JP2013190718A - 位置検出装置、撮像装置およびマグネット - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度を高めることが可能な位置検出装置、この位置検出装置を備えた撮像装置、およびこの位置検出装置に設けられるマグネットを提供する。
【解決手段】直線方向に相対移動可能に対向配置されたマグネットおよび磁気検出素子を有し、前記マグネットは、前記磁気検出素子と対向する第１面に、前記相対移動方向に配列された周期的な凸凹を有する位置検出装置。
【選択図】図７

Description

本開示は、レンズの光軸方向の位置を検出するのに好適な位置検出装置、この位置検出装置を備えた撮像装置、およびこの位置検出装置に設けられるマグネットに関する。

一般に、オートフォーカス機能や電動ズーム機能を備えたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のレンズ駆動装置には、フォーカシング用の可動レンズやズーミング用の可動レンズの位置を検出するため、位置検出装置が設けられている。この種の位置検出装置には、例えばマグネットの磁力変化を電気信号に変換するＭＲ（Magneto Resistive）センサなどの磁気抵抗素子が比較的多く用いられている。

この従来の位置検出装置は、例えば特許文献１に記載されたように、可動部の移動方向に沿って磁極が交互に異なるように着磁された位置検出用のマグネットと、位置検出用マグネットが移動する範囲に対向して被固定部材に固定されている磁気の変化に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子とを有している。

特開２００２−１６９０７３号公報 特開２００３−１８０６７２号公報（図４）

しかしながら、このような従来の位置検出用マグネットでは、可動部の移動方向に磁極が交互に異なるように着磁していたので、Ｎ極とＳ極との着磁幅のばらつきが検出精度を悪化させる要因になっていた。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、検出精度を高めることが可能な位置検出装置およびこれを備えた撮像装置を提供することにある。

本開示による位置検出装置は、直線方向に相対移動可能に対向配置されたマグネットおよび磁気検出素子を有し、マグネットは、磁気検出素子と対向する第１面に、相対移動方向に配列された周期的な凸凹を有するものである。

本開示の位置検出装置では、マグネットおよび磁気検出素子の一方が、位置検出対象と共に、他方に対して直線方向に相対移動する。これにより、マグネットの磁気検出素子と対向する第１面の磁場が、磁気検出素子により検出される。

ここでは、マグネットの磁気検出素子と対向する第１面に、相対移動方向に配列された周期的な凸凹が設けられているので、従来のような着磁幅のばらつきに起因する検出精度の低下が抑えられ、検出精度が高くなる。

本開示による撮像装置は、光軸方向に移動可能なレンズと、レンズの位置検出装置とを備え、位置検出装置は、上記本開示の位置検出装置により構成されているものである。

本開示の撮像装置では、レンズが光軸方向に移動すると、位置検出装置によりレンズの光軸方向の位置が検出される。

本開示のマグネットは、マグネットと磁気検出素子とを対向配置して直線方向に相対移動させることにより位置検出を行う位置検出装置に設けられるものであって、磁気検出素子と対向する第１面に、相対移動方向に配列された周期的な凸凹を有するものである。

本開示の位置検出装置、本開示の撮像装置、または本開示のマグネットによれば、マグネットの磁気検出素子と対向する第１面に、相対移動方向に配列された周期的な凸凹を設けるようにしたので、従来のような着磁幅のばらつきに起因する検出精度の低下を抑え、検出精度を高めることが可能となる。

本開示の第１の実施の形態に係る撮像装置を前方から見た外観を表す斜視図である。 図１に示した撮像装置を後方から見た外観を表す斜視図である。 図１に示した撮像装置の制御系を表すブロック図である。 図１に示したレンズ鏡筒の内部構成を概略的に表す断面図である。 図４に示した第２移動レンズに関わるレンズ案内機構，レンズ移動機構および位置検出装置の構成を表す説明図である。 二つの磁気検出素子による検出結果を模式的に表す図である。 図５に示したマグネットの構成を表す上面図，側面図および下面図である。 図７（Ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。 図７に示したマグネットの変形例を表す上面図，側面図および下面図である。 図７に示したマグネットの他の変形例を表す上面図，側面図および下面図である。 図７に示したマグネットの更に他の変形例を表す上面図，側面図および下面図である。 図７に示したマグネットの位置と磁気検出素子の出力との関係を表すグラフである。 本開示の第２の実施の形態に係る位置検出装置におけるマグネットの構成を表す上面図，側面図および下面図である。 図１３に示したマグネットの位置と磁気検出素子の出力との関係を表すグラフである。 本開示の第３の実施の形態に係る位置検出装置におけるマグネットの構成を表す上面図，側面図および下面図である。 図１５に示したマグネットの位置と磁気検出素子の出力との関係を表すグラフである。 変形例１に係る位置検出装置におけるマグネットの構成を、第２の実施の形態のマグネットと対比して表す側面図である。 図１７に示したマグネットの位置と磁気検出素子の出力との関係を表すグラフである。 変形例２−１〜２−３に係るマグネットの構成を、第２の実施の形態のマグネットと対比して表す側面図である。 変形例２−１に係るマグネットの位置と磁気検出素子の出力との関係を表すグラフである。 変形例２−２に係るマグネットの位置と磁気検出素子の出力との関係を表すグラフである。 変形例２−３に係るマグネットの位置と磁気検出素子の出力との関係を表すグラフである。 変形例３に係るマグネットの構成を、第２の実施の形態のマグネットと対比して表す側面図である。 図２３に示したマグネットの位置と磁気検出素子の出力との関係を表すグラフである。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（マグネットの磁気検出素子と対向する第１面に、周期的な凸凹として凸部および凹部を１つずつ交互に設けると共に、マグネットの第１面の幅方向の端にリブを設け、凹部として長方形の穴を設ける例。）
２．第２の実施の形態（第１の実施の形態において、マグネットの端部の第２面に傾斜部および平坦部を設ける例）
３．第３の実施の形態（凹部として溝を設けると共に、マグネットの端部の第２面に傾斜部および平坦部を設ける例）
４．変形例１（第２の実施の形態において、中央部を長くした例）
５．変形例２−１〜２−３（第２の実施の形態において、端部に傾斜部のみを設けた直線傾斜の例）
６．変形例３（第２の実施の形態において、二つの傾斜部と、二つの傾斜部の間の平坦な中間部とを設けた２段傾斜の例）

