JP6262620B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能な可動部の位置を検出する位置検出装置に関する。

従来、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な可動部と、可動部に取り付けられた磁石と、この磁石で発生する磁気を検出する磁気センサとを備え、可動部の位置を検出することができるように構成された装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１３−１０３６６８号公報

しかし、可動部に取り付けられた磁石で発生する磁気の分布は複雑であるため、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の位置を磁気センサによる検出結果に基づいて算出するには、高度な演算が必要になるという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、磁気センサによる検出結果に基づいて簡易な演算で位置を検出することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の位置検出装置は、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な可動部と、可動部と一体に移動可能な磁石と、磁石の磁気を検出する磁気検出部とを備える。

磁石は、２つのＸ軸方向辺と、２つのＹ軸方向辺と、４つの連結辺とを備えた形状の面である磁気検出面を備える。
２つのＸ軸方向辺は、Ｘ軸方向に沿って互いに平行となるように配置される。２つのＹ軸方向辺は、Ｙ軸方向に沿って互いに平行となるように配置される。４つの連結辺は、Ｘ軸方向辺の端部とＹ軸方向辺の端部とを円弧または直線で連結する。

そして磁気検出面は、Ｘ軸方向に平行な線に対して線対称であり、Ｙ軸方向に平行な線に対して線対称となるように形成される。
また磁気検出部は、磁気検出面と対向するように配置されて、磁石の磁気のＸ軸方向の成分と、磁石の磁気のＹ軸方向の成分を検出する。

このように構成された本発明の位置検出装置では、磁気検出面が、２つのＸ軸方向辺と、２つのＹ軸方向辺と、円弧状または直線状の４つの連結辺とを備えるように形成されている。これにより、本発明の位置検出装置では、Ｘ軸方向の位置を固定した状態でＹ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｙ軸方向の位置の変化に伴う磁気のＸ軸方向成分の変化を小さくすることができる。

このため、本発明の位置検出装置では、磁気検出部が検出した磁気のＹ軸方向成分を用いることなく、磁気検出部が検出した磁気のＸ軸方向成分に基づいて、磁石のＸ軸方向の位置を算出することが可能となる。

同様に、本発明の位置検出装置では、Ｙ軸方向の位置を固定した状態でＸ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｘ軸方向の位置の変化に伴う磁気のＹ軸方向成分の変化を小さくすることができる。
このため、本発明の位置検出装置では、磁気検出部が検出した磁気のＸ軸方向成分を用いることなく、磁気検出部が検出した磁気のＹ軸方向成分に基づいて、磁石のＹ軸方向の位置を算出することが可能となる。

このように、本発明の位置検出装置によれば、磁気のＸ軸方向成分のみを用いて可動部のＸ軸方向の位置を算出することが可能となるとともに、磁気のＹ軸方向成分のみを用いて可動部のＹ軸方向の位置を算出することが可能となり、簡易な演算で可動部の位置を検出することができる。

遠隔操作システム１の概略構成を示すブロック図である。 操作装置３の構成を示す斜視図である。 第１実施形態における磁石５１の平面図と、位置検出部２３の側面図である。 第１実施形態における磁束密度のＸ軸方向成分の分布を示す図である。 第１実施形態における磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示すグラフである。 正方形状の磁石における磁束密度のＸ軸方向成分の分布を示す図である。 正方形状の磁石における磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示すグラフである。 円形状の磁石における磁束密度のＸ軸方向成分の分布を示す図である。 円形状の磁石における磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示すグラフである。 座標算出処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における磁石５１の形状と、磁束密度のＸ軸方向成分のバラツキとの関係を示すグラフである。 第２実施形態における磁石５１の平面図と、位置検出部２３の側面図である。 第２実施形態における磁束密度のＸ軸方向成分の分布を示す図である。 第２実施形態における磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示すグラフである。 空白距離Ｃが０．５×Ｌである磁石における磁束密度のＸ軸方向成分の分布を示す図である。 空白距離Ｃが０．５×Ｌである磁石における磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示すグラフである。 第２実施形態における磁石５１の形状と、磁束密度のＸ軸方向成分のバラツキとの関係を示すグラフである。

