DE69914293T2

DE69914293T2 - Positionsdetektor und linsentubus

Info

Publication number: DE69914293T2
Application number: DE69914293T
Authority: DE
Inventors: Eiichi Nishinomiya-shi NAGAOKA; Takushi Osaka-shi TERASAKA
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: KR20010022876A; KR100322986B1; JP3511898B2; EP1004854A4; WO1999066291A1; DE69914293D1; JP2000002559A; EP1004854A1; US6324023B1; EP1004854B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionsdetektions-Vorrichtung zum Detektieren der Position eines Objekts und betrifft insbesondere eine Positionsdetektions-Vorrichtung, die magnetoresistive (MR) Elemente verwendet, die zweckmäßig sind, wenn eine hohe Auflösung der Positionsdetektion erforderlich ist, und betrifft einen Linsen- bzw. Objektivtubus für eine Kamera, eine Videokamera oder dergleichen mit einer solchen Positionsdetektions-Vorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Im Allgemeinen ist ein magnetoresistives (MR) Element ein Element, das einen Effekt ausnutzt, bei dem das Anlegen einer magnetischen Flussdichte an ein Dünnschicht-Muster aus einer Eisen-Nickel-Legierung, einer Kobalt-Nickel-Legierung oder dergleichen dessen Magnetwiderstand ändert. Positionsdetektions-Vorrichtungen, die diese Art von magnetoresistiven Elementen beinhalten, werden in großem Umfang im Zusammenhang mit einem magnetischen Aufzeichnungsmedium (beispielsweise Ferrit- oder Kunststoff-Magnet) verwendet, um eine Detektion der Position des magnetischen Aufzeichnungsmediums zu ermöglichen. Genauer gesagt, kann man durch Ausnutzen der Änderung der magnetischen Flussdichte auf Grund der Bewegung des magnetischen Aufzeichnungsmediums ein sinusförmiges Wiedergabe-Ausgangssignal erhalten. Durch Verarbeiten der Ausgangssignalform erhält man die relative oder absolute Position des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit hoher Genauigkeit. Diese Art einer Positionsdetektions-Vorrichtung wird beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1-203922 offenbart und eine Positionsdetektions-Vorrichtung, welche eine Konfiguration, wie diese in der 12 gezeigt ist, aufweist, wird in großem Umfang in Geräten für Konsumentenanwendungen oder industrielle Anwendungen realisiert.
Die 13 ist eine Perspektivansicht, die den allgemeinen Aufbau einer Positionsdetektions-Vorrichtung mit einem magnetoresistiven Element zeigt, und die 14 ist deren Vorderansicht. Auf der Oberfläche eines magnetischen Aufzeichnungsmediums 201 ist ein magnetisches Muster 202 vorgesehen, das so magnetisiert ist, um N-Pole und S-Pole mit einer vorbestimmten Periode λ aufzuweisen. Dieses hat einen Aufbau, so dass ein Halteelement 204, das einstückig mit den magnetoresistiven Elementen ausgebildet ist, so angeordnet ist, um gegenüberliegend zu dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 201 unter einem vorbestimmten Abstand zu diesem angeordnet zu sein.
Die Betriebsweise von magnetoresistiven Elementen wird nun anhand der 15A bis 15E erklärt. Die Änderung in dem Widerstand eines magnetoresistiven Elements in Antwort auf eine magnetische Flussdichte hat die Kennlinie, wie diese in der 15A gezeigt ist, so dass der Widerstand sich proportional zu der Amplitude der magnetischen Flussdichte unabhängig von der Richtung der magnetischen Flussdichte ändert und eine Sättigung bei einem bestimmten Wert erreicht. Auf einer Sensoroberfläche 205 eines Haltelements 204 sind zwei magnetoresistive Einheiten R1 und R2 unter einem Abstand λ/2 angeordnet, der gleich der Hälfte der Periode λ des magnetischen Musters 202 ist, oder unter einem elektrischen Winkel von 180° entlang der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums 201.
Nun sei der Fall betrachtet, dass sich das magnetische Aufzeichnungsmedium 201 bewegt und eine magnetische Flussdichte B, deren Amplitude sich sinusförmig ändert, wie in der 15B gezeigt, an die magnetoresistiven Einheiten R1 und R2 angelegt wird. Falls eine solche magnetische Flussdichte B an die magnetoresistiven Einheiten R1 und R2 angelegt wird, ändern sich die Widerstandswerte der magnetoresistiven Einheiten R1 und R2 mit der Periode λ mit einer Phasendifferenz von λ/2, wie in der 15C gezeigt.
Deshalb, wie in der 15D gezeigt, kann man, falls die magnetoresistiven Einheiten R1 und R2 in Reihe geschaltet sind und eine Spannung V einer Gleichstrom-Spannungsversorgung 210 angelegt wird, ein Ausgangssignal E1 an einem Verbindungspunkt 211 erhalten. Wie in der 15E gezeigt, ist das Ausgangssignal E1 ein sinusförmiges Ausgangssignal mit der Periode λ.
Nun, wie man anhand der 15A, 15B und 15E verstehen wird, steigt oder fällt die Amplitude des sinusförmigen Ausgangssignal E1 in Entsprechung zu der Amplitude der magnetischen Flussdichte B. Dies bedeutet, dass, falls der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 205 und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 201 größer wird, die Amplitude der magnetischen Flussdichte B, die sich in Entsprechung zu der Bewegung des magnetischen Aufzeichnungsmediums 201 ändert, kleiner wird, so dass das sinusförmige Ausgangssignal E1 ebenfalls kleiner wird. Um die Position des magnetischen Aufzeichnungsmediums durch Verarbeiten des sinusförmigen Ausgangssignals E1 zu detektieren, ist ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis erforderlich. Somit ist es notwendig, die Amplitude des sinusförmigen Ausgangssignals E1 zu erhöhen. Deshalb ist es notwendig, den Abstand zwischen der Sensoroberfläche 205 und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 201 zu verkleinern, um so die Amplitude der magnetischen Flussdichte B zu erhöhen.
Gleichzeitig, wie man aus der 15A erkennen kann, sättigt die Widerstandsänderung eines magnetoresistiven Elements bei einem gewissen Wert. Falls die Amplitude der magnetischen Flussdichte B zu groß ist, erreicht der Widerstand des magnetoresistiven Elements eine Sättigung. Deshalb kann die Amplitude des sinusförmigen Ausgangssignals E1 nur in diesem Umfang ansteigen. Andererseits führt die Sättigung der Größe der Widerstandsänderung zu einem größeren Flächenanteil, in welchem der Widerstand trotz Änderungen in der magnetischen Flussdichte unverändert bleibt und das Ausgangssignal E1 verzerrt wird.
Wie man aus dem Vorstehenden erkennen wird, ist es notwendig, den Abstand zwischen der Sensoroberfläche 205 und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 201 auf einen vorbestimmten Abstand einzustellen, der als Referenz-Spaltgröße (reference gap amount) bekannt ist, um die Amplitude des sinusförmigen Ausgangssignal E1 zu erhöhen und gleichzeitig eine Verzerrung des sinusförmigen Ausgangssignal E1 zu verhindern.
Das Vorstehende ist eine Beschreibung des Prinzips einer magnetischen Flussdichte-Änderungsdetektion. Nun wird ein Verfahren zum Bestimmen der Bewegungsrichtung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums 201 erklärt werden, das vier magnetoresistive Einheiten R1, R2, R3 und R4 verwendet, die in der 16 gezeigt sind. Die magnetoresistiven Einheiten R1 und R2 sind unter einem Abstand von λ/2 entlang der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums 201 vorgesehen, in ähnlicher Weise wie die magnetoresistiven Einheiten R1 und R2.
Ein Paar von magnetoresistiven Einheiten R1 und R4 ist unter einem Abstand von 1/4λ, das heißt einem elektrischen Winkel von 90°, in Bezug auf das Paar von magnetoresistiven Einheiten R1 und R2 angeordnet und elektrisch miteinander verbunden, wie in der 17 gezeigt. Wenn dann eine Spannung V einer Gleichstrom-Spannungsversorgung 210 angelegt wird, erhält man ein Ausgangssignal Ea mit einer Phase A an einem Ausgangsanschluss 212 und erhält man ein Ausgangssignal Eb mit einer Phase B an einem Ausgangsanschluss 213. Wie in der 18 gezeigt, sind das Ausgangssignal Ea mit der Phase A und das Ausgangssignal Eb mit der Phase B zueinander um einen elektrischen Winkel von 90° (1/4λ) verschoben, so dass deren Phasen in unterschiedlicher Weise fortschreiten, was davon abhängt, ob die Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums 201 positiv oder negativ ist. Basie rend darauf ist es möglich, die Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums 201 zu bestimmen.
Andererseits ist die Größe einer Widerstandsänderung eines magnetoresistiven Elements bis zu 2% klein. In einer tatsächlichen Positionsdetektions-Vorrichtung ist es allgemein üblich, eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen mit derselben Phase unter dem Abstand λ anzuordnen, um die Größe der Widerstandsänderung zu erhöhen. Dies bedeutet, dass, wie in der 19 gezeigt, acht magnetoresistive Einheiten R11, R12, R21, R22, R31, R32, R41 und R42 verwendet werden. Hierbei sind die magnetoresistiven Einheiten R11 und R12 unter dem Abstand λ entlang der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums 201 angeordnet, um so äquivalent zu der in der 17 gezeigten magnetoresistiven Einheit R1 zu sein. Das Paar von magnetoresistiven Einheiten R11 und R12 und das Paar von magnetoresistiven Einheiten R21 und R22 sind unter einem Abstand von λ/2 angeordnet, um so äquivalent zu den in der 17 gezeigten magnetoresistiven Einheiten R1 von bzw. und R2 zu sein.
Die vier magnetoresistiven Elemente, das heißt die magnetoresistiven Einheiten R11, R12, R21 und R22 und die magnetoresistiven Einheiten R31, R32, R41 und R42 sind unter einem Abstand von 1/4λ angeordnet. Die magnetoresistiven Elemente, die in einem solchen Muster angeordnet sind, sind äquivalent zu der elektrischen Schaltung gemäß der 17 und man kann eine bis zu doppelt so große Magnetowiderstandsänderung erhalten.
