JP2022056671A - 電磁アクチュエータ及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小さなマグネットを用いつつ、広い範囲でマグネットの位置を検出することが可能な電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】電磁アクチュエータ１は、ベース部材１０と、ベース部材１０に対してＸ方向に沿って移動できるようにベース部材１０に支持される可動部材２０と、Ｘ方向に沿って異なる磁極を有するように可動部材２０に固定された駆動マグネット３０と、ベース部材１０に固定されるコイル４０と、駆動マグネット３０が発する磁界を検出する１対の磁気センサ５１，５２と、磁気センサ５１，５２のセンサ出力を用いて駆動マグネット３０のＸ方向に沿った位置を検出する位置検出部７３とを備える。磁気センサ５１，５３は、互いに距離Ｄだけ離れてベース部材１０に固定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁アクチュエータ及び電子機器に係り、特にコイルに流れる電流とマグネットが形成する磁界との相互作用により可動部材を移動させる電磁アクチュエータに関するものである。

従来から、コイルに通電することでマグネットにローレンツ力を作用させて可動部材を移動させる電磁アクチュエータが知られている。このような電磁アクチュエータは、携帯電話やスマートフォン、デジタルカメラなどの電子機器のシャッタ機構、フィルタ駆動機構、レンズバリア開閉機構、自動絞り機構、手振れ補正機構、オートフォーカス機構、沈胴機構などにおいて用いられており、これらの機構において使用される可動部材を移動させるために用いられている。

この種の電磁アクチュエータにおいては、電磁アクチュエータや電子機器の制御のために可動部材の位置を検出する必要があることが多い。このような可動部材の位置を検出するために例えばホール素子などの磁気センサを用いた電磁アクチュエータが知られているが（例えば、特許文献１参照）、これらの磁気センサは、磁気センサにより検出される磁界が線形的に変化する範囲において使用されることを前提とするものであり、磁界が線形的に変化しない範囲においては検出精度が低下するという問題がある。

したがって、従来の磁気センサを用いた電磁アクチュエータでは、可動部材の移動範囲を大きくしようとする場合には、可動部材の位置を検出できる範囲を広げるために磁界が線形的に変化する範囲を広げる必要が生じ、大きなマグネットを用いなければならなくなる。このため、電磁アクチュエータの小型化が難しくなり、ひいては電子機器の小型化が難しくなる。

特開２０１９－９７３７２号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、小さなマグネットを用いつつ、広い範囲でマグネットの位置を検出することが可能な電磁アクチュエータを提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、小型化が可能な電子機器を提供することを第２の目的とする。

本発明の第１の態様によれば、小さなマグネットを用いつつ、広い範囲でマグネットの位置を検出することが可能な電磁アクチュエータが提供される。この電磁アクチュエータは、ベース部材と、上記ベース部材に対して可動方向に沿って移動できるように上記ベース部材に支持される可動部材と、上記ベース部材及び上記可動部材のうち一方の部材に固定された検出マグネットと、上記ベース部材及び上記可動部材のうち他方の部材に互いに距離Ｄだけ離れて固定される１対の磁気センサと、上記１対の磁気センサのセンサ出力を用いて上記検出マグネットの上記可動方向に沿った位置を検出する位置検出部とを備える。上記１対の磁気センサは、上記検出マグネットが発する磁界を検出するように構成される。

本発明の第２の態様によれば、小型化が可能な電子機器が提供される。この電子機器は、上述した電磁アクチュエータを備える。

図１は、本発明の一実施形態における電磁アクチュエータを示す模式的斜視図である。 図２は、図１の電磁アクチュエータの主要部の分解斜視図である。 図３は、図１の電磁アクチュエータの主要部の縦断面図である。 図４は、図２の電磁アクチュエータにおけるセンサユニットにより駆動マグネットのＸ方向の位置を検出する原理を説明するための図である。 図５Ａは、図１の電磁アクチュエータを動作させる前に行う設定を説明するための図である。 図５Ｂは、図１の電磁アクチュエータを動作させる前に行う設定を説明するための図である。 図６は、図１の電磁アクチュエータの動作中に駆動マグネットの位置を検出する工程を示すフローチャートである。 図７Ａは、図１の電磁アクチュエータの動作中に駆動マグネットの位置を検出する方法を説明するための図である。 図７Ｂは、図１の電磁アクチュエータの動作中に駆動マグネットの位置を検出する方法を説明するための図である。 図７Ｃは、図１の電磁アクチュエータの動作中に駆動マグネットの位置を検出する方法を説明するための図である。 図７Ｄは、図１の電磁アクチュエータの動作中に駆動マグネットの位置を検出する方法を説明するための図である。 図７Ｅは、図１の電磁アクチュエータの動作中に駆動マグネットの位置を検出する方法を説明するための図である。 図８は、図１の電磁アクチュエータが組み込まれた電子機器の一例としてのスマートフォンを示す斜視図である。

