CN109579879A - 位置检测、驱动、透镜驱动、光学、照相装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供温度特性良好，可实现小型化的位置检测装置、驱动装置、透镜驱动装置、照相装置和电子设备。其中的位置检测装置(56)具有与驱动线圈(46)一起相对于位置检测磁石移动的霍尔元件(54)，并且具有电流供给电路，即与驱动电流重叠，向所述驱动线圈(46)供给规定的交流电流，另外还具有控制电路，即对与所述规定的交流电流对应的所述霍尔元件的交流信号输出，使其控制在一定值的控制电路。

Description

位置检测、驱动、透镜驱动、光学、照相装置和电子设备

【技术领域】

本发明涉及一种位置检测装置、驱动装置、透镜驱动装置、光学装置、照相装置与电子设备。

【背景技术】

应用了霍尔元件的位置检测装置一直为众人所知。但是，温度导致的输出变化较大，配置温度传感器(专利文献1)，或配置数个霍尔元件(专利文献2)，抑制了温度导致的输出变化。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】JP特开2013－205550A

【专利文献2】JP特开2013－083597A

【发明内容】

【本发明要解决的技术问题】

传统的位置检测装置中传感器数量较多，难以小型化。

本发明旨在提供温度特性良好，可实现小型化的位置检测装置、驱动装置、透镜驱动装置、光学装置、照相装置与电子设备，解决了前述一直存在的问题。

【技术方案】

本发明的一种形态是位置检测装置，该位置检测装置具有与驱动线圈一起相对于位置检测磁石移动的霍尔元件，并且具有电流供给电路，即与驱动电流重叠，向所述驱动线圈供给规定的交流电流；另外还具有控制电路，即对与所述规定的交流电流对应的所述霍尔元件的交流信号输出，使其控制在一定值。

具体而言，控制电路以所述霍尔元件的交流信号输出为基础，对向所述霍尔元件供给的偏置电流进行控制，或对所述霍尔元件输出的输出电压进行控制。

优选地，所述控制电路将所述交流信号的输出从所述霍尔元件的信号输出中分离，并反馈已分离的所述交流信号的输出。

另外，具体而言，所述控制电路具有带通滤波器、检波电路和可变放大率增幅电路，通过所述带通滤波器，所述霍尔元件的输出作为所述霍尔元件的交流信号输出，被输入到所述检波电路中，通过所述可变放大率增幅电路，所述检波电路的输出将被反馈。

本发明的其他形态是驱动装置，该驱动装置具有驱动磁石、与所述驱动磁石对向的驱动线圈、与所述驱动线圈一起相对于位置检测磁石移动的霍尔元件、与驱动电流重叠，向所述驱动线圈供给规定的交流电流的电流供给电路、另外还具有控制电路，对与所述规定的交流电流对应的所述霍尔元件的交流信号输出，使其控制在一定值。

本发明的其他形态是透镜驱动装置或光学装置，该透镜驱动装置或光学装置具有驱动磁石、与所述驱动磁石对向的驱动线圈、所述驱动磁石或所述驱动线圈被固定，支撑透镜的透镜支撑体或支撑光学元件的光学元件支撑体、与所述驱动线圈一起相对于位置检测磁石移动的霍尔元件、与驱动电流重叠，向所述驱动线圈供给规定的交流电流的电流供给电路、另外还具有控制电路，对与所述规定的交流电流对应的所述霍尔元件的交流信号输出，使其控制在一定值。

本发明的其他形态是照相装置，该照相装置具有前述透镜驱动装置。另外，本发明的其他形态是电子设备，该电子设备具有前述照相装置。

根据本发明，利用以下结构，即驱动电流与规定的交流电流在驱动线圈中流动，通过对与所述规定的交流电流对应的所述霍尔元件的交流信号输出，使其控制在一定值，即使不设置温度传感器或数个霍尔元件，也可修正霍尔元件的感度变化。因此，可提供温度特性良好，且可实现小型化的位置检测装置、驱动装置、透镜驱动装置、光学装置、照相装置与电子设备。