（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の遠隔操作システム１は、車両に搭載され、図１に示すように、表示装置２と、操作装置３と、遠隔操作制御装置４と、車載装置５（例えば、ナビゲーション装置、オーディオ装置、空調装置など）とを備える。

表示装置２は、液晶ディスプレイ等の表示画面１１を有するカラー表示装置であり、遠隔操作制御装置４からの映像信号の入力に応じて各種画像を表示画面１１に表示する。
表示装置２は、車室内において、運転者の前方にあるダッシュボード（不図示）上で運転席と助手席との中間となる位置に配置されており、運転者が表示装置２の表示画面１１を見る際の視点移動が軽減されるようになっている。

操作装置３は、表示画面１１上でカーソルの移動方向および決定指示を入力するためのポインティングデバイスである。そして操作装置３は、運転席のすぐ横にあるセンターコンソール（不図示）の上面に配置されており、運転者が遠方へ手を伸ばしたり姿勢を変えたりすることなく容易に操作できるようになっている。

操作装置３は、可動部２１、反力発生部２２、位置検出部２３および操作制御部２４を備える。
可動部２１は、運転者により操作されることで、Ｘ軸方向（車両の幅方向）とＹ軸方向（車両の前後方向）に移動可能に構成されている。

そして、可動部２１のＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれの座標は、Ｘ方向に０〜２５５、Ｙ方向に０〜２５５の整数値をとる。

反力発生部２２は、可動部２１のＸ軸方向の座標（以下、Ｘ軸座標という）とＹ軸方向の座標（以下、Ｙ軸座標という）とに基づいて可動部２１に反力を加える。
位置検出部２３は、後述する磁石５１のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を検出し、その位置を示す可動部位置信号を出力する。

操作制御部２４は、位置検出部２３からの可動部位置信号に基づいて、可動部２１のＸ軸座標およびＹ軸座標（以下、可動部座標という）を算出し、遠隔操作制御装置４へ出力する。また操作制御部２４は、算出した可動部座標に基づいて、可動部２１が中立位置から外れている場合に、可動部２１を中立位置に戻すための反力を反力発生部２２に発生させる。

遠隔操作制御装置４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらの構成を接続するバスラインなどからなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、運転者が遠隔操作するための各種処理を実行する。

また遠隔操作制御装置４は、専用の通信線６を介して操作装置３との間で互いに通信可能に接続されている。さらに遠隔操作制御装置４は、車内ＬＡＮ（Local Area Network）７を介して車載装置５との間で互いに通信可能に接続されている。

遠隔操作制御装置４は、車載装置５を操作するための操作画像を表示装置２に表示させる。そして遠隔操作制御装置４は、この操作画面上に配置されている各種アイコンを操作装置３を介して運転者に選択させ、選択されたアイコンに対する実行の指示を受け付けることで、指示されたアイコンに割り当てられた機能を車載装置５に実行させる。

また、操作装置３の可動部２１は、図２に示すように、把持部３１と、上部ヨーク３２と、下部ヨーク３３とを備える。
把持部３１は、運転者により把持される部位である。

上部ヨーク３２は、鉄などの磁性材料によって矩形板状に形成されている。そして上部ヨーク３２は、上部ヨーク３２に対して把持部３１が上側に位置するように、把持部３１と連結している。
下部ヨーク３３は、鉄などの磁性材料によって矩形板状に形成されている。そして下部ヨーク３３は、上部ヨーク３２を挟んで把持部３１とは反対側で上部ヨーク３２と対向するように配置されている。さらに下部ヨーク３３は、上部ヨーク３２と一体に移動可能となるように、上部ヨーク３２と連結している。

また、操作装置３の反力発生部２２は、電磁石４１，４２と、磁石４３，４４，４５，４６とを備える。
電磁石４１，４２は、磁性材料によって形成されたコアにコイルを巻回して構成されている。そして電磁石４１，４２は、互いに対向する上部ヨーク３２と下部ヨーク３３との間に配置されている。さらに電磁石４１は、その励磁方向Ｄ１がＸ軸方向と平行となるように配置される。また電磁石４２は、その励磁方向Ｄ２がＹ軸方向と平行となるように配置される。

