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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur eines Positionserfassungssignals unter Verwendung eines Magnetsensors und einer Positionserfassungsvorrichtung.
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Beschreibung des verwandten Stands der Technik:
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In jüngster Zeit wird eine Positionserfassungsvorrichtung, die einen Magnetsensor enthält, in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise beschreiben
US 2016 / 0 231 528 A1 (im Folgenden als „Patentdokument 1“ bezeichnet) und
US 2018 / 0 046 063 A1 (im Folgenden als „Patentdokument 2“ bezeichnet) eine Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen der Position eines Objektivs unter Verwendung eines Magnetsensors in einem Kameramodul mit einem in ein Smartphone eingebauten Autofokusmechanismus. Die in den Patentdokumenten 1 und 2 beschriebene Positionserfassungsvorrichtung umfasst: einen feststehenden Antriebsmagneten zum Bewegen des Objektivs; einen Erkennungsmagneten, der sich mit dem Objektiv bewegt; und einen Magnetsensor, der an ein zusammengesetztes Magnetfeld des vom Antriebsmagneten erzeugten Antriebsmagnetfelds und des vom Erkennungsmagneten erzeugten Erkennungsmagnetfelds angelegt ist. In einer solchen Konfiguration wird die Größe des Erkennungsmagnetfeldes im Magnetsensor in Abhängigkeit vom Abstand zwischen dem Magnetsensor und dem Objektiv geändert, und die Richtung des zusammengesetzten Magnetfeldes wird entsprechend geändert. Daher ist es möglich, die Position des Objektivs durch Messen der Richtungsänderung des zusammengesetzten Magnetfelds mit dem Magnetsensor zu erkennen.
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Darüber hinaus wird in
JP 6 517 302 B (im Folgenden als „Patentdokument 3“ bezeichnet) eine Positionserfassungsvorrichtung beschrieben, die die Position des Objektivs genau erfassen kann, selbst wenn ein externes Magnetfeld, das nicht das Antriebsmagnetfeld und das Erkennungsmagnetfeld ist, an den Magnetsensor angelegt wird (Rauschmagnetfeld). Die in Patentdokument 3 beschriebene Positionserfassungsvorrichtung enthält eine Vielzahl von Erkennungsmagneten, die sich mit dem Objektiv bewegen, und eine Vielzahl von Magnetsensoren, die jeweils entsprechend den Erkennungsmagneten angeordnet sind, und der Einfluss des Rauschmagnetfelds wird durch Addition der von der Vielzahl von Magnetsensoren gemessenen Erfassungsergebnisse reduziert.
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Die Patentdokumente 1 bis 3 schlagen eine Konfiguration vor, die eine Vielzahl von Magnetsensoren umfasst, um den Einfluss des Rauschmagnetfeldes, das auf den Magnetsensor einwirkt, zu reduzieren, aber die Position des Objektivs kann erkannt werden, solange eine Konfiguration einen Satz von Erkennungsmagnet und Magnetsensor umfasst.
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In letzter Zeit verfügen einige Kameramodule über eine Bildstabilisierungsfunktion, um die durch Verwackeln der Kamera verursachte Verzerrung von Bild und Video zu reduzieren. Es sind ein elektronischer Bildstabilisator und ein optischer Bildstabilisator bekannt, die eine Bildstabilisierungsfunktion ausführen. Der elektronische Bildstabilisator ist eine Methode zur Korrektur des Verwackelns der Kamera durch Signalverarbeitung des aufgenommenen Bildes und Videos. Daher enthält das Kameramodul den optischen Bildstabilisator (im Folgenden als „OIS“ bezeichnet). Der OIS ist ein Verfahren, das, wenn das Verwackeln der Kamera durch einen Gyrosensor oder ähnliches erkannt wird, das Verwackeln der Kamera reduziert, indem der Bildsensor oder das Objektiv in die Richtung bewegt wird, die der Richtung des Verwackelns der Kamera entgegengesetzt ist. Die Richtung, in die der Bildsensor oder das Objektiv durch OIS bewegt wird, ist z. B. eine Richtung, die senkrecht zur optischen Achse des Bildsensors und des Objektivs verläuft. Der OIS hat auch eine Konfiguration, bei der der Bildsensor oder das Objektiv um eine Achse gedreht wird, die senkrecht zu seiner optischen Achse steht.
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Wenn in einem Kameramodul mit einem OIS-Mechanismus und einem Autofokus-Mechanismus zum Bewegen eines Objektivs das Objektiv mithilfe des OIS-Mechanismus bewegt wird, bewegt sich auch der Erkennungsmagnet mit dem Objektiv, das ein Erfassungsziel für die Position im Autofokus-Mechanismus ist. Da ein Magnetsensor normalerweise an einer vorbestimmten Stelle fixiert ist, wird die Positionsbeziehung zwischen dem Magnetsensor und dem Erkennungsmagneten geändert, wenn der Erkennungsmagnet durch OIS bewegt wird. Da sich in diesem Fall die Richtung des zusammengesetzten Magnetfelds, das an den Magnetsensor angelegt wird, ebenfalls mit OIS ändert, wird es unmöglich, die Position des Objektivs mit dem Magnetsensor genau zu erfassen. Die oben erwähnten Patentdokumente 1 bis 3 zeigen keine Methode zur Verringerung der Verschlechterung der Positionserfassungsgenauigkeit aufgrund von OIS unter Verwendung des Magnetsensors.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Korrektur eines Positionserfassungssignals und eine Positionserfassungsvorrichtung bereitzustellen, die die Position des Erfassungsziels genau erkennen kann, auch wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Magnetsensor und dem Erkennungsmagneten geändert wird.
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Um das obige Ziel zu erreichen, stellt ein beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Korrigieren eines Positionserfassungssignals bereit, wobei ein Erfassungsziel in einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung, die senkrecht zu der ersten Richtung ist, innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs in jeder Richtung beweglich ist, wobei das Verfahren zum Korrigieren des Positionserfassungssignals des Erfassungsziels in der ersten Richtung als Reaktion auf eine Bewegung in der zweiten Richtung umfasst:
- Anordnen eines ersten Magneten und eines zweiten Magneten, so dass sie sich integral mit der Bewegung des Erfassungsziels bewegen;
- Anordnen einer ersten magnetischen Erfassungsschaltung, um ein Magnetfeld des ersten Magneten zu erfassen, und einer zweiten magnetischen Erfassungsschaltung, um ein Magnetfeld des zweiten Magneten zu erfassen, jeweils an einer Position außerhalb des beweglichen Bereichs in der ersten Richtung; und
- Verstärken der Differenz zwischen den Erfassungssignalen des Magnetfelds, die von der ersten magnetischen Erfassungsschaltung und der zweiten magnetischen Erfassungsschaltung ausgegeben werden, durch einen Differenzverstärker, und Ausgeben der verstärkten Differenz zwischen den Erfassungssignalen als ein Positionserfassungssignal nach Korrektur des Erfassungsziels in der ersten Richtung.
