JP5434939B2 - ストローク量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、検出対象のストローク量を検出するストローク量検出装置に関する。

従来、磁界発生手段としての磁石、及び、検出対象の直線移動に伴って磁石に対して相対移動して磁界の変化を検出する磁気検出素子を備え、磁気検出素子の出力信号に基づき検出対象のストローク量を検出するストローク量検出装置が知られている。
例えば図１７（ａ）に示すように、特許文献１の装置６０１は、４つの磁石６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂを、ストローク範囲の一方と他方にそれぞれ互いに対向させて配置している。対向する磁石の極性は同方向であり、ストローク範囲の一方と他方で隣り合う磁石の極性は逆方向である。そのため、ストローク範囲の一方と他方とで磁束の方向（図中矢印）が逆転する。また、対向する磁石間に磁気検出素子６１ｘを配置している。

特許文献２の装置では、ストローク方向に対して勾配を有する４つの磁石を、ストローク範囲の一方と他方にそれぞれ互いに対向させて配置している。ストローク範囲の中心付近では対向する磁石間の間隔を広げ、ストローク範囲の中心から離れるにつれて対向する磁石間の間隔を狭めている。対向する磁石の極性は同方向であり、ストローク範囲の一方と他方で隣り合う磁石の極性は逆方向である。そのため、ストローク範囲の一方と他方とで磁束の方向が逆転する。また、対向する磁石間に磁気検出素子を配置している。

特開２００８−４５９１９号公報 特開２０００−１８０１１４号公報

特許文献１、２の装置は、いずれも４つの磁石を使用しており、磁石の個体ばらつきによって検出精度のばらつきが生じやすい。
また、特許文献１の装置に関する課題について、図１７を参照して説明する。図１７（ａ）は、特許文献１の図３に相当し、磁石６２ａ、６３ａと磁石６２ｂ、６３ｂとのストローク方向の両端距離Ｗ１が比較的短い例を示している。図１７（ｂ）、（ｃ）は、図１７（ａ）に対し、磁石６２ａ、６３ａと磁石６２ｂ、６３ｂとのストローク方向の両端距離Ｗ２が比較的長い例を示している。

図１７（ａ）のストローク量検出装置６０１において、磁石６２ａ、６３ａのストローク方向の中心と磁石６２ｂ、６３ｂのストローク方向の中心との距離がストローク量を検出可能な磁束ベクトル変化範囲Ｒｅとなる。磁束ベクトル変化範囲Ｒｅのストローク方向外側の範囲は、ストローク量検出に有効に使用されない。言い換えれば、この「有効に使用されない範囲」に相当する分だけ磁気回路の体格が大きくなる。

図１７（ｂ）のストローク量検出装置６０２は、図１７（ａ）と同程度の大きさの磁石６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂをストローク方向に間隔を空けて配置したものである。この場合、磁石同士の間隔が一定以上広がると、磁束変化しない磁束ゼロ範囲Ｒ０が出現する。磁束ゼロ範囲Ｒ０では、ストローク量の検出が不可となる。

そこで、図１７（ｃ）のストローク量検出装置６０３のように、ストローク方向に長い磁石６２ｃ、６２ｄ、６３ｃ、６３ｄに置き換えることで磁束ゼロ範囲Ｒ０をなくすことができる。しかし、磁石がストローク方向に長くなる分、磁束ベクトル変化範囲Ｒｅは、両端距離Ｗ２に対してさらに内側に寄る。そのため、上述の「有効に使用されない範囲」が大きくなって磁気回路の体格がさらに大きくなる。

このように、特許文献１の装置は、４つの磁石を使っているにも拘わらず、ストローク方向に「有効に使用されない範囲」が存在し、磁気回路の体格の増大を招いている。
さらに、磁気検出素子の位置がストローク方向に直交する方向にずれることによる検出誤差（以下、「位置ずれ誤差」という。）が大きく、「ロバスト性（外乱や設計誤差などに対しシステム特性が現状を維持する性質）」に劣るという課題がある。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、ストローク量の検出範囲に対して磁気回路の体格を小さくし、ロバスト性に強いストローク量検出装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、直線移動する検出対象のストローク量を検出するストローク量検出装置であって、第１磁界発生手段、第２磁界発生手段、第１磁束伝達手段、第２磁束伝達手段、及び磁気検出手段を備える。
第１磁界発生手段および第２磁界発生手段は、磁気的特性が同一であり、形状および着磁方向が所定の基準点に対して対称に設けられる。
第１磁束伝達手段および第２磁束伝達手段は、磁性材料で形成され、磁気的特性が同一であり、形状が前記基準点に対して対称に設けられる。第１磁束伝達手段は、第１磁界発生手段と接続し、第２磁界発生手段に対向する。第２磁束伝達手段は、第２磁界発生手段と接続し、第１磁界発生手段に対向する。
磁気検出手段は、感磁面を有し、第１磁界発生手段と第２磁束伝達手段との間の領域、及び第２磁界発生手段と第１磁束伝達手段との間の領域において、検出対象の直線移動に伴って基準点を含む直進軸上を第１磁界発生手段、第２磁界発生手段、第１磁束伝達手段および第２磁束伝達手段に対して相対移動して検出対象のストローク量を検出する。

このように、２つの磁界発生手段と２つの磁束伝達手段とが互い違いに対向するように配置することで、磁界発生手段が発生した磁束を磁束伝達手段が有効に伝達し、磁界発生手段の大きさに対するストローク量の検出範囲を相対的に大きくすることができる。言い換えれば、ストローク量の検出範囲に対する磁気回路の体格を小さくすることができる。
また、４つの磁石を用いる従来技術に比べ磁石の数を減らすことができ、磁石の個体ばらつきによる検出精度のばらつきを低減することができる。さらに、部品コストを低減することができる。

さらに、磁界発生手段と磁束伝達手段とが対向する間に磁気検出手段を配置することで、磁気検出手段が閉磁路の磁束を検出することができるため、位置ずれに対するロバスト性に強くなる。
加えて、第１磁界発生手段および第２磁界発生手段の磁気的特性は同一であり、第１磁束伝達手段および第２磁束伝達手段の磁気的特性は同一である。また、磁界発生手段の形状および着磁方向、並びに磁束伝達手段の形状は、基準点に対して対称に設けられ、磁気検出手段は、当該基準点を含む直進軸上を相対移動する。すなわち、磁気検出手段は、第１磁界発生手段および第２磁界発生手段から等距離、かつ、第１磁束伝達手段および第２磁束伝達手段から等距離の直線上を相対移動する。したがって、磁束ベクトルが均一となり、磁気検出手段の位置ずれに対するロバスト性に一層強くなる。

請求項２〜１３に記載の発明は、第１磁界発生手段と第２磁界発生手段とを最短距離で結ぶ磁束ベクトルが構成する平面に直交する方向（以下、「基準視方向」という。）から視た磁界発生手段および磁束伝達手段の各形状、磁界発生手段と磁束伝達手段との位置関係、並びに、磁界発生手段および磁束伝達手段と直進軸との位置関係を特定する。
ここで、請求項２〜１３は請求項１に従属するため、第１磁界発生手段および第１磁束伝達手段と第２磁界発生手段および第２磁束伝達手段とは基準点に対して対称であることが前提となる。したがって、第１磁界発生手段および第１磁束伝達手段についての発明特定事項は、第２磁界発生手段および第２磁束伝達手段にも同様に適用される。そのため、原則として、第１磁界発生手段および第１磁束伝達手段についての構成のみを記載し、第２磁界発生手段および第２磁束伝達手段については、重複する記載を省略する。

請求項２に記載の発明では、第１磁界発生手段および第１磁束伝達手段は、磁気検出手段側に向く内壁面、磁気検出手段と反対側に向く外壁面、互いに接続される面である接続面、及び、接続面と反対側に向く開放面を有する。そして、第１磁界発生手段の内壁面および外壁面は、互いに平行な単一平面で構成され、かつ、第１磁束伝達手段の内壁面および外壁面は、互いに平行な単一平面で構成される。
この構成によれば、基準視方向から視た磁界発生手段および磁束伝達手段の形状は、内壁面と外壁面とが平行であることのみが特定される。