磁石４３は、上部ヨーク３２と電磁石４１との間に配置されるようにして、上部ヨーク３２と連結している。磁石４４は、下部ヨーク３３と電磁石４１との間に配置されるようにして、下部ヨーク３３と連結している。

磁石４５は、上部ヨーク３２と電磁石４２との間に配置されるようにして、上部ヨーク３２と連結している。磁石４６は、下部ヨーク３３と電磁石４２との間に配置されるようにして、下部ヨーク３３と連結している。

このように構成された反力発生部２２では、操作制御部２４が電磁石４１のコイルに通電することにより、電磁石４１と磁石４３、４４との間で、電磁石４１における磁界の向きと大きさに応じた力が発生する。これにより、Ｘ軸方向に沿った反力を可動部２１に加えることができる。

同様に、操作制御部２４が電磁石４２のコイルに通電することにより、電磁石４２と磁石４５、４６との間で、電磁石４２における磁界の向きと大きさに応じた力が発生する。これにより、Ｙ軸方向に沿った反力を可動部２１に加えることができる。

位置検出部２３は、磁石５１（図３を参照）と、センサ支持板５２と、磁気センサ５３とを備える。
磁石５１は、図３に示すように、角部が円弧状に成形された略矩形状に形成されている。具体的には、磁石５１は、Ｘ軸方向辺６１，６２とＹ軸方向辺６３，６４と連結辺６５，６６，６７，６８とを備えた磁気検出面７０を有するように形成されている。

Ｘ軸方向辺６１，６２は、Ｘ軸方向に沿って互いに平行となるように配置されている。Ｙ軸方向辺６３，６４は、Ｙ軸方向に沿って互いに平行となるように配置されている。
連結辺６５は、Ｘ軸方向辺６１の端部とＹ軸方向辺６３の端部とを円弧で連結する。連結辺６６は、Ｘ軸方向辺６１の端部とＹ軸方向辺６４の端部とを円弧で連結する。連結辺６７は、Ｘ軸方向辺６２の端部とＹ軸方向辺６３の端部とを円弧で連結する。連結辺６８は、Ｘ軸方向辺６２の端部とＹ軸方向辺６４の端部とを円弧で連結する。

本実施形態では、磁石５１は、互いに対向する二辺間の距離がＬであり、角部の円弧の半径が０．３×Ｌとなるように形成されている。

そして磁石５１は、その着磁方向Ｄ３が、略矩形状に形成されている面と直交するように設けられている（磁力線Ｌｍを参照）。
さらに磁石５１は、その着磁方向Ｄ３がＸ軸方向およびＹ軸方向と直交するようにして、下部ヨーク３３を挟んで電磁石４１，４２とは反対側の面で下部ヨーク３３に取り付けられる。

センサ支持板５２は、板状に形成されており、下部ヨーク３３を挟んで電磁石４１，４２とは反対側で下部ヨーク３３と対向するように配置されている。

磁気センサ５３は、磁石５１と対向するようにセンサ支持板５２の面上に取り付けられ、磁束密度のＸ軸方向成分とＹ軸方向成分を検出し、Ｘ軸方向成分とＹ軸方向成分を示す信号を上記の可動部位置信号として出力する。本実施形態では、磁気センサ５３は、ホールＩＣであり、一辺の長さが０．５×Ｌの正方形状に形成されている。

このように構成された位置検出部２３において、磁石５１で発生する磁束の密度におけるＸ軸方向成分の分布のシミュレーション結果を図４に示す。この磁束密度分布は、図３に示すように、磁気センサ５３の感度位置を含む平面Ｐｓ上における磁束密度を示すものである。

図４に示すように、磁束密度のＸ軸方向成分の等高線は、磁石５１の中央部に対応する領域においてＹ軸と平行である。すなわち、磁束密度のＸ軸方向成分は、Ｘ軸方向の位置を固定した状態でＹ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｙ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化が小さく略一定である。

図５は、図４に示す磁束密度分布においてＹ軸方向の位置を−０．２５×Ｌ，−０．２４５×Ｌ，・・・，０，・・・，＋０．２４５×Ｌ，＋０．２５×Ｌに固定した状態でＸ軸方向の位置を変化させた場合にＸ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示すグラフである。