Unter Objektiv- bzw. Linsentuben, die in Kameras oder Videokameras und dergleichen eingesetzt werden, ist ein Tubus bekannt, in welchem die Linse bzw. das Objektiv beim Zoomen oder Fokussieren mit Hilfe eines Linearmotors bewegt wird. Wenn das Objektiv unter Verwendung eines solchen Motors bewegt wird, wird ein separates Positionsdetektionsmittel benötigt, weil der Motor seinerseits keine Positionsinformation aufweist. Deshalb sind Verfahren bekannt, die eine Positionsdetektions- Vorrichtung einsetzen, die das vorgenannte magnetoresistive Element zum Detektieren der Position einer Linse bzw, eines Objektivs beinhalten.
Die 20 zeigt den Aufbau eines Objektiv- bzw. Linsentubus, der einen solchen Linearmotor einsetzt. Eine offene Vorderseite 120, die sich entlang der Richtung der optischen Achse vor einem hinteren Linsentubus 103 befindet, ein fester bzw. starrer Linsenrahmen 122, der eine Kompensations-Linsenanordnung 121 hält, bei der es sich um eine Anordnung von festen Linsen handelt, ist angebracht und eine Zoomlinsen-Anordnung und ein vorderer Linsentubus (nicht gezeigt) sind zusätzlich in dieser Reihenfolge entlang der Richtung der optischen Achse vorgesehen.
Innerhalb des hinteren Linsentubus 103 wird eine Fokussierlinse 102 von einem Linsenrahmen bzw. -halter 101 gehalten. Der Linsenhalter 101 wird von Führungsschäften 104a und 104b abgestützt, deren Enden an dem hinteren Linsentubus 103 und an dem festen Linsenhalter 122 befestigt sind, um so entlang der Richtung der optischen Achse (der Z-Achsenrichtung) gleitbeweglich zu sein.
Der Linearmotor, der den Linsenhalter 101 entlang der Richtung der optischen Achse treibt, enthält die folgenden Statoren: einen Antriebsmagneten 105, der senkrecht zu der Bewegungsrichtung (der Z-Achsenrichtung) magnetisiert ist, ein C-förmiges Hauptjoch 106 und ein plattenförmiges seitliches Joch 107, das auf dem hinteren Linsentubus 103 vorgesehen ist. Der Linearmotor umfasst als Bewegungs- bzw. Antriebsabschnitt auch eine Spule 109, die auf dem Linsenhalter 101 unter einem gewissen Abstand zu dem Antriebsmagneten 105 befestigt ist. Wenn ein elektrischer Strom an die Spule 109 angelegt wird, in einer Richtung senkrecht zu der von dem Antriebsmagneten 105 erzeugten magnetischen Flussdichte, wird der Linsenhalter 101 entlang der optischen Achse getrieben.
Als Nächstes wird eine Positionsdetektions-Vorrichtung beschrieben werden. Die 21 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in der 20 aufgenom men wurde. Der Linsenhalter 101 umfasst eine magnetische Skala 111, die aus einem magnetischen Aufzeichnungsmedium, beispielsweise einem Ferrit, ausgebildet ist. Die Oberfläche der magnetischen Skala 111 ist alternierend magnetisiert, um so S-Pole und N-Pole unter einem Abstand von 150 bis 400 μm entlang der vorgegebenen Richtung der optischen Achse (der Z-Achsenrichtung) aufzuweisen, welche identisch ist zu der Antriebsrichtung des Linsenhalters 101.
Außerdem wird der Halter 112 in der in der 21 gezeigten Positionsdetektions-Vorrichtung von dem hinteren Linsentubus 103 gehalten und ist eine Sensoroberfläche 113, die von einem magnetoresistiven Element gebildet wird, gegenüber liegend zu der magnetischen Skala 111 unter einem gewissen Abstand angeordnet. Wenn ein Zapfen 114 in eine Schwenkbohrung 117 (20) eingeführt ist, kann der Halter 112 um diesen geschwenkt werden. Deshalb wird häufig ein Verfahren verwendet, bei dem der Abstand zwischen der magnetischen Skala 111 und der Sensoroberfläche 113 durch Verschwenken des Halters 112 eingestellt wird und bei dem anschließend der Halter 112 mit Hilfe einer Schraube 116, die in eine längliche Aussparung 115 (20) eingeführt wird, befestigt wird.
In einer Positionsdetektions-Vorrichtung mit dem vorgenannten Aufbau sollte jedoch der Schritt des Einstellens des Abstands zwischen der magnetischen Skala 111 und der Sensoroberfläche 113 und der Schritt des Befestigens des Halters 112 separat ausgeführt werden, was so den Aufbau der Vorrichtung komplizierter macht und somit zu höheren Herstellungskosten führt.
Außerdem, wie anhand der 15A beschrieben, sollte der Abstand zwischen der magnetischen Skala 111 und der Sensoroberfläche 113 auf einen vorbestimmten Abstand eingestellt werden, der als Referenz-Spaltgröße bekannt ist. Wenn der Abstand größer wird als die Referenz-Spaltgröße, erhöht sich das Ausgangssignal der Positionsdetektions-Vorrichtung erheblich; andererseits, wenn der Abstand kleiner wird, wird das Ausgangssignal verzerrt, so dass ein sinusförmiges Wiedergabe-Ausgangssignal nicht länger erhalten werden kann.
Wenn der Magnetisierungsabstand der magnetischen Skala 111 beispielsweise 200 μm beträgt, sollte die Referenz-Spaltgröße auf etwa 100 μm eingestellt werden. Um in diesem Fall basierend auf dem Ausgangssignal der Positionsdetektions-Vorrichtung eine sehr genaue Positionsdetektion zu ermöglichen, sollte der Abstand zwischen diesen beispielsweise innerhalb einer Toleranz von etwa ±20 μm eingestellt werden. Der Schritt des manuellen Verschwenkens des Halters 112 um den Zapfen 114 herum und des Positionierens des Halters 112 innerhalb eines solchen kleinen Toleranzbereichs ist extrem schwierig und dies hat zu einer weiteren Erhöhung der Herstellungskosten geführt.
Außerdem besteht für die vorgegebene Verarbeitungsgenauigkeit ein Spalt von 10 μm oder mehr zwischen dem Zapfen 114 und der Schwenkbohrung 117, in welche der Zapfen 114 eingeführt ist. Wenn somit beabsichtigt ist, den Halter 112 um den Zapfen 114 zu verschwenken, kann der Halter 112 häufig entlang des Spaltes in Bezug auf die Schwenkbohrung 117 verschoben werden. Deshalb ist es schwierig gewesen, eine Feineinstellung von der Größenordnung von 10 μm vorzunehmen.
Die nachfolgenden Verfahren sind bekannt, um für einen konstanten Abstand zwischen einem magnetoresistiven Element und einem magnetischen Aufzeichnungsmedium ohne Ausführen einer solchen Einstellung zu sorgen.
Eine Positionsdetektions-Vorrichtung, die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-157522 offenbart ist, ist durch die Verwendung einer flexiblen Dünnschicht zum Einstellen des Abstands zwischen einem magnetischen Aufzeichnungsmedium und einem magnetoresistiven Element gekennzeichnet. Eine Positionsdetektions-Vorrichtung, die in dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 2-97617 offenbart ist, ist so ausgelegt, dass ein magnetoresistives Element in ein Halteelement aus einem Kunstharz oder einem Metall eingepasst ist und dass der Abstand zwischen einem magnetoresistiven Element und einem magnetischen Aufzeichnungsmedium dadurch eingestellt wird, dass ein Vorsprung, der von dem Halteelement vorsteht, an dem magnetischen Aufzeichnungsmedium anliegen kann.
Bei diesen herkömmlichen Techniken wird der Spalt zwischen dem magnetoresistiven Element und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium physikalisch mit Hilfe einer Dünnschicht oder eines Vorsprungs überbrückt, so dass der Abstand zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und dem magnetoresistiven Element in der Nähe einer gewissen Breite einfach dadurch eingestellt werden kann, dass das magnetoresistive Element angebracht bzw. befestigt wird.
Bei diesen herkömmlichen Techniken sollte jedoch das Ausgangssignal des Antriebsmittels zum Antreiben des Bewegungsabschnittes bzw. bewegten Abschnittes erhöht bzw. verstärkt werden, weil sich der Bewegungsabschnitt bewegen muss und gleichzeitig ein physikalischer Kontakt aufrecht erhalten bleiben muss. Insbesondere für den Fall eines Linsentubus, bei dem ein Bewegungsabschnitt mit einem geringen Gewicht von nur 1 bis 2 g angetrieben wird, wird die Reibungskraft, die auf Grund des physikalischen Kontakts der Positionsdetektions-Vorrichtung hervorgerufen wird, im Vergleich zu dem Gewicht des Bewegungsabschnittes extrem groß. Um den Bewegungsabschnitt gegen eine solche Reibungskraft zu bewegen, muss die Größe des Linearmotors zum Antreiben erhöht werden. Folglich hat ein Problem darin bestanden, dass nur ein Linsentubus mit einer ziemlich großen Gesamtgröße vorgesehen werden kann.
Darüber hinaus gibt es bei dem herkömmlichen Beispiel, das anhand der 20 beschrieben wurde, bei dem der Halter 112 mit Hilfe der Schraube 116 befestigt wird, die in die längliche Aussparung 115 eingeführt ist, dahingehend einen Nachteil, dass der Halter 112 eine solche große Konfiguration aufweist, dass die von dem Halter 112 entlang der Breitenrichtung (der X-Achsenrichtung) eingenommene Platz des Tubus sich erhöht, was somit eine Verkleinerung der Vorrichtung behindert.
Außerdem sind die magnetische Skala 111 und die Sensoroberfläche 113 nicht immer parallel zueinander, weil der Halter 112 um den Zapfen 114 verschwenkt wird, so dass der Abstand zwischen diesen entlang der Richtung der optischen Achse (der Z-Achsenrichtung) variiert. Falls der Abstand zwischen der magnetischen Skala 111 und der Sensoroberfläche 113 entlang der Richtung der optischen Achse (das heißt der Bewegungsrichtung der magnetischen Skala 111) in dieser Weise variiert, gibt es dahingehend einen Nachteil, dass die Ausgangskennlinien der Positionsdetektions-Vorrichtung schlechter werden, wie nachfolgend beschrieben.
Für gewöhnlich bestehen magnetoresistive Elemente aus acht magnetoresistiven Einheiten R11 bis R42, wie in der 19 gezeigt. Außerdem sollten die magnetoresistiven Einheiten R11 bis R42 in einem gewissen Muster angeordnet sein, um sich unter einem gewissen Abstand zueinander zu befinden, und zwar entlang der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums 201 (das heißt der magnetischen Skala 111). Die Sensoroberfläche 113 des Halters 112, der in der 12 gezeigt ist, ist ebenfalls mit ähnlichen magnetoresistiven Einheiten R11 bis R42 versehen.
