DE102018127279A1 - Positionsdetektionsvorrichtung - Google Patents

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Tsuyoshi Umehara
Hayato Miyashita
Keisuke Uchida
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Abstract

Eine Positionsdetektionsvorrichtung enthält einen ersten Positionsdetektor, einen zweiten Positionsdetektor und einen Signalgenerator. Der erste Positionsdetektor enthält eine erste Magnetfelderzeugungseinheit, eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit und einen ersten Magnetsensor. Der zweite Positionsdetektor enthält eine dritte Magnetfelderzeugungseinheit, eine vierte Magnetfelderzeugungseinheit und einen zweiten Magnetsensor. Die Positionen der ersten und der vierten Magnetfelderzeugungseinheit variieren in Reaktion auf Variationen einer Detektionszielposition. Der Signalgenerator erzeugt ein Positionsdetektionssignal, das die Summe ist aus einem ersten Detektionssignal, das durch den ersten Magnetsensor erzeugt wird, und einem zweiten Detektionssignal, das durch den zweiten Magnetsensor erzeugt wird. Jeder aus dem ersten und dem zweiten Positionsdetektor enthält eine Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Positionsdetektionsvorrichtung, die einen Magnetsensor verwendet.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Positionsdetektionsvorrichtungen, die Magnetsensoren verwenden, sind für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet worden. Die Positionsdetektionsvorrichtungen, die Magnetsensoren verwenden, werden nachstehend als magnetische Positionsdetektionsvorrichtungen bezeichnet. Beispielsweise werden die magnetischen Positionsdetektionsvorrichtungen zum Detektieren einer Objektivposition in einem Kameramodul verwendet, das einen Autofokusmechanismus aufweist und das in einem Smartphone integriert ist.
  • US 2016/0231528 A1 offenbart eine Technik zum Detektieren eines zusammengesetzten Vektors mit einem Positionssensor in einem Autofokusmechanismus, in dem ein Objektiv mit einem Substrat beweglich gekoppelt ist. Der zusammengesetzte Vektor wird durch Zusammenwirken zwischen einem ersten Magnetfeld, das eine konstante Stärke aufweist, in einer ersten Richtung, und einem zweiten Magnetfeld in einer zweiten Richtung, das durch einen Magneten erzeugt wird, der sich mit dem Objektiv bewegt. Die zweite Richtung ist orthogonal zu der ersten Richtung. Gemäß der Technik variiert die Größe des zweiten Magnetfelds abhängig von der Objektivposition, und als ein Ergebnis variiert auch der Winkel, den der zusammengesetzte Vektor mit der zweiten Richtung bildet, der nachstehend als der Winkel des zusammengesetzten Vektors bezeichnet wird.
  • DE 102006035661 A1 offenbart eine Magnetfelddetektionseinrichtung, die ein magnetoresistives Element mit einer Spinventilstruktur verwendet. Diese Einrichtung enthält eine Vormagnetisierungseinheit zum Anlegen eines Vormagnetisierungs-Magnetfelds an das magnetoresistive Element, um die Kennlinie eines Widerstandswerts des magnetoresistiven Elements zu einem externen Magnetfeld zu ändern.
  • Gemäß der in US 2016/0231528 A1 offenbarten Technik ist es möglich, die Objektivposition durch Detektieren des Winkels des zusammengesetzten Vektors zu detektieren.
  • Gemäß der in US 2016/0231528 A1 offenbarten Technik tritt, falls der Positionssensor einem Störmagnetfeld ausgesetzt ist, das nicht das erste und das zweite Magnetfeld ist, dort eine Änderung des Winkels des zusammengesetzten Vektors auf, die unvorteilhafterweise zu einem Fehler in einem Detektionswert für die Objektivposition führt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Positionsdetektionsvorrichtung bereitzustellen, die einen Magnetsensor verwendet und eine Positionsdetektion mit hoher Genauigkeit ausführen kann, selbst wenn sie einem Störmagnetfeld ausgesetzt ist.
  • Eine Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Detektieren einer Detektionszielposition, die innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs variiert. Die Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält einen ersten Positionsdetektor, einen zweiten Positionsdetektor und einen Signalgenerator zum Erzeugen eines Positionsdetektionssignals, das der Detektionszielposition entspricht.
  • Der erste Positionsdetektor enthält eine erste Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines ersten Magnetfelds, eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines zweiten Magnetfelds und einen ersten Magnetsensor. Der zweite Positionsdetektor enthält eine dritte Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines dritten Magnetfelds, eine vierte Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines vierten Magnetfelds und einen zweiten Magnetsensor.
  • Der erste Magnetsensor ist konfiguriert, an einer ersten Detektionsposition in einer ersten Referenzebene ein erstes Detektionszielmagnetfeld zu detektieren und ein erstes Detektionssignal zu erzeugen, dessen Größe gemäß der Richtung des ersten Detektionszielmagnetfelds variiert, wobei das erste Detektionszielmagnetfeld eine Magnetfeldkomponente parallel zu der ersten Referenzebene ist. Der zweite Magnetsensor ist konfiguriert, an einer zweiten Detektionsposition in einer zweiten Referenzebene ein zweites Detektionszielmagnetfeld zu detektieren und ein zweites Detektionssignal zu erzeugen, dessen Größe gemäß der Richtung des zweiten Detektionszielmagnetfelds variiert, wobei das zweite Detektionszielmagnetfeld eine Magnetfeldkomponente parallel zu der zweiten Referenzebene ist. Der Signalgenerator erzeugt die Summe des ersten Detektionssignals und des zweiten Detektionssignals als das Positionsdetektionssignal.
  • Die Position der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit relativ zu der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und die Position der vierten Magnetfelderzeugungseinheit relativ zu der dritten Magnetfelderzeugungseinheit variiert in Reaktion auf Variationen der Detektionszielposition.
  • Wenn die Detektionszielposition variiert, variiert die Stärke einer zweiten Magnetfeldkomponente, während keines aus der Stärke und Richtung einer ersten Magnetfeldkomponente und der Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente variiert, wobei die erste Magnetfeldkomponente eine Komponente des ersten Magnetfelds an der ersten Detektionsposition ist, wobei die Komponente des ersten Magnetfelds parallel zu der ersten Referenzebene ist, und die zweite Magnetfeldkomponente eine Komponente des zweiten Magnetfelds an der ersten Detektionsposition ist, wobei die Komponente des zweiten Magnetfelds parallel zu der ersten Referenzebene ist.
  • Wenn die Detektionszielposition variiert, variiert die Stärke einer vierten Magnetfeldkomponente, während keines aus der Stärke und Richtung einer dritten Magnetfeldkomponente und der Richtung der vierten Magnetfeldkomponente variiert, wobei die dritte Magnetfeldkomponente eine Komponente des dritten Magnetfelds an der zweiten Detektionsposition ist, wobei die Komponente des dritten Magnetfelds parallel zu der zweiten Referenzebene ist, und die vierte Magnetfeldkomponente eine Komponente des vierten Magnetfelds an der zweiten Detektionsposition ist, wobei die Komponente des vierten Magnetfelds parallel zu der zweiten Referenzebene ist.
  • Die Richtung der dritten Magnetfeldkomponente ist der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente entgegengesetzt. Die Richtung der vierten Magnetfeldkomponente ist der Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente entgegengesetzt. Ein variabler Bereich des ersten Detektionssignals, der dem vorbestimmten Bewegungsbereich der Detektionszielposition entspricht, enthält einen ersten Referenzwert, und ein variabler Bereich des zweiten Detektionssignals, der dem vorbestimmten Bewegungsbereich der Detektionszielposition entspricht, enthält einen zweiten Referenzwert, wobei der erste Referenzwert ein Mittelwert des Maximalwerts und des Minimalwerts des ersten Detektionssignals ist, wenn die Richtung des ersten Detektionszielmagnetfelds über einen Bereich von 360° variiert, und der zweite Referenzwert ein Mittelwert des Maximalwerts und des Minimalwerts des zweiten Detektionssignal ist, wenn die Richtung des zweiten Detektionszielmagnetfelds über einen Bereich von 360° variiert.
  • In der Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann jeder aus dem ersten Magnetsensor und dem zweiten Magnetsensor wenigstens ein magnetoresistives Element enthalten. Das wenigstens eine magnetoresistive Element kann eine Schicht mit fester Magnetisierung, die eine Magnetisierung aufweist, deren Richtung fest ist, und eine freie Schicht, die eine Magnetisierung aufweist, deren Richtung gemäß der Richtung des ersten oder zweiten Detektionszielmagnetfelds variabel ist, enthalten. In diesem Fall ist die erste Referenzebene eine Ebene, die die Magnetisierungsrichtung der Schicht mit fester Magnetisierung in dem ersten Magnetsensor und die Richtung des ersten Detektionszielmagnetfelds enthält. Die Richtung des ersten Detektionszielmagnetfelds ist, wenn das erste Detektionssignal den ersten Referenzwert aufweist, die gleiche wie eine aus zwei Richtungen orthogonal zu der Magnetisierungsrichtung der Schicht mit fester Magnetisierung in dem ersten Magnetsensor. Die zweite Referenzebene ist eine Ebene, die die Magnetisierungsrichtung der Schicht mit fester Magnetisierung in dem zweiten Magnetsensor und die Richtung des zweiten Detektionszielmagnetfelds enthält. Die Richtung des zweiten Detektionszielmagnetfelds ist, wenn das zweite Detektionssignal den zweiten Referenzwert aufweist, die gleiche wie eine aus zwei Richtungen orthogonal zu der Magnetisierungsrichtung der Schicht mit fester Magnetisierung in dem zweiten Magnetsensor.
  • In der Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ein Wert in der Mitte des variablen Bereichs des ersten Detektionssignals der erste Referenzwert sein, und ein Wert in der Mitte des variablen Bereichs des zweiten Detektionssignals kann der zweite Referenzwert sein.
  • In der Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann wenigstens einer aus dem ersten Positionsdetektor und dem zweiten Positionsdetektor ferner eine Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines Vormagnetisierungs-Magnetfelds, das an den ersten oder den zweiten Magnetsensor angelegt werden soll, enthalten. In diesem Fall bewirkt das Vormagnetisierungs-Magnetfeld, das an wenigstens einen aus dem ersten Magnetsensor und dem zweiten Magnetsensor angelegt ist, dass der variable Bereich des ersten Detektionssignals den ersten Referenzwert enthält, und bewirkt, dass der variable Bereich des zweiten Detektionssignals den zweiten Referenzwert enthält. In diesem Fall können sich die Stärke der zweiten Magnetfeldkomponente und die Stärke der vierten Magnetfeldkomponente, die derselben Detektionszielposition entsprechen, im Absolutwert unterscheiden.
  • Der erste Positionsdetektor kann als die Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit eine erste Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines ersten Vormagnetisierungs-Magnetfelds, das an den ersten Magnetsensor angelegt werden soll, enthalten, und der zweiten Positionsdetektor kann als die Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit eine zweite Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds, das an den zweiten Magnetsensor angelegt werden soll, enthalten. Das erste Vormagnetisierungs-Magnetfeld und das zweite Vormagnetisierungs-Magnetfeld können in Richtungen sein, die nicht parallel zu einander sind.
  • In der Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die erste Magnetfelderzeugungseinheit einen ersten Magneten und einen zweiten Magneten, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, enthalten. In diesem Fall kann das erste Magnetfeld eine Zusammensetzung aus zwei Magnetfeldern sein, die durch den ersten Magneten bzw. den zweiten Magneten erzeugt werden. Die dritte Magnetfelderzeugungseinheit kann einen dritten Magneten und einen vierten Magneten enthalten, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. In diesem Fall kann das dritte Magnetfeld eine Zusammensetzung aus zwei Magnetfeldern sein, die durch den dritten Magneten bzw. den vierten Magneten erzeugt werden.
  • Die Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ferner ein erstes Halteelement zum Halten der ersten Magnetfelderzeugungseinheit und der dritten Magnetfelderzeugungseinheit und ein zweites Halteelement zum Halten der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit und der vierten Magnetfelderzeugungseinheit enthalten, wobei das zweite Halteelement so vorgesehen ist, dass seine Position in einer Richtung relativ zu dem ersten Halteelement variabel ist. In diesem Fall kann das zweite Halteelement konfiguriert sein, ein Objektiv zu halten, und kann so vorgesehen sein, dass seine Position in einer Richtung einer optischen Achse des Objektivs relativ zu dem ersten Halteelement variabel ist.
  • Gemäß der Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Richtung der dritten Magnetfeldkomponente der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente entgegengesetzt, und die Richtung der vierten Magnetfeldkomponente ist der Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente entgegengesetzt. Andererseits sind ein Störmagnetfeld, das an den ersten Magnetsensor angelegt ist, und ein Störmagnetfeld, das an den zweiten Magnetsensor angelegt sind, in der gleichen Richtung. Dementsprechend steigt, wenn ein Störmagnetfeld an jeden aus dem ersten und dem zweiten Sensor angelegt ist, eines aus dem ersten und dem zweiten Detektionssignal an, während das andere abnimmt. Da die vorliegende Erfindung die Summe aus dem ersten und dem zweiten Detektionssignal als das Positionsdetektionssignal verwendet, sind Variationen des Positionsdetektionssignals, die durch ein Störmagnetfeld verursacht sind, reduziert. Ferner enthält in der vorliegenden Erfindung der variable Bereich des ersten Detektionssignals den ersten Referenzwert. und der variable Bereich des zweiten Detektionssignals enthält den zweiten Referenzwert. Das trägt zur weiteren Reduktion der Variationen des Positionsdetektionssignals, die durch ein Störmagnetfeld erzeugt werden, bei. Aufgrund dieser Merkmale ist die Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Ausführen von Positionsdetektion mit hoher Genauigkeit fähig, selbst wenn sie einem Störmagnetfeld ausgesetzt ist.
  • Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich genauer aus der folgenden Beschreibung.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Kameramoduls, das eine Positionsdetektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthält.
    • 2 stellt eine schematische Innenansicht des Kameramoduls von 1 dar.
    • 3 ist eine Seitenansicht der wesentlichen Teile des in 1 gezeigten Kameramoduls.
    • 4 ist eine Draufsicht der wesentlichen Teile des in 1 gezeigten Kameramoduls.
    • 5 ist eine perspektivische Ansicht mehrerer Spulen einer Antriebsvorrichtung von 1.
    • 6 ist eine Seitenansicht, die die wesentlichen Teile der Antriebsvorrichtung von 1 zeigt.
    • 7 ist ein Schaltplan, der die Schaltungskonfiguration der Positionsdetektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
    • 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Widerstandsglieds von 7.
    • 9 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Magnetisierungsrichtung einer Schicht mit fester Magnetisierung in einem ersten Magnetsensor der Positionsdetektionsvorrichtung und die Richtungen der ersten und der zweiten Magnetfeldkomponente in der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
    • 10 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Magnetisierungsrichtung einer Schicht mit fester Magnetisierung in einem zweiten Magnetsensor der Positionsdetektionsvorrichtung und die Richtungen der dritten und der vierten Magnetfeldkomponente in der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
    • 11 ist ein erläuterndes Diagramm, das die erste bis vierte Magnetfeldkomponente in einem ersten Beispiel darstellt.
    • 12 ist eine Kennlinie, die variable Bereiche des ersten und des zweiten Zielwinkels in dem ersten Beispiel darstellt.
    • 13 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen einer Zielposition und korrigierten Detektionssignalen darstellt, wenn in dem ersten Beispiel kein Störmagnetfeld vorhanden ist.
    • 14 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen darstellt, wenn in dem ersten Beispiel ein Störmagnetfeld vorhanden ist.
    • 15 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und einem störungsinduzierten Fehler in dem ersten Beispiel darstellt.
    • 16 ist ein erläuterndes Diagramm, das die erste bis vierte Magnetfeldkomponente in einem Vergleichsbeispiel darstellt.
    • 17 ist eine Kennlinie, die die variablen Bereiche des ersten und des zweiten Zielwinkels in dem Vergleichsbeispiel darstellt.
    • 18 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn in dem Vergleichsbeispiel kein Störmagnetfeld vorhanden ist, darstellt.
    • 19 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn in dem Vergleichsbeispiel ein Störmagnetfeld vorhanden ist, darstellt.
    • 20 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und dem störungsinduzierten Fehler in dem Vergleichsbeispiel darstellt.
    • 21 ist ein erläuterndes Diagramm, das die erste bis vierte Magnetfeldkomponente in einem zweiten Beispiel darstellt.
    • 22 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn kein Störmagnetfeld vorhanden ist, in dem zweiten Beispiel darstellt.
    • 23 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn ein Störmagnetfeld vorhanden ist, in dem zweiten Beispiel darstellt.
    • 24 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und dem störungsinduzierten Fehler in dem zweiten Beispiel darstellt.
    • 25 ist ein erläuterndes Diagramm, das die erste bis vierte Magnetfeldkomponente in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
    • 26 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn kein Störmagnetfeld vorhanden ist, in der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
    • 27 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn ein Störmagnetfeld vorhanden ist, in der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
    • 28 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und dem störungsinduzierten Fehler in der zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • [Erste Ausführungsform]
  • Jetzt werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen genau beschrieben. Zuerst wird auf 1 und 2 Bezug genommen, um die Konfiguration eines Kameramoduls zu beschreiben, das eine Positionsdetektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung enthält. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Kameramoduls 100. 2 ist eine schematische Innenansicht des Kameramoduls 100. Zur Vereinfachung des Verstehens sind in 2 die Teile des Kameramoduls 100 in einem anderen Maßstab und einem anderen Layout als die in 1 gezeichnet. Das Kameramodul 100 bildet beispielsweise einen Abschnitt einer Kamera für ein Smartphone, das einen optischen Bildstabilisierungsmechanismus und einen Autofokusmechanismus aufweist, und wird in Kombination mit einem Bildsensor 200 verwendet, der CMOS oder andere ähnliche Techniken verwendet.
  • Das Kameramodul 100 enthält eine Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und eine Antriebsvorrichtung 3, ein Objektiv 5, eine Gehäuse 6 und ein Substrat 7. Die Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine magnetische Positionsdetektionsvorrichtung und wird verwendet, um die Position des Objektivs 5 während der automatischen Fokussierung zu detektieren. Die Antriebsvorrichtung 3 dient zum Bewegen des Objektivs 5. Das Gehäuse 6 dient zum Schützen der Positionsdetektionsvorrichtung 1 und der Antriebsvorrichtung 3. Das Substrat 7 weist eine Oberseite 7a auf. 1 lässt die Darstellung des Substrats 7 weg, und 2 lässt die Darstellung des Gehäuses 6 weg.
  • Jetzt definieren wir U-, V- und Z-Richtungen, wie sie in 1 und 2 gezeigt sind. Die U-, V- und Z-Richtungen sind orthogonal zueinander. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Z-Richtung eine Richtung senkrecht zu der Oberseite 7a des Substrats 7. In 2 ist die Z-Richtung die Richtung nach oben. Die U- und V-Richtungen sind beide parallel zu der Oberseite 7a des Substrats 7. Die Gegenrichtungen zu der U-, V- und Z-Richtung werden als -U-, -V- bzw. -Z-Richtung bezeichnet. Wie er hier verwendet ist, bezieht sich der Begriff „oberhalb“ auf Positionen, die sich vor einer Referenzposition in der Z-Richtung befinden, und „unterhalb“ bezieht sich auf Positionen, die sich auf einer Seite der Referenzposition entgegengesetzt zu „oberhalb“ befinden.
  • Das Objektiv 5 ist oberhalb der Oberseite 7a des Substrats 7 in einer solchen Orientierung angeordnet, dass die Richtung seiner optischen Achse parallel zu der Z-Richtung ist. Das Substrat 7 weist eine Öffnung (nicht dargestellt) zum Durchlassen von Licht, das das Objektiv 5 durchlaufen hat, auf. Wie in 2 gezeigt ist, ist das Kameramodul 100 an dem Bildsensor 200 ausgerichtet, so dass Licht, das das Objektiv 5 und die nicht dargestellte Öffnung durchlaufen hat, in den Bildsensor 200 eintreten wird.
  • Die Positionsdetektionsvorrichtung 1 und die Antriebsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden jetzt mit Bezug auf 1 bis 6 genau beschrieben. 3 ist eine Seitenansicht der wesentlichen Teile des in 1 gezeigten Kameramoduls 100. 4 ist eine Draufsicht der wesentlichen Teile des in 1 gezeigten Kameramoduls 100. 5 ist eine perspektivische Ansicht mehrerer Spulen der Antriebsvorrichtung 3. 6 ist eine Seitenansicht, die die wesentlichen Teile der Antriebsvorrichtung 3 zeigt.
  • Hier sind die X- und Y-Richtung wie in den 3 und 4 gezeigt definiert. Sowohl die X- als auch die Y-Richtung ist parallel zu der Oberseite 7a (siehe 2) des Substrats 7. Die X-Richtung ist die um 45° aus der U-Richtung zu der V-Richtung gedrehte Richtung. Die Y-Richtung ist die um 45° aus der V-Richtung zu der -U-Richtung gedrehte Richtung. Die Gegenrichtungen zu der X- und der Y-Richtung werden als -X- bzw. -Y-Richtung bezeichnet. 3 ist eine Seitenansicht der wesentlichen Teile des Kameramoduls 100 gesehen von einer Position vor dem Kameramodul 100 in der X-Richtung.
  • Die Positionsdetektionsvorrichtung 1 enthält ein erstes Halteelement 14, ein zweites Halteelement 15, mehrere erste Drähte 16 und mehrere zweite Drähte 17. Das zweite Halteelement 15 dient zum Halten des Objektivs 5. Obwohl nicht dargestellt ist das zweite Halteelement 15 wie ein Hohlzylinder geformt, so dass das Objektiv 5 in den Hohlraum eingeführt werden kann.
  • Das zweite Halteelement 15 ist so vorgesehen, dass seine Position in einer Richtung variabel ist, insbesondere in der Richtung der optischen Achse des Objektivs 5, d. h. einer Richtung parallel zu der Z-Richtung, relativ zu dem ersten Halteelement 14. In der vorliegenden Ausführungsform ist das erste Halteelement 14 wie in Kasten geformt, so dass das Objektiv 5 und das zweite Halteelement 15 darin aufgenommen werden können. Die mehreren zweiten Drähte 17 verbinden das erste und das zweite Halteelement 14 und 15 und stützen das zweite Halteelement 15, so dass das zweite Halteelement 15 in einer Richtung parallel zu der Z-Richtung relativ zu dem ersten Halteelement 14 beweglich ist.
  • Das erste Halteelement 14 ist oberhalb der Oberseite 7a des Substrats 7 vorgesehen, so dass seine Position relativ zu dem Substrat 7 in einer Richtung parallel zu der U-Richtung und in einer Richtung parallel zu der V-Richtung variabel ist. Die mehreren ersten Drähte 16 verbinden das Substrat 7 und das erste Halteelement 14 und stützen das erste Halteelement 14, so dass das erste Halteelement 14 relativ zu dem Substrat 7 in einer Richtung parallel zu der U-Richtung und in einer Richtung parallel zu der V-Richtung beweglich ist. Wenn die Position des ersten Halteelements 14 relativ zu dem Substrat 7 variiert, variiert auch die Position des zweiten Halteelements 15 relativ zu dem Substrat 7.
  • Die Antriebsvorrichtung 3 enthält die Magnete 31A, 31B, 32A, 32B, 33A, 33B, 34A und 34B und die Spulen 41, 42, 43, 44, 45 und 46. Der Magnet 31A befindet sich vor dem Objektiv 5 in der -V-Richtung. Der Magnet 32A befindet sich vor dem Objektiv 5 in der V-Richtung. Der Magnet 33A befindet sich vor dem Objektiv 5 in der -U- Richtung. Der Magnet 34A befindet sich vor dem Objektiv 5 in der U- Richtung. Die Magnete 31B, 32B, 33B und 34B befinden sich oberhalb der Magnete 31A, 32A, 33A bzw. 34A. Die Magnete 31A, 31B, 32A, 32B, 33A, 33B, 34A und 34B sind an dem ersten Halteelement 14 befestigt.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weisen die Magnete 31A, 31B, 32A und 32B jeweils die Form eines rechteckigen Körpers auf, der in der U-Richtung langgestreckt ist. Die Magnete 33A, 33B, 34A und 34B weisen jeweils die Form eines rechteckigen Körpers auf, der in der V-Richtung langgestreckt ist. Die Magnete 31A und 32B sind in der V-Richtung magnetisiert. Die Magnete 31B und 32A sind in der -V-Richtung magnetisiert. Die Magnete 33A und 34B sind in der U-Richtung magnetisiert. Die Magnete 33B und 34A sind in der -U- Richtung magnetisiert. In 6 geben die innerhalb der Magnete 31A und 31B gezeichneten Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der Magnete 31A und 31B an.
  • Die Spule 41 befindet sich zwischen dem Magneten 31A und dem Substrat 7. Die Spule 42 befindet sich zwischen dem Magneten 32A und dem Substrat 7. Die Spule 43 befindet sich zwischen dem Magneten 33A und dem Substrat 7. Die Spule 44 befindet sich zwischen dem Magneten 34A und dem Substrat 7. Die Spule 45 befindet sich zwischen dem Objektiv 5 und den Magneten 31A und 31B. Die Spule 46 befindet sich zwischen dem Objektiv 5 und den Magneten 32A und 32B. Die Spulen 41, 42, 43 und 44 sind an dem Substrat 7 befestigt. Die Spulen 45 und 46 sind an dem zweiten Halteelement 15 befestigt.
  • Die Spule 41 ist hauptsächlich einem durch den Magneten 31A erzeugten Magnetfeld ausgesetzt. Die Spule 42 ist hauptsächlich einem durch den Magneten 32A erzeugten Magnetfeld ausgesetzt. Die Spule 43 ist hauptsächlich einem durch den Magneten 33A erzeugten Magnetfeld ausgesetzt. Die Spule 44 ist hauptsächlich einem durch den Magneten 34A erzeugten Magnetfeld ausgesetzt.
  • Wie in den 2, 5 und 6 gezeigt ist, enthält die Spule 45 einen ersten Leiterabschnitt 45A, der sich entlang dem Magneten 31A in der U-Richtung erstreckt, einen zweiten Leiterabschnitt 45B, der sich entlang dem Magneten 31B in der U-Richtung erstreckt, und zwei dritte Leiterabschnitte, die den ersten und den zweiten Leiterabschnitt 45A und 45B verbinden. Wie in den 2 und 5 gezeigt ist, enthält die Spule 46 einen ersten Leiterabschnitt 46A, der sich entlang dem Magneten 32A in der U-Richtung erstreckt, einen zweiten Leiterabschnitt 46B, der sich entlang dem Magneten 32B in der U-Richtung erstreckt, und zwei dritte Leiterabschnitte, die den ersten und den zweiten Leiterabschnitt 46A und 46B verbinden.
  • Der erste Leiterabschnitt 45A der Spule 45 ist hauptsächlich einer Komponente in der V-Richtung des durch den Magneten 31A erzeugten Magnetfelds ausgesetzt. Der zweite Leiterabschnitt 45B der Spule 45 ist hauptsächlich einer Komponente in der -V-Richtung des durch den Magneten 31B erzeugten Magnetfelds ausgesetzt. Der erste Leiterabschnitt 46A der Spule 46 ist hauptsächlich einer Komponente in der -V-Richtung des durch den Magneten 32A erzeugten Magnetfelds ausgesetzt. Der zweite Leiterabschnitt 46B der Spule 46 ist hauptsächlich einer Komponente in der V-Richtung des durch den Magneten 32B erzeugten Magnetfelds ausgesetzt.