図５に示すように、Ｘ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示す曲線は、−０．２５×Ｌ〜＋０．２５×ＬのＹ軸方向の位置の変化に対してほとんど変化しない（矢印Ｖ１を参照）。
なお磁石５１は、Ｙ軸方向に沿った線に対して線対称に形成されているとともに、Ｘ軸方向に沿った線に対して線対称に形成されている。したがって、磁束密度のＹ軸方向成分の等高線は、磁石５１の中央部に対応する領域においてＸ軸と平行になる。すなわち、磁束密度のＹ軸方向成分は、Ｙ軸方向の位置を固定した状態でＸ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｘ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＹ軸方向成分の変化が小さく略一定である。さらに、Ｙ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＹ軸方向成分の変化を示す曲線は、−０．２５×Ｌ〜＋０．２５×ＬのＸ軸方向の位置の変化に対してほとんど変化しない。

図６は、一辺の長さがＬの正方形状に形成されている磁石を磁石５１の代わりに用いた場合における磁束密度のＸ軸方向成分の分布のシミュレーション結果である。
図６に示すように、磁束密度のＸ軸方向成分の等高線は、長軸がＹ軸方向に対して平行となる楕円形状である。すなわち、磁束密度のＸ軸方向成分は、Ｘ軸方向の位置を固定した状態でＹ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｙ軸方向の位置の変化に伴い変化する。

図７は、図６に示す磁束密度分布においてＹ軸方向の位置を−０．２５×Ｌ，−０．２４５×Ｌ，・・・，０，・・・，＋０．２４５×Ｌ，＋０．２５×Ｌに固定した状態でＸ軸方向の位置を変化させた場合にＸ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示すグラフである。

図７に示すように、Ｘ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示す曲線は、−０．２５×Ｌ〜＋０．２５×ＬのＹ軸方向の位置の変化に対してバラツキが大きい（矢印Ｖ２を参照）。
図８は、直径がＬの円形状に形成されている磁石を磁石５１の代わりに用いた場合における磁束密度のＸ軸方向成分の分布のシミュレーション結果である。

図８に示すように、磁束密度のＸ軸方向成分の等高線は、磁石の中央部に対応する領域において凹んでいる。すなわち、磁束密度のＸ軸方向成分は、Ｘ軸方向の位置を固定した状態でＹ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｙ軸方向の位置の変化に伴い変化する。

図９は、図８に示す磁束密度分布においてＹ軸方向の位置を−０．２５×Ｌ，−０．２４５×Ｌ，・・・，０，・・・，＋０．２４５×Ｌ，＋０．２５×Ｌに固定した状態でＸ軸方向の位置を変化させた場合にＸ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示すグラフである。

図９に示すように、Ｘ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示す曲線は、−０．２５×Ｌ〜＋０．２５×ＬのＹ軸方向の位置の変化に対してバラツキが大きい（矢印Ｖ３を参照）。
また操作制御部２４は、可動部座標を算出する座標算出処理を実行する。この座標算出処理は、操作制御部２４の動作中において繰り返し実行される処理である。

この座標算出処理が実行されると、操作制御部２４は、図１０に示すように、まずＳ１０にて、位置検出部２３から入力した可動部位置信号が示す磁束密度のＸ軸方向成分に基づいて、磁石５１のＸ軸方向の位置を算出する。具体的には、Ｘ軸方向の位置と磁束密度のＸ軸方向成分との対応関係を示すＸ軸方向位置算出マップが操作制御部２４内に予め記憶されており、操作制御部２４は、このＸ軸方向位置算出マップを参照することにより、Ｘ軸方向の位置を算出する。

その後Ｓ２０にて、Ｓ１０で算出したＸ軸方向の位置に基づいて、可動部２１のＸ軸座標を算出する。具体的には、Ｘ軸方向の位置とＸ軸座標との対応関係を示すＸ軸座標算出マップが操作制御部２４内に予め記憶されており、操作制御部２４は、このＸ軸座標算出マップを参照することにより、Ｘ軸座標を算出する。

