JP2006292396A - 位置検出器および位置決め装置 - Google Patents

位置検出器および位置決め装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2006292396A
JP2006292396A JP2005109364A JP2005109364A JP2006292396A JP 2006292396 A JP2006292396 A JP 2006292396A JP 2005109364 A JP2005109364 A JP 2005109364A JP 2005109364 A JP2005109364 A JP 2005109364A JP 2006292396 A JP2006292396 A JP 2006292396A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
movable
position detector
generating member
pole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005109364A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4400500B2 (ja
Inventor
Takayuki Hoshino
隆之 干野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2005109364A priority Critical patent/JP4400500B2/ja
Application filed by Konica Minolta Opto Inc filed Critical Konica Minolta Opto Inc
Priority to EP06715648A priority patent/EP1884747A4/en
Priority to US11/887,994 priority patent/US8013596B2/en
Priority to KR1020077019181A priority patent/KR20080003777A/ko
Priority to CN2006800114716A priority patent/CN101156047B/zh
Priority to PCT/JP2006/304989 priority patent/WO2006109384A1/ja
Publication of JP2006292396A publication Critical patent/JP2006292396A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4400500B2 publication Critical patent/JP4400500B2/ja
Priority to US13/196,024 priority patent/US20110288815A1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00Hall-effect devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/24476Signal processing
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2451Incremental encoders
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/021Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
    • H02N2/025Inertial sliding motors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

【課題】 広い範囲で線形性を有する出力が得られる位置検出器を提供する。
【解決手段】 位置検出器3は、所定の可動方向xに移動可能な可動部材10に付設した磁界発生部材11と、磁界発生部材11の移動による磁界変化を検出する磁界検出手段12とを備え、磁界発生部材12は、N極に着磁したN極部13と、N極部13と可動方向に並んだS極に着磁したS極部14と、N極部13とS極部14との間の着磁していない不着磁部15とからなる。
【選択図】図2