以下、本発明に係る電磁アクチュエータ及びこれを備えた電子機器の実施形態について図１から図８を参照して詳細に説明する。図１から図８において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図８においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。以下の説明では、特に言及がない場合には、「第１」や「第２」などの用語は、構成要素を互いに区別するために使用されているだけであり、特定の順位や順番を表すものではない。

図１は、本発明の一実施形態における電磁アクチュエータ１を示す模式的斜視図、図２は、電磁アクチュエータ１の主要部の分解斜視図、図３は、電磁アクチュエータ１の主要部の縦断面図である。図１から図３に示すように、電磁アクチュエータ１は、略矩形板状のベース部材１０と、ベース部材１０に対してＸ方向（可動方向）に沿って移動可能な可動部材２０と、可動部材２０の下面に形成された凹部２１に収容される駆動マグネット３０と、ベース部材１０に埋設されたコイル４０と、コイル４０の内側に配置されたセンサユニット５０と、コイル４０及びセンサユニット５０からの配線を含むフレキシブルプリント基板６０と、コイル４０及びセンサユニット５０と電気的に接続されたドライバ７０とを備えている。なお、本実施形態では、便宜的に、図１における＋Ｚ方向を「上」又は「上方」といい、－Ｚ方向を「下」又は「下方」ということとする。

図２に示すように、ベース部材１０の上面には、三角形の断面形状を有する４つのベアリング溝１２がＸ方向に沿って延びるように形成されている。このベアリング溝１２に対応して、可動部材２０の下面には、三角形の断面形状を有する４つのベアリング溝２２がＸ方向に沿って延びるように形成されている。電磁アクチュエータ１は、可動部材２０とベース部材１０との間に４つのベアリング８０を備えており、これらのベアリング８０は、互いに対向するベアリング溝１２，２２の間に嵌まり込むように配置されている。

また、電磁アクチュエータ１は、可動部材２０の下面に形成された凹部２３に収容される１対の吸引マグネット９０と、ベース部材１０内の吸引マグネット９０に対向する位置に埋設されるヨーク９１とを備えている。ヨーク９１は磁性体から形成されており、吸引マグネット９０とヨーク９１とは互いに磁気的に吸引されるようになっている。この磁気的吸引力によって、可動部材２０が、ベース部材１０との間にベアリング８０を介在させた状態でベース部材１０上に支持される。このとき、ベアリング８０は、ベース部材１０のベアリング溝１２内を摺動することができるため、可動部材２０はベース部材１０に対してＸ方向に沿って移動できるようになっている。

ベース部材１０は、Ｘ方向の両端部から＋Ｚ方向に延びるストッパ部１３Ａ，１３Ｂを有しており、可動部材２０のＸ方向の移動がこれらのストッパ部１３Ａ，１３Ｂの間の範囲に制限される。なお、可動部材２０をベース部材１０上に保持する方法は、ベアリング８０に限られるものではなく、ワイヤやシャフトなどを用いて可動部材２０をベース部材１０上に保持してもよい。

駆動マグネット３０は、可動部材２０が移動する方向（Ｘ方向）に沿って異なる磁極を有している。また、本実施形態における駆動マグネット３０は、Ｚ方向に異なる磁極を有するように着磁されており、例えば、上面がＳ極、下面がＮ極に着磁される第１の部分３１と、上面がＮ極、下面がＳ極に着磁される第２の部分３２とを含んでいる。

コイル４０は、ベース部材１０の略中央に配置されており、このコイル４０の内側にセンサユニット５０が収容されている。コイル４０に電流を流すと、このコイル４０を流れる電流によるローレンツ力が駆動マグネット３０に作用する。このローレンツ力によって可動部材２０がベース部材１０に対してＸ方向に移動するようになっている。このように、本実施形態では、コイル４０と駆動マグネット３０とによりボイスコイルモータが構成されている。

センサユニット５０は、可動部材２０に固定された検出マグネットが発する磁界を検出することで、このようにしてＸ方向に移動する可動部材２０の位置を検出するものである。本実施形態では、可動部材２０をＸ方向に移動させる駆動マグネット３０を検出マグネットとして用いている。したがって、以下の説明では、駆動マグネット３０というときは「検出マグネット」を意味していることがある。なお、駆動マグネット３０とは別に検出マグネットを設けてもよいことは言うまでもない。

本実施形態におけるセンサユニット５０は、駆動マグネット３０が発する磁界を検出する１対の磁気センサ５１，５２を含んでおり、これらの磁気センサ５１，５２がセンサユニット５０内で一体化されている。このような磁気センサ５１，５２としては例えばホール効果を利用して磁界を検出するホール素子を用いることができる。