次にＳ３０にて、位置検出部２３から入力した可動部位置信号が示す磁束密度のＹ軸方向成分に基づいて、磁石５１のＹ軸方向の位置を算出する。具体的には、Ｙ軸方向の位置と磁束密度のＹ軸方向成分との対応関係を示すＹ軸方向位置算出マップが操作制御部２４内に予め記憶されており、操作制御部２４は、このＹ軸方向位置算出マップを参照することにより、Ｙ軸方向の位置を算出する。

その後Ｓ４０にて、Ｓ３０で算出したＹ軸方向の位置に基づいて、可動部２１のＹ軸座標を算出する。具体的には、Ｙ軸方向の位置とＹ軸座標との対応関係を示すＹ軸座標算出マップが操作制御部２４内に予め記憶されており、操作制御部２４は、このＹ軸座標算出マップを参照することにより、Ｙ軸座標を算出する。

そしてＳ４０の処理が終了すると、座標算出処理を一旦終了する。
図１１は、磁石５１の形状と、磁束密度のＸ軸方向成分のバラツキとの関係を示すグラフである。
図１１が示すグラフの横軸は、円弧状に成形された角部の半径Ｒと、互いに対向する二辺間の距離（本実施形態ではＬ）との比率（円弧比率）である。例えば、正方形状に形成されている磁石（図６を参照）の場合には、円弧状に成形された角部が存在しないため半径Ｒは０となり、円弧比率は０である。また、円形状に形成されている磁石（図８を参照）の場合には、半径Ｒは０．５×Ｌとなり、円弧比率は５０である。

図１１が示すグラフの縦軸は、磁束密度のＸ軸方向成分のバラツキ比率であり、以下に示す方法で算出される。
まず、円弧比率が互いに異なる複数の磁石５１の中から、１つの磁石５１を選択する。そして、選択した円弧比率の磁石５１について、磁束密度分布においてＹ軸方向の位置を−０．２５×Ｌ，−０．２４５×Ｌ，・・・，０，・・・，＋０．２４５×Ｌ，＋０．２５×Ｌに固定した状態でＸ軸方向の位置を変化させた場合にＸ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示す曲線（以下、磁束変化曲線という）を作成する。

そして、作成された全ての磁束変化曲線を対象として、Ｘ軸方向の各位置における標準偏差を算出する。例えば、図７の矢印Ｖ２は、Ｘ軸方向の位置が−０．２×Ｌであるときの標準偏差に対応している。

その後、算出された全ての標準偏差の中で値が最も大きいものを、選択した円弧比率の磁石５１のバラツキ度合いとする。
さらに、選択した円弧比率の磁石５１のバラツキ度合いを、磁石５１が正方形状である場合（すなわち、円弧比率が０である場合）におけるバラツキ度合いで除し、この除算値に１００を乗じたものを、選択した円弧比率のバラツキ比率とする。

このようにしてバラツキ比率を算出する手順を、円弧比率が互いに異なる複数の磁石５１の全てにおいて実行することにより、図１１に示すグラフを作成することができる。
図１１に示すように、円弧比率が０から大きくなるにつれてバラツキ比率が小さくなり、円弧比率が３０であるときに、バラツキ比率が最小となる。さらに、円弧比率が３０から大きくなるにつれてバラツキ比率が大きくなる。

また、円弧比率を２８〜３２にすることにより、バラツキ比率を約１０以下に抑えることができる（矢印Ｒｄ１を参照）。また、円弧比率を２７〜３３にすることにより、バラツキ比率を約２０以下に抑えることができる（矢印Ｒｄ２を参照）。

このように構成された操作装置３は、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な可動部２１と、可動部２１と一体に移動可能な磁石５１と、磁石５１の磁気を検出する磁気センサ５３とを備える。

磁石５１は、２つのＸ軸方向辺６１，６２と、２つのＹ軸方向辺６３，６４と、４つの連結辺６５，６６，６７，６８とを備えた形状の磁気検出面７０を備える。
２つのＸ軸方向辺６１，６２は、Ｘ軸方向に沿って互いに平行となるように配置される。２つのＹ軸方向辺６３，６４は、Ｙ軸方向に沿って互いに平行となるように配置される。４つの連結辺６５，６６，６７，６８は、Ｘ軸方向辺６１，６２の端部とＹ軸方向辺６３，６４の端部とを円弧で連結する。