Description

本発明は位置検出器および位置決め装置に関する。
特許文献1から3には、可動部材の位置を、可動部材に付設した磁界発生部材による磁界の変化として磁界検出手段によって検出する位置検出器が記載されている。
特開平1−150812号公報 特開2004−348173号公報 特開2001−91298号公報
図11に、特許文献1に記載されている位置検出器31を示す。位置検出器31は、磁界発生部材32が発生する磁界の変化を磁界検出手段33で検出することで、磁界発生部材32の位置を算出する。磁界発生部材32は、半分がN極に着磁されたN極部34であり、もう半分がS極に着磁されたS極部35である。
磁界発生部材32の形状が可動方向に長さ6.5mm、幅2.5mm、厚さ1mmである場合、図12に示すような磁束密度の分布が得られる。この位置検出器31は、磁束密度の変化が直線的である狭い範囲でしか正確な位置を検出できないという問題がある。
また、特許文献1では、磁界検出手段33を2つのホール素子(磁界検出素子)36a,36bで構成し、2つのホール素子36a,36bの出力の差によって入力電流を変化させることで、温度変化などによる磁界の変化を補償しているが、特許文献2では、2つのホール素子(磁界検出素子)36a,36bの出力の和を差分で除すことにより、磁界発生部材32と磁界検出手段33の取付け誤差や温度変化などによる磁界の変化を補償している。
図13に、2つのホール素子36a,36bの磁界検出中心が1.6mm離れている場合の出力の和を差分で除した出力の変化を示す。当然ながら、この演算によって出力が直線的な線形範囲が広がることはなく、依然として、狭い範囲でしか位置を検出できない問題が残る。
また、特許文献3には、くさび形の磁石を用いて、磁界発生部材の位置よって直線的に変化する磁束を発生させる位置検出器が記載されている。しかしながら、このような位置検出器は、磁界発生部材と磁界検出手段との可動方向に直交する方向に相対位置がずれると磁界が変化してしまうので誤差や個体差が大きいという問題がある。
前記問題点に鑑みて、本発明は、広い範囲で線形性を有する出力が得られる位置検出器を提供すること、および、そのような位置検出器によって広い範囲で正確な位置決めができる位置決め装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明による位置検出器の第1の態様は、所定の可動方向に移動可能な可動部材に付設した磁界発生部材と、前記磁界発生部材の移動による磁界変化を検出する磁界検出手段とを備え、前記磁界発生部材は、N極に着磁したN極部と、前記N極部と前記可動方向に並んだS極に着磁したS極部と、前記N極部と前記S極部との間の着磁していない不着磁部とからなるものとする。
この構成によれば、不着磁部を有することで磁界発生部材がつくる磁界が線形的に変化する範囲が広くなるので、磁界検出手段による磁界発生部材の位置を検出できる範囲が広い。
また、本発明の第1の態様の位置検出器において、前記不着磁部の前記可動方向の長さは、前記磁界発生部材の全長の1/10以上1/3以下であってもよい。
この構成によれば、不着磁部の長さを1/10以上1/3以下にすれば位置検出出力の傾き変化が5倍以下になるので、検出信号でフィードバック制御する場合にも系が安定である。
また、本発明の第1の態様の位置検出器において、前記磁界検出手段は、前記可動方向に並んだ2つの磁界変化を検出する磁界検出素子を有し、前記2つの磁界検出素子の検出信号を、線形範囲において小さい方をA、大きい方をBとすると、(B+A)/(B−A)の演算を行う演算手段をさらに備えてもよい。
この構成によれば、磁界発生部材と磁界検出手段の取付け誤差や温度変化などによる磁界の変化によって出力が変化することがなく、安定した位置の検出が可能である。
また、本発明の第1の態様の位置検出器において、前記磁界検出手段は、前記可動方向に並んだ2つの磁界変化を検出する磁界検出素子を有し、前記2つの磁界検出素子の検出信号を、線形範囲において小さい方をA、大きい方をBとすると、A>0の場合、(A−B)/(A+B)+2、B<0の場合、(A−B)/(A+B)−2、A≦0且つB≧0の場合、(B+A)/(B−A)の演算を行う演算手段をさらに備えてもよい。
この構成によれば、2つの磁界検出素子の検出信号A,Bのいずれかが線形でなくなるA>0の場合やB<0の場合に、両出力の差分を両者の和で除す演算を行うことで線形性の高い出力が得るため、磁界発生部材の位置を検出できる範囲が広い。
また、本発明による位置検出器の第2の態様は、所定の可動方向に移動可能な可動部材に付設した磁界発生部材と、前記磁界発生部材の移動による磁界変化を検出する磁界検出手段とを備え、前記磁界検出手段は、前記可動方向に並んだ磁界変化を検出する2つの磁界検出素子を有し、前記2つの磁界検出素子の検出信号を、線形範囲において小さい方をA、大きい方をBとすると、A>0の場合、(A−B)/(A+B)+2、B<0の場合、(A−B)/(A+B)−2、A≦0且つB≧0の場合、(B+A)/(B−A)の演算を行う演算手段をさらに備えるものとする。
この構成によれば、2つの磁界検出素子の検出信号のいずれかが非線形になっても、両出力の差分を両者の和で除す演算を行うことで線形性の高い出力が得られ、広い範囲で磁界発生部材の位置を検出できる。
また、本発明の第1および第2の態様の位置検出器において、前記磁界検出素子は、ホール素子であってもよい。
この構成によれば、一般的なホール素子を利用して安価で高精度の位置検出器が実現できる。
また、本発明による位置検出器の第3の態様は、所定の可動方向に移動可能な可動部材に付設され、前記可動方向に一定の幅でN極とS極とが繰り返されるように着磁された磁界発生部材と、前記磁界発生部材の移動による磁界変化を検出する2つの磁界検出素子とを有し、前記2つの磁界検出素子は、前記N極および前記S極の幅をそれぞれ1/2δとすると、整数nについて前記可動方向に(n/2+1/4)δで表される間隔で並んで配置され、前記2つの磁界検出素子の検出信号をそれぞれAおよびBとすると、AおよびBが共に0以上または0以下の場合は(A+B)/(A−B)、AまたはBのいずれか一方だけが0未満の場合は(A−B)/(A+B)の演算をする演算手段を有するものとする。