ドライバ７０は、コイル４０に供給する電流を制御するコイル制御部７１と、センサユニット５０の磁気センサ５１からのセンサ出力を用いて駆動マグネット３０のＸ方向の位置を検出する位置検出部７２と、記憶装置としてのメモリ７３とを含んでいる。コイル制御部７１は、位置検出部７２によって検出された駆動マグネット３０のＸ方向の位置に応じてコイル４０に供給する電流の大きさや極性を調整してもよい。

図４は、センサユニット５０により駆動マグネット３０のＸ方向の位置を検出する原理を説明するための図である。図４に示すように、センサユニット５０は、駆動マグネット３０に隣接して配置されており、この駆動マグネット３０が発する磁界を例えばホール効果を利用して検出するように構成されている。

駆動マグネット３０が発する磁界はＸ方向の位置によって変化するため、センサユニット５０により検出される磁界は、図４の下方のグラフに示すように、駆動マグネット３０に対するＸ方向の位置によって変化する。したがって、センサユニット５０により検出される磁界の変化をモニタリングすることによって、センサユニット５０と駆動マグネット３０との間のＸ方向の相対位置関係を得ることができる。

本実施形態では、図４に示すように、センサユニット５０の磁気センサ５１，５２は、Ｘ方向に沿った同一線上に距離Ｄだけ離れて位置するようにベース部材１０に固定されている。これらの磁気センサ５１，５２の間のＸ方向の距離Ｄは、駆動マグネット３０の位置にかかわらず不変である。一例では、距離Ｄは０．２５ｍｍである。本実施形態の駆動マグネット３０の構成では、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁が磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂に比べて相対的に小さくなる。

電磁アクチュエータ１を実際に動作させるのに先立って、可動部材２０をストッパ部１３Ａに当接するまで＋Ｘ方向に移動させる。このとき、可動部材２０がベース部材１０に対して最も＋Ｘ方向側に移動した状態となっている（図５Ａ参照）。ドライバ７０は、このときのセンサ出力をメモリ７３に格納（記憶）する。例えば、－Ｘ方向側に位置する磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ_MA2がメモリ７３に格納されてもよいし、あるいは、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ_MA1と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ_MA2との平均値Ｍ_A＝（Ｓ_MA1＋Ｓ_MA2）／２がメモリ７３に格納されてもよい。このようなセンサ出力をメモリ７３に格納しておくことで、磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂がＳ_MA2になったとき、あるいは、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂との平均値がＭ_Aになったときに、ドライバ７０の位置検出部７２は、可動部材２０（駆動マグネット３０）が＋Ｘ方向へ最大限移動したことを検出することができる。また、本実施形態では、ドライバ７０は、このときのセンサ出力の傾きｍ_A＝（Ｓ_MA2－Ｓ_MA1）／Ｄを算出してメモリ７３に格納（記憶）する。

また、可動部材２０をストッパ部１３Ｂに当接するまで－Ｘ方向に移動させる。このとき、可動部材２０がベース部材１０に対して最も＋Ｘ方向側に移動した状態となっている（図５Ｂ参照）。ドライバ７０は、このときのセンサ出力をメモリ７３に格納（記憶）する。例えば、＋Ｘ方向側に位置する磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ_MB1がメモリ７３に格納されてもよいし、あるいは、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ_MB1と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ_MB2との平均値Ｍ_B＝（Ｓ_MB1＋Ｓ_MB2）／２がメモリ７３に格納されてもよい。このようなセンサ出力をメモリ７３に格納しておくことで、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁がＳ_MB1になったとき、あるいは、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂との平均値がＭ_Bになったときに、ドライバ７０の位置検出部７２は、可動部材２０（駆動マグネット３０）が－Ｘ方向へ最大限移動したことを検出することができる。また、本実施形態では、ドライバ７０は、このときのセンサ出力の傾きｍ_B＝（Ｓ_MB2－Ｓ_MB1）／Ｄを算出してメモリ７３に格納（記憶）する。

次に、本実施形態において電磁アクチュエータ１の動作中に駆動マグネット３０の位置を検出する方法について説明する。図６は、位置検出部７２によって駆動マグネット３０の位置を検出する工程を示すフローチャートである。この位置検出部７２は、ある時点における磁気センサ５１，５２のセンサ出力を基準として用いることにより、その後の駆動マグネット３０と磁気センサ５１，５２との間の相対位置関係を検出し、これにより駆動マグネット３０の位置を検出できるようになっている。以下の説明では、磁気センサ５１，５２から出力されるセンサ出力が基準として用いられる時点での駆動マグネット３０の位置を「基準位置Ｒ」ということとする。

まず、電磁アクチュエータ１の動作中に駆動マグネット３０が基準位置Ｒにあるときに、位置検出部７２が、図７Ａに示すように、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ_R1と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ_R2とをそれぞれ第１及び第２の基準センサ出力として取得し、これをメモリ７３に格納（記憶）する（ステップＳ１）。また、位置検出部７２は、取得されたセンサ出力Ｓ_R1，Ｓ_R2から基準傾きｍ_R＝（Ｓ_R2－Ｓ_R1）／Ｄを算出し、これをメモリ７３に格納（記憶）する（ステップＳ２）。なお、この基準位置Ｒは、電磁アクチュエータ１の動作開始時の駆動マグネット３０の位置であってもよいし、例えば図５Ａや図５Ｂに示されるように駆動マグネット３０が最も＋Ｘ方向又は－Ｘ方向に移動した位置であってもよい。

そして、位置検出部７２は、現在位置での磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂を取得する（ステップＳ３）。駆動マグネット３０がＸ方向に移動すると、磁気センサ５１，５２のセンサ出力Ｓ₁，Ｓ₂が変化するが、磁気センサ５１，５２のセンサ出力Ｓ₁，Ｓ₂のいずれか一方の値が、第１の基準センサ出力Ｓ_R1と第２の基準センサ出力Ｓ_R2との間にあるとき、すなわち第１の基準センサ出力Ｓ_R1よりも大きく、第２の基準センサ出力Ｓ_R2よりも小さいときには、後述するように、ステップＳ２にて算出した基準傾きｍ_Rを用いることにより、駆動マグネット３０が上記基準位置Ｒから移動した距離を算出することが可能である。したがって、位置検出部７２は、磁気センサ５１，５２のセンサ出力Ｓ₁，Ｓ₂のいずれか一方の値が、第１の基準センサ出力Ｓ_R1から第２の基準センサ出力Ｓ_R2の範囲内にあるかを判断する（ステップＳ４）。

位置検出部７２が、磁気センサ５１，５２のセンサ出力Ｓ₁，Ｓ₂のいずれか一方の値が、第１の基準センサ出力Ｓ_R1から第２の基準センサ出力Ｓ_R2の範囲内にあると判断すると、位置検出部７２は、磁気センサ５１，５２のセンサ出力Ｓ₁，Ｓ₂と基準傾きｍ_Rとから駆動マグネット３０が基準位置Ｒから移動した距離ｄを算出する（ステップＳ５）。そして、位置検出部７２は、基準位置Ｒに移動距離ｄを加えたものを現在位置として取得（検出）する（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ４において、位置検出部７２が、磁気センサ５１，５２のセンサ出力Ｓ₁，Ｓ₂の値がいずれも第１の基準センサ出力Ｓ_R1から第２の基準センサ出力Ｓ_R2の範囲内にないと判断した場合、例えば、磁気センサ５１，５２のセンサ出力Ｓ₁，Ｓ₂のいずれか一方の値が基準センサ出力Ｓ_R1又はＳ_R2に等しくなった場合には、位置検出部７２は、基準位置Ｒを更新し（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻って新しい基準位置Ｒでのセンサ出力Ｓ_R1，Ｓ_R2を取得するとともに、基準傾きｍ_Rを算出する（ステップＳ２）。

例えば、図７Ｂに示すように、図７Ａに示す基準位置Ｒから駆動マグネット３０が－Ｘ方向に移動した場合を考えると、磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂の値が第１の基準センサ出力Ｓ_R1と第２の基準センサ出力Ｓ_R2との間にあるため、ステップＳ５において、位置検出部７２は、基準傾きｍ_Rを含む以下の式（１）を用いて駆動マグネット３０が基準位置Ｒから移動した距離ｄを算出する。
ｄ＝（Ｓ₂－Ｓ_R2）／ｍ_R ・・・（１）
ステップＳ６において、位置検出部７２は、基準位置Ｒに移動距離ｄ（負数）を加えたものを現在位置として取得（検出）する。

あるいは、図７Ｃに示すように、図７Ａに示す基準位置Ｒから駆動マグネット３０が＋Ｘ方向に移動した場合を考えると、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁の値が第１の基準センサ出力Ｓ_R1と第２の基準センサ出力Ｓ_R2との間にあるため、ステップＳ５において、位置検出部７２は、基準傾きｍ_Rを含む以下の式（２）を用いて駆動マグネット３０が基準位置Ｒから移動した距離ｄを算出する。
ｄ＝（Ｓ₁－Ｓ_R1）／ｍ_R ・・・（２）
ステップＳ６において、位置検出部７２は、基準位置Ｒに移動距離ｄ（正数）を加えたものを現在位置として取得（検出）する。

実際には、位置検出部７２のプロセッサの分解能に応じて式（１）及び式（２）に基づく演算が行われる。例えば、位置検出部７２のプロセッサの分解能が１０ビット（１０２４）であった場合、磁気センサ５１，５２間の距離Ｄの１／１０２４を１つの単位として駆動マグネット３０の移動距離を検出することができる。例えば、磁気センサ５１，５２間の距離Ｄが０．２５ｍｍである場合、０．２５ｍｍ÷１０２４≒０．２５μｍであるので、磁気センサ５１，５２のセンサ出力Ｓ₁，Ｓ₂が基準センサ出力Ｓ_R1とＳ_R2の差の１／１０２４だけ変化すると、駆動マグネット３０が約０．２５μｍ移動したことを検出することが可能である。

また、図７Ｂに示す状態からさらに駆動マグネット３０が－Ｘ方向に移動し、ステップＳ４において、位置検出部７２が、磁気センサ５１，５２のセンサ出力Ｓ₁，Ｓ₂の値がいずれも第１の基準センサ出力Ｓ_R1から第２の基準センサ出力Ｓ_R2の範囲内にないと判断した場合、例えば図７Ｄに示すように、磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂の値が基準センサ出力Ｓ_R1に等しくなった場合には、ステップＳ７において、位置検出部７２は、現在の駆動マグネット３０の位置を新しい基準位置Ｒとして再設定する（ステップＳ６）。そして、位置検出部７２は、この新しい基準位置Ｒでの磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂とをそれぞれ新しい第１の基準センサ出力Ｓ_R1及び第２の基準センサ出力Ｓ_R2として取得し（ステップＳ１）、新しい基準傾きｍ_Rを算出する（ステップＳ２）。その後は、この新しい基準傾きｍ_Rを用いて駆動マグネット３０の移動距離が算出される。

同様に、図７Ｃに示す状態からさらに駆動マグネット３０が＋Ｘ方向に移動し、ステップＳ４において、位置検出部７２が、磁気センサ５１，５２のセンサ出力Ｓ₁，Ｓ₂の値がいずれも第１の基準センサ出力Ｓ_R1から第２の基準センサ出力Ｓ_R2の範囲内にないと判断した場合、例えば図７Ｅに示すように、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁の値が基準センサ出力Ｓ_R2に等しくなった場合には、ステップＳ７において、位置検出部７２は、現在の駆動マグネット３０の位置を新しい基準位置Ｒとして再設定する（ステップＳ６）。そして、位置検出部７２は、この新しい基準位置Ｒでの磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂とをそれぞれ新しい第１の基準センサ出力Ｓ_R1及び第２の基準センサ出力Ｓ_R2として取得し（ステップＳ１）、新しい基準傾きｍ_Rを算出する（ステップＳ２）。その後は、この新しい基準傾きｍ_Rを用いて駆動マグネット３０の移動距離が算出される。

以上述べたように、本実施形態における電磁アクチュエータ１は、可動部材２０の可動方向（Ｘ方向）に沿った同一線上に距離Ｄだけ離れた１対の磁気センサ５１，５２を用いているため、これらの磁気センサ５１，５２のセンサ出力を利用してこれらの磁気センサ５１，５２間の磁界の変化を線形的に補完することが可能である。このため、駆動マグネット３０が発する磁界が線形的に変化しない範囲においても、位置検出部７２は、駆動マグネット３０の位置を精度良く検出することができる。したがって、駆動マグネット３０を小さくしつつ、広い範囲で駆動マグネット３０の位置を検出することが可能である。

また、上述したように、本実施形態における位置検出部７２は、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁が第２の基準センサ出力Ｓ_R2と等しくなったとき又は磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂が第１の基準センサ出力Ｓ_R1と等しくなったときに、その時点の駆動マグネット３０の位置を基準位置Ｒとして再設定するように構成されている。このように基準位置Ｒを再設定することによって、上述した線形的な補完を可動方向（Ｘ方向）に沿って連続的に行うことが可能となる。

この場合において、基準位置Ｒの再設定を続けていると、駆動マグネット３０の移動量の誤差や磁気センサ５１，５２の検出誤差が蓄積されることが考えられる。そのような誤差が蓄積すると、駆動マグネット３０の位置検出の精度が低下してしまう。したがって、例えば磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁がメモリ７３に格納されたＳ_MB1（図５Ｂ参照）と等しくなったときに、駆動マグネット３０の基準位置Ｒを予め決められた位置である最も＋Ｘ方向側に移動した位置にリセットして誤差をクリアするようにしてもよい。あるいは、磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂がメモリ７３に格納されたＳ_MA2（図５Ａ参照）と等しくなったときに、駆動マグネット３０の基準位置Ｒを予め決められた位置である最も－Ｘ方向側に移動した位置にリセットして誤差をクリアするようにしてもよい。また、駆動マグネット３０の基準位置Ｒをリセットする位置は、これらの位置に限られるものではなく、例えば中央位置（図４に示す位置）においても駆動マグネット３０の基準位置Ｒをリセットすることとしてもよい。

また、上述した実施形態においては、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁又は磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂の値を基準傾きｍ_Rに適用することによって駆動マグネット３０の移動距離が算出しているが、駆動マグネット３０の移動距離の算出方法はこれに限られるものではない。例えば、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂との平均値Ｍを基準傾きｍ_Rに適用することによって駆動マグネット３０の移動距離ｄを算出してもよい。このように磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂との平均値Ｍを用いて駆動マグネット３０の移動距離ｄを算出することにより、磁気センサ５１，５２間の検出精度のばらつきや外乱ノイズの影響を低減することができる。なお、この場合の移動距離ｄは以下の式（３）又は式（４）により算出することができる。
ｄ＝（Ｍ－Ｓ_R2）／ｍ_R ・・・（３）
ｄ＝（Ｍ－Ｓ_R1）／ｍ_R ・・・（４）

また、磁気センサ５１のセンサ出力Ｓ₁と磁気センサ５２のセンサ出力Ｓ₂との平均値Ｍが、メモリ７３に格納された平均値Ｍ_Aと等しくなったときに、駆動マグネット３０の基準位置Ｒを最も＋Ｘ方向側に移動した位置にリセットして誤差をクリアするようにしてもよく、この平均値Ｍが、メモリ７３に格納された平均値Ｍ_Bと等しくなったときに、駆動マグネット３０の基準位置Ｒを最も－Ｘ方向側に移動した位置にリセットして誤差をクリアするようにしてもよい。

上述した実施形態では、１対の磁気センサ５１，５２により１つの方向（Ｘ方向）における駆動マグネット３０の位置を検出しているが、このような磁気センサを複数対設けて２以上の方向における駆動マグネット３０の位置を検出するように構成することも可能である。

また、上述した実施形態では、１対の磁気センサ５１，５２が一体化されたセンサユニット５０を用いているが、これらの磁気センサ５１，５２は必ずしも一体化されていなくてもよい。例えば、磁気センサ５１と磁気センサ５２とを別個にベース部材１０に固定してもよい。

また、上述の実施形態では、ベース部材１０にコイル４０及びセンサユニット５０が配置され、可動部材２０に駆動マグネット３０（及び検出マグネット）が配置されている例を説明したが、これに限られるものではない。例えば、他の実施形態では、可動部材２０にコイル４０及びセンサユニット５０が配置され、ベース部材１０に駆動マグネット３０（及び検出マグネット）が配置されていてもよい。

また、上述した駆動マグネット３０（検出マグネット）における第１の部分３１及び第２の部分３２は、一体的に形成されていてもよく、別個の磁石片から構成されていてもよい。この場合において、第１の部分３１と第２の部分３２との間に隙間が形成されていてもよい。第１の部分３１と第２の部分３２とが別個の磁石片から構成されている場合においても、第１の部分３１及び第２の部分３２の両方を合わせたものを駆動マグネット３０（検出マグネット）として考えることができる。

さらに、上記のように駆動マグネット３０（検出マグネット）が２つ以上の磁石片から構成される場合には、センサユニット５０の磁気センサ５１，５２のセンサ出力は、図４に示すような波形とは異なる波形となるが、検出マグネットの位置の変化に応じて磁気センサ５１，５２のセンサ出力が変化することには変わりがないので、上記と同様の方法によって検出マグネットの位置を検出することが可能である。

また、上述したように、駆動マグネット３０とは別に検出マグネットを設けてもよい。この場合において、検出マグネットの磁極のうち１極のみ（例えばＮ極）がセンサユニット５０の磁気センサ５１，５２に対向するように検出マグネットとセンサユニット５０とを配置してもよい。

また、本実施形態では、可動部材２０がベース部材１０に対して直線状に移動する例を説明したが、他の実施形態では、可動部材２０が曲線などに沿って移動するように構成してもよい。

図８は、上述した電磁アクチュエータ１が組み込まれた電子機器の一例としてのスマートフォン１００を示している。このスマートフォン１００の内部には、撮像装置としてのカメラ１０２が組み込まれている。図８に示すように、このカメラ１０２は、スマートフォン１００の背面に埋設されたレンズモジュール１０３と、レンズモジュール１０３を透過した光が結像する撮像面に配置された撮像素子（図示せず）とを備えている。上述した電磁アクチュエータ１は、例えばこのカメラ１０２内でシャッタ羽根を開閉するため及び／又はレンズを駆動するために用いられる。

上述した電磁アクチュエータ１は、図８に示すようなスマートフォン１００に限られず、例えばタブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ドローンなど各種の電子機器にも適用できるものである。このような小型化が可能な電磁アクチュエータ１を組み込むことにより電子機器の小型化を図ることができる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

以上述べたように、本発明の第１の態様によれば、小さなマグネットを用いつつ、広い範囲でマグネットの位置を検出することが可能な電磁アクチュエータが提供される。この電磁アクチュエータは、ベース部材と、上記ベース部材に対して可動方向に沿って移動できるように上記ベース部材に支持される可動部材と、上記ベース部材及び上記可動部材のうち一方の部材に固定された検出マグネットと、上記ベース部材及び上記可動部材のうち他方の部材に互いに距離Ｄだけ離れて固定される１対の磁気センサと、上記１対の磁気センサのセンサ出力を用いて上記検出マグネットの上記可動方向に沿った位置を検出する位置検出部とを備える。上記１対の磁気センサは、上記検出マグネットが発する磁界を検出するように構成される。

このような構成の電磁アクチュエータは、互いにに距離Ｄだけ離れた１対の磁気センサを用いているため、これらの磁気センサのセンサ出力を利用してこれらの磁気センサ間の磁界の変化を線形的に補完することが可能である。このため、検出マグネットが発する磁界が線形的に変化しない範囲においても、位置検出部は、検出マグネットの位置を精度良く検出することができる。したがって、検出マグネットを小さくしつつ、広い範囲で検出マグネットの位置を検出することが可能である。

上記１対の磁気センサは、そのセンサ出力が相対的に小さい第１の磁気センサと、そのセンサ出力が相対的に大きい第２の磁気センサとから構成されていてもよい。この場合において、上記位置検出部は、上記検出マグネットが基準位置にあるときの上記第１の磁気センサのセンサ出力を第１の基準センサ出力Ｓ_R1、上記第２の磁気センサのセンサ出力を第２の基準センサ出力Ｓ_R2として基準傾きｍ_R＝（Ｓ_R2－Ｓ_R1）／Ｄを算出して記憶装置に格納し、上記第１の磁気センサのセンサ出力Ｓ₁と上記第２の磁気センサのセンサ出力Ｓ₂のいずれか一方の値が、上記第１の基準センサ出力Ｓ_R1よりも大きく、上記第２の基準センサ出力Ｓ_R2よりも小さいときに、上記センサ出力Ｓ₁及び上記センサ出力Ｓ₂の少なくとも一方と上記記憶装置に格納した上記基準傾きｍ_Rとを用いて上記基準位置から上記検出マグネットが移動した距離を算出することにより上記検出マグネットの位置を検出するように構成されていてもよい。このような構成によれば、磁気センサのセンサ出力と基準傾きとを用いて磁気センサ間の磁界の変化を線形的に補完することができるため、検出マグネットが発する磁界が線形的に変化しない範囲であっても、検出マグネットの位置を精度良く検出することができる。

この場合において、上記位置検出部は、上記第１の磁気センサのセンサ出力Ｓ₁が上記第２の基準センサ出力Ｓ_R2と等しくなったとき又は上記第２の磁気センサのセンサ出力Ｓ₂が上記第１の基準センサ出力Ｓ_R1と等しくなったときに、その時点の上記検出マグネットの位置を上記基準位置として再設定するように構成されていてもよい。このように基準位置を再設定することにより、上述した線形的な補完を可動方向に沿って連続的に行うことが可能となる。

上記１対の磁気センサは、そのセンサ出力が相対的に小さい第１の磁気センサと、そのセンサ出力が相対的に大きい第２の磁気センサとから構成されていてもよい。この場合において、上記位置検出部は、上記検出マグネットが基準位置にあるときの上記第１の磁気センサのセンサ出力を第１の基準センサ出力Ｓ_R1、上記第２の磁気センサのセンサ出力を第２の基準センサ出力Ｓ_R2として基準傾きｍ_R＝（Ｓ_R2－Ｓ_R1）／Ｄを算出して記憶装置に格納し、上記第１の磁気センサのセンサ出力Ｓ₁と上記第２の磁気センサのセンサ出力Ｓ₂との平均値が、上記第１の基準センサ出力Ｓ_R1よりも大きく、上記第２の基準センサ出力Ｓ_R2よりも小さいときに、上記平均値と上記記憶装置に格納した上記基準傾きｍ_Rとを用いて上記基準位置から上記検出マグネットが移動した距離を算出することにより上記検出マグネットの位置を検出するように構成されていてもよい。このような構成によれば、磁気センサのセンサ出力と基準傾きとを用いて磁気センサ間の磁界の変化を線形的に補完することができるため、検出マグネットが発する磁界が線形的に変化しない範囲であっても、検出マグネットの位置を精度良く検出することができる。特に、第１の磁気センサのセンサ出力Ｓ₁と上記第２の磁気センサのセンサ出力Ｓ₂との平均値を用いて検出マグネットの位置を検出しているため、磁気センサ間の検出精度のばらつきや外乱ノイズの影響が低減される。

この場合において、上記位置検出部は、上記平均値が上記第１の基準センサ出力Ｓ_R1又は上記第２の基準センサ出力Ｓ_R2と等しくなったときに、その時点の上記検出マグネットの位置を上記基準位置として再設定するように構成されていてもよい。このように基準位置を再設定することにより、上述した線形的な補完を可動方向に沿って連続的に行うことが可能となる。

上記電磁アクチュエータは、上記１対の磁気センサを一体化したセンサユニットをさらに備えていてもよい。このようなセンサユニットを用いることにより電磁アクチュエータの製造が容易になる。

本発明の第２の態様によれば、小型化が可能な電子機器が提供される。この電子機器は、上述した電磁アクチュエータを備える。上述した小型化が可能な電磁アクチュエータを組み込むことにより電子機器の小型化を図ることが可能である。

１ 電磁アクチュエータ
１０ ベース部材
２０ 可動部材
３０ 駆動マグネット（検出マグネット）
３１，３２ 磁石片
４０ コイル
５０ センサユニット
５１ （第１の）磁気センサ
５２ （第２の）磁気センサ
６０ フレキシブルプリント基板
７０ ドライバ
７１ コイル制御部
７２ 位置検出部
７３ メモリ
８０ ベアリング
９０ 吸引マグネット
９１ ヨーク
１００ スマートフォン
１０２ カメラ
１０３ レンズモジュール

Claims (7)

1. ベース部材と、
   前記ベース部材に対して可動方向に沿って移動できるように前記ベース部材に支持される可動部材と、
   前記ベース部材及び前記可動部材のうち一方の部材に固定された検出マグネットと、
   前記ベース部材及び前記可動部材のうち他方の部材に互いに距離Ｄだけ離れて固定される１対の磁気センサであって、前記検出マグネットが発する磁界を検出する１対の磁気センサと、
   前記１対の磁気センサのセンサ出力を用いて前記検出マグネットの前記可動方向に沿った位置を検出する位置検出部と
   を備える、電磁アクチュエータ。
2. 前記１対の磁気センサは、
   そのセンサ出力が相対的に小さい第１の磁気センサと、
   そのセンサ出力が相対的に大きい第２の磁気センサと
   から構成され、
   前記位置検出部は、
   前記検出マグネットが基準位置にあるときの前記第１の磁気センサのセンサ出力を第１の基準センサ出力Ｓ_R1、前記第２の磁気センサのセンサ出力を第２の基準センサ出力Ｓ_R2として基準傾きｍ_R＝（Ｓ_R2－Ｓ_R1）／Ｄを算出して記憶装置に格納し、
   前記第１の磁気センサのセンサ出力Ｓ₁と前記第２の磁気センサのセンサ出力Ｓ₂のいずれか一方の値が、前記第１の基準センサ出力Ｓ_R1よりも大きく、前記第２の基準センサ出力Ｓ_R2よりも小さいときに、前記センサ出力Ｓ₁及び前記センサ出力Ｓ₂の少なくとも一方と前記記憶装置に格納した前記基準傾きｍ_Rとを用いて前記基準位置から前記検出マグネットが移動した距離を算出することにより前記検出マグネットの位置を検出する
   ように構成される、
   請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
3. 前記位置検出部は、前記第１の磁気センサのセンサ出力Ｓ₁が前記第２の基準センサ出力Ｓ_R2と等しくなったとき又は前記第２の磁気センサのセンサ出力Ｓ₂が前記第１の基準センサ出力Ｓ_R1と等しくなったときに、その時点の前記検出マグネットの位置を前記基準位置として再設定するように構成される、請求項２に記載の電磁アクチュエータ。
4. 前記１対の磁気センサは、
   そのセンサ出力が相対的に小さい第１の磁気センサと、
   そのセンサ出力が相対的に大きい第２の磁気センサと
   から構成され、
   前記位置検出部は、
   前記検出マグネットが基準位置にあるときの前記第１の磁気センサのセンサ出力を第１の基準センサ出力Ｓ_R1、前記第２の磁気センサのセンサ出力を第２の基準センサ出力Ｓ_R2として基準傾きｍ_R＝（Ｓ_R2－Ｓ_R1）／Ｄを算出して記憶装置に格納し、
   前記第１の磁気センサのセンサ出力Ｓ₁と前記第２の磁気センサのセンサ出力Ｓ₂との平均値が、前記第１の基準センサ出力Ｓ_R1よりも大きく、前記第２の基準センサ出力Ｓ_R2よりも小さいときに、前記平均値と前記記憶装置に格納した前記基準傾きｍ_Rとを用いて前記基準位置から前記検出マグネットが移動した距離を算出することにより前記検出マグネットの位置を検出する
   ように構成される、
   請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
5. 前記位置検出部は、前記平均値が前記第１の基準センサ出力Ｓ_R1又は前記第２の基準センサ出力Ｓ_R2と等しくなったときに、その時点の前記検出マグネットの位置を前記基準位置として再設定するように構成される、請求項４に記載の電磁アクチュエータ。
6. 前記１対の磁気センサを一体化したセンサユニットをさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータを備えた、電子機器。

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