JP3873515B2 - Position detection device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出装置に関し、例えばカメラのＡＦ機構に使用されるムービングコイルユニットに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
位置検出装置の種類は非常に多いが、原理的に分類すると、機械式センサ、電気式センサ、光学式センサ、流体式センサがある。また検出対象と接触するか否かによって、接触式センサ、非接触式センサに分類できる。このうち、どの分類のセンサを用いるのかは、検出対象の種類によって異なる。
【０００３】
ところで、カメラの自動焦点合わせ（ＡＦ）機構は、ピント検出部、演算制御部およびレンズ駆動部からなる。このうちピント検出部は、いわゆるＡＦモジュールと呼ばれる要素で、例えば図２〜図５に示すように、検出光学系（ＡＦレンズ）２１と検出素子（ＣＣＤ）２２で構成されている。演算制御部は、ＣＣＤ２２からの像情報およびＡＦレンズ２１からのレンズ情報を所定のＡＦアルゴリズムにしたがって高速演算するものである。レンズ駆動部は、演算制御部の演算結果に基づいてＡＦレンズ２１の進退、フォーカシングを駆動する機構である。
【０００４】
このようなレンズ駆動部のアクチュエータによる位置決め精度等を向上させるには、上記ＡＦ機構に搭載可能な位置検出装置を用いて位置情報をフィードバックする方法が考えられる。なお、レンズ駆動部のアクチュエータのような小型機器に対しては、通常、外乱による位置決め精度等への影響を防止するため、非接触式の位置検出装置を用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記カメラのＡＦ機構に搭載可能な非接触式の位置検出装置としては、例えば光学センサの一種であるフォトインタラプタ等の使用も考えられるが、この場合には位置検出装置をアクチュエータの外部に配置しなければならないので、寸法上の問題がある。例えば直径２０ｍｍの球体内にＡＦ機構を搭載した光学系を配置する場合を想定してみれば、位置検出装置はできるだけ小型（特に薄型）かつ軽量でアクチュエータの内部に配置できるものであることが望ましいことが容易に理解できる。このことはカメラのＡＦ機構以外の小型機器についても同様である。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型かつ軽量化が可能で、検出対象となる小型機器等の位置決め制御等に使用可能な非接触式の位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、固定側に対して移動側を移動させる駆動手段を備え、上記固定側と上記移動側の一方に設置され、環状に巻回され、交流印加手段に接続された励磁コイルと、上記固定側と上記移動側の他方に設置され、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとを具備し、上記交流印加手段により上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力により、上記駆動手段によって上記検出コイルが上記励磁コイルに対して相対的に平行移動したときの上記励磁コイルに対する上記検出コイルの相対的な移動位置を検出することを特徴とする位置検出装置として構成されている。
【０００８】
このような位置検出装置の検出部は、励磁コイルと検出コイルという非常に簡単な構成となるので、検出部の小型（薄型）かつ軽量化が容易であり、これを検出対象に組み込むことにより、検出対象となる機器自体をも小型化できる。また、このような構成によれば、励磁コイルに交流が印加されたときに励磁コイルに発生する交流磁界により検出コイルに起電力が発生し、この起電力に基づいて上記検出コイルが上記励磁コイルに対して相対的に平行移動したときの上記励磁コイルに対する上記検出コイルの相対的な移動位置が検出されるので、上記検出コイルと励磁コイルのいずれか一方を検出対象に取り付ければ、他方とは何ら物理的な接触を行うことなく検出対象の移動位置を高感度で検出できる。この位置情報をフィードバックさせれば、検出対象の位置決め制御等の精度を向上させることができる。
【０００９】
例えば上記励磁コイルは、少なくとも１つのループを有するコイルであるものとすればよい（請求項２）。
【００１０】
請求項３の発明は、固定側に対して移動側を移動させる駆動手段を備え、上記固定側と上記移動側の一方に設置され、第１、第２のループとして並設され、互いに逆極性に励磁電源に接続された励磁コイルと、上記固定側と上記移動側の他方に設置され、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとを具備し、上記励磁電源によって上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力により、上記駆動手段によって上記励磁コイルの両ループの並設方向と平行に上記検出コイルが上記励磁コイルに対して相対的に移動したときの上記励磁コイルに対する上記検出コイルの相対的な移動位置を検出することを特徴とする位置検出装置として構成されている。
【００１１】
このような構成によれば、励磁コイルの第１、第２のループに、互いに逆極性の交流が印加されたときに励磁コイルに発生する交流磁界により検出コイルに起電力が発生し、この起電力に基づいて上記励磁コイルの両ループの並設方向と平行に上記検出コイルが上記励磁コイルに対して相対的に移動したときの上記励磁コイルに対する上記検出コイルの相対的な移動位置が検出されるので、上記検出コイルと励磁コイルのいずれか一方を検出対象に取り付ければ、他方とは何ら物理的な接触を行うことなく検出対象の移動位置をさらに高感度で検出できる。この位置情報をフィードバックさせれば、検出対象の位置決め制御等の精度をさらに向上させることができる。
【００１２】
例えば上記励磁コイルは、平面視８の字状に巻回されたコイルからなるものとするか（請求項４）、あるいは、その第１、第２のループが、それぞれ個別のループを有するコイルであるものとすればよい（請求項５）。
【００１３】
さらに、上記第１、第２のループが、それぞれ独立に交流を印加可能なコイルであるものとすれば（請求項６）、各ループの励磁電流を調節することにより検出感度を調整してさらに高感度の位置検出ができる。
【００１４】
さらに、上記検出コイルが、複数のコイルを直列に接続したものであれば（請求項７）、検出コイル全体の出力値を上げてさらに高感度の位置検出ができる。
【００１５】
さらに、上記励磁コイルと上記検出コイルの少なくとも一方が、ループの内側に磁性体を配設したものであることとすれば（請求項８）、励磁コイルに発生する磁束密度を上げることができるので、検出感度を上げることができる。
【００１６】
さらに、上記励磁コイルと上記検出コイルを挟設するヨークを具備すれば（請求項９）、もれ磁束を減らすことができるので、検出感度を上げることができる。
【００１７】
さらに、上記第１、第２のループが、平面視で略等しい面積の２つの空間領域を有するか（請求項１０）、あるいは、これに加えてさらに上記２つの空間領域が線対称に形成すれば（請求項１１）、励磁コイルにより発生する磁界が両領域で均等なものとなるので、さらに高感度での位置検出が可能となる。
【００１８】
さらに、上記検出コイルのループの内側に、上記励磁コイルの外形に対して平面視で少なくとも上記相対的なスライドのストローク分だけ小さい面積の空間領域を有しているものとすれば（請求項１２）、励磁コイルにより発生する磁界内から検出コイルがはみ出すことがなくなるので、さらに高感度での位置検出が可能となる。
【００１９】
その結果、小型かつ軽量化が可能で、検出対象となる小型機器等の位置決め制御等に使用可能な非接触式の位置検出装置を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は本発明を具体化したもの一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２１】
図１は本発明の実施形態１にかかる位置検出装置まわりの概略構成図である。同図に示すように、本発明の実施形態１にかかる位置検出装置（以下、「本装置」という。）の検出対象である小型機器としては、例えばカメラの自動焦点合わせ（ＡＦ）機構のアクチュエータであるムービングコイルユニット１があげられる。ムービングコイルユニット１は、同一平面内に平行配置された２個の永久磁石２、３と、磁石２、３に対向配置され、平面視で円環状に巻回されたムービングコイル４と、ムービングコイル４に流す電源電流を制御する電流制御手段５とを具備している。
【００２２】
そして本装置は、例えば並設された第１、第２ループをなすように平面視８の字状に巻回された励磁コイル６と、励磁コイル６に対向配置され、平面視０の字状に巻回された検出コイル７と、励磁コイル６の両ループに互いに逆極性に接続された交流印加手段（励磁電源に相当）８と、交流印加手段８により励磁コイル６の両ループにそれぞれ交流が印加されたときに検出コイル７に発生する起電力を検出する起電力検出手段９とを備えるとともに、励磁コイル６の両ループの並設方向と平行に検出コイル７が励磁コイル６に対して相対的に移動可能となるように検出コイル７をムービングコイル４内側に取り付け、かつ励磁コイル６を磁石２、３側に取り付けた構成となっている。また励磁コイル６の両ループは、平面視で略等しい面積の２つの空間領域を有しており、これら２つの空間領域が線対称に形成されている。なお、励磁コイル６と検出コイル７とで、ムービングコイル４の移動位置を検出する位置検出部１０を構成しているが、この構成については、上記した８の字状コイルと０の字状コイルとの組み合わせの他にも後述するように種々のものがある。
【００２３】
以下、本装置をカメラのＡＦ機構に搭載したときの詳細構成について図２〜図５を参照して説明する。図２〜図５はいずれもカメラのＡＦ機構の構造を示す図で、図２は正面図、図３は側面図、図４は上面図及び図５は側断面図である。図中には、直径約２０ｍｍの球体２０内に本装置を搭載したＡＦ機構が配置されている。球体２０にはこの他にも図示しないアクチュエータが配置されており、寸法的余裕はない。
【００２４】
ＡＦ機構は、ピント検出部、演算制御部およびレンズ駆動部からなる。このうちピント検出部は、いわゆるＡＦモジュールと呼ばれる要素で、図２〜図５に示すように、検出光学系（ＡＦレンズ）２１と検出素子（ＣＣＤ）２２で構成されている。演算制御部は、ＣＣＤ２２からの像情報およびＡＦレンズ２１からのレンズ情報を所定のＡＦアルゴリズムにしたがって高速演算するものである。レンズ駆動部は、演算制御部の演算結果に基づいてＡＦレンズ２１の進退、フォーカシングを駆動する機構で、本装置は、そのようなレンズ駆動部のアクチュエータである上記したようなムービングコイルユニット１の位置検出に使用される。
【００２５】
