JP3438416B2 - 直線送り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばビデオカメラ用
レンズ鏡筒のズームレンズ送り装置等に使用される直線
送り装置に係り、特に、磁気抵抗効果型素子を利用し
て、精度良く直線送りできるようにした直線送り装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような直線送り装置は、例え
ばブラシ付きのＤＣモータや、ステッピングモータ等を
駆動源としてリードスクリューにより直線運動に変換す
る構成のものが知られている。

【０００３】上記直線送り装置には、駆動源の外側に光
学式エンコーダを結合させて、この駆動源の回転を高精
度で制御するようにしたシステムもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな直線送り装置においては、以下のような問題があ
る。即ち、駆動源として上記ブラシ付きＤＣモータを用
いる場合には、ＤＣモータを高速回転させて、ギヤによ
り回転速度を落とす方式が採用されている。このような
方式においては、ギヤによるバックラッシュが発生する
ことにより、送り精度が低下してしまうと共に、ギヤに
よるノイズ及び振動が比較的大きくなってしまう等の問
題があった。

【０００５】また、駆動源としてＤＣモータ用い、光学
式エンコーダにより制御する方式では、外付けのエンコ
ーダであることから、結合部に精度が要求され、部品コ
スト及び組立コストが高くなってしまうという問題があ
る。また、小型のＤＣモータでは、トルクが小さいこと
から、外付けのエンコーダを直接結合させて駆動するこ
とが困難であるという問題もあった。

【０００６】このため、駆動源の回転軸に取り付けられ
且つ周方向に交互にＮ極，Ｓ極が着磁されたマグネット
に対向して、磁気抵抗効果型素子を固定配置して、この
磁気抵抗効果型素子により、駆動源の回転を検出するよ
うにした直線送り装置も提案されている。このような磁
気抵抗効果型素子は、駆動源の回転に伴って回転するマ
グネットの磁界の変化を検出し、その出力パルス信号を
周波数信号として出力することにより、駆動源の回転角
度が検出されるようになっている。

【０００７】しかしながら、このような磁気抵抗効果型
素子は、マグネットの周方向に垂直に延びる感磁パター
ンを備えていることから、所謂ゼロクロス点における出
力信号の波形が正弦波形から大きく湾曲してしまう。こ
れにより、磁気抵抗効果型素子の出力パルス信号の位置
精度にバラツキが生ずることになり、駆動軸の回転の検
出精度が低下してしまうという問題があった。

【０００８】本発明は、以上の点に鑑み、簡単且つ小型
の構成により、低コストで且つ高精度の送りが行われる
ようにした、直線送り装置を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、駆動源と、この駆動源の回転軸に一体的に備えら
れたリードスクリューと、このリードスクリューに螺合
されたナット部材と、前記駆動源の回転軸に取り付けら
れ且つ周方向に交互にＮ極，Ｓ極が着磁されたマグネッ
トと、このマグネットに対向して固定配置された磁気抵
抗効果型素子と、を含んでいて、前記磁気抵抗効果型素
子が、前記マグネットのＮ極，Ｓ極の並び方向にほぼ垂
直な方向に延びる基礎感磁パターンから成る感磁部を備
え、その両端に直流電圧が印加されると共に、中点から
出力が取り出されるようになっており、且つ、前記磁気
抵抗効果型素子の基礎感磁パターンが、前記Ｎ極，Ｓ極
の並び方向に関して、マグネットの磁極幅λに対して、
０．３≦ｄ＜１なる広がりｄを有していることを特徴と
する直線送り装置、または前記磁気抵抗効果型素子の基
礎感磁パターンが、前記Ｎ極，Ｓ極の並び方向に垂直な
方向に対して、山形に屈曲することにより、傾斜して延
びるように形成されている直線送り装置により、達成さ
れる。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、駆動源の回転軸に取り付け
られた円筒状，円柱状または円板状のマグネットの周囲
に交互に着磁されたＮ極，Ｓ極の磁界が、これに対向し
て配設された磁気抵抗効果型素子に作用することによ
り、この駆動源の回転の方向及び速度が検出される。こ
の場合、基礎感磁パターンが傾斜していることにより、
基礎感磁パターンが周方向に関して広がり（基礎感磁パ
ターン幅）を有することになる。従って、磁気抵抗効果
型素子の出力信号は、マグネットとのギャップ長が比較
的狭くても、ピーク付近に波形乱れが生ずることがな
い。従って、出力信号のゼロクロス点が正確に検出され
ることになる。これにより、マグネットの各磁極のピッ
チに対応した高精度の位置検出が行われることになる。

【００１１】第一の感磁部と第二の感磁部が備えられて
いて、各感磁部の基礎感磁パターンが、周方向に関して
一番手前の基礎感磁パターンから磁極幅λだけ手前の基
準点から、２ｎλ及び（２ｎ−１）λの位置に、基礎感
磁パターンが配設されている場合には、隣接する基礎感
磁パターンに対して異なる磁極の磁界が作用することに
より、ＡＭ変調が改善される。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図１乃至図
２９を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べ
る実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的
に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲
は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載
がない限り、これらの態様に限られるものではない。