この構成によれば、2つの磁界検出素子が磁界発生部材の位置に対して互いに90°位相のずれた信号を出力する。この2つの信号A,Bの和を差で除す演算、または、差を和で除す演算を行うことで、周期δで最小値−1、最大値+1のほぼ三角波に近い線形性の高い出力が得られ、磁界発生部材の正確な位置を算出できる。
また、本発明の第3の態様の位置検出器において、前記磁界検出素子は、磁気抵抗効果素子であってもよい。
この構成によれば、磁界検出素子を小さくできるので、周期δを小さくして精密な位置検出器を実現できる。
また、本発明による位置決め装置は、本発明の第1から第3のいずれかの態様の位置検出器を備え、前記可動部材は、前記可動方向に伸縮する電気機械変換素子によって前記可動方向に進退させられる駆動軸に摩擦係合しており、前記電気機械変換素子の伸長と収縮の速度を異ならせることで前記可動部材を前記駆動軸上で滑り移動させる圧電アクチュエータとする。
この構成によれば、正確な位置を検出できる位置検出器と小型の圧電アクチュエータを組み合わせることで、小型で精密な位置決めを行える位置決め装置が実現できる。
また、本発明の位置決め装置において、前記可動部材は、光学素子を保持してもよい。
この構成によれば、小型のカメラユニット等の光学機器が実現できる。
本発明によれば、磁界発生部材を設けるので広い線形範囲が得られる。また、2つの磁界検出素子の出力の和を差で除す演算と、両者の差を和で除す演算とを併用して、さらに広い線形範囲が得られるので、磁界発生部材の位置を広範囲に精密に検出できる。
これより、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1実施形態である位置決め装置1の構成を示す概略図である。位置決め装置1は、圧電アクチュエータ2と位置検出器3とからなり、圧電アクチュエータ2の駆動回路4と、位置検出器3の検出信号を処理する検出回路5と、位置指令によって指示された位置に対応する検出回路5の出力が得られるように駆動回路4を制御する制御回路6とを有している。
圧電アクチュエータ2は、ベース部材7に固定され、駆動回路4の駆動電圧によって矢印で示したx方向に伸縮する電気機械変換素子8と、電気機械変換素子8に固定され、電気機械変換素子8の伸縮によってx方向に進退する駆動部材9と、駆動部材9に摩擦係合し、駆動部材9上を滑り移動可能な可動部材10とからなる。
位置検出器3は、可動部材10に付設された磁界発生部材11と、磁界発生部材11に対向するようにベース部材7に固定された磁界検出手段12とからなる。
さらに、図2に位置検出器3と検出回路5の構成を詳しく示す。磁界発生部材11は、磁界検出手段12に対向する面がN極に着磁されたN極部13と、磁界検出手段12に対向する面がS極に着磁されたS極部14と、N極部13とS極部14の間に設けられ、N極にもS極にも着磁されていない不着磁部15とからなっている。N極部13、不着磁部15およびS極部14は、可動部材10の可動方向であるx方向に並んでいる。
磁界発生部材11は、x方向の全長が例えば6.5mm、幅が例えば2.5mm、厚みが例えば1mmであり、不着磁部15のx方向の長さは、例えば1.2mmである。また。磁界検出手段12は、x方向に並んだ2つのホール素子(磁界検出素子)16a、16bで構成され、磁束密度を検出する部分の中心間の距離が例えば1.6mm離れている。磁界発生部材11とホール素子16a,16bとの間は例えば0.65mm離れている。
検出回路5は、ホール素子16a,16bそれぞれの検出信号を増幅するアンプ17a,17bと、アンプ17aの出力(増幅したホール素子16aの検出信号)Aとアンプ17bの出力(増幅したホール素子16bの検出信号)Bとから、
A>0の場合、(A−B)/(A+B)+2、
B<0の場合、(A−B)/(A+B)−2、
A≦0且つB≧0の場合、(B+A)/(B−A)の演算を行う演算装置(演算手段)18とからなっている。
続いて、位置決め装置1の特徴とその動作について説明する。
図3は、磁界発生部材11から0.65mm離れた地点でのx方向の位置に対する磁束密度を示す。位置は、磁界発生部材11の中央を0として示している。磁界発生部材11は、±0.6mmの部分に着磁がなされていない不着磁部15が存在しているために、およそ±1mmの間で磁束密度が直線的に変化する線形範囲を有している。
図4は、ホール素子16a,16bのそれぞれの検出信号A,Bと、(B+A)/(B−A)演算をした出力値と、(B−A)/(B+A)の演算をした出力値とを示す。検出信号Aと検出信号Bとは1.6mm位置がずれた出力であり、原点(位置0mm)前後の線形範囲においてB>Aとなっている。図3に示した磁界発生部材11の磁界変化が全体的に増減したり、ホール素子16a,16bの磁界発生部材11からの距離がずれている場合には、検出信号AおよびBの線形範囲の傾きが設計値と異なり、検出信号Aまたは検出信号Bの一方だけでは磁界発生部材11の正確な位置を算出できない。しかし、検出信号BとAの和を検出信号BとAの差で除す(B+A)/(B−A)の演算を行うことで、各ホール素子16a,16bの検出信号波形の増減を相殺して、磁界発生部材11の位置によって一義的に決定される値を出力できる。
(B+A)/(B−A)の演算出力は、およそ±1mmの範囲で線形性を有しているが、(B−A)/(B+A)の演算出力は、およそ±0.5mmの外側で線形になっている。(B+A)/(B−A)の演算出力と(B−A)/(B+A)の演算出力とは、A=0の位置とB=0の位置とで交差している。これは、両演算出力が、それぞれ、B/B=1(A=0のとき),A/−A=−A/A=−1(B=0のとき)になることから、検出信号A,Bの波形に拘わらず、A=0で1、B=0で−1と一定である。よって、A>0のときおよびB<0のときは、(B−A)/(B+A)の演算出力から磁界発生部材11の正確な位置を算出可能である。(B−A)/(B+A)の線形範囲の演算出力は単調減少であるのに対し、(B+A)/(B−A)の線形範囲の演算出力は単調増加している。このため、(B+A)/(B−A)を反転することで単調減少する出力を得ることにより磁界発生部材11の位置の算出を容易にする。