- Andererseits stellt ein beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Positionserfassungsvorrichtung zum Erfassen der Position eines Erfassungsziels bereit, das innerhalb eines vorgegebenen beweglichen Bereichs beweglich ist, umfassend:
- einen ersten Magneten und einen zweiten Magneten, die so angeordnet sind, dass sie sich integral mit der Bewegung des Erfassungsziels bewegen;
- eine erste magnetische Erfassungsschaltung, die ein Magnetfeld des ersten Magneten erfasst, und eine zweite magnetische Erfassungsschaltung, die ein Magnetfeld des zweiten Magneten erfasst, wobei die erste magnetische Erfassungsschaltung und die zweite magnetische Erfassungsschaltung an einer Position außerhalb des beweglichen Bereichs angeordnet sind; und
- einen Differenzverstärker, der die Differenz zwischen den Erfassungssignalen des Magnetfelds, die von der ersten magnetischen Erfassungsschaltung und der zweiten magnetischen Erfassungsschaltung ausgegeben werden, verstärkt, und der die verstärkte Differenz zwischen den Erfassungssignalen als Positionserfassungssignal des Erfassungsziels ausgibt.
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Die obigen und andere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich, die Beispiele der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines Kameramoduls mit einer Positionserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist eine Seitenschnittansicht, die das Innere des in 1 dargestellten Kameramoduls zeigt;
- 3 ist ein Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel für einen ersten Magnetsensor und einen zweiten Magnetsensor aus 1 zeigt;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Anordnungsbeispiel von zwei Sätzen von Erkennungsmagneten und Magnetsensoren zeigt, die in einer Positionserfassungsvorrichtung enthalten sind;
- 5A-5C sind Diagramme, die die Simulationsergebnisse der Ausgangsspannungen der in 4 dargestellten Magnetsensoren zeigen;
- 6A-6C sind Diagramme, die die Simulationsergebnisse der Ausgangsspannungen der in 4 dargestellten Magnetsensoren zeigen;
- 7A-7C sind Diagramme, die die Simulationsergebnisse der Ausgangsspannungen der in 4 dargestellten Magnetsensoren zeigen;
- 8A-8C sind Diagramme, die die Simulationsergebnisse der Ausgangsspannungen der in 4 dargestellten Magnetsensoren zeigen;
- 9 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Messschaltung des Positionserfassungssignals der vorliegenden Ausführungsform zeigt; und
- 10 ist ein Schaltplan, der ein weiteres Beispiel für eine Messschaltung des Positionserfassungssignals der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Zunächst wird eine Konfiguration eines Kameramoduls, das die Positionserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält, mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration eines Kameramoduls einschließlich der Positionserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist eine Seitenschnittansicht, die das Innere des in 1 gezeigten Kameramoduls zeigt. 2 zeigt die jeweiligen Komponenten, die im Kameramodul 100 enthalten sind, in anderen Abmessungen und in anderer Anordnung als in 1. Das in 1 und 2 gezeigte Kameramodul 100 stellt einen Teil einer Kamera dar, die z. B. einen OIS-Mechanismus und einen Autofokus-Mechanismus zum Bewegen des Objektivs aufweist. Die vorliegende Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf das in den 1 und 2 gezeigte Kameramodul 100 als Beispiel beschrieben. Die Positionserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist auf jede Konfiguration anwendbar, die die Position des Erfassungsziels, das sich bewegt und Erkennungsmagnete enthält, unter Verwendung von Magnetsensoren erkennt.
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Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst das Kameramodul 100 eine Positionserfassungsvorrichtung 1, eine Antriebsvorrichtung 3, ein Objektiv 5, ein Gehäuse 6 und eine Platine 7. Die Positionserfassungsvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung der Position des Objektivs 5 bei der Aktivierung des Autofokus. Die Antriebsvorrichtung 3 ist ein Mechanismus zum Bewegen des Objektivs 5 bei der Aktivierung des Autofokus in Richtung der Z-Achse, die parallel zur optischen Achse des Objektivs 5 verläuft, und zum Bewegen des Objektivs 5 in Richtung der U-Achse und in Richtung der V-Achse, die senkrecht zur optischen Achse des Objektivs 5 verlaufen, bei der Aktivierung des OIS. Die U-Achsen-Richtung und die V-Achsen-Richtung stehen senkrecht zueinander. Die Z-Achsen-Richtung ist ein Beispiel für eine erste Richtung, die U-Achsen-Richtung oder V-Achsen-Richtung ist ein Beispiel für eine zweite Richtung. Wenn die Richtung in der zweiten Richtung als Gegenrichtung bezeichnet wird, wird davon ausgegangen, dass die Gegenrichtung in der als zweite Richtung bestimmten U-Achsen-Richtung oder V-Achsen-Richtung angegeben ist.
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Das Objektiv 5 ist auf dem ersten Halteelement 15 montiert, wie in 2 gezeigt. Das erste Halteelement 15 ist über das erste elastische Element 17 mit dem zweiten Halteelement 14 verbunden, das zweite Halteelement 14 ist über das zweite elastische Element 16 an der oberen Fläche 7a der Platine 7 befestigt. Daher wird das Objektiv 5 bei der Aktivierung des Autofokus durch das erste elastische Element 17 in Richtung der Z-Achse beweglich gehalten und bei der Aktivierung des OIS durch das zweite elastische Element 16 in Richtung der U-Achse und in Richtung der V-Achse beweglich gehalten.
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Die Platine 7 ist eine Leiterplatte für die Verdrahtung und enthält eine Öffnung (nicht dargestellt) zum Durchlassen von Licht, das durch das Objektiv 5 fällt. Das Kameramodul 100 ist in Bezug auf den Bildsensor 200 so ausgerichtet, dass Licht, das durch das Objektiv 5 und die Öffnung der Platine 7 fällt, in den Bildsensor 200 gelangt. Die Positionserfassungsvorrichtung 1, die Antriebsvorrichtung 3, das Objektiv 5 und die Platine 7 sind zum Schutz vor Staub und dergleichen im Gehäuse 6 untergebracht. In 1 ist die Platine 7 weggelassen. In 2 ist sie ohne das Gehäuse 6 dargestellt.