さらに請求項３に記載の発明では、第１磁界発生手段の接続面および開放面は、第１磁界発生手段の内壁面および外壁面に直交する単一平面で構成され、かつ、第１磁束伝達手段の接続面および開放面は、第１磁束伝達手段の内壁面および外壁面に直交する単一平面で構成される。
この構成によれば、基準視方向から視た磁界発生手段および磁束伝達手段の形状は長方形である。仮に、基準視方向から視た奥行方向での形状が一定である場合、磁界発生手段および磁束伝達手段の形状は直方体である。単純形状であるため加工および組立工程でのばらつきを抑制することができ、検出精度のばらつきを低減することができる。また、単純形状であるため製造コストを低減することができる。

さらに請求項４に記載の発明では、第１磁界発生手段の内壁面と第１磁束伝達手段の内壁面とは互いに同一平面に形成される。
なお、請求項４は請求項２に従属するから、第１磁界発生手段の外壁面と第１磁束伝達手段の外壁面とは互いに同一平面に形成される。この構成によれば、基準視方向から視た磁界発生手段および磁束伝達手段の形状は、互いに接続される辺の長さが等しい長方形である。これにより、磁界発生手段と磁束伝達手段とがより効率的に接続される。

請求項５および６は、請求項４に従属し、磁界発生手段および磁束伝達手段の内壁面と直進軸との位置関係を特定する。
請求項５に記載の発明では、第１磁界発生手段および第１磁束伝達手段の内壁面は、直進軸に対して平行である。
請求項６に記載の発明では、第１磁界発生手段および第１磁束伝達手段の内壁面は、直進軸に対して傾斜している。

この「内壁面と直進軸との位置関係」は、後述の請求項１４または１５で特定する「感磁面と直進軸との位置関係」と組み合わせることで、効果を調整することができる。
例えば、感磁面が直進軸に対して平行に設けられる場合、請求項６に記載の発明のように磁界発生手段および磁束伝達手段の内壁面を直進軸に対して傾斜させることにより、磁束ベクトルを感磁面に対して垂直に近くすることができる。その結果、磁束をより均一にすることができ、位置ずれロバスト性が向上する。

請求項７、８、９は、請求項５または６に従属し、対向する磁界発生手段同士、及び対向する磁束伝達手段同士の位置関係を特定する。
請求項７に記載の発明では、第１磁界発生手段の内壁面と第２磁界発生手段の内壁面とは、互いの面に投影したとき重複部分を有する。
これにより、第１磁界発生手段の開放面側の磁極と第２磁界発生手段の接続面側の磁極との距離、及び、第２磁界発生手段の開放面側の磁極と第１磁界発生手段の接続面側の磁極との距離が相対的に近くなる。したがって、磁束ベクトルが内壁面に対して垂直に近くなり、磁束がより均一になる。よって、位置ずれロバスト性が向上する。

請求項８に記載の発明では、第１磁束伝達手段の内壁面と第２磁束伝達手段の内壁面とは、互いの面に投影したとき重複部分を有する。
これにより、第１磁界発生手段の開放面側の磁極と第２磁界発生手段の接続面側の磁極との距離、及び、第２磁界発生手段の開放面側の磁極と第１磁界発生手段の接続面側の磁極との距離が相対的に遠くなる。したがって、磁束ベクトルが直進軸に対して平行に近くなる。よって、「磁界発生手段の開放面と接続面との距離」（以下、簡単のため、「磁界発生手段の長さ」という。）に対して、磁束ベクトル変化範囲を大きくすることができる。

請求項９に記載の発明では、第１磁界発生手段または第１磁束伝達手段の接続面と第２磁界発生手段または第２磁束伝達手段の接続面とは、基準点を通る同一平面に形成される。この場合、請求項７による磁界発生手段の重複部分、及び請求項８による磁束伝達手段の重複部分をいずれも有しない。よって、請求項７の構成と請求項８の構成との中間的な構成が実現される。

請求項１０に記載の発明では、請求項７〜９のいずれか一項に記載のストローク量検出装置において、「第１磁界発生手段の開放面と接続面との距離」（第１磁界発生手段の長さ）が「第１磁束伝達手段の開放面と接続面との距離」（第１磁束伝達手段の長さ）と同一である。すなわち、磁界発生手段の長さと磁束伝達手段の長さとを合計した合計長が、磁界発生手段の長さの２倍となる。

請求項７を引用する請求項１０に係る発明では、磁界発生手段および磁束伝達手段の内壁面に平行な方向について、磁界発生手段の開放面が対向する磁束伝達手段の開放面に対して内側に位置することとなる。
請求項８を引用する請求項１０に係る発明では、磁界発生手段および磁束伝達手段の内壁面に平行な方向について、磁界発生手段の開放面が対向する磁束伝達手段の開放面に対して外側に位置することとなる。

請求項９を引用する請求項１０に係る発明では、磁界発生手段および磁束伝達手段の内壁面に平行な方向について、磁界発生手段の開放面と対向する磁束伝達手段の開放面とが同一平面に形成されることとなる。すなわち、第１磁界発生手段と第２磁界発生手段とが点対称であり第１磁束伝達手段と第２磁束伝達手段とが点対称であるのに加え、さらに、第１磁界発生手段と第２磁束伝達手段とが線対称であり第１磁束伝達手段と第２磁界発生手段とが線対称である関係が成立する。よって、装置全体として最もバランスが取れた形状となる。

請求項１１に記載の発明では、請求項７または８に記載のストローク量検出装置において、第１磁界発生手段の開放面と第２磁束伝達手段の開放面とは互いに同一平面に形成され、第１磁束伝達手段の開放面と第２磁界発生手段の開放面とは互いに同一平面に形成される。これにより、装置形状のバランスが取れる。

請求項１２に記載の発明は、請求項４に記載の発明と相反するものであり、第１磁界発生手段の内壁面は、第１磁束伝達手段の内壁面に対して傾斜している。すなわち、磁界発生手段と磁束伝達手段とが「ヘ」の字形に接続される。
例えば、感磁面が直進軸に対して平行に設けられる場合、磁束ベクトルが直進軸に対して垂直に近くなるように、磁界発生手段の内壁面を磁束伝達手段の内壁面に対して傾斜させることにより、磁束ベクトルを感磁面に対して垂直に近くすることができる。その結果、磁束をより均一にすることができ、位置ずれロバスト性が向上する。

請求項１３に記載の発明は、請求項２に記載の発明と相反するものであり、第１磁界発生手段の内壁面または第１磁束伝達手段の内壁面のうち少なくとも一方は、対応する外壁面に対して非平行な傾斜面を含む。ここで、第１磁界発生手段の内壁面または第１磁束伝達手段の内壁面は、単一平面で構成されてもよく、複数の平面または曲面が複合して構成されてもよい。
例えば、感磁面が直進軸に対して平行に設けられる場合、磁束ベクトルが直進軸に対して垂直に近くなるように、磁界発生手段の内壁面または磁束伝達手段の内壁面に傾斜面を設けることにより、磁束ベクトルを感磁面に対して垂直に近くすることができる。その結果、磁束をより均一にすることができ、位置ずれロバスト性が向上する。

請求項１４および１５に記載の発明は、直進軸に対する磁気検出手段の感磁面の位置関係を特定する。
上述のように、請求項５または６による「内壁面と直進軸との位置関係」と、この「感磁面と直進軸との位置関係」とを組み合わせることで、効果を調整することができる。
請求項１４に記載の発明では、磁気検出手段の感磁面は、直進軸に対して平行に設けられる。
請求項１５に記載の発明では、磁気検出手段の感磁面は、直進軸に対して傾斜して設けられる。
例えば、磁界発生手段および磁束伝達手段の内壁面が直進軸に対して平行に設けられる場合、請求項１５に記載の発明のように磁気検出手段の感磁面を直進軸に対して傾斜させることにより、磁束ベクトルを感磁面に対して垂直に近くすることができる。その結果、磁束をより均一にすることができ、位置ずれロバスト性が向上する。