  • Die Positionsdetektionsvorrichtung 1 enthält ferner einen ersten Positionsdetektor 1A und einen zweiten Positionsdetektor 1B. Der erste Positionsdetektor 1A enthält eine erste Magnetfelderzeugungseinheit 11A zum Erzeugen eines ersten Magnetfelds, eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit 12A zum Erzeugen eines zweiten Magnetfelds und einen ersten Magnetsensor 20A. Der zweite Positionsdetektor 1B enthält eine dritte Magnetfelderzeugungseinheit 11B zum Erzeugen eines dritten Magnetfelds, eine vierte Magnetfelderzeugungseinheit 12B zum Erzeugen eines vierten Magnetfelds und einen zweiten Magnetsensor 20B.
  • Die erste Magnetfelderzeugungseinheit 11A weist zwei Magnete auf, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform weist insbesondere die erste Magnetfelderzeugungseinheit 11A die Magnete 32A und 33A als die vorstehend genannten zwei Magnete auf. Das erste Magnetfeld ist eine Zusammensetzung der Magnetfelder, die durch die Magnete 32A bzw. 33A erzeugt werden. Wie vorstehend erwähnt sind die Magnete 32A und 33A an dem ersten Halteelement 14 befestigt. Die erste Magnetfelderzeugungseinheit 11A wird somit durch das erste Halteelement 14 gehalten.
  • Die dritte Magnetfelderzeugungseinheit 11B weist zwei Magnete auf, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform weist insbesondere die dritte Magnetfelderzeugungseinheit 11B die Magnete 31A und 34A als die vorstehend genannten zwei Magnete auf. Das dritte Magnetfeld ist eine Zusammensetzung der Magnetfelder, die durch die Magnete 31A bzw. 34A erzeugt werden. Wie vorstehend erwähnt sind die Magnete 31A und 34A an dem ersten Halteelement 14 befestigt. Die dritte Magnetfelderzeugungseinheit 11B wird somit durch das erste Halteelement 14 gehalten.
  • Der Magnet 32A weist eine Endfläche auf, die sich an dem Ende des Magneten 32A in der -U-Richtung befindet. Der Magnet 33A weist eine Endfläche auf, die sich an dem Ende des Magneten 33A in der V-Richtung befindet.
  • Die zweite Magnetfelderzeugungseinheit 12A ist so vorgesehen, dass ihre Position relativ zu der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 11A variabel ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist die zweite Magnetfelderzeugungseinheit 12A einen Magneten 13A auf. Das zweite Magnetfeld ist ein Magnetfeld, das durch den Magneten 13A erzeugt wird. Der Magnet 13A ist in der Form eines rechteckigen Körpers. Der Magnet 13A ist an dem zweiten Halteelement 15 in einem Raum nahe der Endfläche des Magneten 32A und der Endfläche des Magneten 33A befestigt. Die zweite Magnetfelderzeugungseinheit 12A wird somit durch das zweite Halteelement 15 gehalten. Wenn die Position des zweiten Halteelements 15 relativ zu dem ersten Halteelement 14 in einer Richtung parallel zu der Z-Richtung variiert, variiert auch die Position der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 12A relativ zu der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 11A in der Richtung parallel zu der Z-Richtung.
  • Der Magnet 31A weist eine Endfläche auf, die sich an dem Ende des Magneten 31A in der U-Richtung befindet. Der Magnet 34A weist eine Endfläche auf, die sich an dem Ende des Magneten 34A in der -V-Richtung befindet.
  • Die vierte Magnetfelderzeugungseinheit 12B ist so vorgesehen, dass ihre Position relativ zu der dritten Magnetfelderzeugungseinheit 11B variabel ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist die vierte Magnetfelderzeugungseinheit 12B einen Magneten 13B auf. Das vierte Magnetfeld ist ein Magnetfeld, das durch den Magneten 13B erzeugt wird. Der Magnet 13B ist in der Form eines rechteckigen Körpers. Der Magnet 13B ist an dem zweiten Halteelement 15 in einem Raum nahe der Endfläche des Magneten 31A und der Endfläche des Magneten 34A befestigt. Die vierte Magnetfelderzeugungseinheit 12B wird somit durch das zweite Halteelement 15 gehalten. Wenn die Position des zweiten Halteelements 15 relativ zu dem ersten Halteelement 14 in einer Richtung parallel zu der Z-Richtung variiert, variiert auch die Position der vierten Magnetfelderzeugungseinheit 12B relativ zu der dritten Magnetfelderzeugungseinheit 11B in der Richtung parallel zu der Z-Richtung.
  • Jeder aus dem ersten und dem zweiten Magnetsensor 20A und 20B enthält wenigstens ein magnetoresistives (MR-) Element.
  • Der erste Magnetsensor 20A ist konfiguriert, ein erstes Detektionszielmagnetfeld an einer ersten Detektionsposition in einer ersten Referenzebene zu detektieren und ein erstes Detektionssignal zu erzeugen, dessen Größe gemäß der Richtung des ersten Detektionszielmagnetfelds variiert. Das erste Detektionszielmagnetfeld ist eine Magnetfeldkomponente parallel zu der ersten Referenzebene. Das erste Detektionszielmagnetfeld wird nachstehend als das erste Zielmagnetfeld MFA bezeichnet. Der erste Magnetsensor 20A ist an dem Substrat 7 an einer Position nahe der Endfläche des Magneten 32a und der Endfläche des Magneten 33 A befestigt. Der Abstand von dem Magneten 32A zu dem ersten Magnetsensor 20A und der Abstand von dem Magneten 33A zu dem ersten Magnetsensor 20A sind gleich. Der Magnet 13A ist oberhalb des ersten Magnetsensors 20A angeordnet.
  • Die erste Detektionsposition ist eine Position, an der der erste Magnetsensor 20A das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld detektiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Referenzebene eine Ebene, die die erste Detektionsposition enthält und senkrecht zu der Z-Richtung ist. Wenn die Position der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 12A relativ zu der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 11A variiert, variiert der Abstand zwischen der ersten Detektionsposition und der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 12A.
  • Eine Komponente des ersten Magnetfelds an der ersten Detektionsposition, wobei die Komponente parallel zu der ersten Referenzebene ist, wird als die erste Magnetfeldkomponente MF1 bezeichnet. Eine Komponente des zweiten Magnetfelds an der ersten Detektionsposition, wobei die Komponente parallel zu der ersten Referenzebene ist, wird als die zweite Magnetfeldkomponente MF2 bezeichnet. Wenn kein Störmagnetfeld, das später beschrieben wird, vorhanden ist, ist das erste Zielmagnetfeld MFA ein zusammengesetztes Magnetfeld aus der ersten Magnetfeldkomponente MF1 und der zweiten Magnetfeldkomponente MF2.
  • Der zweite Magnetsensor 20B ist konfiguriert, ein zweites Detektionszielmagnetfeld an einer zweiten Detektionsposition in einer zweiten Referenzebene zu detektieren und ein zweites Detektionssignal zu erzeugen, dessen Größe gemäß der Richtung des zweiten Detektionszielmagnetfelds variiert. Das zweite Detektionszielmagnetfeld ist eine Magnetfeldkomponente parallel zu der zweiten Referenzebene. Das zweite Detektionszielmagnetfeld wird nachstehend als das zweite Zielmagnetfeld MFB bezeichnet. Der zweite Magnetsensor 20B ist an dem Substrat 7 an einer Position nahe der Endfläche des Magneten 31A und der Endfläche des Magneten 34A befestigt. Der Abstand von dem Magneten 31A zu dem zweiten Magnetsensor 20B und der Abstand von dem Magneten 34A zu dem zweiten Magnetsensor 20B sind gleich. Der Magnet 13B ist oberhalb des zweiten Magnetsensors 20B angeordnet.
  • Die zweite Detektionsposition ist eine Position, an der der zweite Magnetsensor 20B das dritte Magnetfeld und das vierte Magnetfeld detektiert. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Referenzebene eine Ebene, die die zweite Detektionsposition enthält und senkrecht zu der Z-Richtung ist. Wenn die Position der vierten Magnetfelderzeugungseinheit 12B relativ zu der dritten Magnetfelderzeugungseinheit 11B variiert, variiert der Abstand zwischen der zweiten Detektionsposition und der vierten Magnetfelderzeugungseinheit 12B.
  • Eine Komponente des dritten Magnetfelds an der zweiten Detektionsposition, wobei die Komponente parallel zu der zweiten Referenzebene ist, wird als die dritte Magnetfeldkomponente MF3 bezeichnet. Eine Komponente des vierten Magnetfelds an der zweiten Detektionsposition, wobei die Komponente parallel zu der zweiten Referenzebene ist, wird als die vierte Magnetfeldkomponente MF4 bezeichnet. Wenn kein Störmagnetfeld, das später beschrieben wird, vorhanden ist, ist das zweite Zielmagnetfeld MFB ein zusammengesetztes Magnetfeld aus der dritten Magnetfeldkomponente MF3 und der vierten Magnetfeldkomponente MF4.
  • Die Richtung der dritten Magnetfeldkomponente MF3 ist der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente MF1 entgegengesetzt. Die Richtung der vierten Magnetfeldkomponente MF4 ist der Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 entgegengesetzt. Die erste Magnetfeldkomponente MF1 und die dritte Magnetfeldkomponente MF3 weisen vorzugsweise eine Stärke mit gleichen Absolutwerten auf.
  • Die Antriebsvorrichtung 3 enthält ferner einen Magnetsensor 30, der auf der Innenseite einer der Spulen 41 und 42 angeordnet und an dem Substrat 7 befestigt ist, und einen Magnetsensor 30, der auf der Innenseite einer der Spulen 43 und 44 angeordnet und an dem Substrat 7 befestigt ist. Es wird hier angenommen, dass die zwei Magnetsensoren 30 auf den Innenseiten der Spulen 41 bzw. 44 angeordnet sind. Wie später beschrieben wird, werden die zwei Magnetsensoren 30 verwendet, um die Position des Objektivs 5 anzupassen, um den Effekt des handinduzierten Verwackelns zu reduzieren.
  • Der Magnetsensor 30, der auf der Innenseite der Spule 41 angeordnet ist, detektiert das Magnetfeld, das durch den Magneten 31A erzeugt wird, und erzeugt ein Signal, das der Position des Magneten 31A entspricht. Der Magnetsensor 30, der auf der Innenseite der Spule 44 angeordnet ist, detektiert das Magnetfeld, das durch den Magneten 34A erzeugt wird, und erzeugt ein Signal, das der Position des Magneten 34A entspricht. Beispielsweise sind die Magnetsensoren 30 aus Elementen zum Detektieren von Magnetfeldern wie z. B. Hall-Elementen konstruiert.
  • Ein Beispiel der Schaltungskonfiguration der Positionsdetektionsvorrichtung 1 wird jetzt mit Bezug auf 7 beschrieben. 7 ist ein Schaltplan, der die Schaltungskonfiguration der Positionsdetektionsvorrichtung 1 darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein erster Magnetsensor 20A konfiguriert, als das erste Detektionssignal, das der Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA entspricht, ein Signal zu erzeugen, das einem Winkel entspricht, den die Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA mit einer ersten Referenzrichtung bildet. Die erste Referenzrichtung wird später genau beschrieben.
  • Der zweite Magnetsensor 20B ist konfiguriert, als das zweite Detektionssignal, das der Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB entspricht, ein Signal zu erzeugen, das einem Winkel entspricht, den die Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB mit einer zweiten Referenzrichtung bildet. Die zweite Referenzrichtung wird später genau beschrieben.
  • Wie in 7 gezeigt ist, enthält der erste Magnetsensor 20A eine Wheatstonebrückenschaltung 21A und einen Differenzdetektor 22A. Der zweite Magnetsensor 20B enthält eine Wheatstonebrückenschaltung 21B und einen Differenzdetektor 22B.
  • Jede der Wheatstonebrückenschaltungen 21A und 21B enthält einen Stromversorgungsanschluss V, der konfiguriert ist, eine vorbestimmte Spannung aufzunehmen, einen Masseanschluss G, der mit Masse verbunden ist, einen ersten Ausgangsanschluss E1 und einen zweiten Ausgangsanschluss E2.
  • Jede der Wheatstonebrückenschaltungen 21A und 21B enthält ferner ein erstes Widerstandsglied R1, ein zweites Widerstandsglied R2, ein drittes Widerstandsglied R3 und ein viertes Widerstandsglied R4. Das erste Widerstandsglied R1 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V und dem ersten Ausgangsanschluss E1 vorgesehen. Das zweite Widerstandsglied R2 ist zwischen dem ersten Ausgangsanschluss E1 und dem Masseanschluss G vorgesehen. Das dritte Widerstandsglied R3 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V und dem zweiten Ausgangsanschluss E2 vorgesehen. Das vierte Widerstandsglied R4 ist zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss E2 und dem Masseanschluss G vorgesehen.
  • Das erste Widerstandsglied R1 enthält wenigstens ein erstes MR-Element. Das zweite Widerstandsglied R2 enthält wenigstens ein zweites MR-Element. Das dritte Widerstandsglied R3 enthält wenigstens ein drittes MR-Element. Das vierte Widerstandsglied R4 enthält wenigstens ein viertes MR-Element.
  • In der vorliegenden Ausführungsform enthält insbesondere das erste Widerstandsglied R1 mehrere erste MR-Elemente, die in Reihe verbunden sind, das zweite Widerstandsglied R2 enthält mehrere zweite MR-Elemente, die in Reihe verbunden sind, das dritte Widerstandsglied R3 enthält mehrere dritte MR-Elemente, die in Reihe verbunden sind, und das vierte Widerstandsglied R4 enthält mehrere vierte MR-Elemente, die in Reihe verbunden sind.