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Die Antriebsvorrichtung 3 umfasst erste Antriebsmagnete 31A, 31B, zweite Antriebsmagnete 32A, 32B, dritte Antriebsmagnete 33A, 33B, vierte Antriebsmagnete 34A, 34B, erste Spule 41, zweite Spule 42, dritte Spule 43, vierte Spule 44, fünfte Spule 45 und sechste Spule 46.
Die ersten Antriebsmagnete 31A, 31B haben die Form eines rechteckigen Parallelepipeds, das in Richtung der U-Achse lang ist, und sind Magnete, bei denen die Magnetisierungsrichtungen einander entgegengesetzt sind. In ähnlicher Weise haben die zweiten Antriebsmagnete 32A, 32B die Form eines rechteckigen Parallelepipeds, das in Richtung der U-Achse lang ist, und sind Magnete, bei denen die Magnetisierungsrichtungen einander entgegengesetzt sind. Die dritten Antriebsmagnete 33A, 33B haben die Form eines rechteckigen Parallelepipeds, das in Richtung der V-Achse lang ist, und sind Magnete, bei denen die Magnetisierungsrichtungen einander entgegengesetzt sind. In ähnlicher Weise haben die vierten Antriebsmagnete 34A, 34B die Form eines rechteckigen Parallelepipeds, das in Richtung der V-Achse lang ist, und sind Magnete, bei denen die Magnetisierungsrichtungen einander entgegengesetzt sind.
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Die Richtungen der Pfeile auf dem ersten Antriebsmagneten 31B, dem zweiten Antriebsmagneten 32B, dem dritten Antriebsmagneten 33B und dem vierten Antriebsmagneten 34B, die in 1 dargestellt sind, zeigen Beispiele für die jeweiligen Magnetisierungsrichtungen. Die Magnetisierungsrichtungen des ersten Antriebsmagneten 31B, des zweiten Antriebsmagneten 32B, des dritten Antriebsmagneten 33B und des vierten Antriebsmagneten 34B können jeweils einander entgegengesetzte Richtungen sein, wie in 1 dargestellt.
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Erste Antriebsmagnete 31A, 31B, zweite Antriebsmagnete 32A, 32B, dritte Antriebsmagnete 33A, 33B und vierte Antriebsmagnete 34A, 34B sind jeweils am zweiten Halteelement 14 in einer Richtung parallel zur Z-Achsenrichtung befestigt. Die ersten Antriebsmagnete 31A, 31B und die zweiten Antriebsmagnete 32A, 32B sind an Positionen angeordnet, die einander über das erste Halteelement 15 hinweg gegenüberliegen. In ähnlicher Weise sind die dritten Antriebsmagnete 33A, 33B und die vierten Antriebsmagnete 34A, 34B an Positionen angeordnet, die einander über das erste Halteelement 15 hinweg gegenüberliegen.
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Die fünfte Spule 45 ist am ersten Halteelement 15 in einer Position befestigt, die den ersten Antriebsmagneten 31A, 31B zugewandt ist. Die sechste Spule 46 ist am ersten Halteelement 15 in einer Position befestigt, die den zweiten Antriebsmagneten 32A, 32B zugewandt ist.
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Die erste Spule 41 ist auf der Oberseite 7a der Platine 7 so angeordnet, dass sie sich zwischen dem ersten Antriebsmagneten 31A und der Platine 7 befindet, die zweite Spule 42 ist auf der Oberseite 7a der Platine 7 so angeordnet, dass sie sich zwischen dem zweiten Antriebsmagneten 32A und der Platine 7 befindet. In ähnlicher Weise ist die dritte Spule 43 auf der Oberseite 7a der Platine 7 so angeordnet, dass sie sich zwischen dem ersten Antriebsmagneten 33A und der Platine 7 befindet, die vierte Spule 44 ist auf der Oberseite 7a der Platine 7 so angeordnet, dass sie sich zwischen dem vierten Antriebsmagneten 34A und der Platine 7 befindet.
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Die ersten Antriebsmagnete 31A, 31B, die zweiten Antriebsmagnete 32A, 32B, die fünfte Spule 45 und die sechste Spule 46 bilden einen Antriebsmechanismus zum Bewegen des ersten Halteelements 15, an dem das Objektiv 5 befestigt ist, in Richtung der Z-Achse beim Aktivieren des Autofokus. Die ersten Antriebsmagnete 31A, 31B und die zweiten Antriebsmagnete 32A, 32B werden üblicherweise als Autofokusmechanismus und OIS-Mechanismus verwendet.
Erste Antriebsmagnete 31A, 31B, zweite Antriebsmagnete 32A, 32B, erste Spule 41 und zweite Spule 42 bilden einen Antriebsmechanismus zum Bewegen des ersten Halteelements 15, an dem das Objektiv 5 montiert ist, in Richtung der V-Achse beim Aktivieren des OIS. Die dritten Antriebsmagnete 33A, 33B, die vierten Antriebsmagnete 34A, 34B, die dritte Spule 43 und die vierte Spule 44 bilden einen Antriebsmechanismus zum Bewegen des ersten Halteelements 15, an dem das Objektiv 5 befestigt ist, in Richtung der U-Achse bei der Aktivierung des OIS.
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In einer solchen Konfiguration werden beim Aktivieren des Autofokus die fünfte Spule 45 und die sechste Spule 46 jeweils mit einem Strom versorgt, der dem Betrag der Bewegung des Objektivs 5 von der Steuereinrichtung (nicht gezeigt) entspricht. Somit kann das Objektiv 5 (erstes Halteelement 15) durch die bekannte Lorentzkraft, die zwischen den ersten Antriebsmagneten 31A, 31B und der fünften Spule 45 erzeugt wird, und durch die bekannte Lorentzkraft, die zwischen den zweiten Antriebsmagneten 32A, 32B und der sechsten Spule 46 erzeugt wird, in Richtung der Z-Achse bewegt werden.