本装置を搭載したＡＦ機構では、ＡＦレンズ２１を内部配置した鏡胴２３をカメラ本体２４上に弾性的に支持する板状のばね２５、２６を備えており、ムービングユニット１のムービングコイル４はこれらのばね２５、２６の弾性力に抗して鏡胴２３を前後方向に駆動するようになっている。磁石２、３は上側ヨーク１１の下面に取り付けられており、さらに下方に配置された下側ヨーク１２との間に有意な隙間ｄを形成している。この隙間ｄにムービングコイル４が移動可能に挿入されている。上側ヨーク１１と下側ヨーク１２は、接続部２７を介してカメラ本体２４にビス止め等の適当な方法にてしっかりと固定されている。そして、上側ヨーク１１と下側ヨーク１２は、磁石２、３のＮ極とＳ極を磁気的及び構造的に連結する役割を果たし、磁石２、３の磁界による磁束分布を所望の形に近づける。ムービングコイル４はこの磁束中に配置されている。
【００２６】
一方、ばね２５、２６は円筒形の鏡胴２３をその前後（すなわちＡＦレンズ２１の進退方向）で挟み込むように配置され、両者で平行ばねを形成している。したがって、ばね２５、２６はＡＦレンズ２１の進退方向にのみたわませることができる。ムービングコイル４は円環状に巻回されることによって、コイルだけで移動子をなすものであり、鏡胴２３を跨ぐようにコイル両端部から接続部２８、２９がそれぞれ下方に延設され、鏡胴２２の両側面に固定されている。したがって、ムービングコイル４は鏡胴２３の前後に配置されたばね２５、２６を介してカメラ本体２４に弾性的に連結され、いわゆる自己保持機構を有さない。
【００２７】
いま磁石２、３により、図３中のＰ方向に磁力線が流れているものとすると、ムービングコイル４に電源からの電流を図４中のＡＡ方向に流すと、ムービングコイル４にはフレミングの左手の法則による電磁力が働いてムービングコイル４は図３、図４中のＢＢ方向に動き出す。一方、ムービングコイル４に上記ＡＡ方向と逆の方向に電流を流すと、ムービングコイル４は上記ＢＢ方向と逆の方向であるＣＣ方向に動き出す。いずれの場合にも、外乱がなければ、この電磁力とばね２５、２６の弾性力とのつりあったところにムービングコイル４は静止する。したがって、ムービングコイル４の位置は、ムービングコイル４に流す電流で決まる。本実施形態では、ムービングコイル４の移動量を検出する本装置の位置検出部１０をユニット本体内に備えている。以下、本装置の特徴をなす位置検出部１０について詳述する。
【００２８】
（１）位置検出部の構成
図１においては、励磁コイル６は上側ヨーク１１または磁石２、３間に接着材等の適当な方法にて振動時にも脱落しないようにしっかりと固定されている。一方、検出コイル７はムービングコイル４の円環内に上記と同様の方法にて固定されている。励磁コイル６、検出コイル７、上側ヨーク１１、下側ヨーク１２、ムービングコイル４より位置検出部１０が構成され、各構成要素の中心１３は、ムービングコイル４に電流を流す前である初期状態では一致するように調整されている。この初期状態における励磁コイル６と検出コイル７との位置関係は、平面視では、図６に示すようになっており、検出コイル７は、図中の矢印ＸＸで示す移動方向においては励磁コイル６の長さよりも検出コイル７の前後移動ストローク分（すなわちムービングコイル４の前後移動ストローク分）Ｓ、Ｓだけ短いか、または、それ以上短くなっている。また、移動方向ＸＸと直角の矢印ＹＹで示す非移動方向においては励磁コイル６の長さと等しいか、または、それ以下の長さとなっている。したがって、検出コイル７は、そのループの内側に励磁コイル６の外形に対して平面視で少なくともその移動ストローク分だけ小さい面積の空間領域を有することになる。以下、このような構成を有する位置検出部１０の動作原理等について説明する。
【００２９】
（２）位置検出部の動作原理等
図７〜図９に検出原理を示す。励磁コイル６に交流を入力すると、８の字状コイルの各空間領域に交流磁界が発生する。いま、図７（ａ）に示すように、励磁コイル６の図面上で左側のコイルには反時計回りに電流が流れているとすると、この左側のコイル内側の領域Ｉには一定の密度分布で上向きの磁束３０が発生する。また、これと同時に励磁コイル６の図面上で右側のコイルには時計回りに電流が流れているとすると、この右側のコイル内側の領域ＩＩには一定の密度分布で下向きの磁束３１が発生する。検出コイル７が励磁コイル６の中心にある初期状態では、検出コイル６内側の図面上で左側の領域ＩＩＩａを通る上向きの磁束３０の量と、図面上で右側の領域ＩＩＩｂを通る下向きの磁束３１の量はほぼ等しいので、磁気的バランスが保たれて検出コイル７には起電力が生じない。
【００３０】
図７（ｂ）はこのときに検出コイル７に発生する起電力の大きさと位相とをそれぞれを示している。励磁コイル６の領域Ｉ、ＩＩ周りのそれぞれのコイル部分に印加される交流はその大きさが同一で逆位相となっているため、領域Ｉ、ＩＩで上向きの磁束と下向きの磁束が同量づつ発生している。ここで検出コイル７は領域Ｉ、ＩＩに均等にかかっているので、領域ＩＩＩａ、ＩＩＩｂにも上向きの磁束と下向きの磁束が同量づつ通過することになり、大きさが同一で逆位相の起電力が発生する。これらの起電力が時間軸で変化する様子を図中の上段（領域ＩＩＩａ）と中段（領域ＩＩＩｂ）にそれぞれ示している。よって、検出コイル全体の領域（ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）を通過する上向きの磁束量と下向きの磁束量は等しくなる。その結果、検出コイル７には起電力が生ぜず、検出コイル７の出力は０となる。その様子を図中の下段（領域ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）に示している。
【００３１】
次に、図８（ａ）に示すように、検出コイル７が励磁コイル６に対して図面上で左側にずれた場合、磁気的なバランスがくずれて検出コイル７を通る上向きの磁束量と下向きの磁束量とに差が生じる。すると、電磁誘導によって生じる起電力の向きは、その誘導電流のつくる磁束がもとの磁束の増減を妨げる方向に生じるというレンツの法則にしたがい、この磁束量の差により検出コイル７には起電力が生じる。図８（ｂ）はこのときに検出コイル７に発生する起電力の大きさと位相とを示している。上記初期状態と同様、励磁コイル６の領域Ｉ、ＩＩ周りのそれぞれのコイル部分に印加される交流はその大きさが同一で逆位相となっているため、領域Ｉ、ＩＩで上向きの磁束と下向きの磁束が同量づつ発生している。しかし、ここでは検出コイル７の領域ＩＩＩａは励磁コイル６の領域Ｉの方により多くかかり、検出コイル７の領域ＩＩＩｂは励磁コイル６の領域ＩＩの方により少なくかかっているので、検出コイル全体を通過する上向きの磁束量と下向きの磁束量は等しくなくなる。これらの起電力が時間軸で変化する様子を図中の上段（領域ＩＩＩａ）と中段（領域ＩＩＩｂ）にそれぞれ示している。よって、検出コイル全体の領域（ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）を通過する上向きの磁束量と下向きの磁束量は等しくなくなる。その結果、検出コイル７には起電力が発生する。その様子を図中の下段（領域ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）に示している。
【００３２】
ここで、図９（ａ）は検出コイル７の移動量を変化させたときの検出コイル７の領域ＩＩＩａを通る上向きの磁束量と検出コイル７の領域ＩＩＩｂを通る下向きの磁束量との差が変化する様子を示したものである。図９（ｂ）はこのときに検出コイル７の全体領域（ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）に発生する起電力の大きさと位相とを示している。図９（ａ）より、検出コイル７の領域ＩＩＩａは励磁コイル６の領域Ｉの方により多くかかり、検出コイル７の領域ＩＩＩｂは励磁コイル６の領域ＩＩの方により少なくかかっているが、そのかかり具合の程度が同図中の符号ａ、ｂ、ｃのように変化するので、検出コイル全体を通過する上向きの磁束量と下向きの磁束量の差も変化する。これと対応して、図９（ｂ）に示すように、検出コイル７に発生する起電力も符号ａ、ｂ、ｃのように変化し、検出コイル７の出力は検出コイル７の移動量に応じたものとなることが分かる。検出コイル７が励磁コイル６に対して図面上で右側にずれた場合も同様である。
【００３３】
すなわち、検出コイル７の起電力の大きさは検出コイル７の移動量に相当する。また、交流の励磁信号と起電力の検出信号の位相差（同相であるかまたは逆相であるか）が移動方向に相当する。この位相差（同相であるかまたは逆相であるか）は、位相検波後は正信号と負信号に変換される。このようにして、検出コイル７に生じる起電力によりムービングコイル４の移動位置（固定側の励磁コイル６に対する移動側の検出コイル７の相対的な移動位置）を容易に検出することができる。
【００３４】
このように本装置の位置検出部１０は、励磁コイル６と検出コイル７という非常に簡単な構成となるので、その小型化（特に薄型化）、軽量化が容易であり、これを検出対象に組み込むことにより、検出対象となる機器自体をも小型化できる。すなわち、ムービングコイルユニット１では、ユニット本体の内側に位置検出部１０である励磁コイル６と検出コイル７を組み込んでいるので、ユニット本体の外部にあらためて位置検出部を配置する必要がなくなり、ムービングコイルユニット１を小型化できる。またムービングコイル４外部に機械的な自己保持機構を取り付ける必要もないため、この点でもムービングコイルユニット１を小型化できる。
【００３５】
また、以下のこともいえる。すなわち、ここでは励磁コイル６が固定側で、検出コイル７が移動側であるので、検出対象であるムービングコイル４の移動位置が検出コイル７の移動位置として高感度で検出できる。さらに、励磁コイル６の両ループは、平面視で略等しい面積の２つの空間領域を有しているので、励磁コイル６により発生する磁界が両領域で均等なものとなる。つまり、励磁コイル６の領域Ｉ、ＩＩに発生する磁束量が略等しくなるので、検出コイル７の領域ＩＩＩａ、ＩＩＩｂを通過する磁束量の差から容易に検出コイル７の位置が分かる。したがって、位置検出時においてなんら調整等を行うことなく、高感度での位置検出が可能となる。さらに、上記２つの空間領域が線対称に形成されたものであるので、励磁コイル６により発生する磁界が両領域でより均等なものとなる。したがって、位置検出時においてなんら調整等を行うことなく、より高感度での位置検出が可能となる。さらに、検出コイル７は、そのループの内側に励磁コイル６の外形に対して平面視で少なくとも上記相対的な移動のストロークＳ、Ｓ分だけ小さい面積の空間領域を有しているので、励磁コイル６により発生する磁界内から検出コイル７がはみ出すことがなくなり、検出感度が一層向上する。
【００３６】
（３）本装置の電気回路構成及び動作
上記のような本装置の位置検出部１０を備えたムービングコイルユニット１は以下のような電気回路構成とすることができる。図１０は本装置の電気回路構成を示すブロック図、図１１、図１２は位相検波の原理を示す説明図である。
【００３７】
図１０に示すように、本装置の電気回路は上記交流印加手段８に相当する励磁信号発生部４０と、上記起電力検出手段９に相当する信号処理部５０とからなっている。このうち励磁信号発生部４０は、さらにクロック４１と、分周回路４２と、バンドパスフィルタ４３と、第１アンプ４４とからなり、信号処理部５０は、さらに第２アンプ５１と、位相検波器５２と、ローパスフィルタ５３（又は二重積分型Ａ／Ｄ変換器５４）とからなる。すなわち、上記電流制御手段５は、アナログ制御とデジタル制御のいずれかを適用可能であり、アナログ制御時には、ローパスフィルタ５３を構成要素とし、デジタル制御時には、二重積分型Ａ／Ｄ変換器５４を使用するものとする。いずれの制御を適用するかは、制御対象の特性によるが、ローパスフィルタ５３を用いたアナログ制御は後述するように信号処理精度の点で、二重積分型Ａ／Ｄ変換器５４を用いたデジタル制御に劣る。
