磁式线性传感器的制作方法

1.本发明涉及检测测定对象物的位移的磁式线性传感器。


背景技术：

2.一直以来，已知有利用电磁感应现象测定测定对象物的位移的位移传感器。专利文献1公开了这种位移传感器。
3.专利文献1的电磁感应型位移传感器构成为层叠多个成对片材，上述成对片材由呈同心圆状形成多个圆弧状的第1导电图案且在中心具有孔的第1片材、以及形成多个互补第1导电图案的第2导电图案且在中心具有孔的第2片材构成。在通过孔的层叠而形成的中空部插入磁性体。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2002
‑
90176号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的课题
8.为了得到更大的检测信号，在上述专利文献1的结构中，考虑在一个成对片材中，增加由第1导电图案形成的同心圆的数量。但是，在该情况下，第1导电图案的径向上的尺寸会增大。虽然也考虑增加层叠的成对片材的数量，但在该情况下，轴向上的尺寸会增大。
9.本发明是鉴于以上的情况而完成的，其目的在于在磁式线性传感器中，同时实现检测精度的提高和小型化。
10.用于解决课题的手段以及效果
11.本发明要解决的课题如以上所述，接着对用于解决该课题的手段及其效果进行说明。
12.根据本发明的观点，提供以下结构的磁式线性传感器。即，该磁式线性传感器检测位移检测方向上的测定对象物的位移。上述磁式线性传感器具备线性标尺以及传感器头。上述传感器头设置成能够相对于上述线性标尺在上述位移检测方向上相对位移。上述传感器头在与上述位移检测方向垂直的方向即第1方向上，设置在上述线性标尺的一侧。上述线性标尺具备配置在面对上述传感器头的一侧的第1磁响应部。上述第1磁响应部构成为，对上述传感器头的磁影响的变化在上述位移检测方向上每隔第1间距交替地反复出现。上述传感器头具备基座基板部以及多个检测部。上述基座基板部由至少一个绝缘板构成。上述检测部，配置于上述绝缘板，以基于上述第1间距的第2间距在上述位移检测方向上排列。各个上述检测部具备第1导电图案、第2导电图案以及通孔。上述第2导电图案形成在与上述第1导电图案在上述绝缘板的厚度方向上不同的位置。上述通孔将上述第1导电图案与上述第2导电图案电导通。上述第1导电图案以及上述第2导电图案形成为，在与上述位移检测方向以及上述第1方向的任一个都正交的第2方向上细长的区域排列配置线圈要素。述第1导电
图案具有将构成上述线圈要素的多个第1单位要素连接而成的一笔划形状。上述第2导电图案具有将构成上述线圈要素的多个第2单位要素连接而成的一笔划形状。上述第1单位要素与上述第2单位要素当从上述基座基板部的厚度方向观察时，构成闭合形状的上述线圈要素。
13.由此，通过容易精密加工的导电图案构成检测部，因此，能够减小传感器头中的检测部的配置间距。因而，能够减小线性传感器的检测间距即第1间距，能够实现线性传感器的小型化，并且能够提高检测精度。并且，能够由第1图案与第2图案构成多个线圈要素，能够得到大的检测信号。尤其地，通过在第2方向上细长的区域排列线圈要素的布局，容易确保线圈要素的数量较多。
14.在上述的磁式线性传感器中，优选为以下的构成。即，该磁式线性传感器具备多个由上述第1导电图案、上述第2导电图案以及上述通孔构成的检测单元。多个上述检测部分别具备在上述基座基板部的厚度方向上层叠的多个上述检测单元。
15.由此，通过将检测部设为多层构造，能够实现紧凑的结构。
16.在上述的磁式线性传感器中，能够形成为以下的结构。即，多个上述检测单元包括第1检测单元以及第2检测单元。上述第1检测单元构成产生交流磁场的1次线圈。上述第2检测单元构成输出由交流磁场感应的交流信号的2次线圈。上述1次线圈与上述2次线圈在上述基座基板部的厚度方向上面对。
17.由此，能够在整体上紧凑地构成产生交流磁场的1次线圈和输出交流信号的2次线圈。此外，通过将1次线圈与2次线圈接近配置，能够形成灵敏度良好的结构。
18.在上述的磁式线性传感器中，能够形成为以下的结构。即，具备多个由上述第1导电图案、上述第2导电图案以及上述通孔构成的检测单元。多个上述检测单元包括第1检测单元以及第2检测单元。上述第1检测单元构成产生交流磁场的1次线圈。上述第2检测单元构成输出由交流磁场感应的交流信号的2次线圈。在上述基座基板部的厚度方向上，在构成上述1次线圈的上述第1导电图案与上述第2导电图案之间，配置有构成上述2次线圈的上述第1导电图案和上述第2导电图案。
19.由此，能够实现1次线圈与2次线圈的紧凑的配置。
20.在上述的磁式线性传感器中，优选为以下的结构。即，上述第1导电图案将多个上述第1单位要素在上述第2方向上排列而成的第1要素列在上述位移检测方向上排列多个而构成。上述第2导电图案将多个上述第2单位要素在上述第2方向上排列而成的第2要素列在上述位移检测方向上排列多个而构成。
21.由此，能够容易地实现线圈要素的矩阵配置。
22.在上述的磁式线性传感器中，能够形成为以下的结构。即，上述多个检测部包括第1检测部、第2检测部、第3检测部以及第4检测部。上述第1检测部输出交流信号。上述第2检测部输出相位与上述第1检测部相差90
°
的交流信号。上述第3检测部输出相位与上述第1检测部相差180
°