【附图说明】

【图1】为体现本发明实施形态所涉照相装置的斜视图。

【图2】为体现本发明实施形态所涉驱动装置已截部分的斜视图。

【图3】为体现本发明的实施形态中应用的驱动磁石、驱动线圈和霍尔元件的斜视图。

【图4】为体现本发明第1实施形态所涉位置检测装置的框图。

【图5】为体现本发明第2实施形态所涉位置检测装置的框图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明的实施形态进行说明。

图1体现的是本发明实施形态所涉照相装置10。

另外，在该说明书中，将照相装置10的光轴方向称为Z方向，将与光轴方向垂直相交和互相垂直相交的方向称为X方向和Y方向。

照相装置10具有自动聚焦单元12、驱动自动聚焦单元的驱动装置14。驱动装置14具有连杆机构16与驱动机构18。

自动聚焦单元12形成为从Z方向看呈正方形的长方体状。众所周知，该自动聚焦单元12内部具备透镜单元，该透镜单元设计为于Z方向上下由弹簧保持，通过由磁石、线圈、磁轭等构成的驱动部使透镜单元沿Z方向上下移动，调节透镜单元的Z方向的位置。

连杆机构16联结固定体侧部件20与移动体侧部件22。

固定体侧部件20具备形成为方框状的基台24。而移动体侧部件22亦同样具备形成为方框状的移动体保持部26。

自动聚焦单元12通过将该自动聚焦单元12的下表面外周固定于移动体保持部26的上表面内周而保持于移动体保持部26上。

固定体侧部件20具备与基台24一体、形成于外缘部的固定体侧突出部28。该固定体侧突出部28于基台24的4个边部向Z方向上方突出形成。

而另一方面，移动体侧部件22具备与移动体保持部26一体、形成于外缘角部的移动体侧突出部30。该移动体侧突出部30在移动体保持部26的4个角上向与X方向和Y方向成45度的方向突出。

连杆机构16具备绕着以光轴为中心的假想圆间隔90度循环配置的4个中间连杆32a～32d、8个第1能动连杆34a～34h以及8个第2能动连杆36a～36h。

4个中间连杆32a～32d对应基台24以及移动体保持部26的4个边形成棒状。

8个第1能动连杆34a～34h于Z方向联结着固定体侧部件20的固定体侧突出部28与中间连杆32a～32d。即2个第1能动连杆34a、34b于固定体侧部件20的固定体侧突出部28的两端联结着固定体侧部件20的固定体侧突出部28与中间连杆32a，2个第1能动连杆34c、34d于固定体侧部件20的固定体侧突出部28的两端联结着固定体侧部件20的固定体侧突出部28与中间连杆32b，2个第1能动连杆34e、34f于固定体侧部件20的固定体侧突出部28的两端联结着固定体侧部件20的固定体侧突出部28与中间连杆32c，2个第1能动连杆34g、34h于固定体侧部件20的固定体侧突出部28的两端联结着固定体侧部件20的固定体侧突出部28与中间连杆32d。

8个第2能动连杆36a～36h于Z方向联结着移动体侧部件22的移动体侧突出部30与中间连杆32a～32d。即2个第2能动连杆36a、36b于中间连杆32a的两端联结着移动体侧部件22的移动体侧突出部30与中间连杆32a，2个第2能动连杆36c、36d于中间连杆32b的两端联结着移动体侧部件22的移动体侧突出部30与中间连杆32b，2个第2能动连杆36e、36f于中间连杆32c的两端联结着移动体侧部件22的移动体侧突出部30与中间连杆32c，2个第1能动连杆36g、36h于中间连杆32d的两端联结着移动体侧部件22的移动体侧突出部30与中间连杆32d。

移动体侧部件22通过连杆机构16支撑，对固定体侧部件20于Z方向空出预先规定的间隔。此外，各第1能动连杆34a～34h与各第2能动连杆36a～36h的长度设定为相等。