（第１の実施の形態）
図１および図２は、本開示の第１の実施の形態に係る撮像装置（デジタルスチルカメラ）を前方および後方から見た外観をそれぞれ表したものである。この撮像装置１は、例えば、外装部材としての筐体１０の被写体側の面（前面）に、沈胴機構を有するレンズ鏡筒１１が取り付けられたものである。レンズ鏡筒１１の近傍には、撮影補助光を発生するフラッシュ１２およびセルフタイマーランプ１３が配置されている。レンズ鏡筒１１内には、撮像光学系１４および撮像素子１５（図１には図示せず、図３または図４参照。）が配設されている。

なお、本明細書において前方とは、撮像光学系１４の光軸Ｚ方向において物体側または被写体側とし、後方とは像側または撮像素子１５側とする。

撮像光学系１４は、筐体１０に内蔵されたレンズ駆動部２５Ａ（図１には図示せず、図３参照。）により、筐体１０の前面から前方に繰り出した撮影位置（広角状態、望遠状態、およびその中間状態）と、筐体１０の前面に収容された収容位置（沈胴位置）との間で、光軸Ｚに沿って移動可能となっている。撮像素子１５は、撮像光学系１４によって結像された被写体像を撮像するものであり、電荷結合素子（ＣＣＤ）またはＣＭＯＳイメージセンサなどにより構成されている。

筐体１０の上端面には、撮像を行うためのシャッタボタン１６，撮像光学系１４のズームを調整するためのズーム操作レバー１７，および電源ボタン１８等が設けられている。

筐体１０の後面には、例えば、メニュー選択のためのタッチパネル機能を有する表示部１９が設けられている。なお、表示部１９のタッチパネル機能に代えて、表示部１９とは別にメニュー選択のための操作スイッチ（図示せず）を設けるようにしてもよい。

図３は、撮像装置１の制御系を表したものである。撮像装置１は、例えば、レンズ鏡筒１１，表示部１９，映像記録／再生回路部２１，内蔵メモリ２２，外部メモリ２３，映像信号処理部２４，レンズ鏡筒制御部２５，モニタ駆動部２６，増幅器２７，第１のインターフェース２８，および第２のインターフェース２９を有している。

映像記録／再生回路部２１は、例えばマイクロコンピュータ（ＣＰＵ；Central Processing Unit）を有する演算回路を有し、シャッタボタン１６，ズーム操作レバー１７，電源ボタン１８，または表示部１９のタッチパネル等の操作に応じて、映像信号処理部２４，モニタ駆動部２６またはレンズ鏡筒制御部２５を制御するものである。映像記録／再生回路部２１には、内蔵メモリ２２と、映像信号処理部２４と、レンズ鏡筒駆動部２５と、モニタ駆動部２６と、増幅器２７と、第１および第２のインターフェース（Ｉ／Ｆ）２８，２９とが接続されている。

内蔵メモリ２２は、映像記録／再生部２１を駆動するためのプログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等を有している。外部メモリ２３は、記憶容量を拡大するものである。

映像信号処理部２４は、撮像素子１５から出力された撮像信号に基づいて画像データを生成し、映像記録／再生回路部２１に入力するものである。映像信号処理部２４は、増幅器２７を介して、レンズ鏡筒１１に取り付けられた撮像素子１５に接続されている。

レンズ鏡筒制御部２５は、レンズ鏡筒１１を駆動制御するものである。レンズ鏡筒制御部２５には、レンズ駆動部２５Ａと、位置検出装置３０とが接続されている。レンズ駆動部２５Ａは、レンズ鏡筒１１でのズーミング動作およびフォーカシング動作を行う部分である。位置検出装置３０は、撮像光学系１４内部のレンズの位置を検出し、その結果をレンズ鏡筒制御部２５に供給するものである。位置検出装置３０の詳細は後述する。

表示部１９は、モニタ駆動部２６を介して映像記録／再生回路部２１に接続されている。モニタ駆動部２６は、画像データを表示部１９に表示させるものである。

第１のインターフェース２８には、コネクタ２８Ａが接続されており、このコネクタ２８Ａに外部メモリ２３が着脱自在に接続可能とされている。第２のインターフェース２９には、筐体１０に設けられた接続端子２９Ａが接続されている。

図４（Ａ）は、図１に示したレンズ鏡筒１１の繰り出し状態の外観を表し、図４（Ｂ）は、レンズ鏡筒１１の内部構成を表したものである。レンズ鏡筒１１は、被写体側から順に、化粧リング１１Ａ，バリアユニット１１Ｂ，第１レンズ枠１１Ｃ，第１移動枠１１Ｄ，第２移動枠１１Ｅ，直進案内環１１Ｆ，回転環１１Ｇ，固定環１１Ｈ，および後部鏡筒１１Ｉを有している。撮像光学系１４は、例えば、光軸Ｚに沿って前方（被写体側）から後方に向かって、第１レンズ群１４Ａ，第２レンズ群１４Ｂ，および第３レンズ群１４Ｃをこの順で有している。

固定環１１Ｈは、筐体１０に固定されている。後部鏡筒１１Ｈは、複数本の固定ねじ（図示せず）により固定環１１Ｈの後部に着脱可能に固定されている。後部鏡筒１１Ｈの中央部には略四角形の貫通穴が設けられており、この貫通穴に撮像素子１５が取り付けられている。

回転環１１Ｇは、固定環１１Ｈに対して光軸Ｚ回りに回転可能であると共に光軸Ｚ方向に直進移動可能である。具体的には、回転環１１Ｇは、外周面に歯車列（図示せず）を有しており、固定環１１Ｈと後部鏡筒１１Ｉとの間に固定された駆動モータ（図示せず）の駆動により、光軸Ｚの周りに回転可能となっている。また、回転環１１Ｇにはカムピン（図示せず）が３箇所設けられており、固定環１１Ｈの内周側に設けられた３箇所のカム溝（図示せず）とそれぞれ嵌合する。これにより、回転環１１Ｇが固定環１１Ｈに対して回転するに伴って、回転環１１Ｇは、固定環１１Ｈのカム溝の軌跡に沿って光軸Ｚ方向に移動可能となっている。