  • Die MR-Elemente, die in jeder der Wheatstonebrückenschaltungen 21A und 21B enthalten sind, sind Spinventil-MR-Elemente. Die Spinventil-MR-Elemente enthalten jeweils eine Schicht mit fester Magnetisierung, die eine Magnetisierung aufweist, deren Richtung fest ist, eine freie Schicht, die eine Magnetisierung aufweist, deren Richtung gemäß der Richtung des Zielmagnetfelds variabel ist, und eine Abstandsschicht, die zwischen der Schicht mit fester Magnetisierung und der freien Schicht angeordnet ist. Die Spinventil-MR-Elemente können tunnelmagnetoresistive Elemente (TMR-Elemente) oder riesenmagnetoresistive Elemente (GMR-Elemente) sein. In den TMR-Elementen ist die Abstandsschicht eine Tunnelsperrschicht. In den GMR-Elementen ist die Abstandsschicht eine unmagnetische leitfähige Schicht. Der Widerstand jedes Spinventil-MR-Elements variiert gemäß dem Winkel, den die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht mit der Magnetisierungsrichtung der Schicht mit fester Magnetisierung bildet, und besitzt einen minimalen Widerstand, wenn der vorstehende Winkel 0° ist, und einen maximalen Widerstand, wenn der vorstehende Winkel 180° ist. In 7 geben die gefüllten Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit fester Magnetisierung der MR-Elemente an, und die Hohlpfeile geben die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten der MR-Elemente an.
  • In der Wheatstonebrückenschaltung 21A weisen die Schichten mit fester Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsgliedern R1 und R4 Magnetisierungen in einer ersten Richtung auf. Die Schichten mit fester Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsgliedern R2 und R3 weisen Magnetisierungen in einer zweiten Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung auf. Die erste Richtung wird durch das Symbol MP1 bezeichnet, und die zweite Richtung wird durch das Symbol MP2 bezeichnet.
  • In der Wheatstonebrückenschaltung 21A variieren das elektrische Potential an dem Ausgangsanschluss E1, das elektrische Potential an dem Ausgangsanschluss E2 und die Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E1 und E2 gemäß dem Kosinus des Winkels, den die Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA mit der ersten Richtung MP1 bildet. Der Differenzdetektor 22A gibt ein Signal, das der Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E1 und E2 entspricht, als das erste Detektionssignal S1 aus. Das erste Detektionssignal S1 hängt von dem elektrischen Potential an dem Ausgangsanschluss E1, dem elektrischen Potential an dem Ausgangsanschluss E2 und der Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E1 und E2 ab. Das erste Detektionssignal S1 variiert gemäß der Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA und entspricht deshalb der Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA.
  • In der Wheatstonebrückenschaltung 21B weisen die Schichten mit fester Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsgliedern R1 und R4 Magnetisierungen in einer dritten Richtung auf. Die Schichten mit fester Magnetisierung der MR-Elemente in den Widerstandsgliedern R2 und R3 weisen Magnetisierungen in einer vierten Richtung entgegengesetzt der dritten Richtung auf. Die dritte Richtung wird durch das Symbol MP3 bezeichnet, und die vierte Richtung wird durch das Symbol MP4 bezeichnet. Die dritte Richtung MP3 ist gleich der zweiten Richtung MP2. Die vierte Richtung MP4 ist gleich der ersten Richtung MP1.
  • In der Wheatstonebrückenschaltung 21B variieren das elektrische Potential an dem Ausgangsanschluss E1, das elektrische Potential an dem Ausgangsanschluss E2 und die Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E1 und E2 gemäß dem Kosinus des Winkels, den die Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB mit der dritten Richtung MP3 bildet. Der Differenzdetektor 22B gibt ein Signal, das der Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E1 und E2 entspricht, als das zweite Detektionssignal S2 aus. Das zweite Detektionssignal S2 hängt von dem elektrischen Potential an dem Ausgangsanschluss E1, dem elektrischen Potential an dem Ausgangsanschluss E2 und der Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E1 und E2 ab. Das zweite Detektionssignal S2 variiert gemäß der Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB und entspricht deshalb der Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB.
  • Wie in 7 gezeigt ist, enthält die Positionsdetektionsvorrichtung 1 einen Signalgenerator 23 zum Erzeugen eines Positionsdetektionssignals S, das einer Detektionszielposition entspricht. Der Signalgenerator 23 erzeugt die Summe aus dem ersten Detektionssignal S1 und dem zweiten Detektionssignal S2 als das Positionsdetektionssignal S. Der Signalgenerator 23 ist beispielsweise aus einem Addierer konstruiert. Die Positionsdetektionsvorrichtung 1 kann als ein Signal, das die Detektionszielposition angibt, das Positionsdetektionssignal S selbst oder ein Signal, das nicht das Positionsdetektionssignal S selbst ist, sondern dem Positionsdetektionssignal S entspricht, wie z. B. ein normiertes Positionsdetektionssignal oder ein korrigiertes Positionsdetektionssignal, ausgeben, was später beschrieben wird.
  • Wenigstens einer aus dem ersten Positionsdetektor 1A und dem zweiten Positionsdetektor 1B kann eine Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines Vormagnetisierungs-Magnetfelds, das an den ersten Magnetsensor 20A oder den zweiten Magnetsensor 20B angelegt werden soll, enthalten. Im Folgenden wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem sowohl der erste Magnetsensor 20A als auch der zweite Magnetsensor 20B mit ihren jeweiligen Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheiten ausgestattet sind.
  • In der folgenden Beschreibung wird die Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit des ersten Positionsdetektors 1A als die erste Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit HMA bezeichnet, und die Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit des zweiten Positionsdetektors 1B wird als die zweite Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit HMB bezeichnet. Das Vormagnetisierungs-Magnetfeld, das durch die erste Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit HMA erzeugt wird, wird als das erste Vormagnetisierungs-Magnetfeld BA bezeichnet, und das Vormagnetisierungs-Magnetfeld, das durch die zweite Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit HMB erzeugt wird, wird als das zweite Vormagnetisierungs-Magnetfeld BB bezeichnet.
  • Ein Beispiel für die Konfiguration der Widerstandsglieder R1, R2, R3 und R4 wird jetzt mit Bezug auf 8 beschrieben. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt eines der Widerstandsglieder R1, R2, R3 und R4 darstellt. In diesem Beispiel enthält das Widerstandsglied mehrere MR-Elemente 150, die in Reihe verbunden sind. 8 zeigt ein einzelnes MR-Element 150.
  • Das MR-Element 150 enthält eine freie Schicht 151, eine Abstandsschicht 152, eine Schicht 153 mit fester Magnetisierung und eine antiferromagnetische Schicht 154, die in dieser Reihenfolge in der Z-Richtung gestapelt sind. Die antiferromagnetische Schicht 154 ist aus einem antiferromagnetischen Material gebildet und ist in Austauschkopplung mit der Schicht 153 mit fester Magnetisierung, um die Magnetisierungsrichtung der Schicht 153 mit fester Magnetisierung festzulegen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Schichten 151 bis 154 jedes MR-Elements 150 in zu der in 8 gezeigten umgekehrter Reihenfolge gestapelt sein können. Jedes MR-Element 150 kann auch ohne die antiferromagnetische Schicht 154 konfiguriert sein. In einer solchen Konfiguration kann beispielsweise eine Schicht mit fester Magnetisierung aus einer imitierten antiferromagnetischen Struktur, die zwei ferromagnetische Schichten und eine unmagnetische Metallschicht, die zwischen die zwei ferromagnetischen Schichten eingeschoben ist, enthält, anstelle der antiferromagnetischen Schicht 154 und der Schicht 153 mit fester Magnetisierung vorgesehen sein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform enthält jede aus der ersten und der zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit HMA und HMB mehrere Magnetpaare 51 und 52, die den mehreren MR-Elementen 150 entsprechen. Die Magnete 51 und 52, die jedes Magnetpaar 51 und 52 bilden, sind einander gegenüber in einer Richtung orthogonal zu der Z-Richtung angeordnet, wobei sich ein MR-Element 150 zwischen den Magneten 51 und 52 befindet. Jedes Magnetpaar 51 und 52 legt ein Vormagnetisierungs-Magnetfeld an ein entsprechendes der MR-Elemente an, die sich zwischen den Magneten 51 und 52 befinden. Das heißt, die mehreren Magnetpaare 51 und 52 legen Vormagnetisierungs-Magnetfelder an die MR-Elemente 150 auf einer Basis Element für Element an. Die Vormagnetisierungs-Magnetfelder, die an die MR-Elemente 150 auf der Basis Element für Element angelegt werden, werden als Element-für-Element-Vormagnetisierungs-Magnetfelder bezeichnet.
  • Die Element-für-Element-Vormagnetisierungs-Magnetfelder, die an die MR-Elemente 150 in dem ersten Magnetsensor 20A angelegt sind, sind in der gleichen Richtung wie das erste Vormagnetisierungs-Magnetfeld BA. Das erste Vormagnetisierungs-Magnetfeld BA enthält die Element-für-Element-Vormagnetisierungs-Magnetfelder, die an die MR-Elemente 150 in dem ersten Magnetsensor 20A angelegt sind.
  • Ähnlich sind die Element-für-Element-Vormagnetisierungs-Magnetfelder, die an die MR-Elemente 150 in dem zweiten Magnetsensor 20B angelegt sind, in der gleichen Richtung wie das zweite Vormagnetisierungs-Magnetfeld BB. Das zweite Vormagnetisierungs-Magnetfeld BB enthält die Element-für-Element-Vormagnetisierungs-Magnetfelder, die an die MR-Elemente 150 in dem zweiten Magnetsensor 20B angelegt sind.
  • Es wird jetzt auf die 1 bis 6 Bezug genommen, um den Betrieb der Antriebsvorrichtung 3 zu beschreiben. Die Antriebsvorrichtung 3 bildet einen Teil des optischen Bildstabilisierungs- und Autofokusmechanismus. Solche Mechanismen werden zuerst kurz beschrieben. Eine Steuereinheit (nicht dargestellt) außerhalb des Kameramoduls 100 steuert die Antriebsvorrichtung 3, den optischen Bildstabilisierungsmechanismus und den Autofokusmechanismus.
  • Der optische Bildstabilisierungsmechanismus ist konfiguriert, handinduziertes Verwackeln unter Verwendung beispielsweise eines Gyrosensors außerhalb des Kameramoduls 100 zu detektieren. Bei Detektion des handinduzierten Verwackelns durch den optischen Bildstabilisierungsmechanismus steuert die nicht dargestellte Steuereinheit die Antriebsvorrichtung 3, um die Position des Objektivs 5 relativ zu dem Substrat 7 abhängig von der Art des Verwackelns zu variieren. Das stabilisiert die absolute Position des Objektivs 5, um den Effekt des Verwackelns zu reduzieren. Die Position des Objektivs 5 relativ zu dem Substrat 7 wird in einer Richtung parallel zu der U-Richtung oder parallel zu der V-Richtung variiert, abhängig von der Art des Verwackelns.
  • Der Autofokusmechanismus ist konfiguriert, einen Zustand zu detektieren, in dem der Fokus auf dem Objekt erreicht wird, beispielsweise unter Verwendung eines Bildsensors 200 oder eines Autofokussensors. Unter Verwendung der Antriebsvorrichtung 3 variiert die nicht dargestellte Steuereinheit die Position des Objektivs 5 relativ zu dem Substrat 7 in einer Richtung parallel zu der Z-Richtung, um den Fokus auf dem Objekt zu erreichen. Das ermöglicht das automatische Fokussieren auf dem Objekt.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung des Betriebs der Antriebsvorrichtung 3 mit Bezug auf den optischen Bildstabilisierungsmechanismus beschrieben. Wenn durch die nicht dargestellte Steuereinheit Ströme durch die Spulen 41 und 42 geleitet werden, bewegt sich das erste Halteelement 14 mit den daran befestigten Magneten 31A und 32A in eine Richtung parallel zu der V-Richtung aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern, die durch die Magnete 31A und 32A erzeugt werden, und der Magnetfelder, die durch die Spulen 41 und 42 erzeugt werden. Als ein Ergebnis bewegt sich auch das Objektiv 5 in die Richtung parallel zu der V-Richtung. Wenn andererseits durch die nicht dargestellte Steuereinheit Ströme durch die Spulen 43 und 44 geleitet werden, bewegt sich das erste Halteelement 14 mit den daran befestigten Magneten 33A und 34A in eine Richtung parallel zu der U-Richtung aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern, die durch die Magnete 33A und 34A erzeugt werden, und der Magnetfelder, die durch die Spulen 43 und 44 erzeugt werden. Als ein Ergebnis bewegt sich auch das Objektiv 5 in die Richtung parallel zu der U-Richtung. Die nicht dargestellte Steuereinheit detektiert die Position des Objektivs 5 durch Messen von Signalen, die den Positionen der Magnete 31A und 34A entsprechen, die durch die zwei Magnetsensoren 30 erzeugt werden.
  • Als Nächstes wird der Betrieb der Antriebsvorrichtung 3 mit Bezug auf den Autofokusmechanismus beschrieben. Um die Position des Objektivs 5 relativ zu dem Substrat 7 in der Z-Richtung zu bewegen, leitet die nicht dargestellte Steuereinheit einen Strom durch die Spule 45, so dass der Strom durch den ersten Leiterabschnitt 45A in der U-Richtung fließt und durch den zweiten Leiterabschnitt 45B in der -U-Richtung fließt, und leitet einen Strom durch die Spule 46, so dass der Strom durch den ersten Leiterabschnitt 46A in der -U-Richtung fließt und durch den zweiten Leiterabschnitt 46B in der U-Richtung fließt. Diese Ströme und die Magnetfelder, die durch die Magnete 31A, 31B, 32A und 32B erzeugt werden, verursachen, dass eine Lorentzkraft in der Z-Richtung auf den ersten und den zweiten Leiterabschnitt 45A und 45B der Spule 45 und den ersten und den zweiten Leiterabschnitt 46A und 46B der Spule 46 ausgeübt wird. Das bewirkt, dass sich das zweite Halteelement 15 mit den daran befestigten Spulen 45 und 46 in der Z-Richtung bewegt. Als ein Ergebnis bewegt sich auch das Objektiv 5 in der Z-Richtung.