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Wie in 1 dargestellt, sind die fünfte Spule 45 und die sechste Spule 46 jeweils in einer Ling-Form ausgebildet. Daher fließen in der fünften Spule 45 in dem Spulenabschnitt 45A, der an einer Position angeordnet ist, die dem ersten Antriebsmagneten 31A zugewandt ist, und dem Spulenabschnitt 45B, der an einer Position angeordnet ist, die dem ersten Antriebsmagneten 31B zugewandt ist, Ströme in entgegengesetzte Richtungen. In ähnlicher Weise fließen in der sechsten Spule 46 in dem Spulenabschnitt 46A, der an einer dem zweiten Antriebsmagneten 32A zugewandten Position angeordnet ist, und dem Spulenabschnitt 46B, der an einer dem zweiten Antriebsmagneten 32B zugewandten Position angeordnet ist, Ströme in entgegengesetzte Richtungen. Daher sind die ersten Antriebsmagnete 31A, 31B, deren Magnetisierungsrichtungen in entgegengesetzter Richtung verlaufen, so angeordnet, dass wenn der fünften Spule 45 ein Strom zugeführt wird, die Kräfte, die von den Magnetfeldern an den Spulenabschnitten 45A, 45B empfangen werden, in dieselbe Richtung verlaufen. In ähnlicher Weise sind die zweiten Antriebsmagnete 32A, 32B, deren Magnetisierungsrichtungen in die entgegengesetzte Richtung weisen, so angeordnet, dass wenn ein Strom an die sechste Spule 46 angelegt wird, die von den Magnetfeldern an den Spulenabschnitten 46A, 46B empfangenen Kräfte in die gleiche Richtung gehen.
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Andererseits werden bei der Aktivierung von OIS die erste Spule 41, die zweite Spule 42, die dritte Spule 43 und die vierte Spule 44 von der Steuereinrichtung (nicht gezeigt) mit Strom versorgt, um den Betrag der erkannten Kameraverwacklung auszugleichen. Somit kann das Objektiv 5 (zweites Halteelement 14) durch die bekannte Lorentzkraft, die zwischen den ersten Antriebsmagneten 31A, 31B und der ersten Spule 41 erzeugt wird, und durch die bekannte Lorentzkraft, die zwischen den zweiten Antriebsmagneten 32A, 32B und der zweiten Spule 42 erzeugt wird, in Richtung der V-Achse bewegt werden. In ähnlicher Weise kann das Objektiv 5 (zweites Halteelement 14) durch die bekannte Lorentzkraft, die zwischen den dritten Antriebsmagneten 33A, 33B und der dritten Spule 43 erzeugt wird, und durch die bekannte Lorentzkraft, die zwischen den vierten Antriebsmagneten 34A, 34B und der vierten Spule 44 erzeugt wird, in Richtung der U-Achse bewegt werden.
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Um das Problem der Verschlechterung der Positionserfassungsgenauigkeit des Objektivs 5, die bei der Aktivierung des Autofokus aufgrund des oben beschriebenen OIS reduziert wird, zu lösen, umfasst die Positionserfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform zwei Sätze von Erkennungsmagneten und Magnetsensoren. Diese beiden Sätze von Erkennungsmagneten und Magnetsensoren sind jeweils in Positionen angeordnet, so dass die Änderung der Richtungen der zusammengesetzten Magnetfelder, die an die Magnetsensoren angelegt werden, aufgehoben wird, wenn das Objektiv 5 durch OIS in eine Richtung bewegt wird, die senkrecht zur Richtung der Z-Achse ist. Beispielsweise können die beiden Erkennungsmagnete in einer Richtung, die senkrecht zur Z-Achsenrichtung ist, an Positionen angeordnet sein, die symmetrisch zum Objektiv 5 im ersten Halteelement 15 liegen. Die Magnetsensoren sind an Positionen angeordnet, an denen die zusammengesetzten Magnetfelder anliegen, und Positionen, die außerhalb des Bewegungsbereichs des Objektivs 5 bei der Aktivierung des Autofokus liegen, können z. B. auf der Oberseite 7a der Platine 7 angeordnet sein.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst die Positionserfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Erkennungsmagneten 13A und einen zweiten Erkennungsmagneten 13B, einen ersten Magnetsensor 20A, der entsprechend mit dem ersten Erkennungsmagneten 13A versehen ist, und einen zweiten Magnetsensor 20B, der entsprechend mit dem zweiten Erkennungsmagneten 13B versehen ist. Der erste Erkennungsmagnet 13A und der zweite Erkennungsmagnet 13B sind jeweils im ersten Halteelement 15 so angeordnet, dass sie sich zusammen mit dem Objektiv 5 entsprechend der Bewegung des Objektivs 5, das ein Erfassungsziel ist, bewegen. Der erste Erkennungsmagnet 13A ist ein Beispiel für einen ersten Magneten, der zweite Erkennungsmagnet 13B ist ein Beispiel für einen zweiten Magneten. Der erste Magnetsensor 20A ist ein Beispiel für eine erste magnetische Erfassungsschaltung, der zweite Magnetsensor 20B ist ein Beispiel für eine zweite magnetische Erfassungsschaltung. Die Erfassungssignale des vom ersten Magnetsensor 20A und zweiten Magnetsensor 20B ausgegebenen Magnetfelds werden durch eine Spannung angezeigt.
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Wie in 1 dargestellt, ist der erste Erkennungsmagnet 13A beispielsweise zwischen den zweiten Antriebsmagneten 32A, 32B und den dritten Antriebsmagneten 33A, 33B angeordnet, der zweite Erkennungsmagnet 13B ist beispielsweise zwischen den ersten Antriebsmagneten 31A, 31B und den vierten Antriebsmagneten 34A, 34B angeordnet. In diesem Fall wird der erste Magnetsensor 20A an das zusammengesetzte Magnetfeld zwischen einem Magnetfeld, das vom ersten Erkennungsmagneten 13A erzeugt wird, und einem Magnetfeld, das von den zweiten Antriebsmagneten 32A, 32B und den dritten Antriebsmagneten 33A, 33B erzeugt wird, angelegt. Der zweite Magnetsensor 20B wird an das zusammengesetzte Magnetfeld aus einem vom zweiten Erkennungsmagneten 13B erzeugten Magnetfeld und einem von den ersten Antriebsmagneten 31A, 31B und den vierten Antriebsmagneten 34A, 34B erzeugten Magnetfeld angelegt.