如图2中以第1能动连杆34h以及第2能动连杆36h为代表所示，第1能动连杆34a～34h以及第2能动连杆36a～36h又连接于固定体侧部件20或者移动体侧部件22的第1连接部38、连接于中间连杆32a～32d的第2连接部40、以及联结第1连接部38与第2连接部40的联结部42构成。联结部42为圆柱状，但第1连接部38以及第2连接部40两侧表面有缺口，比联结部42还要薄。因此，易向缺口方向摇晃，难向与缺口方向垂直相交的方向摇晃。即第1能动连杆34a～34h以及第2能动连杆36a～36h分别具备易移动轴与难移动轴。即第1连接部38以及第2连接部40在易移动轴方向比难移动轴方向形成得更薄。

第1能动连杆34a、34b、34e、34f是X方向为易移动轴，Y方向为难移动轴。第1能动连杆34c、34d、34g、34h是X方向为难移动轴，Y方向为易移动轴。第2能动连杆36a、36b、36e、36f是X方向为难移动轴，Y方向为易移动轴。第2能动连杆36c、36d、36g、36h是X方向为易移动轴，Y方向为难移动轴。

因此，连接于相邻的中间连杆，例如连接于中间连杆32a与中间连杆32b的第1能动连杆34a、34b与第1能动连杆34c、34d的易移动轴以及难移动轴分别垂直相交。第2能动连杆36a～36h亦同，例如连接于中间连杆32a与中间连杆32b的第2能动连杆36a、36b与第2能动连杆36c、36d的易移动轴以及难移动轴分别垂直相交。

而另一方面，连接于相同中间连杆，例如中间连杆32a的第1能动连杆34a、34b与第2能动连杆36a、36b的易移动轴以及难移动轴分别垂直相交。此外，例如第1能动连杆34a、34b的易移动轴与连接于第1能动连杆34a、34b相连中间连杆32a的相邻中间连杆32b上的第2能动连杆36c、36d的易移动轴相互平行。

驱动机构18具备驱动磁石44和驱动线圈46。驱动磁石44被兼用为位置检测磁石。作为组成部分，驱动磁石44与驱动线圈46为成对的，对应前述连杆机构16设置4组。驱动磁石44如图3所示，为形成板状的2块磁石片44a、44b重叠构成。一侧磁石片44a(或者44b)磁化为+Z方向，另一侧磁石片44b(或者44a)磁化为-Z方向。磁石44安装于中间连杆32a～32d的下表面上，配置于中间连杆32a～32d与固定体侧部件20之间。此外，各驱动磁石44于相同中间连杆，例如中间连杆32a上，配置于第1能动连杆34a、34b之间以及第2能动连杆36a、36b之间。

驱动线圈46固定于前述固定体侧突出部28的上表面上。如图3所示，该线圈46由2个平行直线部分与连接该直线部分的半圆部分组成，该驱动线圈46的直线部分正对驱动磁石44的下表面。

固定体侧突出部28的侧面上纵向形成有磁轭插入用孔50。该磁轭插入孔50有由磁性体组成的磁轭52插入固定。因此磁石44发出的磁力线通过线圈46，经由磁轭52再次通过线圈46，返回磁石44。

磁轭52在加强从驱动磁石44至驱动线圈46的外加磁场的同时，还吸引中间连杆32a～32d，将连成方框状的基台24的中心维持为光轴的中心。

驱动线圈46的内周装有作为位置检测手段的霍尔元件54。霍尔元件54于X方向、Y方向分别各设1个。但于X方向、Y方向分别各设2个，取2个霍尔元件54的输出的平均值亦可。

上述结构中，如在例如配置于X方向的驱动线圈46中通电，则会有向X方向的电磁力(洛伦兹力)作用于驱动磁石44，将中间连杆32a，32c向X方向移动。若中间连杆32a，32c向X方向移动，则通过于X方向具有难移动轴的第2能动连杆36a、36b、36e、36f将移动体侧部件22以及自动聚焦单元12向X方向移动。移动体侧部件22的X方向的位置由设于X方向的霍尔元件54检测。