【００１３】図１は、本発明による磁気抵抗効果型素子
を組み込んだ直線送り装置の一実施例を示している。即
ち、図１において、直線送り装置１０は、駆動源として
のブラシ付きＤＣモータ１１と、このＤＣモータ１１の
回転軸１１ａに一体的に備えられたリードスクリュー１
２と、このリードスクリュー１２に螺合されたナット部
材１３と、上記ＤＣモータ１１の回転軸１１ａに取り付
けられ且つ周方向に交互にＮ極，Ｓ極が着磁されたマグ
ネット１４と、このマグネット１４に対向して固定配置
された角度検出用の磁気抵抗効果型素子１５と、リード
スクリュー１２の、ＤＣモータ１１に対して反対側の端
部近傍に配設された端点センサ１６とを有している。こ
こで、上記端点センサ１６は、ナット部材１３が図１に
おいて、リードスクリュー１２の左端部に到達したか否
かを検出するものであり、本実施例では、端点センサ１
６の出力は、ナット部材１３がこの端点センサ１６に接
触することにより立ち下がるようになっている。

【００１４】上記ブラシ付きＤＣモータ１１は、公知の
構成であり、外部から直流電流を供給することにより、
回転軸１１ａが回転駆動されるようになっている。尚、
駆動源としては、他の手段，例えばステッピングモータ
を用いてもよい。上記リードスクリュー１２は、図示の
場合、回転軸１１ａに直接にネジを形成することによっ
て、構成されているが、例えば回転軸１１ａに圧入，螺
着等によって取り付けられていてもよい。

【００１５】上記ナット部材１３は、このリードスクリ
ュー１２に螺合していることから、このリードスクリュ
ー１２の回転によって、矢印で示す方向に直線移動され
ると共に、図示しない移動対象物に連結されている。こ
れにより、このナット部材１３の矢印方向への直線移動
に伴って、上記移動対象物が矢印方向に移動されるよう
になっている。ここで、上記移動対象物は、例えばビデ
オカメラ用レンズ鏡筒のズームレンズ支持枠やフォーカ
ス用レンズ支持枠、あるいは光学ピックアップ支持部材
である。

【００１６】上記マグネット１４は、図２に示すよう
に、ＤＣモータ１１の回転軸１１ａに対して同軸上に取
り付けられたマグネットであって、例えば射出成形によ
り、一体成形されている。図示の場合、マグネット１４
は、円板状であるが、円筒状または円柱状のマグネット
であってもよい。円周方向に沿って多極着磁できるもの
であれば、他の態様でも利用が可能である。さらに、上
記マグネット１４は、図３に示すように、周方向に沿っ
て、交互にＮ極，Ｓ極に着磁されている。

【００１７】上記磁気抵抗効果型素子１５は、このマグ
ネット１４の半径方向外側にて、このマグネット１４の
外周面に対向するように固定配置されている。ここで、
この磁気抵抗効果型素子１５は、強磁性薄膜素子と呼ば
れるもので、例えばＮｉＦｅ，ＣｏＮｉ等の強磁性体の
薄膜に、磁界を作用させると、その抵抗値が変化するこ
とを利用して、磁界の変化を計測するものであり、例え
ばＶＴＲのキャプスタンモータの角速度検出等のために
一般に使用されている。

【００１８】上記磁気抵抗効果型素子１５の動作原理
を、以下に説明する。磁気抵抗効果型素子１５は、図４
の上部に示すように、磁極幅λでＮ極，Ｓ極が交互に並
ぶマグネットに対向して、幅λ／２の感磁パターンを形
成することにより構成されている。この場合、磁気抵抗
効果型素子１５は、後述するように、感磁パターンが、
中央にて一側（図示の場合、右側）に山形に突出するよ
うに、屈曲して形成されている。この感磁パターンの両
端にそれぞれ定電圧ＶｃｃとアースＧＮＤが接続され、
この感磁パターンの中点電位Ｖｓが出力信号（以下ＭＲ
出力信号という）として取り出される（図６参照）。

【００１９】上記マグネット１４が矢印方向に移動した
とき、このマグネット１４に対する相対位置に基づい
て、磁気抵抗効果型素子１５からは、中点電位Ｖｓとし
て、図４の下部のグラフに示すように、Ｖｃｃ／２を中
心とし、１磁極幅λに対して１周期のサイン波または擬
似サイン波が得られるようになっている。

【００２０】磁気抵抗効果型素子１５が、互いにλ／４
だけずれた位置に二つのパターンを有する場合には、磁
気抵抗効果型素子１５の各パターンの出力は、図５の上
段に示すように、Ｖｃｃ／２を中心とするサイン波及び
コサイン波になり、

【数１】

【数２】 で表わされる。

【００２１】この場合、磁気抵抗効果型素子１５は、図
６に示すように構成されている。図６において、磁気抵
抗効果型素子１５は、Ｖｃｃ側パターンとＧＮＤ側パタ
ーンが、１磁極幅λに対して、夫々λ／２だけ離れてい
ると共に、隣合う二つのパターンが、互いにλ／４だけ
離れている。このパターンにより、磁気抵抗効果型素子
１５は、図７に示す等価回路を有することになる。各抵
抗のうち、Ｒ１とＲ２，Ｒ３とＲ４，Ｒ５とＲ６は、そ
れぞれ同じ抵抗値を有している。