そして磁気検出面７０は、Ｘ軸方向に平行な線に対して線対称であり、Ｙ軸方向に平行な線に対して線対称となるように形成される。
また磁気センサ５３は、磁気検出面７０と対向するように配置されて、磁石５１の磁束密度のＸ軸方向の成分と、磁石５１の磁束密度のＹ軸方向の成分を検出する。

このように構成された操作装置３では、磁気検出面７０が、２つのＸ軸方向辺６１，６２と、２つのＹ軸方向辺６３，６４と、円弧状の４つの連結辺６５，６６，６７，６８とを備えるように形成されている。これにより操作装置３では、Ｘ軸方向の位置を固定した状態でＹ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｙ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を小さくすることができる。

このため操作装置３では、磁気センサ５３が検出した磁束密度のＹ軸方向成分を用いることなく、磁気センサ５３が検出した磁束密度のＸ軸方向成分に基づいて、磁石のＸ軸方向の位置を算出することが可能となる。

同様に、操作装置３では、Ｙ軸方向の位置を固定した状態でＸ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｘ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＹ軸方向成分の変化を小さくすることができる。
このため操作装置３では、磁気センサ５３が検出した磁束密度のＸ軸方向成分を用いることなく、磁気センサ５３が検出した磁束密度のＹ軸方向成分に基づいて、磁石５１のＹ軸方向の位置を算出することが可能となる。

そして操作装置３は、磁気センサ５３が検出した磁束密度のＹ軸方向の成分を用いることなく、磁気センサ５３が検出した磁束密度のＸ軸方向の成分に基づいて、磁石５１のＸ軸方向の位置を算出する（Ｓ１０）。また操作装置３は、磁気センサ５３が検出した磁束密度のＸ軸方向の成分を用いることなく、磁気センサ５３が検出した磁束密度のＹ軸方向の成分に基づいて、磁石５１のＹ軸方向の位置を算出する（Ｓ３０）。

このように、操作装置３によれば、磁束密度のＸ軸方向成分のみを用いて可動部２１のＸ軸方向の位置を算出することが可能となるとともに、磁束密度のＹ軸方向成分のみを用いて可動部２１のＹ軸方向の位置を算出することが可能となり、簡易な演算で可動部２１の位置を検出することができる。

以上説明した実施形態において、操作装置３は本発明における位置検出装置、磁石５１は本発明における磁石、磁気センサ５３は本発明における磁気検出部、Ｓ１０の処理は本発明におけるＸ軸位置算出手段、Ｓ３０の処理は本発明におけるＹ軸位置算出手段である。

（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態を図面とともに説明する。なお第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。

第２実施形態の遠隔操作システム１は、磁石５１が変更された点が第１実施形態と異なる。
第２実施形態の磁石５１は、図１２に示すように、Ｘ軸方向辺６１，６２の端部とＹ軸方向辺６３，６４の端部とが直線で連結されるように成形された略矩形状に形成されている。

具体的には、磁石５１は、Ｘ軸方向辺６１，６２とＹ軸方向辺６３，６４と連結辺６５，６６，６７，６８とを備えた磁気検出面７０を有するように形成されている。
そして連結辺６５は、Ｘ軸方向辺６１の端部とＹ軸方向辺６３の端部とを直線で連結する。連結辺６６は、Ｘ軸方向辺６１の端部とＹ軸方向辺６４の端部とを直線で連結する。連結辺６７は、Ｘ軸方向辺６２の端部とＹ軸方向辺６３の端部とを直線で連結する。連結辺６８は、Ｘ軸方向辺６２の端部とＹ軸方向辺６４の端部とを直線で連結する。

本実施形態では、磁石５１は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に沿って互いに対向する二辺間の距離がＬである。また磁石５１は、Ｘ軸方向辺６１，６２の延長線とＹ軸方向辺６３，６４の延長線との交点（すなわち、正方形の角）と、Ｘ軸方向辺６１，６２またはＹ軸方向辺６３，６４の端部との距離Ｃ（以下、空白距離Ｃという）が０．２×Ｌである。

