CN100533052C - 位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种位置检测装置，提供力图实现位置检测装置的小型化、同时分辨率高。本发明的位置检测装置1中，第1电路体10的磁阻电路A及B具有基准磁阻元件+A1、从基准磁阻元件+A1偏移(1/4)λ或(3/4)λ配置的相对于基波的偶次高次谐波补偿用磁阻元件+A3、以及从基准磁阻元件+A1偏移(1/6)λ的相对于基波的三次高次谐波补偿用磁阻元件+A2，第2电路体20的磁阻电路A′及B′具有基准磁阻元件+A′1、将相邻的磁阻元件偏移(1/10)λ配置的相对于基波的五次高次谐波补偿用磁阻元件+A′2和+A′5、以及从基准磁阻元件+A′1偏移(4/15)λ配置的相对于三次高次谐波的五次谐波补偿用磁阻元件+A′2。

Description

位置检测装置

技术领域

本发明涉及检测直线移动或旋转的、被驱动体的位置的位置检测装置，特别涉及利用磁性的位置检测装置。

背景技术

作为这种位置检测装置，在专利文献1中揭示了一种结构，它是将多个磁阻元件串联连接构成的一个和另一个磁阻电路形成为梳齿状，同时将一个及另一个磁阻电路沿磁极排列方向横向并排排列。

专利文献2中也揭示了一种技术，它是在磁化面形成沟槽，以调整从基准位置的磁阻电路的输出波形。

[专利文献1]特公昭54—41335号公报

[专利文献2]特开平7—4987号公报

但是，在专利文献1的技术中，由于位置检测装置的多个磁阻电路沿磁极排列方向并排设置，因此在一个磁阻电路具有多个磁阻元件的情况下，或者设置多个磁阻电路的情况下，存在磁极排列方向上的电路长度较长、装置大型化同时输出波形的分辨率低的问题。

在专利文献2中，在设置多个磁阻电路时，也产生与专利文献1相同的位置检测装置大型化的问题，同时如图6(b)所示，在旋转的被驱动体的位置检测装置中，若采用较长的位置检测装置21在宽度方向(磁极排列方向)的长度，则产生的问题是，在位置检测装置的宽度方向两端21a因位置偏移而受到的磁场强度降低，输出波形的分辨率降低。

本发明是着眼于前述的情况而进行的，在于提供力图实现位置检测装置的小型化而且分辨率高的位置检测装置。

发明内容

本发明第1方面所述的发明，具有互相相邻配置的第1及第2电路体，第1及第2电路体与将不同磁极交替沿一个方向排列配置的磁化面相对配置，同时沿与磁极排列方向垂直的方向配置，各电路体配置成具有输出与磁化面的磁场强度相对应的电流的由多个磁阻元件组成的磁阻电路、对磁阻电路设置的供电端、以及输出端，使得磁阻电路中多个磁阻元件串联连接，而且将各磁阻元件的电流通路互相平行，第1电路体及第2电路体的各磁阻电路具有基准磁阻元件、相对于基波的偶次高次谐波补偿用磁阻元件、以及相对于基波的奇次高次谐波补偿用磁阻元件。

本发明第2方面所述的发明，是在本发明第1方面所述的发明中，第1电路体的奇次高次谐波补偿用磁阻元件是相对于基波的三次高次谐波补偿用磁阻元件，第2电路体的奇次高次谐波补偿用磁阻元件是五次高次谐波补偿用磁阻元件。