【００２２】この抵抗のうち、抵抗Ｒ１とＲ２，Ｒ３と
Ｒ４は、図４のマグネット１４の位置により作用する磁
界の強さが変化すると抵抗値がする。従って、出力端子
Ａ及びＢの出力は、マグネット１４の位置に基づいて、
図５の上段のグラフに示すように、それぞれＶｃｃ／２
を中心とするＡｓｉｎθ，Ａｃｏｓθとなる。これに対
して、抵抗Ｒ５，Ｒ６は、磁界の影響を受けない位置に
配設されているので、マグネット１４の位置に関係無
く、出力端子Ｓ０は、常にＶｃｃ／２の一定電圧を出力
することになる。

【００２３】図８は、図１の直線送り装置の電気的構成
を示している。図８において、直線送り装置１０は、磁
気抵抗効果型素子１５の出力端子Ａ，Ｓ０がそれぞれ反
転入力，非反転入力に接続された第一のコンパレータ２
１と、磁気抵抗効果型素子１５の出力端子Ｂ，Ｓ０がそ
れぞれ反転入力，非反転入力に接続された第二のコンパ
レータ２２と、各コンパレータ２１，２２の出力が入力
される位相弁別回路２３と、端点センサ１６からの出力
信号が入力される立ち下がり検出回路２８と、位相弁別
回路２３からの信号と立ち下がり検出回路２８からの信
号とが入力されるアップダウンカウンタ２４と、立ち下
がり検出回路２８からの信号が入力されるラッチ回路２
４ａとを有している。

【００２４】そして、このアップダウンカウンタ２４と
ラッチ回路２４ａからの信号はＣＰＵ２５に入力され、
このＣＰＵ２５によりＤ／Ａコンバータ２６を介してド
ライバ２７が制御されるようになっている。上記磁気抵
抗効果型素子１５は、回転軸１１ａの回転方向及び回転
速度により決まる上記ナット部材１３の移動方向及び移
動速度を、マグネット１４の回転方向及び回転速度によ
り検出する。

【００２５】上記コンパレータ２１，２２は、それぞれ
ＭＲセンサ１５の出力端子Ａ，ＢのＡｓｉｎθ，Ａｃｏ
ｓθと出力端子Ｓ０のＶｃｃ／２とを比較して、図５の
中段及び下段に示すデジタル信号ＰＡ，ＰＢを出力す
る。上記位相弁別回路２３は、コンパレータ２１，２２
からのデジタル信号ＰＡ，ＰＢに基づいて、回転軸１１
ａの回転方向及び信号のエッジを検出し、一方向である
場合には、アップパルスを、また他方向である場合に
は、ダウンパルスを、アップダウンカウンタ２４に出力
する。この場合、アップパルスは、例えばデジタル信号
ＰＡまたはＰＢに同期している。

【００２６】上記アップダウンカウンタ２４は、位相弁
別回路２３からのアップパルスまたはダウンパルスをカ
ウントすることにより、ＤＣモータ１の回転軸１１ａの
角度を検出する。上記ＣＰＵ２５は、アップダウンカウ
ンタ２４から出力されるカウンタ値に基づいて、回転軸
１１ａの角度情報（現在値）を算出し、この角度情報
と、移動対象物の所望の移動位置に対応する回転軸１１
ａの角度（目標値）との差から、ドライブ指令値を出力
する。

【００２７】この場合、ＣＰＵ２５は、図９に示すよう
に、外側の位置ループにて、アップダウンカウンタ２４
からのカウンタ値に基づいて、移動対象物の所望の移動
位置（目標値）と現在位置（現在値）とを比較して、そ
の差分に位置比例ゲインｋｐを掛けて、比例制御を行な
う。また、このＣＰＵ１５は、内側の速度ループにて、
カウンタ値の微分情報から速度を求め、その速度情報と
位置ループの結果を比較して、その差分に対して、比例
−積分制御するようになっている。かくして、ＣＰＵ２
５は、上記比例制御及び比例−積分制御の結果を、Ｄ／
Ａコンバータ２６によりアナログ信号に変換して、ドラ
イバ回路２７に出力する。これにより、このドライブ回
路２７は、このアナログ信号をバッファし、モータ１１
に電流を供給する。

【００２８】そして、図示の場合には、ｋｐ：位置比例
ゲイン，ｋ１：速度積分ゲイン，ｋ２：速度比例ゲイ
ン，ｓ：ラプラス演算子，ｋｔ：モータトルク定数，
Ｊ：モータイナーシャ，Ｄ：粘性項として、

【数３】 の演算が行なわれる。これにより、ドライバ２７により
駆動制御されるＤＣモータ１１においては、

【数４】 となる。かくして、

【数５】 により、移動後のカウンタ値が得られることになる。

【００２９】立下り検出回路２８は、端点センサ１６の
出力立下りを検出したとき、信号を出力する。この出力
により、アップダウンカウンタ２４のカウント値はクリ
アされて、絶対位置化され、且つラッチ回路２４ａによ
って、ＣＰＵ２５が初期化されるようになっている。