図5は、演算装置18によって、A>0の場合は(A−B)/(A+B)+2、B<0の場合は(A−B)/(A+B)−2、A≦0且つB≧0の場合は(B+A)/(B−A)の演算を行った結果得られる出力を示す。つまり、A>0の範囲およびB<0の範囲では、(B+A)/(B−A)を(B+A)/(B−A)との交点で反転した値を算出する演算を行っている。図示するように、3つの演算出力は、スムーズに接続され、全体として線形性の高い出力変化を示し、磁界発生部材11の正確な位置を広い範囲で算出できることを示す。
続いて、図6に、A≦0且つB≧0の範囲での演算装置18の磁界発生部材11の位置に対する出力の変化を、不着磁部15の長さが0.6mm、1.2mmおよび2.0mmであるときについて示す。図示するように、不着磁部15が短いときに線形性を改善できないばかりでなく、不着磁部15が長すぎても線形性が低下することが分かる。
図7は、図6の出力の傾き変化を示すが、この傾きの変化が少ないほど線形性が高く好ましい。図1に示すように、検出回路5の出力を制御回路6にフィードバックして可動部材10の位置決めを行う場合、ゲイン余裕を持たせる必要があるために位置検出器3の感度(図7の傾き)の変化は5倍程度が限度である。よって、不着磁部15の長さは、0.6mmが略下限であり、2.0mmがほぼ上限である。磁界発生部材11の長さとの比較でいうと、不着磁部15の長さは磁界発生部材11の全長の1/10以上1/3以下であることが必要である。
図8は、位置決め装置1の実際的形状を示す。この位置決め装置1は、可動部材10が光学素子であるレンズ19を保持する玉枠になっており、ベース部材7に固定した駆動部材9と平行な吊り軸20に沿って移動可能である。磁界発生部材11は、可動部材10の吊り軸20に係合する部分に取り付けられている。ベース部材7には、固定部材7’を介して電気機械変換素子8と、磁界発生部材11に対向するように磁界検出手段12とが固定されている。
このように構成された位置決め装置1は、小型で軽量であるが、可動部材10に保持されたレンズ19の吊り軸20方向の位置を位置検出器3で正確に検出し、圧電アクチュエータ2によってレンズ19を求められる位置に位置決めできる。
図9は、本発明の第2実施形態のエンコーダ21の概略図である。エンコーダ21は、N極に着磁された幅1/2δのN極部22と、S極に着磁された幅1/2δのS極部23とが交互に繰り返して配置された磁界発生部材24と、2つの磁気抵抗効果素子(磁界検出素子)25a,25bとを有する。磁気抵抗効果素子25a,25bは、(1+1/4)δ離れて設けられている。アンプ26a,26bで増幅した磁気抵抗効果素子25a,25bの検出信号A,Bは、演算装置(演算手段)27で演算処理されて出力される。
図10に、N極部22およびS極部23の幅(1/2δ)が0.32mmである場合の磁気抵抗効果素子25a,25bの検出信号A,Bと演算装置27の出力とを示し、エンコーダ21の特徴を説明する。検出信号Aと検出信号Bは、磁界発生部材24の位置に対して、互いに位相が90°(1/4δ)ずれた正弦波様の周期的な波形となる。
検出信号A,Bが共に0以上または0以下、つまり、2つの磁気抵抗効果素子25a,25bが検出する磁界の極性が同じである場合、演算装置27は、(A−B)/(A+B)の演算結果を出力し、検出信号A,Bのいずれか1つが0未満、つまり、2つの磁気抵抗効果素子25a,25bが検出する磁界の極性が異なる場合、演算装置27は、(A+B)/(A−B)の演算結果を出力する。
(A−B)と(A+B)とは、それぞれ位相180°(すなわち1/2δ)毎に0となる位置があり、検出信号Aと検出信号Bは、位相が90°(すなわち1/4δ)ずれているので、(A−B)と(A+B)とが位相90°(すなわち1/4δ)毎に交互に0になる。従来の演算方法のように、両検出信号A,Bの和(A+B)を差(A−B)で除すると、1/2δ毎に分母(A−B)が0になり、出力が発散してしまうが、本実施形態のように、検出信号Aと検出信号Bとが等しくなる位置では、両検出信号A,Bの差(A−B)を和(A+B)で除すれば、線形性のある出力が得られる。そして、検出信号Aまたは検出信号Bが0のとき、(A−B)/(A+B)と(A+B)/(A−B)とは共に1または−1で同じ値となるので、このときに(A−B)/(A+B)の演算と(A+B)/(A−B)の演算とを切り換えることで、連続的な出力が得られる。この結果、演算装置27の出力は、図示するように周期1/2δの三角波に近い波形を描く。
また、演算装置27は、検出信号A,Bの和を差で、或いは、検出信号A,Bの差を和で除するので、エンコーダ21の出力は、無次元化された変量であり、温度変化による磁界発生部材24が発生する磁界強度の増減があっても変動がない。このため、線形近似して、磁界発生部24の位置をN極部22およびS極部23の幅(1/4δ)より小さな単位で算出することができる。
本発明の第1実施形態の位置決め装置の構成を示す概略図。 図1の位置検出器の詳細な構成を示す概略図。 図2の磁界発生部材の発生する磁界の分布を示すグラフ。 図2の位置検出器の検出信号と出力を示すグラフ。 図2の位置検出器の出力の変化を示すグラフ。 図2の不着磁部の長さを変えた場合の位置検出器の出力を示すグラフ。 図6の出力の傾きの変化を示すグラフ。 図1の位置決め装置の実際的形状を示す平面図。 本発明の第2実施形態のエンコーダの構成を示す概略図。 図9のエンコーダの出力波形を示すグラフ。 従来の位置検出器の構成を示す概略図。 図11の磁界発生部材の発生する磁界の分布を示すグラフ。 図10位置検出器の出力変化を示すグラフ。
符号の説明
1 位置決め装置
2 圧電アクチュエータ
3 位置検出器
8 電気機械変換素子
9 駆動部材
10 可動部材
11 磁界発生部材
12 磁界検出手段
13 N極部
14 S極部
15 不着磁部
16a,16b ホール素子(磁界検出素子)
18 演算装置(演算手段)
19 レンズ(光学素子)
21 エンコーダ(位置検出器)
22 N極部
23 S極部
24 磁界発生部材
25a,25b 磁気抵抗効果素子(磁界検出素子)
27 演算装置(演算手段)
A 検出信号
B 検出信号

