JP3189365U - 位置検出装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁石と磁気センサとの間の距離のバラツキに対して影響を抑える位置検出装置及びそれを用いた電子機器を提供する。【解決手段】磁石３０１の左端の最大移動可能範囲４０２は、磁石３０１の定位置の左端から磁石３０１の長さの略２／３の長さであり、磁石３０１の右端の最大移動可能範囲４０３は、磁石３０１の定位置の右端から磁石３０１の長さの略２／３の長さである。磁石３０１の左右の最大移動可能範囲４０２，４０３うち、磁石３０１の基準位置４０１から所定の移動距離の範囲は、磁石３０１の定位置（基準位置）４０１から±０．３０ｍｍの範囲内であることが最適である。【選択図】図２

Description

本考案は、物体の移動を検出する位置検出装置及びそれを用いた電子機器に関し、より詳細には、磁石と磁気センサを用いた位置検出装置及びそれを用いた電子機器に関する。

近年、携帯電話などの市場においては、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を有するモバイルカメラを搭載する端末が多数存在するようになり、モバイルカメラに適用される光学系においては、瞬時に高精度な位置検出を行う機能を有するセンサが強く求められている。
また、物体の移動又は傾斜あるいは移動角度を磁石や磁性体と磁気センサで検出する装置が知られている。さらに、パーソナルコンピュータ（アミューズメント用やシミュレーション用のコンピュータを含み）のポインティングデバイス（ジョイスティックやトラックボールなど）における座標検出の方式としては、光学式、感圧式、可変抵抗式、磁気検出式などが実用化されているが、近年、小型化が容易でしかも無接点で長寿命という特徴を有する磁気検出式が有力になってきている。

例えば、特許文献１に記載のものは、パーソナルコンピュータや携帯電話などの入力手段として使用される位置検出装置に関し、マグネットの移動による周囲の磁界変化を検出することにより座標検知を行う磁気検出方式の位置検出装置に関するものである。
また、カメラなどの撮像装置において、光軸上に配設される撮像素子を当該撮像装置の移動に応じて移動させることで像のブレを補正する撮像装置が知られている。

このブレを補正する撮像装置では、例えば、ボイスコイルモータを用いて撮像素子を移動させ、かつボイスコイルモータの磁石と磁力検出手段であるホールセンサとを用いて撮像素子の位置を検出する構成が知られている。このような構成によれば、駆動機構と位置検出機構を一体化し装置を小型化することが可能である。
例えば、特許文献２のように、ホールセンサ（磁気センサ対）を用いて光学レンズなどの位置検出を実施しているものがある。この特許文献２に記載のものは、撮影光軸に対して直交する平面内で撮像素子を移動させることによりブレを補正する撮像装置に関するものである。

特開２００４−３４８１７３号公報 特開２０１０−１５１０７号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のものでは、磁石の移動は指先で押すことにより達成しているが、携帯電話内で移動するレンズは保護カバー内に納められている事が多く、指先で押すことは困難であり、そのため、別途レンズを移動させるアクチュエータが必要となる。磁石が存在しているため、この磁石をアクチュエータ用として共用する方法が考えられるが、ホール素子対に印加される磁石からの磁束がＮ極もしくはＳ極のみとなるように磁石が配置されているため、この磁石をアクチュエータ用磁石として共用することが難しい。

この問題を解決したのが、上述した特許文献２に記載のもので、Ｎ極とＳ極の両極が、ホール素子対に印加されるように磁石を配置している。そのため、磁石とコイルを配置することで、位置検知用磁石とアクチュエータ用磁石を共用することが可能となる。
また、上述した特許文献２に記載の位置検出装置は、デジタルスチルカメラの手ブレを補正する装置に適用できる形態であり、携帯電話のカメラに適用するには大きすぎてしまうという問題点がある。更に、磁気センサと磁石との間の距離（ＧＡＰ）がずれたりすると、出力信号に影響を及ぼすという問題がある。

そのため、磁石の基準位置から所定の移動距離の範囲に存在する磁石の相対位置を検出するようにすることにより、磁気センサと磁石との間の距離（ＧＡＰ）がずれたりしても、出力信号に影響を及ぼさないようにすることが望まれている。
本考案は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁石と磁気センサとの間の距離のバラツキに対して影響を抑える位置検出装置及びそれを用いた電子機器を提供することにある。

本考案は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の考案は、移動自在に配設される磁石と、該磁石の移動方向に沿って配設された少なくとも２つの磁気センサとを備え、該磁気センサの出力に基づいて前記磁石の相対位置を検出する位置検出装置において、前記磁気センサの一方の磁気センサからの信号と、他方の磁気センサからの信号との和信号を、前記一方の磁気センサからの信号と、前記他方の磁気センサからの信号との差信号で除して得られる結果に基づいて、前記磁石の基準位置からの前記磁石の相対位置を検出する位置検出部を備え、前記磁石の移動範囲が前記基準位置から±０．３０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする。

また、請求項２に記載の考案は、請求項１に記載の考案において、前記磁石が、移動方向にＮ極とＳ極が分布している磁石であることを特徴とする。
また、請求項３に記載の考案は、請求項１又は２に記載の考案において、前記磁気センサが、１つのパッケージに一体的に封入されていることを特徴とする。
また、請求項４に記載の考案は、請求項１，２又は３に記載の考案において、前記磁気センサが、磁気増幅を行うための磁性体チップを備えていないことを特徴とする。

また、請求項５に記載の考案は、請求項１乃至４のいずれかに記載の考案において、前記磁気センサが、ＧａＡｓ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂのIII−Ｖ族化合物半導体を有するホールセンサであることを特徴とする。
また、請求項６に記載の考案は、請求項１乃至５のいずれかに記載の考案において、前記磁気センサが、Ｓｉ，ＧｅのＩＶ族半導体を有するホールセンサであることを特徴とする。

また、請求項７に記載の考案は、請求項１乃至６のいずれかに記載の考案において、前記位置検出部が、前記磁気センサの出力をＡＤ変換するＡＤ変換器を備え、該ＡＤ変換器の出力に基づき、前記磁石の基準位置からの相対位置を検出することを特徴とする。
また、請求項８に記載の考案は、請求項１乃至７のいずれかに記載の考案において、前記位置検出部は、前記和信号を前記差信号で除する演算を行う演算部と、前記演算部の出力に基づいて前記基準位置からの前記磁石の相対位置を検出する検出部とを備えていることを特徴とする。

また、請求項９に記載の考案は、請求項１乃至７のいずれかに記載の考案において、前記位置検出部は、前記差信号が一定となるようなゲイン係数を演算し、該ゲイン係数を前記和信号に掛け合わせる演算を行う演算部と、前記演算部の出力に基づいて前記基準位置からの前記磁石の相対位置を検出する検出部とを備えていることを特徴とする。
また、請求項１０に記載の考案は、請求項１乃至８のいずれかに記載の考案において、前記位置検出部が、前記磁気センサの差信号が一定となるように、前記磁気センサの入力値を制御する制御部と、該制御された前記磁気センサの和信号に基づいて前記基準位置からの前記磁石の相対位置を検出する検出部とを備えていることを特徴とする。

また、請求項１１に記載の考案は、請求項１乃至８のいずれかに記載の考案において、前記位置検出部が、前記磁気センサの差信号が一定となるように、前記磁気センサの出力値を補正する補正部と、該補正された前記磁気センサの和信号に基づいて前記基準位置からの前記磁石の相対位置を検出する検出部とを備えていることを特徴とする。
また、請求項１２に記載の考案は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の位置検出装置と、該位置検出装置からの出力信号が入力されるオートフォーカス機構とを備えていること特徴とする電子機器である。

また、請求項１３に記載の考案は、請求項１２に記載の考案において、前記オートフォーカス機構が、携帯端末のオートフォーカス機構であることを特徴とする。

本考案によれば、磁石と磁気センサの距離のバラツキによる影響が小さくなり、組立てが容易になる位置検出装置及びそれを用いた電子機器を実現することができる。

本考案に係る位置検出装置の実施例を説明するための斜視図である。 図１に示す位置検出装置の正面図である。 本考案に係る位置検出装置を説明するための回路ブロックである。 基準位置からの磁石の距離と２つのホールセンサに印加される磁束との関係を示した図である。 基準位置からの磁石の距離と２つのホールセンサに印加される磁束の和磁束と差磁束の関係を示した図である。 基準位置からの磁石の距離と和磁束と差磁束の比の値との関係を示した図である。 表１に示す条件で磁石を移動させた場合の２つのホールセンサに印加される磁束密度の和磁束と差磁束の比を示す図である。 表４の結果をグラフ化した図である。 ホールセンサの出力信号について説明するための図（その１）である。 ホールセンサの出力信号について説明するための図（その２）である。

以下、図面を参照して本考案の実施形態について説明する。
＜実施形態１＞
図１は、本考案に係る位置検出装置の実施形態１を説明するための斜視図で、磁気センサと磁石の配置関係を示す図である。図中符号３０１は磁石、３０２は磁石端部、３０３は磁石の移動方向、３０４は基板を示している。

本考案の位置検出装置は、移動自在に配設され、移動方向にＮ極とＳ極が分布している磁石３０１と、この磁石３０１の移動方向に沿って配設された少なくとも２つの磁気センサＳ１，Ｓ２（２１ａ，２１ｂ）とを備え、この磁気センサＳ１，Ｓ２（２１ａ，２１ｂ）の出力に基づいて磁石３０１の相対位置を検出するものである。
また、磁気センサは、ＧａＡｓ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂなどのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を有するホールセンサであることが好ましい。また、磁気センサは、Ｓｉ，ＧｅなどのＩＶ族半導体を有するホールセンサであっても良い。

実施形態１の位置検出装置は、移動する物体に取り付けられている磁石３０１（磁石の幅をＷ、磁石の長さをＬ、磁石の高さをＨとする）の、装置本体などの固定されている物体に取り付けられているホールセンサＳ１，Ｓ２に対する相対位置を検出する。ここで、第１のホールセンサＳ１と第２のホールセンサＳ２を結ぶ線分の距離は、符号ＳＬで示されている。そして、ホールセンサＳ１，Ｓ２の感磁面の中心と磁石下面との距離は、符号ＳＭＤ（ＧＡＰ）で示されている。

磁石３０１は、幅Ｗｍｍ、高さＨｍｍ、長さＬｍｍ直方体で、Ｘ軸方向に着磁されているものである。Ｘ軸は、着磁方向に対して平行な方向であり、Ｙ軸，Ｚ軸は、着磁方向に対して垂直な方向である。ここで、Ｚ軸は、磁石３０１から基板面に向かう基板面に垂直な方向である。Ｘ軸は、磁石３０１の移動方向３０３に平行な方向であり、Ｙ軸は、磁石３０１の移動方向３０３に垂直な方向である。本考案の実施例では、磁石３０１は、ネオジム焼結磁石で、残留磁束密度は、１２００ｍＴ（一般的なネオジウム焼結磁石の値）である。以下に示すのは、本考案に係る位置検出装置の一例であり、これに限定されるものではない。

第１のホールセンサＳ１と第２のホールセンサＳ２は、規定の距離ＳＬを隔てて基板３０４上に実装され、磁石３０１は、ホールセンサＳ１，Ｓ２に対向するように配置されている。この際、磁石３０１は、第１と第２のホールセンサＳ１，Ｓ２を結ぶ直線を磁石３０１に投影した場合、磁石３０１の幅Ｗｍｍの中央と重なるように配置されている。第１と第２のホールセンサＳ１，Ｓ２の検出可能な磁束の方向は、磁石から基板面に向かう基板面に垂直な方向（Ｚ軸方向）である。また、磁石３０１の運動方向３０３は、着磁方向（Ｘ軸方向）である。

また、ホールセンサは、１つのパッケージに一体的に封入されていることが好ましい。また、ホールセンサは、磁気増幅を行うための磁性体チップを備えていないことが好ましい。
図２は、図１に示す位置検出装置の正面図で、ホールセンサと磁石の移動距離の範囲を示す図である。図中符号４０１は磁石の基準位置、４０２は磁石の最大移動可能範囲（左端）、４０３は磁石の最大移動可能範囲（右端）、４０４ａ，４０４ｂはホールセンサの感磁面の中心位置を示している。なお、ＳＴは磁石の中心の移動距離の範囲を示している。

実施形態１における磁石３０１の中心の移動距離の範囲ＳＴは、±０．３ｍｍ以下である。磁石３０１の端部３０２の左端の最大移動可能範囲４０２は、磁石３０１の定位置の左端端部から磁石３０１の長さＬの略２／３の長さ（磁石の３０１の右側端部がホールセンサ４０４ａを覆う限界位置）であり、磁石３０１の端部３０２の右端の最大移動可能範囲４０３は、磁石３０１の定位置の右端端部から磁石３０１の長さＬの略２／３の長さ（磁石の３０１の左側端部がホールセンサ４０４ｂを覆う限界位置）である。

ホールセンサ４０４ａ，４０４ｂは、この最適な±０．３０ｍｍの範囲内で移動する磁石３０１の相対位置を検出するように配置されている。
図３は、実施形態１に係る位置検出装置を説明するための回路ブロックで、図中符号１０は位置検出部、１１は磁気検出部、１２は演算部、１３は検出部、１２ａはＡＤ変換器を示している。

実施形態１の位置検出装置は、磁気検出部１１と位置検出部１０を備えており、位置検出部１０は、演算部１２と検出部１３を備えている。磁気検出部１１は、基板３０４上におけるＸ軸上に配置され、規定の距離ＳＬを隔てて実装されている一方のホールセンサ２１ａと他方のホールセンサ２１ｂとを備えている。
演算部１２は、ホールセンサ２１ａ，２１ｂの一方のホールセンサ２１ａからの信号Ｘ１（Ｖ１）と、他方のホールセンサ２１ｂからの信号Ｘ２（Ｖ２）との和信号（Ｘ１＋Ｘ２）と差信号（Ｘ１−Ｘ２）を演算し、更に、和信号（Ｘ１＋Ｘ２）を差信号（Ｘ１−Ｘ２）で除する演算する。そして、演算結果（Ｘｏ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／（Ｘ１−Ｘ２））を出力する。

また、検出部１３は、演算部１２の出力に基づいて、磁石３０１の基準位置から所定の移動距離の範囲に存在する磁石３０１の相対位置を検出するもので、磁石の所定の移動距離の範囲が、±０．３ｍｍ以下が好ましい。
また、演算部１２は、演算結果ＸｏをＡＤ変換するＡＤ変換器１２ａを備え、検出部１３は、このＡＤ変換器１２ａの出力に基づき、磁石３０１の基準位置からの相対位置を検出するものである。

これに代えて、ＡＤ変換器１２ａが、和信号（Ｘ１＋Ｘ２）と差信号（Ｘ１−Ｘ２）をそれぞれＡＤ変換し、演算部１２が、ＡＤ変換器１２ａの出力を用いて、和信号（Ｘ１＋Ｘ２）を差信号（Ｘ１−Ｘ２）で除する演算を行ってもよい。
磁気検出部１１は、２個のホールセンサ２１ａ，２１ｂからなり、このホールセンサ２１ａ，２１ｂは、Ｘ軸に沿って２個配置されている。Ｘ軸に配設された２個のホールセンサ２１ａ，２１ｂの中央付近にマグネットが配置されている。このマグネットの移動による磁界の変化によりホールセンサ２１の出力電圧が変化する。２つのホールセンサの中心を結んだ直線の中心部と、磁石のＸ方向の中心部が一致する時の磁石の位置が原点Ｏであり、出力信号が０になるようにしてある。磁石が移動すると、これに応じて演算部１２は、出力信号Ｘｏを発生する。この原点Ｏを磁石の基準位置とする。

なお、磁気センサとしては、ホールセンサの他に、ホールＩＣ、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、磁気抵抗効果ＩＣ（ＭＲＩＣ）など様々な磁気センサの適用が可能である。
また、２つのホールセンサの出力端子（プラス側）と出力端子（マイナス側）を反転させた信号をＸ１ａ及びＸ２ａとした場合、比は（Ｘ１ａ−Ｘ２）／（Ｘ１ａ＋Ｘ２）もしくは（Ｘ１−Ｘ２ａ）／（Ｘ１＋Ｘ２ａ）としても適用が可能である。

また、２つのホールセンサの入力端子（電源側）と入力端子（ＧＮＤ側）を反転させた信号をＸ１ｂ及びＸ２ｂとした場合、比は（Ｘ１ｂ−Ｘ２）／（Ｘ１ｂ＋Ｘ２）もしくは（Ｘ１−Ｘ２ｂ）／（Ｘ１＋Ｘ２ｂ）としても適用が可能である。
図４は、基準位置からの磁石の距離と２つのホールセンサに印加される磁束との関係を示した図である。なお、横軸は基準位置からの磁石の位置（単位はμｍ）、縦軸は磁束密度である。ホールセンサ２１ａとホールセンサ２１ｂに印加される磁束は、磁石の位置を右側に行くほど磁束密度が高くなっている様子がわかる。

図５は、基準位置からの磁石の距離と２つのホールセンサに印加される磁束の和磁束と差磁束の関係を示した図である。ホールセンサ２１ａとホールセンサ２１ｂに印加される磁束の和磁束と差磁束となる。横軸と縦軸は、図４と同様である。（Ｘ１＋Ｘ２）は和磁束に比例した値になり、（Ｘ１−Ｘ２）は差磁束に比例した値となる。
図６は、基準位置からの磁石の距離と和磁束と差磁束の比の値との関係を示した図である。横軸は磁石の位置（単位はμｍ）であり、縦軸は和磁束／差磁束の比の値になる。Ｘｏは和磁束／差磁束の比の値に比例した値となる。演算部１２の出力Ｘｏは、磁石の位置に対して極めて高い線形性を有することが分かる。

なお、一般的に、磁石とホールセンサとの距離（Ｚ軸方向）がバラつくと、位置検出精度の悪化に繋がるために、Ｚ軸方向の位置調整を行う必要があったが、本考案では、磁石の移動距離を±０．３ｍｍ以下とすることで、磁石とホールセンサとの距離（Ｚ軸方向）が、組立時にバラついた場合においても、位置検出精度に対する影響を抑制することが可能となる。なお、磁石３０１は、Ｎ極とＳ極が１極ずつの例を示したが、Ｘ軸方向において原点Ｏを境界として磁極が反転するようにＺ軸方向に着磁したＮ極とＳ極が２極ずつ存在する磁石も使用可能である。

次に、２つのホールセンサに対する磁石移動距離が、±３００μｍ以下が最適である理由について以下に説明する。
＜携帯電話に搭載されているカメラのオートフォーカス機構のリニアリティについて＞
位置検出装置としては、レンズ位置を検出し、検出した結果をレンズの位置を制御するレンズ位置制御部にオートフォーカス（ＡＦ）機構と手ブレ補正機構とを備えたものがある。このような位置検出装置におけるオートフォーカス機構のアルゴリズムには各種あるが、例えば、レンズ移動距離（ストローク）内を荒く２０点程度移動させて、位置を検出する場合がある。つまり、ストロークの１／２０の位置精度が必要となる場合がある。この場合、ストロークが４００（±２００）μｍであれば、位置精度は２０μｍ以下が必要で、ストロークが８００（±４００）μｍであれば、位置精度は４０μｍ以下が必要となる。

＜±３００μｍを超える領域ではそもそも位置精度が悪い＞
表１に示す条件の磁石をレンズに固定し、レンズの移動＝磁石の移動とした場合、磁石の移動距離（ストローク）が±３００μｍを大幅に超えるとそもそも位置精度が悪い。

この条件は、携帯電話のオートフォーカス機構で使用される一般的な条件である。
図７は、表１に示す条件で磁石を移動させた場合の２つのホールセンサに印加される磁束密度の和磁束と差磁束の比を示す図である。
この時、ストローク毎の位置精度を数値化すると以下の表２のようになる。
位置精度は、ストローク両端点での２つの和磁束と差磁束の比の値を結んだ直線からの実曲線の乖離量を、各磁石位置において求めたなかの最大値のことを意味している。

この場合は、ストローク±４００μｍでも、ストロークの１／２０の精度は達成できる。

＜ＧＡＰが１００μｍ変動することによる精度の悪化について＞
表１に示した条件のうちユーザ側の組立バラつきなどで、ＧＡＰが１００μｍ変動した場合は精度が悪化する。ＧＡＰ１００μｍのズレは一般的なズレ量である。例えば、ＧＡＰが０．７ｍｍから０．６ｍｍに変動した場合は、以下の表３のようになる。

この場合は、ストローク±４００μｍでは、ストロークの１／２０の精度は達成できなくなる。

＜ＧＡＰが１００μｍ変動した場合のリニアリティ悪化量＞
ＧＡＰ変動による精度の悪化は、以下の表４に示すように、ストロークが長い程大きくなる。

図８は、表４の結果をグラフ化した図である（横軸は、±ではなくレンジで標記しているため、表４における±３００は６００、±４００は８００で標記されている）。つまり、ストロークが長いと元々の精度が悪いにも関わらず、ＧＡＰ変動による精度の悪化も大きいため、ストロークを短く限定する必要がある。したがって、表１に示した条件では、±３００μｍを大幅に超えると、ＧＡＰ変動により要求精度を達成できなくなるため、±３００μｍ以下にすることが望ましいことが理解できる。

つまり、本考案に係る位置検出装置の位置検出部１３は、演算部１２の出力に基づいて、磁石３０１の基準位置から所定の移動距離の範囲に存在する磁石３０１の相対位置を検出するもので、磁石の所定の移動距離の範囲が、±０．３０ｍｍ以下であることが最適である。

＜実施形態２＞
実施形態１では、演算部１２が、和信号（Ｘ１＋Ｘ２）を差信号（Ｘ１−Ｘ２）で除する演算し、その演算結果
Ｘｏ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／（Ｘ１−Ｘ２）・・・（１）
を出力する場合を説明したが、実施形態２では、演算部１２が、ホールセンサ２１ａ，２１ｂの差信号（Ｘ１−Ｘ２）を一定値Ａにするためのゲインαを演算し、このゲインαを和信号（Ｘ１＋Ｘ２）にかけて式（１）と同じ出力をする場合を説明する。

＜ゲイン補正について＞
（Ｘ１−Ｘ２）で表される差信号を一定値Ａにするためのゲインをαとする。演算部１２は、（Ｘ１＋Ｘ２）にゲインαをかけたもの、つまり、α×（Ｘ１＋Ｘ２）をゲイン補正された和信号（Ｘ１＋Ｘ２）として出力する。
＜ゲイン補正された和信号（α×（Ｘ１＋Ｘ２））が（Ｘ１＋Ｘ２）で表される和信号を（Ｘ１−Ｘ２）で表される差信号で除算することにより得られるＸｏと同じである理由＞
α＝Ａ／（Ｘ１−Ｘ２）となる。
（Ｘ１＋Ｘ２）にゲインαをかけたものは、
α×（Ｘ１＋Ｘ２）＝Ａ×（（Ｘ１＋Ｘ２）／（Ｘ１−Ｘ２））
となるので、ゲイン補正された和信号（α×（Ｘ１＋Ｘ２））は、結局、上述した式（１）を表すこととなる（正確には、式（１）のＡ倍となるがＡ＝１と置けば、式（１）を表すこととなる）。
このように、演算部１２は和信号を差信号で除して得られる結果Ｘｏを出力しさえすればよく、その出力Ｘｏを得るための演算については問わない。
図９は、ホールセンサの出力信号について説明するための図（その１）である。

＜ホールセンサ１の出力Ｘ１とホールセンサ２の出力Ｘ２の定義＞
ホールセンサ１の正極側端子の電位から負極側端子の電位を引いた電位差をＸ１、ホールセンサ２の正極側端子の電位から負極側端子の電位を引いた電位差をＸ２とする
つまり、Ｘ１＝（ホールセンサ１の正極側端子の電位）−（ホールセンサ１の負極側端子の電位）、Ｘ２＝（ホールセンサ２の正極側端子の電位）−（ホールセンサ２の負極側端子の電位）となる。

＜正極側端子と負極側端子の定義＞
上述した図９のように、駆動電流の向きが紙面上から紙面下となるようにホールセンサを見たときの、ホールセンサの感磁面を紙面の裏から表に貫く磁場をかけたときに、電位が高くなる側の端子を正極側端子とし、電位が低くなる側の端子を負極側端子とする。

つまり、図９において右側の端子が正極側端子となり、左側の端子が負極側端子となる。（電位が高くなる側の端子を正極側端子、電位が低くなる側の端子を負極側端子と定義しているわけではなく、図９の配置にした時に電位が高くなる側の端子を正極側端子、電位が低くなる側の端子を負極側端子としているので、磁場のかかり方によっては、正極側端子の方が負極側端子よりも電位が低くなる場合があり、Ｘ１やＸ２が負の値になりうる）。

図１０は、ホールセンサの出力信号について説明するための図（その２）である。仮に、図１０のような配置のホールセンサがあった場合、ホールセンサの感磁面を紙面の裏から表に貫く磁場をかけたときに、紙面上側にある端子の電位が高くなり、紙面下側にある端子の電位が低くなるので、紙面上側にある端子が正極側端子、紙面下側にある端子が負極側端子となる。

出力信号は、（紙面上側にある端子の電位）−（紙面下側にある端子の電位）で計算される。
実施形態２では、演算部１２が、ホールセンサ２１ａ，２１ｂの差信号（Ｘ１−Ｘ２）を一定値Ａにするためのゲインαを演算し、このゲインαを和信号（Ｘ１＋Ｘ２）にかけて式（１）と同じ出力をする場合を説明したが、これに代えて、
演算部１２が、磁気センサ（２１ａ，２１ｂ）の差信号（Ｘ１−Ｘ２）が一定値Ａとなるように、磁気センサ（２１ａ，２１ｂ）の入力値を制御する制御部を備え、
演算部１２が、該制御された磁気センサ（２１ａ，２１ｂ）の和信号をＸｏに相当する出力として出力するようにしてもよく、また、演算部１２が、磁気センサ（２１ａ，２１ｂ）の差信号（Ｘ１−Ｘ２）が一定値Ａとなるように、磁気センサ（２１ａ，２１ｂ）の出力値を補正する補正部を備え、演算部１２が、該補正された磁気センサ（２１ａ，２１ｂ）の和信号をＸｏに相当する出力として出力するようにしてもよい。

また、本考案の位置検出装置と、この位置検出装置からの出力信号が入力されるオートフォーカス機構とを備えた電子機器を実現することも可能である。また、オートフォーカス機構は、携帯端末のオートフォーカス機構にも適用できる。
以上説明したように本考案によれば、磁石の基準位置から所定の移動距離の範囲に存在する磁石の相対位置を検出する位置検出部を設けたので、具体的には、磁石の移動距離を±０．３０ｍｍとすることで、磁石と磁気センサの距離のバラツキによる影響が小さくなるので、磁石とホールセンサとの距離（Ｚ軸方向）が、組立時にバラついた場合においても、位置検出精度に対する影響を抑制することが可能となり、組立てが容易になる。

１０ 位置検出部
１１ 磁気検出部
１２ 演算部
１２ａ ＡＤ変換器
１３ 検出部
２１ａ，２１ｂ ホールセンサ
３０１ 磁石
３０２ 磁石端部
３０３ 磁石の移動方向
３０４ 基板
４０１ 磁石の基準位置
４０２ 磁石の最大移動可能範囲（左端）
４０３ 磁石の最大移動可能範囲（右端）
４０４ａ，４０４ｂ ホールセンサの感磁面の中心位置
ＳＴ 磁石の中心の移動距離の範囲
Ｗ 磁石の幅
Ｌ 磁石の長さ
Ｈ 磁石の高さ
Ｓ１ ホールセンサ
Ｓ２ ホールセンサ
ＳＬ ２つのホールセンサを結ぶ線分の距離
ＳＭＤ（ＧＡＰ） ２つのホールセンサの感磁面の中心と磁石下面との距離
ＳＴ 磁石の中心の移動範囲

また、請求項５に記載の考案は、請求項１乃至４のいずれかに記載の考案において、前記磁気センサが、ＧａＡｓ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂのIII−Ｖ族化合物半導体を有するホールセンサであることを特徴とする。
また、請求項６に記載の考案は、請求項１乃至４のいずれかに記載の考案において、前記磁気センサが、Ｓｉ，ＧｅのＩＶ族半導体を有するホールセンサであることを特徴とする。

Claims (13)

1. 移動自在に配設される磁石と、該磁石の移動方向に沿って配設された少なくとも２つの磁気センサとを備え、該磁気センサの出力に基づいて前記磁石の相対位置を検出する位置検出装置において、
   前記磁気センサの一方の磁気センサからの信号と、他方の磁気センサからの信号との和信号を、前記一方の磁気センサからの信号と、前記他方の磁気センサからの信号との差信号で除して得られる結果に基づいて、
   前記磁石の基準位置からの前記磁石の相対位置を検出する位置検出部を備え、
   前記磁石の移動範囲が前記基準位置から±０．３０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記磁石が、移動方向にＮ極とＳ極が分布している磁石であることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記磁気センサが、１つのパッケージに一体的に封入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
4. 前記磁気センサが、磁気増幅を行うための磁性体チップを備えていないことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の位置検出装置。
5. 前記磁気センサが、ＧａＡｓ，ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂのIII−Ｖ族化合物半導体を有するホールセンサであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出装置。
6. 前記磁気センサが、Ｓｉ，ＧｅのＩＶ族半導体を有するホールセンサであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の位置検出装置。
7. 前記位置検出部が、前記磁気センサの出力をＡＤ変換するＡＤ変換器を備え、該ＡＤ変換器の出力に基づき、前記磁石の基準位置からの相対位置を検出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の位置検出装置。
8. 前記位置検出部は、前記和信号を前記差信号で除する演算を行う演算部と、前記演算部の出力に基づいて前記基準位置からの前記磁石の相対位置を検出する検出部とを備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の位置検出装置。
9. 前記位置検出部は、前記差信号が一定となるようなゲイン係数を演算し、該ゲイン係数を前記和信号に掛け合わせる演算を行う演算部と、前記演算部の出力に基づいて前記基準位置からの前記磁石の相対位置を検出する検出部とを備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の位置検出装置。
10. 前記位置検出部が、前記磁気センサの差信号が一定となるように、前記磁気センサの入力値を制御する制御部と、該制御された前記磁気センサの和信号に基づいて前記基準位置からの前記磁石の相対位置を検出する検出部とを備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の位置検出装置。
11. 前記位置検出部が、前記磁気センサの差信号が一定となるように、前記磁気センサの出力値を補正する補正部と、該補正された前記磁気センサの和信号に基づいて前記基準位置からの前記磁石の相対位置を検出する検出部とを備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の位置検出装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の位置検出装置と、該位置検出装置からの出力信号が入力されるオートフォーカス機構とを備えていること特徴とする電子機器。
13. 前記オートフォーカス機構が、携帯端末のオートフォーカス機構であることを特徴とする請求項１２に記載の電子機器。

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