【００３０】本実施例による直線送り装置１０は、以上
のように構成されており、ＤＣモータ１１は、ＣＰＵ２
５からＤ／Ａコンバータ２６を介してドライバ２７によ
り駆動制御されることにより、回転される。これによ
り、回転軸１１ａが回転され、この回転軸１１ａのリー
ドスクリュー１２に螺合するナット部材１３がこの回転
軸１１ａの軸方向に沿って移動される。さらに、上記実
施例においては、磁気抵抗効果型素子１５は、その感磁
パターンが中央で屈曲することにより、周方向に垂直な
方向に対して斜めに延びていることになる。

【００３１】ここで、磁気抵抗効果型素子の感磁パター
ンがマグネットの周方向に垂直な方向に対する傾斜によ
る周方向の広がり（基礎感磁パターン幅）ｄとＭＲ出力
信号との関係について考察する。先づ、図１９に示すよ
うな従来と同様の構成の磁気抵抗効果型素子３０を用意
する。磁気抵抗効果型素子３０は、図面にて垂直方向ｙ
に延びる二組の感磁部３１及び３２を備えている。各感
磁部３１，３２は、上端での折り返しによりｙ方向に往
復する二組の基礎感磁パターン３１ａ，３１ｂと３２
ａ，３２ｂとから構成されていると共に、中間接点Ｓを
介して互いに直列に接続されている。ここで、マグネッ
トの横方向ｘの磁極幅λ（＝０．２ｍｍ）に対して、基
礎感磁パターン３１ａ，３１ｂの中心線の間隔、そして
基礎感磁パターン３２ａ，３２ｂの中心線の間隔は、そ
れぞれλに設定され、また基礎感磁パターン３１ｂと３
２ａの中心線の間隔は、λ／２に設定されている。さら
に、個々の基礎感磁パターン３１ａ，３１ｂと３２ａ，
３２ｂの折り返したパターンの間隔は、それぞれ０．０
２５ｍｍに設定されている。さらに、基礎感磁パターン
３１ａの下端には、アースＧＮＤが接続され、また基礎
感磁パターン３２ｂの下端には、定電圧Ｖｃｃが接続さ
れる。

【００３２】このような構成の磁気抵抗効果型素子３０
が、図１０に示すようにマグネット（図示せず）に対し
て傾斜せずに配設される場合、各基礎感磁パターン３１
ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの上端と下端のｘ方向に関
する距離即広がりｄが、

【数６】 となる。従って、中間接点Ｓ０からのＭＲ出力信号は、
図１２（Ａ）に示すように、磁気抵抗効果型素子３０と
マグネットとのギャップ長ｇの変化に応じて、ギャップ
長ｇが２５μｍから１００μｍ程度の範囲内に、波形の
ピーク付近に乱れを生ずることになる。

【００３３】ここで、上記磁気抵抗効果型素子３０が、
図１１に示すように、各基礎感磁パターン３１ａ，３１
ｂと３２ａ，３２ｂとがｙ方向に対して傾斜するように
配設されることにより、傾斜角度が大きくなるにつれ
て、上記ｄ／λは大きくなり、上記ｄ／λが０．１９１
（図１２（Ｂ）参照），０．２５６（図１２（Ｃ）参
照），０．３２２（図１２（Ｄ）参照）とすると、ＭＲ
出力信号の波形のピーク付近の乱れは、徐々に小さくな
り、ｄ／λ＝０．３２２のとき、波形の乱れは殆どなく
なる。

【００３４】即ち、図１２（Ａ）の傾斜しない場合に、
ギャップ長ｇが２５μｍから１００μｍ程度の範囲で観
測されたＭＲ出力信号のピーク付近に生ずる波形乱れ
は、傾斜角度が大きくなり、ｄ／λ＝０．２５６では、
波形乱れはほぼ観測され得なくなると共に、ｄ／λ＝
０．３２２では、ギャップ長ｇ＝２５μｍにおいても、
波形乱れが観測され得なくなる。さらに、基礎感磁パタ
ーン３１ａ，３１ｂと３２ａ，３２ｂとのｙ方向に対す
る傾斜角度を大きくすることにより、ｄ／λが大きくな
った場合にも、図１３及び図１４に示すように、波形乱
れが発生しないことがわかる。かくして、基礎感磁パタ
ーン３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂのｙ方向に垂直な
方向ｘに関する広がりｄが、０．３λ以上であれば、ギ
ャップ長ｇが小さい場合であっても、ＭＲ出力信号にお
ける波形乱れが発生せず、検出精度が向上することにな
る。

【００３５】次に、上記ｄ／λとＭＲ出力信号との関係
について考察する。図１５は、ギャップ長ｇに対する磁
気抵抗効果型素子３０のＭＲ出力信号のＰ−Ｐ値を示す
グラフである。このグラフによれば、上記磁気抵抗効果
型素子３０の傾斜角度をさらに大きくして、上述したｄ
／λの値を大きくしていくと、図１５に示すように、ｄ
／λが大きくなるにつれて、ＭＲ出力信号が小さくなる
ことが示されている。そして、ｄ／λ＝１のとき、ＭＲ
出力信号は、ほぼゼロとなる。従って、ＭＲ出力信号の
ピーク付近の波形乱れが発生せず、且つＭＲ出力信号の
大きさが検出可能であるような、ｄ／λの範囲は、