Claims (10)

  1. 所定の可動方向に移動可能な可動部材に付設した磁界発生部材と、前記磁界発生部材の移動による磁界変化を検出する磁界検出手段とを備え、
    前記磁界発生部材は、N極に着磁したN極部と、前記N極部と前記可動方向に並んだS極に着磁したS極部と、前記N極部と前記S極部との間の着磁していない不着磁部とからなることを特徴とする位置検出器。
  2. 前記不着磁部の前記可動方向の長さは、前記磁界発生部材の全長の1/10以上1/3以下であることを特徴とする請求項1に記載の位置検出器。
  3. 前記磁界検出手段は、前記可動方向に並んだ2つの磁界変化を検出する磁界検出素子を有し、
    前記2つの磁界検出素子の検出信号を、線形範囲において小さい方をA、大きい方をBとすると、(B+A)/(B−A)の演算を行う演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の位置検出器。
  4. 前記磁界検出手段は、前記可動方向に並んだ2つの磁界変化を検出する磁界検出素子を有し、
    前記2つの磁界検出素子の検出信号を、線形範囲において小さい方をA、大きい方をBとすると、
    A>0の場合、(A−B)/(A+B)+2、
    B<0の場合、(A−B)/(A+B)−2、
    A≦0且つB≧0の場合、(B+A)/(B−A)の演算を行う演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の位置検出器。
  5. 所定の可動方向に移動可能な可動部材に付設した磁界発生部材と、前記磁界発生部材の移動による磁界変化を検出する磁界検出手段とを備え、
    前記磁界検出手段は、前記可動方向に並んだ磁界変化を検出する2つの磁界検出素子を有し、
    前記2つの磁界検出素子の検出信号を、線形範囲において小さい方をA、大きい方をBとすると、
    A>0の場合、(A−B)/(A+B)+2、
    B<0の場合、(A−B)/(A+B)−2、
    A≦0且つB≧0の場合、(B+A)/(B−A)の演算を行う演算手段をさらに備えることを特徴とする位置検出器。
  6. 前記磁界検出素子は、ホール素子であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の位置検出器。
  7. 所定の可動方向に移動可能な可動部材に付設され、前記可動方向に一定の幅でN極とS極とが繰り返されるように着磁された磁界発生部材と、
    前記磁界発生部材の移動による磁界変化を検出する2つの磁界検出素子とを有し、
    前記2つの磁界検出素子は、前記N極および前記S極の幅をそれぞれ1/2δとすると、整数nについて前記可動方向に(n/2+1/4)δで表される間隔で並んで配置され、
    前記2つの磁界検出素子の検出信号をそれぞれAおよびBとすると、
    AおよびBが共に0以上または0以下の場合は(A−B)/(A+B)、
    AまたはBのいずれか一方だけが0未満の場合は(A+B)/(A−B)の演算をする演算手段を有することを特徴とする位置検出器。
  8. 前記磁界検出素子は、磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項7に記載の位置検出器。
  9. 前記1から8のいずれかの位置検出器を備え、
    前記可動部材は、前記可動方向に伸縮する電気機械変換素子によって前記可動方向に進退させられる駆動軸に摩擦係合しており、
    前記電気機械変換素子の伸長と収縮の速度を異ならせることで前記可動部材を前記駆動軸上で滑り移動させる圧電アクチュエータであることを特徴とする位置決め装置。
  10. 前記可動部材は、光学素子を保持することを特徴とする請求項9に記載の位置決め装置。
JP2005109364A 2005-04-06 2005-04-06 位置検出器および位置決め装置 Expired - Fee Related JP4400500B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005109364A JP4400500B2 (ja) 2005-04-06 2005-04-06 位置検出器および位置決め装置
US11/887,994 US8013596B2 (en) 2005-04-06 2006-03-14 Position detector and positioning device
KR1020077019181A KR20080003777A (ko) 2005-04-06 2006-03-14 위치검출기 및 위치결정장치
CN2006800114716A CN101156047B (zh) 2005-04-06 2006-03-14 位置检测器以及定位装置
EP06715648A EP1884747A4 (en) 2005-04-06 2006-03-14 POSITION DETECTOR AND POSITIONING DEVICE
PCT/JP2006/304989 WO2006109384A1 (ja) 2005-04-06 2006-03-14 位置検出器および位置決め装置
US13/196,024 US20110288815A1 (en) 2005-04-06 2011-08-02 Position detector and positioning device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005109364A JP4400500B2 (ja) 2005-04-06 2005-04-06 位置検出器および位置決め装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006292396A true JP2006292396A (ja) 2006-10-26
JP4400500B2 JP4400500B2 (ja) 2010-01-20