的交流信号。上述第4检测部输出相位与上述第1检测部相差270
°
的交流信号。上述第1检测部、上述第2检测部、上述第3检测部以及上述第4检测部在上述位移检测方向上依次排列设置。
23.由此，能够将多个检测部作为整体而简单地构成。
24.在上述的磁式线性传感器中，优选为以下的结构。即，磁式线性传感器包括第1检
测部、第2检测部、第3检测部以及第4检测部。上述第1检测部输出交流信号。上述第2检测部输出相位与上述第1检测部相差90
°
的交流信号。上述第3检测部输出相位与上述第1检测部相差180
°
的交流信号。上述第4检测部输出相位与上述第1检测部相差270
°
的交流信号。上述第1检测部与上述第3检测部在上述位移检测方向上相互相邻地设置。上述第2检测部与上述第4检测部在上述位移检测方向上相互相邻地设置。
25.由此，例如即使由于布局的物理上的界限而难以减小检测部的间隔，也容易减小第1间距。因而，能够提高检测精度。
26.在上述的磁式线性传感器中，优选为以下的结构。即，磁式线性传感器包括第1检测部、第2检测部、第3检测部以及第4检测部。上述第1检测部输出交流信号。上述第2检测部输出相位与上述第1检测部相差90
°
的交流信号。上述第3检测部输出相位与上述第1检测部相差180
°
的交流信号。上述第4检测部输出相位与上述第1检测部相差270
°
的交流信号。第1线圈要素列与第3线圈要素列在上述位移检测方向上交替地排列。上述第1线圈要素列由构成上述第1检测部所具备的上述第1导电图案以及上述第2导电图案的上述第1要素列以及上述第2要素列构成。上述第3线圈要素列由构成上述第3检测部所具备的上述第1导电图案以及上述第2导电图案的上述第1要素列以及上述第2要素列构成。第2线圈要素列与第4线圈要素列在上述位移检测方向上交替地排列。上述第2线圈要素列由构成上述第2检测部所具备的上述第1导电图案以及上述第2导电图案的上述第1要素列以及上述第2要素列构成。上述第4线圈要素列由构成上述第4检测部所具备的上述第1导电图案以及上述第2导电图案的上述第1要素列以及上述第2要素列构成。
27.由此，例如即使由于布局的物理上的界限而难以减小检测部的间隔，也容易减小第1间距。因而，能够提高检测精度。
28.在上述的磁式线性传感器中，优选为以下的结构。即，磁式线性传感器具备对从上述第1检测部、上述第2检测部、上述第3检测部以及上述第4检测部输出的信号进行处理的信号处理部。上述信号处理部基于第1交流信号和第2交流信号取得上述测定对象物的位移。上述第1交流信号相当于上述第1检测部与上述第3检测部的输出的差分。上述第2交流信号相当于上述第2检测部与上述第4检测部的输出的差分。
29.由此，能够高精度地检测第1间距内的测定对象物的位移。
30.在上述的磁式线性传感器中，优选为以下的结构。即，上述线性标尺具备第2磁响应部。上述第2磁响应部构成为，对上述传感器头的磁影响的变化在上述位移检测方向上每隔与上述第1间距不同的磁变化间距交替地反复出现。上述传感器头具备多个磁检测部。多个上述磁检测部以基于上述磁变化间距的间距在上述位移检测方向上排列。
31.由此，使用磁影响以互不相同的间距而变化的两个磁响应部，能够更适当地得到测定对象物的位置。
32.在上述的磁式线性传感器中，优选上述线性标尺在上述第1方向上以隔着上述传感器头的方式分别设置于该传感器头的两侧。
33.由此，能够容易地得到更大的检测信号。
附图说明
34.图1是表示本发明的第1实施方式的磁式线性传感器的结构的立体图。
35.图2是示意性地表示磁检测头的结构的侧视图。
36.图3是对第1导电图案以及第2导电图案的对应关系进行说明的图。
37.图4是表示第1导电图案以及第2导电图案的形状的立体图。
38.图5是表示印刷基板的结构的主视图。
39.图6是表示磁式线性传感器的结构的框图。
40.图7是表示第1变形例的磁检测头的结构的主视图。
41.图8是表示第2变形例的磁检测头的结构的主视图。
42.图9是表示第2实施方式的磁式线性传感器的立体图。
43.图10是示意性地表示变形例的印刷基板的结构的侧视图。
44.图11是表示变形例的第1导电图案以及第2导电图案的结构的俯视图。
具体实施方式
45.接着，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的第1实施方式的磁式线性传感器100的结构的立体图。
46.图1所示的磁式线性传感器100用于检测测定对象物的规定的方向上的位移。在以下的说明中，有时将检测测定对象物的位移的方向称作位移检测方向。
47.磁式线性传感器100主要具备标尺(线性标尺)1以及磁检测头(传感器头)2。
48.标尺1和磁检测头2中的任一个安装于测定对象物。在本实施方式中，标尺1安装于省略图示的固定部件，磁检测头2安装于作为测定对象物的省略图示的可动部件。可动部件能够沿着与位移检测方向平行的路径直线移动。
49.但是，也可以在作为测定对象物的可动部件安装标尺1，在固定部件安装磁检测头2。进而，标尺1与磁检测头2的双方也可以分别安装于相互相对位移的可动部件。在该情况下，磁式线性传感器100检测测定对象物的相对位移。
50.如图1所示，标尺1形成为细长的块状。标尺1作为用于检测测定对象物在该标尺1的长边方向上的位移的刻度使用。标尺1以包括伴随着可动部件的移动的磁检测头2的移动行程的方式在与该移动行程平行的方向上细长地形成。