【００３８】
以下、このような構成を有する電気回路の動作について説明する。なお、説明の便宜上、図中には各処理段階での信号波形を併記している。
【００３９】
励磁信号発生部４０では、まずクロック４１からのクロック信号を分周回路４２により適当な周波数に分周して方形波状の励磁信号となす。この励磁信号をバンドパスフィルタ４３による所定バンド域でのフィルタリング処理をして、もとの励磁信号と同一周波数の正弦波信号を生成する。この正弦波信号を第１アンプ４４により増幅して、励磁コイル６に入力する。したがって、この増幅後の正弦波信号が上記交流に相当する。第１アンプ４４としては定電圧回路または定電流回路を使用できる。
【００４０】
信号処理部５０では、まず検出コイル７の起電力出力である検出信号を第２アンプ５１により増幅する。第２アンプ５１としては差動増幅回路が使用できる。位相検波器５２は先に分周回路４２により分周された励磁信号を取り込み、ここで第２アンプ５１により増幅された検出信号を上記励磁信号の周期で位相検波する。これにより、検出コイル７の位置情報（信号成分）を抽出する。そして、上記電流制御手段５によりムービングコイル４をアナログ制御するときは、位相検波後の信号をローパスフィルタ３６に通して用いる。またデジタル制御するときは、位相検波後の信号を二重積分型Ａ／Ｄ変換器３７に通して用いる。二重積分型Ａ／Ｄ変換器では、入力電圧の積分時間と基準電圧の積分時間の比で、出力デジタル量が決定されるため、積分回路の時定数の影響を受けず、信号処理上は、この二重積分型Ａ／Ｄ変換器を用いた方が精度はよい。
【００４１】
ここで位相検波の原理を示す。磁石２、３による磁界とムービングコイル４への通電時に発生する磁界は、励磁信号および検出信号に対しては直流成分として影響することが考えられる。しかし図１１のように、位相検波器５２で励磁信号と検出信号を乗算し、この出力をさらにローパスフィルタ処理（アナログ制御の場合）あるいは二重積分型Ａ／Ｄ変換処理（デジタル制御の場合）をして位置情報を得るので、検出信号に重畳した直流成分を殆どなくすことができる。具体的には図１２は、磁石２、３の磁界が直流成分として検出信号にのった場合を示すが、ここでは上記したような位相検波後の信号にも直流成分の影響が見られる。しかし、この出力をさらにローパスフィルタ処理（アナログ制御の場合）あるいは二重積分型Ａ／Ｄ変換処理（デジタル制御の場合）をして積分することにより位置情報を得る過程で直流成分がキャンセルされる。このようにして直流成分は位相検波により取り除かれるので、位置情報においてノイズとして影響しなくなる。
【００４２】
また励磁コイル６、検出コイル７の製作誤差および組み付け誤差により、ムービングコイル４のホームポジション（初期状態）において磁気的バランスがくずれることが考えられる。この問題は、ホームポジションでの検出値をオフセット値として扱うことにより解決できる。つまり、オフセットを補正するアルゴリズムもしくは回路を付加すればよい。このようにして、得られた位置情報においてはオフセットの影響もなくなる。このことは、初期状態として、励磁コイル６と検出コイル７の各中心を必ずしも一致させておく必要はないことを意味する。したがって、ここに製作上のメリットがある。
【００４３】
このような電気回路では、上記電流制御手段５が、信号処理部５０により得られた位置情報に基づいてムービングコイル４に流す電流を制御するものとすれば、好適なフィードバック制御がなされるので、ムービングコイル４の位置決め精度及び保持精度を向上させることができる。例えばＡＦ用アクチュエータとして用いる場合、ムービングコイル４の保持精度を向上させることにより、ピントのずれを抑えることができる。
【００４４】
さらに、信号処理部５０の検出信号中の位相情報を検波処理によって抽出すれば、検出信号からのノイズとしての直流成分を除去できるので、検出対象であるムービングコイル４の位置決め精度及び保持精度を一層向上させることができる。
【００４５】
（１）位置検出部の構成についての検討
ところで、上記した位置検出部１０の構成では、励磁コイル６は１つの平面視８の字状に巻回されたコイルからなり、検出コイル７は１つの平面視０の字状に巻回されたコイルからなるものを例示している。しかし、励磁コイル６と検出コイル７の形態はこれに限られず、種々の形態が考えられる。そこで、本発明者はどのような形態がもっとも好適であるかを検討した。以下、形態１〜１２を基にその検討結果を述べる。図１３〜図２４は各形態の具体的構成を示す図である。
【００４６】
（形態１） 本形態１では、図１３に示すように、励磁コイル６と検出コイル７はそれぞれ１つの平面視で０の字状に巻回されたコイルからなる。
【００４７】
（形態２） 本形態２では、図１４に示すように、励磁コイル６は１つの平面視で８の字状に巻回されたコイルからなり、検出コイル７は１つの平面視で０の字状に巻回されたコイルからなる。ここでは、８の字状のコイルＡ、Ｂは互いに接触しており、コイルＡ、Ｂの大きさは同じである。すなわち、本形態２は上記した位置検出部１０の構成そのものであるが、他の形態との比較のためにここに入れた。
【００４８】
（形態３） 本形態３では、図１５に示すように、励磁コイル６は１つの平面視で８の字状に巻回されたコイルからなり、検出コイル７は１つの平面視で０の字状に巻回されたコイルからなる。ここでは、８の字状のコイルＡ、Ｂは互いに接触しており、コイルＡ、Ｂの大きさは異なる。
【００４９】
（形態４） 本形態４では、図１６に示すように、励磁コイル６は１つの平面視で８の字状に巻回されたコイルからなり、検出コイル７は１つの平面視で０の字状に巻回されたコイルからなる。ここでは、８の字状のコイルＡ、Ｂは接触しておらず、コイルＡ、Ｂの大きさは同じである。
【００５０】
（形態５） 本形態５では、図１７に示すように、励磁コイル６は１つの平面視で８の字状に巻回されたコイルからなり、検出コイル７は１つの平面視で０の字状に巻回されたコイルからなる。ここでは、８の字状のコイルＡ、Ｂは接触しておらず、コイルＡ、Ｂの大きさは異なる。
【００５１】
（形態６） 本形態６では、図１８に示すように、励磁コイル６は２つの平面視で０の字状に巻回されたコイルＣ、Ｄからなり、検出コイル７は１つの平面視で０の字状に巻回されたコイルからなる。ここでは、コイルＣ、Ｄは接触しており、コイルＣ、Ｄの大きさは同じである。
【００５２】
（形態７） 本形態７では、図１９に示すように、励磁コイル６は２つの平面視で０の字状に巻回されたコイルＣ、Ｄからなり、検出コイル７は１つの平面視で０の字状に巻回されたコイルからなる。ここでは、コイルＣ、Ｄは接触しており、コイルＣ、Ｄの大きさは異なる。
【００５３】
（形態８） 本形態８では、図２０に示すように、励磁コイル６は２つの平面視で０の字状に巻回されたコイルＣ、Ｄからなり、検出コイル７は１つの平面視で０の字状に巻回されたコイルからなる。ここでは、コイルＣ、Ｄは接触しておらず、コイルＣ、Ｄの大きさは同じである。
【００５４】
（形態９） 本形態９では、図２１に示すように、励磁コイル６は２つの平面視で０の字状に巻回されたコイルＣ、Ｄからなり、検出コイル７は１つの平面視で０の字状に巻回されたコイルからなる。ここでは、コイルＣ、Ｄは接触しておらず、コイルＣ、Ｄの大きさは異なる。
【００５５】
（形態１０） 本形態１０では、図２２に示すように、上記形態１〜９のいずれかで構成された励磁コイル６と検出コイル７がそれぞれ複数個あり、各検出コイル出力の和がとられている。具体的には各検出コイルを直列に接続すればよい。
【００５６】
（形態１１） 本形態１１では、図２３に示すように、励磁コイル６内側と検出コイル７内側にそれぞれ磁性体６ａ，７ａが配置されているが、場合によっては、磁性体６ａ（７ａ）を励磁コイル６と検出コイル７のいずれか一方にのみ配置してもよい。磁性体はフェライト、パーマロイ、けい素鋼板等である。なお、本形態１１は、上記形態１〜１０のいずれにも適用できる。
【００５７】
（形態１２） 本形態１２では、図２４に示すように、ヨーク１１、１２に挟まれて励磁コイル６と検出コイル７が配置されている。すなわち、本形態１２も上記した位置検出部１０の構成の一部をなしているが、他の形態との比較のためにここに入れた。なお、本形態１２は、上記形態１〜１１のいずれにも適用できる。
【００５８】
以下、検出原理に関する比較を行った。
【００５９】
既述の通り、励磁コイル６に交流電流を流すと励磁コイル６には交流磁界が発生する。この交流磁界により検出コイル７には起電力が発生する。この起電力の大きさは、励磁コイル６と検出コイル７の相対位置により変化するので、検出コイル７に発生する起電力が位置情報となる。
【００６０】
まず、図２５、図２６に励磁コイル６と検出コイル７の相対位置と出力の関係を示す。これは上記形態１に対応するものである。検出コイル７の位置が図２５中のａ１、ｂ１、ｃ１と右側に移動し、励磁コイル６に近づくにしたがい、励磁コイル６により発生した磁束が検出コイル７を貫く量が増えるので、これに応じて検出コイル７の出力は図２６中のａ１、ｂ１、ｃ１と大きくなる。
【００６１】
次いで、図２７、図２８に励磁コイル６と検出コイル７の相対位置と出力の関係を示す。これは上記形態２に対応するものである。励磁コイル６は、巻線（銅線）を平面視で８の字状に、巻くことによりコイルＡ、Ｂを形成している。この８の字状のコイルに交流電流を流すと、コイルＡ、Ｂには位相差１８０度の交流磁界がそれぞれ生じる。検出コイル７は、コイルＡ、Ｂにまたがっているので、コイルＡ、Ｂの両方の磁束密度変化の影響を受ける。つまり、検出コイル７の出力は、コイルＡの磁束が検出コイル７を貫くことによる起電力とコイルＢの磁束が検出コイルを貫くことによる起電力との差になる。図２７において検出コイル７が位置ａ２のとき、検出コイル７はコイルＢ側にあるので、前記図７（ｂ）に示すようにコイルＡよりもコイルＢの影響を強く受ける。すなわち同図中、検出コイル７の領域ＩＩＩａの起電力の大きさが、検出コイルの領域ＩＩＩｂの起電力の大きさよりも大きくなっている。図２７において検出コイル７が位置ｂ２のとき、検出コイル７はコイルＡ、Ｂの双方に等しくかかっているので、前記図８（ｂ）に示すように検出コイル７がコイルＡ、Ｂから受ける影響は同じであり、検出コイル７の出力は０となる。図２７において検出コイル７が位置ｃ２のとき、検出コイル７はコイルＡ側にあるので、上記位置ａ２のときと逆にコイルＢよりもコイルＡの影響を強く受ける。図２８は検出コイル７の各位置ａ２、ｂ２、ｃ２に対応する出力をまとめて示したものである。
【００６２】
図２９、図３０に磁束密度と検出コイル出力の関係を示す。図２９において、磁束密度α１と磁束密度β１の境界線をＸ＝０とする。検出コイル７の横長をＬ、検出コイル７の位置をＸとする。ここで、磁束密度Ｂとすれば、面積Ｓを貫く磁束Φは、Φ＝Ｂ・Ｓとなる。一方、磁束変化による起電力Ｙは、Ｙ＝ｄΦ／ｄｔ＝ｄ（Ｂ・Ｓ）／ｄｔとなる。