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Die Richtungen der Pfeile im ersten Erkennungsmagneten 13A und zweiten Erkennungsmagneten 13B, die in 1 dargestellt sind, zeigen Beispiele für die jeweiligen Magnetisierungsrichtungen. In den in 1 dargestellten Beispielen sind die Magnetisierungsrichtungen des ersten Erkennungsmagneten 13A und des zweiten Erkennungsmagneten 13B einander entgegengesetzt. In diesem Fall sind die Richtungen der zusammengesetzten Magnetfelder, die an den ersten Magnetsensor 20A und den zweiten Magnetsensor 20B angelegt werden, ebenfalls entgegengesetzt zueinander. Die Magnetisierungsrichtungen des ersten Erkennungsmagneten 13A und des zweiten Erkennungsmagneten 13B können entgegengesetzt zu den in 1 dargestellten Richtungen sein. Die Magnetisierungsrichtungen des ersten Erkennungsmagneten 13A und des zweiten Erkennungsmagneten 13B können jeweils die gleiche Richtung haben.
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Der erste Magnetsensor 20A und der zweite Magnetsensor 20B sind Konfigurationen, die Elemente mit magnetoresistivem Effekt zum Erfassen eines externen Magnetfelds basierend auf einer Änderung des elektrischen Widerstands durch den magnetoresistiven Effekt umfassen. In dem Element mit magnetoresistivem Effekt wird der elektrische Widerstand entsprechend der Magnetisierungsrichtung der freien Schicht geändert und ist am kleinsten, wenn die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht und der festen Schicht übereinstimmen. Das Element mit magnetoresistivem Effekt umfasst beispielsweise eine feste Schicht, in der die Magnetisierungsrichtung festgelegt ist, eine Isolierschicht aus einem Isolator und eine freie Schicht, in der die Magnetisierungsrichtung entsprechend der Richtung des externen Magnetfelds geändert wird, und das Element mit magnetoresistivem Effekt ist eine Struktur, in der die feste Schicht, die Isolierschicht und die freie Schicht in dieser Reihenfolge laminiert sind. Wenn sowohl der erste Magnetsensor 20A als auch der zweite Magnetsensor 20B gezeigt werden, kann im Folgenden von einem „Magnetsensor 20“ gesprochen werden. Wenn sowohl der erste Erkennungsmagnet 13A als auch der zweite Erkennungsmagnet 13B gezeigt werden, kann auch von „Erkennungsmagnet 13“ gesprochen werden.
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3 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Konfiguration des in 1 gezeigten ersten Magnetsensors 20A und zweiten Magnetsensors 20B zeigt.
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Wie in 3 gezeigt, umfasst der Magnetsensor 20 vier Elemente mit magnetoresistivem Effekt (erstes Element mit magnetoresistivem Effekt 21, zweites Element mit magnetoresistivem Effekt 22, drittes Element mit magnetoresistivem Effekt 23, viertes Element mit magnetoresistivem Effekt 24) und ist eine Konfiguration, in der eine Brückenschaltung (Wheatstone-Brückenschaltung) durch deren Verbindung miteinander hergestellt wird. Vier Elemente mit magnetoresistivem Effekt 21-24 sind in zwei Sätze von 21, 22 und 23, 24 unterteilt, Elemente mit magnetoresistivem Effekt 21, 22 sind in Reihe geschaltet und Elemente mit magnetoresistivem Effekt 23, 24 sind in Reihe geschaltet. Jeder Satz der Enden der Elemente mit magnetoresistivem Effekt 21, 22 und 23, 24 ist verbunden und wird mit einer konstanten Versorgungsspannung (Vcc) von der Spannungsquelle (nicht gezeigt) versorgt, und die anderen Enden der Elemente mit magnetoresistivem Effekt 21, 22 und 23, 24 sind jeweils geerdet (GND). Die Wheatstone-Brückenschaltung ermöglicht die Extraktion der Mittelpunktspannungen (V1, V2) jeweils von den Anschlusspunkten der beiden Elemente mit magnetoresistiven Effekt jedes Satzes. Die Mittelpunktspannungen (V1, V2) sind Erfassungssignale des vom Magnetsensor 20 ausgegebenen Magnetfelds. Die in 3 dargestellten Pfeile stellen Beispiele für die Magnetisierungsrichtungen der festen Schicht jedes Elements mit magnetoresistivem Effekt dar. Die in 3 dargestellte X-Richtung ist eine magnetempfindliche Richtung des Elements mit magnetoresistivem Effekt und entspricht der Magnetisierungsrichtung der festen Schicht. Die Y-Richtung ist eine Richtung, die senkrecht zur magnetempfindlichen Richtung (X-Richtung) des Elements mit magnetoresistivem Effekt verläuft. Im Folgenden wird der Pfeil, der die X-Richtung in 3 anzeigt, als +X-Richtung bezeichnet, die dem Pfeil entgegengesetzte Richtung wird als -X-Richtung bezeichnet.
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In dem in 3 dargestellten Magnetsensor 20 wird, wenn ein externes Magnetfeld in der Richtung + X angelegt wird, der elektrische Widerstand des ersten und vierten Elements mit magnetoresistivem Effekt 21 und 24 verringert, der elektrische Widerstand des zweiten und dritten Elements mit magnetoresistivem Effekt 22 und 23 wird erhöht. Dadurch wird die Mittelpunktsspannung V1 erhöht und die Mittelpunktsspannung V2 gesenkt. Wird dagegen ein externes Magnetfeld in -X-Richtung angelegt, erhöht sich der elektrische Widerstand des ersten und vierten Elements mit magnetoresistiven Effekt 21, 24, während sich der elektrische Widerstand des zweiten und dritten Elements mit magnetoresistiven Effekt 22, 23 verringert. Dadurch wird die Mittelpunktsspannung V1 gesenkt und die Mittelpunktsspannung V2 erhöht. Daher wird durch die Erfassung von V1-V2, der Differenz zwischen den Mittelpunktsspannungen V1 und V2, die doppelte Empfindlichkeit im Vergleich zur Erfassung entweder der Mittelpunktsspannung V1 oder V2 erreicht. Außerdem ist es durch die Erfassung von V1-V2 möglich, den Effekt der Offsets zu eliminieren, selbst wenn die Mittelpunktsspannungen V1 und V2 versetzt sind.
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Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, warum die Verschlechterung der Positionserfassungsgenauigkeit des Magnetsensors 20 durch das Vorhandensein von zwei Sätzen von Erkennungsmagneten 13 und Magnetsensor 20 reduziert wird.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Anordnungsbeispiel von zwei Sätzen von Erkennungsmagneten und den Magnetsensoren zeigt, die in einer Positionserfassungsvorrichtung enthalten sind. 5A bis 5C, 6A bis 6C, 7A bis 7C und 8A bis 8C sind Diagramme, die die Simulationsergebnisse der Ausgangsspannungen der in 4 dargestellten Magnetsensoren zeigen.