直進案内環１１Ｆは、固定環１１Ｈに対して回転せずに、光軸Ｚ方向の直進移動のみが可能となっている。具体的には、直進案内環１１Ｆは、固定環１１Ｈと嵌合するための５箇所の凸部（図示せず）を有し、その５箇所の凸部と固定環１１Ｈに設けられた５箇所の直進溝（図示せず）とがそれぞれ嵌合している。そのため、直進案内環１１Ｆは、固定環１１Ｈに対して光軸Ｚ方向への移動のみが可能となり、回転方向への移動が規制されている。

このように、回転環１１Ｇと直進案内環１１Ｆとは、バヨネット嵌合することにより、回転環１１Ｇの回転に対して、直進案内環１１Ｆが規制されることなく直進移動可能となっている。また、回転環１１Ｇの光軸Ｚ方向への移動に対しては、直進案内環１１Ｆも一体となって移動可能である。

第１レンズ枠１１Ｃは、第１レンズ群１４を保持するものであり、第１移動枠１１Ｄに保持されている。第１移動枠１１Ｄは、第１レンズ枠１１Ｃを移動させるものである。第２移動枠１１Ｅは、第２レンズ群１４Ｂを保持しつつ移動させるものである。

第１移動枠１１Ｄおよび第２移動枠１１Ｅは、固定環１１Ｈに対して回転せずに光軸Ｚ方向の直進移動のみ可能である。具体的には、第１移動枠１１Ｄおよび第２移動枠１１Ｅには、それぞれ３箇所ずつカムピン（図示せず）が設けられている。これらのカムピンは、回転環１１Ｇの内周側に設けられた３箇所のカム溝（図示せず）とそれぞれ係合している。また、第１移動枠１１Ｄおよび第２移動枠１１Ｅは、回転環１１Ｇの回転につられて同時に回らないように、直進案内環１１Ｆの直進溝（図示せず）とも係合している。

バリアユニット１１Ｂは、非撮影時に、撮影開口である光路を閉じて撮像光学系１４を保護するものである。

化粧リング１１Ａは、第１移動枠１１Ｄに固定されてレンズ鏡筒１１の体裁を整えると共に、バリアユニット１１Ｂを保護するものである。化粧リング１１Ａの材質としては、アルミニウム合金やステンレス鋼などの各種の金属が好適であるが、エンジニアリングプラスチックを用いることも可能である。

図５は、図４に示した第３レンズ群１４Ｃに関わるレンズ案内機構４０，レンズ移動機構５０および位置検出装置３０の構成を説明するためのものである。

レンズ案内機構４０は、固定環１１Ｈ内に固定されたベース１１Ｊの上で、第３レンズ群１４Ｃを光軸Ｚ方向に移動可能に支持するものである。レンズ案内機構４０は、例えば、レンズ保持枠４１，スリーブ部４２，溝部４３，第１ガイド軸および第２ガイド軸（いずれも図示せず）を有している。レンズ保持枠４１は、第３レンズ群１４Ｃを保持する環状の部材である。スリーブ部４２および溝部４３は、レンズ保持枠４１の外周部に設けられている。スリーブ部４２には第１ガイド軸（図示せず）が、溝部４３には第２ガイド軸（図示せず）が、いずれも光軸Ｚと平行に挿通されており、レンズ保持枠４１に保持された第３レンズ群１４Ｃが光軸Ｚに沿って直線往復移動することが可能となっている。

レンズ移動機構５０は、例えば、駆動用コイル５１，対向ヨーク５２，駆動用マグネット５３および接地ヨーク５４を有している。駆動用コイル５１は、光軸Ｚと平行な軸線回りに巻回され、レンズ保持枠４１に接着剤等で固定されている。駆動用コイル５１の内周は前後方向に開放されている。対向ヨーク５２は、矩形板状の形状を有し、駆動用コイル５１の内周に、光軸Ｚと平行になるように遊挿される。駆動用マグネット５３は、矩形板状の形状を有し、駆動用コイル５１の外周に、対向ヨーク５２と平行に配置されている。接地ヨーク５４は、駆動用マグネット５３とほぼ同形の矩形板状の形状を有し、駆動用マグネット５３とベース１１Ｊとの間に設けられている。

レンズ移動機構５０は、レンズ駆動部２５Ａ（図３参照。）により駆動される。レンズ駆動部２５Ａは、例えば図５に示したように、Ｄ／Ａ変換器２５Ａ１と、モータドライバ２５Ａ２とを有している。Ｄ／Ａ変換器２５Ａ１は、レンズ鏡筒制御部２５（図３参照。）から供給されるデジタル信号としての駆動信号をＤ／Ａ変換するものである。モータドライバ２５Ａ２は、Ｄ／Ａ変換器２５Ａ１から供給されるアナログ信号としての駆動信号に基づいて、駆動電流を駆動用コイル５１に供給するものである。これにより、レンズ移動機構５０は、レンズ駆動部２５Ａからの駆動電流により駆動用コイル５１で発生した磁界と、駆動用マグネット５３の磁界との磁気相互作用により、レンズ保持枠４１を光軸Ｚ方向に移動させることが可能となっている。

位置検出装置３０は、例えば、位置検出用マグネット３１（以下、単に「マグネット３１」と言う。）および磁気検出素子３２と、位置情報生成部３３とを備えている。

マグネット３１と磁気検出素子３２とは、直線方向に相対移動可能に対向配置されている。具体的には、マグネット３１は、例えばスリーブ部４２に取り付けられた保持部材（図示せず）に保持されており、位置検出対象である第３レンズ群１４Ｃおよびレンズ保持枠４１と共に光軸Ｚ方向に直線移動可能となっている。一方、磁気検出素子３２は、図示しない保持部材によりマグネット３１に対向してベース１１Ｊに固定されている。