【００６３】
図２９において、検出コイル７の縦長を単位長さとし、α２＝ｄα１／ｄｔ、β２＝ｄβ１／ｄｔとすると、検出コイル７の出力Ｙは、次式で表される。
【００６４】
Ｙ＝α２＋β２（Ｌ−Ｘ） ……（１）
β１＝０（上記形態１）のとき、上記（１）式は、次式のようになる。
【００６５】
Ｙ＝α２・Ｘ ……（２）
β１＝−α１（上記形態２）のとき、上記（１）式は、次式のようになる。
【００６６】
Ｙ＝２・α２・Ｘ−α２・Ｌ ……（３）
β１＝−１／２・α１（上記形態３：−α１＜β１＜０）のとき、上記（１）式は、次式のようになる。
【００６７】
Ｙ＝３／２・α２・Ｘ−１／２・α２・Ｌ ……（４）
上記各式より、形態２は形態１の感度の２倍になっているので、励磁コイル６としては８の字状コイルもしくは０の字状コイルを２つ組み合わせたもの（形態６）が検出精度の点で有利であることが分かる。一方、形態３のようにコイルＡ，Ｂのコイル径が異なり、両者の磁束密度が異なっていても、検出コイル位置と出力は、図３０に示すように線形関係にあり、感度は形態１よりもよい。したがって、形態３のコイルＡ、Ｂ、あるいは、形態７、９のコイルＣ、Ｄのように相対するコイル径が異なっていても、位置検出装置として適用することができる。これは、配置のスペース的な問題から、励磁コイル６の大きさを調整できることを示している。また形態７のように、励磁コイル６のコイルＣ、Ｄの大きさが異なっていても、コイルＣ、Ｄの電流値を調整し両者の磁束密度を同程度にすることにより感度を調整できる。
【００６８】
一方、上記検出原理より、形態１〜１２の励磁コイル６と検出コイル７が逆の場合、すなわち形態１〜１２の検出コイル７を励磁したときに励磁コイル６に発生する起電力を検出することによっても、上記と同様にして検出コイル７と励磁コイル６との相対的な位置検出ができる。なお信号処理については既述の通りである（前記図１０参照）。
【００６９】
以上より、次のことがいえる。
【００７０】
図１３に示した形態１のように、励磁コイル６と検出コイル７がそれぞれ１つの０の字状コイルから構成される場合には、励磁コイル６と検出コイル７の形状が最も簡単であるので、小型（薄型）、軽量化が可能である。
【００７１】
図１４に示した形態２のように、励磁コイル６が１つの８の字状コイル、検出コイル７が１つの０の字状コイルからなり、８の字状コイルのコイルＡ、Ｂは接触しており、かつコイルＡ、Ｂの大きさが同じである場合には、上記形態１の励磁コイル６とコイルＡ、Ｂのそれぞれの仕様（線径、ターン数、コイル径）が同じであれば、供給電力が同じで発生する磁束密度が同じとなるので、図３０より形態２の感度は形態１の感度の２倍になることが分かる。このように励磁コイル６を８の字状にすることにより感度が上がるので、検出精度を上げることができる。また８の字状のコイルでは、励磁用アンプが１つでよいので、小型、低コスト化が可能である。
【００７２】
図１５に示した形態３のように、励磁コイル６が１つの８の字状コイル、検出コイル７が１つの０の字状コイルからなり、８の字状コイルのコイルＡ、Ｂは接触しており、かつコイルＡ、Ｂの大きさが異なる場合には、形態３の励磁コイル６の大きい方のコイルＡと上記形態２の励磁コイル６のコイルＡ、Ｂの仕様が同じであれば、図３０より感度は形態２よりも悪いが、形態１よりはよいことが分かる。また、この場合には配置スペースによって励磁コイル６のコイルＡ、Ｂのコイル径を調整することが可能であるので、配置スペースへの対応が容易である。
【００７３】
図１６に示した形態４のように、励磁コイル６が１つの８の字状コイル、検出コイル７が１つの０の字状コイルからなり、８の字状コイルのコイルＡ、Ｂは接触しておらず、かつコイルＡ、Ｂの大きさが同じである場合には、コイルＡ、Ｂが接触している上記形態２と比較してコイルＡ、Ｂの配置の自由度が高くなる。
【００７４】
図１７に示した形態５のように、励磁コイル６が１つの８の字状コイル、検出コイル７が１つの０の字状コイルからなり、８の字状コイルのコイルＡ、Ｂは接触しておらず、かつコイルＡ、Ｂの大きさが異なる場合には、コイルＡ、Ｂが接触している上記形態３と比較してコイルＡ、Ｂの配置の自由度が高くなり、またコイルＡ、Ｂの大きさが同じである形態４と比較して配置スペースへの対応が容易である。
【００７５】
図１８に示した形態６のように、励磁コイルが２つの０の字状コイルＣ、Ｄ、検出コイルが１つの０の字状コイルからなり、コイルＣ、Ｄは接触しており、かつコイルＣ，Ｄの大きさが同じである場合には、コイルＣ、Ｄに位相差１８０度の交流磁界が発生するようにそれぞれ電流を流すと、検出コイル７の位置と出力との関係は上記形態２と同様となる。この場合、励磁コイル６の製作誤差による磁束密度のばらつきを、それぞれのアンプゲインにより調整できるという利点がある。
【００７６】
図１９に示した形態７のように、励磁コイルが２つの０の字状コイルＣ、Ｄ、検出コイルが１つの０の字状コイルからなり、コイルＣ、Ｄは接触しており、かつコイルＣ，Ｄの大きさが異なる場合には、特にコイル径の小さい方のコイルＤの電流値を上げるようにアンプゲインを調整すれば、コイルＣ、Ｄに発生する磁束密度を同程度に調節することができるので、感度を調整し分解能を上げることができる。すなわち、この場合には図３０における形態２の特性を得ることができる。さらに上記形態３と同様、配置スペースへの対応が容易となる。
【００７７】
図２０に示した形態８のように、励磁コイルが２つの０の字状コイルＣ、Ｄ、検出コイルが１つの０の字状コイルからなり、コイルＣ、Ｄは接触しておらず、かつコイルＣ，Ｄの大きさが同じである場合には、上記形態４と同様、コイルＣ、Ｄの配置の自由度が高くなる。
【００７８】
図２１に示した形態９のように、励磁コイルが２つの０の字状コイルＣ、Ｄ、検出コイルが１つの０の字状コイルからなり、コイルＣ、Ｄは接触しておらず、かつコイルＣ，Ｄの大きさが異なる場合には、上記形態５と同様、コイルＣ、Ｄの配置の自由度が高くなり、かつ配置スペースへの対応が容易となる。
【００７９】
図２２に示した形態１０のように、上記形態１〜９のいずれかで構成された励磁コイル６と検出コイル７がそれぞれ複数個設けられた場合は、スペース的な問題から、まとまった大きなスペースはとれないが、小さなスペースを複数個とれる場合に対応する。この場合には、小型の検出コイル７の出力は小さいが、複数の出力和をとることによって、大きな出力値を得ることができる。この和をとる方法として、非常に小さな出力信号の場合、上述したように、それぞれの検出コイル７を直列に接続し検出コイル全体の出力値を大きくすることが考えられる。
【００８０】
図２３に示した形態１１のように、励磁コイル６内と検出コイル７内にそれぞれ磁性体６ａ、７ａが配置された場合には、励磁コイル６より発生する磁束密度を上げることができるので、検出感度を上げることができるものと考えられる。
【００８１】
図２４に示した形態１２のように、励磁コイル６と検出コイル７をヨーク１１、１２に挟んで配置した場合には、もれ磁束を減らすことができるので、検出感度を上げることができるものと考えられる。
【００８２】
このように、いずれの形態も小型（薄型）、軽量化が可能であり、検出対象となる小型機器等に位置決め制御等に使用可能である。
【００８３】
なお、上記実施形態では、励磁コイル６を固定側とし、検出コイル７を移動側としたが、上記検討結果で述べたように、逆に励磁コイル６を移動側とし、検出コイル７を固定側としてもよい。要は励磁コイル６に対して検出コイル７が相対的に移動するものとすればよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、励磁コイル６が、励磁コイル６の巻回により形成された平面視で隣合う２つの略等しい面積の空間領域を有しており、さらに上記２つの空間領域が線対称に形成されているが、上記検討結果で述べたように、励磁電流を調整すること等により、両空間領域の不均等さの解消を図ることができるので、必ずしも厳密な均等さは要求されない。ただし、均等さが確保されれば、上記のように調整をすることなく、高感度での位置検出が可能となる。
【００８５】
また、上記実施形態では、ムービングコイル４等を円環状としたが、必ずしも平面視でラウンドにする必要はなく、環状であれば直線的な形状の組み合わせであって角部があるものでもよい。また、上記実施形態では、磁石２，３をムービングコイル４の上面に配置しているが、逆にその下面にのみ、あるいは、上下両面に配置してもよい。また磁石の数は２個に限らず１個、あるいは、３個以上としてもよい。要は、上記したような磁力線（磁界）が得られればよい。また磁石は電磁石であってもよい。
【００８６】
さらに上記実施形態は、本装置をカメラのＡＦモジュールに組み込んだものを例示したが、本発明の適用範囲はこれに限られず、例えばカメラの絞り機構やその他カメラ以外でも本装置を使用可能なあらゆる分野に応用できることはいうまでもない。
【００８７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、固定側に対して移動側を移動させる駆動手段を備え、上記固定側と上記移動側の一方に設置され、環状に巻回され、交流印加手段に接続された励磁コイルと、上記固定側と上記移動側の他方に設置され、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとを具備し、上記交流印加手段により上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力により、上記駆動手段によって上記検出コイルが上記励磁コイルに対して相対的に平行移動したときの上記励磁コイルに対する上記検出コイルの相対的な移動位置を検出することを特徴とする位置検出装置として構成されている。
【００８８】
請求項１の発明によれば、位置検出装置の検出部は、励磁コイルと検出コイルという非常に簡単な構成となるので、検出部の小型（薄型）かつ軽量化が容易であり、これを検出対象に組み込むことにより、検出対象となる機器自体をも小型化できる。また、このような構成によれば、励磁コイルに交流が印加されたときに励磁コイルに発生する交流磁界により検出コイルに起電力が発生し、この起電力により、上記駆動手段によって上記検出コイルが上記励磁コイルに対して相対的に平行移動したときの上記励磁コイルに対する上記検出コイルの相対的な移動位置が検出されるので、上記検出コイルと励磁コイルのいずれか一方を検出対象に取り付ければ、他方とは何ら物理的な接触を行うことなく検出対象の移動位置を高感度で検出できる。この位置情報をフィードバックさせれば、検出対象の位置決め制御等の精度を向上させることができる。
【００８９】
例えば上記励磁コイルは、少なくとも１つのループを有するコイルであるものとすればよい（請求項２）。
【００９０】
請求項３の発明は、固定側に対して移動側を移動させる駆動手段を備え、上記固定側と 上記移動側の一方に設置され、第１、第２のループとして並設され、互いに逆極性に励磁電源に接続された励磁コイルと、上記固定側と上記移動側の他方に設置され、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとを具備し、上記励磁電源によって上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力により、上記駆動手段によって上記励磁コイルの両ループの並設方向と平行に上記検出コイルが上記励磁コイルに対して相対的に移動したときの上記励磁コイルに対する上記検出コイルの相対的な移動位置を検出することを特徴とする位置検出装置として構成されている。