請求項１６〜２３に記載の発明は、請求項１〜１５のストローク量検出装置に共通して磁気検出手段の構成を特定する。そのうち、請求項１６〜１９に記載の発明では、磁気検出手段は１つの磁気検出素子を備え、請求項２０〜２３に記載の発明では、磁気検出手段は２つの磁気検出素子を備える。

請求項１６に記載の発明では、磁気検出手段は、磁界発生手段に対して相対移動することにより生じる磁界の変化に応じた信号を出力する第１磁気検出素子を備える。
請求項１７に記載の発明では、磁気検出手段は、さらに、第１磁気検出素子が検出した磁束密度が検出対象のストローク量に対して線形に変化するように補正するリニア補正手段を備える。これにより、第１磁気検出素子の検出磁束密度に高い直線性を求める必要がなくなり、磁界発生手段の形状、配置などを単純にすることができる。

第１磁気検出素子およびリニア補正手段は、請求項１８に記載の発明のように、１つの半導体チップとして構成されることが好ましい。これにより、磁気検出手段の体格を小型化することができ、搭載性が向上する。
また、第１磁気検出素子は、請求項１９に記載の発明のように、ホール素子であることが好ましい。

請求項２０に記載の発明では、磁気検出手段は、第１磁気検出素子と、第１磁気検出素子から直進軸に沿って所定距離ずらして配置され、第１磁気検出素子と同一の磁気的特性を有する第２磁気検出素子と、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子の出力信号に基づき三角関数演算により検出対象のストローク量を演算する演算手段とを備える。
本発明では、２つの磁気検出素子が検出する磁束密度は位相がずれて変化し、それらの検出磁束密度を三角関数演算することにより、検出対象のストローク量を検出する。これにより、個々の磁気検出素子が有する検出磁束密度の温度特性をキャンセルすることができ、簡易な構成で高精度な検出が可能となる。

請求項２１に記載の発明では、磁気検出手段は、さらに、演算手段が演算した演算ストローク量が検出対象のストローク量に対して線形に変化するように補正するリニア補正手段を備える。これにより、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子の検出磁束密度に高い直線性を求める必要がなくなり、磁界発生手段の形状、配置などを単純にすることができる。

第１磁気検出素子、第２磁気検出素子、演算手段、及び、リニア補正手段は、請求項２２に記載の発明のように、１つの半導体チップとして構成されることが好ましい。これにより、２つの磁気検出素子の磁気的特性をほぼ同一にでき、より高精度な検出が可能となるとともに、磁気検出手段の体格を小型化することができ、搭載性が向上する。
また、第１磁気検出素子および第２検出素子は、請求項２３に記載の発明のように、ホール素子であることが好ましい。

（ａ）：本発明の第１実施形態によるストローク量検出装置の模式図、（ｂ）：（ａ）のｂ矢視図、（ｃ）：（ａ）のｃ矢視図。 本発明の第１実施形態によるストローク量検出装置が適用されるシステムの全体構成を示すブロック図。 本発明の第２実施形態によるストローク量検出装置の模式図。 （ａ）：本発明の第２実施形態によるストローク量検出装置の位置ずれ誤差を示す特性図、（ｂ）：本発明の第２実施形態によるストローク量検出装置の磁束ベクトル変化範囲を示す特性図。 （ａ）：本発明の第３実施形態によるストローク量検出装置の模式図。（ｂ）：本発明の第４実施形態によるストローク量検出装置の模式図。 本発明の第５実施形態および変形例によるストローク量検出装置の模式図。 本発明の第６実施形態および変形例によるストローク量検出装置の模式図。 （ａ）：本発明の第７実施形態によるストローク量検出装置の模式図。（ｂ）：本発明の第８実施形態によるストローク量検出装置の模式図。 （ａ）：本発明の第９実施形態によるストローク量検出装置の模式図。（ｂ）：本発明の第１０実施形態によるストローク量検出装置の模式図。 （ａ）：本発明の第８実施形態によるストローク量検出装置の位置ずれ誤差を示す特性図、（ｂ）：本発明の第１０実施形態によるストローク量検出装置の磁束ベクトル変化範囲を示す特性図。 本発明の第１１実施形態によるストローク量検出装置の模式図。 本発明の第１２実施形態によるホールＩＣチップの回路ブロック図。 （ａ）：本発明の第１２実施形態によるストローク量検出装置のリニア補正前の検出磁束密度の特性図、（ｂ）：（ａ）のリニア補正後の特性図。 本発明の第１３実施形態によるストローク量検出装置の模式図。 本発明の第１３実施形態によるホールＩＣチップの回路ブロック図。 本発明のその他の実施形態によるストローク量検出装置の模式図。 比較例のストローク量検出装置の模式図。

以下、本発明の実施形態によるストローク量検出装置を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明のストローク量検出装置は、例えば、自動車のトランスミッション、アクセル、ブレーキ等のストローク部に適用されて検出対象のストローク量を検出する装置である。
ストローク量検出装置１は、図２に示すように、「第１磁界発生手段」としての第１磁石２１、「第２磁界発生手段」としての第２磁石２２、「第１磁束伝達手段」としての第１ヨーク３１、「第２磁束伝達手段」としての第２ヨーク３２、及び「磁気検出手段」かつ「第１磁気検出素子」としてのホール素子５を備えている。

ホール素子５は、図示しない基板に搭載され、リニアアクチュエータ３のストローク部３ａの直線移動（図中左右方向矢印）に伴って磁石２１、２２およびヨーク３１、３２に対して相対移動し、ストローク量を検出する。検出されたストローク量は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）１０に出力される。ＥＣＵ１０は、ストローク量検出装置１から出力されたストローク量に基づいて、リニアアクチュエータ３をフィードバック制御する。

次に、図１を参照して、ストローク量検出装置１の構成を説明する。ここで、図１（ａ）の視方向を「基準視方向」とする。「基準視方向」は、第１磁石２１と第２磁石２２とを最短距離で結ぶ磁束ベクトルが構成する平面に直交する方向に相当する。
第１磁石２１と第２磁石２２とは、磁気的特性が同一であり、形状および着磁方向が基準点Ｏに対して対称に設けられる。第１ヨーク３１と第２ヨーク３２とは、鋼材等の磁性材料で形成され、磁気的特性が同一であり、形状が基準点Ｏに対して対称に設けられる。第１ヨーク３１は第１磁石２１と接続し、第１磁石２１が発生する磁束を伝達する。第２ヨーク３２は第２磁石２２と接続し、第２磁石２２が発生する磁束を伝達する。また、第２ヨーク３２は第１磁石２１と対向し、第１ヨーク３１は第２磁石２２と対向する。

第１磁石２１および第２磁石２２は、図１（ａ）に示す基準視方向から視た形状が長方形であり、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、奥行方向の形状は均一である。すなわち、第１磁石２１および第２磁石２２は、直方体形状であり、それぞれ、内壁面２１ａ、２２ａ、外壁面２１ｂ、２２ｂ、開放面２１ｃ、２２ｃ、接続面２１ｄ、２２ｄを有する。内壁面２１ａ、２２ａは、ホール素子５側に向く。外壁面２１ｂ、２２ｂは、ホール素子５と反対側に向く。接続面２１ｄ、２２ｄは、磁石２１、２２がヨーク３１、３２と接続される面である。開放面２１ｃ、２２ｃは、接続面２１ｄ、２２ｄと反対側に向く。

外壁面２１ｂ、２２ｂは、内壁面２１ａ、２２ａと平行に形成される。接続面２１ｄ、２２ｄおよび開放面２１ｃ、２２ｃは、内壁面２１ａ、２２ａおよび外壁面２１ｂ、２２ｂに直交する。
本実施形態では、開放面２１ｃ、２２ｃ側がＮ極に着磁され、接続面２１ｄ、２２ｄ側がＳ極に着磁されている。よって、図中矢印で示すように磁束ベクトルが発生する。

第１ヨーク３１および第２ヨーク３２は、直方体形状であり、それぞれ、内壁面３１ａ、３２ａ、外壁面３１ｂ、３２ｂ、開放面３１ｃ、３２ｃ、接続面３１ｄ、３２ｄを有する。各面の位置的関係は、第１磁石２１および第２磁石２２と同様である。そして、磁石２１、２２の内壁面２１ａ、２２ａと、ヨーク３１、３２の内壁面３１ａ、３２ａとは、互いに同一平面に形成される。磁石２１、２２の外壁面２１ｂ、２２ｂと、ヨーク３１、３２の外壁面３１ｂ、３２ｂとは、互いに同一平面に形成される。

