートの前記信号線に誘起する交流を前記検知部が検知することにより、前記シートの前記信号線のいずれの前記検知位置が前記電磁結合部に位置しているかを検知して前記シートの前記本体からの引き出し長さを検知することを特徴とする請求項１記載の位置検知装置。
【請求項４】
前記複数本の信号線は、前記第２方向を長手方向とするシートにそれぞれ閉ループ状に構成され、前記第２方向に沿うその一方側が前記配線パターンで形成されるとともに、前記第２方向に沿うその他方側は前記一方側の前記検知位置において一定の間隔をおいてそれぞれ第２方向に平行となるように形成されており、
前記電磁結合部の前記複数のコイルは、前記検知部に接続されており、前記信号線の前記各検知位置に配置された場合に前記各電磁結合位置にある前記各信号線に流れる交流によって交流が誘起される検知コイルであり、
前記電磁結合部には、前記駆動部に接続され、前記信号線の前記他方側の前記各検知位置に配置された場合に前記駆動部から与えられた交流により前記信号線を交流で駆動する駆動コイルがさらに設けられており、
前記駆動手段が前記電磁結合部の前記駆動コイルを交流駆動すると、前記シートの前記信号線に交流が誘起され、この交流が前記電磁結合部の前記検知コイルに交流を誘起し、この交流が前記検知部に検知されることにより、前記シートの前記信号線のいずれの前記検知位置に前記電磁結合部が設定されているかを検知することを特徴とする請求項１記載の位置検知装置。
【請求項５】
前記駆動部が前記信号線又は前記コイルに与える交流は間欠信号であり、前記検知部は前記間欠信号の組合せによって前記第２方向に関する前記信号線と前記電磁結合部の相対的な位置を検知することを特徴とする請求項１記載の位置検知装置。
【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】
【公開番号】特開２００８−１４５３９２（Ｐ２００８−１４５３９２Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３５９８７（Ｐ２００６−３３５９８７）
【出願日】平成１８年１２月１３日（２００６．１２．１３）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１３日（２００６．１２．１３）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
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