本发明第3方面所述的发明，是在本发明第2方面所述的发明中，第2电路体具有相对于三次高次谐波的五次高次谐波补偿用磁阻元件。

本发明第4方面所述的发明，具有互相相邻配置的第1及第2电路体，第1及第2电路体与将不同磁极交替沿一个方向排列配置的磁化面相对配置，同时沿与磁极排列方向垂直的方向配置，各电路体配置成具有输出与磁化面的磁场强度相对应的电流的由多个磁阻元件组成的磁阻电路、对磁阻电路设置的供电端、以及输出端，各电路体的磁阻电路中多个磁阻元件串联连接，而且将各磁阻元件的电流通路互相平行，第1电路体的磁阻电路具有基准磁阻元件、从基准磁阻元件偏移(1/4)λ或(3/4)λ配置的相对于基波的偶次高次谐波补偿用磁阻元件、以及从基准磁阻元件偏移(1/6)λ的相对于基波的三次高次谐波补偿用磁阻元件，第2电路体的磁阻电路具有基准磁阻元件、将相邻的磁阻元件偏移(1/10)λ配置的相对于基波的五次高次谐波补偿用磁阻元件、以及从基准磁阻元件偏移(4/15)λ配置的相对于三次高次谐波的五次谐波补偿用磁阻元件。

配置形成梳齿状所述的发明，是在本发明第1至4的任一方面所述的发明中，第1电路体及第2电路体由各输出波形的相位差移位90°的一个磁阻电路及另一个磁阻电路构成。

本发明第6方面所述的发明，是在本发明第5方面所述的发明中，一个及另一个磁阻电路配置成梳齿状，使得各磁阻元件的电流通路互相平行，在一个磁阻电路的磁阻元件之间配置另一个磁阻电路的磁阻元件。

根据本发明第1方面所述的发明，由于第1电路体与第2电路体沿与磁极排列方向垂直的方向相邻配置，因此能够缩小相对于磁极排列方向的面积，能够力图实现位置检测装置的小型化。特别是通过减小位置检测装置相对于磁极排列方向的检测宽度，在磁化面为圆形或弯曲的形状时，也能够减小各磁阻元件与磁化面之间的间隔误差，由于磁场强度之差减少，因此能够得到分辨率高的输出波形。

从第1及第2电路体分别输出，通过将输出合成，能够得到通常2倍的将输出放大的波形。另外，在第1电路体及第2电路体中，通过对各自的输出波长的偶次高次谐波分量及奇次高次谐波分量进行补偿，能够得到图4所示具备基准波长h的正弦波形S及余弦波形C。通过得到这样的整齐的正弦波形S及余弦波形C，能够更精度检测在宽度λ内的位置，能够提高分辨率。

根据本发明第2方面所述的发明，能够得到与本发明第1方面所述的发明同样的作用效果，同时能够补偿奇次高次谐波分量中对分辨率的影响大的三次及五次高次谐波分量，更能够得到具备基准波长h的正弦波形及余弦波形，能够更提高位置精度的分辨率。

根据本发明第3方面所述的发明，能够得到与本发明第2方面所述的发明同样的作用效果，同时由于在第2电路体中能够补偿第1电路体的三次高次谐波的五次高次谐波分量，因此能够更提高位置精度及分辨率。

根据本发明第4方面所述的发明，能够得到与本发明第3方面所述的发明同样的作用效果。

根据本发明第5方面所述的发明，能够得到与本发明第1至4的任一方面所述的发明同样的作用效果，同时通过如图4中所示同时输出正弦波形S及余弦波形C，能够检测位置检测装置相对于磁化面的相对移动方向及移动速度。

根据本发明第6方面所述的发明，能够得到与本发明第5方面所述的发明同样的作用效果，同时由于相对于磁化面的磁极宽度(λ)能够集中配置磁阻元件，因此能够减小具有多个磁阻元件的整个位置检测装置的电路宽度，能够更提高检测精度及分辨率。

附图说明

图1所示为图2所示的图形电路的主要部分与磁化面的关系的平面图。

图2所示为本发明第1实施形态有关的位置检测装置的图形电路的平面图。

图3为图2所示的位置检测装置的等效电路图。

图4为从图2所示的位置检测装置得到的输出波形图。

图5所示为第1实施形态有关的位置检测装置的使用状态立体示意图。

图6为变形例有关的位置检测装置图，(a)为立体图，(b)为平面图。

[标号说明]

1        位置检测装置(位置传感器)

3        磁化面

5        磁极

10       第1电路体

20       第2电路体

A        一个磁阻电路(第1电路体)