【００９１】
このような構成によれば、励磁コイルの第１、第２のループに、互いに逆極性の交流が印加されたときに励磁コイルに発生する交流磁界により検出コイルに起電力が発生し、この起電力により、上記駆動手段によって上記励磁コイルの両ループの並設方向と平行に上記検出コイルが上記励磁コイルに対して相対的に移動したときの上記励磁コイルに対する上記検出コイルの相対的な移動位置が検出されるので、上記検出コイルと励磁コイルのいずれか一方を検出対象に取り付ければ、他方とは何ら物理的な接触を行うことなく検出対象の移動位置をさらに高感度で検出できる。この位置情報をフィードバックさせれば、検出対象の位置決め制御等の精度をさらに向上させることができる。
【００９２】
例えば上記励磁コイルは、平面視８の字状に巻回されたコイルからなるものとするか（請求項４）、あるいは、その第１、第２のループが、それぞれ個別のループを有するコイルであるものとすればよい（請求項５）。
【００９３】
さらに、上記第１、第２のループが、それぞれ独立に交流を印加可能なコイルであるものとすれば（請求項６）、各ループの励磁電流を調節することにより検出感度を調整してさらに高感度の位置検出ができる。
【００９４】
さらに、上記検出コイルが、複数のコイルを直列に接続したものであれば（請求項７）、検出コイル全体の出力値を上げてさらに高感度の位置検出ができる。
【００９５】
さらに、上記励磁コイルと上記検出コイルの少なくとも一方が、ループの内側に磁性体を配設したものであることとすれば（請求項８）、励磁コイルに発生する磁束密度を上げることができるので、検出感度を上げることができる。
【００９６】
さらに、上記励磁コイルと上記検出コイルを挟設するヨークを具備すれば（請求項９）、もれ磁束を減らすことができるので、検出感度を上げることができる。
【００９７】
さらに、上記第１、第２のループが、平面視で略等しい面積の２つの空間領域を有するか（請求項１０）、あるいは、これに加えてさらに上記２つの空間領域が線対称に形成すれば（請求項１１）、励磁コイルにより発生する磁界が両領域で均等なものとなるので、さらに高感度での位置検出が可能となる。
【００９８】
さらに、上記検出コイルのループの内側に、上記励磁コイルの外形に対して平面視で少なくとも上記相対的なスライドのストローク分だけ小さい面積の空間領域を有しているものとすれば（請求項１２）、励磁コイルにより発生する磁界内から検出コイルがはみ出すことがなくなるので、さらに高感度での位置検出が可能となる。
【００９９】
その結果、小型かつ軽量化が可能で、検出対象となる小型機器等の位置決め制御等に使用可能な非接触式の位置検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１にかかる位置検出装置まわりの概略構成図である。
【図２】 カメラのＡＦ機構の構造を示す正面図である。
【図３】 カメラのＡＦ機構の構造を示す側面図である。
【図４】 カメラのＡＦ機構の構造を示す上面図である。
【図５】 カメラのＡＦ機構の構造を示す側断面図である。
【図６】 実施形態１の位置検出装置における励磁コイルと検出コイルとの位置関係を示す説明図である。
【図７】 検出原理の説明図である。
【図８】 検出原理を示す説明図である。
【図９】 検出原理の説明図である。
【図１０】 位置検出部の電気回路を示すブロック図である。
【図１１】 位相検波の原理を示す説明図である。
【図１２】 位相検波の原理を示す説明図である。
【図１３】 形態１の具体的構成を示す模式図である。
【図１４】 形態２の具体的構成を示す模式図である。
【図１５】 形態３の具体的構成を示す模式図である。
【図１６】 形態４の具体的構成を示す模式図である。
【図１７】 形態５の具体的構成を示す模式図である。
【図１８】 形態６の具体的構成を示す模式図である。
【図１９】 形態７の具体的構成を示す模式図である。
【図２０】 形態８の具体的構成を示す模式図である。
【図２１】 形態９の具体的構成を示す模式図である。
【図２２】 形態１０の具体的構成を示す模式図である。
【図２３】 形態１１の具体的構成を示す模式図である。
【図２４】 形態１２の具体的構成を示す模式図である。
【図２５】 形態１の検出原理を示す説明図である。
【図２６】 形態１の検出原理を示す説明図である。
【図２７】 形態２の検出原理を示す説明図である。
【図２８】 形態２の検出原理を示す説明図である。
【図２９】 磁束密度と検出コイル出力の関係を示す説明図である。
【図３０】 磁束密度と検出コイル出力の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ムービングコイルユニット
２、３ 磁石
４ ムービングコイル
５ 電流制御手段
６ 励磁コイル
６ａ 磁性体
７ 検出コイル
７ａ 磁性体
８ 交流印加手段
９ 起電力検出手段
１０ 位置検出部
１１ 上側ヨーク
１２ 下側ヨーク
１３ 中心
２１ ＡＦレンズ
２２ ＣＣＤ
２３ 鏡胴
２４ カメラ本体
２５、２６ ばね
２７〜２９ 接続部
３０、３１ 磁束
４０ 励磁信号発生部
４１ クロック
４２ 分周回路
４３ バンドパスフィルタ
４４ 第１アンプ
５０ 信号処理部
５１ 第２アンプ
５２ 位相検波器
５３ ローパスフィルタ
５４ 二重積分型Ａ／Ｄ変換器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a position detection device, and is suitable for a moving coil unit used for an AF mechanism of a camera, for example.
[0002]
[Prior art]
  There are many types of position detection devices, but in principle, there are mechanical sensors, electrical sensors, optical sensors, and fluid sensors. Moreover, it can classify | categorize into a contact-type sensor and a non-contact-type sensor by whether it contacts with a detection target. Of these, the type of sensor used depends on the type of detection target.
[0003]
  Incidentally, the automatic focusing (AF) mechanism of the camera includes a focus detection unit, an arithmetic control unit, and a lens driving unit. Of these, the focus detection unit is an element called a so-called AF module, and includes, for example, a detection optical system (AF lens) 21 and a detection element (CCD) 22 as shown in FIGS. The calculation control unit calculates image information from the CCD 22 and lens information from the AF lens 21 at high speed according to a predetermined AF algorithm. The lens driving unit is a mechanism for driving the AF lens 21 to advance and retract and focus based on the calculation result of the calculation control unit.
[0004]
  In order to improve the positioning accuracy by the actuator of such a lens driving unit, a method of feeding back position information using a position detection device that can be mounted on the AF mechanism can be considered. For a small device such as an actuator of a lens driving unit, a non-contact type position detection device is usually used in order to prevent the influence of positioning on positioning accuracy and the like.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  As a non-contact type position detection device that can be mounted on the AF mechanism of the camera, for example, a photo interrupter that is a kind of optical sensor may be used. In this case, the position detection device is arranged outside the actuator. There is a dimensional problem. For example, assuming a case where an optical system equipped with an AF mechanism is arranged in a sphere having a diameter of 20 mm, it is desirable that the position detection device is as small as possible (particularly thin) and lightweight and can be arranged inside the actuator. Can be easily understood. The same applies to small devices other than the AF mechanism of the camera.
[0006]