Wie man anhand der 19 erkennen wird, ist der Abstand zwischen den magnetoresistiven Einheiten R11 bis R42 2,75-mal so groß wie die Magnetisierungsperiode λ der magnetischen Skala 111. In diesem Fall, in welchem λ = 200 μm gilt, was eine typische Magnetisierungsperiode der magnetischen Skala 111 beispielhaft wiedergibt, beträgt der Abstand zwischen den magnetoresistiven Einheiten R11 bis R42 550 μm.
Es sei angenommen, dass die Sensoroberfläche 113 um θ = 5° in Bezug auf die magnetische Skala 111 um die Y-Achse als Folge eines Einstellvorgangs durch Verschwenken des Halters 112 um den Zapfen 114, wie in der 22 gezeigt, verkippt bzw. geneigt ist. In diesem Fall gibt es eine Differenz zwischen dem Abstand S1 zwischen der magnetoresistiven Einheit R11 und der magnetischen Skala 111 und dem Abstand zwischen der magnetoresistiven Einheit R42 und der magnetischen Skala 111 von bis zu 50 μm. Wenn der Magnetisierungsabstand der magnetischen Skala 111 200 μm beträgt, sollte die Referenz-Spaltgröße auf etwa 100 μm eingestellt werden. Deshalb weicht der Abstand der magnetoresistiven Einheit R11 von dem Abstand der magnetoresistiven Einheit R42 um beinahe die Hälfte der Referenzspaltgröße ab.
Wie anhand der 15A beschrieben, variiert die Größe der Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements in Abhängigkeit von der Größe der magnetischen Flussdichte, mit anderen Worten, in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der magnetischen Skala 111 und den magnetoresistiven Einheiten R11 bis R42. In der Nähe des Abschnittes der magnetoresistiven Einheit R11 ist der Abstand kleiner als die Referenz-Spaltgröße, so dass die Widerstandsänderung von R11 verzerrt wird. Andererseits ist in der Nähe der magnetoresistiven Einheit R42 der Abstand größer als die Referenz-Spaltgröße, so dass die Amplitude der Widerstandsänderung klein ist.
Falls der Abstand zwischen den magnetoresistiven Elementen und der magnetischen Skala 111 entlang der Bewegungsrichtung der magnetischen Skala 111 in dieser Weise variiert, ändert sich die Größe der Widerstandsänderung für jedes der magnetoresistiven Elemente, die in einem gewissen Muster und unter einem gewissen Abstand zueinander angeordnet sind. Deshalb, selbst wenn der Abstand gleich der Referenz-Spaltgröße in der Mitte eingestellt wird, können das Ausgangssignal Ea mit der Phase A und das Ausgangssignal Eb mit der Phase B in den 17 und 18 verzerrte Signalformen aufweisen oder können die Amplitude des Ausgangssignals Ea mit der Phase A und des Ausgangssignals Eb mit der Phase B verschieden sein oder kann die Phasendifferenz zwischen diesen um (1/4λ) variieren.
Die Auflösung und Genauigkeit der Positionsdetektions-Vorrichtungen ist in den letzten Jahren zunehmend wichtig geworden. Was beispielsweise Linsentuben anbelangt, die für Kameras oder dergleichen etc. verwendet werden, so führt der Trend zu einer Verkleinerung, zu niedrigerem Gewicht und einer höheren Leistungsfähigkeit der Produkte zu der Notwendigkeit, kleinere Linsentuben mit besseren optischen Eigen schaften zu entwickeln. Um einen Linsentubus zu verkleinern oder die optischen Eigenschaften (beispielsweise die Auflösung) einer Linse bzw. eines Objektivs zu verbessern, ist es notwendig, die Linse beim Zoomen oder Fokussieren mit einer höheren Genauigkeit zu positionieren. Deshalb müssen die Auflösung und Genauigkeit der Positionsdetektions-Vorrichtung entsprechend erhöht werden. Deshalb gibt es die Notwendigkeit, eine Genauigkeit von bis zu 1 μm zu erzielen, was viel kleiner ist als die Magnetisierungsperiode λ (= 200 μm) der magnetischen Skala 111, und zwar dadurch, dass das Ausgangssignal Ea mit der Phase A und das Ausgangssignal Eb mit der Phase B einer komplizierten Verarbeitung unterzogen werden.
Um eine solche hochgenaue Positionsdetektion zu gewährleisten, wird die Genauigkeit der Signalform des Ausgangssignals Ea mit der Phase A und des Ausgangssignals Eb mit der Phase B ziemlich wichtig. Das heißt, falls die Signalformen verzerrt sind oder diese in der Amplitude voneinander abweichen oder die Phasendifferenz zwischen diesen Ausgangssignalen variiert, wird die Genauigkeit der Positionsdetektion herabgesetzt.
Bei der Positionsdetektions-Vorrichtung mit dem Aufbau, der anhand der 12, 20 und 21 beschrieben wurde, kann die Sensoroberfläche 113 in Bezug auf die magnetische Skala 111 verkippt bzw. geneigt sein, wie in der 22 gezeigt, und zwar zum Zeitpunkt des Einstellens des Abstands zwischen der magnetischen Skala 111 und der Sensoroberfläche 113. Deshalb hat es dahingehend ein Problem gegeben, dass der Abstand zwischen der magnetischen Skala 111 und der Sensoroberfläche 113 entlang der Bewegungsrichtung der magnetischen Skala 111 variiert und dass die Genauigkeit der Signalformen des Ausgangssignals Ea mit der Phase A und des Ausgangssignals Eb mit der Phase B schlechter ist, was es somit unmöglich macht, eine hohe Auflösung und Genauigkeit sicherzustellen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, welche mit bzw. unter einem vorgegebenen Abstand so angeordnet sind, um einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüber zu liegen, das so magnetisiert ist, um N-Pole und S-Pole unter einem vorgegebenen Abstand aufzuweisen; und einem Halter zum Halten der magnetoresistiven Elemente, wobei die Positionsdetektions-Vorrichtung eine Bewegungsgröße des magnetischen Aufzeichnungsmediums mit Hilfe des magnetoresistiven Elements detektiert, wobei die Positionsdetektions-Vorrichtung ferner ein Positionierungsmittel zum Einstellen des Abstandes zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und den magnetoresistiven Elementen umfasst und wobei der Halter so vorgesehen ist, um um eine Mittelachse geschwenkt werden zu können, die im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums ist, um so eine Einstellung des Abstandes zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und den magnetoresistiven Elementen zu ermöglichen. Als Folge werden die vorgenannten Ziele erreicht.
Der Halter kann ein vorstehendes Element umfassen; wobei das vorstehende Element eine gewölbte Oberfläche umfassen kann, die um die Mittelachse zentriert ist; und wobei die gewölbte Oberfläche einen im Wesentlichen konstanten Krümmungsradius aufweisen kann.
Der Halter kann an einem Aufnahmeelement angebracht sein und das Positionierungsmittel kann umfassen: ein elastisches Element, um eine Federkraft an den Halter in einer Richtung anzulegen, um Änderungen in dem Abstand zu bewirken; und eine Schraube zum Zusammenschrauben des Halters und des Aufnahmeelements; wobei der Halter ein Befestigungsloch zum Einführen der Schraube durch dieses aufweisen kann; wobei das Aufnahmeelement eine Schraubennabe aufweisen kann, die der Schraube entspricht, wobei die Schraube in die Schraubennabe gegen eine Federkraft des elastischen Elements geschraubt werden kann, wobei der Abstand zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und den magnetoresistiven Elementen eingestellt werden kann.
Das Positionierungsmittel kann auf der gegenüber liegenden Seite der magnetoresistiven Elemente von der Mittelachse vorgesehen sein.
Der Halter kann ein vorstehendes Element umfassen; das vorstehende Element kann eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, die um die Mittelachse zentriert ist; und die gekrümmte Oberfläche kann einen im Wesentlichen konstanten Krümmungsradius aufweisen; der Halter kann auf dem Aufnahmeelement angebracht sein; und das Positionierungsmittel kann umfassen: ein elastisches Element, um an den Halter eine elastische Kraft anzulegen in eine Richtung, um Änderungen in dem Abstand zu bewirken; und eine Schraube zum Zusammenschrauben des Halters und des Aufnahmeelements; wobei der Halter ein Befestigungsloch zum Einführen der Schraube in dieses aufweisen kann; wobei das Aufnahmeelement eine Anlageoberfläche umfassen kann, die im Wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums ist; und wobei das elastische Element bei einer Position vorgesehen sein kann, welche von dem Befestigungsloch in Richtung zu der Mittelachse so verschoben ist, dass ein Moment zum Drücken der gekrümmten Oberfläche gegen die Widerlageroberfläche erzeugt wird.