B        另一个磁阻电路(第1电路体)

A′      一个磁阻电路(第2电路体)

B′      另一个磁阻电路(第2电路体)

Vcc      供电端

+AO、+BO、—AO、—BO、+A′O、+B′O、—A′O、—B′O输出端

+A1～+A4、—A1～—A4、+B1～+B4、—B1～—B4、+A′1～+A′4、—A′1～—A′4、+B′1～+B′4、—B′1～+B′4磁阻元件

具体实施方式

以下，参照图1～图5说明本发明的实施形态。图1所示为图2所示的图形电路的主要部分与磁化面的关系的平面图。图2所示为本发明第1实施形态有关的位置检测装置的图形电路的平面图。图3为图2所示的位置检测装置的等效电路图。图4为从图2所示的位置检测装置得到的输出波形图。图5所示为第1实施形态有关的位置检测装置的使用状态立体示意图。

本实施形态有关的位置检测装置1，作为一个例子是检测装入手机中的自动聚焦照相机的变焦镜头或聚焦镜头的位置用的检测装置。在照相机上如图5所示，设置磁化面3，该磁化面3与变焦镜头或聚焦镜头的驱动对应设置，在磁化面3上N极及S极的磁极5串联而且N极与S极交替形成。磁极5的排列方向上的一个磁极5的宽度是λ。

位置检测装置1在基材表面30形成第1电路体10及第2电路体20的电路9(图形电路)，电路9的表面利用树脂材料覆盖。

如图2及图3所示，第1电路体10由第1磁阻电路+A、第2磁阻电路—A、第3磁阻电路+B、第4磁阻电路—B构成，各第1—第4磁阻电路+A、—A、+B、—B分别与公用Vcc及接地GND连接。另外，在图2中用阴影线表示的部分是导电部分。

第2电路体20由第1磁阻电路+A′、第2磁阻电路—A′、第3磁阻电路+B′、第4磁阻电路—B′构成，各第1—第4磁阻电路+A′、—A′、+B′、—B′、分别与公用电源V′cc及接地GND连接。另外，在图3中，T1—T4是输出端，V是电源端。

在本实施形态中，第1电路体10的一个磁阻电路A由第1磁阻电路+A及第2磁阻电路—A构成，另一个磁阻电路B由第3磁阻电路+B及第4磁阻电路—B构成。同样，第2电路体20的一个磁阻电路A′由第1磁阻电路+A′及第2磁阻电路—A′构成，另一个磁阻电路B′由第3磁阻电路+B′及第4磁阻电路—B′构成。

在各电路体10及20中，在一个磁阻电路A及A′中，第1磁阻电路+A及+A′与第2磁阻电路—A及—A′处于偏移λ(360°)的位置，能够得到将两输出放大的输出波形。同样，在另一个磁阻电路B及B′中，第3磁阻电路+B及+B′与第4磁阻电路—B及—B′，也处于偏移λ(360°)的位置，能够得到将两输出放大的输出波形。而且，在本实施形态中，将第1电路体10与第2电路体20的各放大的输出合成，得到更放大的输出。

如图1所示，第1磁阻电路+A相对于基准磁阻元件+A1在偏移(3/4)λ的位置配置偶次高次谐波分量用的补偿用磁阻元件+A3，同时在偏移λ/6的位置配置三次高次谐波分量用的补偿用磁阻元件+A2。另外，相对于补偿用磁阻元件A3在偏移λ/6的位置配置三次高次谐波分量的补偿用磁阻元件+A4。另外，偶次高次谐波分量用的补偿用磁阻元件+A3也可以在相对于+A1的偏移λ/4的位置。

以下在第2～第4磁阻电路—A、+B、—B中也与第1磁阻电路+A相同，相对于基准磁阻元件—A1、+B1、—B1配置偶次高次谐波分量的补偿用磁阻元件—A3、+B3、—B3，配置奇次高次谐波分量用的补偿用磁阻元件—A2、—A3、+B2、+B4、—B2、—B4。