  The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a non-contact type position detection device that can be reduced in size and weight and can be used for positioning control of a small device to be detected. And
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The invention of claim 1Drive means for moving the moving side relative to the fixed side, installed on one of the fixed side and the moving side,Wrapped in a ringConnected to AC applying meansExciting coil,Installed on the other of the fixed side and the moving side,A detector coil disposed opposite to the excitation coil and wound in an annular shape;By the AC applying meansThe electromotive force generated in the detection coil when alternating current is applied to the excitation coilBy the above drive meansThe position detection device is configured to detect a relative movement position of the detection coil with respect to the excitation coil when the detection coil is moved in parallel relative to the excitation coil.
[0008]
  Since the detection unit of such a position detection device has a very simple configuration of an excitation coil and a detection coil, it is easy to make the detection unit small (thin) and lightweight, and by incorporating this into the detection target, The device to be detected can be downsized. According to such a configuration, an electromotive force is generated in the detection coil by an alternating magnetic field generated in the excitation coil when an alternating current is applied to the excitation coil, and the detection coil is based on the electromotive force. Since the relative movement position of the detection coil with respect to the excitation coil when it is relatively translated with respect to is detected, if either the detection coil or the excitation coil is attached to the detection target, the other is The moving position of the detection target can be detected with high sensitivity without any physical contact. If this position information is fed back, the accuracy of positioning control of the detection target can be improved.
[0009]
  For example, the exciting coil may be a coil having at least one loop.
[0010]
  The invention of claim 3Drive means for moving the moving side relative to the fixed side, installed on one of the fixed side and the moving side,Excitation coils that are arranged in parallel as first and second loops and are connected to an excitation power source with opposite polarities,Installed on the other of the fixed side and the moving side,A detector coil disposed opposite to the excitation coil and wound in an annular shape;Depending on the excitation power sourceThe electromotive force generated in the detection coil when alternating current is applied to the excitation coilBy the above drive meansDetecting a relative movement position of the detection coil with respect to the excitation coil when the detection coil is moved relative to the excitation coil in parallel with a parallel arrangement direction of both loops of the excitation coil. It is comprised as a position detection device.
[0011]
  According to such a configuration, an electromotive force is generated in the detection coil by the alternating magnetic field generated in the excitation coil when alternating currents having opposite polarities are applied to the first and second loops of the excitation coil. Based on the electric power, the relative movement position of the detection coil with respect to the excitation coil is detected when the detection coil moves relative to the excitation coil in parallel with the parallel arrangement direction of both loops of the excitation coil. Therefore, if one of the detection coil and the excitation coil is attached to the detection target, the moving position of the detection target can be detected with higher sensitivity without any physical contact with the other. If this position information is fed back, the accuracy of the positioning control of the detection target can be further improved.
[0012]
  For example, the exciting coil is made of a coil wound in a shape of 8 in plan view (Claim 4), or the first and second loops are coils each having an individual loop. It may be present (claim 5).
[0013]
  Further, if the first and second loops are coils capable of applying alternating current independently (Claim 6), the detection sensitivity is adjusted by adjusting the excitation current of each loop, and further Highly sensitive position detection is possible.
[0014]
  Further, if the detection coil is formed by connecting a plurality of coils in series (Claim 7), the output value of the entire detection coil can be increased to detect the position with higher sensitivity.
[0015]
  Furthermore, if at least one of the excitation coil and the detection coil is a magnetic body disposed inside the loop (Claim 8), the magnetic flux density generated in the excitation coil can be increased. , Detection sensitivity can be increased.