【数７】 となる。ここで、ＭＲ出力信号はできるだけ大きい方が
検出におけるＳ／Ｎ比の点で有利であることから、ｄ／
λの最適値は、

【数８】 となる。

【００３６】かくして、磁気抵抗効果型素子３０と対向
するマグネットとの間のギャップ長ｇが比較的狭く、こ
れにより磁気抵抗効果型素子３０のＭＲ出力信号のピー
ク付近に波形乱れが生ずるような場合には、磁気抵抗効
果型素子３０の基礎感磁パターン３１ａ，３１ｂ，３２
ａ，３２ｂがマグネットの周方向に垂直なｙ方向に関し
て傾斜されることにより、基礎感磁パターンの周方向に
関する広がりｄが大きくなって、基礎感磁波ターンの広
がりｄとマグネットの磁極幅λとの比ｄ／λが約０．３
に調整されることにより、出力波形の乱れが排除され、
高精度の検出が可能になる。

【００３７】尚、上記考察においては、真っ直に延びる
第一及び第二の感磁部３１，３２の基礎感磁パターン３
１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ（所謂ダブルパターン）
を有する磁気抵抗効果型素子３０が使用されているが、
図１６（Ａ）に示すように、一つの感磁部４１を有する
磁気抵抗効果型素子４０が構成されてもよい。この磁気
抵抗効果型素子４０は、円筒マグネットに対して対向さ
れるような場合に、ダブルパターンの構成が不可能であ
ることから、使用される。また、磁気抵抗効果型素子４
０は、その基礎感磁パターン４１ａ，４１ｂのみが所定
角度だけ傾斜して、ｄ／λ＝０．３となるように形成さ
れている。これにより、磁気抵抗効果型素子４０は、全
体が斜めに配設される場合に比較して、上下方向に必要
な収容スペースが小さく済み、小型化に適した構成とな
る。

【００３８】上記磁気抵抗効果型素子４０におけるＭＲ
出力信号は、ギャップ長ｇの変化に対して、図１７に示
すようになると共に、ギャップ長ｇとＭＲ出力信号との
関係は、図１８にて符号Ａで示すように、またギャップ
長ｇとＡＭ変調との関係は、図１８にて符号Ｂで示すよ
うになる。従って、磁気抵抗効果型素子４０におけるギ
ャップ長ｇとＡＭ変調との関係は、かなり悪化すること
になる。これは、各基礎感磁パターン例えば基礎感磁パ
ターン４１ａにおいては、その長さ方向が容易磁化方向
であることから、初期においては、磁化ベクトルの方向
は、図１９または図２０にて矢印Ｐ方向（あるいは反対
方向）である。従って、マグネットによる磁界の方向
は、ｘ−ｚ平面（ｚ軸は紙面に垂直な方向）内にあっ
て、図１９に示すように磁界Ｘが、または図２０に示す
ように磁界−Ｘが加えられた場合には、磁界Ｘ，−Ｘと
上記磁化ベクトルとのなす角θ１，θ２は、基礎感磁パ
ターン４１ａの傾斜角の分だけ異なることになる。これ
により、磁気抵抗効果型素子４０のＭＲ出力信号は、一
つの磁極の移動により、１サイクルの信号が得られるこ
とから、１サイクルおきに出力レベルが異なることにな
る。

【００３９】そこで、図２１に示すように、第一の感磁
部５１と第二の感磁部５２が、それぞれ複数の基礎感磁
パターンにより構成されている場合に、一番手前（図に
おいて一番左の端部）の感磁パターンからさらにλだけ
手前の点を基準として、この基準点から２ｎλの位置及
び（２ｎ−１）λの位置に、基礎感磁パターンを配設す
ることにより、基礎感磁パターンが傾斜していても、図
１８にて符号Ｃ，Ｄで示すように、ＡＭ変動の小さいＭ
Ｒ出力信号が得られることになる。

【００４０】また、磁気抵抗効果型素子は、図２２また
は図２３に示すように構成されていてもよい。図２２ま
たは図２３において、磁気抵抗効果型素子６０は、シン
グルパターンの基礎感磁パターン６１，６２を有してい
る。この場合、各基礎感磁パターン６１，６２は、その
長手方向の中央で周方向に向かって山形に突出するよう
に、屈曲している。この場合、屈曲方向は、図２２に示
すように、右方であってもよく、また図２３に示すよう
に、左方であってもよい。これにより、各基礎感磁パタ
ーン６１，６２は、図２２及び図２３において、その上
部と下部が互いに異なる側に同じ角度だけ傾斜している
ことになる。従って、例えば図２２の基礎感磁パターン
６１に関して、磁化ベクトルの方向は、図２４及び図２
５に示すように、上部６１ａでは、矢印Ｐ方向に、また
下部６１ｂでは、矢印Ｑ方向になる。従って、磁界Ｘが
加えられると、図２４に示すように、磁界Ｘと上部６１
ａ，下部６１ｂとのなす角はそれぞれθ３，θ４とな
り、また磁界−Ｘが加えられると、磁界−Ｘと上部６１
ａ，下部６１ｂとのなす角はそれぞれθ４，θ３とな
る。これにより、基礎感磁パターン６１の全体の磁化ベ
クトルの方向は、磁界Ｘの場合も、磁界−Ｘの場合も、
（θ３＋θ４）／２となり、磁界が反転したとしても、
磁化ベクトルの方向は変動しない。

