JP2004245765A - 位置検出装置及びブレ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度が低下することなく正しい位置検出を行うことができ、位置不明となることもなく、小型の位置検出装置及びブレ補正装置を提供する。
【解決手段】磁気検出素子１３が磁石１１，１２の表面の法線方向の磁場の検出を行うことにより位置検出を行う位置検出装置において、磁気検出素子１３が検出する磁場の出力特性が略直線となる範囲Ｓ内に設けられ、磁気検出素子１３の相対的な移動範囲を制御上制限するソフトリミットと、磁気検出素子１３の出力特性の傾きが、略直線となる範囲内の傾きと同方向となる範囲Ｈ内に設けられ、磁気検出素子１３の相対的な移動範囲を物理的に制限するハードリミットとを備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動部材の位置を磁気により検出する磁気エンコーダ等の位置検出装置及びブレ補正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、隣接して配されたＮ極とＳ極の磁石、及び、これら磁石と相対的（ＮＳ方向又はＳＮ方向）に移動可能な磁気検出素子から構成され、磁気検出素子の出力が略直線の部分を利用する位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１３６２０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の位置検出装置では、磁気検出素子の出力が略直線の部分を外れた領域での使用（制御）が考慮されておらず、実使用上は、以下の問題があった。
【０００５】
従来の位置検出装置では、磁気検出素子の出力が略直線の部分を外れた領域で使用した場合に、精度が低下し、正しい位置検出を行うことができないという問題があった。
【０００６】
また、磁気検出素子がＮ極（又は、Ｓ極）の磁石に最も接近した位置からさらに相対移動すると、磁気検出素子の出力がピークを越えて出力値が増加から減少へ（又は、減少から増加へ）転じてしまう。このような位置に磁気検出素子が相対移動すると、磁気検出素子と磁石との相対位置と出力値とが１対１で対応せず、位置不明となり、制御を行おうとすると発振してしまい、位置検出装置の出力を基にして駆動制御等を行うことができないという問題があった。
【０００７】
さらに、ハードリミット（メカニカルリミット）まで磁気検出素子の出力のリニアな部分を確保しようとすると、磁石が大きくなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、精度が低下することなく正しい位置検出を行うことができ、位置不明となることもなく、小型の位置検出装置及びブレ補正装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、Ｎ極の磁石（１１）と、前記Ｎ極の磁石の近傍に並んで配置されたＳ極の磁石（１２）と、前記Ｎ極の磁石と前記Ｓ極の磁石とが並ぶ方向に相対的に移動可能であって磁気を検出する磁気検出素子（１３）と、を備え、前記磁気検出素子が磁石の表面の法線方向の磁場の検出を行うことにより位置検出を行う位置検出装置において、前記磁気検出素子が検出する磁場の出力特性の傾きが略直線となる範囲（Ｓ）内に設けられ、前記磁気検出素子の相対的な移動範囲を制御上制限するソフトリミットと、前記ソフトリミットよりも外側であって、前記出力特性の傾きが反転しない範囲（Ｈ）に設けられ、前記磁気検出素子の相対的な移動範囲を物理的に制限するハードリミットと、を備えたことを特徴とする位置検出装置である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の位置検出装置において、前記磁気検出素子（１３）は、ホール素子又は磁気抵抗効果素子であること、を特徴とする位置検出装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の位置検出装置を備えたブレ補正装置であって、前記Ｎ極及び前記Ｓ極の磁石（１１，１２）と前記磁気検出素子（１３）とが、光軸に対して略直交する方向に移動してブレを補正するブレ補正光学系（１）の移動により相対的に移動する位置に設けられており、前記磁気検出素子は、前記ブレ補正光学系の移動量を検出すること、を特徴とするブレ補正装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
図１は、本発明による位置検出装置を有するレンズ鏡筒の実施形態の概要を説明する図である。