51.标尺1形成为细长的矩形板状。标尺1的长边方向与位移检测方向一致。板状的标尺1的厚度方向以及宽度方向均与位移检测方向正交。以下，有时将标尺1的长边方向称作标尺长边方向，将厚度方向称作标尺厚度方向，将宽度方向称作标尺宽度方向。标尺厚度方向相当于第1方向，标尺宽度方向相当于第2方向。
52.标尺1具备基座部11以及磁响应部(第1磁响应部)12。
53.基座部11例如构成为由不具有显著的磁性的金属或者不具有磁性的塑料等的材料构成的细长的板状部件。
54.如图1所示，磁响应部12设置于基座部11的厚度方向一侧的面。磁响应部12由在基座部11的长边方向上排列多个且固定的强磁性部13构成。各个强磁性部13形成为沿着标尺宽度方向延伸的细长的板状。
55.强磁性部13例如由具有强磁性的金属等构成。但是，强磁性部13并不限定于板状，例如也能够形成为长方体、棒状等。
56.强磁性部13每隔预先决定的第1间距c1在标尺1的长边方向上排列设置。强磁性部
13形成规定的间隔并排列配置，因此，在相互相邻的两个强磁性部13之间形成没有(或者弱)磁性的部分。因而，在磁响应部12中，在标尺1的长边方向上每隔第1间距c1交替地反复出现磁响应性的有无或者强弱。
57.如图1所示，磁检测头2以与磁响应部12对置的方式设置在标尺厚度方向上的该标尺1的一侧。磁检测头2在标尺厚度方向上与标尺1隔开规定的间隔地配置。
58.磁检测头2主要具备壳体收纳于20的印刷基板21。在形成于印刷基板21的后述的导电图案中流动由被磁响应部12加强的磁场感应出的感应电流。磁检测头2能够检测基于该感应电流的电信号(例如电压信号)。
59.如图1所示，本实施方式的印刷基板21设置成其厚度方向与标尺厚度方向一致。例如，如图2所示，印刷基板21由3个绝缘板22a和4个导体层在厚度方向上交替地层叠的4层基板构成。
60.从信号检测的观点来看，印刷基板21由基座基板部(绝缘基板)22以及多个信号输出部(检测部)6构成。基座基板部22由上述3个绝缘板22a构成。
61.各信号输出部6具备形成于上述导体层的第1导电图案3及第2导电图案4、以及将第1导电图案3与第2导电图案4电导通的通孔5。在以下的说明中，为了特定各个导体层，有时从远离标尺1的一侧依次称作第1导体层21a、第2导体层21b、第3导体层21c以及第4导体层21d。
62.如图2所示，第1导电图案3形成于位于基座基板部22的厚度方向一侧的第1导体层21a。具体而言，第1导电图案3通过将构成第1导体层21a的由铜箔等构成的导体通过图案蚀刻等形成为规定的形状而构成。
63.如图1所示，第1导电图案3配置于在标尺宽度方向上细长的区域。如图3至图5所示，第1导电图案3具有由多个第1单位要素30构成的一笔划形状。
64.各个第1单位要素30形成为半圆孤状。第1单位要素30在标尺宽度方向上细长的区域呈p
×
q的矩阵状排列配置。在图3中示出p＝38、q＝3的例子。全部的第1单位要素30的直径相同。第1单位要素30不论是在行方向上还是在列方向上都以等间隔排列配置。
65.如果除去位于标尺宽度方向的端部的第1单位要素30而考虑，则当着眼于在标尺宽度方向上相互相邻的任意的两个第1单位要素30时，该两个第1单位要素30具有相互反转的形状。换言之，当着眼于标尺宽度方向上的第1单位要素30的排列时，相当于各个第1单位要素30的半圆孤逐个相位每次交替变化180
°
。在各个第1单位要素30中，半圆弧的图案线的两端部相对于该半圆弧的中心位于标尺宽度方向的两侧。
66.在本实施方式的第1导电图案3中，多个第1单位要素30全部与相邻的其他第1单位要素30一体地连接。原则上，第1单位要素30与在标尺宽度方向上相邻的第1单位要素30连接。如上所述，在标尺宽度方向上相邻的两个第1单位要素30相互反转地配置，因此，如果将它们相互连接，则两个第1单位要素30整体上成为s字状。
67.但是，位于标尺宽度方向的端部的第1单位要素30例外地与在位移检测方向上相邻的第1单位要素30连接。
68.当着眼于标尺宽度方向上的第1单位要素30的排列时，第1导电图案3的图案线以反复s字的方式将第1单位要素30连成一串地连续连接，并从标尺宽度方向的一侧的端部到达相反侧的端部。这样，虽然包括细的弯曲部分的重复，但整体上形成在标尺宽度方向细长
的图案线。
69.第1导电图案3通过这样沿着标尺宽度方向延伸的图案线在位移检测方向上配置3个而构成。3根图案线实质上相互平行地朝向。各个图案线在标尺宽度方向的端部与相邻的图案线一体地连接。
70.第1导电图案3以从标尺宽度方向的一端到另一端进行一次往返的方式将3根图案线的长边方向端部彼此连接而构成。具体地说明，第1导电图案3的一侧的端部配置在标尺宽度方向的一端侧(图3的下侧)的适当的位置。以下，有时将该位置称作始端部(图案第1端部)。第1导电图案3从始端部朝向另一端侧(图3的上侧)延伸。当第1导电图案3到达标尺宽度方向的另一端侧时，该第1导电图案3在位移检测方向上一边稍微改变位置一边折返，朝向标尺宽度方向的一端侧(存在始端部的一侧)延伸。当第1导电图案3到达标尺宽度方向的一端侧时，该第1导电图案3在位移检测方向上一边稍微改变位置一边再次折返，朝向标尺宽度方向的另一端侧(与始端部相反侧)延伸。当第1导电图案3到达标尺宽度方向的另一端侧时，该位置成为第1导电图案3的另一侧的端部。以下，有时将该位置称作终端部(图案第2端部)。第1导电图案3在该终端部与通孔5连接。