【００４１】従って、上述したように中央で屈曲した基
礎感磁パターンの場合には、磁気抵抗効果型素子におけ
るＭＲ出力信号は、ギャップ長ｇの変化に対して、図２
６に示すようになると共に、ギャップ長ｇとＭＲ出力信
号との関係は、図１８にて符号Ｅで示すように、またギ
ャップ長ｇとＡＭ変調との関係は、図１８にて符号Ｆで
示すようになる。これにより、磁気抵抗効果型素子４０
におけるギャップ長ｇとＡＭ変調との関係は、ダブルパ
ターンの場合と同様に改善されることになる。かくし
て、図６に示した磁気抵抗効果型素子１５においても、
同様に基礎感磁パターンが屈曲しているので、ギャップ
長ｇとＡＭ変調との関係が改善され、高精度の検出が可
能となる。

【００４２】図２７及び図２８は、本発明による磁気抵
抗効果型素子の他の実施例を示している。図２７及び図
２８において、磁気抵抗効果型素子７０は、シングルパ
ターンの基礎感磁パターン７１，７２を有している。こ
の場合、各基礎感磁パターン７１，７２は、その長手方
向に関して二ヶ所で周方向に向かって山形に突出するよ
うに、屈曲している。この場合、屈曲方向は、図２７に
示すように、右方であってもよく、また図２８に示すよ
うに、左方であってもよい。これにより、各基礎感磁パ
ターン７１，７２は、図２７及び図２８において、その
偶数個の屈曲部分が交互に異なる側に同じ角度だけ傾斜
していることになる。従って、各基礎感磁パターン７
１，７２に関して、平均磁化ベクトルの方向は、図面に
て左右方向に対して垂直になる。これにより、基礎感磁
パターン６１の全体の磁化ベクトルの方向は、磁界Ｘの
場合も、磁界−Ｘの場合も等しく、磁界が反転したとし
ても、磁化ベクトルの方向は変動しない。

【００４３】図２９は、本実施例による直線送り装置を
ズームレンズ送り機構として組み込んだビデオカメラ用
レンズ鏡筒を示している。即ち、図２９において、ビデ
オカメラ用レンズ鏡筒８０は、順次にそれぞれレンズを
支持する対物レンズ枠８１，第二レンズ枠８２，絞り枠
８３，第三レンズ枠８４及び第四レンズ枠８５と、これ
らレンズ枠及び絞り枠が取り付けられるフレーム８６と
から構成されている。

【００４４】上記対物レンズ枠８１は、第二レンズ枠８
２，絞り枠８３，第三レンズ枠８４及び第四レンズ枠８
５と共に一体的にレンズ群を構成している。第四レンズ
枠８５はムービングコイル８５ａを具え、その周りに固
定配置されたマグネット８５ｂ内に嵌挿されている。こ
のムービングコイル８５ａが通電されると、このムービ
ングコイル８５ａとマグネット８５ｂが所謂リニアモー
タとして作用して、全体に光軸方向に移動されるように
なっている。

【００４５】また、第二レンズ枠８２は、図１に示され
る直線送り装置と同様に磁気抵抗効果型素子付き直線送
り装置８７により、対物レンズ枠８１に対して、光軸方
向に沿って移動可能に支持されている。この場合、磁気
抵抗効果型素子８７ａは、フレーム８６に固定保持され
ていると共に、この直線送り装置８７のナット部材８７
ａが、第二レンズ枠８２に連結されている。この場合、
上記磁気抵抗効果型素子８７ａは、その感磁部の基礎感
磁パターンが、図６に示した磁気抵抗効果型素子１５と
同様に、マグネットの周方向に垂直な方向に対して傾斜
して延びている。これにより、この直線送り装置８７の
駆動源に通電することで、第二レンズ枠８２が対物レン
ズ８１，第三レンズ枠８４，第四レンズ枠８５に対し
て、相対的に移動されるようになっている。

【００４６】このように構成されたビデオカメラ用レン
ズ鏡筒８０によれば、ムービングコイル８５ａに適宜に
通電することにより、対物レンズ枠８１，第二レンズ枠
８２，第三レンズ枠８４，第四レンズ枠８５が一体的に
光軸方向に移動され、フォーカシングが行われる。ま
た、直線送り装置８７の駆動源に適宜に通電することに
より、第二レンズ枠８２が、対物レンズ枠８１，第三レ
ンズ枠８４，第四レンズ枠８５に対して相対的に光軸方
向に移動され、ズーミングが行われる。