Family

ID=37086677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005109364A Expired - Fee Related JP4400500B2 (ja) 2005-04-06 2005-04-06 位置検出器および位置決め装置

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8013596B2 (ja)
EP (1) EP1884747A4 (ja)
JP (1) JP4400500B2 (ja)
KR (1) KR20080003777A (ja)
CN (1) CN101156047B (ja)
WO (1) WO2006109384A1 (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008292386A (ja) * 2007-05-28 2008-12-04 Konica Minolta Opto Inc 位置検出装置、駆動装置及び光学機器
JP2008298570A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Konica Minolta Opto Inc 位置検出装置および位置決め装置
JP2009014716A (ja) * 2007-06-29 2009-01-22 Melexis Technologies Sa 磁性構造体と磁界センサとの間での相対運動を検出するための磁性構造体
WO2009060716A1 (ja) * 2007-11-06 2009-05-14 Konica Minolta Opto, Inc. 位置検出器および位置決め装置
JP2009142007A (ja) * 2007-12-04 2009-06-25 Konica Minolta Opto Inc 位置決め装置
JP2010096540A (ja) * 2008-10-14 2010-04-30 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 位置検出装置及びその位置検出装置を用いた電子機器
JP2010204157A (ja) * 2009-02-27 2010-09-16 Nikon Corp 振れ補正装置および光学機器
US8198784B2 (en) 2009-03-05 2012-06-12 Konica Minolta Opto, Inc. Driving device
JP2013036972A (ja) * 2011-07-13 2013-02-21 New Japan Radio Co Ltd 反射型フォトセンサを用いた位置検出装置
JP2014002077A (ja) * 2012-06-20 2014-01-09 New Japan Radio Co Ltd 反射型フォトセンサを用いた位置検出装置
US9163959B2 (en) 2013-03-12 2015-10-20 New Japan Radio Co., Ltd. Position detecting device using reflection type photosensor
EP3270176A1 (en) 2016-07-14 2018-01-17 Ricoh Company, Ltd. Position detection system, position detection method, image generation unit, and image projection apparatus