如中间连杆32a、32c向X方向移动，则因为第1能动连杆34a、34b、34e、34f在X方向具有易移动轴，所以只发生摇晃，对固定体侧部件20不会造成影响。此外，如移动体侧部件22向X方向移动，则因为第2能动连杆36c、36d、36g、36h在X方向具有易移动轴，所以会发生摇晃，但因为第1能动连杆34c、34d、34g、34h于X方向具备难移动轴，所以中间连杆32b、32d不向X方向以及Y方向移动。因此，对于中间连杆32a、32c的动作，中间连杆32b、32d不受影响(不被干涉)。

而另一方面，如在配置于Y方向的驱动线圈46中通上直流驱动电流，则会有向Y方向的电磁力作用于驱动磁石44，将中间连杆32b，32d向Y方向移动。若中间连杆32b、32d向Y方向移动，则通过于X方向具有难移动轴的第2能动连杆36c、36d、36g、36h将移动体侧部件22以及自动聚焦单元12向Y方向移动。移动体侧部件22的Y方向的位置由设于Y方向的霍尔元件54检测。

如中间连杆32b、32d向Y方向移动，则因为第1能动连杆34c、34d、34g、34h在Y方向具有易移动轴，所以只发生摇晃，对固定体侧部件20不会造成影响。此外，若移动体侧部件22向Y方向移动，则因为第2能动连杆36a、36b、36e、36f在Y方向具有易移动轴，所以会发生摇晃，但因为第1能动连杆34a、34b、34e、34f于Y方向具备难移动轴，所以中间连杆32a、32c不向X方向以及Y方向移动。因此，对于中间连杆32b、32d的动作，中间连杆32a、32c不受影响(不被干涉)。

如上所述，将移动体侧部件22向X方向或者Y方向移动时，仅执行向X方向或者Y方向的直进运动，阻止Y方向或者X方向的移动，可以防止移动体侧部件22旋转。因此，霍尔元件54不会检测到串扰和旋转振动。

在该实施形态中，如图3所示，霍尔元件被配置在驱动线圈46附近，实际上被配置在驱动线圈46的卷线内部上。另外，霍尔元件54与兼做驱动磁石44的位置检测磁石对向。其他规定的交流电流与驱动电流重叠在驱动线圈46中流通。该交流电流具有提前规定好的固定频率和振幅。通过驱动电流和该交流电流，在驱动线圈46的周围产生驱动磁场和交流磁场。因此，兼做驱动磁石44的位置检测磁石的磁场、驱动电流产生的磁场和规定的交流电流产生的磁场作用于霍尔元件54上。即除了位置检测磁石的磁场产生的位置信号外，还从霍尔元件54输出驱动磁场和交流磁场产生的驱动信号和交流信号。

图4是体现具备霍尔元件54的位置检测装置56的第1实施形态的框图。

驱动控制电路58在驱动电路60中输入驱动输入信号和交流输入信号。驱动电路60根据驱动控制电路58发出的驱动输入信号和交流输入信号，在驱动线圈46中重叠流通驱动电流和规定的交流电流。如果在驱动线圈46中重叠流通驱动电流和交流电流，驱动磁场和交流磁场将对霍尔元件54产生作用。

霍尔元件54具有偏置电流输入端子Hb与霍尔电压输出端子Ho。如果驱动磁场和交流磁场作用于霍尔元件54上，在霍尔电压端子Ho之间将产生与驱动磁场对应的驱动输出电压和与交流磁场对应的交流输出电压。另外，还产生与位置检测磁石的磁场对应的位置输出电压。

在霍尔元件54的输出侧连接由运算放大器62和电阻64组成的放大器66。通过该放大器66，将霍尔元件54的驱动输出电压和交流输出电压放大，形成驱动信号和交流信号。另外，位置输出电压形成位置信号。