本実施形態における位置検出装置１０Ｘ，１０Ｙは、像のブレを補正するブレ補正機能を備えたレンズ鏡筒に設けられている。
本実施形態におけるレンズ鏡筒は、ブレ補正レンズ１を不図示の撮影光学系の光軸と略直交する方向に移動させることにより、ブレ補正動作を行うカメラのレンズ鏡筒であり、ブレ補正レンズ１，レンズ枠２，固定枠３，位置検出装置１０Ｘ，１０Ｙ，駆動装置２０Ｘ，２０Ｙ等を備えている。
【００１３】
ブレ補正レンズ１は、レンズ枠２に保持され、撮影光学系の光軸と略直交する方向に移動するレンズ又はレンズ群である。
【００１４】
レンズ枠２は、ブレ補正レンズ１を保持し、撮影光学系の光軸と略直交する方向に移動可能に設けられている部材である。具体的には、レンズ枠２は、不図示の可動機構により、図１中に示したＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に設けられている。なお、図中には示さないが、レンズ枠２には、後述の位置検出装置１０及び駆動装置２０の一部が固定されている。
【００１５】
固定枠３は、レンズ枠２のまわりに設けられ、ブレ補正動作によっては移動しない固定部材であり、レンズ枠２のまわりに内壁部３ａが略八角形の断面形状で形成されている。この内壁部３ａに囲まれた範囲は、ハードリミット（ハードウェアリミット）となり、この範囲内において、レンズ枠２は移動することができる。
また、内壁部３ａよりも一回り小さい範囲で、図１中に破線により示した範囲は、後述するソフトリミット（ソフトウェアリミット）の範囲を示している。
【００１６】
位置検出装置１０Ｘ，１０Ｙは、ブレ補正レンズ１及びレンズ枠２の位置を検出する装置であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向それぞれに対応して同じものが２つ設けられている。位置検出装置１０Ｘ，１０Ｙの詳細は、後に説明を行う。
【００１７】
駆動装置２０Ｘ，２０Ｙは、ブレ補正レンズ１及びレンズ枠２を駆動するアクチュエータであり、不図示のコイル及びマグネットを組み合わせたＶＣＭ（ボイスコイルモータ）等により形成されている。
【００１８】
図２は、位置検出装置１０Ｘ，１０Ｙを詳細に説明する図である。
なお、位置検出装置１０Ｘ，１０Ｙは、同じものであるので、以下の説明では、単に位置検出装置１０として説明する。
位置検出装置１０は、磁石１１，１２，磁気検出素子１３，ヨーク１４を有している。磁石１１，１２は、極性が互いに異なる方向となるようにヨーク１４上に並べられており、磁石１１，１２から僅かに離れた位置にある磁気検出素子１３が矢印Ａ方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に相当）に移動することにより、磁気検出素子１３が受ける磁力の変化を検出するようになっている。本実施形態では、磁石１１，１２，ヨーク１４は、固定枠３に固定されており、磁気検出素子１３は、レンズ枠２に固定されている。
なお、本実施形態における磁気検出素子１３は、ホール素子を用いているが、磁気抵抗効果素子であってもよい。
【００１９】
図３は、磁気検出素子１３が図２中の矢印Ａ方向に移動した場合の出力例を示す図である。
図３に示すように磁気検出素子１３の出力は、磁石の略中央の範囲Ｓにおいて直線状に変化し、その外側の範囲であって範囲Ｈの内側では、直線の近似から外れていく。さらに、範囲Ｈの外側では、傾きの方向が反転していることが分かる。
本実施形態における位置検出装置１０では、磁気検出素子１３の出力が線形に変化することとして、出力値から位置情報を検出している。したがって、範囲Ｓを外れると、検出誤差が生じることとなる。
図４は、本実施形態における位置検出装置１０の検出誤差を示す図であり、図３に示した出力値と範囲Ｓの略直線範囲を近似した直線との差を表している。
範囲Ｓにおいては、ノイズ成分を除いて誤差が殆ど無いが、範囲Ｓを越えると、誤差が徐々に大きくなっている。このような出力特性の位置検出装置を用いる場合には、略中央付近の直線部（範囲Ｓ）を制御等に用いるのが望ましいことは言うまでもない。
【００２０】
そこで、本実施形態におけるレンズ鏡筒では、この範囲Ｓ内を、上述のソフトリミットの範囲として設定して、この範囲内で制御を行うこととしている。一方、内壁部３ａにより形成されるハードリミットは、範囲Ｈの範囲としている。このようハードリミットがソフトリミットの外側に存在するので、ソフトリミット内では、正確な位置検出が必要なため磁気検出素子の出力のリニアな部分を使用することができ、ソフトリミットとハードリミットの間では、それほど正確な制御はできないが、大まかな位置検出を行うことができる。