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4400500B2 (ja) 2005-04-06 2010-01-20 コニカミノルタオプト株式会社 位置検出器および位置決め装置
JP5013146B2 (ja) * 2009-12-03 2012-08-29 Tdk株式会社 磁気式位置検出装置
FR2954825B1 (fr) * 2009-12-30 2012-04-27 Continental Automotive France Procede et dispositif de determination de position d'un element magnetique par un reseau de capteurs
CN102410872B (zh) * 2010-09-25 2012-12-19 许耿祯 非接触式振动感测装置
US8995907B2 (en) * 2011-06-24 2015-03-31 Baker Hughes Incorporated Data communication system
JP5808000B2 (ja) * 2011-07-08 2015-11-10 オリンパス株式会社 慣性駆動アクチュエータ
JP5722145B2 (ja) * 2011-07-08 2015-05-20 オリンパス株式会社 慣性駆動アクチュエータ
DE102012204634A1 (de) * 2012-03-22 2013-09-26 Zf Friedrichshafen Ag Magnetfeldsensor, Betätigungsvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition
DE102012219173A1 (de) * 2012-10-22 2014-04-24 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Sensorsystem und Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem Kupplungsbetätigungssystem in einem Kraftfahrzeug
WO2014090343A1 (de) * 2012-12-14 2014-06-19 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Vorrichtung und verfahren zum erfassen einer winkelposition
JP6104667B2 (ja) * 2013-03-28 2017-03-29 株式会社日立ハイテクサイエンス アクチュエータの位置算出装置、位置算出方法及び位置算出プログラム
DE102013011668B3 (de) * 2013-07-12 2014-11-13 Festo Ag & Co. Kg Sensorsystem und Verfahren zur automatisierten Festlegung eines Schaltpunkts für ein Sensorsystem
DE102013225580A1 (de) * 2013-12-11 2015-06-11 Zf Friedrichshafen Ag Messkopf, Messsystem sowie Verfahren zum Bestimmen einer Qualität eines Magnetblocks für einen Energiewandler
JP6621253B2 (ja) * 2015-06-23 2019-12-18 キヤノン株式会社 撮像装置、制御方法およびプログラム
JP2018013442A (ja) 2016-07-22 2018-01-25 株式会社リコー 位置検出装置、位置検出方法、画像生成ユニット及び画像投影装置
KR102246679B1 (ko) * 2018-12-21 2021-04-30 주식회사 지니틱스 Af 구동 소자의 변위 곡선 선형화 방법
KR20210083979A (ko) * 2019-12-27 2021-07-07 삼성전기주식회사 조리개 모듈의 위치 검출 장치

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4731579A (en) * 1982-10-12 1988-03-15 Polaroid Corporation Magnetic position indicator and actuator using same
JP2570654B2 (ja) 1987-12-08 1997-01-08 日本精工株式会社 変位検出装置
JPH03122318U (ja) 1990-03-27 1991-12-13
JPH04278416A (ja) 1991-03-06 1992-10-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電磁誘導式ロータリーエンコーダ
JP2990822B2 (ja) * 1991-03-14 1999-12-13 ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 磁気センサ
JPH116744A (ja) 1997-06-16 1999-01-12 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd エンコーダ装置
JP2000249573A (ja) 1999-02-26 2000-09-14 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 磁気検出装置
JP2001091298A (ja) 1999-09-21 2001-04-06 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 非接触磁気式計測装置
JP2001281308A (ja) * 2000-03-29 2001-10-10 Sony Precision Technology Inc 磁気センサ及び位置検出装置
JP2003185406A (ja) * 2001-12-18 2003-07-03 Minolta Co Ltd 位置検出装置
FR2838186B1 (fr) * 2002-04-09 2004-06-04 Moving Magnet Tech Dispositif de capteur magnetique de position angulaire
JP2004056721A (ja) * 2002-07-24 2004-02-19 Minolta Co Ltd 画像入力装置
JP4612281B2 (ja) 2003-03-25 2011-01-12 旭化成エレクトロニクス株式会社 位置検出装置
JP2005195481A (ja) * 2004-01-08 2005-07-21 Japan Servo Co Ltd 磁気式リニアポジションセンサ
FI20045079A (fi) * 2004-03-16 2005-09-17 Nokia Corp Magnetoresistoreita käyttävä suhteellisen asennon havaitseva laite
JP2005284169A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Konica Minolta Opto Inc 駆動装置及び光学機器
JP4587708B2 (ja) * 2004-05-20 2010-11-24 コニカミノルタオプト株式会社 位置検出装置、手振れ補正機構、および撮像装置
JP4049125B2 (ja) * 2004-05-20 2008-02-20 コニカミノルタオプト株式会社 位置検出装置、手振れ補正機構、および撮像装置
JP4600060B2 (ja) * 2005-02-01 2010-12-15 コニカミノルタオプト株式会社 駆動装置
JP4400500B2 (ja) 2005-04-06 2010-01-20 コニカミノルタオプト株式会社 位置検出器および位置決め装置

