JP2006317191A

JP2006317191A - 位置検出装置、電子機器

Info

Publication number: JP2006317191A
Application number: JP2005137762A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Yoshida; 忠弘吉田; Hirotoshi Konishi; 啓俊小西; Yukichi Hosoda; 祐吉細田
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2006-11-24
Also published as: US20060256209A1; KR20060116705A

Abstract

【課題】小型化及びコストダウンを図ることのできる位置検出装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】磁石１２の端部間の寸法Ｌを、撮影光学系７の移動寸法２ｘに比して大きく設定するとともに、磁石１２を、磁極（Ｓ極とＮ極）の並び方向が撮影光学系７の光軸方向と略平行となるように配置し、且つ、ホールセンサ１３を、撮影光学系７の光軸方向における移動範囲の中心に設置するとともに、磁石１２を、該磁石１２の中心が前記ホールセンサ１３に対向するようにレンズ枠１１に取付けることで、撮影光学系７の移動範囲内において、レンズ位置とホールセンサ１３の出力とを１対１に対応させるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、光軸方向に移動可能に構成されたレンズの前記光軸方向における位置を検出するための位置検出装置、及びこの位置検出装置を備えた電子機器に関する。

例えば、下記特許文献１には、撮像装置において、レンズと一体的に移動する遮光板を備えるとともに、レンズの基準位置には投受光器（フォトインタラプタ）を設置し、投受光器からの出力に基づいてレンズが前記基準位置に位置しているか否かの検出を行う技術が記載されている。

また、下記特許文献２には、所定の方向に移動可能に構成された移動体の前記所定の方向における位置を検出する位置検出装置において、１または複数のマグネットと１つのホール素子とを備え、各マグネットをその磁極（Ｓ極とＮ極）を移動体の移動方向に沿う方向に向けた状態で該移動体に一体的に取り付ける一方、ホール素子をそのマグネットに対して所定の間隔を介して対向するように固定し、マグネットの前記所定の方向における位置に応じて変化するホール素子の出力を用いて、移動体の位置を検出する技術が開示されている。

また、特許文献３には、電磁駆動方式の内燃機関用吸排気弁の変位を測定するための位置測定装置において、電磁石及び磁性材料で作られている可動子を備えた電磁アクチュエータを用いて、可動子の駆動軸に取り付けられた吸排気弁を駆動軸方向に駆動させるに際し、駆動軸上に永久磁石を、本体にホール素子をそれぞれ取り付け、ホール素子に検知される磁界の強さが前記駆動軸に取り付けられた永久磁石の位置に応じて変化することを用いて、吸排気弁の位置を検出する構成が開示されている。また、ホール素子は可動子の移動方向と平行に設置されると共に、可動子が中立位置にあるとき、軸方向の端部を磁極とする永久磁石の長さ方向の中心とホール素子の中心が一致するように、永久磁石の位置を調整する記載がある。
特開平５―３２３１７３号公報特開２００１−２８９６０５号公報特開２００１−２６３３１９号公報

前記特許文献１の技術にあっては、前記投受光器が比較的大型で高価であるため、レンズの位置を検出する機構が大型化及びコストアップを招来していた。また、製品製造時に、投受光器や遮光板の位置の調整を行う必要があり、この調整工数によってもコストアップを招来していた。

特許文献２には、マグネットの所定の方向における位置に応じて変化するホール素子の出力を用いて移動体の位置を検出する旨が記載されているが、移動体が一方の移動端に位置する場合と他方の移動端に位置する場合においてホール素子を支配する磁界の極性に関する開示はない。また、特許文献３には、各磁極の端部間の寸法と移動体の寸法との関係に関する開示はない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型化及びコストダウンを図ることのできる位置検出装置及び電子機器を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、光軸方向に移動可能に構成された撮影光学系の前記光軸方向における位置を検出する位置検出装置であって、Ｎ極とＳ極との並び方向を前記光軸方向に略平行にした状態で前記撮影光学系と一体的に移動可能に備えられ、各磁極の端部間の寸法が、前記撮影光学系の光軸方向における移動寸法に比して大きい磁石と、前記光軸方向における前記撮影光学系の移動範囲内に設置されたホール素子と、前記ホール素子の出力と前記撮影光学系の前記光軸方向における位置との対応を検出する検出部と、前記検出部による検出処理後において、前記ホール素子からの出力と前記検出部による検出結果とに基づき、前記撮影光学系の前記光軸方向における位置を導出する位置導出部とを備えることを特徴とする位置検出装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位置検出装置において、前記ホール素子に一定の制御電流を供給するための定電流回路を備え、前記定電流回路は、所定の温度特性を有する回路素子を有し、前記回路素子は、その温度特性により、前記ホール素子及び磁石のうち少なくとも一方に温度変化が生じたときに、この温度変化に起因する前記ホール素子の出力変化を相殺するように前記制御電流を変化させることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、受光した光を光電変換する撮像素子と、光軸方向に移動可能に構成され、前記撮像素子の受光面に被写体の光像を結像するための撮影光学系と、前記撮影光学系の前記光軸方向における位置を検出する請求項１または２に記載の位置検出装置とを備えた電子機器である。