【００４７】例えば駆動源としてＤＣモータを使用した
直線送り装置８７において、ＤＣモータの直径を１０ｍ
ｍφとし、磁気抵抗効果型素子用マグネットの直径８ｍ
ｍφ，着磁ピッチλを２００μｍ，リードスクリューの
ピッチを０．５ｍｍとすると、１λ当たり４パルスの磁
気抵抗効果型素子出力が得られる。従って、１パルス当
たりの位置分解能は、

【数９】 により、１μｍとなる。これに対して、例えば従来の磁
気抵抗効果型素子を備えていない、ステッピングモータ
を使用した送り装置の場合には、極数１０の場合、１回
転２０パルスであるから、１パルス当たりの分解能は２
５μｍとなる。かくして、本発明による直線送り機構８
７を使用することによって、従来のステッピングモータ
に比較して、２５倍の分解能が実現される。従って、よ
り高精度の送りが可能となる。

【００４８】かくして、直線送り装置８７を使用するこ
とにより、ズーミングの際の第二レンズ枠８２の移動に
関する分解能が、一桁程度改善されることになり、合焦
性能が改善される。

【００４９】このように、上述の実施例によれば、駆動
源の回転軸に取り付けられた円筒状，円柱状または円板
状のマグネットの周囲に交互に着磁されたＮ極，Ｓ極の
磁界が、これに対向して配設された磁気抵抗効果型素子
に作用することにより、この駆動源の回転の方向及び速
度が、高精度で検出される。かくして、ナット部材の所
望位置への移動が高精度で行われる。

【００５０】さらに、磁気抵抗効果型素子の基礎感磁パ
ターンがマグネットの周方向に垂直な方向に対して斜め
に延びていることにより、この周方向に関して広がりを
有していることから、磁気抵抗効果型素子のＭＲ出力信
号は、ギャップ長が比較的狭い場合であっても、ピーク
付近に波形乱れが発生するようなことはなく、正確な検
出が行なわれ得ることになる。

【００５１】レンズ送り機構を有するビデオカメラ用レ
ンズ鏡筒において、レンズ送り機構として、上述した直
線送り装置が備えられている場合には、レンズ送りが、
高精度で且つ高速度で、而も低コストで行われることに
なる。ズームレンズ送り機構及びフォーカス用レンズ送
り機構を有するビデオカメラ用レンズ鏡筒において、ズ
ームレンズ送り機構として、上述した直線送り装置が備
えられている場合には、ズーミングが、高精度で且つ高
速度で、而も低コストで行われることになる。

【００５２】尚、上述した実施例において、フォーカシ
ング送り装置にも、このような直線送り装置を組み込む
ことが可能である。これにより、フォーカシングの速度
及び性能が共に改善されることになる。さらに、図２９
の実施例においては、ズーミング用のモータとしてリニ
アモータが使用されているので、本発明による直線送り
装置をズーミングに利用することによって、従来のステ
ッピングモータを使用する場合に比較して、約１０倍程
度の高速化が行われる。

【００５３】また、上記実施例においては、本発明によ
る直線送り装置をビデオカメラ用レンズ鏡筒８０に適用
した場合について説明したが、これに限らず、軸送り機
構により光学ディスクの半径方向に移動される光学ピッ
クアップを有する光学ピックアップシステムにおいて、
光学ピックアップの軸送り機構として、本発明による直
線送り装置を適用することも可能である。この場合に
は、光学ピックアップの光学ディスクに対する所望位置
へのアクセスが、高速且つ高精度で行なわれ、アクセス
時間が大幅に短縮されると共に、コストが低減され、而
も小型化が可能である。

【００５４】さらに、本発明による直線送り装置は、プ
リンタにおけるプリンタヘッドの送り機構に適用するこ
とも可能である。この場合、プリンタヘッドの移動が、
高速度且つ高精度で行われることになり、印字速度及び
印字精度が向上されることになる。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、簡
単且つ小型の構成により、低コストで、高精度の送りが
行われるようにした、直線送り装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気抵抗効果型素子を備えた直線
送り装置の一実施例を示す側面図である。

【図２】図１の直線送り装置における回転軸とマグネッ
トを示す側面図である。

【図３】図１の直線送り装置におけるマグネットと磁気
抵抗効果型素子との関係を示す部分拡大斜視図である。

【図４】マグネットの各磁極と磁気抵抗効果型素子の出
力の関係を示す概略図である。

【図５】図１の直線送り装置における磁気抵抗効果型素
子の各出力を示すグラフである。

【図６】図１の直線送り装置における磁気抵抗効果型素
子のパターン構成を示す拡大平面図である。

【図７】図６の磁気抵抗効果型素子の等価回路図であ
る。

【図８】図１の直線送り装置の電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】図８のカウンタによるカウンタ値に基づく制御
を示すブロック図である。