磁気検出素子３２は、マグネット３１の磁極から発せられる磁力の強度に応じた大きさの検出信号（位置信号）Ｓｓを生成するものであり、例えばホール素子により構成されている。ホール素子は磁束密度に比例した電圧を発生するので、それが受ける磁力の強さ（磁束密度の大きさ）に対応した（比例した）電圧の検出信号Ｓｓを出力する。マグネット３１と磁気検出素子３２との距離を適切に調整することにより、磁気検出素子３２から略正弦波の出力を得ることが可能となる。なお、磁気検出素子３２は、磁力の強さを検出して検出信号Ｓｓを生成するものであればよく、ホール素子に限定されず、例えばＭＲ素子などの磁気抵抗素子により構成することも可能である。

また、図示しないが、磁気検出素子３２は、マグネット３１と磁気検出素子３２との相対移動方向Ａ１に沿って二つ配置されていることが好ましい。図６に示したように、二つの磁気検出素子３２から位相の異なる二つの略正弦波（第１相Ｓ１，第２相Ｓ２）を出力させることにより、第３レンズ群１４Ｃがどちらの方向に移動したかを調べることが可能となる。

位置情報生成部３３は、例えば、増幅回路３３Ａと、Ａ／Ｄ変換器３３Ｂとを有している。増幅回路３３Ａは、磁気検出素子３２からの検出信号Ｓｓを増幅するものである。Ａ／Ｄ変換器３３Ｂは、増幅回路３３Ａで増幅された検出信号Ｓｓをアナログ信号からデジタル信号に変換し、第３レンズ群１４Ｃの位置情報としてレンズ鏡筒制御部２５に供給するものである。これにより、レンズ鏡筒制御部２５では、検出信号Ｓｓに基づいて第３レンズ群１４Ｃの光軸Ｚ方向の位置を検出し、その検出結果に応じて駆動信号をレンズ駆動部２５Ａに供給し、第３レンズ群１４Ｃの光軸Ｚ方向の位置制御、例えばサーボなどの閉ループ制御を行うことが可能となっている。

図７は、図５に示したマグネット３１の構成を表したものである。図８は、図７（Ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面構成を表したものである。マグネット３１は、相対移動方向Ａ１に直線状に伸びる直方体の棒状部材（バー）である。マグネット３１は、磁気検出素子３２と対向する第１面３１Ａに、相対移動方向Ａ１に配列された周期的な凸凹３４を有している。これによりこの撮像装置１では、従来のような着磁幅のばらつきに起因する検出精度の低下を抑え、検出精度を高めることが可能となっている。

マグネット３１は、例えば樹脂磁石により構成されていることが好ましい。これにより、射出成形法により低コストで精度の良いマグネット３１を成形することが可能となり、出力信号の正弦波の周期ばらつきが小さくなり、従来の着磁方法よりも良好な位置検出精度を得ることが可能となる。また、従来の複雑で高価な着磁装置が不要となり、マグネット３１の低コスト化が可能となる。なお、マグネット３１はフェライト磁石により構成することも可能である。

マグネット３１は、図７（Ｂ）および図８の矢印Ａ２に示したように第２面３１Ｂから第１面３１Ａに向かって、または、図示しないが第１面３１Ａから第２面３１Ｂに向かって、単一方向に着磁されていることが好ましい。このようにすることにより、従来のように移動方向に磁極が交互に異なるように着磁する場合に比べて、着磁を容易にすることが可能となる。すなわち、図７（Ｂ）および図８に示したように、第１面３１ＡがＮ極であれば、第２面３１ＢがＳ極である。また、図示しないが、第１面３１ＡがＳ極であれば、第２面３１ＢがＮ極である。このように、マグネット３１の着磁方向Ａ２は、磁気検出素子３２との対向方向に平行であり、相対移動方向Ａ１に対して垂直である。

マグネット３１は、凸凹３４として、凸部３４Ａおよび凹部３４Ｂを一つずつ交互に有している。凹部３４Ｂは、例えば図７および図８に示したように、窪み形状、すなわち相対移動方向Ａ１に一定間隔で設けられた長方形の穴であり、凸部３４Ａおよび凹部３４Ｂの長手方向は、相対移動方向Ａ１に垂直である。また、凹部３４Ｂは、例えば図９に示したように、貫通孔（凹部３４Ｂの深さがマグネット３１の厚みに等しい）であってもよい。

更に、凸凹３４の平面形状は、図７および図８に示したような長方形のほか、図１０に示した円形、または図１１に示した楕円形など、他の形状でもよい。

凸凹３４の相対移動方向Ａ１における端は、凸から始まっていることが好ましい。これにより端部の波形がきれいになる。なお、図７ないし図１１では、例えば凸凹３４が９．５周期、凹部３４Ｂが９個設けられている場合を表しているが、凸凹３４の周期および凹部３４Ｂの個数は特に限定されず、撮像光学系１４の移動距離に応じて適宜に変更可能である。

マグネット３１は、第１面３１Ａの幅方向の端にリブ３５を有していることが好ましい。リブ３５を設けることにより、成形時の樹脂の伸縮によるマグネット３１の反りを低減することが可能となり、より高精度な位置検出が可能となる。リブ３５は、図７（Ａ）に示したように第１面３１Ａの幅方向の両側に設けることが望ましいが、第１面３１Ａの幅方向の片側のみに設けることも可能である。なお、リブ３５に代えて、第２面３１Ｂに凹部３４Ｂと同じ深さの穴を設けることによっても同じ効果を得ることが可能である。

このようなマグネット３１は、例えば射出成形法を用いて、型（図示せず）に磁性体粉末を投入して成形・焼結したのち、空芯コイルを用いて着磁することにより製造することができる。本実施の形態では、マグネット３１を型で成形することが可能であり、かつ着磁も簡単なので、従来のように相対移動方向に沿って磁極が交互に異なるように着磁されたマグネットと比較して、ばらつきが少なく、かつ低コストな位置検出用マグネット３１を製造することが可能となる。