また、第１磁石２１と第１ヨーク３１との接続面２１ｄ（３１ｄ）、及び、第２磁石２２と第２ヨーク３２との接続面２２ｄ（３２ｄ）は、基準点Ｏを通る同一平面に形成される。
さらに、磁石２１、２２の開放面２１ｃ、２２ｃと接続面２１ｄ、２２ｄとの距離である磁石長Ｌｍ１と、ヨーク３１、３２の開放面３１ｃ、３２ｃと接続面３１ｄ、３２ｄとの距離であるヨーク長Ｌｙ１とは同一である。

その結果、第１磁石２１の開放面２１ｃと第２ヨーク３２の開放面３２ｃとは互いに同一平面に形成され、第１磁石２１の開放面２１ｃと第２ヨーク３２の開放面３２ｃとは互いに同一平面に形成されることとなる。
また、磁石長Ｌｍ１とヨーク長Ｌｙ１とを合計した合計長Ｌｔ１は、磁石長Ｌｍ１の２倍となる。したがって、合計長Ｌｔ１の大部分の範囲で磁束ベクトルが変化する場合には、磁石長Ｌｍ１の約２倍のストローク量検出範囲を確保することができることとなる。

ホール素子５は、基準点Ｏを通り、磁石２１、２２の内壁面２１ａ、２２ａおよびヨーク３１、３２の内壁面３１ａ、３２ａに対して平行な「直進軸ｘ」上を相対移動する。言い換えれば、磁石２１、２２およびヨーク３１、３２は、ストローク方向である直進軸ｘに対して内壁面２１ａ、２２ａ、３１ａ、３２ａが平行になるように配置される。
また、基準点Ｏを通り、内壁面２１ａ、２２ａ、３１ａ、３２ａに直交する直線を「基準軸ｙ」と表す。ホール素子５の相対移動において、基準点Ｏをストローク量のゼロ点とする。また、ホール素子５が基準軸ｙに対して図１の右側に相対移動したときのストローク量を正の値で表し、ホール素子５が基準軸ｙに対して図１の左側に相対移動したときのストローク量を負の値で表す。

図１（ａ）に示すように、ストローク量が負の領域では、第２磁石２２から第１ヨーク３１に磁束ベクトルが向かい、ストローク量が正の領域では、第１磁石２１から第２ヨーク３２に磁束ベクトルが向かう。
このとき、ホール素子５の相対移動に伴って感磁面５ａが受ける磁束密度の変化を検出することで、ストローク量検出装置１は、検出対象であるストローク部３ａのストローク量を検出する。

このように、本実施形態では、磁石２１、２２とヨーク３１、３２とが互い違いに対向するように配置することで、磁石２１、２２が発生した磁束をヨーク３１、３２が有効に伝達し、磁石２１、２２の大きさに対するストローク量の検出範囲を相対的に大きくすることができる。言い換えれば、ストローク量の検出範囲に対する磁気回路の体格を小さくすることができる。さらに、部品コストを低減することができる。
また、４つの磁石を用いる従来技術に比べ磁石の数を減らすことができ、磁石の個体ばらつきによる検出精度のばらつきを低減することができる。

さらに、磁石２１、２２とヨーク３１、３２とが対向する間にホール素子５を配置することで、ホール素子５が閉磁路の磁束を検出することができるため、位置ずれに対するロバスト性に強くなる。
加えて、第１磁石２１および第２磁石２２の磁気的特性は同一であり、第１ヨーク３１および第２ヨーク３２の磁気的特性は同一である。また、磁石２１、２２の形状および着磁方向、並びにヨーク３１、３２の形状は、基準点Ｏに対して対称に設けられ、ホール素子５は、当該基準点Ｏを含む直進軸ｘ上を相対移動する。すなわち、ホール素子５は、第１磁石２１および第２磁石２２から等距離、かつ、第１ヨーク３１および第２ヨーク３２から等距離の直線上を相対移動する。したがって、磁束ベクトルが均一となり、ホール素子５の位置ずれに対するロバスト性に一層強くなる。

さらに、磁石２１、２２およびヨーク３１、３２は以下の形状的効果を奏する。
（１）磁石２１、２２およびヨーク３１、３２は直方体形状である。単純形状であるため、加工および組立工程でのばらつきを抑制することができ、検出精度のばらつきを低減することができる。また、単純形状であるため製造コストを低減することができる。
（２）磁石２１、２２とヨーク３１、３２とは、内壁面、外壁面がそれぞれ互いに同一平面に形成される。そのため、磁石２１、２２の接続面２１ｄ、２２ｄとヨーク３１、３２の接続面３１ｄ、３２ｄとの基準視方向から視た辺の長さ位置が一致する。したがって、磁石２１、２２とヨーク３１、３２とがより効率的に接続される。

（３）第１磁石２１と第１ヨーク３１との接続面２１ｄ（３１ｄ）は、第２磁石２２と第２ヨーク３２との接続面２２ｄ（３２ｄ）と同一平面に形成される。また、磁石長Ｌｍ１とヨーク長Ｌｙ１とは同一である。これにより、第１磁石２１と第２ヨーク３２とが直進軸ｘに対して線対称であり、第２磁石２２と第１ヨーク３１とが直進軸ｘに対して線対称である関係が成立する。よって、装置全体として最もバランスが取れた形状となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図３を参照して説明する。以下の第２〜第１０実施形態は、第１実施形態に対し、磁石およびヨークの各形状、磁石とヨークとの位置関係、又は磁石およびヨークと直進軸ｘとの位置関係に関する構成が異なる。以下の実施形態の説明では、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

図３に示す第２実施形態は、第１実施形態と実質的に同一の第１磁石２１、第２磁石２２、第１ヨーク３１、第２ヨーク３２およびホール素子５から構成され、磁石長Ｌｍ１とヨーク長Ｌｙ１とは同一である。感磁面５ａは直進軸ｘに対して平行に設けられる。
しかし、磁石２１、２２の内壁面２１ａ、２２ａ、及びヨーク３１、３２の内壁面３１ａ、３２ａが、直進軸ｘに対して傾斜角αだけ傾斜する点が第１実施形態と相異する。

この構成により、第２実施形態では、第１実施形態に比べ、第１磁石２１から第２ヨーク３２に向かう磁束ベクトル（図中矢印）、及び、第２磁石２２から第１ヨーク３１に向かう磁束ベクトルが感磁面５ａに対して垂直に近くなる。よって、図４（ａ）において第１実施形態の位置ずれ誤差をＳ１、第２実施形態の位置ずれ誤差をＳ２として示すように、第２実施形態は、第１実施形態に対し、位置ずれロバスト性が向上する。
ただし、磁石長Ｌｍ１を直進軸ｘ上に投影した長さである「Ｌｍ１・ｃｏｓα」は、αが０から大きくなるにしたがい、磁石長Ｌｍ１より短くなる。そのため、図４（ｂ）に示すように、第２実施形態（Ｓ２）の磁束ベクトル変化範囲Ｒｅ２は、第１実施形態（Ｓ１）の磁束ベクトル変化範囲Ｒｅ１よりも短くなる。

（第３、第４実施形態）
次に、第３、第４実施形態について、図５を参照して説明する。
図５（ａ）に示す第３実施形態は、第１磁石２１、第２磁石２２、第１ヨーク３１１、第２ヨーク３２１およびホール素子５から構成される。磁石２１、２２は、第１実施形態と実質的に同一の直方体形状であり、内壁面２１ａ、２２ａは直進軸ｘに対して平行である。感磁面５ａは直進軸ｘに対して平行に設けられる。

第１ヨーク３１１と第２ヨーク３２１とは、形状が基準点Ｏに対して対称に設けられる。ヨーク３１１、３２１は、内壁面３１ａ、３２ａがストローク方向外側に向かうにしたがって直進軸ｘに近づくように傾斜角βで傾斜している。外壁面３１ｂ、３２ｂは内壁面３１ａ、３２ａに平行である。開放面３１ｃ、３２ｃは内壁面３１ａ、３２ａに直交している。接続面３１ｅ、３２ｅは、開放面３１ｃ、３２ｃと非平行である。