  • Um die Position des Objektivs 5 relativ zu dem Substrat 7 in der -Z-Richtung zu bewegen, leitet die nicht dargestellte Steuereinheit Ströme durch die Spulen 45 und 46 in Richtungen entgegengesetzt denjenigen in dem Fall der Bewegung der Position des Objektivs 5 relativ zu dem Substrat 7 in der Z-Richtung.
  • Die Funktion und Effekte der Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden jetzt beschrieben. Die Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird verwendet, um die Position des Objektivs 5 relativ zu dem Substrat 7 zu detektieren. Die Position des Objektivs 5 relativ zu dem Substrat 7 ist die Detektionszielposition für die Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. Nachstehend wird die Detektionszielposition einfach als die Zielposition bezeichnet. Die Zielposition variiert innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs. In der vorliegenden Ausführungsform variiert die Zielposition in einer Richtung der optischen Achse des Objektivs 5, das heißt in einer Richtung parallel zu der Z-Richtung.
  • In der vorliegenden Ausführungsform variiert, wenn die Zielposition variiert, auch die Position des zweiten Halteelements 15 relativ zu sowohl dem Substrat 7 als auch dem ersten Halteelement 14. Wie vorstehend erwähnt hält das erste Halteelement 14 die erste und dritte Magnetfelderzeugungseinheit 11A und 11B, und das zweite Halteelement 15 hält die zweite und die vierte Magnetfelderzeugungseinheit 12A und 12B. Dementsprechend variiert, wenn die Zielposition variiert, die Position der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit 12A relativ zu der ersten Magnetfelderzeugungseinheit 11A, und auch die Position der vierten Magnetfelderzeugungseinheit 12B relativ zu der dritten Magnetfelderzeugungseinheit 11B variiert.
  • Wenn die Zielposition variiert, variiert die Position der zweiten und der vierten Magnetfelderzeugungseinheit 12A und 12B relativ zu dem Substrat 7, während die Position der ersten und der dritten Magnetfelderzeugungseinheit 11A und 11B relativ zu dem Substrat 7 nicht variiert.
  • Deshalb variiert, wenn die Zielposition variiert, die Stärke der zweiten Magnetfeldkomponente MF2, während keines aus der Stärke und Richtung der ersten Magnetfeldkomponente MF1 und der Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 variiert. Wenn die Stärke der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 variiert, variieren die Richtung und die Stärke des ersten Zielmagnetfelds MFA, und dementsprechend variiert der Wert des ersten Detektionssignals S1, das durch den ersten Magnetsensor 20A erzeugt werden soll.
  • Ähnlich variiert, wenn die Zielposition variiert, die Stärke der vierten Magnetfeldkomponente MF4, während keines aus der Stärke und Richtung der dritten Magnetfeldkomponente MF3 und der Richtung der vierten Magnetfeldkomponente MF4 variiert. Wenn die Stärke der vierten Magnetfeldkomponente MF4 variiert, variieren die Richtung und die Stärke des zweiten Zielmagnetfelds MFB, und dementsprechend variiert der Wert des zweiten Detektionssignals S2, das durch den zweiten Magnetsensor 20B erzeugt werden soll.
  • Das Positionsdetektionssignal S, das die Summe aus dem ersten Detektionssignal S1 und dem zweiten Detektionssignal S2 ist, variiert abhängig von der Zielposition. Die nicht dargestellte Steuereinheit detektiert die Zielposition durch Messen des Positionsdetektionssignals S.
  • Es wird jetzt auf 9 Bezug genommen, um die erste und die zweite Richtung MP1 und MP2 und die erste und die zweite Magnetfeldkomponente MF1 und MF2 für den ersten Magnetsensor 20A genau zu beschreiben. In 9 repräsentiert das Symbol RP1 die erste Referenzebene, und das Symbol P1 repräsentiert die erste Detektionsposition. In 9 repräsentiert der mit MF1 beschriftete Pfeil die erste Magnetfeldkomponente MF1, der mit MF2 beschriftete Pfeil repräsentiert die zweite Magnetfeldkomponente MF2, und der mit MFA beschriftete Pfeil repräsentiert das erste Zielmagnetfeld MFA. Ferner repräsentiert in 9 die Achse in der X-Richtung die Stärke Hx eines Magnetfelds in der X-Richtung, und die Achse in der Y-Richtung repräsentiert die Stärke Hy eines Magnetfelds in der Y-Richtung.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Magnetfeldkomponente MF1 in der Y-Richtung. Die zweite Magnetfeldkomponente MF2 ist in einer Richtung, die von der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente MF1 verschieden ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Magnetfeldkomponente MF2 insbesondere in der X-Richtung, die orthogonal zu der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente MF1 ist.
  • Wenn kein Störmagnetfeld vorhanden ist, ist das erste Zielmagnetfeld MFA ein zusammengesetztes Magnetfeld aus der ersten und zweiten Magnetfeldkomponente MF1 und MF2, und deshalb ist die Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA von sowohl der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente MF1 als auch der Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 verschieden und ist zwischen diesen Richtungen. Der variable Bereich der Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA ist unterhalb von 180°. In der vorliegenden Ausführungsform ist, da die Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 orthogonal zu der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente MF1 ist, der variable Bereich der Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA unterhalb von 90°.
  • In 9 repräsentieren die Symbole PP1 und PP2 zwei Richtungen orthogonal zu der ersten Richtung MP1 in der ersten Referenzebene RP1. Zwei Richtungen orthogonal zu der zweiten Richtung MP2 in der erste Referenzebene RP1 sind auch die Richtungen PP1 und PP2. In der vorliegenden Ausführungsform ist jede der zwei Richtungen PP1 und PP2 von sowohl der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente MF1 als auch der Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 verschieden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Referenzrichtung die zweite Richtung MP2. Nachstehend wird der Winkel, den die Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA mit der ersten Referenzrichtung bildet, gesehen in Richtung des Uhrzeigersinns von der ersten Referenzrichtung in 9, als der erste Zielwinkel bezeichnet und durch das Symbol θA gekennzeichnet. Der erste Zielwinkel θA gibt die Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA an. In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt der erste Magnetsensor 20A das erste Detektionssignal S1, das dem ersten Zielwinkel θA entspricht. Der variable Bereich des ersten Zielwinkels θA, der dem variablen Bereich der Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA entspricht, wird durch das Symbol θRA gekennzeichnet.
  • Es wird jetzt auf 10 Bezug genommen, um die dritte und die vierte Richtung MP3 und MP4 und die dritte und vierte Magnetfeldkomponente MF3 und MF4 für den zweiten Magnetsensor 20B genau zu beschreiben. In 10 repräsentiert das Symbol RP2 die zweite Referenzebene, und das Symbol P2 repräsentiert die zweite Detektionsposition. In 10 repräsentiert der mit MF3 beschriftete Pfeil die dritte Magnetfeldkomponente MF3, der mit MF4 beschriftete Pfeil repräsentiert die vierte Magnetfeldkomponente MF4, und der mit MFB beschriftete Pfeil repräsentiert das zweite Zielmagnetfeld MFB. Ferner repräsentiert in 10 die Achse in der X-Richtung die Stärke Hx eines Magnetfelds in der X-Richtung, und die Achse in der Y-Richtung repräsentiert die Stärke Hy eines Magnetfelds in der Y-Richtung.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die dritte Magnetfeldkomponente MF3 in der -Y-Richtung, die entgegengesetzt der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente MF1 ist. Die vierte Magnetfeldkomponente MF4 ist in einer Richtung, die von der Richtung der dritten Magnetfeldkomponente MF3 verschieden ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die vierte Magnetfeldkomponente MF4 insbesondere in der -X-Richtung, die entgegengesetzt der Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 und orthogonal zu der Richtung der dritten Magnetfeldkomponente MF3 ist.
  • Wenn kein Störmagnetfeld vorhanden ist, ist das zweite Zielmagnetfeld MFB ein zusammengesetztes Magnetfeld aus den dritten und vierten Magnetfeldkomponente MF3 und MF4, und deshalb ist die Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB von sowohl der Richtung der dritten Magnetfeldkomponente MF3 als auch der Richtung der vierten Magnetfeldkomponente MF4 verschieden und ist zwischen diesen Richtungen. Der variable Bereich der Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB ist unterhalb von 180°. In der vorliegenden Ausführungsform ist, da die Richtung der vierten Magnetfeldkomponente MF4 orthogonal zu der Richtung der dritten Magnetfeldkomponente MF3 ist, der variable Bereich der Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB unterhalb von 90°.
  • In 10 repräsentieren die Symbole PP3 und PP4 zwei Richtungen orthogonal zu der dritten Richtung MP3 in der zweiten Referenzebene RP2. Zwei Richtungen orthogonal zu der vierten Richtung MP4 in der zweiten Referenzebene RP2 sind ebenfalls die Richtungen PP3 und PP4. In der vorliegenden Ausführungsform ist jede der zwei Richtungen PP3 und PP4 von sowohl der Richtung der dritten Magnetfeldkomponente MF3 als auch der Richtung der vierten Magnetfeldkomponente MF4 verschieden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Referenzrichtung die vierte Richtung MP4. Nachstehend wird der Winkel, den die Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB mit der zweiten Referenzrichtung bildet, gesehen in Richtung des Uhrzeigersinns von der zweiten Referenzrichtung in 10, als der zweite Zielwinkel bezeichnet und durch das Symbol θB gekennzeichnet. Der zweite Zielwinkel θB gibt die Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB an. In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt der zweite Magnetsensor 20B das zweite Detektionssignal S2, das dem zweiten Zielwinkel θB entspricht. Der variable Bereich des zweiten Zielwinkels θB, der dem variablen Bereich der Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB entspricht, wird durch das Symbol θRB gekennzeichnet.
  • In Anbetracht der Genauigkeit der Produktion der MR-Elemente, der Genauigkeit der Positionierung der Magnetsensoren 20A und 20B, die Genauigkeit der Positionierung der ersten bis vierten Magnetfelderzeugungseinheiten 11A, 12A, 11B und 12B oder anderer Faktoren können sich die erste bis vierte Richtung MP1 bis MP4 und die entsprechenden Richtungen der ersten bis vierten Magnetfeldkomponenten MF1 bis MF4 geringfügig von den vorstehend beschriebenen Richtungen unterscheiden.
  • Die Zielposition wird jetzt beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem Substrat 7 und dem Objektiv 5, wenn das Objektiv 5 von dem Substrat 7 am weitesten entfernt ist, als der Maximalabstand bezeichnet. Die Zielposition ist als ein Wert repräsentiert, der durch Subtrahieren des Abstands zwischen dem Objektiv 5 an irgendeiner Position und dem Substrat 7 von dem Maximalabstand erhalten wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Bewegungsbereich der Zielposition auf einen Bereich von 0 bis 400 µm eingestellt.
  • Jetzt werden Definitionen mehrerer hier verwendeter Begriffe präsentiert. Die folgende Beschreibung nimmt an, dass kein Störmagnetfeld vorhanden ist, sofern nicht anders angegeben.
  • Wie hier verwendet bezieht sich ein erster Referenzwert auf einen Mittelwert aus dem Maximalwert und dem Minimalwert des ersten Detektionssignals S1, wenn die Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA über einen Bereich von 360° variiert. Ähnlich bezieht sich ein zweiter Referenzwert auf einen Mittelwert aus dem Maximalwert und dem Minimalwert des zweiten Detektionssignals S2, wenn die Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB über den Bereich von 360° variiert. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Maximalwert und der Minimalwert des zweiten Detektionssignals S2, wenn die Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB über den Bereich von 360° variiert, jeweils gleich dem Maximalwert und dem Minimalwert des ersten Detektionssignals S1, wenn die Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA über den Bereich von 360° variiert. Ferner ist der zweite Referenzwert gleich dem ersten Referenzwert.
  • Ein erstes normiertes Detektionssignal NS1 bezieht sich auf ein Signal, das durch Normalisieren des ersten Detektionssignals S1, so dass sein Maximalwert und Minimalwert, wenn die Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA über den Bereich von 360° variiert, 1 bzw. -1 entsprechen, erhalten wird. Der Wert null des ersten normierten Detektionssignals NS1 entspricht dem vorstehend genannten ersten Referenzwert.
  • Ähnlich bezieht sich ein zweites normiertes Detektionssignal NS2 auf ein Signal, das durch Normalisieren des zweiten Detektionssignals S2, so dass sein Maximalwert und Minimalwert, wenn die Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB über den Bereich von 360° variiert, 1 bzw. -1 entsprechen, erhalten wird. Der Wert null des zweiten normierten Detektionssignals NS2 entspricht dem vorstehend genannten zweiten Referenzwert.
  • Ein normiertes Positionsdetektionssignal NS bezieht sich auf die Summe aus dem ersten normierten Detektionssignal NS1 und dem zweiten normierten Detektionssignal NS2. Das normierte Positionsdetektionssignal NS entspricht einem Signal, das durch Normalisieren des Positionsdetektionssignals S auf die gleiche Weise wie die Normalisierungen des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2, die vorstehend beschrieben sind, erhalten wird.
  • Das erste normierte Detektionssignal NS1, das zweite normierte Detektionssignal NS2 und das normierte Positionsdetektionssignal NS sind gemeinsam als normierte Detektionssignale bezeichnet.
  • Ein erstes korrigiertes Detektionssignal CS1 bezieht sich auf ein Signal, das durch Korrigieren des ersten normierten Detektionssignals NS1 durch Hinzufügen eines Versatzes bei Bedarf erhalten wird, so dass der Wert des ersten normierten Detektionssignals NS1, wenn die Zielposition in der Mitte ihres Bewegungsbereichs ist, null entspricht.