この撮像装置１では、ズーム操作レバー１７の操作に応じてレンズ鏡筒制御部２５によりレンズ駆動部２５Ａが駆動され、撮像光学系１４の第３レンズ群１４Ｃが光軸Ｚ方向に変位する。これに伴い、位置検出装置３０では、マグネット３１が、位置検出対象である第３レンズ群１４Ｃと共に、磁気検出素子３２に対して矢印Ａ１方向に直線方向に相対移動する。これにより、マグネット３１の磁気検出素子３２と対向する第１面３１Ａの磁場が、磁気検出素子３２により検出される。

ここでは、マグネット３１の第１面３１Ａに、相対移動方向Ａ１に配列された周期的な凸凹３４が設けられているので、従来のような着磁幅のばらつきに起因する検出精度の低下が抑えられ、検出精度が高くなる。

図１２は、このマグネット３１の第１面３１Ａの磁場の計測結果を模式的に表したものである。その際、磁気検出素子３２としてはホール素子を用い、第１面３１と垂直な方向の磁束密度を検出した。

図１２から分かるように、マグネット３１の相対移動方向Ａ１における中央部３１Ｃでは、良好な略正弦波状の出力が得られた。なお、中央部３１Ｃよりも外側の端部３１Ｄでは、出力波形に乱れが見られたが、端部３１Ｄに十分な余長を設けることにより、出力波形が略正弦波となる中央部３１Ｃだけを位置検出に利用することが可能となる。

このように本実施の形態では、マグネット３１の第１面３１Ａに、相対移動方向Ａ１に配列された周期的な凸凹３４を設けるようにしたので、従来のような着磁幅のばらつきに起因する検出精度の低下を抑え、検出精度を高めることが可能となる。

（第２の実施の形態）
図１３は、本開示の第２の実施の形態に係る位置検出装置３０におけるマグネット３１の構成を表したものである。本実施の形態は、マグネット３１の厚みを、相対移動方向Ａ１において端より、中央のほうが大きくなるようにしたものである。このことを除いては、上記第１の実施の形態と同様の構成を有し、上記第１の実施の形態と同様にして製造することができる。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。

マグネット３１は、相対移動方向Ａ１における中央部３１Ｃと、この中央部３１Ｃよりも外側に位置する端部３１Ｄとを有している。中央部３１Ｃにおける厚みｄ２は、一定である。

相対移動方向Ａ１における中央の厚み（すなわち中央部３１Ｃにおける厚み）ｄ２は、相対移動方向Ａ１における端３１Ｅにおける厚みｄ１よりも大きい。これにより、本実施の形態では、マグネット３１と磁気検出素子３２とを相対移動させた場合に端部３１Ｄでのパーミアンス上昇を抑え、中央部３１Ｃだけでなく端部３１Ｄでも良好な略正弦波の出力を得ることが可能となる。

具体的には、端部３１Ｄは、第２面３１Ｂに、相対移動方向Ａ１に対して傾斜した傾斜部３１Ｆを含み、傾斜部３１Ｆにおける厚みｄ３は、中央部３１Ｃに近づくほど大きくなることが好ましい。これにより、端部３１Ｄの出力波形を矯正する効果を更に高めることが可能となるからである。

ここで、厚みｄ１，ｄ２，ｄ３は、マグネット３１の着磁方向Ａ２における厚み、すなわち、凸凹３４の凸部３４Ａと第２面３１Ｂとの間の距離をいう。

更に、端部３１Ｄは、第２面３１Ｂに、中央部３１Ｃから端３１Ｅに向かって、傾斜部３１Ｆと、平坦部３１Ｇとをこの順に有することが好ましい。平坦部３１Ｇを設けることにより、マグネット３１の取付工程で位置決めが容易となり、また、マグネット３１の成形工程で精度向上が可能となる。

磁気検出素子３２および位置情報生成部３３は、上記第１の実施の形態と同様に構成されている。

この撮像装置１では、ズーム操作レバー１７の操作に応じてレンズ鏡筒制御部２５によりレンズ駆動部２５Ａが駆動され、撮像光学系１４の第３レンズ群１４Ｃが光軸Ｚ方向に変位する。これに伴い、位置検出装置３０では、マグネット３１が、位置検出対象である第３レンズ群１４Ｃと共に、磁気検出素子３２に対して矢印Ａ１方向に直線方向に相対移動する。これにより、マグネット３１の磁気検出素子３２と対向する第１面３１Ａの磁場が、磁気検出素子３２により検出される。

ここでは、マグネット３１の厚みが、相対移動方向Ａ１において端より、中央のほうが大きいので、マグネット３１と磁気検出素子３２とを相対移動させた場合に端部３１Ｄでのパーミアンス上昇が抑えられ、中央部３１Ｃだけでなく端部３１Ｄでも良好な略正弦波の出力が得られる。

図１４は、このマグネット３１の第１面３１Ａの磁場の計測結果を模式的に表したものである。その際、磁気検出素子３２としてはホール素子を用い、第１面３１と垂直な方向の磁束密度を検出した。また、マグネット３１の凸凹３４の相対移動方向Ａ１における端は凸から始まっており、平坦部３１Ｇは、始まりの凸から数えて１周期目の凸凹および２周期目の凸に対向して設けられ、傾斜部３１Ｆは、２周期目の凹および３周期目の凸に対向して設けられているようにした。なお、図１４には、図１２に示した第１の実施の形態の計測結果を合わせて示す。

図１４から分かるように、第１の実施の形態では、両端から数えて３周期目付近から振幅中心および振幅が中央部３１Ｃと比較して変化し始める。これに対して、本実施の形態では、両端から数えて０．５周期よりも中心側においては、振幅が一定、かつ振幅中心が一定であることが分かる。すなわち、本実施の形態では、マグネット３１の全長を２．５周期×両端＝５周期分低減可能となる。

なお、ちなみに、特許文献２で紹介されたように、歯車の凹凸形状により発生する磁気変化を利用した回転角度検出方法が古くから知られている。しかし、特許文献２に記載された歯車の凹凸形状によって回転検出ではなく直線運動を検出しようとした場合には、リング状の歯車の一部を切り出して平面とし、有限長さのマグネットまたは磁性体として用いることになる。この場合には、有限長さのマグネットまたは磁性体の両端部の磁場が乱れてしまうという問題があった。このため、このマグネットまたは磁性体を利用したセンサ出力信号は、ストローク両端部で乱れてしまっていた。その結果、マグネットまたは磁性体の端部に十分な余長を設けることで出力波形の乱れのない部分だけを利用することになっていた。従って、マグネットまたは磁性体の長さを長くする必要があり、この位置検出装置を搭載したレンズ鏡筒は光軸方向に大型化してしまうという問題があった。