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4 zeigt eine Konfiguration, in der die ersten Antriebsmagnete 31A, 31B, die zweiten Antriebsmagnete 32A, 32B, die dritten Antriebsmagnete 33A, 33B, die vierten Antriebsmagnete 34A, 34B, der erste Erkennungsmagnet 13A, der zweite Erkennungsmagnet 13B, der erste Magnetsensor 20A und der zweite Magnetsensor 20B aus dem in 1 und 2 gezeigten Kameramodul 100 herausgenommen sind. In dem in 4 gezeigten Beispiel sind die Magnetisierungsrichtungen des ersten Antriebsmagneten 31B, des zweiten Antriebsmagneten 32B, des dritten Antriebsmagneten 33B und des vierten Antriebsmagneten 34B die jeweiligen Richtungen entgegengesetzt zu dem in 1 gezeigten Kameramodul 100. 4 ist eine Konfiguration, die verwendet wird, um die Ausgangsspannungen des Magnetsensors 20 zu simulieren, die als Ergebnisse in den 5A bis 5C, 6A bis 6C, 7A bis 7C und 8A bis 8C dargestellt sind.
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Der in 4 gezeigte Pfeil der S-Achsenrichtung steht senkrecht zur Z-Achsenrichtung und ist eine Richtung von +45 Grad in Bezug auf die U-Achse. Der Pfeil der T-Achsenrichtung in 4 steht senkrecht zur Z-Achsenrichtung und ist senkrecht zur S-Achsenrichtung. In 4 zeigen die Richtungen der Pfeile von Z-Achse, U-Achse, V-Achse, S-Achse und T-Achse die jeweiligen Plusrichtungen (+) an, und die den Pfeilen entgegengesetzte Richtung zeigt die jeweilige Minusrichtung (-) an.
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In dem in 4 gezeigten Beispiel sind der erste Erkennungsmagnet 13A und der zweite Erkennungsmagnet 13B so angeordnet, dass jede Magnetisierungsrichtung parallel zur Richtung der S-Achse verläuft. Die Magnetisierungsrichtung des ersten Erkennungsmagneten 13A und die Magnetisierungsrichtung des zweiten Erkennungsmagneten 13B sind entgegengesetzt zueinander. Ferner ist in dem in 4 gezeigten Beispiel der erste Magnetsensor 20A so angeordnet, dass die Magnetisierungsrichtung parallel zur Magnetisierungsrichtung des ersten Erkennungsmagneten 13A ist, der zweite Magnetsensor 20B ist so angeordnet, dass die Magnetisierungsrichtung parallel zur Magnetisierungsrichtung des zweiten Erkennungsmagneten 13B ist. Die magnetempfindlichen Richtungen des ersten Magnetsensors 20A und des zweiten Magnetsensors 20B sind die gleiche Richtung. Wenn die Magnetisierungsrichtungen des ersten Erkennungsmagneten 13A und des zweiten Erkennungsmagneten 13B gleich sind, können der erste Magnetsensor 20A und der zweite Magnetsensor 20B so angeordnet sein, dass die jeweiligen magnetempfindlichen Richtungen einander entgegengesetzt sind.
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5A zeigt die Ausgangsspannungen (Unterschiede in den Mittelpunktsspannungen) des ersten Magnetsensors 20A (Sensor A) und des zweiten Magnetsensors 20B (Sensor B) und deren Durchschnittswerte in Bezug auf den Betrag der Bewegung (Betrag der OIS-Bewegung), wenn sich der erste Erkennungsmagnet 13A und der zweite Erkennungsmagnet 13B an einer Position von -310µm (AF = -310µm) von einem vorbestimmten Bewegungszentrum in Richtung der Z-Achse befinden und in Richtung der S-Achse in 4 bewegt werden. 5B zeigt die Ausgangsspannungen (Differenzen in den Mittelpunktsspannungen) des ersten Magnetsensors 20A (Sensor A) und des zweiten Magnetsensors 20B (Sensor B) und deren Durchschnittswerte in Bezug auf den Betrag der Bewegung (Betrag der OIS-Bewegung), wenn sich der erste Erkennungsmagnet 13A und der zweite Erkennungsmagnet 13B in einem vorbestimmten Bewegungszentrum (AF = 0µm) in der Z-Achsenrichtung befinden und in der S-Achsenrichtung in 4 bewegt werden. 5C zeigt die Ausgangsspannungen (Unterschiede in den Mittelpunktsspannungen) des ersten Magnetsensors 20A (Sensor A) und des zweiten Magnetsensors 20B (Sensor B) und deren Durchschnittswerte in Bezug auf den Betrag der Bewegung (Betrag der OIS-Bewegung), wenn sich der erste Erkennungsmagnet 13A und der zweite Erkennungsmagnet 13B an einer Position von +310µm (AF = +310µm) von einem vorbestimmten Bewegungszentrum in der Z-Achsenrichtung befinden und in der S-Achsenrichtung in 4 bewegt werden.
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In ähnlicher Weise zeigen 6A bis 6C die Ausgangsspannungen (Unterschiede in den Mittelpunktsspannungen) des ersten Magnetsensors 20A (Sensor A) und des zweiten Magnetsensors 20B (Sensor B) und die Durchschnittswerte davon in Bezug auf den Betrag der Bewegung (Betrag der OIS-Bewegung), wenn sich der erste Erkennungsmagnet 13A und der zweite Erkennungsmagnet 13B an Positionen von -310µm, 0µm, +310µm von einem vorbestimmten Bewegungszentrum in der Z-Achsenrichtung befinden und in der T-Achsenrichtung in 4 bewegt werden. 7A bis 7C zeigen die Ausgangsspannungen (Differenzen in den Mittelpunktsspannungen) des ersten Magnetsensors 20A (Sensor A) und des zweiten Magnetsensors 20B (Sensor B) und deren Durchschnittswerte in Bezug auf den Betrag der Bewegung (Betrag der OIS-Bewegung), wenn sich der erste Erkennungsmagnet 13A und der zweite Erkennungsmagnet 13B an Positionen von - 310µm, 0µm, +310µm von einem vorbestimmten Bewegungszentrum in der Z-Achsenrichtung befinden und in der V-Achsenrichtung in 4 bewegt werden. 8A bis 8C zeigen die Ausgangsspannungen (Differenzen der Mittelpunktsspannungen) des ersten Magnetsensors 20A (Sensor A) und des zweiten Magnetsensors 20B (Sensor B) und deren Durchschnittswerte in Bezug auf den Betrag der Bewegung (Betrag der OIS-Bewegung), wenn sich der erste Erkennungsmagnet 13A und der zweite Erkennungsmagnet 13B an Positionen von - 310µm, 0µm, +310µm von einem vorbestimmten Bewegungszentrum in der Z-Achsenrichtung befinden und in der U-Achsenrichtung in 4 bewegt werden.