  • Ähnlich bezieht sich ein zweites korrigiertes Detektionssignal CS2 auf ein Signal, das durch Korrigieren des zweiten normierten Detektionssignals NS2 durch Hinzufügen eines Versatzes bei Bedarf erhalten wird, so dass der Wert des zweiten normierten Detektionssignals NS2, wenn die Zielposition in der Mitte ihres Bewegungsbereichs ist, null entspricht.
  • Ein korrigiertes Positionsdetektionssignal CS bezieht sich auf die Summe aus dem ersten korrigierten Detektionssignal CS1 und dem zweiten korrigierten Detektionssignal CS2.
  • Das erste korrigierte Detektionssignal CS1, das zweite korrigierte Detektionssignal CS2 und das korrigierte Positionsdetektionssignal CS sind gemeinsam als korrigierte Detektionssignale bezeichnet.
  • Für jedes aus dem ersten Detektionssignal S1, dem zweiten Detektionssignal S2 und dem Positionsdetektionssignal S ist der Grad der Linearität seiner Variationen in Bezug auf Variationen der Zielposition als Linearität des Signals bezeichnet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform enthält der variable Bereich des ersten Detektionssignals S1, der dem Bewegungsbereich der Zielposition entspricht, den ersten Referenzwert, und der variable Bereich des zweiten Detektionssignals S2, das dem Bewegungsbereich der Zielposition entspricht, enthält den zweiten Referenzwert. Aufgrund dessen erreicht die Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine hohe Linearität des Positionsdetektionssignals S und ist somit zum Ausführen der Positionsdetektion mit hoher Genauigkeit fähig, selbst wenn sie einem Störmagnetfeld ausgesetzt ist.
  • Der Grund, warum der vorstehend beschriebene Effekt erhalten wird, wird jetzt beschrieben. Zuerst wird eine Beschreibung des Grunds gegeben, warum die Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hohe Linearität des Positionsdetektionssignals S erreicht. Die Linearität des ersten Detektionssignals S1 ist an Werten nahe dem ersten Referenzwert hoch und wird mit zunehmender Differenz von dem ersten Referenzwert niedriger. Ähnlich ist die Linearität des zweiten Detektionssignals S2 an Werten nahe dem zweiten Referenzwert hoch und wird mit zunehmender Differenz von dem zweiten Referenzwert niedriger. Somit ist es dadurch, dass es ermöglicht wird, dass die entsprechenden variablen Bereiche des ersten Detektionssignals S1 und des zweiten Detektionssignals S2 den ersten Referenzwert bzw. den zweiten Referenzwert enthalten, möglich, die Linearität des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2 zu verbessern, und als ein Ergebnis ist es möglich, die Linearität des Positionsdetektionssignals S zu verbessern.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung des Grunds gegeben, warum die Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zum Ausführen von Positionsdetektion mit hoher Genauigkeit fähig ist, selbst wenn sie einem Störmagnetfeld ausgesetzt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Richtung der dritten Magnetfeldkomponente MF3 der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente MF1 entgegengesetzt, und die Richtung der vierten Magnetfeldkomponente MF4 ist der Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 entgegengesetzt. Andererseits sind ein Störmagnetfeld, das an den ersten Magnetsensor 20A angelegt ist, und ein Störmagnetfeld, das an den zweiten Magnetsensor 20B angelegt sind, in der gleichen Richtung. Als ein Ergebnis steigt, wenn ein Störmagnetfeld an jeden aus dem ersten und dem zweiten Magnetsensor 20A und 20B angelegt ist, eines aus dem ersten und dem zweiten Detektionssignal S1 und S2 an, während das andere abnimmt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind, da das Positionsdetektionssignal S die Summe aus dem ersten Detektionssignal S1 und dem zweiten Detektionssignal S2 ist, Variationen in dem Positionsdetektionssignal S, die durch ein Störmagnetfeld verursacht werden, reduziert.
  • Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da der variable Bereich des ersten Detektionssignals S1 den ersten Referenzwert enthält und der variable Bereich des zweiten Detektionssignals S2 den zweiten Referenzwert enthält, die Linearität des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2 hoch. Das reduziert die Differenz zwischen der Größe des Anstiegs eines aus dem ersten und dem zweiten Detektionssignal S1 und S2 und die Größe des Abnehmens des anderen, wenn ein Störmagnetfeld an jeden aus dem ersten und dem zweiten Magnetsensor 20A und 20B angelegt wird. Dementsprechend erreicht die Ausführungsform eine weitere Reduzierung der Variationen in dem Positionsdetektionssignal S, die durch ein Störmagnetfeld verursacht sind.
  • Aus den vorstehend beschriebenen Gründen erreicht die Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine hohe Linearität des Positionsdetektionssignals S und ist zum Ausführen der Positionsdetektion mit hoher Genauigkeit fähig, selbst wenn sie einem Störmagnetfeld ausgesetzt ist.
  • Um den vorstehend beschriebenen Effekt zu verstärken ist es vorzuziehen, dass ein Wert in der Mitte des variablen Bereichs des ersten Detektionssignals S1 der erste Referenzwert ist und ein Wert in der Mitte des variablen Bereichs des zweiten Detektionssignals S2 der zweite Referenzwert ist. Um das zu erreichen, ist die Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA, wenn das erste Detektionssignal S1 der erste Referenzwert ist, vorzugsweise gleich einer der zwei Richtungen PP1 und PP2 orthogonal zu der Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung in dem ersten Magnetsensor 20A. Ähnlich ist die Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB, wenn das zweite Detektionssignal S2 der zweite Referenzwert ist, vorzugsweise gleich einer der zwei Richtungen PP3 und PP4 orthogonal zu der Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung in dem zweiten Magnetsensor 20B.
  • Für die Positionsdetektionsvorrichtung 1 können sich, selbst wenn die Stärken der ersten und dritten Magnetfeldkomponenten MF1 und MF3 den gleichen Absolutwert aufweisen, die Stärken der zweiten und vierten Magnetfeldkomponenten MF2 und MF4, die der gleichen Zielposition entsprechen, im Absolutwert voneinander unterscheiden, beispielsweise aufgrund von Einschränkungen bei der Anordnung der Magnete 13A und 13B. 3 stellt ein Beispiel eines solchen Falls dar, in dem sich die Magnete 13A und 13B an unterschiedlichen Positionen in der Z-Richtung befinden. Wenn die sich Stärken der zweite und vierten Magnetfeldkomponenten MF2 und MF4, die der gleichen Zielposition entsprechen, im Absolutwert voneinander unterscheiden, wie in diesem Beispiel, kann die vorstehend genannte Bedingung, dass der variable Bereich des ersten Detektionssignals S1 den ersten Referenzwert enthält und der variable Bereich des zweiten Detektionssignals S2 den zweiten Referenzwert enthält, nicht erfüllt sein, falls keine Maßnahmen ergriffen werden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält wenigstens einer aus dem ersten und dem zweiten Positionsdetektor 1A und 1B die Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines Vormagnetisierungs-Magnetfelds, das an den ersten oder den zweiten Magnetsensor 20A oder 20B angelegt werden soll. Das ermöglicht, dass die vorstehend beschriebene Bedingung erfüllt wird, selbst wenn sich die Stärken der zweiten und vierten Magnetfeldkomponente MF2 und MF4, die der gleichen Zielposition entsprechen, im Absolutwert unterscheiden. Genauer gesagt, variiert durch Anlegen eines Vormagnetisierungs-Magnetfelds an wenigstens einen aus dem ersten und dem zweiten Magnetsensor 20A und 20B wenigstens einer aus dem variablen Bereich des ersten Detektionssignals S1 und dem variablen Bereich des zweiten Detektionssignals S2. Das ermöglicht Anpassungen, so dass die vorstehend beschriebene Bedingung erfüllt werden kann.
  • Ein erstes und ein zweites Beispiel der Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und eine Positionsdetektionsvorrichtung eines Vergleichsbeispiels werden jetzt beschrieben.
  • [Erstes Beispiel]
  • Das erste Beispiel der Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird beschrieben. 11 ist ein erläuterndes Diagramm, das die erste bis vierte Magnetfeldkomponente in dem ersten Beispiel darstellt. In 11 geben die Pfeile, die mit MF1, MF2, MF3 und MF4 beschriftet sind, die Richtungen und Stärken der ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Magnetfeldkomponente an. In dem ersten Beispiel sind die Stärken der ersten und der dritten Magnetfeldkomponente MF1 und MF3 im Absolutwert gleich, und die Stärken der zweiten und der vierten Magnetfeldkomponente MF2 und MF4, die der gleichen Zielposition entsprechen, sind im Absolutwert gleich.
  • In dem ersten Beispiel enthält keiner aus dem ersten und dem zweiten Positionsdetektor 1A und 1 B eine Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit.
  • In dem ersten Beispiel ist ein Wert in der Mitte des variablen Bereichs des ersten Detektionssignals S1 der erste Referenzwert, und ein Wert in der Mitte des variablen Bereichs des zweiten Detektionssignals S2 ist der zweite Referenzwert. Ferner ist die Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA, wenn das erste Detektionssignal S1 der erste Referenzwert ist, gleich der Richtung PP1, die eine aus den zwei Richtungen PP1 und PP2 orthogonal zu der Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung in dem ersten Magnetsensor 20A ist. Die Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB, wenn das zweite Detektionssignal S2 der zweite Referenzwert ist, ist gleich der Richtung PP3, die eine aus den zwei Richtungen PP3 und PP4 orthogonal zu der Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung in dem zweiten Magnetsensor 20B ist.
  • Als Beispiel ist hier angenommen, dass dann, wenn die Zielposition die Mitte ihres Bewegungsbereichs ist, der Absolutwert der Stärke der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 gleich dem Absolutwert der Stärke der ersten Magnetfeldkomponente MF1 ist und der Absolutwert der Stärke der vierten Magnetfeldkomponente MF4 gleich dem Absolutwert der Stärke der dritten Magnetfeldkomponente MF3 ist. In diesem Fall ist das erste Zielmagnetfeld MFA in einer Richtung, die um 45° im Uhrzeigersinn von der Y-Richtung gedreht ist, und das zweite Zielmagnetfeld MFB ist in einer Richtung, die um 45° im Uhrzeigersinn von der -Y-Richtung gedreht ist. Somit ist in diesem Beispiel die Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung in dem ersten Magnetsensor 20A so eingestellt, dass die Richtung PP1 mit der Richtung zusammenfällt, die um 45° im Uhrzeigersinn aus der Y-Richtung gedreht ist, und die Magnetisierungsrichtung der Schichten mit fester Magnetisierung in dem zweiten Magnetsensor 20B ist so eingestellt, dass die Richtung PP3 mit der Richtung zusammenfällt, die um 45° im Uhrzeigersinn aus der -Y-Richtung gedreht ist.
  • 12 ist eine Kennlinie, die die variablen Bereiche θRA und θRB des ersten und zweiten Zielwinkel θA und θB in dem ersten Beispiel darstellt. In 12 repräsentiert die horizontale Achse den ersten und den zweiten Zielwinkel θA und θB, und die vertikale Achse repräsentiert das erste und das zweite normierte Detektionssignal NS1 und NS2. Wie in 12 gezeigt ist, enthalten sowohl der variable Bereich des ersten normierten Detektionssignals NS1, der dem variablen Bereich θRA entspricht, als auch der variable Bereich des zweiten normierten Detektionssignals NS2, der dem variablen Bereich θRB entspricht, null, was dem ersten und dem zweiten Referenzwert entspricht. In dem ersten Beispiel sind insbesondere ein Wert in der Mitte des variablen Bereichs des ersten normierten Detektionssignals NS1 und ein Wert in der Mitte des variablen Bereichs des zweiten normierten Detektionssignals NS2 beide null.
  • 13 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen darstellt, wenn in dem ersten Beispiel kein Störmagnetfeld vorhanden ist. In 13 repräsentiert die horizontale Achse die Zielposition, und die vertikale Achse repräsentiert das erste korrigierte Detektionssignal CS1, das zweite korrigierte Detektionssignal CS2 und das korrigierte Detektionssignal CS.
  • 14 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen darstellt, wenn in dem ersten Beispiel ein Störmagnetfeld vorhanden ist. In 14 repräsentiert die horizontale Achse die Zielposition, und die vertikale Achse repräsentiert das erste korrigierte Detektionssignal CS1, das zweite korrigierte Detektionssignal CS2 und das korrigierte Detektionssignal CS. Hier ist angenommen, dass das Störmagnetfeld eine Komponente in der X-Richtung enthält.
  • 15 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Zielposition und einem störungsinduzierten Fehler in dem ersten Beispiel darstellt. Der störungsinduzierte Fehler ist ein Wert, der durch Subtrahieren des korrigierten Positionsdetektionssignals CS, wenn kein Störmagnetfeld vorhanden ist, von dem korrigierten Positionsdetektionssignal CS, wenn ein Störmagnetfeld vorhanden ist, erhalten wird.
  • In dem ersten Beispiel, wie aus den 13 und 14 zu erkennen ist, weist das korrigierte Detektionssignal CS eine hohe Linearität auf, unabhängig davon, ob ein Störmagnetfeld vorhanden ist oder nicht. Ferner ist, wie in 15 gezeigt ist, der störungsinduzierte Fehler ausreichend klein relativ zu dem Umfang des variablen Bereichs des korrigierten Positionsdetektionssignals CS, der dem Bewegungsbereich der Zielposition entspricht. Das gibt an, dass das erste Beispiel den vorstehend beschriebenen Effekt der Positionsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform erreicht.