[0016]
  Furthermore, if a yoke for sandwiching the excitation coil and the detection coil is provided (claim 9), the leakage flux can be reduced, so that the detection sensitivity can be increased.
[0017]
  Furthermore, the first and second loops have two spatial regions having substantially the same area in plan view (Claim 10), or in addition, the two spatial regions are formed in line symmetry. (Claim 11), since the magnetic field generated by the exciting coil is uniform in both regions, position detection with higher sensitivity is possible.
[0018]
  Furthermore, it is assumed that a space region having an area that is at least as small as the relative slide stroke in a plan view with respect to the outer shape of the excitation coil is provided inside the loop of the detection coil. ) Since the detection coil does not protrude from the magnetic field generated by the excitation coil, position detection with higher sensitivity is possible.
[0019]
  As a result, it is possible to obtain a non-contact position detecting device that can be reduced in size and weight and can be used for positioning control of a small device to be detected.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. The following embodiment is an example of a specific embodiment of the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
[0021]
  FIG. 1 is a schematic configuration diagram around a position detection apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, as a small device that is a detection target of the position detection apparatus (hereinafter referred to as “the present apparatus”) according to the first embodiment of the present invention, for example, an actuator of an automatic focusing (AF) mechanism of a camera There is a moving coil unit 1 as shown in FIG. The moving coil unit 1 includes two permanent magnets 2 and 3 arranged in parallel in the same plane, a moving coil 4 arranged to face the magnets 2 and 3 and wound in an annular shape in plan view, and a moving coil 4 is provided with current control means 5 for controlling the power supply current to be supplied to 4.
[0022]
  This device is, for example, arranged in parallel with the exciting coil 6 wound in the shape of a plane 8 so as to form first and second loops arranged side by side, and disposed opposite to the exciting coil 6 so as to have a shape of 0 in plan view. Detection coil 7 wound around the coil, AC applying means 8 (corresponding to an excitation power source) 8 connected to both loops of the exciting coil 6 with opposite polarities, and AC applying means 8 to the both loops of the exciting coil 6 respectively. Electromotive force detection means 9 for detecting an electromotive force generated in the detection coil 7 when a voltage is applied, and the detection coil 7 is connected to the excitation coil 6 in parallel with the parallel arrangement direction of both loops of the excitation coil 6. The detection coil 7 is attached to the inside of the moving coil 4 so as to be relatively movable, and the excitation coil 6 is attached to the magnets 2 and 3 side. Moreover, both loops of the exciting coil 6 have two space regions having substantially the same area in plan view, and these two space regions are formed in line symmetry. The excitation coil 6 and the detection coil 7 constitute a position detection unit 10 that detects the movement position of the moving coil 4. The configuration is such that the above-described 8-shaped coil and 0-shaped coil are used. In addition to the combination, there are various types as described later.
[0023]
  Hereinafter, a detailed configuration when this apparatus is mounted on an AF mechanism of a camera will be described with reference to FIGS. 2 to 5 are diagrams showing the structure of the AF mechanism of the camera. FIG. 2 is a front view, FIG. 3 is a side view, FIG. 4 is a top view, and FIG. In the figure, an AF mechanism in which the present apparatus is mounted is arranged in a sphere 20 having a diameter of about 20 mm. In addition, an actuator (not shown) is arranged on the sphere 20 and there is no dimensional allowance.
[0024]
  The AF mechanism includes a focus detection unit, a calculation control unit, and a lens driving unit. Among them, the focus detection unit is an element called a so-called AF module, and includes a detection optical system (AF lens) 21 and a detection element (CCD) 22 as shown in FIGS. The calculation control unit calculates image information from the CCD 22 and lens information from the AF lens 21 at high speed according to a predetermined AF algorithm. The lens driving unit is a mechanism for driving the AF lens 21 to advance / retract and focus based on the calculation result of the calculation control unit. This apparatus is an actuator of such a lens driving unit. Used for position detection.
[0025]
  The AF mechanism equipped with this apparatus includes plate-like springs 25 and 26 that elastically support a lens barrel 23 having an AF lens 21 disposed therein on a camera body 24, and the moving coil 4 of the moving unit 1 is The lens barrel 23 is driven in the front-rear direction against the elastic force of these springs 25 and 26. The magnets 2 and 3 are attached to the lower surface of the upper yoke 11, and a significant gap d is formed between the magnets 2 and 3 and the lower yoke 12 disposed below. The moving coil 4 is movably inserted in the gap d. The upper yoke 11 and the lower yoke 12 are firmly fixed to the camera body 24 via the connecting portion 27 by an appropriate method such as screwing. The upper yoke 11 and the lower yoke 12 serve to magnetically and structurally connect the north and south poles of the magnets 2 and 3 so that the magnetic flux distribution due to the magnetic fields of the magnets 2 and 3 approaches a desired shape. . The moving coil 4 is disposed in this magnetic flux.
[0026]
  On the other hand, the springs 25 and 26 are arranged so as to sandwich the cylindrical lens barrel 23 in the front and rear thereof (that is, in the forward / backward direction of the AF lens 21), and both form a parallel spring. Therefore, the springs 25 and 26 can be bent only in the forward and backward direction of the AF lens 21. When the moving coil 4 is wound in an annular shape, a moving element is formed only by the coil, and connecting portions 28 and 29 are respectively extended downward from both ends of the coil so as to straddle the lens barrel 23. It is fixed to both side surfaces of the barrel 22. Therefore, the moving coil 4 is elastically connected to the camera body 24 via the springs 25 and 26 disposed before and after the lens barrel 23 and does not have a so-called self-holding mechanism.
[0027]
  Assuming that magnetic lines of force are flowing in the direction P in FIG. 3 by the magnets 2 and 3, when the current from the power source is passed through the moving coil 4 in the direction AA in FIG. The moving coil 4 starts to move in the BB direction in FIGS. On the other hand, when a current is passed through the moving coil 4 in the direction opposite to the AA direction, the moving coil 4 starts to move in the CC direction, which is the direction opposite to the BB direction. In any case, if there is no disturbance, the moving coil 4 stops at the place where the electromagnetic force and the elastic force of the springs 25 and 26 are balanced. Therefore, the position of the moving coil 4 is determined by the current flowing through the moving coil 4. In the present embodiment, the position detection unit 10 of the present apparatus that detects the amount of movement of the moving coil 4 is provided in the unit main body. Hereinafter, the position detector 10 that characterizes this apparatus will be described in detail.
[0028]
    (1) Configuration of position detection unit
  In FIG. 1, the exciting coil 6 is firmly fixed between the upper yoke 11 or the magnets 2 and 3 so as not to drop even during vibration by an appropriate method such as an adhesive. On the other hand, the detection coil 7 is fixed in the ring of the moving coil 4 by the same method as described above. The excitation coil 6, the detection coil 7, the upper yoke 11, the lower yoke 12, and the moving coil 4 constitute a position detection unit 10, and the center 13 of each component is in an initial state before current is passed through the moving coil 4. It has been adjusted to match. The positional relationship between the excitation coil 6 and the detection coil 7 in this initial state is as shown in FIG. 6 in plan view, and the detection coil 7 is in the direction of movement indicated by the arrow XX in the figure. The length of the detection coil 7 is shorter or shorter than the length of the moving coil 4 (ie, the moving stroke of the moving coil 4). In the non-moving direction indicated by the arrow YY perpendicular to the moving direction XX, the length is equal to or less than the length of the exciting coil 6. Therefore, the detection coil 7 has a spatial region having an area that is smaller by at least the moving stroke in a plan view than the outer shape of the exciting coil 6 inside the loop. Hereinafter, an operation principle and the like of the position detection unit 10 having such a configuration will be described.
[0029]
    (2) Operating principle of position detector
  7 to 9 show the detection principle. When alternating current is input to the exciting coil 6, an alternating magnetic field is generated in each spatial region of the 8-shaped coil. Now, as shown in FIG. 7A, if a current flows counterclockwise in the left coil of the exciting coil 6 in the drawing, a constant density distribution is present in the region I inside the left coil. Thus, an upward magnetic flux 30 is generated. At the same time, assuming that a current flows clockwise through the right coil in the drawing of the exciting coil 6, a downward magnetic flux 31 is generated with a constant density distribution in the region II inside the right coil. . In the initial state where the detection coil 7 is at the center of the excitation coil 6, the amount of the upward magnetic flux 30 passing through the left region IIIa in the drawing inside the detection coil 6 and the downward magnetic flux 31 passing through the right region IIIb in the drawing. Therefore, the magnetic balance is maintained and no electromotive force is generated in the detection coil 7.
[0030]
  FIG. 7B shows the magnitude and phase of the electromotive force generated in the detection coil 7 at this time. Since the alternating currents applied to the coil portions around the regions I and II of the exciting coil 6 have the same magnitude and have opposite phases, the upward magnetic flux and the downward magnetic flux have the same amount in the regions I and II. It has occurred. Here, since the detection coil 7 is equally applied to the regions I and II, the upward magnetic flux and the downward magnetic flux pass through the regions IIIa and IIIb in the same amount, and the same magnitude and the opposite phase occur. Electric power is generated. The state where these electromotive forces change on the time axis is shown in the upper part (region IIIa) and the middle part (region IIIb) in the figure. Accordingly, the upward magnetic flux amount passing through the entire detection coil region (IIIa + IIIb) is equal to the downward magnetic flux amount. As a result, no electromotive force is generated in the detection coil 7 and the output of the detection coil 7 becomes zero. This is shown in the lower part of the drawing (region IIIa + IIIb).