これに対して本実施の形態では、マグネット３１の厚みが、相対移動方向Ａ１において端より、中央のほうが大きくなるようにしたので、マグネット３１の端部３１Ｄの出力波形の乱れを低減することが可能となる。よって、マグネット３１の端部３１Ｄの余長を短くし、そのぶんマグネット３１の全長を短くすることが可能となり、マグネット３１の相対移動方向Ａ１における小型化が可能となる。従って、位置検出装置３０およびそれを利用したレンズ鏡筒１１の光軸方向の全長を短縮し、小型、薄型な撮像装置１を提供することが可能となる。

このように本実施の形態では、端部３１Ｄの第２面３１Ｂに傾斜部３１Ｆおよび平坦部３１Ｇを設けることにより、マグネット３１の厚みが、相対移動方向Ａ１において端より、中央のほうが大きくなるようにしたので、マグネット３１の中央部３１Ｃだけでなく端部３１Ｄでも良好な略正弦波の出力を得ることが可能となる。よって、マグネット３１の全長を短くすることが可能となり、位置検出装置３０およびレンズ鏡筒１１の小型化、ひいては撮像装置１の薄型化に有利である。

なお、上記実施の形態では、端部３１Ｄの第２面３１Ｂに傾斜部３１Ｆおよび平坦部３１Ｇを設けることにより、マグネット３１の厚みを、相対移動方向Ａ１において端より、中央のほうが大きくなるようにする場合について説明した。しかしながら、例えば、端部３１Ｄの凹部３４Ａの深さを深くするなど、他の構成により、マグネット３１の厚みを、相対移動方向Ａ１において端より、中央のほうが大きくなるようにすることも可能である。

（第３の実施の形態）
図１５は、本開示の第３の実施の形態に係る位置検出装置３０におけるマグネット３１の構成を表したものである。このマグネット３１は、凹部３４Ｂが、第１面３１Ａの幅方向一端から他端まで設けられた溝であることを除いては、上記第２の実施の形態と同様の構成を有し、上記第１の実施の形態と同様にして製造することができる。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。

図１６は、このマグネット３１の第１面３１Ａの磁場の計測結果を模式的に表したものである。その際、磁気検出素子３２としてはホール素子を用い、第１面３１と垂直な方向の磁束密度を検出した。また、マグネット３１の凸凹３４の相対移動方向Ａ１における端は、凸から始まっており、平坦部３１Ｇは、始まりの凸から数えて凸凹２周期分に対向して設けられ、傾斜部３１Ｆは、３周期目の凸に対向して設けられているようにした。なお、図１６には、図１２に示した第１の実施の形態の計測結果を合わせて示す。

図１６から分かるように、第１の実施の形態では、両端から数えて３周期目付近から振幅中心および振幅が中央部３１Ｃと比較して変化し始める。これに対して、本実施の形態では、両端から数えて０．５周期よりも中心側においては、振幅が一定、かつ振幅中心が一定であることが分かる。すなわち、本実施の形態では、マグネット３１の全長を２．５周期×両端＝５周期分低減可能となる。従って、位置検出装置３０およびそれを利用したレンズ鏡筒１１の光軸方向の全長を短縮し、小型、薄型な撮像装置１を提供することが可能となる。

このように本実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、マグネット３１の厚みを、相対移動方向Ａ１において端より、中央のほうが大きくなるようにしたので、マグネット３１の中央部３１Ｃだけでなく端部３１Ｄでも良好な略正弦波の出力を得ることが可能となる。よって、マグネット３１の全長を短くすることが可能となり、位置検出装置３０およびレンズ鏡筒１１の小型化、ひいては撮像装置１の薄型化に有利である。

以下、本開示の変形例１ないし変形例３について説明する。変形例１ないし変形例３はいずれも、上記第２の実施の形態のマグネット３１を基にしたものである。

（変形例１）
図１７は、変形例１に係る位置検出装置３０におけるマグネット３１の構成を、第２の実施の形態のマグネット３１と対比して表したものである。本変形例は、第２の実施の形態のマグネット３１において、中央部３１Ｃの長さを約１．５倍に長くしたことを除いては、上記第２の実施の形態と同様の構成を有し、上記第１の実施の形態と同様にして製造することができる。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。

図１８は、このマグネット３１の第１面３１Ａの磁場の計測結果を模式的に表したものである。その際、磁気検出素子３２としてはホール素子を用い、第１面３１と垂直な方向の磁束密度を検出した。また、マグネット３１の凸凹３４の相対移動方向Ａ１における端は凸から始まっており、平坦部３１Ｇは、始まりの凸から数えて１周期目の凸凹および２周期目の凸に対向して設けられ、傾斜部３１Ｆは、２周期目の凹および３周期目の凸に対向して設けられているようにした。なお、図１８には、図１２に示した第１の実施の形態の計測結果を合わせて示す。

図１８から分かるように、第１の実施の形態では、両端から数えて３周期目付近から振幅中心および振幅が中央部３１Ｃと比較して変化し始める。これに対して、本変形例では、両端から数えて１周期よりも中心側においては、振幅が一定、かつ振幅中心が一定であることが分かる。よって、マグネット３１の全長を２周期×両端＝４周期分低減可能となる。

すなわち、端部３１Ｄの第２面３１Ｂに傾斜部３１Ｆおよび平坦部３１Ｇを設けることにより、マグネット３１の厚みを、相対移動方向Ａ１において端より、中央のほうが大きくなるようにすれば、中央部３１Ｃの長さを長くした場合にも、マグネット３１の中央部３１Ｃだけでなく端部３１Ｄでも良好な略正弦波の出力を得ることが可能となることが分かった。