【図１０】本発明の原理を示すための磁気抵抗効果型素
子の構成を示す概略図である。

【図１１】図１０の磁気抵抗効果型素子をマグネットに
対して傾斜させて配置した場合の概略図である。

【図１２】図１０の磁気抵抗効果型素子の傾斜による基
礎感磁パターンの広がりｄとＭＲ出力信号に発生する波
形乱れの実験結果を示す信号波形図である。

【図１３】図１０の磁気抵抗効果型素子の傾斜による基
礎感磁パターンの広がりｄとＭＲ出力信号に発生する波
形乱れの実験結果を示す信号波形図である。

【図１４】図１０の磁気抵抗効果型素子の傾斜による基
礎感磁パターンの広がりｄとＭＲ出力信号に発生する波
形乱れの実験結果を示す信号波形図である。

【図１５】図１０の磁気抵抗効果型素子の傾斜による基
礎感磁パターンの広がりｄとＭＲ出力信号の実験結果を
示すグラフである。

【図１６】図１０の磁気抵抗効果型素子の基礎感磁パタ
ーンの変形例を示す図である。

【図１７】図１６の磁気抵抗効果型素子によるギャップ
長の変化によるＭＲ出力信号を示す信号波形図である。

【図１８】図６，図１７及び図２２の磁気抵抗効果型素
子におけるギャップ長とＭＲ出力信号，ＡＭ変調との関
係を示すグラフである。

【図１９】図１６の磁気抵抗効果型素子における磁界Ｘ
による基礎感磁パターンに発生する磁化ベクトルを示す
概略図である。

【図２０】図１６の磁気抵抗効果型素子における磁界−
Ｘによる基礎感磁パターンに発生する磁化ベクトルを示
す概略図である。

【図２１】ダブルパターン構造の磁気抵抗効果型素子の
基礎感磁パターンのＡＭ変調改善のための配置例を示す
概略図である。

【図２２】本発明による磁気抵抗効果型素子の第二の実
施例を示す概略平面図である。

【図２３】本発明による磁気抵抗効果型素子の第三の実
施例を示す概略平面図である。

【図２４】図２２の磁気抵抗効果型素子における磁界Ｘ
による基礎感磁パターンに発生する磁化ベクトルを示す
概略図である。

【図２５】図２２の磁気抵抗効果型素子における磁界−
Ｘによる基礎感磁パターンに発生する磁化ベクトルを示
す概略図である。

【図２６】図２２の磁気抵抗効果型素子によるギャップ
長の変化によるＭＲ出力信号を示す信号波形図である。

【図２７】本発明による磁気抵抗効果型素子の第四の実
施例を示す概略平面図である。

【図２８】本発明による磁気抵抗効果型素子の第五の実
施例を示す概略平面図である。

【図２９】本発明の実施例による直線送り装置を組み込
んだビデオカメラ用レンズ鏡筒のズームレンズ送り機構
の一実施例を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１０ 直線送り装置 １１ ブラシ付きＤＣモータ １１ａ 回転軸 １２ リードスクリュー １３ ナット部材 １４ マグネット １５ 磁気抵抗効果型素子 １６ 端点センサ ２１，２２ コンパレータ ２３ 位相弁別回路 ２４ アップダウンカウンタ ２４ａ ラッチ回路 ２５ ＣＰＵ ２６ Ｄ／Ａコンバータ ２７ ドライバ ２８ 立下り検出回路 ３０ 磁気抵抗効果型素子 ３１，３２ 感磁部 ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ 基礎感磁パターン ４０ 磁気抵抗効果型素子 ４１，５１，５２ 感磁部 ４１ａ，４１ｂ 基礎感磁パターン ６０ 磁気抵抗効果型素子 ６１，６２ 基礎感磁パターン ６１ａ 上部 ６１ｂ 下部 ７０ 磁気抵抗効果型素子 ７１，７２ 基礎感磁パターン ８０ ビデオカメラ用レンズ鏡筒 ８１ 対物レンズ枠 ８２ 第二レンズ枠 ８３ 絞り枠 ８４ 第三レンズ枠 ８５ 第四レンズ枠 ８６ フレーム ８７ 直線送り装置 ８７ａ 磁気抵抗効果型素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−204374（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−119555（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−3158（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 5/00 - 7/20 H02K 11/00 - 11/04 G01R 33/00 - 33/26 G01D 5/00 - 5/252 G01D 5/39 - 5/62 G01P 3/00 - 3/80

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源と、この駆動源の回転軸に一体的
   に備えられたリードスクリューと、このリードスクリュ
   ーに螺合されたナット部材と、前記駆動源の回転軸に取
   り付けられ且つ周方向に交互にＮ極，Ｓ極が着磁された
   マグネットと、このマグネットに対向して固定配置され
   た磁気抵抗効果型素子と、を含んでいて、 前記磁気抵抗効果型素子が、前記マグネットのＮ極，Ｓ
   極の並び方向にほぼ垂直な方向に延びる基礎感磁パター
   ンから成る感磁部を備え、その両端に直流電圧が印加さ
   れると共に、中点から出力が取り出されるようになって
   おり、且つ、前記磁気抵抗効果型素子の基礎感磁パター
   ンが、前記Ｎ極，Ｓ極の並び方向に関して、マグネット
   の磁極幅λに対して、０．３≦ｄ＜１なる広がりｄを有
   していることを特徴とする直線送り装置。
2. 【請求項２】 前記磁気抵抗効果型素子の基礎感磁パタ
   ーンが、前記Ｎ極，Ｓ極の並び方向に垂直な方向に対し
   て、山形に屈曲することにより、傾斜して延びるように
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直線
   送り装置。