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In der Positionserfassungsvorrichtung 1 mit zwei Sätzen von Erkennungsmagneten 13 und dem in 1 und 4 dargestellten Magnetsensor 20 werden der erste Erkennungsmagnet 13A und der zweite Erkennungsmagnet 13B um den gleichen Betrag in der gleichen Richtung in Richtung der U-Achse oder V-Achse durch OIS bewegt. Außerdem sind die Magnetisierungsrichtungen des ersten Erkennungsmagneten 13A und des zweiten Erkennungsmagneten 13B entgegengesetzt zueinander. Daher ändern die zusammengesetzten Magnetfelder, die an den ersten Magnetsensor 20A und den zweiten Magnetsensor 20B angelegt werden, wenn der erste Erkennungsmagnet 13A und der zweite Erkennungsmagnet 13B aufgrund von OIS in einer beliebigen Position in Richtung der Z-Achse bewegt werden, im Wesentlichen die Punktsymmetrie in Bezug auf das sich bewegende Zentrum (Betrag der OIS-Bewegung = 0µm). Das heißt, die Ausgangsspannungen des ersten Magnetsensors 20A (der Sensor A) und des zweiten Magnetsensors 20B (der Sensor B) ändern sich im Wesentlichen punktsymmetrisch in Bezug auf das sich bewegende Zentrum (Betrag der OIS-Bewegung = 0µm) entsprechend dem Betrag der OIS-Bewegung, wie in den 5A bis 5C, 6A bis 6C, 7A bis 7C und 8A bis 8C gezeigt.
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Außerdem sind die Ausgangsspannungen des ersten Magnetsensors 20A (Sensor A) und des zweiten Magnetsensors 20B (Sensor B) in Bezug auf den gleichen Betrag der OIS-Bewegung im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf die Spannungswerte, die der Position in der Z-Achsenrichtung entsprechen. Wenn der Summenwert oder Mittelwert der Ausgangsspannungen des ersten Magnetsensors 20A (Sensor A) und des zweiten Magnetsensors 20B (Sensor B) erhalten wird, ist es daher möglich, ein Positionserfassungsergebnis zu erhalten, das die Änderung aufhebt, selbst wenn sich die Positionsbeziehung zwischen dem Magnetsensor 20 und dem Erkennungsmagneten 13 aufgrund des OIS ändert. 5A bis 5C, 6A bis 6C, 7A bis 7C und 8A bis 8C zeigen, dass ein gutes Positionserfassungsergebnis erzielt werden kann, indem ein Mittelwert der Ausgangsspannungen des ersten Magnetsensors 20A (Sensor A) und der Ausgangsspannung des zweiten Magnetsensors 20B (Sensor B) ermittelt wird. Daher ist es möglich, die Verschlechterung der Positionserfassungsgenauigkeit durch den Magnetsensor 20 zu reduzieren, indem zwei Sätze von Erkennungsmagneten 13 und Magnetsensor 20 verwendet werden.
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Wie oben beschrieben, schlägt das Patentdokument 3 zur Verringerung des Einflusses des Rauschmagnetfelds, das auf den Magnetsensor einwirkt, eine Konfiguration vor, die eine Vielzahl von Magnetsensoren umfasst. Insbesondere ermittelt das Patentdokument 3 die Differenz zwischen den Mittelpunktsspannungen jedes Magnetsensors und gibt ein Positionserfassungssignal aus, das die Position des Objektivs 5 anzeigt, indem es die Differenzen zwischen den von jedem Magnetsensor erhaltenen Spannungen addiert.
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In der im Patentdokument 3 beschriebenen Konfiguration wird die Verdrahtung in der Platine 7 jedoch kompliziert, und der Ansteuerungs-IC (Integrierte Schaltung) zur Verarbeitung der Ausgangssignale der mehreren Magnetsensoren 20 ist erforderlich. Da, wie oben beschrieben, die Position des Erfassungsziels durch Verwendung eines Satzes von Erkennungsmagnet 13A und Magnetsensor 20A (oder Erkennungsmagnet 13B und Magnetsensor 20B) erfasst werden kann, sind die meisten der auf dem Markt befindlichen Treiber-ICs für die Verarbeitung des Ausgangssignals des Magnetsensors 20A oder 20B. Daher ist der Treiber-IC für die Verarbeitung der Ausgangssignale der mehreren Magnetsensoren 20 (sowohl 20A als auch 20B) teuer, selbst wenn er im Handel erhältlich ist, was zu einer Erhöhung der Kosten der Kamera einschließlich des Kameramoduls 100 führt.
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Daher sind in dieser Ausführungsform, wie in 9 gezeigt, der erste Magnetsensor 20A und der zweite Magnetsensor 20B parallel geschaltet und werden von der gemeinsamen Konstantstromquelle 9 mit einem vorgegebenen Gleichstrom (Idd) versorgt. Außerdem wird die Differenz AV1-BV2 zwischen der Mittelpunktsspannung AV1 des ersten Magnetsensors 20A und der Mittelpunktsspannung BV2 des zweiten Magnetsensors 20B ermittelt, und die Differenz AV1-BV2 wird als Positionserfassungssignal des Objektivs 5 ausgegeben. Die Differenz AV1-BV2 der Mittelpunktsspannung kann mit einem bekannten Differenzverstärker 8 gewonnen werden. Der Differenzverstärker 8 kann die Differenz AV2-BV1 zwischen der Mittelpunktspannung AV2 des ersten Magnetsensors 20A und der Mittelpunktspannung BV1 des zweiten Magnetsensors 20B als Positionserfassungssignal ausgeben. Wie in 10 dargestellt, können der erste Magnetsensor 20A und der zweite Magnetsensor 20B, die parallel geschaltet sind, mit einer vorbestimmten Gleichspannung (Vcc) von einer gemeinsamen Konstantspannungsquelle 10 versorgt werden.
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Wie oben beschrieben, sind die zusammengesetzten Magnetfelder, die an den ersten Magnetsensor 20A und den zweiten Magnetsensor 20B angelegt werden, in entgegengesetzten Richtungen. Daher wird, wie in 9 und 10 gezeigt, angenommen, dass das erste bis vierte Element mit magnetoresistivem Effekt im ersten Magnetsensor 20A und das erste bis vierte Element mit magnetoresistivem Effekt im zweiten Magnetsensor 20B Richtungen aufweisen, in denen die Magnetisierungsrichtungen der jeweiligen festen Schichten einander entgegengesetzt sind.