放大器66的输出侧被带通滤波器(BAND PASS FILTER)68与低通滤波器(LOW PASSFILTER)70划分连接。由于带通滤波器68仅通过带有提前规定带频的信号，因此在这种情况中只通过交流信号。另外，由于低通滤波器70只通过带有低频的信号，因此在这种情况中只通过驱动信号和位置信号。

另外，驱动信号与位置信号并非完全直流，有时也带有数百赫兹的频率成分。重叠的交流电流最好处于很高于该频率(驱动信号和位置信号的频率)的高频率波段，以便能够完全分离。另外，当处于很高于该频率的高频率波段时，搭载位置检测磁石的移动体侧部件22，也不会伴随该交流电流而移动。另外，由于与位置信号相比，驱动信号非常弱，已通过低通滤波器70的驱动信号给位置信号造成的影响很小，实际上也形成位置信号。

检波电路72输入从带通滤波器68输出的交流信号。该检波电路72外加标准电压，根据该标准电压，变换为具有与交流信号振幅对应电流值的直流电流。

可变放大率增幅电路74具有运算放大器76和电阻78等，调整检波电路72输出的直流电流的放大率后再放大(包括减小)。利用该可变放大率增幅电路74调整放大率后的直流电流作为霍尔元件54的偏置电流被反馈回来。

即组成“霍尔元件输入—霍尔元件输出—带通滤波器68—检波电路72—可变放大率增幅电路74—霍尔元件输入”的闭环，为了根据标准电压，保持在检波电路72中输入交流信号的振幅的稳定状态，利用可变放大率增幅电路74进行放大或减小操作，放大或减小向霍尔元件54供给的偏置电流值。

在上述组成中，为了移动移动体侧部件22和修正移动体侧部件22的移动，驱动线圈46增减或断续通电量，并重复发热和放热，驱动线圈46的旁边产生局部升降温。因此，霍尔元件54出现温度变动，对磁场感度也将变化。

但是，如前述所示，为了交流信号稳定，交流信号反馈至霍尔元件54的偏置电流中，由于对放大率进行自动控制，维持相对于被外加，且数值固定的交流磁场的霍尔元件54的对磁场感度稳定的同时，也维持相对于驱动磁石44(位置检测磁石)移动的对磁场感度的稳定。

即如果霍尔元件54的感度下降，偏置电流增加，检测感度提升并保持稳定。另外，如果霍尔元件54的感度上升，偏置电流受到抑制，检测感度下降并保持稳定。其结果是随着霍尔元件54的感度增减，驱动线圈46—驱动磁石44之间的相对移动量过多或不足将被修正，并可移动至正确位置上。

图5是为体现具有霍尔元件54的位置检测装置56的第2实施形态的框图。

在该第2实施形态中，通过例如运算放大器80和电阻82，将保持外加在霍尔元件54上的偏置电流或偏置电压稳定。另外，可变放大率增幅电路74被连接在霍尔元件54的输出侧上。

与前述的第1实施形态相同，利用带通滤波器68和低通滤波器70对可变放大率增幅电路74输出的位置信号、驱动信号和交流信号进行划分，然后再通过。另外，通过检波电路72将通过带通滤波器68的交流信号被反馈回可变放大率增幅电路74上。为了根据被反馈回的交流信号，使交流输出信号保持稳定，可变放大率增幅电路74调整放大率。另外，位置信号和驱动信号通过低通滤波器70，同样实质上形成位置信号。

在第2实施形态中，与第1实施形态相同的部分方面，在图5上打上相同编号并省略说明。

在该说明书中，针对应用于照相装置10中的位置检测装置56进行说明，本发明也可适用于其他装置。例如可适用于具有所述位置检测装置56与驱动机构18的驱动装置14。具有此种驱动装置14的照相装置10可以进行手抖补偿。而且，温度特性良好，可实现小型化。