71.始端部与终端部分别位于在标尺宽度方向上相互成为相反侧的端部。第1导电图案3以将始端部与终端部通过一笔划状的1根线相互连接的方式形成。
72.当着眼于标尺宽度方向上的第1单位要素30的排列时，第1导电图案3具有多个(本实施方式中为3个)第1要素列31。各个第1要素列31是将具有逐个相互反转的形状的第1单位要素30排列而构成的。在位移检测方向上相互相邻的两个第1要素列31在延伸方向的一端侧相互连接。
73.如图3所示，第1导电图案3的始端部例如与省略图示的测试焊盘等连接，用于输出电压信号等。第1导电图案3的终端部经由通孔5与第2导电图案4电连接。
74.如图2所示，第2导电图案4形成于第2导体层21b。第2导体层21b在绝缘板22a中位于在厚度方向上与形成有第1导电图案3的第1导体层21a相反侧的面。第2导电图案4通过将第2导体层21b(例如，铜箔等)利用图案蚀刻等形成为规定的形状而构成。如图3以及图4所示，第2导电图案4具有由多个第2单位要素40构成的一笔划形状。
75.如图4所示，第2导电图案4配置于在标尺宽度方向上细长的区域。如图3以及图4所示，第2导电图案4具有由多个第2单位要素40构成的一笔划形状。第2单位要素40在标尺宽度方向上细长的区域呈p
×
q的矩阵状排列配置。第2导电图案4具有3个第2要素列41。各个第2要素列41由在标尺宽度方向上排列的第2单位要素40构成。
76.如图4所示，第2导电图案4形成于与和该第2导电图案4电连接的第1导电图案3在基座基板部22(绝缘板22a)的厚度方向上对应的区域。第2导电图案4的形状，除了上述的图案线的各个细的弯曲与第1导电图案3相互对称这点之外，与第1导电图案3实质上相同。第2导电图案4的结构与第1导电图案3非常相似，因此省略详细的说明。
77.第2导电图案4中包含的多个第2单位要素40分别与第1导电图案3中包含的第1单位要素30一一对应。当从基座基板部22的厚度方向观察时，在相互对应的第1单位要素30与第2单位要素40之间，半圆孤的中心彼此一致。
78.如图5所示，在基座基板部22的厚度方向上相互对应的第1单位要素30与第2单位要素40之间，各个形状的半圆弧成为互补的关系。因而，当从基座基板部22的厚度方向观察
时，第1单位要素30与第2单位要素40以半圆孤彼此的两端彼此连接的方式配合，实质上构成闭合形状(具体而言，圆状)的线圈要素50。通过第1导电图案3与第2导电图案4的组合，形成呈p
×
q的矩阵状排列的多个线圈要素50。第1导电图案3与第2导电图案4以一笔划形成，因此，在以一笔划连接的线圈要素50彼此之间，能够使间隙实质上为零。在本实施方式中，通过使在标尺宽度方向上相互相邻的线圈要素50之间的间隙实质上为零，实现线圈要素50的高密度配置。
79.一个线圈要素50能够认为是1匝线圈。在图4等中以绝缘板22a的厚度大的方式夸张描绘，但实际上绝缘板22a的厚度较小。因而，线圈的线圈面与该线圈要素50呈矩阵状排列的平面平行。
80.通孔5将第1导电图案3与第2导电图案4相互电连接。通孔5由贯通印刷基板21的孔构成，在孔的内壁附有导体的镀敷。
81.电流在由一个第1导电图案3、一个第2导电图案4、以及贯通该第1导电图案3及第2导电图案4的通孔5形成的路径中流动。当着眼于此时，能够将第1导电图案3、第2导电图案4和通孔5一并理解为一个单位检测单元(检测单元)s。
82.电流与磁场的朝向的关系遵从右螺旋定律。在本实施方式中，考虑到右螺旋定律，以假设在单位检测单元s中流动电流时在各线圈要素50产生的磁场在相邻的线圈要素50彼此中相互反向的方式，配置第1导电图案3的第1单位要素30以及第2导电图案4的第2单位要素40。
83.如图2所示，单位检测单元s以在基座基板部22的厚度方向上相互对应的方式两个一组地配置。一方的单位检测单元s形成于第1导体层21a与第2导体层21b的部分，另一方的单位检测单元s形成于第3导体层21c与第4导体层21d的部分。两个单位检测单元s的结构相互相同。
84.如图5所示，在印刷基板21中，由如上述那样在厚度方向上层叠的两个单位检测单元s构成的组，在位移检测方向上每隔预先决定的第2间距c2排列设置4个。
85.基于第1间距c1确定该第2间距c2，以使其与前述的第1间距c1之间具有规定的关系。具体地说明，如以下的式所示，第2间距c2被设定为第1间距c1的整数倍与第1间距c1的1/4之和。
86.c2＝(n 1/4)
×
c1
87.其中，n为整数。在本实施方式中，n＝0，但并不限定于此。
88.在本实施方式的磁式线性传感器100中，图2所示的两个单位检测单元s中的位于远离标尺1的一侧的单位检测单元s构成产生交流磁场的1次线圈61。位于接近标尺1的一侧的单位检测单元s构成输出与由交流磁场感应的感应电流相关的检测信号(例如，电压信号)的2次线圈62。
89.这样，本实施方式的信号输出部6具有在印刷基板21的厚度方向上层叠1次线圈61与2次线圈62的构造。
90.在本实施方式的磁式线性传感器100中，如图1以及图5所示，具备在位移检测方向上以等间隔排列的4个信号输出部6。该4个信号输出部6每隔第2间距c2设置。
91.另外，在以下的说明中，为了分别特定该4个信号输出部6，有时从图5所示的左侧起依次称作第1信号输出部(第1检测部)6a、第2信号输出部(第2检测部)6b、第3信号输出部
(第3检测部)6c以及第4信号输出部(第4检测部)6d。
92.对由各信号输出部6输出的信号(例如，电压信号)进行简单说明。当在1次线圈61中流动适当的频率的交流电流时，在1次线圈61中产生朝向以及强度周期性地变化的磁场。另一方面，在2次线圈62中产生妨碍线圈的磁场的变化的朝向的感应电流。如果在1次线圈61的附近存在强磁性体，则该强磁性体以加强1次线圈61产生的磁场的方式起作用。强磁性体越接近1次线圈61，该作用越大。
93.当着眼于磁响应部12所具备的一个强磁性部13时，随着磁检测头2从行程的一侧朝另一侧移动，1次线圈61以及2次线圈62接近该强磁性部13，但在最接近之后逐渐远离。在2次线圈62中产生的感应电流为交流电流，但其振幅的大小根据信号输出部6与磁响应部12中的强磁性部13的位置关系而不同。
94.强磁性部13实际上每隔第1间距c1排列配置，因此，振幅的大小的变化按每第1间距c1反复。即，当横轴取磁检测头2的位置，纵轴取振幅的大小时，振幅与位置之间的关系成为以第1间距c1为周期的周期曲线(具体而言，正弦曲线y＝sinθ)。如果能够求出该θ，则能够在作为反复单位的第1间距c1中取得磁检测头2位于哪个位置。
95.但是，如果考虑正弦曲线y＝sinθ的1周期的量，则除了特别的情况以外，与y对应的θ的值被认为是两个，不仅仅被定为一个。因此，在本实施方式中，以与最接近的强磁性部13的位置关系实质上错开第1间距c1的1/4的方式，隔开以上述的第2间距c2确定的间隔配置4个信号输出部6。
96.第1信号输出部6a、第2信号输出部6b、第3信号输出部6c、第4信号输出部6d分别相互分离第1间距c1的1/4，因此，输出相位相互错开90
°
的电压信号。在将第1信号输出部6a所输出的电压信号表现为cos 相的情况下，第2信号输出部6b输出sin 相的电压信号，第3信号输出部6c输出cos
‑
相的电压信号，第4信号输出部6d输出sin
‑
相的电压信号。
97.虽然详细情况后述，但在本实施方式中，基于该4个信号，能够检测磁检测头2位于第1间距c1中的哪个位置。
98.接着，简单说明本实施方式的磁式线性传感器100对测定对象物的位移的检测。
99.如图6所示，本实施方式的磁式线性传感器100具备信号处理部7。信号处理部7对从第1信号输出部6a、第2信号输出部6b、第3信号输出部6c、第4信号输出部6d输出的电压信号进行处理。
100.信号处理部7例如具备a/d转换器71、d/a转换器72以及运算部73。信号处理部7一边输出向1次线圈61的基准交流信号asinωt，一边基于从第1信号输出部6a、第2信号输出部6b、第3信号输出部6c、第4信号输出部6d输出的电压信号，计算磁检测头2相对于标尺1的位移量并输出。
101.在1次线圈61中，通过由从信号处理部7输出的基准交流信号励磁而产生交流磁场。
102.在第1信号输出部6a、第2信号输出部6b、第3信号输出部6c、第4信号输出部6d的每一个中，在2次线圈62中感应出振幅根据与强磁性部13的相对位置而不同的交流信号。
103.信号处理部7取出第1信号输出部6a以及第3信号输出部6c的输出的差分，由此得到第1交流信号。与输出的差分相当的信号能够通过公知的差动耦合而容易地得到。当将表示磁检测头2的位移的相位设为θ时，第1交流信号能够由以下的式子表示。
104.y1＝acosθ
·
sinωt
105.信号处理部7取出第2信号输出部6b以及第4信号输出部6d的差分，由此得到第2交流信号。第2交流信号能够由以下的式子表示。
106.y2＝asinθ
·
sinωt
107.运算部73将第2交流信号y2除以第1交流信号y1。该结果相当于tanθ的值。之后，运算部73求出计算结果的arctan的值。由此，能够得到θ。
108.在上述的计算中，能够求出作为反复单位的第1间距c1中的磁检测头2的位置，但无法特定磁检测头2位于哪个第1间距c1。因此，运算部73另行进行对磁检测头2通过几个磁响应部12进行计数的计数处理。基于该计数值以及θ的值，能够输出磁检测头2的移动行程中的位置。
109.在本实施方式的磁式线性传感器100中，各信号输出部6通过矩阵配置具备多个由第1单位要素30以及第2单位要素40构成的线圈要素50。这意味着能够增大1次线圈61以及2次线圈62的实质的匝数，因此能够输出大的信号。
110.此外，第1信号输出部6a、第2信号输出部6b、第3信号输出部6c、以及第4信号输出部6d分别由构成印刷基板21的图案构成，因此，能够极其小地形成。因而，能够(例如以mm单位)减小磁响应部12的配置间距即第1间距c1。
111.如果减小第1间距c1，则与此相应地第2间距c2也必须变小。另一方面，如果不大量配置线圈要素50，则难以确保信号强度。关于这一点，在本实施方式中，形成为在标尺宽度方向上细长的区域排列配置线圈要素50。因而，能够兼顾减小第2间距c2与大量配置线圈要素50。
112.其结果是，本实施方式的磁式线性传感器100能够得到大的检测信号，并且，能够减小信号处理部7处理的对象间距(第1间距c1)，因此，即使不提高a/d转换器71的分辨率，也能够减小可测定的最小单位。即，能够提高检测精度。
113.如以上说明的那样，本实施方式的磁式线性传感器100检测位移检测方向上的测定对象物的位移。磁式线性传感器100具备标尺1以及磁检测头2。磁检测头2设置成能够相对于标尺1在位移检测方向上相对位移。磁检测头2在与位移检测方向垂直的方向即标尺厚度方向上设置在标尺1的一侧。标尺1具备配置在面对磁检测头2的一侧的磁响应部12。磁响应部12构成为，对磁检测头2的磁影响的变化在位移检测方向上每隔第1间距c1交替地反复出现。磁检测头2具备基座基板部22以及多个信号输出部6。基座基板部22由至少一个绝缘板22a构成。信号输出部6配置于绝缘板22a，以基于第1间距c1的第2间距c2在位移检测方向上排列。各个信号输出部6具备第1导电图案3、第2导电图案4以及通孔5。第2导电图案4形成在与第1导电图案3在绝缘板22a的厚度方向上不同的位置。通孔5将第1导电图案3与第2导电图案4电导通。第1导电图案3以及第2导电图案4形成为，在与位移检测方向以及标尺厚度方向的任一个都正交的标尺宽度方向上细长的区域排列配置线圈要素50。第1导电图案3具有将构成线圈要素50的多个第1单位要素30连接而成的一笔划形状。第2导电图案4具有将构成线圈要素50的多个第2单位要素40连接而成的一笔划形状。第1单位要素30与第2单位要素40当从基座基板部22的厚度方向观察时，构成闭合形状的线圈要素50。
114.由此，通过容易精密加工的导电图案构成信号输出部6，因此，能够减小磁检测头2中的信号输出部6的配置间距。因而，能够减小磁式线性传感器100的检测间距即第1间距
c1，能够实现磁式线性传感器100的小型化，并且能够提高检测精度。并且，能够由第1导电图案3与第2导电图案4构成多个线圈要素50，能够得到大的检测信号。尤其地，通过在标尺宽度方向上细长的区域排列线圈要素50的布局，容易确保线圈要素50的数量较多。
115.此外，本实施方式的磁式线性传感器100具备多个由第1导电图案3、第2导电图案4以及通孔5构成的单位检测单元s。多个信号输出部6分别具备在基座基板部22的厚度方向上层叠的多个单位检测单元s。
116.由此，通过将信号输出部6设为多层构造，由此能够实现紧凑的结构。
117.此外，在本实施方式的磁式线性传感器100中，多个单位检测单元s包括第1检测单元以及第2检测单元。第1检测单元构成产生交流磁场的1次线圈61。第2检测单元构成输出由交流磁场感应的交流信号的2次线圈62。1次线圈61与2次线圈62在基座基板部22的厚度方向上相对。
118.由此，能够在整体上紧凑地构成产生交流磁场的1次线圈61和输出交流信号的2次线圈62。此外，通过1次线圈61与2次线圈62接近配置，能够形成灵敏度良好的结构。
119.此外，在本实施方式的磁式线性传感器100中，第1导电图案3将多个第1单位要素30在标尺宽度方向上排列的第1要素列31在位移检测方向上排列多个(3个)而构成。第2导电图案4将多个第2单位要素40在标尺宽度方向上排列的第2要素列41在位移检测方向上排列多个(3个)而构成。
120.由此，能够容易地实现线圈要素50的矩阵配置。
121.此外，在本实施方式的磁式线性传感器100中，多个信号输出部6包括第1信号输出部6a、第2信号输出部6b、第3信号输出部6c以及第4信号输出部6d。第1信号输出部6a输出交流信号。第2信号输出部6b输出与第1信号输出部6a相比相位相差90
°
的交流信号。第3信号输出部6c输出与第1信号输出部6a相比相位相差180
°
的交流信号。第4信号输出部6d输出与第1信号输出部6a相比相位相差270
°
的交流信号。第1信号输出部6a、第2信号输出部6b、第3信号输出部6c以及第4信号输出部6d在位移检测方向上依次排列配置。
122.由此，能够将多个信号输出部6作为整体而简单地构成。
123.此外，本实施方式的磁式线性传感器100具备对从第1信号输出部6a、第2信号输出部6b、第3信号输出部6c以及第4信号输出部6d输出的信号进行处理的信号处理部7。信号处理部7基于第1交流信号y1以及第2交流信号y2，取得测定对象物的位移。第1交流信号y1相当于第1信号输出部6a与第3信号输出部6c的输出的差分。第2交流信号y2相当于第2信号输出部6b与第4信号输出部6d的输出的差分。
124.由此，能够高精度地检测各第1间距c1内的测定对象物的位移。
125.接着，对磁检测头2的第1变形例进行说明。图7是表示第1变形例的磁检测头2x的结构的俯视图。另外，在本变形例的说明中，对与前述的实施方式相同或者类似的部件在附图中标注相同的符号，有时省略说明。
126.在本变形例的磁检测头2x中，如图7所示，4个信号输出部6在位移检测方向上，按照第1信号输出部6a、第3信号输出部6c、第2信号输出部6b以及第4信号输出部6d的顺序排列设置。
127.第1信号输出部6a与第3信号输出部6c隔开第3间距c3的间隔排列设置。第2信号输出部6b与第4信号输出部6d隔开第3间距c3的间隔排列设置。该第3间距c3被设定为上述的
第1间距c1的一半(c3＝c1/2)。
128.即，差动地输出第1交流信号acosθ
·
sinωt的第1信号输出部6a与第3信号输出部6c相互相邻，集中设置在位移检测方向的一侧。差动地输出第2交流信号asinθ
·
sinωt的第2信号输出部6b与第4信号输出部6d相互相邻，集中设置在位移检测方向的另一侧。
129.第3信号输出部6c与第2信号输出部6b之间以第4间距c4设置，以便抑制由于一方的1次线圈61的磁场而使另一方的2次线圈62的感应电流受到影响。确定第4间距c4的式子是与第2间距c2完全相同的(c4＝(n 1/4)
×
c1)。其中，在第4间距c4中，与第2间距c2不同，n为1以上。
130.根据该结构，能够避免输出第1交流信号acosθ
·
sinωt的第1信号输出部6a及第3信号输出部6c与输出第2交流信号asinθ
·
sinωt的第2信号输出部6b及第4信号输出部6d相互影响，并整体上紧凑地配置4个信号输出部6。
131.另外，关于第1信号输出部6a以及第3信号输出部6c，相互的磁影响通过差动耦合而抵消，因此，即使相互接近配置也没有问题。关于第2信号输出部6b以及第4信号输出部6d也相同。
132.第1信号输出部6a及第3信号输出部6c的间隔以及第2信号输出部6b及第4信号输出部6d的间隔均为第3间距c3，与上述的第2间距c2相比相对于第1间距c1而较大。因而，仅通过将该第3间距c3设定为与第1实施方式中的信号输出部6的间距(第2间距c2)相同的程度，就能够与第1实施方式相比实质上减小第1间距c1。其结果是，能够进一步提高磁式线性传感器100的检测精度。
133.如以上说明的那样，在本变形例中，在磁检测头2x中，第1信号输出部6a与第3信号输出部6c相互相邻地设置。第2信号输出部6b与第4信号输出部6d相互相邻地设置。
134.由此，例如即使在由于布局的物理上的界限而难以减小信号输出部6的间隔，也容易减小第1间距c1。因而，能够提高检测精度。
135.接着，对磁检测头2的第2变形例进行说明。图8是表示第2变形例的磁检测头2y的结构的俯视图。另外，在本变形例的说明中，对与前述的实施方式相同或者类似的部件在附图中标注相同的符号，有时省略说明。
136.在本变形例的磁检测头2y中，在位移检测方向的一侧集中设置第1信号输出部6a与第3信号输出部6c，在位移检测方向的另一侧集中设置第2信号输出部6b与第4信号输出部6d。
137.如图8所示，第1信号输出部6a具备两列第1线圈要素列51。在各个第1线圈要素列51包括呈直线状排列的线圈要素50。
138.第3信号输出部6c具备两列第3线圈要素列53。在各个第3线圈要素列53中包括呈直线状排列的线圈要素50。
139.第1线圈要素列51与第3线圈要素列53在位移检测方向上交替地排列配置。该配置间距与上述的第3间距c3相等。
140.与上述相同，第2信号输出部6b具备两列第2线圈要素列52。第4信号输出部6d具备两列第4线圈要素列54。第2线圈要素列52与第4线圈要素列54在位移检测方向上交替地排列配置。
141.该结构也与图7的结构相同，实质上能够减小第1间距c1。因而，能够提高磁式线性
传感器100的检测精度。
142.如以上说明的那样，在本变形例中，在磁检测头2y中，第1线圈要素列51与第3线圈要素列53在位移检测方向上交替地排列。第1线圈要素列51由构成第1信号输出部6a所具备的第1导电图案3以及第2导电图案4的第1要素列31以及第2要素列41构成。第3线圈要素列53由构成第3信号输出部6c所具备的第1导电图案3以及第2导电图案4的第1要素列31以及第2要素列41构成。在磁检测头2y中，第2线圈要素列52与第4线圈要素列54在位移检测方向上交替地排列。第2线圈要素列52由构成第2信号输出部6b所具备的第1导电图案3以及第2导电图案4的第1要素列31以及第2要素列41构成。第4线圈要素列54由构成第4信号输出部6d所具备的第1导电图案3以及第2导电图案4的第1要素列31以及第2要素列41构成。
143.由此，例如即使由于布局的物理上的界限而难以减小信号输出部6的间隔，也容易减小第1间距c1。因而，能够提高检测精度。
144.接着，对第2实施方式进行说明。图9是表示第2实施方式的磁式线性传感器100x的结构的立体图。另外，在本实施方式的说明中，对与前述的实施方式相同或者类似的部件在附图中标注相同的符号，有时省略说明。
145.如图9所示，本实施方式的磁式线性传感器100x的标尺1具备基座部11、磁响应部12以及第2磁响应部14。磁响应部12与第2磁响应部14在标尺宽度方向上排列配置。
146.磁响应部12的结构与上述的第1实施方式相同。
147.第2磁响应部14的结构与磁响应部12实质上相同。但是，在第2磁响应部14中，在标尺1的长边方向上磁响应性的有无或者强弱交替地反复出现的间隔(第5间距c5、磁变化间距)小于磁响应部12的情况下的间隔(第1间距c1)。
148.如图9所示，本实施方式的印刷基板21具备在位移检测方向上排列的4个信号输出部6、以及在位移检测方向上排列的4个磁检测信号输出部(磁检测部)6x。信号输出部6配置成面对磁响应部12。磁检测信号输出部6x配置成面对第2磁响应部14。
149.磁检测信号输出部6x的结构与信号输出部6大致相同。磁检测信号输出部6x例如由一个线圈要素列构成，在位移检测方向上，每隔预先设定的第6间距c6设置。另外，磁检测信号输出部6x也可以由两个以上的线圈要素列构成。第6间距c6与第5间距c5之间的关系和第2间距c2与第1间距c1之间的关系相同，因此省略说明。