Ein Linsen- bzw. Objektivtubus gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Zylinder; eine Führungsachse, welche von dem Zylinder getragen bzw. abgestützt wird; eine Mehrzahl von bewegbaren Linsen, welche sich entlang der Richtung der optischen Achse entlang der Führungsachse bewegen; eine Linsenhaltevorrichtung, um die bewegbare Linse zu halten, wobei die Linsenhaltevorrichtung so vorgesehen ist, um in einer Richtung der optischen Achse entlang der Führungsachse bewegbar zu sein; und eine Antriebsvorrichtung, um die Linsenhaltevorrichtung entlang der Richtung der optischen Achse anzutreiben, wobei: die Linsenhaltevorrichtung ein magnetisches Aufzeichnungsmedium umfasst, das so magnetisiert ist, um N-Pole und S-Pole unter einem vorbestimmten Abstand aufzuweisen; und wobei der Linsen- bzw. Objektivtubus außerdem eine Positionsdetektions-Vorrichtung zum Detektieren der Bewegungsgröße des magnetisches Aufzeichnungsmediums umfasst; wobei die Positionsdetektions-Vorrichtung umfasst: eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen, die unter einem vorbestimmten Abstand so vorgesehen sind, um einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüber zu liegen; einen Halter, um die magnetoresistiven Elemente zu halten; und ein Positionierungsmittel, um den Abstand zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und den magnetoresistiven Elementen einzustellen, wobei der Halter so angebracht ist, um um eine Mittelachse geschwenkt werden zu können, die im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums ist, um so eine Einstellung des Abstandes zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und den magnetoresistiven Elementen zu ermöglichen. Als Folge können die vorgenannten Ziele erreicht werden. Der Halter kann an dem Zylinder angebracht sein; und das Positionierungsmittel kann umfassen: ein elastisches Element, um an den Halter eine elastische Kraft in einer Richtung anzulegen, um Änderungen in dem Abstand zu bewirken; und eine Schraube, um dem Halter und das Aufnahmeelement zusammenzuschrauben; und wobei der Halter ein Befestigungsloch zum Einführen der Schraube in dieses umfasst; wobei der Tubus bzw. Zylinder eine Schraubennabe umfassen kann, die der Schraube entspricht, und wobei: die Linsenhaltevorrichtung ein verstärktes vorstehendes Element umfassen kann, das ein Auslaufloch aufweist; und wobei das Auslaufloch so ausgebildet sein kann, dass die Schraubennabe und die Linsenhaltevorrichtung einander nicht behindern.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Halter mit Hilfe des Positionierungsmittels an dem Aufnahmeelement angebracht ist, der Halter um die Mittelachse der gekrümmten Oberfläche der vorstehenden Abschnitte geschwenkt, so dass es möglich ist, den Abstand zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und den magnetoresistiven Elementen einzustellen.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es durch Einführen der Schraube in das Aufnahmeelement gegen die Vorspannkraft des elastischen Elementes möglich, den Halter zu positionieren und gleichzeitig den Abstand zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und den magnetoresistiven Elementen mit hoher Genauigkeit einzustellen.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Abstand zwischen den magnetoresistiven Elementen und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium entlang der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums konstant zu halten und werden hervorragende Ausgangseigenschaften erzielt, so dass eine hochgenaue Positionsdetektion ermöglicht wird. Außerdem ist es durch Anordnen des Positionierungsmittels auf der gegenüber liegenden Seite der magnetoresistiven Elemente von den vorstehenden Abschnitten möglich, einen Einstellungsprozess in einfacher Weise und rasch vorzunehmen und ist es auch möglich, für eine kompakte Positionsdetektions-Vorrichtung zu sorgen.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Linsen- bzw. Objektivtubus kleiner als die herkömmlichen Tuben bereitzustellen.
Somit ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung die Vorteile, dass (1) eine Positionsdetektions-Vorrichtung bereitgestellt wird, die einen einfachen Zusammenfügungs- und Einstellprozess ermöglicht und die eine einfache und hochgenaue Einstellung des Abstandes zwischen einem magnetischen Aufzeichnungsmedium und einer Sensoroberfläche ermöglicht, und auch einen Linsen- bzw. Objektivtubus, welcher selbige beinhaltet; und dass (2) eine Positionsdetektions-Vorrichtung bereitgestellt wird, die in der Lage ist, einen konstanten Abstand zwischen magnetoresistiven Elementen und einem magnetischen Aufzeichnungsmedium entlang der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums aufrecht zu erhalten, mit welcher hervorragende Ausgabeeigenschaften erzielt werden können und welche eine hohe Positionsdetekti onsgenauigkeit bereitstellen kann und die auch klein ist, sowie einen Linsen- bzw. Objektivtubus, welcher selbige beinhaltet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht, die eine Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Perspektivansicht, die eine Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Linsen- bzw. Objektivtubus gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Linsen- bzw. Objektivtubus gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Abschnitt des Linsen- bzw. Objektivtubus gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Perspektivansicht, die die äußere Gestalt des Linsen- bzw. Objektivtubus gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Linsen- bzw. Objektivtubus gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wie dieser von oben aus wahrgenommen wird.
8 ist ein Teilschnitt, der einen Linsen- bzw. Objektivtubus von seiner Vorderseite aus zeigt, um eine Einstellmethode einer Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
9 sind Teilschnitte, die einen Linsen- bzw. Objektivtubus von seiner Vorderseite aus zeigen, um eine Einstellmethode einer Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
10 ist ein Teilschnitt, der einen Linsen- bzw. Objektivtubus, wie dieser von seiner Vorderseite aus wahrgenommen wird, zeigt, um eine Einstellmethode einer Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
11 ist eine Perspektivansicht des Linsen- bzw. Objektivtubus, einschließlich eines Teilschnittes, um den inneren Aufbau des Linsen- bzw. Objektivtubus zu erläutern.
12 ist eine Perspektivansicht, die eine herkömmliche Positionsdetektions-Vorrichtung zeigt.
13 ist eine Perspektivansicht, die eine herkömmliche Positionsdetektions-Vorrichtung und ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt.
14 ist eine Vorderansicht, die eine herkömmliche Positionsdetektions-Vorrichtung und ein magnetisches Aufzeichnungsmedium zeigt.
15 sind Diagramme, die die Betriebsprinzipien eines magnetoresistiven Elementes darstellen.
16 ist ein Diagramm, das das Verfahren zur Bestimmung der Bewegungsrichtung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß einer herkömmlichen Positionsdetektions-Vorrichtung darstellt.
17 ist ein Diagramm, das eine äquivalente Schaltung von magnetoresistiven Einheiten gemäß einer herkömmlichen Positionsdetektions-Vorrichtung zeigt.
18 ist ein Diagramm, das eine Ausgangssignalform einer äquivalenten Schaltung von magnetoresistiven Einheiten gemäß einer herkömmlichen Positionsdetektions-Vorrichtung darstellt.
19 ist eine Vorderansicht einer herkömmlichen Positionsdetektions-Vorrichtung mit acht magnetoresistiven Einheiten.
20 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen herkömmlichen Linsen- bzw. Objektivtubus zeigt.
21 ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Linsen- bzw. Objektivtubus von oben aus zeigt.
22 ist ein Diagramm, das die relativen Positionen einer herkömmlichen Positionsdetektions-Vorrichtung und einer magnetischen Skala darstellt.
BESTE VORGEHENSWEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sowie ein Linsen- bzw. Objektivtubus, welcher selbige enthält, anhand von erläuternden Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten 1 bis 11 beschrieben werden.
Die 1 und 2 sind Perspektivansichten einer Positionsdetektions-Vorrichtung; die 3 und 4 sind perspektivische Explosionsansichten eines Linsen- bzw. Objektivtubus, welcher selbige enthält; die 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils des Linsen- bzw. Objektivtubus; die 6 ist eine Perspektivansicht des äußeren Erscheinungsbildes des Linsen- bzw. Objektivtubus; die 7 ist ein Teilschnitt des Linsen- bzw. Objektivtubus von oben aus gesehen; die 8, 9 und 10 sind Teilschnitte des Linsen- bzw. Objektivtubus von seiner Vorderseite aus gesehen, um eine Einstellmethode der Positionsdetektions-Vorrichtung zu erläutern; die 11 ist eine Perspektivansicht im Teilschnitt des Linsen- bzw. Objektivtubus.
Als Erstes wird der Aufbau einer Positionsdetektions-Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der 1 und 2 beschrieben werden. Eine Sensoroberfläche 2 (2), die aus magnetoresistiven Elementen gebildet ist, und Leitungsrahmen 3, die als Eingabe-/Ausgabemittel für Signale für das magnetoresistive Element dienen, sind gemeinsam mittels Spritzgießen etc. an einem Halter 1 befestigt. Das magnetoresistive Element in der Sensoroberfläche 2 bildet ein Dünnschicht-Muster aus, um eine Detektion der Änderung der magnetischen Flussdichte bei einer Bewegung entlang der Z-Achsenrichtung der 1 zu ermöglichen, und ist so vorgesehen, um dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüber zu liegen, und wird für eine Positionsdetektion verwendet.
Schwenkzapfen 6a und 6b, bei denen es sich um vorstehende Abschnitte mit gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächen 5a und 5b mit einem im Wesentlichen konstanten Krümmungsradius handelt, sind auf beiden Seiten des Halters 1 vorgesehen.
Die Schwenkzapfen 6a und 6b sind mit Hilfe eines Spritzgussverfahrens einstückig mit dem Halter 1 ausgebildet.
Man wird erkennen, dass die Schwenkzapfen jeweils als ein separates Element, beispielsweise aus einem Metall, ausgebildet sind, das durch Hineindrücken, Hineinschrauben und dergleichen angebracht werden kann. Hierbei sind die gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächen 5a und 5b so geformt, dass Mittelachsen 7a und 7b der gekrümmten Oberflächen 5a und 5b im Wesentlichen konzentrisch werden. Außerdem sind die Richtungen der Mittelachsen 7a und 7b im Wesentlichen parallel zu der Richtung der magnetischen Flussdichte, die von den magnetoresistiven Elementen in der Sensoroberfläche 2 detektiert wird, das heißt parallel zu der Bewegungsrichtung der magnetischen Aufzeichnungsmediums (der Z-Achsenichtung).
Eine Befestigungsfeder 8, bei der es sich um ein elastisches Element handelt, welches das Positionierungsmittel ausbildet, ist eine Struktur mit verformten Abschnitten 9a und 9b, die auf der rechten und linken Seite vorstehen, und mit einem Befestigungsabschnitt 10, der U-förmig gebogen ist und in eine Nut bzw. Aussparung 11 des Halters 1 eingeführt ist. Die U-förmige Biegung des Befestigungsabschnittes 10 ist so ausgebildet, um geringfügig schmäler zu sein als die Dicke des Nutabschnittes 11, so dass es möglich ist, die Befestigungsfeder 8 lediglich durch Einführen und Druckbeaufschlagung zu halten, wie in der 2 gezeigt.
Bei dieser Vorgehensweise sind eine Durchgangsbohrung 12 der Befestigungsfeder 8 und ein Befestigungsloch 13, das auf dem Halter 1 vorgesehen ist, als Positionierungsmittel so vorgesehen, um im Wesentlichen konzentrisch angeordnet zu sein, so dass es möglich ist, die Schraube 14 als ein weiteres Positionierungsmittel einzuführen. Außerdem hat dieses eine Struktur, in welcher verformte Abschnitte 9a und 9b der Befestigungsfeder 8 in einer Richtung (der X-Achsenichtung) senkrecht zu der Sensoroberfläche 2, die aus magnetoresistiven Elementen besteht, verformt sind, so dass der Halter 1 in dieser Richtung vorgespannt ist. Der Halter 1 wird durch Einschrauben der Schraube 14 in ein Aufnahmeelement befestigt.