請求項１に記載の発明によれば、検出部により、ホール素子の出力と撮影光学系の光軸方向における位置との対応が検出され、位置導出部により、前記検出部による検出処理後において、ホール素子からの出力と前記検出部による検出結果とに基づき、撮影光学系の光軸方向における位置が導出される。

そして、特に本発明によれば、磁石とホール素子とを用いて撮影光学系の光軸方向における位置を検出する構成を実現したので、従来のように投受光器と遮光板とを用いた構成に比して、小型化及びコストダウンを図ることができる。また、ホール素子の出力と撮影光学系の光軸方向における位置との対応を検出し、この検出結果に基づいて撮影光学系の光軸方向における位置を導出するため、従来のように、製品製造時に投受光器や遮光板の位置の調整を行う必要が無くなり、その調整工数の削減によりコストダウンを図ることができる。

さらに、磁石を、Ｎ極とＳ極との並び方向を光軸方向に略平行にした状態で撮影光学系と一体的に移動可能に備え、各磁極の端部間の寸法を撮影光学系の光軸方向における移動寸法に比して大きいものとし、且つ、ホール素子を光軸方向における撮影光学系の移動範囲内に設置したので、撮影光学系の移動範囲内では、撮影光学系の光軸方向における位置とホール素子の出力とを１対１に対応させることができる。その結果、撮影光学系の光軸方向における位置を正確に検出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ホール素子に一定の制御電流を供給するための定電流回路を備えるとともに、定電流回路に、所定の温度特性を有する回路素子を設け、この回路素子の温度特性により、前記ホール素子及び磁石のうち少なくとも一方に温度変化が生じたときに、この温度変化に起因する前記ホール素子の出力変化を相殺するように制御電流を変化させるので、ホール素子及び磁石のうち少なくとも一方に温度変化が生じても、ホール素子からは、撮影光学系の光軸方向における各位置に対して一定の出力が安定して得られることとなる。その結果、撮影光学系の光軸方向における位置を正確に検出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、撮像素子、撮影光学系及び該撮影光学系の光軸方向における位置を検出する位置検出装置を備えた電子機器において、その位置検出装置を、請求項１または２に記載の位置検出装置とすることで、請求項１または２に記載の発明の効果が得られる電子機器を実現することができる。

本発明に係る電子機器の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る電子機器の一例である撮影機能付き携帯電話機の外観構成図であり、図１（ａ）は、携帯電話機の操作面を、図１（ｂ）は、操作面の裏面（背面）を示している。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、携帯電話機１は、入力操作部２、音入力部３、音出力部４、画像表示部５、アンテナ６と、撮影光学系７とを有する。

入力操作部２は、数字や機能等が割り当てられた複数のプッシュボタンがマトリックス状に配列されてなり、電話番号や各種のコマンド等を入力するためのものである。また、携帯電話機１は、撮影機能を有しており、入力操作部２は、操作者が該携帯電話機１に対して撮影の指示を行うためのシャッターボタン８、携帯電話機１の電源のオンオフを行う電源ボタン９を含む。

音入力部３は、当該携帯電話機１の使用者の音声等を入力するためのものであり、例えば音声を電気信号に変換するマイクロホン等で構成される。音出力部４は、他の通信機器から送出された音声等を外部に出力するものであり、例えば電気信号を音に変換するスピーカ等で構成される。

画像表示部５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）であり、プッシュボタンにより入力された電話番号や前記各種の設定画面を表示するものである。なお、画像表示部５は、ＬＣＤに限られず、有機ＥＬやプラズマ表示装置であってもよい。アンテナ６は、他の通信機器との間で通信を行うべく電波の送受信を行うためのものである。

撮影光学系７は、携帯電話機１の表裏面の法線方向に移動可能に構成された、変倍を行うズームレンズ群や焦点の調節を行うためのフォーカスレンズ群を含み、対物レンズが携帯電話機１の背面に露出している。本実施形態では、前記対物レンズを除く撮影光学系７の光軸方向における位置を検出するための構造に特徴を有しているものである。

図２は、撮影光学系７の光軸方向における位置を検出するためのレンズ位置検出部１０の構成を示す図である。なお、図２においては、複数のレンズを１のレンズに置き換えて示している。

図２に示すようにレンズ位置検出部１０は、撮影光学系７のレンズ枠１１に取付けられた長尺状（棒状）の磁石１２と、光軸方向における所定位置に設置されたホールセンサ１３とを備えて構成されている。磁石１２は、磁極（Ｓ極とＮ極）の並び方向が撮影光学系７の光軸方向（矢印方向）と略平行となるように、前記撮影光学系７と一体的に移動可能に取付けられている。なお、磁石１２の形状は、長尺状に限られるものではない。

図３（ａ）は、撮影光学系７が光軸方向における移動範囲の中心に位置するときの磁石１２とホールセンサ１３との位置関係を示し、図３（ｂ）は、撮影光学系７が一方の移動端に位置するときの磁石１２とホールセンサ１３との位置関係を示し、図３（ｃ）は、撮影光学系７が他方の移動端に位置するときの磁石１２とホールセンサ１３との位置関係を示す図である。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、磁石１２における磁極の端部間の寸法Ｌは、撮影光学系７の移動寸法２ｘに比して大きく設定されている。また、図３（ａ）に示すように、ホールセンサ１３は、撮影光学系７の光軸方向における移動範囲の中心に設置されており、磁石１２は、撮影光学系７の光軸方向における移動範囲の中心に位置するときに、該磁石１２の中心がホールセンサ１３に対向するようにレンズ枠１１に取付けられている。

これにより、磁石１２の中心がホールセンサ１３に対向する撮影光学系７の位置がホームポジションに設定されている。図３（ｂ）は、ホールセンサ１３がＮ極に支配されている状態を示し、図３（ｃ）は、ホールセンサ１３がＳ極に支配されている状態を示す。以下、撮影光学系７の光軸方向における位置をレンズ位置という。

図４は、磁石１２の光軸方向における位置（レンズ位置に相当）を横軸、磁石１２が光軸方向の各位置に位置するときのホールセンサ１３の設置位置における磁束密度（ホールセンサ１３の出力に相当）Ｂを縦軸とするグラフを示す図である。

前述のように設計された磁石１２を光軸方向に移動させた場合、光軸方向のうち一方の方向の磁界を正とすると、図４に示すように、磁束密度は、その磁石１２の光軸方向における位置に対して極小値と極大値とを有するように変化する。

本実施形態では、この極小点と極大点との間の範囲の磁束密度を用いてレンズ位置を検出するようにしている。すなわち、図４に示すように、光学無限位置Ｚ２における磁束密度ＢをＢ１、マクロ位置Ｚ３における磁束密度ＢをＢ２とすると、この磁束密度Ｂ１，Ｂ２が極小値と極大値との間の値（図４に示す極小点と極大点との間の値）をとるように、磁石１２の寸法Ｌ及びホールセンサ１３の設置位置を設定している。

さらに、本実施形態では、撮影光学系７の光学無限位置Ｚ２とマクロ位置Ｚ３とで、磁束密度の大きさが略同一（最大）で極性が逆となるように、ホールセンサ１３を、撮影光学系７の光軸方向における移動範囲の中心Ｚ１に設置するとともに、撮影光学系７が光軸方向における移動範囲の中心に位置するときに、該磁石１２の中心が前記ホールセンサ１３に対向するように、磁石１２がレンズ枠１１に取付けられている。

これにより、撮影光学系７の移動範囲内では、レンズ位置とホールセンサ１３の出力とを１対１に対応させることができる。すなわち、図５（ａ）に示すように、磁極（Ｓ極とＮ極）の並び方向を光軸と直交する方向にして磁石１２を設置し、撮影光学系７の移動範囲の中心にホールセンサ１３を設置した場合には、磁石１２（撮影光学系７）が光軸方向における移動範囲の中心から光学無限位置側に距離ｘだけ移動した場合とマクロ位置側に距離ｘだけ移動した場合とで、ホールセンサ１３の出力値が同一（出力値の絶対値及び極性が同一）となる。このように、図５（ａ）に示す形態では、ホールセンサ１３の同一の出力値に対して複数のレンズ位置が考えられるから、ホールセンサ１３の出力から唯一のレンズ位置を検出することはできない。

これに対し、本実施形態では、ホールセンサ１３の出力値は、撮影光学系７のレンズ位置に応じて変化するから、ホールセンサ１３の出力から撮影光学系７のレンズ位置を一義的に導出することができる。

なお、図５（ｂ）に示すように、磁極の並び方向を光軸と直交する方向にして磁石１２を設置し、撮影光学系７の移動範囲の一方端にホールセンサ１３を設置した場合には、レンズ位置とホールセンサ１３の出力とを１対１に対応させることができるが、本実施形態のように、撮影光学系７の移動範囲の中心位置でホールセンサ１３の出力値が０となるように構成することで、ホールセンサ１３から得られる出力値の大きさは、図５（ｂ）に示す構成に比して半分となるから、磁石１２とホールセンサ１３と光軸方向における位置に誤差が生じていることを想定したとき、その誤差により発生するホールセンサ１３の出力誤差の最大値も半減することができる。

図７に示すように、ホールセンサ１３は、ホール素子１４と検出回路１５とを備えてなる。ホール素子１４は、図６に示すように、外部磁界Ｂが存在しているときに、該ホール素子１４に端子ａ，ｂを介して電流Ｉを流すと、外部磁界Ｂの方向及び電流Ｉの流れる方向に垂直な方向に（端子ｃ，ｄ間に）、前記電流Ｉの大きさに応じた電流が流れる（電圧が発生する）素子である。

検出回路１５は、図７に示すように、ダイオードＤ１，Ｄ２と、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ９と、オペアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２と、Ａ／Ｄ変換器１５１とを備えて構成されている。ダイオードＤ１のアノードは電源Ｖｃｃに，カソードはダイオードＤ２のアノードに接続されており、また、ダイオードＤ２のカソードは抵抗素子Ｒ１の一方端子に接続されている。

オペアンプＡＭＰ１は、非反転入力端子が抵抗素子Ｒ１の他方端子に、反転入力端子が抵抗Ｒ３の一方端子に、出力端子がホール素子１４の入力端子Ｔ１にそれぞれ接続されている。オペアンプＡＭＰ１の反転入力端子と抵抗素子Ｒ３との接続点Ａにホール素子１４の入力端子Ｔ３が接続されている。また、抵抗素子Ｒ１の他方端子には、抵抗素子Ｒ２の一方端子が接続されており、抵抗素子Ｒ２，Ｒ３の他方端子はグランド（ＧＮＤ）に接続されている。ホール素子１４の入力端子Ｔ１，Ｔ３は、図６に示す端子ａ，ｂに相当する。

ダイオードＤ１、Ｄ２、オペアンプＡＭＰ１及び抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３により、ホール素子１４に一定の電流を供給する定電流回路が形成されている。ここで、ダイオードＤ１，Ｄ２は、温度補償用のダイオードとして搭載されているものであり、このダイオードＤ１，Ｄ２の温度特性を用いて磁石１２及びホール素子１４の温度特性をキャンセルするようにしている。

すなわち、磁石１２は、その温度が上昇するに伴って磁力が低下するという温度特性を有し、ホール素子１４は、その温度が上昇するに伴って出力電圧が低下するという温度特性を有している。一方、ダイオードＤ１，Ｄ２は、その温度が上昇するに伴って順方向電圧が略一定の割合（例えば−０．００２Ｖ／℃）で低下する特性を有している。ここで、温度が上昇した場合を想定すると、ホール素子１４の出力電圧は、この温度上昇に伴って低下するが、ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧も低下することにより、定電流回路の基準電圧（オペアンプＡＭＰ１の非反転入力端子への入力電圧）が上昇するため、ホール素子１４への入力電流（入力電圧）が増大する。したがって、温度上昇に起因するホール素子１４の出力電圧の低下分が、この入力電圧の増大によるホール素子１４の出力電圧の増大分でキャンセルされることとなる。これにより、磁石１２及びホール素子１４の温度が変化しても、ホール素子１４からレンズ位置に応じた一定の出力値を安定して得ることができる。

電源Ｖｃｃとグランド（ＧＮＤ）との間には、抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５との直列回路が形成されている。オペアンプＡＭＰ２は、反転入力端子が抵抗素子Ｒ６を介してホール素子１４の出力端子Ｔ２に、非反転入力端子が抵抗素子Ｒ７を介してホール素子１４の出力端子Ｔ４に接続されているとともに、出力端子がＡ／Ｄ変換器１５１に接続されている。ホール素子１４の出力端子Ｔ２，Ｔ４は、図６に示す端子ｃ，ｄに相当する。

また、オペアンプＡＭＰ２の反転入力端子と抵抗素子Ｒ６との接続点Ｂと、オペアンプＡＭＰ２の出力端子とＡ／Ｄ変換器１５１との接続点Ｃとの間には抵抗素子Ｒ８が接続されており、また、オペアンプＡＭＰ２の非反転入力端子と抵抗素子Ｒ７との接続点Ｄと、抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５との接続点Ｅとの間には抵抗素子Ｒ９が接続されている。

抵抗素子Ｒ４〜Ｒ９及びオペアンプＡＭＰ２により、ホール素子１４の出力端子Ｔ２，Ｔ４から出力される出力値の差（ホール素子１４に発生するホール電圧）を増幅する差動増幅回路が形成されている。

Ａ／Ｄ変換器１５１は、オペアンプＡＭＰ２からの出力（アナログ値）を所定ビット数のデジタル値に変換するものであり、Ａ／Ｄ変換器１５１の出力は、後述の制御部２３に出力される。

図８は、携帯電話機１のシステムを示すブロック構成図である。なお、図８においては、撮影機能を実現する構成について図示しており、通信機能を実現する構成については図示を省略している。同図において、図１，図２に示した部材と同一部材には同一の番号を付している。

携帯電話機１は、入力操作部２と、画像表示部５と、撮影光学系７と、レンズ位置検出部１０と、撮像素子１６と、信号処理部１７と、Ａ／Ｄ変換部１８と、タイミング制御回路１９と、画像メモリ２０と、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）２１と、レンズ駆動機構２２と、制御部２３とを備えて構成されている。

入力操作部２及び撮影光学系７は、図１に示す入力操作部２及び撮影光学系７に相当するものであり、画像表示部５は、図２に示す画像表示部５に相当するものである。レンズ位置検出部１０は、図２に示すレンズ位置検出部１０に相当するものである。

撮像素子１６は、例えばフォトダイオード等で構成される複数の光電変換素子がマトリックス状に２次元配列され、各光電変換素子の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＣＤカラーエリアセンサである。以下、光電変換素子にカラーフィルタが配設されたものを撮像素子１６の画素という。撮像素子１６は、撮影光学系７により結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。

信号処理部１７は、撮像素子１６から出力されるアナログの画素信号に所定のアナログ信号処理を施すものである。信号処理部１７は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路とＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路とを有し、ＣＤＳ回路は、画素信号のノイズの低減を行うものであり、ＡＧＣ回路は、画素信号のレベル調整を行うものである。

Ａ／Ｄ変換部１８は、信号処理部１７により出力されたアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画素信号を、複数のビットからなるデジタルの画素信号にそれぞれ変換するものである。タイミング制御回路１９は、制御部２３から出力される基準クロックＣＬＫ０に基づいてクロックＣＬＫ１，ＣＬＫ２，ＣＬＫ３を生成し、クロックＣＬＫ１を撮像素子１６に、クロックＣＬＫ２を信号処理部１７に、クロックＣＬＫ３をＡ／Ｄ変換部１８にそれぞれ出力することにより、撮像素子１６、信号処理部１７及びＡ／Ｄ変換部１８の動作を制御する。

画像メモリ２０は、Ａ／Ｄ変換部１８から出力される画素信号を一時的に格納するとともに、この画像信号に対して制御部２３により各種の処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。ＶＲＡＭ２１は、画像表示部５に再生表示される画像の画素信号のバッファメモリであり、画像表示部５の画素数に対応した画素信号の記録容量を有する。

レンズ駆動機構２２は、例えばヘリコイド及びヘリコイドを回転させる図略のギヤ、及び図略のアクチュエータ等を備えて構成され、撮影光学系７を光軸と平行な方向に移動させるものである。

制御部２３は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭからなる記憶部２６が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、上述した各部材の駆動を関連付けて制御するものである。また、制御部２３は、撮影光学系７の光軸方向におけるレンズ位置の検出に関し、機能的に、テーブル生成部２４と、レンズ位置導出部２５と、記憶部２６とを有する。

テーブル生成部２４は、光学無限位置Ｚ２及びマクロ位置Ｚ３を含む複数のレンズ位置におけるホールセンサ１３の出力値を得て、各レンズ位置とホールセンサ１３の出力値との対応関係を示すテーブル（以下、レンズ位置検出用テーブルという）を生成するものである。図９に、テーブル生成部２４により生成されるレンズ位置検出用テーブルの一例を示す。

図９に示すテーブルは、例えば光学無限位置Ｚ２ではホールセンサ１３から出力値「Ｖ０（図４も参照）」が得られ、マクロ位置Ｚ３ではホールセンサ１３から出力値「Ｖ１（図４も参照）」が得られ、光学無限位置Ｚ２とマクロ位置Ｚ３との間のレンズ位置Ｚ４ではホールセンサ１３から出力値「Ｖ２」が得られたことを示している。なお、このレンズ位置検出用テーブルの生成動作は、例えば携帯電話機１の起動時に行われる。

レンズ位置導出部２５は、テーブル生成部２４により生成されたレンズ位置検出用テーブルを参照し、現在のホールセンサ１３の出力値から、現在の撮影光学系７のレンズ位置を検出するものである。例えば、ホールセンサ１３から電圧Ｖ１の出力値を得ると、レンズ位置導出部２５は、前記レンズ位置検出用テーブルを参照し、撮影光学系７が現在マクロ位置Ｚ３に位置していることを導出する。

記憶部２６は、テーブル生成部２４により生成されたレンズ位置検出用テーブルを記憶する。

図１０は、レンズ位置検出用テーブルの生成処理を示すフローチャートである。

図１０に示すように、携帯電話機１の主電源がオンされると（ステップ♯１でＹＥＳ）、制御部２３は、撮影光学系７を光学無限位置（無限遠）Ｚ２に位置させ（ステップ♯２）、ホールセンサ１３の出力値を取得する（ステップ♯３）。そして、制御部２３は、このレンズ位置と、取得したホールセンサ１３の出力値とを関連付けて記憶部２６に格納する（ステップ♯４）。

次に、制御部２３は、光学無限位置Ｚ２からマクロ側に所定量だけ撮影光学系７を移動させ（ステップ♯５）、ステップ♯２，♯３と同様に、ホールセンサ１３の出力値を取得し（ステップ６）、そのレンズ位置と、取得したホールセンサ１３の出力（電圧値）とを関連付けて記憶部２６に格納する（ステップ♯７）。

そして、制御部２３は、撮影光学系７の現在のレンズ位置がマクロ位置Ｚ３に位置しているか否かを判断し（ステップ♯８）、現在のレンズ位置がマクロ位置Ｚ３に位置していていない場合には（ステップ♯８でＮＯ）、ステップ♯５〜♯８の処理を実行する一方、現在のレンズ位置がマクロ位置Ｚ３に位置している場合には（ステップ♯８でＹＥＳ）、レンズ位置検出用テーブルの生成処理を終了する。

図１１は、撮影光学系７のレンズ位置の検出処理を示すフローチャートである。

図１１に示すように、撮影光学系７のレンズ位置の検出が必要になると（ステップ♯１１でＹＥＳ）、ホールセンサ１３の出力を取得し（ステップ１２）、図１０に示す処理で生成したレンズ位置検出用テーブルを参照して、取得したホールセンサ１３の出力値に対応するレンズ位置を導出する（ステップ♯１３）。その後、再度、撮影光学系７のレンズ位置の検出が必要か否かを判断する（ステップ♯１４）。その結果、必要である場合には（ステップ♯１４でＹＥＳ）、ステップ♯１２〜♯１４の処理を実行し、必要でなくなった場合には（ステップ♯１４でＮＯ）、処理を終了する。

以上のように、撮影光学系７のレンズ位置を、撮影光学系７と一体的に光軸方向に移動可能な磁石１２と、光軸方向における所定位置に設置されたホールセンサ１３とを備え、磁石１２による磁界の変化をホールセンサ１３で検出することでレンズ位置を検出するようにしたので、従来の投受光器と遮光板とを用いたレンズ位置検出機構に比して、小型化及びコストダウンを図ることができる。また、ホールセンサ１３の出力値と撮影光学系７のレンズ位置との対応付けを示すレンズ位置検出用テーブルを予め生成し、このテーブルに基づいて撮影光学系７の前記光軸方向における位置を導出するようにしたので、従来のように、携帯電話機１の製造時に投受光器や遮光板の位置の調整を行う必要が無くなり、その調整工数の削減によりコストダウンを図ることができる。

さらに、本実施形態では、磁石１２の端部間の寸法Ｌを、撮影光学系７の移動寸法２ｘに比して大きく設定するとともに、磁石１２を、磁極（Ｓ極とＮ極）の並び方向が撮影光学系７の光軸方向と略平行となるように配置し、且つ、ホールセンサ１３を、撮影光学系７の光軸方向における移動範囲の中心に設置するとともに、磁石１２の中心がホールセンサ１３に対向するように磁石１２をレンズ枠１１に取付けたので、撮影光学系７の移動範囲内では、レンズ位置とホールセンサ１３の出力とを１対１に対応させることができる。その結果、ホールセンサ１３の１の出力に対して、複数のレンズ位置が考えられる前述の構成（図５（ａ）に示す構成）に比して、レンズ位置を確実に検出することができる。

また、ホールセンサ１３内の検出回路１５に、温度補償用ダイオードＤ１，Ｄ２を備えたので、磁石１２及びホール素子１４の温度特性をキャンセルすることができる。その結果、磁石１２及びホール素子１４の温度が変化しても、同一のレンズ位置に対して略同一の出力値が検出回路１５から得られるため、信頼性の高いレンズ位置検出動作を行うことができる。

なお、本発明は、前記第１の実施形態の内容に加えて、あるいは前記第１、第２の実施形態に代えて次の変形形態［１］〜［３］も採用可能である。

［１］ホールセンサ１３に搭載する検出回路については、図７に示すものに限らず、例えば撮影光学系７が光学無限位置とマクロ位置に位置するときのみを検出すればよい場合には、図１２に示すような回路構成でもよい。

図１２に示すように、本実施形態の検出回路１５’は、前記第１の実施形態における検出回路のＡ／Ｄ変換器１５１に代えて、抵抗素子Ｒ１０，Ｒ１１と、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２と、コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２とが備えられている点、及び電源電圧Ｖｃｃの大きさが第１の実施形態と異なる（小さい）ことによりダイオードＤ１のみを搭載している点が異なり、それ以外の素子及びそれらの接続関係については第１の実施形態と略同様である。したがって、第１の実施形態との相違点についてのみ説明する。

この検出回路１５’においては、電源Ｖｃｃとグランド（ＧＮＤ）との間に、抵抗素子Ｒ１０と可変抵抗器ＶＲ１との直列回路と、抵抗素子Ｒ１１と可変抵抗器ＶＲ２との直列回路との並列回路が接続されている。また、コンパレータＣＭＰ１は、非反転入力端子がオペアンプＡＭＰ２の出力端子に、反転入力端子が抵抗素子Ｒ１０と可変抵抗器ＶＲ１との接続点Ｆに接続されている。コンパレータＣＭＰ２は、非反転入力端子が、コンパレータＣＭＰ１の非反転入力端子とオペアンプＡＭＰ２の出力端子との接続点Ｇに、反転入力端子が、抵抗素子Ｒ１１と可変抵抗器ＶＲ２との接続点Ｈに接続されている。そして、コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２の出力端子が制御部２３（図８参照）に接続されている。