另外，虽然驱动磁石44兼用位置检测磁石，但也可各自设置。也可在自动聚焦单元12的内部适用位置检测装置56。在这种情况中，属于带有以下部件的透镜驱动装置，这些部件包括驱动磁石44、与驱动磁石44对向的驱动线圈46、驱动磁石44或驱动线圈46被固定，支撑透镜的透镜支撑体。该透镜驱动装置具有与驱动线圈46同时相对于位置检测磁石移动的霍尔元件54、与驱动电流重叠，向驱动线圈46供给规定交流电流的电流供给电路、另外还具有控制电路，对与规定的交流电流对应的所述霍尔元件的交流信号进行控制，使其稳定化。该透镜驱动装置可正确且快捷地调整透镜支架的光轴方向位置。而且温度特性良好，可实现小型化。

除了照相装置10，还可适用于具有光学元件的光学装置，光线以反射、折射、穿过等方式通过光学元件。另外，本发明可适用于手机和智能电话等电子设备。

【编号说明】

10 照相装置

12 自动聚焦单元

20 固定体侧部件

22 移动体侧部件

44 驱动磁石(位置检测磁石)

46 驱动线圈

54 霍尔元件

56 位置检测装置

68 带通滤波器

70 低通滤波器

72 检波电路

74 可变放大率放大器

Claims (10)

1.一种位置检测装置，其特征在于，具备：

与驱动线圈一起相对于位置检测磁石移动的霍尔元件；

向所述驱动线圈供给与驱动电流重叠的、规定的交流电流的电流供给电路；和

对与所述规定的交流电流对应的所述霍尔元件的交流信号输出，使其控制在一定值的控制电路。

2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于：

所述控制电路根据所述霍尔元件的交流信号输出，对向所述霍尔元件供给的偏置电流进行控制。

3.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于：

所述控制电路根据所述霍尔元件的交流信号输出，对所述霍尔元件输出的输出电压进行控制。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的位置检测装置，其特征在于：

所述控制电路将所述交流信号的输出从所述霍尔元件的信号输出中分离出来，并反馈已分离的所述交流信号的输出。

5.根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于：

所述控制电路包括带通滤波器、检波电路和可变放大率增幅电路，通过所述带通滤波器，所述霍尔元件的输出作为所述霍尔元件的交流信号输出，被输入所述检波电路中，另外通过所述可变放大率增幅电路，所述检波电路的输出被反馈。

6.一种驱动装置，其特征在于，具备：

驱动磁石；

与所述驱动磁石对向的驱动线圈；

与所述驱动线圈一起相对于位置检测磁石移动的霍尔元件；

向所述驱动线圈供给与驱动电流重叠的规定的交流电流的电流供给电路；和

对与所述规定的交流电流对应的所述霍尔元件的交流信号输出，使其控制在一定值的控制电路。

7.一种透镜驱动装置，其特征在于，具备：

驱动磁石；

与所述驱动磁石对向的驱动线圈；

与所述驱动磁石或所述驱动线圈相对固定的支撑透镜的透镜支撑体

与所述驱动线圈一起相对于位置检测磁石移动的霍尔元件；

向所述驱动线圈供给与驱动电流重叠的、规定的交流电流的电流供给电路；和

对与所述规定的交流电流对应的所述霍尔元件的交流信号输出，使其控制在一定值的控制电路。

8.一种光学装置，其特征在于，具备：

驱动磁石；

与所述驱动磁石对向的驱动线圈；

与所述驱动磁石或所述驱动线圈相对固定的支撑光学元件的光学元件支撑体；

与所述驱动线圈一起相对于位置检测磁石移动的霍尔元件；

与驱动电流重叠，向所述驱动线圈供给规定的交流电流的电流供给电路；和

对与所述规定的交流电流对应的所述霍尔元件的交流信号输出，使其控制在一定值的控制电路。

9.一种照相装置，其特征在于：

具有如权利要求7中所述的透镜驱动装置。

10.一种电子设备，其特征在于：

具有如权利要求9中所述的照相装置。