【００２１】
よって、通常の使用においては、ソフトリミット内において正確な制御を行うことができ、装置を振り回した場合などに、レンズ枠２がソフトリミットの範囲を超えてしまった場合であっても、ハードリミットを越えて移動することはない。このハードリミット範囲内にレンズ枠２が存在することにより、レンズ枠２の大まかな位置は検出することができるので、レンズ枠２をソフトリミットの範囲内に戻すことが容易に行うことができる。
【００２２】
本実施形態によれば、磁気検出素子１３の出力が略直線の部分においてソフトリミット（範囲Ｓ）を設け、磁気検出素子１３の出力が略直線部分の傾きと同方向の部分でハードリミット（範囲Ｈ）を設けたので、精度が低下することなく正しい位置検出を行うことができる。
また、装置を振り回すなどして、ソフトリミットの範囲を超えてレンズ枠２が移動した場合であっても、位置不明となることもない。
さらに、ソフトリミットとハードリミットの位置を最適な位置として効率よく配置したので、大きな磁石を必要とすることもなく、小型の位置検出装置とすることができる。
【００２３】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、本実施形態において、位置検出装置は、ブレ補正レンズ１の位置検出を行う例を示したが、レンズ鏡筒への使用に限らず、双眼鏡や顕微鏡等、他の用途に用いてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、磁気検出素子が検出する磁場の出力特性の傾きが略直線となる範囲内に設けられ、磁気検出素子の相対的な移動範囲を制御上制限するソフトリミットを設けたことにより、通常使用される範囲では磁気検出素子の出力が略直線の部分を外れることが無く、精度が低下することなく正しい位置検出を行うことができる。
また、ソフトリミットよりも外側であって、出力特性の傾きが反転しない範囲に設けられ、磁気検出素子の相対的な移動範囲を物理的に制限するハードリミットを設けたことにより、磁気検出素子と磁石との相対位置と出力値とが１対１で対応するようになり、位置不明となることもなく、安定した位置検出を行うことができる。
さらに、これらソフトリミット及びハードリミットにより検出範囲を制限したことにより、大型の磁石を必要とせず、小型の装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による位置検出装置を有するレンズ鏡筒の実施形態の概要を説明する図である。
【図２】位置検出装置１０Ｘ，１０Ｙを詳細に説明する図である。
【図３】磁気検出素子１３が図２中の矢印Ａ方向に移動した場合の出力例を示す図である。
【図４】本実施形態における位置検出装置１０の検出誤差を示す図である。
【符号の説明】
１ ブレ補正レンズ
２ レンズ枠
３ 固定枠
１０，１０Ｘ，１０Ｙ 位置検出装置
１１，１２ 磁石
１３ 磁気検出素子
１４ ヨーク
２０Ｘ，２０Ｙ 駆動装置

Claims (3)

1. Ｎ極の磁石と、
   前記Ｎ極の磁石の近傍に並んで配置されたＳ極の磁石と、
   前記Ｎ極の磁石と前記Ｓ極の磁石とが並ぶ方向に相対的に移動可能であって磁気を検出する磁気検出素子と、
   を備え、
   前記磁気検出素子が磁石の表面の法線方向の磁場の検出を行うことにより位置検出を行う位置検出装置において、
   前記磁気検出素子が検出する磁場の出力特性の傾きが略直線となる範囲内に設けられ、前記磁気検出素子の相対的な移動範囲を制御上制限するソフトリミットと、
   前記ソフトリミットよりも外側であって、前記出力特性の傾きが反転しない範囲に設けられ、前記磁気検出素子の相対的な移動範囲を物理的に制限するハードリミットと、
   を備えたことを特徴とする位置検出装置。
2. 請求項１に記載の位置検出装置において、
   前記磁気検出素子は、ホール素子又は磁気抵抗効果素子であること、
   を特徴とする位置検出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の位置検出装置を備えたブレ補正装置であって、
   前記Ｎ極及び前記Ｓ極の磁石と前記磁気検出素子とが、光軸に対して略直交する方向に移動してブレを補正するブレ補正光学系の移動により相対的に移動する位置に設けられており、
   前記磁気検出素子は、前記ブレ補正光学系の移動量を検出すること、
   を特徴とするブレ補正装置。

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