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008292386A (ja) * 2007-05-28 2008-12-04 Konica Minolta Opto Inc 位置検出装置、駆動装置及び光学機器
EP1998146A3 (en) * 2007-05-31 2013-04-24 Konica Minolta Opto, Inc. Position detector and positioning device
JP2008298570A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Konica Minolta Opto Inc 位置検出装置および位置決め装置
CN101315286B (zh) * 2007-05-31 2011-12-28 柯尼卡美能达精密光学株式会社 位置检测装置及定位装置
JP2009014716A (ja) * 2007-06-29 2009-01-22 Melexis Technologies Sa 磁性構造体と磁界センサとの間での相対運動を検出するための磁性構造体
WO2009060716A1 (ja) * 2007-11-06 2009-05-14 Konica Minolta Opto, Inc. 位置検出器および位置決め装置
JP5218418B2 (ja) * 2007-11-06 2013-06-26 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 位置検出器および位置決め装置
JP2009142007A (ja) * 2007-12-04 2009-06-25 Konica Minolta Opto Inc 位置決め装置
JP2010096540A (ja) * 2008-10-14 2010-04-30 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 位置検出装置及びその位置検出装置を用いた電子機器
JP2010204157A (ja) * 2009-02-27 2010-09-16 Nikon Corp 振れ補正装置および光学機器
US8198784B2 (en) 2009-03-05 2012-06-12 Konica Minolta Opto, Inc. Driving device
JP2013036972A (ja) * 2011-07-13 2013-02-21 New Japan Radio Co Ltd 反射型フォトセンサを用いた位置検出装置
US8941051B2 (en) 2011-07-13 2015-01-27 New Japan Radio Co., Ltd. Photosensor for position detecting device, position detecting device using same and position detecting method
KR101910672B1 (ko) * 2011-07-13 2018-10-22 신니혼무센 가부시키가이샤 위치 검출 장치용 포토 센서, 이를 이용한 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법
JP2014002077A (ja) * 2012-06-20 2014-01-09 New Japan Radio Co Ltd 反射型フォトセンサを用いた位置検出装置
US9163959B2 (en) 2013-03-12 2015-10-20 New Japan Radio Co., Ltd. Position detecting device using reflection type photosensor
EP3270176A1 (en) 2016-07-14 2018-01-17 Ricoh Company, Ltd. Position detection system, position detection method, image generation unit, and image projection apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP1884747A4 (en) 2013-02-20
CN101156047B (zh) 2010-06-09
US20110288815A1 (en) 2011-11-24
CN101156047A (zh) 2008-04-02
EP1884747A1 (en) 2008-02-06
US8013596B2 (en) 2011-09-06
JP4400500B2 (ja) 2010-01-20
WO2006109384A8 (ja) 2007-01-04
WO2006109384A1 (ja) 2006-10-19
US20090039875A1 (en) 2009-02-12
KR20080003777A (ko) 2008-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4400500B2 (ja) 位置検出器および位置決め装置
US7132824B2 (en) Position detector, camera-shake compensation mechanism, and image capture apparatus
JP5089999B2 (ja) 位置検出回路及びその応用装置
US20050232094A1 (en) Driving device and an optical apparatus
JP5717787B2 (ja) リニアエンコーダ装置、及び基準位置検出方法
JP2010057280A (ja) リニアモータシステム、リニアモータアクチュエータ及び制御装置
JP4941104B2 (ja) 位置検出装置、駆動装置及び光学機器
JP5218418B2 (ja) 位置検出器および位置決め装置
JP2004061459A (ja) 位置検出装置、これを備えたレンズおよび位置検出方法
JP4941108B2 (ja) 位置検出装置および位置決め装置
JPH10206104A (ja) 位置検出装置
JP2000258449A (ja) 磁気式加速度センサ及び加速度検知装置
JP5162739B2 (ja) エンコーダ信号処理方法、エンコーダ装置及びサーボモータ
Maslan et al. Position measurement and control of a thin and compact linear switched reluctance motor with a disposable-film mover
JP2006284415A (ja) 位置検出装置およびカメラ
JP4206357B2 (ja) サーボ型振動検出器及びサーボ型振動検出器の零点補正方法
JP2008003041A (ja) 位置検出方法及び撮像装置
US11988952B2 (en) Lens driving devices and driving methods thereof
JP7162781B1 (ja) 絶対位置検出装置および絶対位置検出方法
JP2004191261A (ja) 磁気式位置検出装置
WO2024079787A1 (ja) 磁気式エンコーダ
JP2009204305A (ja) 地磁気検出プログラム及び電子コンパス
JP2015017918A (ja) 位置検出装置および制御方法
JP3120454B2 (ja) Mr形位置検出装置
JPH09203643A (ja) 光学素子の位置検出方法及び駆動制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080327

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20090212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090402

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090512

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090709

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091006

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091019

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121106

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121106

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131106

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees