JP2007256144A - 位置検出装置及びレンズ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】移動体が基体に対して直線移動する場合にも小型化を図ることができる位置検出装置及びレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】本発明のレンズ駆動装置5に用いられる位置検出装置1において、移動体9に固定した2つの磁気スケール27a、27bは移動体9の移動方向に沿って異なる磁極SNを交互に着磁した着磁面を有しており、2つのMRセンサ29a、29bは対峙する磁気スケール27a、27bの磁気を検知して出力信号を発することにより基体4に対する移動体9の直線移動変位を検出しており、2つのMRセンサ29a、29bは移動体9の移動方向に沿って一方向に並べて配置してあり、移動体9が一方向に移動したときに一の磁気スケール27aが一のMRセンサ29aに対峙した後に、他の磁気スケール27bが他のMRセンサ29bに対峙する。
【選択図】図5
【解決手段】本発明のレンズ駆動装置5に用いられる位置検出装置1において、移動体9に固定した2つの磁気スケール27a、27bは移動体9の移動方向に沿って異なる磁極SNを交互に着磁した着磁面を有しており、2つのMRセンサ29a、29bは対峙する磁気スケール27a、27bの磁気を検知して出力信号を発することにより基体4に対する移動体9の直線移動変位を検出しており、2つのMRセンサ29a、29bは移動体9の移動方向に沿って一方向に並べて配置してあり、移動体9が一方向に移動したときに一の磁気スケール27aが一のMRセンサ29aに対峙した後に、他の磁気スケール27bが他のMRセンサ29bに対峙する。
【選択図】図5
Description
本発明は、基体に対して直線移動する移動体の位置検出装置及びその位置検出装置を備えるレンズ駆動装置に関する。
特許文献1及び2には、基体(筐体)に対して回転する移動体の位置を検知する位置検出装置及びレンズ駆動装置が開示されている。これらの位置検出装置では、基体にMRセンサを設け、基体に対して回転移動する移動体に磁気スケールを設け、基体に対する移動体の回転位置や変位を検知することが開示されている。
一方、図7に示すように、基体(筐体)4に対して移動体9が直線移動する場合に磁気スケール27とMRセンサ29とで移動体の位置検知を行うときには、MRセンサ29は磁気スケールの移動方向長さPの略中央に読取りポイントmがある(図7(a)(b)参照)為、磁気スケール27の移動方向一端部31(図7(a))と他端部33(図7(e)参照)とを検知する必要がある。
しかし、直線移動する移動体9に対して基体4の長さを長くするには限界があり、基体の長さTは、磁気スケール27における移動方向長さYの2倍の長さから、磁気スケールの端部に設けてあるガード領域(クリアランス領域)の寸法Wの2倍を差し引いた寸法が必要になる(図7(a)(e)参照)。即ち、T>2×(Y−W)であり、Wは一般的に0.5mm程度の極めて小さい寸法であるから、基体の長さTは磁気スケール長さYの約2倍が必要になる。基体長さTが、磁気スケール長さYの2倍以下の場合には、図7(a)(e)に示すように、磁気スケール27の食み出し部分が生じてしまうという不都合がある。
一方、移動体が直線移動する位置検出装置において小型化の要請が高いが、基体の長さは磁気スケールにおける移動方向長さの約2倍の距離が必要な為、小型化に限界があった。
本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、移動体が基体に対して直線移動する場合にも小型化を図ることができる位置検出装置及びレンズ駆動装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、基体と、基体に対して直線移動する移動体と、移動体に固定した磁気スケールと、基体に固定した複数のMRセンサとを備え、磁気スケールは移動体の移動方向に沿って異なる磁極を交互に着磁した着磁面を有しており、複数のMRセンサは移動体の移動方向に沿って一方向に並べて配置しており、移動体が移動すると複数のMRセンサが対峙する磁気スケールの磁極を順次検知して出力信号を発することにより基体に対する移動体の直線移動変位を検出することを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、基体と、基体に対して直線移動する移動体と、移動体に固定した複数の磁気スケールと、基体に固定した複数のMRセンサとを備え、各磁気スケールは移動体の移動方向に沿って異なる磁極を交互に着磁した着磁面を有しており、MRセンサは対峙する磁気スケールの磁気を検知して出力信号を発することにより基体に対する移動体の直線移動変位を検出しており、複数のMRセンサは移動体の移動方向に沿って一方向に並べて配置してあり、移動体が一方向に移動したときに一の磁気スケールが一のMRセンサに対峙した後に、他の磁気スケールが他のMRセンサに対峙することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、複数の磁気スケールは及び複数のMRセンサは、各々移動体を挟む位置に設けてあることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、複数のMRセンサは、移動体の移動方向で相対的に一部が重なって隣合わせに配置してあり、且つ一の磁気スケールの一端部が一のMRセンサの検知位置にあるときに、他の磁気スケールの他端部は他のMRセンサの検知位置にあることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の位置検出装置の移動体はレンズを保持すると共にコイルを有し、基体は移動方向に沿って配置したマグネット及びヨークとを有し、コイルはマグネット及びヨークに対向配置してあり、コイルに通電して生じる電磁力により移動体を基体に対して直線移動することを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、光学ズーム用の第1レンズを保持する第1移動体と、フォーカスレンズを保持する第2移動体と、光学ズーム用の第3レンズを保持する第3移動体とを備え、これらの移動体は移動方向に沿って直列に配置してあり、基体は移動方向に沿って平行に配置した2組のマグネット及びヨークとを有し、第1移動体と第3移動体とが各々一方の組のマグネット及びヨークに対向配置したコイルを有し、第2移動体が他方の組のマグネット及びヨークに対向配置したコイルを有し、各コイルに通電することにより各移動体を基体に対して直線移動し、第2移動体と基体に請求項4に記載の位置検出装置を設けたことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、複数のMRセンサが移動体の移動方向に沿って一方向に並べて配置しているから、移動体が一方向に移動すると、移動体に固定した磁気スケールは異なるMRセンサで順次検知される。したがって、図5(a)及び図6(a)に示すように、移動体9が移動方向の最も一方側に位置するときには、移動方向一方側にあるMRセンサ29aでは磁気スケール27a(27)の一端部41を検知し、図5(e)及び図6(e)に示すように、移動体9が移動方向の最も他方側に位置するときには、移動方向他方側にあるMRセンサ29bで磁気スケール27b(27)の他端部47を検知するので、MRセンサが一つの場合に比較して、略MRセンサ長さ(移動体の移動方向における長さ)P分だけ磁気スケールの長さYを短くでき、位置検知装置の小型化を図ることができると共に、磁気スケール27a、27b(27)が食み出すことなく基体の長さ寸法Tを短くできるので、装置の小型化を図ることができる。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明と同様の作用効果を得ることができると共に、複数のMRセンサは、隣接配置しないで離れた位置に設けるので、取り付け位置の自由度が高い。
請求項4に記載の発明によれば、請求項3に記載の発明と同様の作用効果を得ることができと共に、MRセンサは移動体の移動方向において相対的に一部が重なって連続しているから、磁気スケールの位置検知を途切れることなく連続的にでき、位置検知精度を高めることができる。
請求項5に記載の発明によれば、請求項4に記載の発明と同様の作用効果を得ることができると共に、移動体の直線移動をマグネット及びヨークと、コイルとで生じる電磁力で移動するレンズ駆動装置において、MRセンサを基体に固定しているので、基体と移動体を接続するフレキシブル回路ケーブルにMRセンサ用の回路を設けなく済み、簡易な構成にできると共に、フレキシブル回路ケーブルを薄く且つ柔軟にできる。
請求項6に記載の発明によれば、請求項4に記載の発明と同様の作用効果を得ることができると共に、第1移動体と第3移動体との2つの移動体により光学ズームを形成しているので、一つの光学ズームレンズを保持する移動体の移動でズームを行う場合に比較して、同じ倍率を得る場合に各移動体の移動量を小さくで、光学ズーム付きオートフォーカスカメラにおけるレンズ駆動装置を小さくできる。
フォーカスレンズを保持する第2移動体の移動量が第1及び第3移動体に比較して大きいから、移動量の大きな第2移動体のみに請求項4に記載の位置検出装置を設けることにより、簡易な構成で小型化を図ることができる。
以下、図1〜図5を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。図1は本発明の第1実施の形態にかかるレンズ駆動装置を搭載した小型カメラの縦断面図であり、図2は図1に示す小型カメラのA―A断面図であり、図3はMRセンサとの関係における磁気スケールの磁極面の配列状態を示す平面図であり、図4は図1に示すレンズ駆動装置における第2移動体を抜き出して示し、第2移動体の移動始点(a)と終点(f)との位置関係を説明した縦断面図であり、図5は第2移動体の移動始点(a)から終点(f)までの動きを模式的に説明した概略構成図である。
本実施の形態にかかる小型化カメラ1は、携帯電話に組み込まれるズーム付きオートフォーカスカメラであり、撮像素子基板3とレンズ駆動装置5とを備えており、レンズ駆動装置5のレンズを通過した画像を撮像素子3aに結像するようになっている。
レンズ駆動装置5は、光学ズーム用の第1レンズ7aを保持する第1移動体7と、フォーカスレンズ9aを保持する第2移動体9、光学ズーム用の第3レンズ11aを保持する第3移動体11とを、撮像素子基板3側から被写体側へ向けてこの順序で配置されている。
第1〜第3移動体7、9、11には、各々レンズ7a、9a、11aを保持するホルダ13に電磁コイル15が取付けられており、第1及び第3移動体7、11は、基体(筐体)4に設けた第1マグネット17と第1ヨーク19とに対して各々電磁コイル15に通電したときの電磁力で移動方向Xに沿って移動するようになっている。第2移動体9は第1ヨーク19に対向する位置に設けた第2ヨーク21及び第2マグネット23に対して移動するものであり、電磁コイル15に通電したときの電磁力で移動方向Xに沿って移動するようになっている。
尚、各移動体7、9、11のホルダ13は、移動方向Xに沿って設けたガイド25(図2参照)に係合して移動が案内されている。
第1移動体1及び第3移動体7、11には1個の磁気スケール27が固定されており、図2に示すように、第2移動体9には左右に1個ずつ合計2個の磁気スケール27a、27bが固定されている。
一方、筐体4には、第1及び第3移動体7、11の位置を検知するMRセンサ29が、各々第1及び第3の移動体に固定した各磁気スケール27の移動範囲に設けてある。また、筐体4には、第2移動体9の移動方向において、移動方向に沿う方向に並んだ位置で且つ移動体9を挟む位置に1個ずつ合計2個のMRセンサ29a、29bが固定されており、第2移動体9の磁気スケール27a、27bも2つのMRセンサ29a、29bに対応してホルダ13の両側に設けてある。
次に、磁気スケール27、27a、27bとMRセンサ29、29a、29bとについて説明する。図3に示すように、各磁気スケール27、27a、27bには、同一のものが用いられており、各々N極、S極の磁極が幅Eで交互に着磁されており、端まで着磁されているが、端部は規定の着磁幅が取れないので、ガード領域(クリアランス)Wを設けている。一方、各MRセンサ29、29a、29bは、2つの検知回路を備えており、磁気スケールの磁極が移動すると各回路の電圧が変化することで、移動した磁極の電圧変化をサイン波形とコサイン波形で出力して、これらの波形を比較することにより、磁気スケールの移動量と移動方向(往復)を検知するものである。MRセンサ29、29a、29bの回路は一定の幅Pを必要とし且つ検知部mはその中央部分となっている。
ここで、図4及び図5を参照して、第1〜第3移動体7、9、11の中で最も移動量が大きい第2移動体9の位置検出装置について説明する。
第2移動体9には、上述したように、異なる位置に2つの磁気スケール27a、27bを取付けてあり、磁気スケール27a、27bは、ホルダ13の相対する一方側と他方側に設けてある。基体4には、各磁気スケール27a、27bに対向するMRセンサ29a、29bが固定されている。MRセンサ29a、29bは、第2移動体9の移動方向X(図1参照)方向に沿って相対的に並んで配置してあり、第2移動体移動体9が一方向(撮像素子側)にあるとき一方のMRセンサ29aは一方の磁気スケール27aに対峙して移動し、一方の磁気スケール27aが一方のMRセンサ29aを通過して他方側(被写体側)に移動すると、他方のMRセンサ29bに他方の磁気スケール27bが対峙するようになっている。更に、一方のMRセンサ29aと他方のMRセンサ29bとは、第2移動体9の移動方向に沿って平行に位置すると共に、一方のMRセンサ29aの一端部31と他方のMRセンサ29bの他端部33とは第2移動体9の移動方向で相対的に一部が重なって連続している(図4及び図5(c)参照)。
図4に示すように、基体4と第2移動体9とはフレキシブル配線板ケーブル35で接続されており、フレキシブル配線ケーブル35は第2移動体9に設けた電磁コイル15への通電や制御信号を送るようになっている。尚、図5ではフレキシブル配線ケーブル35は省略している。
本実施の形態では、基体4は第2移動体9の移動方向Xにおける長さ(以下「長さ」というときはX方向の寸法をいう)Tが8.5mmであり、MRセンサ29a、29bは長さPの中間位置mに検知部があり、長さPは約3.5mmである(図5(a)参照)。また、各磁気スケール27a、27bの長さYは6mmであり、一つの磁極N(又はS)の着磁長さ(着磁幅)Eは0.4mmでガード領域Wは0.5mmであった(図3参照)。
次に、本実施の形態における作用、効果について説明するが、主に、本発明の特徴部分である第2移動体9の移動について説明する。
図4において、(a)は第2移動体9が最も撮像素子側にある始点に位置し、(e)は第2移動体9が最も被写体側にある終点に位置している。第2移動体は(a)の始点と(e)の終点との間を往復移動可能であるが、(a)の始点から(e)の終点までの移動を説明する。(a)の始点では、一方の磁気スケール27aの一端部41が一方のMRセンサ29aの検知部(中間点)mを他方側に超えて位置しているので、一方のMRセンサ29aは磁気スケール27aを検知している。
この第2移動体9の磁気スケール27a、27b動きとMRセンサ29a、29bの位置検知との関係を図5を参照して説明する。図5は第2移動体9に設けた2つの磁気スケール27a、27bと、2つのMRセンサ29a、29b、及びコイル15との関係を模式的に示しており、図5の(a)は図4の(a)に対応しており、図5の(e)は図4の(e)に対応している。
始点(a)では、一方のMRセンサ29aのみが磁気スケール27aの一端部41を検知しているが、他方のMRセンサ29bは磁気スケール27bを検知していない。この始点(a)から第2移動体9が終点方向(被写体側)に移動すると、(b)では、他方のMRセンサ29bに他方の磁気スケール27bが一部重なって対峙しているが、他方のMRセンサ29bの検知部mにまで磁気スケール27bが到達していないので、(b)でも一方のMRセンサ29aのみが第2移動体9の位置を検知する。
中間位置の(c)では、一方のMRセンサ29aで一方の磁気スケール27aの他端部43を検知していると共に他方のMRセンサ29bでも他方の磁気スケール27bの一端部45の検知を開始するので、両方のMRセンサ29a、29bで第2移動体9の位置を検知する。
(d)では、一方のMRセンサ29aは一方の磁気スケール27aを検知できず、他方のMRセンサ29bのみが他方の磁気スケール27bを検知するので、他方のMRセンサ29aのみの位置検知となる。
(e)は(d)の状態のまま第2移動体9が終点に達する。
尚、第1移動体7及び第3移動体11は、移動距離が限られているので、一つのMRセンサ29と対応する一つの磁気スケール27でそれぞれ位置検知を行っている。
本実施の形態によれば、2つのMRセンサ29a、29bは、第2移動体9の移動方向Xに沿って相対的に並べて配置しているから、2つの磁気スケール27a、27bは異なるMRセンサ29a、29bで順次検知される。したがって、第2移動体9の移動方向の始点にあるMRセンサ29aでは一方の磁気スケール27aの一端部41を検知し、終点側にあるMRセンサ29bでは他方の磁気スケール27bの他端部47を検知するので、MRセンサと磁気スケールとが各々一つで位置検知を行う場合(図7)に比較して、磁気スケール27a、27bの各長さYを短くでき、始点位置と終点位置とにある磁気スケールのMRセンサからのはみ出し部分Hが短くなるので、基体4の長さ寸法Tを短くでき、装置の小型化を図ることができる。
第2移動体9の位置を検知する2つのMRセンサ29a、29bは、第2移動体9の移動方向において相対的に一部が重なって連続し且つ一方の磁気スケール27aの他端部43が一方のMRセンサ29aの検知位置にあるときに、他方の磁気スケール27bの一端45は他方のMRセンサ29bの検知位置にあるから(図5(c)参照)、磁気スケール27a、27bの位置検知を途切れることなく連続的にでき、位置検知精度を高めることができる。
第1〜第3の移動体7、9、11の直線移動をマグネット17、23及びヨーク19、21と、コイル15とで生じる磁力で移動するので、簡易な構成で且つ小型のレンズ駆動装置5を提供することができる。
第1移動体7と第3移動体11との2つの移動体の組み合わせにより光学ズームを形成しているので、一つの光学レンズを保持する移動体の移動でズームを行う場合に比較して、同じ倍率を得る場合に各移動体7、11の移動量を小さくで、光学ズーム付きオートフォーカスカメラにおけるレンズ駆動装置5を小さくできる。
各MRセンサ29、29a、29bは基体4に固定しているので、MRセンサの信号を基体4から導出でき、各移動体7、9、11と基体4とを接続するフレキシブル配線ケーブル35にMRセンサ用の配線が不要になる。したがって、フレキシブル配線ケーブル35の厚みを薄くできると共にフレキシブル配線ケーブル35の柔軟性を高めることができる。
次に、図6を参照して本発明の第2実施の形態について説明する。尚、以下に説明する実施の形態では、第1実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略する。また、図6の(a)〜(e)は、図5の(a)〜(e)に示す移動体の位置に対応しており、この第2実施の形態では、第2移動体9に固定する磁気スケール27を一つとして、2つのMRセンサ29a、29bを第2移動体9の移動方向に隣接配置して並べている点が、第1実施の形態と異なっている。
この第2実施の形態においても、上述した第1実施の形態と同様の作用効果を奏することができると共に、磁気スケール27が一つで済むので構成が簡易である。
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、第1実施の形態にかかる第2移動体9の位置検知において、磁気スケールを3つ設けると共に一方及び他方のMRセンサ29a、29bとの間にもう一つMRセンサを設けて合計3つとしてもよく、磁気スケール及びMRセンサの数は2つ以上であればいくつでもよい。