（変形例２−１〜２−３）
図１９は、変形例２−１〜２−３に係る位置検出装置３０におけるマグネット３１の構成を、第２の実施の形態のマグネット３１と対比して表したものである。本変形例は、第２の実施の形態のマグネット３１において、端部３１Ｄの第２面３１Ｂに傾斜部３１Ｆのみを設け、平坦部３１Ｇを省略したことを除いては、上記第２の実施の形態と同様の構成を有し、上記第１の実施の形態と同様にして製造することができる。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。

図２０ないし図２２は、このマグネット３１の第１面３１Ａの磁場の計測結果を模式的に表したものである。その際、磁気検出素子３２としてはホール素子を用い、第１面３１と垂直な方向の磁束密度を検出した。また、マグネット３１の凸凹３４の相対移動方向Ａ１における端は凸から始まっており、傾斜部３１Ｆは、始まりの凸から数えて１周期目および２周期目の凸凹および３周期目の凸に対向して設けられているようにした。

傾斜部３１Ｆの傾きは、変形例２−１〜２−３で異ならせた。変形例２−１では、相対移動方向Ａ１に０．５ｍｍ進むと、下方にマグネット３１の厚みの約１．７％の傾斜がつくようにした。変形例２−２では、相対移動方向Ａ１に０．５ｍｍ進むと、下方にマグネット３１の厚みの２．５％の傾斜がつくようにした。変形例２−３では、相対移動方向Ａ１に０．５ｍｍ進むと、下方にマグネット３１の厚みの約３．３％の傾斜がつくようにした。

なお、図２０ないし図２２には、図１２に示した第１の実施の形態および図１４に示した第２の実施の形態の計測結果を合わせて示す。

図２０ないし図２２から分かるように、変形例２−１〜２−３のいずれも、傾斜部３１Ｆを有しない第１の実施の形態よりも出力波形の乱れが抑えられていた。すなわち、端部３１Ｄの第２面３１Ｂに傾斜部３１Ｆのみを設けた場合にも、マグネット３１の中央部３１Ｃだけでなく端部３１Ｄでも良好な略正弦波の出力を得ることが可能となることが分かった。

また、傾斜部３１Ｅの傾きを大きくするほど、端部３１Ｄの出力波形の乱れが小さくなり、変形例２−３の出力波形は第２の実施の形態とほぼ同等であった。すなわち、傾斜部３１Ｆの傾きを調整することにより、より高い効果が得られることが分かった。

（変形例３）
図２３は、変形例３に係る位置検出装置３０におけるマグネット３１の構成を、第２の実施の形態のマグネット３１と対比して表したものである。本変形例は、第２の実施の形態のマグネット３１において、端部３１Ｄの第２面３１Ｂに、二つの傾斜部３１Ｆ１，３１Ｆ２と、その間の平坦な中間部３１Ｈとを設けたことを除いては、上記第２の実施の形態と同様の構成を有し、上記第１の実施の形態と同様にして製造することができる。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。

図２４は、このマグネット３１の第１面３１Ａの磁場の計測結果を模式的に表したものである。その際、磁気検出素子３２としてはホール素子を用い、第１面３１と垂直な方向の磁束密度を検出した。また、マグネット３１の凸凹３４の相対移動方向Ａ１における端は凸から始まっており、始まりの凸から数えて１周期目の凸凹に対向して第１の傾斜部３１Ｆ１、２周期目の凸に対向して平坦な中間部３１Ｈ、２周期目の凹および３周期目の凸に対向して第２の傾斜部３１Ｆ２が設けられているようにした。第１の傾斜部３１Ｆ１および第２の傾斜部３１Ｆ２の傾きは、相対移動方向Ａ１に０．５ｍｍ進むと、マグネット３１の最大厚みに対して約４．２％の傾斜がつくようにした。なお、図２４には、図１２に示した第１の実施の形態および図１４に示した第２の実施の形態の計測結果を合わせて示す。

図２４から分かるように、変形例３では、傾斜部３１Ｆを有しない第１の実施の形態よりも出力波形の乱れが抑えられ、第２の実施の形態とほぼ同等であった。すなわち、端部３１Ｄの第２面３１Ｂに二つの傾斜部３１Ｆ１，３１Ｆ２と、その間の平坦な中間部３１Ｈとを設けた場合にも、マグネット３１の中央部３１Ｃだけでなく端部３１Ｄでも良好な略正弦波の出力を得ることが可能となることが分かった。

以上、実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、傾斜部３１Ｆの傾きは、上記実施の形態で説明した傾斜の与え方に限定されるものではない。例えばマグネット３１の第１面３１Ａの凸凹３４の数やマグネット３１の長さ、幅に応じて、傾斜部３１Ｆの位置やマグネット３１の中心部３１Ｃと端３１Ｅの厚さｄ１，ｄ２の差を変えることで、さまざまな大きさのマグネット３１にも対応することが可能であり、上記実施の形態と同様の効果によりマグネット３１の全長を短縮することが可能となる。

また、例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または製造方法などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の製造方法としてもよい。例えば、凸凹３４は、切削加工などにより形成することも可能である。

更に、例えば、上記実施の形態では、撮像装置１の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。

本開示に係る位置検出装置は、長距離（２ｍｍ以上）のセンシングに好適であり、撮像装置１におけるレンズ位置検出のほか、プリンタ，産業機械，光学ズーム機能を備えた携帯電話やスマートフォンなどの携帯電子機器など広い分野に応用可能である。

なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
直線方向に相対移動可能に対向配置されたマグネットおよび磁気検出素子を有し、
前記マグネットは、前記磁気検出素子と対向する第１面に、前記相対移動方向に配列された周期的な凸凹を有する
位置検出装置。
（２）
前記第１面と、前記第１面の反対側の第２面との間の距離は、前記相対移動方向において端より、中央のほうが大きい
前記（１）記載の位置検出装置。
（３）
前記端は、前記第２面に、前記相対移動方向に対して傾斜した傾斜部を含み、
前記傾斜部における前記距離は、前記中央に近づくほど大きくなる
前記（２）記載の位置検出装置。
（４）
前記凸凹の前記相対移動方向における端は、凸から始まる
前記（３）記載の位置検出装置。
（５）
前記端は、前記第２面に、前記相対移動方向において中央から端に向かって、前記傾斜部と、平坦部とをこの順に有する
前記（４）記載の位置検出装置。
（６）
前記マグネットは、前記第１面の幅方向の端にリブを有する
前記（１）ないし（５）のいずれか１項に記載の位置検出装置。
（７）
前記平坦部は、前記始まりの凸から数えて１周期目の凸凹および２周期目の凸に対向して設けられ、
前記傾斜部は、２周期目の凹および３周期目の凸に対向して設けられている
前記（６）記載の位置検出装置。
（８）
前記凹部は、前記第１面の幅方向一端から他端まで設けられた溝である
前記（１）ないし（５）のいずれか１項に記載の位置検出装置。
（９）
前記平坦部は、前記始まりの凸から数えて凸凹２周期分に対向して設けられ、
前記傾斜部は、３周期目の凸に対向して設けられている
前記（８）記載の位置検出装置。
（１０）
前記端は、前記第２面に、二つの前記傾斜部と、前記二つの傾斜部の間の平坦な中間部とを有する
前記（５）記載の位置検出装置。
（１１）
前記マグネットは、前記凸凹として、凸部および凹部を一つずつ交互に有する
前記（１）ないし（１０）のいずれか１項に記載の位置検出装置。
（１２）
前記マグネットは、単一方向に着磁されている
前記（１）ないし（１１）のいずれか１項に記載の位置検出装置。
（１３）
光軸方向に移動可能なレンズと、前記レンズの位置検出装置とを備え、
前記位置検出装置は、
直線方向に相対移動可能に対向配置されたマグネットおよび磁気検出素子を有し、
前記マグネットは、前記磁気検出素子と対向する第１面に、前記相対移動方向に配列された周期的な凸凹を有する
撮像装置。
（１４）
マグネットと磁気検出素子とを対向配置して直線方向に相対移動させることにより位置検出を行う位置検出装置に設けられるマグネットであって、
前記磁気検出素子と対向する第１面に、前記相対移動方向に配列された周期的な凸凹を有する
マグネット。

１…撮像装置、１０…筐体、１１…レンズ鏡筒、１１Ａ…化粧リング、１１Ｂ…バリアユニット、１１Ｃ…第１レンズ枠、１１Ｄ…第１移動枠、１１Ｅ…第２移動枠、１１Ｆ…直進案内環、１１Ｇ…回転環、１１Ｈ…固定環、１１Ｉ…後部鏡筒、１２…フラッシュ、１３…セルフタイマーランプ、１４…撮像光学系、１４Ａ…第１レンズ群、１４Ｂ…第２レンズ群、１４Ｃ…第３レンズ群、１５…撮像素子、１６…シャッタボタン、１７…ズーム操作レバー、１８…電源ボタン、１９…表示部、２１…映像記録／再生部、２５…レンズ鏡筒制御部、２５Ａ…レンズ駆動部、３０…位置検出装置、３１…位置検出用マグネット、３１Ａ…第１面、３１Ｂ…第２面、３１Ｃ…中央部、３１Ｄ…端部、３１Ｅ…端、３１Ｆ…傾斜部、３１Ｇ…平坦部、３１Ｈ…中間部、３２…磁気検出素子、３３…位置情報生成部、３４…凸凹、３４Ａ…凸部、３４Ｂ…凹部、３５…リブ、４０…レンズ案内機構、５０…レンズ駆動機構、Ａ１…相対移動方向、Ａ２…着磁方向、Ｚ…光軸。

Claims (14)

1. 直線方向に相対移動可能に対向配置されたマグネットおよび磁気検出素子を有し、
   前記マグネットは、前記磁気検出素子と対向する第１面に、前記相対移動方向に配列された周期的な凸凹を有する
   位置検出装置。
2. 前記第１面と、前記第１面の反対側の第２面との間の距離は、前記相対移動方向において端より、中央のほうが大きい
   請求項１記載の位置検出装置。
3. 前記端は、前記第２面に、前記相対移動方向に対して傾斜した傾斜部を含み、
   前記傾斜部における前記距離は、前記中央に近づくほど大きくなる
   請求項２記載の位置検出装置。
4. 前記凸凹の前記相対移動方向における端は、凸から始まる
   請求項３記載の位置検出装置。
5. 前記端は、前記第２面に、前記相対移動方向において中央から端に向かって、前記傾斜部と、平坦部とをこの順に有する
   請求項４記載の位置検出装置。
6. 前記マグネットは、前記第１面の幅方向の端にリブを有する
   請求項５記載の位置検出装置。
7. 前記平坦部は、前記始まりの凸から数えて１周期目の凸凹および２周期目の凸に対向して設けられ、
   前記傾斜部は、２周期目の凹および３周期目の凸に対向して設けられている
   請求項６記載の位置検出装置。
8. 前記凹部は、前記第１面の幅方向一端から他端まで設けられた溝である
   請求項５記載の位置検出装置。
9. 前記平坦部は、前記始まりの凸から数えて凸凹２周期分に対向して設けられ、
   前記傾斜部は、３周期目の凸に対向して設けられている
   請求項８記載の位置検出装置。
10. 前記端は、前記第２面に、二つの前記傾斜部と、前記二つの傾斜部の間の平坦な中間部とを有する
    請求項５記載の位置検出装置。
11. 前記マグネットは、前記凸凹として、凸部および凹部を一つずつ交互に有する
    請求項１記載の位置検出装置。
12. 前記マグネットは、単一方向に着磁されている
    請求項１記載の位置検出装置。
13. 光軸方向に移動可能なレンズと、前記レンズの位置検出装置とを備え、
    前記位置検出装置は、
    直線方向に相対移動可能に対向配置されたマグネットおよび磁気検出素子を有し、
    前記マグネットは、前記磁気検出素子と対向する第１面に、前記相対移動方向に配列された周期的な凸凹を有する
    撮像装置。
14. マグネットと磁気検出素子とを対向配置して直線方向に相対移動させることにより位置検出を行う位置検出装置に設けられるマグネットであって、
    前記磁気検出素子と対向する第１面に、前記相対移動方向に配列された周期的な凸凹を有する
    マグネット。

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