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, befinden sich die Befestigungsfeder 8 und die Schraube 14, welche das Befestigungsloch 13 (das Positionierungsmittel) durchdringt, auf der anderen Seite der Sensoroberfläche (die aus magnetoresistiven Elementen ausgebildet ist) von den Schwenkzapfen 6a und 6b (den vorstehenden Abschnitten) aus betrachtet. Die Zuleitungsrahmen bzw. Kontaktanschlüsse 3 sind zwischen den Schwenkzapfen 6a und 6b angeordnet und verlaufen in einer Richtung senkrecht zu den Achsen 7a und 7b der Schwenkzapfen 6a und 6b (negative Richtung entlang der Y-Achse) innerhalb einer Ebene (Z-Y-Ebene), die parallel zu der Sensoroberfläche 2 verläuft. Als Folge wird mit dem Halter 1 eine flache, plattenförmige Form erzielt, die parallel zu einer Ebene ist, die senkrecht zu der X-Achsenrichtung verläuft, so dass eine Verkleinerung einer Positionsdetektions-Vorrichtung und eines Linsen- bzw. Objektivtubus, der selbige enthält, weiter erleichtert werden kann.
Die 3 und 4 sind perspektivische Explosionsansichten, die einen Linsen- bzw. Objektivtubus 200 zeigen, welcher die Positionsdetektions-Vorrichtung 100 mit der vorgenannten Konfiguration enthält. Auf einer offenen Vorderseite 40, die sich entlang der Richtung der optischen Achse vor einem hinteren Linsentubus 23 befindet, ist ein fester Linsenhalter 42 angebracht, der eine Kompensations-Linsenanordnung 41 hält (bei der es sich um eine feste Linsenanordnung handelt). Eine Zoom-Linsenanordnung und ein vorderer Linsentubus (nicht gezeigt) sind außerdem in dieser Richtung entlang der Richtung der optischen Achse (der Z-Achsenrichtung) vorgesehen.
Innerhalb des hinteren Linsentubus 23 hält der Linsenhalter 21 (als Linsenhaltemittel) eine Fokussierlinse 22 (als sich bewegende Linsenanordnung). Der Linsenhalter 21 ist so abgestützt, um in der Richtung der optischen Achse (der Z-Achsenrichtung) entlang den Führungsschäften 24a und 24b gleitbeweglich zu sein, deren gegenüberliegende Enden auf dem hinteren Linsentubus 23 und auf dem festen Linsenhalter 42 befestigt sind.
Ein Linearmotor, der als Antriebsmittel zum Antreiben des Linsenhalters 21 entlang der Richtung der optischen Achse dient, beinhaltet die folgenden Statoren: einen Antriebsmagneten 25, der senkrecht zu der Bewegungsrichtung (der Z-Achsenrichtung) magnetisiert ist, ein C-förmiges Hauptjoch 26 und ein plattenartiges seitliches Joch 27, das auf dem hinteren Linsentubus 23 vorgesehen ist. Als Bewegungsabschnitt ist eine Spule 29 an dem Linsenhalter 21 befestigt, um sich unter einem gewissen Abstand beabstandet zu dem Antriebsmagneten 25 zu befinden. Durch Anlegen eines elektrischen Stroms an die Spule 29 unter Verwendung eines flexiblen Flachleiterkabels 28 in einer Richtung senkrecht zu der magnetischen Flussdichte, die von dem Antriebsmagneten 25 erzeugt wird, wird der Linsenhalter 21 entlang der Richtung der optischen Achse (entlang der Z-Achsenrichtung) getrieben.
Andererseits ist als ein magnetisches Aufzeichnungsmedium für die Positionsdetektions-Vorrichtung 100 eine magnetische Skala 30, die aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist, beispielsweise aus einem Ferrit, auf dem Linsenhalter 21 vorgesehen und ist deren Oberfläche alternierend magnetisiert, um so S-Pole und N-Pole unter einem Abstand von etwa 200 μm entlang der Richtung der Antriebsachse des Linsenhalters 21 (der Z-Achsenrichtung) aufzuweisen.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Montieren der Positionsdetektions-Vorrichtung auf den Linsen- bzw. Objektivtubus beschrieben werden. Wie in der 5 gezeigt, ist ein hinterer Linsentubus 23, der als Aufnahmeelement dient, mit U-förmigen Nuten bzw. Vertiefungen 31a und 31b versehen, die in der Richtung der Y-Achse geöffnet sind, wobei die U-förmigen Nuten bzw. Aussparungen 31a und 31b parallel zu der Richtung der optischen Achse (der Z-Achsenrichtung) angeordnet sind.
Als Erstes wird die Befestigungsfeder 8 in den Halter 1 eingeführt, wie in der 2 gezeigt. Als Nächstes, wie in der 5 gezeigt, werden der vorstehende Abschnitt, der auf dem Halter 1 vorgesehen ist, das heißt die Schwenkzapfen 6a und 6b, in die U-förmigen Nuten 31a und 31b entlang der Richtung der Y-Achse eingeführt. Die Breite der U-förmigen Nuten 31a und 31b ist so gewählt, um geringfügig größer zu sein als die Dicke der Schwenkzapfen 6a und 6b, so dass die Schwenkzapfen 6a und 6b sanft eingeführt werden können.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Halter 1 in der Richtung der positiven Y-Achse eingeführt und gleichzeitig die Stellung, wie sie in der 5 gezeigt ist, beibehalten. Ein solcher Montagevorgang ist möglich, weil der hintere Linsentubus 23 mit den Führungen 34a und 34b versehen ist, die geringfügig breiter sind als der Halter 1.
Wenn die Schwenkzapfen 6a und 6b in die U-förmigen Nuten 31a und 31b eingeführt sind, werden die Gewinde- bzw. Schraubbohrung 32, die auf dem hinteren Linsentubus 23 vorgesehen ist, und das Befestigungsloch 13, das auf dem Halter 1 vorgesehen ist, an im Wesentlichen konzentrischen Positionen angeordnet. Folglich wird die Schraube 14 in die Gewindebohrung 32 zum Befestigen des Halters 1 auf dem hinteren Linsentubus 23 eingeschraubt. Die 6 zeigt die Konfiguration, nachdem der Halter 1 in der vorstehend beschriebenen Weise angebracht ist. Als Folge liegen die Sensoroberfläche 2 des Halters 1 und die magnetische Skala, die auf dem Linsenhalter 21 vorgesehen ist, über ein Detektionsfenster 33 einander gegenüber, das in dem hinteren Linsentubus 23 (5) vorgesehen ist.
Die 7 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A gemäß der 3 aufgenommen ist. Unter einem solchen vorbestimmten Abstand liegen die Sensoroberfläche 2 und die magnetische Skala 30 in parallelen Stellungen entlang der Richtung der optischen Achse (der Z-Achsenrichtung) einander gegenüber.
Nebenbei werden Jumper-Leitungen und ein flexibles Flachleiterkabel (nicht gezeigt) auf die Zuleitungsrahmen 3 des Halters 1 zur Verbindung mit externen Schaltungen aufgelötet. In diesem Fall sind, weil die Zuleitungsrahmen 3 sich von der Umgebung des Mittelpunkts zwischen den Schwenkzapfen 6a und 6b in der negativen Y-Richtung erstrecken, die Zuleitungsrahmen 3 nicht so ausgelegt, um von dem Linsentubus 200 vorzustehen, was so eine weitere Verkleinerung des Linsentubus 200 ermöglicht. Außerdem ist es, selbst nachdem die Jumper-Leitungen und das flexible Flachleiterkabel (nicht gezeigt) auf die Zuleitungsrahmen 3 aufgelötet sind, dennoch möglich, den Halter 1 in den hinteren Linsentubus 23 einzuführen und gleichzeitig die Stellung, wie dies in der 5 gezeigt ist, beizubehalten.
Als Nächstes wird das Verfahren zum Befestigen des Halters 1 ausführlicher beschrieben werden. Wenn die Schwenkzapfen 6a und 6b des Halters 1 in die U-förmigen Vertiefungen 31a und 31b eingeführt sind, wenn damit begonnen wird, die Schraube 14 einzuschrauben, nimmt der Halter 1 eine Stellung ein, wie diese in der 8 gezeigt ist. Das heißt, die verformten Abschnitte 9a und 9b der Befestigungsfeder 8 beginnen damit, einen Kontakt zu den Federaufnahmen 35a und 35b herzustellen, die auf dem hinteren Linsentubus 23 (6) ausgebildet sind. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 des Halters 1 und der auf dem Linsenhalter 21 vorgesehenen magnetischen Skala 30 etwa 500 μm, was in ausreichendem Maße größer ist als die Referenz-Spaltgröße (8).
Ausgehend von diesem Zustand, wird die Schraube 14 weiter eingeschraubt und werden dann die verformten Abschnitte 9a und 9b entlang einer Richtung senkrecht zu der Sensoroberfläche 2 (entlang der X-Achsenrichtung) elastisch verformt, um so den Halter 1 in dieser Richtung (der positiven X-Achsenrichtung) vorzuspannen. Weil die Schraube 14 gegen diese Vorspannkraft eingeschraubt wird, kann der Halter 1 fest auf dem hinteren Linsentubus 23 befestigt werden.
In diesem Fall, wie in den 9A und 9B gezeigt, sind die verformten Abschnitte 9a und 9b so ausgelegt, um in Bezug auf das Befestigungsloch 13 geringfügig nach unten entlang der Y-Achsenrichtung verschoben zu sein, welches Befestigungsloch von der Schraube 14 durchdrungen wird. Das heißt, die Mittelachse C1 (in Bezug auf die Y-Achsenrichtung) der verformten Abschnitte 9a und 9b ist geringfügig nach unten entlang der Y-Achsenrichtung um einen Abstand D1 in Bezug auf das Befestigungsloch 13 (und die Durchgangsbohrung 12) verschoben, welche Befestigungsbohrung von der Schraube 14 durchdrungen wird, so dass zugleich eine Bewegung (das heißt eine Bewegung zum Drehen entlang der Z-Achse), die durch einen Pfeil B in den 9A dargestellt ist, erzeugt wird. Auf Grund dieser Bewegung werden die gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächen 5a und 5b der Schwenkzapfen 6a und 6b auf die Seitenflächen der U-förmigen Vertiefungen 31a und 31b gedrückt. Deshalb wird der Halter 1 im Gegenuhrzeigersinn veschwenkt bzw. verdreht, so dass der Spalt zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 schmäler wird. Der Abstand D1 beträgt beispielsweise etwa 0,5 mm.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Breite der Vertiefungen 31a und 31b so gewählt, dass diese geringfügig größer ist als die Dicke der Schwenkzapfen 6a und 6b. Die Schwenkzapfen 6a und 6b werden jedoch nicht entlang der X-Achsenrichtung verschoben, sondern werden um die Mittelachsen 7a und 7b der gekrümmten Oberflächen 5a und 5b geschwenkt, weil die gekrümmten Oberflächen 5a und 5b auf Grund des Moments, das durch einen Pfeil B dargestellt ist, gegen die Seitenflächen der U-förmigen Vertiefungen 31a und 31b gedrückt werden. Deshalb ist das Ausmaß der Verkleinerung des Abstandes zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 im Wesentlichen proportional zu dem Drehwinkel der Schraube 14.