このように構成された位置検出部２３において、磁石５１で発生する磁束の密度におけるＸ軸方向成分の分布のシミュレーション結果を図１３に示す。
図１３に示すように、磁束密度のＸ軸方向成分の等高線は、磁石５１の中央部に対応する領域においてＹ軸と平行である。すなわち、磁束密度のＸ軸方向成分は、Ｘ軸方向の位置を固定した状態でＹ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｙ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化が小さく略一定である。

図１４は、図１３に示す磁束密度分布においてＹ軸方向の位置を−０．２５×Ｌ，−０．２４５×Ｌ，・・・，０，・・・，＋０．２４５×Ｌ，＋０．２５×Ｌに固定した状態でＸ軸方向の位置を変化させた場合にＸ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示すグラフである。

図１４に示すように、Ｘ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示す曲線は、−０．２５×Ｌ〜＋０．２５×ＬのＹ軸方向の位置の変化に対してほとんど変化しない（矢印Ｖ４を参照）。
なお磁石５１は、Ｙ軸方向に沿った線に対して線対称に形成されているとともに、Ｘ軸方向に沿った線に対して線対称に形成されている。したがって、磁束密度のＹ軸方向成分の等高線は、磁石５１の中央部に対応する領域においてＸ軸と平行になる。すなわち、磁束密度のＹ軸方向成分は、Ｙ軸方向の位置を固定した状態でＸ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｘ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＹ軸方向成分の変化が小さく略一定である。さらに、Ｙ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＹ軸方向成分の変化を示す曲線は、−０．２５×Ｌ〜＋０．２５×ＬのＸ軸方向の位置の変化に対してほとんど変化しない。

図１５は、空白距離Ｃが０．５×Ｌとなるように形成されている磁石を磁石５１の代わりに用いた場合における磁束密度のＸ軸方向成分の分布のシミュレーション結果である。
図１５に示すように、磁束密度のＸ軸方向成分の等高線は、磁石の中央部に対応する領域において凹んでいる。すなわち、磁束密度のＸ軸方向成分は、Ｘ軸方向の位置を固定した状態でＹ軸方向の位置を変化させた場合に、Ｙ軸方向の位置の変化に伴い変化する。

図１６は、図１５に示す磁束密度分布においてＹ軸方向の位置を−０．２５×Ｌ，−０．２４５×Ｌ，・・・，０，・・・，＋０．２４５×Ｌ，＋０．２５×Ｌに固定した状態でＸ軸方向の位置を変化させた場合にＸ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示すグラフである。

図１６に示すように、Ｘ軸方向の位置の変化に伴う磁束密度のＸ軸方向成分の変化を示す曲線は、−０．２５×Ｌ〜＋０．２５×ＬのＹ軸方向の位置の変化に対してバラツキが大きい（矢印Ｖ５を参照）。
図１７は、磁石５１の形状と、磁束密度のＸ軸方向成分のバラツキとの関係を示すグラフである。

図１７が示すグラフの横軸は、空白距離Ｃと、互いに対向する二辺間の距離（本実施形態ではＬ）との比率（以下、空白比率という）である。例えば、正方形状に形成されている磁石（図６を参照）の場合には、Ｘ軸方向辺６１，６２の端部とＹ軸方向辺６３，６４の端部とを連結する直線が存在しないため空白距離Ｃは０となり、空白比率は０である。また、空白距離Ｃが０．５×Ｌとなるように形成されている磁石（図１５を参照）の場合には、空白比率は５０である。

図１７に示すように、空白比率が０から大きくなるにつれてバラツキ比率が小さくなり、空白比率が約２０であるときに、バラツキ比率が最小となる。さらに、空白比率が約２０から大きくなるにつれてバラツキ比率が大きくなる。

また、空白比率を１９〜２０にすることにより、バラツキ比率を約１０以下に抑えることができる（矢印Ｒｄ１１を参照）。また、空白比率を１８〜２１にすることにより、バラツキ比率を約２０以下に抑えることができる（矢印Ｒｄ１２を参照）。