そして、コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２のうち一方は光学無限位置で、他方はマクロ位置で反転するように、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２の抵抗値が調整される。すなわち、撮影光学系７のレンズ位置が光学無限位置に位置するとき、一方のコンパレータからＨ（ハイ）信号が出力され、前記レンズ位置がマクロ位置に位置するとき、他方のコンパレータからＨ（ハイ）信号が出力される。つまり、コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２の出力の組合せは、（Ｈ，Ｌ）又は（Ｌ，Ｈ）のいずれかとなる。

したがって、レンズ位置を検出する際には、コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２の出力の組合せが（Ｈ，Ｌ）又は（Ｌ，Ｈ）のいずれであるかに基づいて、撮影光学系７のレンズ位置が光学無限位置にあるのかマクロ位置にあるのかを検出することができる。

［２］前記第１の実施形態では、ホールセンサ１３を、撮影光学系７の光軸方向における移動範囲の中心に設置したが、ホールセンサ１３の設置位置は前記中心に限られるものではなく、撮影光学系７の光軸方向における移動範囲内であればよい。

［３］本発明に係る電子機器は、前述の携帯電話機の他にも、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、又はこれらの周辺機器（マウス、スキャナ、プリンタ等）を含む。デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラは、被写体の映像を光学的に取り込んだ後、その映像を半導体素子を使って電気信号に変換し、デジタルデータとしてフラッシュメモリ等の記憶媒体に記憶する撮像レンズ装置である。

本発明に係る電子機器の一例である撮影機能付き携帯電話機の外観構成図である。撮影光学系の光軸方向における位置を検出するためのレンズ位置検出部の構成を示す図である。（ａ）は、撮影光学系が光軸方向における移動範囲の中心に位置するときの磁石とホールセンサとの位置関係を示し、（ｂ）は、撮影光学系が一方の移動端に位置するときの磁石とホールセンサとの位置関係を示し、（ｃ）は、撮影光学系が他方の移動端に位置するときの磁石とホールセンサとの位置関係を示す図である。磁石の光軸方向における位置（レンズ位置に相当）を横軸、磁石が光軸方向の各位置に位置するときのホールセンサの設置位置における磁束密度Ｂを縦軸とするグラフを示す図である。磁極の並び方向を光軸と直交する方向にして磁石を設置した場合において想定し得る磁石とホールセンサとの位置関係を示す図である。ホール素子の特性を説明するための図である。ホールセンサに搭載する検出回路の回路図である。携帯電話機のシステムを示すブロック構成図である。テーブル生成部により生成されるレンズ位置検出用テーブルの一例を示すである。レンズ位置検出用テーブルの生成処理を示すフローチャートである。撮影光学系のレンズ位置の検出処理を示すフローチャートである。ホールセンサに搭載する検出回路の変形形態を示す図である。

符号の説明

１携帯電話機
２入力操作部
７撮影光学系
１０レンズ位置検出部
１１レンズ枠
１２磁石
１３ホールセンサ
１４ホール素子
１５検出回路
２４テーブル生成部
２５レンズ位置導出部
２６記憶部

Claims

光軸方向に移動可能に構成された撮影光学系の前記光軸方向における位置を検出する位置検出装置であって、
Ｎ極とＳ極との並び方向を前記光軸方向に略平行にした状態で前記撮影光学系と一体的に移動可能に備えられ、各磁極の端部間の寸法が、前記撮影光学系の光軸方向における移動寸法に比して大きい磁石と、
前記光軸方向における前記撮影光学系の移動範囲内に設置されたホール素子と、
前記ホール素子の出力と前記撮影光学系の前記光軸方向における位置との対応を検出する検出部と、
前記検出部による検出処理後において、前記ホール素子からの出力と前記検出部による検出結果とに基づき、前記撮影光学系の前記光軸方向における位置を導出する位置導出部と
を備えることを特徴とする位置検出装置。
前記ホール素子に一定の制御電流を供給するための定電流回路を備え、
前記定電流回路は、所定の温度特性を有する回路素子を有し、前記回路素子は、その温度特性により、前記ホール素子及び磁石のうち少なくとも一方に温度変化が生じたときに、この温度変化に起因する前記ホール素子の出力変化を相殺するように前記制御電流を変化させることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
受光した光を光電変換する撮像素子と、
光軸方向に移動可能に構成され、前記撮像素子の受光面に被写体の光像を結像するための撮影光学系と、
前記撮影光学系の前記光軸方向における位置を検出する請求項１または２に記載の位置検出装置と
を備えた電子機器。