Nun zeigt die 9A einen Zustand, in dem die Schraube 14 vollständig eingeschraubt ist. In diesem Zustand beträgt der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 etwa 30 μm, was weniger ist als die Größe des Referenzspalts. Weil die verformten Abschnitte 9a und 9b der Befestigungsfeder 8 elas tisch verformt werden, wenn die Schraube 14 gelöst wird, wird der Halter 1 im Uhrzeigersinn verschwenkt werden, so dass es möglich ist, den Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 zu vergrößern. In diesem Fall verhält sich ebenfalls, weil der Halter 1 um die Mittelachsen 7a und 7b geschwenkt wird, die Größe der Zunahme des Abstandes im Wesentlichen proportional zu dem Dreh- bzw. Schwenkwinkel der Schraube 14. Deshalb kann der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 auf die Größe des Referenzspalts, das heißt auf 100 μm, durch Einstellen des Ausmaßes, in welchem die Schraube 14 eingeschraubt ist, eingestellt werden.
Die 10 zeigt einen Zustand, in welchem der Einstellvorgang beendet ist, wobei der Halter 1 im Wesentlichen in einer vertikalen Position angeordnet ist. Wie vorstehend beschrieben, hat ein magnetoresistives Element solche Eigenschaften, dass sein Ausgangssignal sich rasch verringern wird, wenn der Abstand größer wird als die Referenz-Spaltgröße, und dass sein Ausgangssignal verzerrt wird, wenn der Abstand kleiner wird als die Referenz-Spaltgröße. Unter Ausnutzung solcher Eigenschaften wird der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 in der nachfolgend beschriebenen Weise eingestellt werden.
Als Erstes wird ein Strom über das flexible Flachleiterkabel 28 an die Spule 29 angelegt, um so zu bewirken, dass der Linsenhalter 21 sich entsprechend entlang der Richtung der optischen Achse bewegt, und zwar kontinuierlich. Während dieser Bewegung werden das Ausgangssignal mit der Phase A und das Ausgangssignal mit der Phase B der magnetoresistiven Elemente über die Zuleitungsrahmen 3 unter Verwendung eines Oszilloskops und dergleichen gemessen und werden dann die Signalformen des sinusförmigen Wiedergabe-Ausgangssignals und deren Spannungen überwacht.
Wie in der 8 gezeigt, ist, wenn der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 groß ist, die Spitzenspannung klein. Wenn die Schraube 14 ausgehend von diesem Zustand weiter eingeschraubt wird, wird der Halter 1 im Uhr zeigersinn gedreht bzw. verschwenkt, um so den Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 zu verringern, so dass die Spitzenspannung der Wiedergabe-Ausgangssignale rasch zunimmt.
Wenn die Schraube 14 weiter eingeschraubt wird, wird der Abstand kleiner als die Referenz-Spaltgröße und erhöht sich die Spitzenspannung nicht weiter. Dann werden die Signalformen des Ausgangssignals verzerrt und ändern sich diese von sinusförmigen Kurven in Sägezahnsignale. Indem zuerst die Schraube 14 bis hinab zu einer Position, in welcher das Ende der Erhöhung der Spitzenspannung bestätigt wird, eingeschraubt wird und indem dann die Schraube 14 erneut gelöst bzw. herausgedreht wird, kann deshalb der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 auf die Referenz-Spaltgröße eingestellt werden. Was die Größe anbelangt, um welche die Schraube 14 gelöst werden sollte, wurden hervorragende Ergebnisse erzielt, bei denen die Variation zwischen jeder einzelnen Einstellung gering war, wenn diese bis zu einer Stellung eingestellt wurde, bei der die Spitzenspannung um etwa 5% niedriger ist als der Maximalwert der Spitzenspannung.
Die Konfiguration, welche bedeutsam ist, um einen solchen Einstellprozess sanfter zu gestalten, wird ferner anhand der 8 bis 10 beschrieben werden. Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ändert sich der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 proportional zu dem Drehwinkel bzw. der Winkelstellung der Schraube 14. Der Proportionalitätsfaktor wird durch einen Schraubengang P und das Verhältnis zwischen Abmessungen Ya und Yb, die in der 8 gezeigt sind, festgelegt. Hierbei ist Ya der Abstand zwischen den Mittelachsen 7a und 7b und der Mitte der Sensoroberfläche 2 und ist Yb der Abstand zwischen den Mittelachsen 7a und 7b und dem Befestigungsloch 13.
Genauer gesagt, wenn sich die Schraube 14 einmal dreht, bewegt sich der Befestigungsloch-Abschnitt 13 des Halters 1 um die Schrauben-Ganghöhe P in die X-Achsenrichtung. In diesem Fall wird der Halter 1 um die Mittelachsen 7a und 7b ge schwenkt, so dass der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 sich um eine Größe P × Ya/Yb ändert.
Falls das Abmessungsverhältnis Ya/Yb zwischen Ya und Yb auf einen großen Wert eingestellt ist, wird sich deshalb der Abstand bei einer geringfügigen Drehung der Schraube 14 erheblich ändern, was so den Einstellungsprozess schwierig macht. Wenn andererseits das Abmessungsverhältnis von Ya/Yb auf einen kleinen Wert eingestellt wird, wird es erforderlich sein, die Schraube 14 viele Male ausgehend von dem in der 8 gezeigten Zustand zu drehen, bevor die Referenz-Spaltgröße erreicht wird, so dass der Einstellungsprozess länger dauern kann. Dies wird auch das Ausmaß der Bewegung der Schraube 14 erhöhen, was einen Faktor darstellt, welcher eine Verkleinerung der Vorrichtung behindert.
Deshalb ist es notwendig, das Abmessungsverhältnis von Ya/Yb auf einen optimalen Wert einzustellen. Beispielsweise wurde für den Fall, dass eine Schraube 14 mit P = 350 μm verwendet wurde, der Einstellprozess einfach und rasch ausgeführt, wenn Ya/Yb = 0,2 bis 0,4 eingestellt wurde.
Bei dem Halter 1, der in den 1 und 2 gezeigt ist, sind die Schraube 14, welche die Befestigungsfeder 8 und das Befestigungsloch 13 (das Positionierungsmittel) durchdringt, auf der anderen Seite der Sensoroberfläche 2 (die von den magnetoresistiven Elementen gebildet wird), von den Schwenkzapfen 6a und 6b (den vorstehenden Abschnitten) aus gesehen, angeordnet. Deshalb wird die Beziehung Ya < Yb stets eingehalten, so dass das Abmessungsverhältnis Ya/Yb auf den optimalen Wert, wie vorstehend beschrieben, eingestellt werden kann.
Nun wird auch die Vorspannkraft, die von der Befestigungsfeder 8 erzeugt wird, an den Kontaktabschnitt der Schraube 14 und die Gewindebohrung 32 als Gegenkraft angelegt. Falls die Verbindung zwischen der Schraube 14 und der Gewindebohrung 32 im Vergleich zu der von der Befestigungsfeder 8 erzeugten Vorspannkraft nicht aus reichend ist, besteht deshalb die Möglichkeit, dass sich die Schraube 14 lösen kann. Deshalb ist es erforderlich, die Tiefe der Gewindebohrung 32 zu erhöhen. Die Standarddicke des hinteren Linsentubus 23 ist von der Größenordnung von 1 mm bis 2 mm, was nicht ausreichend stark ist, um eine Schraube 14 mit einer Größe von M1,6 zu befestigen.
Um die Gewindebohrung 32 zu vertiefen, ist es deshalb notwendig, eine Schraubennabe 43, wie diese in der 11 gezeigt ist, auszubilden, um so Abschnitte mit einer größeren Dicke einzuführen. Es gibt jedoch dahingehend ein Problem, dass die Schraubennabe 43 den Linsenhalter 21, der sich entlang der Richtung der optischen Achse (der Z-Achsenrichtung) bewegt, behindern kann.
Eine Vorgehensweise zur Auslegung, so dass der Hub des Linsenhalters 21 geeignet ist, besteht darin, die Schraube 14, die Gewindebohrung 32 und die Schraubennabe 43 an Positionen anzuordnen, wo diese in der positiven Y-Achsenrichtung verschoben sind, um so eine gegenseitige Beeinträchtigung zwischen dem Linsenhalter 21 und der Schraubennabe 43 zu vermeiden.
Bei dieser Vorgehensweise zur Auslegung wird jedoch der Wert von Yb so groß, dass es nicht möglich ist, das Abmessungsverhältnis Ya/Yb auf den vorstehend genannten optimalen Wert einzustellen. Außerdem wird auch die Gesamthöhe des Halters 1 größer, so dass es dahingehend ein Problem gibt, dass die Herstellungskosten der Positionsdetektions-Vorrichtung sich erhöhen.
Als andere Vorgehensweise zur Auslegung kann der Linsenhalter 21 mit einer Kerbe versehen sein, um so die Behinderung der Schraubennabe 43 zu vermeiden. Bei dieser Vorgehensweise zur Auslegung nimmt jedoch die Stärke der eingekerbten Abschnitte ab, so dass es dahingehend einen Nachteil gibt, dass die Resonanzfrequenz des Linsenhalters 21 sich verringern kann.
Der Linsenhalter 21, der die Fokuslinse 22 in diesem Beispiel hält, ist für eine extrem schnelle Bewegung erforderlich. Falls die Resonanzfrequenz des Linsenhalters 21 sich verringert, führt dies zu ernsthaften Problemen, beispielsweise dahingehend, dass die gewünschte Leistungsfähigkeit nicht erreicht werden kann oder dass die Qualität der Vorrichtung auf Grund einer extremen Zunahme von Schwingungen und Geräuschen verschlechtert wird. Für den Fall, dass die Position der Schraubennabe 43 sich in der Nähe der Fokuslinse 22 befindet, wie für dieses Beispiel gezeigt, wird speziell die Stärke um die Fokuslinse 22 herum niedriger. Weil die Fokuslinse 22 eine große Masse aufweist, gibt es dahingehend ein Problem, dass die Resonanzfrequenz des Linsenhalters 21 extrem niedrig wird, was es unmöglich macht, das gewünschte Leistungsverhalten zu erzielen.
Deshalb ist gemäß dem vorliegenden Beispiel ein Auslaufloch 44 auf dem Linsenhalter 21 vorgesehen, wobei das Auslaufloch 44 von einem Verstärkungsvorsprung 45, wie in der 11 gezeigt, bedeckt ist. Der Verstärkungsvorsprung 45 steht in einer vorwärts gerichteten Richtung (der positiven Z-Achsenrichtung) entlang der optischen Achse vor. Als Folge behindern sich auf Grund der synergetischen Effekte mit dem Auslaufloch 44 der Linsenhalter 21 und die Schraubennabe 43 nicht gegenseitig. Außerdem bedeckt der Verstärkungsvorsprung 45 das Auslaufloch 44 auf drei Seiten, so dass die Resonanzfrequenz des Linsenhalters 21 sich nicht mindert. Deshalb ist es möglich, einen hochqualitativen Linsentubus mit weniger Schwingungen und weniger Geräuschen bereitzustellen.
Wie vorstehend beschrieben, sind in Entsprechung zu der Positionsdetektions-Vorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels und des Linsentubus 200, welcher selbige beinhaltet, die Schwenkzapfen 6a und 6b mit den gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächen 5a und 5b mit einem im Wesentlichen konstanten Krümmungsradius auf beiden Seiten des Halters 1 vorgesehen und sind außerdem die gekrümmten, Oberflächen 5a und 5b so geformt, dass die Mittelachsen 7a und 7b der gekrümmten Oberfläche 5a und 5b im Wesentlichen in konzentrischer Weise angeordnet sind.
Wenn der Halter 1 an dem Aufnahmeabschnitt (das heißt an dem hinteren Linsentubus 23) mit Hilfe der Schraube 14 befestigt wird, schwingt der Halter 1 außerdem um die Mittelachsen 7a und 7b der gekrümmten Oberflächen 5a und 5b, so dass der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 gleichzeitig eingestellt werden kann.
Deshalb kann gleichzeitig der Vorgang zum Einstellen des Abstandes und der Vorgang zum Befestigen des Halters 1 ausgeführt werden und kann gleichzeitig der Einstellprozess und der Prozess zum Zusammenfügen bzw. Montieren beendet werden, so dass der Vorteil gegeben ist, dass die Herstellungskosten der Vorrichtung verringert sind.
Wenn der Halter 1 auf dem hinteren Linsentubus 23 befestigt ist, gelangen auch die verformten Abschnitte 9a und 9b der Befestigungsfeder 8 in Kontakt zu den Federaufnahmen 35a und 35b und werden diese in einer Richtung senkrecht zur der Sensoroberfläche 2 verformt, um so den Halter 1 in dieser Richtung vorzuspannen. Durch Einschrauben der Schraube 14 gegen die Vorspannkraft kann der Halter 1 fest auf dem Linsentubus 23 befestigt werden, so dass die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert ist. Außerdem schwingt der Halter 1 um die Mittelachsen 7a und 7b der gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächen 5a und 5b, um so eine Einstellung des Abstandes zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 zu ermöglichen. Deshalb können der Einstellprozess und der Montageprozess in einfacher Weise ausgeführt werden, was den Vorteil bringt, dass die Verarbeitungs- bzw. Herstelleffizienz verbessert und die Herstellungskosten verringert sind.
Außerdem werden die verformten Abschnitte 9a und 9b so angebracht, dass diese geringfügig nach unten relativ zu dem Befestigungsloch 13 verschoben sind, durch welches die Schraube 14 eingeführt ist. Diese Auslegung erzeugt eine Vorspannkraft und auch ein Moment. Die gekrümmten bzw. gewölbten Oberflächen 5a und 5b der Schwenkzapfen 6a und 6b werden gegen die Seiten der U-förmigen Vertiefungen 31a und 31b gedrückt. Deshalb ist es möglich, die Gleitbewegung der Schwenkzapfen 6a und 6b zu vermeiden.
Als Folge kann die Vergrößerung und Verkleinerung der Größe des Abstands zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 im Wesentlichen proportional zu dem Drehwinkel der Schraube 14 eingestellt werden. Deshalb gibt es dahingehend einen erheblichen Vorteil, dass ein Einstellprozess, der an die Sinne einer Bedienperson angepasst ist, ermöglicht ist, und dass der Einstellprozess in einem kürzeren Zeitraum abgeschlossen werden kann.
Außerdem erstrecken sich die Mittelachsen 7a und 7b entlang der Richtung der magnetischen Flussdichte, die von den magnetoresistiven Elementen in der Sensoroberfläche 2 detektiert wird, das heißt in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums. Deshalb ist es möglich, eine im Wesentlichen parallele Stellung zu der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums selbst dann beizubehalten, wenn der Halter 1 während eines Einstellprozesses um die Achsen 7a und 7b geschwenkt wird.
Deshalb ändert sich, anders als bei herkömmlichen Beispielen, der Abstand zwischen der Sensoroberfläche 2 und der magnetischen Skala 30 nicht entlang der Bewegungsrichtung des magnetisches Aufzeichnungsmediums. Somit wird die Genauigkeit der Signalform des Ausgangssignals Ea mit der Phase A und des Ausgangssignals Eb mit der Phase B nicht verschlechtert. Durch Verarbeiten dieser Ausgangssignale ist es möglich, eine Positionsdetektionsgenauigkeit von der Größenordnung von 1 μm zu erzielen, was kleiner ist als die Magnetisierungsfrequenz λ = 200 μm der magnetischen Skala 30.
Außerdem ist die Schraube 14, die in die Befestigungsfeder 8 und das Befestigungsloch 13 (das Positionierungsmittel) eingeführt ist, auf der anderen Seite der Sensor oberfläche 2 (die von den magnetoresistiven Elementen gebildet wird) relativ zu den Schwenkzapfen 6a und 6b (den vorstehenden Abschnitten) angeordnet. Als Folge ist es möglich, den optimalen Wert des Abmessungsverhältnisses Ya/Yb zwischen einem Abstand Ya zwischen den Mittelachsen 7a und 7b und der Mitte einer Sensoroberfläche 2 und einem Abstand Yb zwischen den Mittelachsen 7a und 7b und der Mitte der Durchgangsbohrung 12 einzustellen. Deshalb ist dahingehend ein Vorteil gegeben, dass ein einfacher und schneller Einstellprozess ermöglicht ist.
Außerdem ist es möglich, den Halter 1 in einer flachen, plattenartigen Form auszubilden, die innerhalb einer Ebene liegt, die sich parallel zu der Sensoroberfläche 2 erstreckt, so dass dahingehend ein Vorteil gegeben ist, dass die Positionsdetektions-Vorrichtung und der Linsentubus, der selbige beinhaltet, verkleinert werden kann.
Außerdem sind die Zuleitungsrahmen bzw. Kontaktanschlüsse 3 so ausgelegt, dass diese von der Umgebung der Mittelachsen 7a und 7b der Schwenkzapfen 6a und 6b entlang einer Richtung senkrecht zu den Mittelachsen 7a und 7b herausgenommen werden können und dass diese gleichzeitig innerhalb der Ebene parallel zu dem Halter 1 verbleiben. Folglich sind die Zuleitungsrahmen 3 so ausgelegt, dass diese nicht von dem Linsentubus vorstehen. Deshalb ist es hinsichtlich einer Verbindung mit externen Schaltungen dennoch möglich, einen kleineren Linsentubus bereitzustellen, so dass die Größe der Vorrichtung weiter verringert werden kann.
Die C-förmige Biegung des Befestigungsabschnittes 10 der Befestigungsfeder 8 ist so ausgelegt, um geringfügig dünner zu sein als die Dicke des Abschnittes der Vertiefung 11 des Halters 1. Dies ermöglicht es, die Befestigungsfeder 8 einfach dadurch auf Grund eines Presssitzes zu halten, dass die Feder 8 eingeführt bzw. eingeschoben wird. Deshalb ist dahingehend ein Vorteil gegeben, dass die Befestigungsfeder 8 während eines Befestigungsvorgangs des Halters 1 nicht herausspringt, so dass der Montageprozess einfacher wird.
Außerdem sind auf dem hinteren Linsentubus 23 U-förmige Vertiefungen bzw. Aussparungen 31a und 31b vorgesehen, deren Breite geringfügig größer ist als die Dicke der Schwenkzapfen 6a und 6b, und zwar entlang einer Richtung parallel zu der Richtung der optischen Achse. Deshalb werden die Schwenkzapfen 6a und 6b in einfacher Weise in die U-förmigen Vertiefungen 31a und 31b eingeführt.
Außerdem sind Führungen 34a und 34b, die geringfügig breiter sind als der Halter 1, vorgesehen. Als Folge werden der Halter 1 und die Befestigungsfeder 8 während des Einführens der Schwenkzapfen 6a und 6b in die U-förmigen Aussparungen 31a und 31b nicht zu Hindernissen, wenn beide Seiten des Halters 1 von den Führungen 34a und 34b geführt werden, so dass die Verarbeitungs- bzw. Herstellungseffizienz verbessert wird.
Außerdem ist es selbst nach einem Anlöten von Jumper-Leitungen und flexiblen Flachleiterkabeln an die Zuleitungsrahmen 3 möglich, den Halter 1 in derselben Richtung einzuführen, so dass dahingehend ein Vorteil besteht, dass die Montageeffizienz verbessert wird.
Auch ist ein Auslaufloch 44 auf dem Linsenhalter 21 vorgesehen, wobei das Auslaufloch 44 von dem Verstärkungs- bzw. Versteifungsvorsprung 45 bedeckt ist, so dass der Linsenhalter 21 und die Schraubennabe 43 einander nicht behindern. Weil der Verstärkungsvorsprung 45 so ausgebildet ist, um das Auslaufloch 44 zu bedecken, ist außerdem die Resonanzfrequenz des Linsenhalters 21 nicht schlechter. Deshalb gibt es dahingehend einen Vorteil, dass ein hochqualitativer Linsentubus mit weniger Schwingungen und weniger Geräuschen bereitgestellt werden kann.