このように構成された操作装置３は、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な可動部２１と、可動部２１と一体に移動可能な磁石５１と、磁石５１の磁気を検出する磁気センサ５３とを備える。

磁石５１は、２つのＸ軸方向辺６１，６２と、２つのＹ軸方向辺６３，６４と、４つの連結辺６５，６６，６７，６８とを備えた形状の磁気検出面７０を備える。
２つのＸ軸方向辺６１，６２は、Ｘ軸方向に沿って互いに平行となるように配置される。２つのＹ軸方向辺６３，６４は、Ｙ軸方向に沿って互いに平行となるように配置される。４つの連結辺６５，６６，６７，６８は、Ｘ軸方向辺６１，６２の端部とＹ軸方向辺６３，６４の端部とを直線で連結する。

そして磁気検出面７０は、Ｘ軸方向に平行な線に対して線対称であり、Ｙ軸方向に平行な線に対して線対称となるように形成される。
また磁気センサ５３は、磁気検出面７０と対向するように配置されて、磁石５１の磁束密度のＸ軸方向の成分と、磁石５１の磁束密度のＹ軸方向の成分を検出する。

このように構成された操作装置３は、第１実施形態と同様に、簡易な演算で可動部２１の位置を検出することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。

例えば上記実施形態では、磁石５１の磁気検出面７０が、正方形の角部を円弧状または直線状に成形した形状であるものを示した。しかし、磁気検出面７０が、長方形の角部を円弧状または直線状に成形した形状であるようにしてもよい。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

３…操作装置、２１…可動部、５１…磁石、５３…磁気センサ、６１，６２…Ｘ軸方向辺、６３，６４…Ｙ軸方向辺、６５，６６，６７，６８…連結辺、７０…磁気検出面

Claims (4)

1. 互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能な可動部（２１）と、
   前記可動部と一体に移動可能な磁石（５１）と、
   前記磁石の磁気を検出する磁気検出部（５３）とを備え、
   前記磁石は、
   前記Ｘ軸方向に沿って互いに平行となるように配置された２つのＸ軸方向辺（６１，６２）と、前記Ｙ軸方向に沿って互いに平行となるように配置された２つのＹ軸方向辺（６３，６４）と、前記Ｘ軸方向辺の端部と前記Ｙ軸方向辺の端部とを円弧または直線で連結する４つの連結辺（６５，６６，６７，６８）とを備えた形状の面である磁気検出面（７０）を備え、
   前記磁気検出面は、前記Ｘ軸方向に平行な線に対して線対称であり、前記Ｙ軸方向に平行な線に対して線対称となるように形成され、
   前記磁気検出部は、
   前記磁気検出面と対向するように配置されて、前記磁石の磁気の前記Ｘ軸方向の成分と、前記磁石の磁気の前記Ｙ軸方向の成分を検出する
   ことを特徴とする位置検出装置。
2. ４つの前記連結辺は円弧であり、
   前記連結辺を構成する円弧の半径は、２つの前記Ｘ軸方向辺の間の距離または２つの前記Ｙ軸方向辺の間の距離に対して、２７〜３３％の長さである
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. ４つの前記連結辺は直線であり、
   前記Ｘ軸方向辺の端部と、前記Ｙ軸方向辺の端部から延長される延長線との距離は、２つの前記Ｘ軸方向辺の間の距離または２つの前記Ｙ軸方向辺の間の距離に対して、１８〜２１％の長さである
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
4. 前記磁気検出部が検出した前記Ｙ軸方向の成分を用いることなく、前記磁気検出部が検出した前記Ｘ軸方向の成分に基づいて、前記磁石の前記Ｘ軸方向の位置を算出するＸ軸位置算出手段（Ｓ１０）と、
   前記磁気検出部が検出した前記Ｘ軸方向の成分を用いることなく、前記磁気検出部が検出した前記Ｙ軸方向の成分に基づいて、前記磁石の前記Ｙ軸方向の位置を算出するＹ軸位置算出手段（Ｓ３０）とを備える
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の位置検出装置。