另外，在位置检测装置1的第1电路体10中，第1磁阻电路+A的输出端是+A0，第2磁阻电路—A的输出端是—A0，第3磁阻电路+B的输出端是+B0。

各磁阻元件+A1～+A4、—A1～—A4、+B1～+B4、—B1～—B4将各自的电流通路互相平行配置。再有，一个磁阻电路+A及另一个磁阻是路+B配置磁阻电路+A1～+A4、+B1～+B4，使得分别形成梳齿状，在一个磁阻电路+A的配置成梳齿状的磁阻元件+A2与+A3之间，配置另一个磁阻电路+B的磁阻元件+B3及+B4。在磁阻电路—A及—B中也同样，在磁阻元件+A4与—A4之间配置磁阻元件—B3及—B4，在磁阻元件—A3与—A2之间配置磁阻元件—B1及—B2，在磁阻元件—B1与—B3之间配置—A3及—A4。

在各磁阻电路A及B中，连接平行配置的磁阻元件+A1～+A4、—A1～—A4、+B1～+B4、—B1～—B4的部分13用通常的导电材料形成。

另外，在第2电路体20中，如图1所示，第1磁阻电路+A′在偏移(1/10)λ的位置配置磁阻元件+A′2与A′5，补偿相对于基波的五次高次谐波分量，在偏移(4/15)λ的位置配置磁阻元件+A′1与+A′2，补偿相对于三次高次谐波分量的五次高次谐波分量。即，由于三次高次谐波分量是(1/6)λ，五次高次谐波分量是(1/10)λ，因此将两者相加的值成为(4/15)λ。

相对于磁阻元件+A′3偏移(3/4)λ配置+A′2，从而也力图补偿偶次高次谐波分量。另外，偶次高次谐波分量用的补偿用磁阻元件+A′3相对于A′2位于偏移λ/4的位置。

以下第2～第4磁阻电路—A′、+B′、—B′中也与第1磁阻电路+A′相同，进行基波的五次高次谐波分量的补偿、以及相对于三次高次谐波分量的五次高次谐波分量的补偿，同时也力图进行偶次高次谐波分量的补偿。

各磁阻元件+A′1～+A′4、—A′1～—A′4、+B′1～+B′4、—B′1～—B′4将各自的电流通路互相平行配置。再有，一个磁阻电路+A′及另一个磁阻电路+B′配置磁阻电路+A′1～+A′4、+B′1～+B′4，使得分别形成梳齿状，在一个磁阻电路+A′的配置成梳齿状的磁阻元件之间，配置另一个磁阻电路+B′。

下面，说明本实施形态的作用及效果。

根据本实施形态，由于第1电路体10及第2电路体20沿与磁极排列方向垂直的方向相邻配置，因此能够缩小相对于磁极排列方向的面积，能够力图实现位置检测装置1的小型化。特别是通过减小位置检测装置相对于磁极排列方向的检测宽度，在如图6所示的磁化面为圆形或弯曲的形状时，也能够减小各磁阻元件与磁化面之间的间隔误差，由于磁场强度之差减少，因此能够得到分辨率高的输出波形。

从第1及第2电路体10及20分别输出，通过将输出合成，能够得到使输出倍增的波形。

在第1电路体10及第2电路体20中，通过对各自的输出波长的偶次高次谐波分量及奇次高次谐波分量进行补偿，能够得到更具备基准波长h的正弦波形及余弦波形，能够更提高位置精度及分辨率。

由于在第2电路体20中能够补偿第1电路体10的三次高次谐波分量的五次高次谐波分量，因此能够更提高位置精度及分辨率。

另外，由于当然在第2电路体20中也补偿偶次高次谐波分量，因此能够更提高位置精度及分辨率。

在第1及第2电路体10及20的各自的电路体中，由于配置一个磁阻电路+A及+A′和另一个磁阻电路+B及+B′，使得分别形成梳齿状，因此相对于磁化面的磁极宽度(λ)能够集中配置磁阻元件，能够减小具有多个磁阻元件的整个位置检测装置的电路宽度，能够更提高检测精度及分辨率。