Außerdem kann die Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur in einen Objektiv- bzw. Linsentubus, wie dieser vorstehend beschrieben wurde, eingebaut werden, sondern auch in eine Positionsdetektions-Vorrichtung zur Verwendung in einer Aufzeichnungs-/Wiedergabevorrichtung, beispielsweise ei ner Festplatte und einer magneto-optischen Platte, einer Druckervorrichtung, beispielsweise einem Plotter und einem Drucker, oder in industriellen Vorrichtungen, beispielsweise in einem Roboter, um so ähnliche Effekte zu erzielen.
Das vorstehende Beispiel legt einen Fall dar, in welchem die Vorsprünge (die Schwenkzapfen 6a und 6b) auf dem Halter 1 vorgesehen sind und die U-förmigen Aussparungen 31a und 31b auf dem hinteren Linsentubus 23 vorgesehen sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Halter 1 kann mit einem Loch bzw. einer Bohrung oder einer Vertiefung bzw. Aussparung versehen sein und der hintere Linsentubus 23 kann mit Vorsprüngen versehen sein.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben, sind bei einer Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Vorsprünge, die einen im Wesentlichen konstanten Krümmungs- bzw. Wölbungsradius aufweisen, auf einem Halter zum Halten von magnetoresistiven Elementen vorgesehen, der gegenüber liegend zu einem magnetischen Aufzeichnungsmedium angeordnet ist. Wenn der Halter mit Hilfe eines Positionierungsmittels angebracht bzw. befestigt wird, schwenkt der Halter 1 um die Achse der gekrümmten bzw. gewölbten Oberfläche des Vorsprungs und wird so der Abstand zwischen den magnetoresistiven Elementen und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium eingestellt, so dass es möglich ist, den Einstellprozess und den Montageprozess gleichzeitig zu beenden. Deshalb ist dahingehend ein Vorteil gegeben, dass die Herstellungskosten der Vorrichtung niedriger sind.
Gemäß einer anderen Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Positionierungsmittel aus einem elastischen Element gebildet, welches den Halter in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Sensoroberfläche der magnetoresistiven Elemente, einer Befestigungsbohrung, die auf dem Halter ausgebildet ist, und einer Schraube vorspannt, die in die Befestigungsbohrung eingeführt ist.
Durch Einschrauben der Schraube in das Aufnahmeelement gegen die Vorspannkraft des elastischen Elements wird der Halter positioniert und gleichzeitig der Abstand zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und den magnetoresistiven Elementen eingestellt. Somit gibt es dahingehend einen Vorteil, dass es ermöglicht ist, den Halter fest an dem Aufnahmeelement zu befestigen und den Einstellprozess und den Montageprozess in einfacher Weise vorzunehmen, so dass dies die Herstellungskosten durch Verbesserung der Verarbeitungs- bzw. Herstellungseffizienz verringert.
Gemäß noch einer anderen Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die gekrümmte bzw. gewölbte Oberfläche des Vorsprungs so ausgebildet, um eine Achse aufzuweisen, die im Wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums verläuft, so dass der Abstand zwischen den magnetoresistiven Elementen und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium nicht entlang der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums variiert. Deshalb ist die Genauigkeit der Signalform des Ausgangssignals Ea mit der Phase A und des Ausgangssignals Eb mit der Phase B nicht schlechter, so dass es möglich ist, eine extrem hohe Genauigkeit der Positionsdetektion durch Verarbeiten dieser Ausgangssignale zu erzielen.
Gemäß noch einer anderen Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Positionierungsmittel auf der gegenüber liegenden Seite der magnetoresistiven Elemente, und zwar von dem Vorsprung aus betrachtet, angeordnet, so dass es möglich ist, die Geschwindigkeit der Vergrößerung/Verkleinerung der Größe des Abstands zwischen der Sensoroberfläche und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium im Hinblick auf den Drehwinkel der Schraube zu optimieren. Deshalb ist dahingehend ein Vorteil gegeben, dass ein einfacher und schneller Einstellprozess ermöglicht ist. Außerdem kann der Halter in einer flachen, plattenartigen Form ausgebildet sein, die parallel zu der Sensoroberfläche verläuft. Deshalb ist dahingehend ein Vorteil gegeben, dass eine Positionsdetektions-Vorrichtung und ein Linsentubus, welcher selbige beinhaltet, verkleinert werden kann.
Entsprechend einem Linsen- bzw. Objektivtubus gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Linsen- bzw. Objektivtubus ein Linsenhaltemittel, das in der Richtung der optischen Achse entlang der Führungsachse, die innerhalb des Tubus abgestützt ist, gleitbeweglich ist, sowie ein Antriebsmittel, um das Haltemittel entlang der Richtung der optischen Achse anzutreiben, wobei die Positionsdetektions-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als Positionsdetektionsmittel zum Detektieren der Position des Linsenhaltemittels entlang der Richtung der optischen Achse verwendet wird. Deshalb kann ein kleinerer Linsen- bzw. Objektivtubus zu niedrigeren Kosten bereitgestellt werden.

Claims

Positionsdetektionsvorrichtung (100) mit: einer Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen (2), welche mit einem vorgegebenen Zwischenraum so angeordnet sind, um einem magnetischen Aufzeichnungsmedium (30) gegenüber zu liegen, so magnetisiert, um N Pole und S Pole bei einem vorgegebenen Abstand zu haben; und einem Halter (1) zum Halten des magnetoresistiven Elements (2), wobei die Positionsdetektionsvorrichtung (100) eine Bewegungsgröße des magnetischen Aufzeichnungsmedium (30) mittels des magnetoresistiven Elements (2) detektiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdetektionsvorrichtung (100) weiter eine Positionierungsvorrichtung (9a, 9b) aufweist zum Einstellen des Zwischenraums zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium (30) und den magnetoresistiven Elementen (2), und der Halter (1) so vorgesehen ist, um in der Lage zu sein um eine Mittelachse (7a, 7b) zu schwenken, welche im Wesentlichen parallel zu einer Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums (30) ist, um eine Einstellung des Zwischenraums zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium (30) und den magnetoresistiven Elementen (2) zu ermöglichen.
Positionsdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei: der Halter ein vorstehendes Element (6a, 6b) aufweist; das vorstehende Element (6a, 6b) eine gewölbte Oberfläche (5a, 5b) aufweist, zentriert um die Mittelachse (7a, 7b); und die gewölbte Oberfläche (5a, 5b) hat eine im Wesentlichen konstante Wölbung.
Positionsdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei: der Halter (1) an einem Aufnahmeelement (23) angebracht ist; und die Positionierungsvorrichtung (9a, 9b) aufweist: ein elastisches Element (8) zum Anlegen einer Federkraft an den Halter (1) in einer Richtung zur Bewirkung von Veränderungen des Zwischenraums; und eine Schraube (14) zum Zusammenschrauben des Halters (1) und des Aufnahmeelements (23); der Halter (1) umfasst ein Befestigungsloch (13) zum Einfügen der Schraube (14) durch dieses; das Aufnahmeelement (23) weist eine Schraubennabe (43) auf, korrespondierend zu der Schraube (14), die Schraube (14) ist in die Schraubennabe (43) gegen eine Federkraft des elastischen Elements (8) eingeschraubt, wodurch der Zwischenraum zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium (30) und den magnetoresistiven Elementen (2) eingestellt ist.
Positionsdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Positionierungsvorrichtung (9a, 9b) auf der gleichen Seite der Mittelachse (7a, 7b) von den magnetoresistiven Elementen (2) vorgesehen ist.
Positionsdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei: der Halter (1) auf dem Aufnahmeelement (23) befestigt ist; und die Positionierungsvorrichtung (9a, 9b) weist auf: ein elastisches Element (8) zum Anlegen einer Federkraft an den Halter (1) in eine Richtung zur Bewirkung von Veränderungen des Zwischenraums; und eine Schraube (14) zum Zusammenschrauben des Halters (1) und des Aufnahmeelements (23); wobei der Halter (1) ein Befestigungsloch (13) zum Einfügen der Schraube (14) durch dieses aufweist; das Aufnahmeelement (23) weist eine Widerlageroberfläche (31a, 31b) auf, welche im Wesentlichen parallel zu der Bewegungsrichtung des magnetischen Aufzeichnungsmediums (30) ist; und das elastische Element (8) ist in einer Position vorgesehen, welche von dem Befestigungsloch (13) in Richtung auf die Mittelachse (7a, 7b) so verschoben ist, dass ein Moment zum Drücken der gewölbten Oberfläche (5a, 5b) gegen die Widerlageroberfläche (31a, 31b) erzeugt wird.
Objektivtubus (200), wobei der Objektivtubus (200) aufweist: einen Zylinder; eine Führungsachse (24a, 24b), welche von dem Zylinder getragen wird; eine Mehrzahl von bewegbaren Linsen (22), welche sich entlang der Richtung der optischen Achse entlang der Führungsachse (24a, 24b) bewegen; eine Linsenhaltevorrichtung (21) zum Halten der bewegbaren Linsen (22), wobei die Linsenhaltevorrichtung (21) so vorgesehen ist, um in einer Richtung der optischen Achse entlang der Führungsachse (24a, 24b) bewegbar zu sein; und eine Antriebsvorrichtung (25) zum Antreiben der Linsenhaltevorrichtung (21) entlang der Richtung der optischen Achse, wobei: die Linsenhaltevorrichtung (21) aufweist ein magnetisches Aufzeichnungsmedium (30), welches so magnetisiert ist, um N Pole und S Pole bei einem vorgegebenen Abstand zu haben; und der Objektivtubus (200) weist weiter eine Positionsdetektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 auf zum Detektieren der Bewegungsgröße des magnetischen Aufzeichnungsmediums (30).
Objektivtubus (200) nach Anspruch 6, wobei: der Halter (1) an dem Zylinder befestigt ist; und die Positionierungsvorrichtung weist auf: ein elastisches Element (8) zum Anlegen einer Federkraft an den Halter (1) in einer Richtung zur Verursachung von Änderungen in dem Zwischenraum; und eine Schraube (14) zum Zusammenschrauben des Halters (1) und des Aufnahmeelements (23); und wobei der Halter (1) ein Befestigungsloch (13) zum Einfügen der Schraube (14) durch dieses aufweist; der Zylinder weist eine Schraubennabe (43) korrespondierend zu der Schraube (14) auf, und wobei: die Linsenhaltevorrichtung (21) ein verstärktes vorstehendes Element (45) mit einem Auslaufloch (44) aufweist; und das Auslaufloch (44) so ausgebildet ist, dass die Schraubennabe (43) und die Linsenhaltevorrichtung (21) sich einander nicht behindern.