150.信号输出部6输出用于求出第1间距c1中的磁检测头2的位置的信号。磁检测信号输出部6x输出用于求出第5间距c5中的磁检测头2的位置的信号。通过使第1间距c1不为第5间距c5的整数倍等，能够根据两个位置的组合，将移动行程中的磁检测头2的位置特定为仅一个。在该结构中，不进行上述的计数处理，能够检测所谓的绝对位置。
151.如以上说明的那样，在本实施方式的磁式线性传感器100x中，标尺1具备第2磁响应部14。第2磁响应部14构成为，对磁检测头2的磁影响的变化在位移检测方向上每隔与第1间距c1不同的第5间距c5交替地反复出现。磁检测头2具备多个磁检测信号输出部6x。多个磁检测信号输出部6x以基于第5间距c5的第6间距c6在位移检测方向上排列。
152.由此，使用磁影响以互不相同的间距变化的两个磁响应部，能够更适当地得到测定对象物的位置。
153.以上对本发明的优选实施方式以及变形例进行了说明，但上述的结构例如能够如以下那样变更。
154.如图10的(a)所示，印刷基板21也可以由双面基板构成。在该情况下，形成于印刷基板21的第1导电图案3以及第2导电图案4仅构成1次线圈61以及2次线圈62中的一方。
155.印刷基板21也可以如图10的(b)所示那样结构。在该结构中，1次线圈61由形成于第1导体层21a的第1导电图案3以及形成于第4导体层21d的第2导电图案4构成。2次线圈62由形成于第2导体层21b的第1导电图案3以及形成于第3导体层21c的第2导电图案4构成。在图10的(b)中，在构成1次线圈61的第1导电图案3与第2导电图案4之间配置2次线圈62的第1导电图案3以及第2导电图案4。在该例子中，能够实现1次线圈61与2次线圈62的紧凑的配置。
156.也可以在印刷基板21的厚度方向上配置3组以上的第1导电图案3与第2导电图案4的组。在图10的(c)中示出印刷基板21由8层基板构成的例子。在该例子中，两个单位检测单元s用作1次线圈61，剩余的两个单位检测单元s用作2次线圈62。作为1次线圈61以及2次线圈62使用哪个单位检测单元s是任意的。
157.在图10的(b)以及图10的(c)的结构中，能够由第1导电图案3以及第2导电图案4的全部仅构成1次线圈61，也能够仅构成2次线圈62。
158.标尺1并不限定于上述的结构，如果反复互不相同的磁性质(磁性的强弱、产生的磁场的方向等)，则能够形成适当的结构。例如，也可以使用强磁性体一体地形成基座部11与磁响应部12。此外，也可以通过将强磁性体与弱磁性体/非磁性体在该标尺1的长边方向上交替地排列而构成磁响应部12。也可以通过排列磁铁的n极与s极来实现磁性质的变化的反复。
159.标尺1也可以以隔着磁检测头2(印刷基板21)的方式在印刷基板21的厚度方向两侧分别各设置一个。在该情况下，能够容易地得到更大的检测信号。
160.第1导电图案3以及第2导电图案4也可以具有两个以下或者4个以上的要素列。各个要素列能够由最小两个单位要素构成。
161.在上述的实施方式中，如图3所示，在位移检测方向上相邻的线圈要素50之间设置间隙。但是，也能够以该间隙实质上成为零的方式形成第1导电图案3以及第2导电图案4。在该情况下，能够实现线圈要素50的进一步的高密度化。
162.第1导电图案3以及第2导电图案4各自所具备的第1单位要素30、第2单位要素40并不限定于半圆状，例如也可以形成为由两个以上的线段构成的形状。即，由第1单位要素30以及第2单位要素40构成的线圈要素50并不限定于圆，例如也可以构成为由4个以上的线段包围的多边形。
163.如图11的(a)所示，第1导电图案3的一笔划形状也可以构成为，使将2
×
2的矩阵状的第1单位要素30连接的单位图案反复。如图11的(b)、图11的(c)所示，也可以构成为，使将2
×
3的矩阵状的第1单位要素30连接的单位图案反复。关于第2导电图案4的一笔划形状也相同。
164.运算部73也能够通过计算tanθ以外的方法得到θ。具体而言，通过公知的移位电路使第2交流信号y2的相位移位90
°
，并与第1交流信号y1相加。相加后的信号能够通过公知的三角函数的加法定理而表示为asin(ωt θ)。运算部73通过计测该信号与基准交流信号asinωt的相位差(具体而言，各信号与零交叉的时刻之差)，得到θ。
165.符号说明：
166.1：标尺(线性标尺)；2：磁检测头(传感器头)；3：第1导电图案；4：第2导电图案；5：通孔；6：信号输出部(检测部)；6a：第1信号输出部(第1检测部)；6b：第2信号输出部(第2检测部)；6c：第3信号输出部(第3检测部)；6d：第4信号输出部(第4检测部)；7：信号处理部；12：磁响应部(第1磁响应部)；14：第2磁响应部；22：基座基板部；22a：绝缘板；30：第1单位要素；31：第1要素列；40：第2单位要素；41：第2要素列；50：线圈要素；51：第1线圈要素列；52：第2线圈要素列；53：第3线圈要素列；54：第4线圈要素列；61：1次线圈；62：2次线圈；100：磁式线性传感器；100x：磁式线性传感器；c1：第1间距；c2：第2间距；s：单位检测单元(检测单元)；y1：第1交流信号；y2：第2交流信号。