  • [Vergleichsbeispiel]
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung einer Positionsdetektionsvorrichtung eines Vergleichsbeispiels gegeben. 16 ist ein erläuterndes Diagramm ähnlich 11, das die ersten bis vierten Magnetfeldkomponenten MF1, MF2, MF3 und MF4 in dem Vergleichsbeispiel darstellt. In dem Vergleichsbeispiel sind der Absolutwert der Stärke der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 und der Absolutwert der Stärke der vierten Magnetfeldkomponente MF4, die der gleichen Zielposition entsprechen, größer als in dem ersten Beispiel. Ferner sind in dem Vergleichsbeispiel der Absolutwert der Stärke der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 und der Absolutwert der Stärke der vierten Magnetfeldkomponente MF4, die der gleichen Zielposition entsprechen, voneinander verschieden, wobei der letztere größer ist als der erste. Ferner enthält in dem Vergleichsbeispiel keiner aus dem ersten und dem zweiten Positionsdetektor 1A und 1B die Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit. Die Konfiguration der Positionsdetektionsvorrichtung des Vergleichsbeispiels ist ansonsten gleich der des ersten Beispiels.
  • 17 ist eine Kennlinie ähnlich 12, die die variablen Bereiche θRA und θRB des ersten und zweiten Zielwinkels θA und θB in dem Vergleichsbeispiel darstellt. In dem Vergleichsbeispiel ist die Untergrenze des variablen Bereichs des ersten normierten Detektionssignals NS1, der dem variablen Bereich θRA entspricht, null. Ferner enthält der variable Bereich des zweiten normierten Detektionssignals NS2, der dem variablen Bereich θRB entspricht, nicht null.
  • 18 ist eine Kennlinie ähnlich 13, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn kein Störmagnetfeld vorhanden ist, in dem Vergleichsbeispiel darstellt.
  • 19 ist eine Kennlinie ähnlich 14, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn in dem Vergleichsbeispiel ein Störmagnetfeld vorhanden ist, darstellt. Das Störmagnetfeld ist gleich dem in dem ersten Beispiel.
  • 20 ist eine Kennlinie ähnlich 15, die die Beziehung zwischen der Zielposition und dem störungsinduzierten Fehler in dem Vergleichsbeispiel darstellt.
  • Wie in 20 gezeigt ist, ist der störungsinduzierte Fehler in dem Vergleichsbeispiel größer als in dem ersten Beispiel. Der störungsinduzierte Fehler in dem Vergleichsbeispiel ist so groß, dass er relativ zu dem Ausmaß des variablen Bereichs des korrigierten Positionsdetektionssignals CS, der dem Bewegungsbereich der Zielposition entspricht, nicht vernachlässigbar ist. Die Positionsdetektionsvorrichtung des Vergleichsbeispiels ist somit nicht fähig, Positionsdetektion mit hoher Genauigkeit auszuführen, wenn sie einem Störmagnetfeld ausgesetzt ist.
  • [Zweites Beispiel]
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung eines zweiten Beispiels der Positionsdetektionsvorrichtung 1 gegeben. 21 ist ein erläuterndes Diagramm ähnlich 11, das die ersten bis vierten Magnetfeldkomponenten MF1, MF2, MF3 und MF4 in dem zweiten Beispiel darstellt. Die erste bis vierte Magnetfeldkomponente MF1, MF2, MF3 und MF4 in dem zweiten Beispiel sind gleich denen in dem Vergleichsbeispiel.
  • In dem zweiten Beispiel enthalten sowohl der erste als auch der zweite Positionsdetektor 1A und 1B ihre entsprechenden Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheiten. Wie in 21 gezeigt ist, ist das erste Vormagnetisierungs-Magnetfeld BA in der -X-Richtung. Der Absolutwert der Stärke des ersten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BA ist gleich dem Absolutwert der Stärke der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 des zweiten Beispiels minus dem Absolutwert der Stärke der zweiten Magnetfeldkomponente MF2 des ersten Beispiels. Das zweite Vormagnetisierungs-Magnetfeld BB ist in der X-Richtung. Der Absolutwert der Stärke des zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BB ist gleich dem Absolutwert der Stärke der vierten Magnetfeldkomponente MF4 des zweiten Beispiels minus dem Absolutwert der Stärke der vierten Magnetfeldkomponente MF4 des ersten Beispiels. Der Absolutwert der Stärke des zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BB ist von dem Absolutwert der Stärke des ersten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BA verschieden. Die Konfiguration des zweiten Beispiels der Positionsdetektionsvorrichtung 1 ist ansonsten gleich der des ersten Beispiels.
  • Die variablen Bereiche θRA und θRB des ersten und zweiten Zielwinkels θA und θB in dem zweiten Beispiel sind gleich oder beinahe gleich den variablen Bereichen θRA bzw. θRB in dem ersten Beispiel (siehe 12).
  • 22 ist eine Kennlinie ähnlich 13, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn kein Störmagnetfeld vorhanden ist, in dem zweiten Beispiel darstellt.
  • 23 ist eine Kennlinie ähnlich 14, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, ein Störmagnetfeld vorhanden ist, wenn in dem zweiten Beispiel darstellt. Das Störmagnetfeld ist gleich dem in dem ersten Beispiel.
  • 24 ist eine Kennlinie ähnlich 15, die die Beziehung zwischen der Zielposition und dem störungsinduzierten Fehler in dem zweiten Beispiel darstellt.
  • In dem zweiten Beispiel, wie aus den 22 und 23 zu erkennen ist, weist das korrigierte Detektionssignal CS eine hohe Linearität auf, unabhängig davon, ob ein Störmagnetfeld vorhanden ist oder nicht. Ferner ist, wie in 24 gezeigt ist, der störungsinduzierte Fehler ausreichend klein relativ zu dem Umfang des variablen Bereichs des korrigierten Positionsdetektionssignals CS, das dem Bewegungsbereich der Zielposition entspricht. Das gibt an, dass das zweite Beispiel den vorstehend beschriebenen Effekt der Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erreicht.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Eine Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird jetzt beschrieben. In der Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform sind das erste und das zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfeld BA und BB von denen in dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform verschieden. In der zweiten Ausführungsform sind die Richtung des ersten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BA und die Richtung des zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BB zueinander nicht parallel.
  • 25 ist ein erläuterndes Diagramm ähnlich 11, das die ersten bis vierten Magnetfeldkomponenten MF1, MF2, MF3 und MF4 in der zweiten Ausführungsform darstellt. Die erste bis vierte Magnetfeldkomponente MF1, MF2, MF3 und MF4 in der vorliegenden Ausführungsform sind gleich denen in dem zweiten Beispiel der ersten Ausführungsform.
  • In der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie in 25 gezeigt ist, das erste Vormagnetisierungs-Magnetfeld BA eine Komponente in der -X-Richtung und eine Komponente in der -Y-Richtung. Der Absolutwert der Stärke der Komponente in der -X-Richtung des ersten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BA ist gleich dem Absolutwert der Stärke des ersten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BA in dem zweiten Beispiel der ersten Ausführungsform.
  • Ferner enthält in der vorliegenden Ausführungsform das zweite Vormagnetisierungs-Magnetfeld BB eine Komponente in der X-Richtung und eine Komponente in der Y-Richtung. Der Absolutwert der Stärke der Komponente in der X-Richtung des zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BB ist gleich dem Absolutwert der Stärke des zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BB in dem zweiten Beispiel der ersten Ausführungsform.
  • Der Absolutwert der Stärke der Komponente in der Y-Richtung des zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BB ist gleich dem Absolutwert der Stärke der Komponente in der -Y-Richtung des ersten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BA.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit fester Magnetisierung in dem ersten und zweiten Magnetsensor 20A und 20B unter Berücksichtigung der Vormagnetisierungs-Magnetfelder BA und BB so eingestellt, dass die Richtung PP1 mit der Richtung des ersten Zielmagnetfelds MFA zusammenfallen wird, wenn die Zielposition in der Mitte seines Bewegungsbereichs ist, und die Richtung PP3 mit der Richtung des zweiten Zielmagnetfelds MFB zusammenfallen wird, wenn die Zielposition in der Mitte seines Bewegungsbereichs ist.
  • Die Konfiguration der Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ansonsten gleich derjenigen des zweiten Beispiels der Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Die variablen Bereiche θRA und θRB des ersten und des zweiten Zielwinkels θA und θB in der vorliegenden Ausführungsform können gleich den oder beinahe gleich den variablen Bereichen θRA bzw. θRB (siehe 12) in dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform sein.
  • 26 ist eine Kennlinie ähnlich 13, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn kein Störmagnetfeld vorhanden ist, in der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
  • 27 ist eine Kennlinie ähnlich 14, die die Beziehung zwischen der Zielposition und den korrigierten Detektionssignalen, wenn ein Störmagnetfeld vorhanden ist, in der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Das Störmagnetfeld ist gleich dem in dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform.
  • 28 ist eine Kennlinie ähnlich 15, die die Beziehung zwischen der Zielposition und dem störungsinduzierten Fehler in der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform, wie aus den 26 und 27 zu erkennen ist, weist das korrigierte Detektionssignal CS eine hohe Linearität auf, unabhängig davon, ob ein Störmagnetfeld vorhanden ist oder nicht. Ferner ist, wie in 28 gezeigt ist, der störungsinduzierte Fehler ausreichend klein relativ zu dem Umfang des variablen Bereichs des korrigierten Positionsdetektionssignals CS, der dem Bewegungsbereich der Zielposition entspricht. Das gibt an, dass die Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den gleichen Effekt wie den der Positionsdetektionsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform bereitstellt.
  • Ferner zeigt, wie aus dem Vergleich zwischen den 13 und 26 ersichtlich ist, die vorliegende Ausführungsform einen größeren Änderungsgradienten in dem korrigierten Positionsdetektionssignal CS versus der Änderung der Zielposition im Vergleich zu dem ersten Beispiel der ersten Ausführungsform. Der Gradient entspricht der Empfindlichkeit der Positionsdetektionsvorrichtung 1. Der Gradient variiert gemäß dem Absolutwert der Stärke der Komponente in der -Y-Richtung des ersten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BA und dem Absolutwert der Stärke der Komponente in der Y-Richtung des zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BB. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es somit möglich, die Empfindlichkeit der Positionsdetektionsvorrichtung 1 durch Ändern der vorstehend genannten Absolutwerte anzupassen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann das erste Vormagnetisierungs-Magnetfeld BA eine Komponente in der Y-Richtung anstelle der Komponente in der -Y-Richtung enthalten, und das zweite Vormagnetisierungs-Magnetfeld BB kann eine Komponente in der -Y-Richtung anstelle der Komponente in der Y-Richtung enthalten.
  • Ferner können in der vorliegenden Ausführungsform der Absolutwert der Stärke der ersten Magnetfeldkomponente MF1 und der Absolutwert der Stärke der dritten Magnetfeldkomponente MF3 voneinander verschieden sein. In einem solchen Fall können die entsprechenden Komponenten in einer Richtung parallel zu der Y-Richtung des ersten und des zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BA und BB in der Stärke voneinander verschieden gemacht werden, so dass ein zusammengesetztes Magnetfeld aus der ersten Magnetfeldkomponente MF1 und der Komponente in der Richtung parallel zu der Y-Richtung des ersten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BA und ein zusammengesetztes Magnetfeld aus der dritten Magnetfeldkomponente MF3 und der Komponente in der Richtung parallel zu der Y-Richtung des zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds BB in wechselseitig entgegengesetzten Richtungen sein werden und gleiche Absolutwerte aufweisen.
  • Die Konfiguration, der Betrieb und die Effekte der vorliegenden Ausführungsform sind ansonsten gleich wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden. Beispielsweise sind, soweit die Anforderungen der beigefügten Ansprüche erfüllt sind, die Formen und die Positionierung der ersten bis vierten Magnetfelderzeugungseinheiten und die Positionierung der Magnetsensoren 20A und 20B nicht auf die entsprechenden Beispiele, die in den vorstehenden Ausführungsformen dargestellt sind, beschränkt, sondern können frei gewählt werden.
  • Ferner können, soweit die Anforderungen der beigefügten Ansprüche erfüllt sind, die Richtungen der ersten bis vierten Magnetfeldkomponente frei gewählt werden.
  • Ferner kann jeder der Magnetsensoren 20A und 20B ohne die Wheatstonebrückenschaltung und den Differenzdetektor konfiguriert sein. Beispielsweise kann jeder der Magnetsensoren 20A und 20B so konfiguriert sein, dass er den Stromversorgungsanschluss V, den Masseanschluss G, den ersten Ausgangsanschluss E1 und das erste und zweite Widerstandsglied R1 und R2 enthält und keines aus dem zweiten Ausgangsanschluss E2, dem dritten und vierten Widerstandsglied R3 und R4 und dem Differenzdetektor 22 enthält. In einem solchen Fall ist jedes aus dem ersten und dem zweiten Detektionssignal S1 und S2 ein Signal, das von dem elektrischen Potential an dem ersten Ausgangsanschluss E1 abhängt.
  • Die Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist verwendbar, um nicht nur eine Objektivposition, sondern auch die Position irgendeines Objekts, das sich in einer vorbestimmten Richtung bewegt zu detektieren.
  • Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung angesichts der vorstehenden Lehren möglich. Somit ist zu verstehen, dass innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente die Erfindung in anderen Ausführungsformen als den vorstehenden am weitesten vorzuziehenden Ausführungsformen praktiziert werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2016/0231528 A1 [0003, 0005, 0006]
    • DE 102006035661 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Positionsdetektionsvorrichtung (1) zum Detektieren einer Detektionszielposition, die innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs variiert, die Folgendes umfasst: einen ersten Positionsdetektor (1A); einen zweiten Positionsdetektor (1B), und einen Signalgenerator (23) zum Erzeugen eines Positionsdetektionssignals, das der Detektionszielposition entspricht, wobei der erste Positionsdetektor (1A) eine erste Magnetfelderzeugungseinheit (11A) zum Erzeugen eines ersten Magnetfelds, eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit (12A) zum Erzeugen eines zweiten Magnetfelds und einen ersten Magnetsensor (20A) enthält, der zweite Positionsdetektor (1B) eine dritte Magnetfelderzeugungseinheit (11B) zum Erzeugen eines dritten Magnetfelds, eine vierte Magnetfelderzeugungseinheit (12B) zum Erzeugen eines vierten Magnetfelds und einen zweiten Magnetsensor (20B) enthält, der erste Magnetsensor (20A) konfiguriert ist, an einer ersten Detektionsposition in einer ersten Referenzebene ein erstes Detektionszielmagnetfeld zu detektieren und ein erstes Detektionssignal zu erzeugen, dessen Größe gemäß einer Richtung des ersten Detektionszielmagnetfelds variiert, wobei das erste Detektionszielmagnetfeld eine Magnetfeldkomponente parallel zu der ersten Referenzebene ist, der zweite Magnetsensor (20B) konfiguriert ist, an einer zweiten Detektionsposition in einer zweiten Referenzebene ein zweites Detektionszielmagnetfeld zu detektieren und ein zweites Detektionssignal zu erzeugen, dessen Größe gemäß einer Richtung des zweiten Detektionszielmagnetfelds variiert, wobei das zweite Detektionszielmagnetfeld eine Magnetfeldkomponente parallel zu der zweiten Referenzebene ist, der Signalgenerator (23) eine Summe des ersten Detektionssignals und des zweiten Detektionssignals als das Positionsdetektionssignal erzeugt, eine Position der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit (12A) relativ zu der ersten Magnetfelderzeugungseinheit (11A) und eine Position der vierten Magnetfelderzeugungseinheit (12B) relativ zu der dritten Magnetfelderzeugungseinheit (11B) in Reaktion auf Variationen der Detektionszielposition variieren, wenn die Detektionszielposition variiert, eine Stärke einer zweiten Magnetfeldkomponente variiert, während keines aus einer Stärke und Richtung einer ersten Magnetfeldkomponente und einer Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente variiert, wobei die erste Magnetfeldkomponente eine Komponente des ersten Magnetfelds an der ersten Detektionsposition ist, wobei die Komponente des ersten Magnetfelds parallel zu der ersten Referenzebene ist, und die zweite Magnetfeldkomponente eine Komponente des zweiten Magnetfelds an der ersten Detektionsposition ist, wobei die Komponente des zweiten Magnetfelds parallel zu der ersten Referenzebene ist, wenn die Detektionszielposition variiert, eine Stärke einer vierten Magnetfeldkomponente variiert, während keines aus einer Stärke und Richtung einer dritten Magnetfeldkomponente und einer Richtung der vierten Magnetfeldkomponente variiert, wobei die dritte Magnetfeldkomponente eine Komponente des dritten Magnetfelds an der zweiten Detektionsposition ist, wobei die Komponente des dritten Magnetfelds parallel zu der zweiten Referenzebene ist, und die vierte Magnetfeldkomponente eine Komponente des vierten Magnetfelds an der zweiten Detektionsposition ist, wobei die Komponente des vierten Magnetfelds parallel zu der zweiten Referenzebene ist, die Richtung der dritten Magnetfeldkomponente der Richtung der ersten Magnetfeldkomponente entgegengesetzt ist, die Richtung der vierten Magnetfeldkomponente der Richtung der zweiten Magnetfeldkomponente entgegengesetzt ist, und ein variabler Bereich des ersten Detektionssignals, der dem vorbestimmten Bewegungsbereich der Detektionszielposition entspricht, einen ersten Referenzwert enthält, und ein variabler Bereich des zweiten Detektionssignals, der dem vorbestimmten Bewegungsbereich der Detektionszielposition entspricht, einen zweiten Referenzwert enthält, wobei der erste Referenzwert ein Mittelwert eines Maximalwerts und eines Minimalwerts des ersten Detektionssignals ist, wenn die Richtung des ersten Detektionszielmagnetfelds über einen Bereich von 360° variiert, und der zweite Referenzwert ein Mittelwert eines Maximalwerts und eines Minimalwerts des zweiten Detektionssignal ist, wenn die Richtung des zweiten Detektionszielmagnetfelds über den Bereich von 360° variiert.
  2. Positionsdetektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei jeder aus dem ersten Magnetsensor (20A) und dem zweiten Magnetsensor (20B) wenigstens ein magnetoresistives Element enthält, das wenigstens eine magnetoresistive Element eine Schicht (153) mit fester Magnetisierung, die eine Magnetisierung aufweist, deren Richtung fest ist, und eine freie Schicht (151), die eine Magnetisierung aufweist, deren Richtung gemäß der Richtung des ersten oder zweiten Detektionszielmagnetfelds variabel ist, enthält, die erste Referenzebene eine Ebene ist, die die Magnetisierungsrichtung der Schicht (153) mit fester Magnetisierung in dem ersten Magnetsensor (20A) und die Richtung des ersten Detektionszielmagnetfelds enthält, die Richtung des ersten Detektionszielmagnetfelds, wenn das erste Detektionssignal den ersten Referenzwert aufweist, die gleiche ist wie eine aus zwei Richtungen orthogonal zu der Magnetisierungsrichtung der Schicht (153) mit fester Magnetisierung in dem ersten Magnetsensor (20A), die zweite Referenzebene eine Ebene ist, die die Magnetisierungsrichtung der Schicht (153) mit fester Magnetisierung in dem zweiten Magnetsensor (20B) und die Richtung des zweiten Detektionszielmagnetfelds enthält, und die Richtung des zweiten Detektionszielmagnetfelds, wenn das zweite Detektionssignal den zweiten Referenzwert aufweist, die gleiche ist wie eine aus zwei Richtungen orthogonal zu der Magnetisierungsrichtung der Schicht (153) mit fester Magnetisierung in dem zweiten Magnetsensor (20B).
  3. Positionsdetektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Wert in der Mitte des variablen Bereichs des ersten Detektionssignals der erste Referenzwert ist und ein Wert in der Mitte des variablen Bereichs des zweiten Detektionssignals der zweite Referenzwert ist.
  4. Positionsdetektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens einer aus dem ersten Positionsdetektor (1A) und dem zweiten Positionsdetektor (1B) ferner eine Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines Vormagnetisierungs-Magnetfelds enthält, das an den ersten Magnetsensor (20A) oder den zweiten Magnetsensor (20B) angelegt werden soll, und das Vormagnetisierungs-Magnetfeld, das an wenigstens einen aus dem ersten Magnetsensor (20A) und dem zweiten Magnetsensor (20B) angelegt ist, bewirkt, dass der variable Bereich des ersten Detektionssignals den ersten Referenzwert enthält, und bewirkt, dass der variable Bereich des zweiten Detektionssignals den zweiten Referenzwert enthält.
  5. Positionsdetektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die Stärke der zweiten Magnetfeldkomponente und die Stärke der vierten Magnetfeldkomponente, die derselben Detektionszielposition entsprechen, sich in ihrem Absolutwert unterscheiden.
  6. Positionsdetektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei der erste Positionsdetektor (1A) als die Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit eine erste Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines ersten Vormagnetisierungs-Magnetfelds, das an den ersten Magnetsensor (20A) angelegt werden soll, enthält und der zweite Positionsdetektor (1B) als die Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit eine zweite Vormagnetisierungs-Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen eines zweiten Vormagnetisierungs-Magnetfelds, das an den zweiten Magnetsensor (20B) angelegt werden soll, enthält.
  7. Positionsdetektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das erste Vormagnetisierungs-Magnetfeld und das zweite Vormagnetisierungs-Magnetfeld in Richtungen sind, die nicht parallel zueinander sind.
  8. Positionsdetektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Magnetfelderzeugungseinheit (11A) einen ersten Magneten (32A) und einen zweiten Magneten (33A) enthält, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, das erste Magnetfeld eine Zusammensetzung aus zwei Magnetfeldern ist, die durch den ersten Magneten (32A) bzw. den zweiten Magneten (33A) erzeugt werden, die dritte Magnetfelderzeugungseinheit (11B) einen dritten Magneten (31A) und einen vierten Magneten (34A) enthält, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, und das dritte Magnetfeld eine Zusammensetzung aus zwei Magnetfeldern ist, die durch den dritten Magneten (31A) bzw. den vierten Magneten (34A) erzeugt werden.
  9. Positionsdetektionsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner ein erstes Halteelement (14) zum Halten der ersten Magnetfelderzeugungseinheit (11A) und der dritten Magnetfelderzeugungseinheit (11B) und ein zweites Halteelement (15) zum Halten der zweiten Magnetfelderzeugungseinheit (12A) und der vierten Magnetfelderzeugungseinheit (12B) umfasst, wobei das zweite Halteelement (15) so vorgesehen ist, dass seine Position in einer Richtung relativ zu dem ersten Halteelement (14) variabel ist.
  10. Positionsdetektionsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei das zweite Halteelement (15) konfiguriert ist, ein Objektiv (5) zu halten, und so vorgesehen ist, dass seine Position in einer Richtung einer optischen Achse des Objektivs (5) relativ zu dem ersten Halteelement (14) variabel ist.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6365908B1 (ja) 2017-03-24 2018-08-01 Tdk株式会社 位置検出装置
JP6661215B2 (ja) * 2017-10-31 2020-03-11 Tdk株式会社 位置検出装置およびカメラモジュール
JP7123703B2 (ja) * 2018-09-04 2022-08-23 キヤノン株式会社 レンズ装置およびこれを備えるカメラシステム
JP7321686B2 (ja) 2018-09-04 2023-08-07 キヤノン株式会社 レンズ装置およびこれを備えるカメラシステム
JP7114412B2 (ja) 2018-09-04 2022-08-08 キヤノン株式会社 レンズ装置およびこれを備えたカメラシステム
JP7218254B2 (ja) * 2019-07-19 2023-02-06 台湾東電化股▲ふん▼有限公司 光学素子駆動装置
JP7124856B2 (ja) * 2019-12-26 2022-08-24 Tdk株式会社 位置検出信号の補正方法及び位置検出装置
JP7088222B2 (ja) * 2020-02-13 2022-06-21 Tdk株式会社 位置検出装置、カメラモジュールおよびロータリアクチュエータ
JP7120264B2 (ja) * 2020-02-14 2022-08-17 Tdk株式会社 位置検出装置、レンズモジュールおよび撮像装置
US20210372819A1 (en) * 2020-05-28 2021-12-02 Tdk Corporation Position detection unit, lens module, and imaging apparatus
JP7298569B2 (ja) * 2020-08-27 2023-06-27 Tdk株式会社 磁気センサ、並びに磁気センサを用いた位置検出装置及び電流センサ
JP7184069B2 (ja) * 2020-09-18 2022-12-06 Tdk株式会社 位置検出装置、レンズモジュールおよび撮像装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006035661A1 (de) 2005-08-31 2007-03-22 Mitsubishi Electric Corp. Magnetfelderfassungsvorrichtung und Verfahren zu deren Einstellung
US20160231528A1 (en) 2015-02-06 2016-08-11 Apple Inc. Magnetic sensing for auto focus position detection

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1576339A1 (de) * 2002-12-18 2005-09-21 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Magnetpositionssensor
US7135859B2 (en) * 2004-04-06 2006-11-14 Murugesan Sethu Rotary and angular position sensing
JP2006047054A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Konica Minolta Photo Imaging Inc 位置検出装置、手ぶれ補正装置および撮像装置
CN101065676A (zh) * 2004-09-27 2007-10-31 皇家飞利浦电子股份有限公司 传感器
WO2006035371A1 (en) 2004-09-27 2006-04-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sensor arrangement
US7521922B2 (en) * 2006-11-07 2009-04-21 Key Safety Systems, Inc. Linear position sensor
JP5062449B2 (ja) * 2010-08-11 2012-10-31 Ｔｄｋ株式会社 回転磁界センサ
CN203745709U (zh) * 2014-01-10 2014-07-30 瑞声声学科技(常州)有限公司 镜头驱动装置
US20150198816A1 (en) 2014-01-10 2015-07-16 AAC Technologies Pte. Ltd. Lens driving device
CN203745708U (zh) * 2014-01-10 2014-07-30 瑞声声学科技(苏州)有限公司 镜头驱动装置
JP6194914B2 (ja) * 2015-03-27 2017-09-13 Tdk株式会社 位置予測装置及び位置検出装置
JP2016223894A (ja) 2015-05-29 2016-12-28 株式会社村田製作所 磁気センサ
JP6173416B2 (ja) * 2015-12-04 2017-08-02 旭化成エレクトロニクス株式会社 位置検出装置
US10302456B1 (en) * 2016-09-20 2019-05-28 Apple Inc. Position sensor configuration with bias field offset compensation
JP6365908B1 (ja) * 2017-03-24 2018-08-01 Tdk株式会社 位置検出装置
CN114174914A (zh) * 2019-08-06 2022-03-11 Lg 伊诺特有限公司 镜头驱动设备、相机模块和光学装置
US11277566B2 (en) 2020-06-29 2022-03-15 Western Digital Technologies, Inc. Optical devices for independent movement control of lenses and image sensors in camera systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006035661A1 (de) 2005-08-31 2007-03-22 Mitsubishi Electric Corp. Magnetfelderfassungsvorrichtung und Verfahren zu deren Einstellung
US20160231528A1 (en) 2015-02-06 2016-08-11 Apple Inc. Magnetic sensing for auto focus position detection

Also Published As

Publication number Publication date
US10712177B2 (en) 2020-07-14
JP6517302B1 (ja) 2019-05-22
US20230258473A1 (en) 2023-08-17
US11674822B2 (en) 2023-06-13
CN109724506A (zh) 2019-05-07
US20240210213A1 (en) 2024-06-27
US20190128698A1 (en) 2019-05-02
US20200292354A1 (en) 2020-09-17
JP2019082414A (ja) 2019-05-30
US11953347B2 (en) 2024-04-09
CN109724506B (zh) 2021-09-07

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