另外，在本实施形态中，如图4所示，通过同时输出正弦波形S及余弦波形C，能够检测检测装置1相对于磁化面3的相对移动方向及移动速度。这样，通过检测移动速度，例如在作为应用例的用作为驱动照相机的变焦镜头及聚焦镜的位置传感器时，能够近似同时调整变焦镜头及聚焦镜头。

本发明不限定于上述的实施形态，在不超出本发明要点的范围内，能够有各种变形。

例如，位置检测装置1不限于直线驱动，也可以如图6(a)所示沿圆周形成磁极面3，利用位置检测装置1来检测放置位置。在这种情况下，如图6(b)所示，在以往技术那样将各磁阻电路横向并排、长度较长时(图中用点划线表示)，存在其两端21a受到的磁场强度小的问题，但本实施形态有关的位置检测装置1由于减小了磁化方向的宽度，在端部1a也能够减小各磁阻元件受到的磁场强度之差。通过这样，能够比以往进行精度要同的位置检测。

本实施形态有关的位置检测装置1不限于用于照相机，也可以用作为机床的位置控制及所谓的编码器等，用途没有限制。

Claims (6)

1.一种位置检测装置，其特征在于，

具有互相相邻配置的第1及第2电路体，

第1及第2电路体与将不同磁极交替沿一个方向排列配置的磁化面相对配置，同时沿与磁极排列方向垂直的方向配置，

各电路体配置成具有输出与磁化面的磁场强度相对应的电流的、由多个磁阻元件组成的磁阻电路、对磁阻电路设置的供电端、以及输出端，使得磁阻电路中多个磁阻元件串联连接，而且将各磁阻元件的电流通路互相平行，

第1电路体及第2电路体的各磁阻电路具有基准磁阻元件、相对于基波的偶次高次谐波补偿用磁阻元件、以及相对于基波的奇次高次谐波补偿用磁阻元件。

2.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

第1电路体的奇次高次谐波补偿用磁阻元件是相对于基波的三次高次谐波补偿用磁阻元件，第2电路体的奇次高次谐波补偿用磁阻元件是五次高次谐波补偿用磁阻元件。

3.如权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于，

第2电路体具有相对于三次高次谐波的五次高次谐波补偿用磁阻元件。

4.一种位置检测装置，其特征在于，

具有互相相邻配置的第1及第2电路体，

第1及第2电路体与将不同磁极交替沿一个方向排列配置的磁化面相对配置，同时沿与磁极排列方向垂直的方向配置，

各电路体配置成具有输出与磁化面的磁场强度相对应的电流的由多个磁阻元件组成的磁阻电路、对磁阻电路设置的供电端、以及输出端，使得各电路体的磁阻电路中多个磁阻元件串联连接，而且将各磁阻元件的电流通路互相平行，

第1电路体的磁阻电路具有基准磁阻元件、从基准磁阻元件偏移(1/4)λ或(3/4)λ配置的相对于基波的偶次高次谐波补偿用磁阻元件、以及从基准磁阻元件偏移(1/6)λ的相对于基波的三次高次谐波补偿用磁阻元件，

第2电路体的磁阻电路具有基准磁阻元件、将相邻的磁阻元件偏移(1/10)λ配置的相对于基波的五次高次谐波补偿用磁阻元件、以及从基准磁阻元件偏移(4/15)λ配置的相对于三次高次谐波的五次谐波补偿用磁阻元件。

5.如权利要求1至4的任一项所述的位置检测装置，其特征在于，

第1电路体及第2电路体各自都由各输出波形的相位差移位90°的一个磁阻电路及另一个磁阻电路构成。

6.如权利要求5所述的位置检测装置，其特征在于，

一个及另一个磁阻电路配置成梳齿状，使得各磁阻元件的电流通路互相平行，在一个磁阻电路的磁阻元件之间配置另一个磁阻电路的磁阻元件。

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