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In diesem Fall sind die Magnetisierungsrichtungen der festen Schichten der ersten und zweiten Elemente mit magnetoresistivem Effekt, die im ersten Magnetsensor 20A enthalten sind, und die Magnetisierungsrichtungen der festen Schichten der dritten und vierten Elemente mit magnetoresistivem Effekt, die im zweiten Magnetsensor 20B enthalten sind, gleich. Außerdem sind die Magnetisierungsrichtungen der festen Schichten der dritten und vierten Elemente mit magnetoresistivem Effekt, die im ersten Magnetsensor 20A enthalten sind, und die Magnetisierungsrichtungen der festen Schichten der ersten und zweiten Elemente mit magnetoresistivem Effekt, die im zweiten Magnetsensor 20B enthalten sind, die gleichen.
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Auch in der Konfiguration der vorliegenden Erfindung zum Erhalten der Differenz AV1-BV2 der Mittelpunktspannungen von zwei Magnetsensoren 20, wie in den 9 und 10 gezeigt, ist es möglich, ein Positionserfassungssignal ähnlich der Konfiguration des Standes der Technik zu erhalten, in der Differenzen V1-V2 zwischen den Mittelpunktspannungen von zwei Magnetsensoren 20 jeweils erhalten und zu ihnen addiert werden. Wenn hier das Objektiv 5 aufgrund von OIS in eine Richtung bewegt wird, die senkrecht zur Richtung der Z-Achse ist, indem zwei Erkennungsmagnete 13 so platziert werden, dass die Richtungsänderung der zusammengesetzten Magnetfelder, die an zwei Magnetsensoren 20 angelegt werden, aufgehoben wird, ist es möglich, die Position des Erfassungsziels genau zu erfassen, selbst wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Magnetsensor 20 und dem Erkennungsmagneten 13 verändert wird.
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Außerdem wird in der Konfiguration zur Ermittlung der Differenz AV1-BV2 der Mittelpunktsspannungen zweier Magnetsensoren 20 die auf der Platine 7 ausgebildete Verdrahtung nicht kompliziert, da die Verdrahtung zur Verbindung der beiden Magnetsensoren 20 und des Differenzverstärkers 8 im Vergleich zur Konfiguration nach dem Stand der Technik reduziert ist. Darüber hinaus ist es in der Konfiguration zur Bestimmung der Differenz AV1-BV2 der Mittelpunktsspannungen von zwei Magnetsensoren 20 möglich, einen handelsüblichen Treiber-IC zur Verarbeitung des Ausgangssignals eines Magnetsensors 20 (20A oder 20B) zu verwenden, was jedoch nicht zu einer Kostensteigerung führt.
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In der Positionserfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform, wie in 9 dargestellt, sind zwei Magnetsensoren 20 parallel geschaltet und werden von der Konstantstromquelle 9 mit einem vorgegebenen Gleichstrom versorgt. Wenn also ein geringer Unterschied in den elektrischen Widerständen der beiden Magnetsensoren 20 besteht, werden den beiden Magnetsensoren 20 unterschiedliche Ströme zugeführt, die dem Unterschied entsprechen. Da die Mittelpunktsspannung des Magnetsensors 20 vom Produkt aus dem Widerstandswert und dem Stromwert des Elements mit magnetoresistivem Effekt abhängt, wird selbst bei einer Variation der elektrischen Widerstände von zwei Magnetsensoren 20 die Variation der Mittelpunktsspannungen durch den der Variation entsprechenden Strom reduziert. Daher ist es möglich, die Variation in der Empfindlichkeit von zwei Magnetsensoren 20 zu korrigieren.
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Alternativ sind in der Positionserfassungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, zwei Magnetsensoren 20 parallel geschaltet und werden von der Konstantspannungsquelle 10 mit einer vorgegebenen Gleichspannung versorgt. Da in einer solchen Konfiguration jedem der beiden Magnetsensoren 20 die gleiche Gleichspannung zugeführt wird, wird selbst bei einer Variation des elektrischen Widerstands der beiden Magnetsensoren 20 die Variation jeder Mittelpunktsspannung reduziert, und auch die Variation der Empfindlichkeit wird reduziert. Daher ist es möglich, die Position des Objektivs 5 mit der gleichen Genauigkeit zu erfassen wie in der Konfiguration nach dem Stand der Technik, in der die Differenzen zwischen den Mittelpunktsspannungen der beiden Magnetsensoren 20 jeweils erhalten und addiert werden.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch die Verwendung von zwei Sätzen von Erkennungsmagneten 13 und Magnetsensor 20 die Position des Objektivs 5, die ein Erfassungsziel ist, genau erfasst werden, selbst wenn die Positionsbeziehung zwischen Magnetsensor 20 und Erkennungsmagnet 13 variiert.
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Indem die Differenz AV1-BV2 zwischen der Mittelpunktsspannung AV1 des ersten Magnetsensors 20A und der Mittelpunktsspannung BV2 des zweiten Magnetsensors 20B ermittelt wird und diese Differenz als Positionserfassungssignal des erfassten Objekts ausgegeben wird, wird die Verdrahtung nicht kompliziert und verursacht keine Kostenerhöhung.
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Durch Parallelschaltung zweier Magnetsensoren 20 und Zuführung eines Gleichstroms aus der Konstantstromquelle 9 ist es außerdem möglich, Schwankungen in der Empfindlichkeit zweier Magnetsensoren 20 zu korrigieren. Alternativ ist es durch Parallelschaltung von zwei Magnetsensoren 20 und Anlegen einer vorgegebenen Gleichspannung von der Konstantspannungsquelle 10 möglich, die Position des Objektivs 5 mit der gleichen Genauigkeit zu erfassen wie in der Konfiguration der herkömmlichen Technik, selbst wenn es Schwankungen in der Empfindlichkeit von zwei Magnetsensoren 20 gibt.
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Während die Erfindung wurde insbesondere gezeigt und beschrieben mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen davon, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Es wird von denjenigen, die gewöhnlich auf dem Gebiet der Technik ausgebildet sind, verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in Form und Details darin gemacht werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung, wie durch die Ansprüche definiert, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016/0231528 A1 [0002]
- US 2018/0046063 A1 [0002]
- JP 6517302 B [0003]