図５（ｂ）に示す第４実施形態は、第１磁石２１、第２磁石２２、第１ヨーク３１２、第２ヨーク３２２およびホール素子５から構成される。磁石２１、２２は、第１実施形態と実質的に同一の直方体形状である。感磁面５ａは直進軸ｘに対して平行に設けられる。
しかし、第１実施形態と異なり、内壁面２１ａ、２２ａがストローク方向外側に向かうにしたがって直進軸ｘから遠ざかるように傾斜角γで傾斜している。

第１ヨーク３１２と第２ヨーク３２２とは、形状が基準点Ｏに対して対称に設けられる。ヨーク３１２、３２２は、内壁面３１ａ、３２ａが直進軸ｘに対して平行であり、外壁面３１ｂ、３２ｂは内壁面３１ａ、３２ａに平行である。開放面３１ｃ、３２ｃは内壁面３１ａ、３２ａに直交している。接続面３１ｆ、３２ｆは、開放面３１ｃ、３２ｃと非平行である。

この構成により、第３、第４実施形態のいずれも、第１実施形態に比べ、第１磁石２１から第２ヨーク３２１、３２２に向かう磁束ベクトル（図中矢印）、及び、第２磁石２２から第１ヨーク３１１、３１２に向かう磁束ベクトルが感磁面５ａに対して垂直に近くなる。したがって、第２実施形態と同様、位置ずれロバスト性が向上する。

（第５、第６実施形態）
次に、第５、第６実施形態について、図６、図７を参照して説明する。
図６（ａ）に示す第５実施形態は、第１磁石２１、第２磁石２２、第１ヨーク３３１、第２ヨーク３４１およびホール素子５から構成される。第１磁石２１および第２磁石２２は、第１実施形態と実質的に同一の直方体形状であり、内壁面２１ａ、２２ａは直進軸ｘに対して平行である。感磁面５ａは直進軸ｘに対して平行に設けられる。
第１ヨーク３３１と第２ヨーク３４１とは、形状が基準点Ｏに対して対称に設けられる。ヨーク３３１、３４１は、外壁面３３ｂ、３４ｂがそれぞれ磁石２１、２２の外壁面２１ｂ、２２ｂと同一平面に形成されており、開放面３３ｃ、３４ｃは外壁面３３ｂ、３４ｂに直交している。また、傾斜内壁面３３ｇ、３４ｇは、外壁面３３ｂ、３４ｂに対して非平行であり、ストローク方向外側に向かうにしたがって直進軸ｘに近づくように傾斜している。

図６（ｂ）、（ｃ）は、第５実施形態の変形例を示す。
図６（ｂ）に示す変形例では、ヨーク３３２、３４２の内壁面は、接続面３３ｄ、３４ｄ側で外壁面３３ｂ、３４ｂに平行な内壁面３３ａ、３４ａと、開放面３３ｃ、３４ｃ側で外壁面３３ｂ、３４ｂに非平行な傾斜内壁面３３ｇ、３４ｇとから構成されている。
図６（ｃ）に示す変形例では、ヨーク３３３、３４３の内壁面は、開放面３３ｃ、３４ｃ側で外壁面３３ｂ、３４ｂに平行な内壁面３３ａ、３４ａと、接続面３３ｄ、３４ｄ側で外壁面３３ｂ、３４ｂに非平行な傾斜内壁面３３ｇ、３４ｇとから構成されている。

以上の第５実施形態および変形例は、ヨーク３３１等、３４１等の傾斜内壁面３３ｇ、３４ｇと磁石２１、２２との関係に着目すると、第３実施形態に類似している。
したがって、第１実施形態に比べ、第１磁石２１から第２ヨーク３４１等に向かう磁束ベクトル（図中矢印）、及び、第２磁石２２から第１ヨーク３３１等に向かう磁束ベクトルが感磁面５ａに対して垂直に近くなる。よって、位置ずれロバスト性が向上する。

図７（ａ）に示す第６実施形態は、第１磁石２３１、第２磁石２４１、第１ヨーク３１、第２ヨーク３２およびホール素子５から構成される。第１ヨーク３１および第２ヨーク３２は、第１実施形態と実質的に同一の直方体形状であり、内壁面３１ａ、３２ａが直進軸ｘに対して平行である。感磁面５ａは直進軸ｘに対して平行に設けられる。
第１磁石２３１と第２磁石２４１とは、形状および着磁方向が基準点Ｏに対して対称に設けられる。磁石２３１、２４１は、外壁面２３ｂ、２４ｂがそれぞれヨーク３１、３２の外壁面３１ｂ、３２ｂと同一平面に形成されており、開放面２３ｃ、２４ｃは外壁面２３ｂ、２４ｂに直交している。また、傾斜内壁面２３ｇ、２４ｇは、外壁面２３ｂ、２４ｂに対して非平行であり、ストローク方向外側に向かうにしたがって直進軸ｘから遠ざかるように傾斜している。

図７（ｂ）、（ｃ）は、第６実施形態の変形例を示す。
図７（ｂ）に示す変形例では、磁石２３２、２４２の内壁面は、開放面２３ｃ、２４ｃ側で外壁面２３ｂ、２４ｂに平行な内壁面２３ａ、２４ａと、接続面２３ｄ、２４ｄ側で外壁面２３ｂ、２４ｂに非平行な傾斜内壁面２３ｇ、２４ｇとから構成されている。
図７（ｃ）に示す変形例では、磁石２３３、２４３の内壁面は、接続面２３ｄ、２４ｄ側で外壁面２３ｂ、２４ｂに平行な内壁面２３ａ、２４ａと、開放面２３ｃ、２４ｃ側で外壁面２３ｂ、２４ｂに非平行な傾斜内壁面２３ｇ、２４ｇとから構成されている。

以上の第６実施形態および変形例は、磁石２３１等、２４１等の傾斜内壁面２３ｇ、２４ｇとヨーク３１、３２との関係に着目すると、第４実施形態に類似している。
したがって、第１実施形態に比べ、第１磁石２１から第２ヨーク３４１等に向かう磁束ベクトル（図中矢印）、及び、第２磁石２２から第１ヨーク３３１等に向かう磁束ベクトルが感磁面５ａに対して垂直に近くなる。よって、位置ずれロバスト性が向上する。

（第７、第８実施形態）
次に、第７、第８実施形態について、図８を参照して説明する。
図８（ａ）に示す第７実施形態は、第１磁石２５、第２磁石２６、第１ヨーク３５、第２ヨーク３６およびホール素子５から構成される。第１磁石２５と第２磁石２６とは、形状および着磁方向が基準点Ｏに対して対称に設けられ、第１ヨーク３５と第２ヨーク３６とは、形状が基準点Ｏに対して対称に設けられる。

磁石２５、２６およびヨーク３５、３６は直方体形状である。磁石２５、２６の内壁面２５ａ、２６ａとヨーク３５、３６の内壁面３５ａ、３６ａとは、それぞれ互いに同一平面に形成され、磁石２５、２６の外壁面２５ｂ、２６ｂとヨーク３５、３６の外壁面３５ｂ、３６ｂとはそれぞれ互いに同一平面に形成される。さらに、磁石２５、２６の内壁面２５ａ、２６ａおよびヨーク３５、３６の内壁面３５ａ、３６ａは直進軸ｘに対して平行である。加えて、第１磁石２５の開放面２５ｃと第２ヨーク３６の開放面３６ｃとは互いに同一平面に形成され、第１ヨーク３５の開放面３５ｃと第２磁石２６の開放面２６ｃとは互いに同一平面に形成される。感磁面５ａは直進軸ｘに対して平行に設けられる。
以上の点が第１実施形態と共通である。