本発明にかかる移動体9は、レンズ駆動装置におけるフォーカスレンズを支持する第2移動体の位置検知に用いることに限らず、光学ズームレンズを支持する第1移動体の位置検知に用いてもよいし、またはカメラに限らずリニア移動する工作機械の移動体の位置検知に用いてよい。
2 位置検出装置
4 基体(筐体)
5 レンズ駆動装置
7 第1移動体
7a 第1レンズ
9 第2移動体(移動体)
9a 第2レンズ
11 第3移動体
11a 第3レンズ
15 電磁コイル
17 第1マグネット
19 第1ヨーク
21 第2ヨーク
23 第2マグネット
27a、27b 磁気スケール
29a、29b MRセンサ
35 フレキシブル配線ケーブル
E 磁極巾
m 検知位置(中間位置)
T 基体長さ
W ガード領域
X 移動方向
Y 磁気スケール長さ
4 基体(筐体)
5 レンズ駆動装置
7 第1移動体
7a 第1レンズ
9 第2移動体(移動体)
9a 第2レンズ
11 第3移動体
11a 第3レンズ
15 電磁コイル
17 第1マグネット
19 第1ヨーク
21 第2ヨーク
23 第2マグネット
27a、27b 磁気スケール
29a、29b MRセンサ
35 フレキシブル配線ケーブル
E 磁極巾
m 検知位置(中間位置)
T 基体長さ
W ガード領域
X 移動方向
Y 磁気スケール長さ
Claims (6)
- 基体と、基体に対して直線移動する移動体と、移動体に固定した磁気スケールと、基体に固定した複数のMRセンサとを備え、磁気スケールは移動体の移動方向に沿って異なる磁極を交互に着磁した着磁面を有しており、複数のMRセンサは移動体の移動方向に沿って一方向に並べて配置しており、移動体が移動すると複数のMRセンサが対峙する磁気スケールの磁極を順次検知して出力信号を発することにより基体に対する移動体の直線移動変位を検出することを特徴とする位置検出装置。
- 基体と、基体に対して直線移動する移動体と、移動体に固定した複数の磁気スケールと、基体に固定した複数のMRセンサとを備え、各磁気スケールは移動体の移動方向に沿って異なる磁極を交互に着磁した着磁面を有しており、MRセンサは対峙する磁気スケールの磁気を検知して出力信号を発することにより基体に対する移動体の直線移動変位を検出しており、複数のMRセンサは移動体の移動方向に沿って一方向に並べて配置してあり、移動体が一方向に移動したときに一の磁気スケールが一のMRセンサに対峙した後に、他の磁気スケールが他のMRセンサに対峙することを特徴とする位置検出装置。
- 複数の磁気スケールは及び複数のMRセンサは、各々移動体を挟む位置に設けてあることを特徴とする請求項2に記載の位置検出装置。
- 複数のMRセンサは、移動体の移動方向で相対的に一部が重なって隣合わせに配置してあり、且つ一の磁気スケールの一端部が一のMRセンサの検知位置にあるときに、他の磁気スケールの他端部は他のMRセンサの検知位置にあることを特徴とする請求項3に記載の位置検出装置。
- 請求項4に記載の位置検出装置の移動体はレンズを保持すると共にコイルを有し、基体は移動方向に沿って配置したマグネット及びヨークとを有し、コイルはマグネット及びヨークに対向配置してあり、コイルに通電して生じる電磁力により移動体を基体に対して直線移動することを特徴とするレンズ駆動装置。
- 光学ズーム用の第1レンズを保持する第1移動体と、フォーカスレンズを保持する第2移動体と、光学ズーム用の第3レンズを保持する第3移動体とを備え、これらの移動体は移動方向に沿って直列に配置してあり、基体は移動方向に沿って平行に配置した2組のマグネット及びヨークとを有し、第1移動体と第3移動体とが各々一方の組のマグネット及びヨークに対向配置したコイルを有し、第2移動体が他方の組のマグネット及びヨークに対向配置したコイルを有し、各コイルに通電することにより各移動体を基体に対して直線移動し、第2移動体と基体に請求項4に記載の位置検出装置を設けたことを特徴とするレンズ駆動装置。
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