しかし、磁石２５、２６のストローク方向の長さＬｍ５がヨーク３５、３６のストローク方向の長さＬｙ５より長い点が、第１実施形態と相違する。ここで、磁石長Ｌｍ５とヨーク長Ｌｙ５とを合計した合計長Ｌｔ５は、第１実施形態における合計長Ｌｔ１と同一であるとする。
そのため、第１磁石２５の内壁面２５ａと第２磁石２６の内壁面２６ａとは、互いの面に投影したとき重複する磁石重複部ＯＬｍを有する。言い換えれば、磁石２５、２６とヨーク３５、３６との接続面２５ｄ（３５ｄ）、２６ｄ（３６ｄ）は、基準軸ｙに対してそれぞれヨーク３５、３６の開放面３５ｃ、３６ｃ側に設けられる。

この構成により、第７実施形態では、第１実施形態に比べ、第１磁石２５から第２ヨーク３６に向かう磁束ベクトル（図中矢印）、及び第２磁石２６から第１ヨーク３５に向かう磁束ベクトルが感磁面５ａに対して垂直に近くなる。したがって、図１０（ａ）において第１実施形態の位置ずれ誤差をＳ１、第７実施形態の位置ずれ誤差をＳ７として示すように、第７実施形態は、第１実施形態に対し、位置ずれロバスト性が向上する。

図８（ｂ）に示す第８実施形態は、第１実施形態と実質的に同一の第１磁石２１、第２磁石２２、第１ヨーク３１、第２ヨーク３２およびホール素子５から構成され、磁石長Ｌｍ１とヨーク長Ｌｙ１とが同一である。感磁面５ａは直進軸ｘに対して平行に設けられる。
しかし、磁石２１、２２とヨーク３１、３２との接続面２１ｄ（３１ｄ）、２２ｄ（３２ｄ）が基準軸ｙに対してそれぞれヨーク３１、３２の開放面３１ｃ、３２ｃ側に設けられる点が、第１実施形態と相違する。

そのため、第１磁石２１の内壁面２１ａと第２磁石２２の内壁面２２ａとは、互いの面に投影したとき重複する磁石重複部ＯＬｍを有する。また、磁石２１、２２の開放面２１ｃ、２２ｃは、ヨーク３２、３１の開放面３２ｃ、３１ｃに対してストローク方向の内側に形成されることとなる。

この構成により、第８実施形態は第７実施形態と同様に、第１実施形態に比べ、第１磁石２１から第２ヨーク３２に向かう磁束ベクトル（図中矢印）、及び第２磁石２２から第１ヨーク３２に向かう磁束ベクトルが直進軸ｘ上で感磁面５ａに対して垂直に近くなる。したがって、図１０（ａ）に示すように、第８実施形態（Ｓ８）は、第１実施形態（Ｓ１）に対し、位置ずれロバスト性が向上する。

（第９、第１０実施形態）
次に、第９、第１０実施形態について、図９を参照して説明する。
図９（ａ）に示す第９実施形態は、第１磁石２７、第２磁石２８、第１ヨーク３７、第２ヨーク３８およびホール素子５から構成される。第１磁石２７と第２磁石２８とは、形状および着磁方向が基準点Ｏに対して対称に設けられ、第１ヨーク３７と第２ヨーク３８とは、形状が基準点Ｏに対して対称に設けられる。

磁石２７、２８およびヨーク３７、３８は直方体形状である。磁石２７、２８の内壁面２７ａ、２８ａとヨーク３７、３８の内壁面３７ａ、３８ａとは、それぞれ互いに同一平面に形成され、磁石２７、２８の外壁面２７ｂ、２８ｂとヨーク３７、３８の外壁面３７ｂ、３８ｂとはそれぞれ互いに同一平面に形成される。さらに、磁石２７、２８の内壁面２７ａ、２８ａおよびヨーク３７、３８の内壁面３７ａ、３８ａは直進軸ｘに対して平行である。加えて、第１磁石２７の開放面２７ｃと第２ヨーク３８の開放面３８ｃとは互いに同一平面に形成され、第１ヨーク３７の開放面３７ｃと第２磁石２８の開放面２８ｃとは互いに同一平面に形成される。感磁面５ａは直進軸ｘに対して平行に設けられる。
以上の点が第１実施形態と共通である。

しかし、磁石２７、２８のストローク方向の長さＬｍ７がヨーク３７、３８のストローク方向の長さＬｙ７より長い点が、第１実施形態と相違する。ここで、磁石長Ｌｍ７とヨーク長Ｌｙ７とを合計した合計長Ｌｔ７は、第１実施形態における合計長Ｌｔ１と同一であるとする。
そのため、第１ヨーク３７の内壁面３７ａと第２ヨーク３８の内壁面３８ａとは、互いの面に投影したとき重複するヨーク重複部ＯＬｙを有する。言い換えれば、磁石２７、２８とヨーク３７、３８との接続面２７ｄ（３７ｄ）、２８ｄ（３８ｄ）は、基準軸ｙに対してそれぞれ磁石２７、２８の開放面２７ｃ、２８ｃ側に設けられる。

この構成により、第９実施形態では、図中矢印で示す磁束ベクトルの直進軸ｘに対する角度が、第１実施形態に比べて浅くなる。その結果、磁石２７、２８の大きさを小さくしながら、同等の磁束ベクトル変化範囲Ｒｅを確保することができる。すなわち、磁石の長さに対する磁束ベクトル変化範囲Ｒｅを広げることができる。言い換えれば、要求される磁束ベクトル変化範囲Ｒｅに対して磁石の大きさを小さくすることでコストを低減することができる。

図９（ｂ）に示す第１０実施形態は、第１実施形態と実質的に同一の第１磁石２１、第２磁石２２、第１ヨーク３１、第２ヨーク３２およびホール素子５から構成され、磁石長Ｌｍ１とヨーク長Ｌｙ１とが同一である。感磁面５ａは直進軸ｘに対して平行に設けられる。
しかし、磁石２１、２２とヨーク３１、３２との接続面２１ｄ（３１ｄ）、２２ｄ（３２ｄ）が基準軸ｙに対してそれぞれ磁石２１、２２の開放面２１ｃ、２２ｃ側に設けられる点が、第１実施形態と相違する。

そのため、第１ヨーク３１の内壁面３１ａと第２ヨーク３２の内壁面３２ａとは、互いの面に投影したとき重複するヨーク重複部ＯＬｙを有する。また、磁石２１、２２の開放面２１ｃ、２２ｃは、ヨーク３２、３１の開放面３２ｃ、３１ｃに対してストローク方向の外側に形成されることとなる。

この構成により、第１０実施形態では、第１実施形態に比べて、第１磁石２１の開放面２１ｃと、第２磁石２２の開放面２２ｃとの間のストローク方向の距離を長く取ることができる。したがって、図１０（ｂ）に示すように、第１０実施形態（Ｓ１０）の磁束ベクトル変化範囲Ｒｅ１０は、第１実施形態（Ｓ１）の磁束ベクトル変化範囲Ｒｅ１よりも長くなる。すなわち、ストローク量の検出範囲をより長く確保することができる。

（第１１実施形態）
次に、第１１実施形態について、図１１を参照して説明する。
第１１実施形態は、第１実施形態に対してホール素子５の感磁面５ａが向く方向のみが異なる。すなわち、図１１に示すように、感磁面５ａは、第２磁石２２および第２ヨーク３２の内壁面２２ａ、３２ａの法線方向に対して傾斜角δだけ傾斜して設けられている。
この傾斜角δは、ストローク検出範囲の両端付近での磁束ベクトル（図中矢印）方向に相当する角度と同等に設定される。これにより、ストローク検出範囲の両端付近での磁束ベクトルが感磁面５ａに対して垂直に近くなるため、位置ずれロバスト性が向上する。

（第１２実施形態）
第１２、第１３実施形態は、第１実施形態に対して磁気検出手段の構成が異なる。
第１２実施形態では、１つのホール素子５がホールＩＣチップ７に搭載されている。ホールＩＣチップ７は、図１２に示すように、ホール素子５、ホール素子５の出力信号を増幅するアンプ回路１１、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１３、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を処理する信号処理装置１４、信号処理装置１４が出力したデジタル値をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換回路１９等を搭載している。ホールＩＣチップ７は、特許請求の範囲に記載の「半導体チップ」に相当する。

信号処理装置１４は、例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）により構成され、オフセット補正回路１５、振幅補正回路１６、及び、ホール素子５の出力信号をストローク量に対して直線化するリニア補正回路１８等を有している。リニア補正回路１８は、特許請求の範囲に記載の「リニア補正手段」に相当する。
リニア補正回路１８は、感磁面５ａが検出した検出磁束密度（図１３（ａ）参照）を直線化するように補正して、図１３（ｂ）に示すリニア補正後出力を出力する。

第１２実施形態では、リニア補正回路１８がホール素子５の検出磁束密度を直線化するように補正するため、ホール素子５、６の検出磁束密度に高い直線性を求める必要がなくなり、磁石２１、２２の形状、配置などを単純にすることができる。
また、ホール素子５およびリニア補正回路１８は、１つのホールＩＣチップ７として構成されるため、磁気検出手段の体格を小型化することができ、搭載性が向上する。

（第１３実施形態）
第１３実施形態は、図１４に示すように、第１２実施形態に対し、磁気検出手段がホール素子を２個備えるものである。
第１磁気検出素子としての第１ホール素子５、及び、第２磁気検出素子としての第２ホール素子６は、１つのホールＩＣチップ８内に、直進軸ｘに沿って所定距離ずらして搭載されている。第１ホール素子５の感磁面５ａと第２ホール素子６の感磁面６ａとは、いずれも直進軸ｘに対して平行に設けられている。ホールＩＣチップ８は、特許請求の範囲に記載の「半導体チップ」に相当する。

ホールＩＣチップ８は、図１５に示すように、第１ホール素子５、第２ホール素子６、第１ホール素子５の出力信号を増幅する第１アンプ回路１１、第２ホール素子５の出力信号を増幅する第２アンプ回路１２、増幅された２つのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１３、Ａ／Ｄ変換された２つのデジタル信号を処理する信号処理装置１４、信号処理装置１４が出力したデジタル値をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換回路１９等を搭載している。

信号処理装置１４は、例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）により構成され、オフセット補正回路１５、振幅補正回路１６、第１ホール素子５および第２ホール素子６の出力信号を三角関数演算する演算回路１７、及び、演算回路１７が演算した演算ストローク量をストローク量に対して直線化するリニア補正回路１８等を有している。演算回路１７は、特許請求の範囲に記載の「演算手段」に相当する。

ここで、演算回路１７が実行する三角関数演算について説明する。まず、下記のように記号を定義する。なお、「（ｔ）」は雰囲気温度ｔについて温度特性を有する。
Ｖ１：第１ホール素子５の出力電圧（ｍＶ）
Ｖ２：第２ホール素子６の出力電圧（ｍＶ）
Ｋ（ｔ）：ホール係数（−）
Ｉ（ｔ）：ホール電流（ｍＡ）
Ｂ（ｔ）：検出しうる磁束密度の最大値（正弦波の振幅）（ｍＴ）
Ｂ１（ｔ）：第１ホール素子５の検出磁束密度（ｍＴ）
Ｂ２（ｔ）：第２ホール素子６の検出磁束密度（ｍＴ）
Ｌ：ストローク量（ｍｍ）
ｅ：第１ホール素子５と第２ホール素子６との位相差（素子間距離）（ｍｍ）
ｄ：基準ストローク量（ｍｍ）
基準ストローク量ｄ（ｍｍ）は、正弦波周期の１／２、すなわちπ（ｒａｄ）に相当するストローク量である。ストローク範囲を−ｄ〜＋ｄ（ｍｍ）に設定すれば、角度単位では−π〜＋π（ｒａｄ）がストローク範囲となる。この関係に基づくと、ストローク量Ｌ（ｍｍ）は、角度単位でπＬ／ｄ（ｒａｄ）に換算される。

第１ホール素子５の出力電圧Ｖ１および第２ホール素子６の出力電圧Ｖ２は、次式にて示される。
Ｖ１＝Ｋ（ｔ）・Ｉ（ｔ）・Ｂ１（ｔ）
＝Ｋ（ｔ）・Ｉ（ｔ）・Ｂ（ｔ）・ｓｉｎ（πＬ／ｄ） ・・・（式１）
Ｖ２＝Ｋ（ｔ）・Ｉ（ｔ）・Ｂ２（ｔ）
＝Ｋ（ｔ）・Ｉ（ｔ）・Ｂ（ｔ）・ｓｉｎ｛π（Ｌ−ｅ）／ｄ｝・・・（式２）
このように、ホール素子５、６の出力電圧Ｖは雰囲気温度ｔに依存する。したがって、雰囲気温度ｔを測定し、ホール係数Ｋ（ｔ）、ホール電流Ｉ（ｔ）、磁束密度Ｂ（ｔ）それぞれの温度特性から出力電圧Ｖを補正しようとすると、複雑な補正回路が必要となる。

そこで、（式１）、（式２）より次の（式３）、（式４）を導くことで、雰囲気温度ｔに依存する項を消し、温度特性をキャンセルする。
Ｌ＝（ｄ／π）×ａｒｃｔａｎ｛ｃｏｔ（πｅ／２ｄ）・Ｃｖ｝ ・・・（式３）
Ｃｖ＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｖ１＋Ｖ２） ・・・（式４）
特にｅ＝ｄ／２の場合には、（式５）のようになる。
Ｌ＝（ｄ／π）×ａｒｃｔａｎ（Ｖ１／Ｖ２） ・・・（式５）
演算ストローク量は、上記の式による計算結果に、素子間距離ｅに応じたオフセット量を加えることによって得られる。

第１３実施形態は、２個のホール素子５、６を備え、演算回路１７が三角関数演算を実行することにより、出力電圧Ｖの温度特性をキャンセルできるため、簡易な構成で高精度な検出が可能となる。また、リニア補正回路１８が演算ストローク量を直線化するように補正するため、ホール素子５、６の検出磁束密度に高い直線性を求める必要がなくなり、磁石２１、２２の形状、配置などを単純にすることができる。

また、第１ホール素子５、第２ホール素子６、演算回路１７、及び、リニア補正回路１８は、１つのホールＩＣチップ８として構成される。これにより、第１ホール素子５と第２ホール素子６とは近接して配置されるので、雰囲気温度ｔや他の磁界の影響による磁気的特性をほぼ同一にでき、より高精度な検出が可能となるとともに、磁気検出手段の体格を小型化することができ、搭載性が向上する。

（その他の実施形態）
（ア）図１６（ａ）に示すように、磁石２１８の内壁面２１８ａとヨーク３１８の内壁面３１８ａとは、いずれも直進軸ｘに対して平行であり、かつ、互いに異なる平面上に形成されてもよい。また、磁石２１８の外壁面２１８ｂとヨーク３１８の外壁面３１８ｂとは、いずれも直進軸ｘに対して平行であり、かつ、互いに異なる平面上に形成されてもよい。
さらに、磁石２１８、２２８は直方体形状に限定されない。例えば図１６（ｂ）に示すように、開放面２１８ｃまたは接続面２１８ｄの形状が長方形でなく、例えば四角を面取りした八角形状でもよい。

（イ）図１６（ｃ）に示すように、磁石２１９の開放面２１９ｃは、内壁面２１９ａおよび外壁面２１９ｂと直交せず、接続面２１９ｄと平行でなくてもよい。また、ヨーク３１９の開放面３１９ｃは、内壁面３１９ａおよび外壁面３１９ｂと直交せず、接続面３１９ｄと平行でなくてもよい。

（ウ）磁石の着磁方向は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態のＮ極とＳ極とを入れ換えてもよい。また、内壁面および外壁面に対して傾斜して着磁されてもよく、内壁面および外壁面に対して垂直方向に着磁されてもよい。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１ ・・・ストローク量検出装置、
３ ・・・リニアアクチュエータ、
３ａ ・・・ストローク部、
５ ・・・ホール素子、第１ホール素子（第１磁気検出素子、磁気検出手段）、
６ ・・・ホール素子、第２ホール素子（第２磁気検出素子、磁気検出手段）、
５ａ、６ａ・・・感磁面、
７、８ ・・・ホールＩＣチップ（半導体チップ、磁気検出手段）、
１０ ・・・ＥＣＵ、
１４ ・・・信号処理装置、
１７ ・・・三角関数演算回路（演算手段）、
１８ ・・・リニア補正回路（リニア補正手段）、
２１、２３１〜２３３、２５、２７・・・磁石、第１磁石（第１磁界発生手段）、
２２、２４１〜２４３、２６、２８・・・磁石、第２磁石（第２磁界発生手段）、
２１ａ〜２８ａ・・・内壁面、
２１ｂ〜２８ｂ・・・外壁面、
２１ｃ〜２８ｃ・・・開放面、
２１ｄ〜２８ｄ・・・接続面、
２３ｇ、２４ｇ・・・傾斜内壁面、
３１、３１１、３１２、３３１〜３３３、３５、３７・・・ヨーク、第１ヨーク（第１磁束伝達手段）、
３２、３２１、３２２、３４１〜３４３、３６、３８・・・ヨーク、第２ヨーク（第２磁束伝達手段）、
３１ａ〜３８ａ・・・内壁面、
３１ｂ〜３８ｂ・・・外壁面、
３１ｃ〜３８ｃ・・・開放面、
３１ｄ〜３８ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３２ｅ、３２ｆ・・・接続面、
３３ｇ、３４ｇ・・・傾斜内壁面、
Ｌｍ１、Ｌｍ５、Ｌｍ７・・・磁石長、
Ｌｙ１、Ｌｙ５、Ｌｙ７・・・ヨーク長、
Ｌｔ１、Ｌｔ５、Ｌｔ７・・・合計長、
Ｒｅ ・・・磁束ベクトル変化範囲。

Claims (23)

1. 直線移動する検出対象のストロークを検出するストローク量検出装置であって、
   第１磁界発生手段と、
   磁気的特性が前記第１磁界発生手段と同一であり、形状および着磁方向が所定の基準点に対して前記第１磁界発生手段と対称に設けられる第２磁界発生手段と、
   磁性材料で形成され、前記第１磁界発生手段と接続し、前記第２磁界発生手段に対向する第１磁束伝達手段と、
   磁性材料で形成され、磁気的特性が前記第１磁束伝達手段と同一であり、前記第２磁界発生手段と接続し、前記第１磁界発生手段に対向し、形状が前記基準点に対して前記第１磁束伝達手段と対称に設けられる第２磁束伝達手段と、
   感磁面を有し、前記第１磁界発生手段と前記第２磁束伝達手段との間の領域、及び前記第２磁界発生手段と前記第１磁束伝達手段との間の領域において、検出対象の直線移動に伴って前記基準点を含む直進軸上を前記第１磁界発生手段、前記第２磁界発生手段、前記第１磁束伝達手段および前記第２磁束伝達手段に対して相対移動して前記検出対象のストローク量を検出する磁気検出手段と、
   を備えることを特徴とするストローク量検出装置。
2. 前記第１磁界発生手段および前記第１磁束伝達手段は、前記磁気検出手段側に向く内壁面、前記磁気検出手段と反対側に向く外壁面、互いに接続される面である接続面、及び、前記接続面と反対側に向く開放面を有し、
   前記第１磁界発生手段の前記内壁面および前記外壁面は、互いに平行な単一平面で構成され、かつ、
   前記第１磁束伝達手段の前記内壁面および前記外壁面は、互いに平行な単一平面で構成されることを特徴とする請求項１に記載のストローク量検出装置。
3. 前記第１磁界発生手段の前記接続面および前記開放面は、前記第１磁界発生手段の前記内壁面および前記外壁面に直交する単一平面で構成され、かつ、
   前記第１磁束伝達手段の前記接続面および前記開放面は、前記第１磁束伝達手段の前記内壁面および前記外壁面に直交する単一平面で構成されることを特徴とする請求項２に記載のストローク量検出装置。
4. 前記第１磁界発生手段の前記内壁面と前記第１磁束伝達手段の前記内壁面とは互いに同一平面に形成されることを特徴とする請求項３に記載のストローク量検出装置。
5. 前記第１磁界発生手段および前記第１磁束伝達手段の前記内壁面は、前記直進軸に対して平行であることを特徴とする請求項４に記載のストローク量検出装置。
6. 前記第１磁界発生手段および前記第１磁束伝達手段の前記内壁面は、前記直進軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のストローク量検出装置。
7. 前記第１磁界発生手段の前記内壁面と前記第２磁界発生手段の前記内壁面とは、互いの面に投影したとき重複部分を有することを特徴とする請求項５または６に記載のストローク量検出装置。
8. 前記第１磁束伝達手段の前記内壁面と前記第２磁束伝達手段の前記内壁面とは、互いの面に投影したとき重複部分を有することを特徴とする請求項５または６に記載のストローク量検出装置。
9. 前記第１磁界発生手段または前記第１磁束伝達手段の前記接続面と前記第２磁界発生手段または前記第２磁束伝達手段の前記接続面とは、前記基準点を通る同一平面に形成されることを特徴とする請求項５または６に記載のストローク量検出装置。
10. 前記第１磁界発生手段の前記開放面と前記接続面との距離は、前記第１磁束伝達手段の前記開放面と前記接続面との距離と同一であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のストローク量検出装置。
11. 前記第１磁界発生手段の前記開放面と前記第２磁束伝達手段の前記開放面とは互いに同一平面に形成され、前記第１磁束伝達手段の前記開放面と前記第２磁界発生手段の前記開放面とは互いに同一平面に形成されることを特徴とする請求項７または８に記載のストローク量検出装置。
12. 前記第１磁界発生手段の前記内壁面は、前記第１磁束伝達手段の前記内壁面に対して傾斜していることを特徴とする請求項２または３に記載のストローク量検出装置。
13. 前記第１磁界発生手段および前記第１磁束伝達手段は、前記磁気検出手段側に向く内壁面、前記磁気検出手段と反対側に向く外壁面、互いに接続される面である接続面、及び、前記接続面と反対側に向く開放面を有し、
    前記第１磁界発生手段の前記内壁面または前記第１磁束伝達手段の前記内壁面のうち少なくとも一方は、対応する前記外壁面に対して非平行な傾斜面を含むことを特徴とする請求項１に記載のストローク量検出装置。
14. 前記磁気検出手段の感磁面は、前記直進軸に対して平行に設けられることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のストローク量検出装置。
15. 前記磁気検出手段の感磁面は、前記直進軸に対して傾斜して設けられることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のストローク量検出装置。
16. 前記磁気検出手段は、
    前記第１磁界発生手段、前記第１磁束伝達手段、前記第２磁界発生手段および前記第２磁束伝達手段に対して相対移動することにより生じる磁界の変化に応じた信号を出力する第１磁気検出素子を備えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載のストローク量検出装置。
17. 前記磁気検出手段は、
    前記第１磁気検出素子が検出した磁束密度が前記検出対象のストローク量に対して線形に変化するように補正するリニア補正手段を備えることを特徴とする請求項１６に記載のストローク量検出装置。
18. 前記第１磁気検出素子および前記リニア補正手段は、１つの半導体チップとして構成されることを特徴とする請求項１７に記載のストローク量検出装置。
19. 前記第１磁気検出素子はホール素子であることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一項に記載のストローク量検出装置。
20. 前記磁気検出手段は、
    前記第１磁気検出素子と、
    前記第１磁気検出素子から前記直進軸に沿って所定距離ずらして配置され、前記第１磁気検出素子と同一の磁気的特性を有する第２磁気検出素子と、
    前記第１磁気検出素子および前記第２磁気検出素子の出力信号に基づき三角関数演算により前記検出対象のストローク量を演算する演算手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１６に記載のストローク量検出装置。
21. 前記磁気検出手段は、
    前記演算手段が演算した演算ストローク量が前記検出対象のストローク量に対して線形に変化するように補正するリニア補正手段を備えることを特徴とする請求項２０に記載のストローク量検出装置。
22. 前記第１磁気検出素子、前記第２磁気検出素子、前記演算手段、及び、前記リニア補正手段は、１つの半導体チップとして構成されることを特徴とする請求項２１に記載のストローク量検出装置。
23. 前記第１磁気検出素子および前記第２検出素子はホール素子であることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか一項に記載のストローク量検出装置。

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