[0031]
  Next, as shown in FIG. 8A, when the detection coil 7 is shifted to the left in the drawing with respect to the excitation coil 6, the magnetic balance is lost and the upward magnetic flux amount passing through the detection coil 7 and the downward direction are reduced. There is a difference in the amount of magnetic flux. Then, the direction of the electromotive force generated by the electromagnetic induction follows Lenz's law that the magnetic flux generated by the induced current is generated in a direction that hinders the increase or decrease of the original magnetic flux. Occurs. FIG. 8B shows the magnitude and phase of the electromotive force generated in the detection coil 7 at this time. As in the initial state, the alternating currents applied to the coil portions around the regions I and II of the exciting coil 6 have the same magnitude and have opposite phases. The same amount of magnetic flux is generated. However, here, the area IIIa of the detection coil 7 takes more in the area I of the excitation coil 6 and the area IIIb of the detection coil 7 takes less in the area II of the excitation coil 6, so that it passes through the entire detection coil. Thus, the upward magnetic flux amount and the downward magnetic flux amount are not equal. The state where these electromotive forces change on the time axis is shown in the upper part (region IIIa) and the middle part (region IIIb) in the figure. Therefore, the upward magnetic flux amount passing through the entire detection coil region (IIIa + IIIb) is not equal to the downward magnetic flux amount. As a result, an electromotive force is generated in the detection coil 7. This is shown in the lower part of the drawing (region IIIa + IIIb).
[0032]
  Here, FIG. 9A shows the difference between the upward magnetic flux amount passing through the region IIIa of the detection coil 7 and the downward magnetic flux amount passing through the region IIIb of the detection coil 7 when the movement amount of the detection coil 7 is changed. It shows how it changes. FIG. 9B shows the magnitude and phase of the electromotive force generated in the entire region (IIIa + IIIb) of the detection coil 7 at this time. From FIG. 9A, the area IIIa of the detection coil 7 takes more in the area I of the excitation coil 6, and the area IIIb of the detection coil 7 takes less in the area II of the excitation coil 6. Since the degree of condition changes as indicated by symbols a, b, and c in the figure, the difference between the upward magnetic flux amount passing through the entire detection coil and the downward magnetic flux amount also changes. Correspondingly, as shown in FIG. 9B, the electromotive force generated in the detection coil 7 also changes as indicated by symbols a, b, and c, and the output of the detection coil 7 corresponds to the amount of movement of the detection coil 7. It turns out that it becomes a response. The same applies when the detection coil 7 is shifted to the right in the drawing with respect to the excitation coil 6.
[0033]
  That is, the magnitude of the electromotive force of the detection coil 7 corresponds to the amount of movement of the detection coil 7. Further, the phase difference between the AC excitation signal and the electromotive force detection signal (whether in phase or in phase) corresponds to the movement direction. This phase difference (whether in phase or in phase) is converted into a positive signal and a negative signal after phase detection. In this way, the moving position of the moving coil 4 (the relative moving position of the moving detection coil 7 with respect to the fixed exciting coil 6) can be easily detected by the electromotive force generated in the detection coil 7.
[0034]
  As described above, the position detection unit 10 of the present apparatus has a very simple configuration of the excitation coil 6 and the detection coil 7, so that it can be easily reduced in size (particularly reduced in thickness) and reduced in weight. By incorporating it, the device itself to be detected can be downsized. That is, in the moving coil unit 1, since the excitation coil 6 and the detection coil 7 that are the position detection unit 10 are incorporated inside the unit main body, there is no need to arrange a position detection unit outside the unit main body, and the moving coil The unit 1 can be reduced in size. Further, since it is not necessary to attach a mechanical self-holding mechanism outside the moving coil 4, the moving coil unit 1 can be downsized in this respect.
[0035]
  The following can also be said. That is, here, since the exciting coil 6 is on the fixed side and the detection coil 7 is on the moving side, the moving position of the moving coil 4 to be detected can be detected with high sensitivity as the moving position of the detecting coil 7. Furthermore, since both the loops of the exciting coil 6 have two spatial regions having substantially the same area in plan view, the magnetic field generated by the exciting coil 6 is uniform in both regions. That is, since the amount of magnetic flux generated in the regions I and II of the exciting coil 6 becomes substantially equal, the position of the detection coil 7 can be easily determined from the difference in the amount of magnetic flux passing through the regions IIIa and IIIb of the detection coil 7. Therefore, it is possible to detect the position with high sensitivity without performing any adjustment at the time of position detection. Further, since the two spatial regions are formed in line symmetry, the magnetic field generated by the exciting coil 6 becomes more uniform in both regions. Therefore, position detection with higher sensitivity can be performed without performing any adjustment or the like at the time of position detection. Furthermore, since the detection coil 7 has a spatial region having an area that is at least as small as the relative movement strokes S and S in a plan view with respect to the outer shape of the excitation coil 6 inside the loop, the excitation coil 6, the detection coil 7 does not protrude from the magnetic field generated by the sensor 6, and the detection sensitivity is further improved..
[0036]
    (3) Electric circuit configuration and operation of this device
  The moving coil unit 1 including the position detection unit 10 of the present apparatus as described above can be configured as an electric circuit as follows. FIG. 10 is a block diagram showing an electric circuit configuration of the present apparatus, and FIGS. 11 and 12 are explanatory diagrams showing the principle of phase detection.
[0037]
  As shown in FIG. 10, the electric circuit of the present apparatus includes an excitation signal generator 40 corresponding to the AC applying means 8 and a signal processor 50 corresponding to the electromotive force detecting means 9. Among these, the excitation signal generator 40 further includes a clock 41, a frequency divider 42, a band pass filter 43, and a first amplifier 44. The signal processor 50 further includes a second amplifier 51, a phase detector. 52 and a low-pass filter 53 (or a double integration type A / D converter 54). That is, the current control means 5 can apply either analog control or digital control. The low-pass filter 53 is a constituent element during analog control, and the double integration type A / D converter 54 is used during digital control. Shall be used. Which control is applied depends on the characteristics of the controlled object, but analog control using the low-pass filter 53 is digital using a double-integration A / D converter 54 in terms of signal processing accuracy as will be described later. Inferior to control.
[0038]
  Hereinafter, the operation of the electric circuit having such a configuration will be described. For convenience of explanation, signal waveforms at each processing stage are also shown in the figure.
[0039]
  In the excitation signal generator 40, first, the clock signal from the clock 41 is frequency-divided to an appropriate frequency by the frequency dividing circuit 42 to obtain a square-wave excitation signal. The excitation signal is filtered in a predetermined band region by the band pass filter 43 to generate a sine wave signal having the same frequency as the original excitation signal. This sine wave signal is amplified by the first amplifier 44 and input to the exciting coil 6. Therefore, the amplified sine wave signal corresponds to the alternating current. As the first amplifier 44, a constant voltage circuit or a constant current circuit can be used.
[0040]
  In the signal processing unit 50, first, a detection signal that is an electromotive force output of the detection coil 7 is amplified by the second amplifier 51. As the second amplifier 51, a differential amplifier circuit can be used. The phase detector 52 takes in the excitation signal previously frequency-divided by the frequency dividing circuit 42, and phase-detects the detection signal amplified by the second amplifier 51 at the period of the excitation signal. Thereby, the position information (signal component) of the detection coil 7 is extracted. When analog control of the moving coil 4 is performed by the current control means 5, the signal after phase detection is used through the low-pass filter 36. When digital control is performed, the signal after phase detection is passed through a double integration type A / D converter 37 and used. In the double integration type A / D converter, since the output digital quantity is determined by the ratio of the integration time of the input voltage and the integration time of the reference voltage, it is not affected by the time constant of the integration circuit, and in terms of signal processing The accuracy is better when this double integration type A / D converter is used.
[0041]
  Here, the principle of phase detection is shown. The magnetic field generated by the magnets 2 and 3 and the magnetic field generated when the moving coil 4 is energized may affect the excitation signal and the detection signal as a direct current component. However, as shown in FIG. 11, the excitation signal and the detection signal are multiplied by the phase detector 52, and this output is further subjected to low-pass filter processing (in the case of analog control) or double integration type A / D conversion processing (in the case of digital control). Since the position information is obtained by performing the above, it is possible to almost eliminate the direct current component superimposed on the detection signal. Specifically, FIG. 12 shows a case where the magnetic field of the magnets 2 and 3 is applied to the detection signal as a DC component, but here, the influence of the DC component is also observed on the signal after the phase detection as described above. However, the DC component is canceled in the process of obtaining position information by integrating the output by further performing low-pass filter processing (in the case of analog control) or double integration type A / D conversion processing (in the case of digital control). . In this way, the direct current component is removed by phase detection, so that it does not affect the position information as noise.
[0042]
  Further, it is conceivable that the magnetic balance is lost at the home position (initial state) of the moving coil 4 due to manufacturing errors and assembly errors of the excitation coil 6 and the detection coil 7. This problem can be solved by treating the detected value at the home position as an offset value. That is, an algorithm or a circuit for correcting the offset may be added. In this way, the effect of offset is eliminated in the obtained position information. This means that the centers of the excitation coil 6 and the detection coil 7 do not necessarily have to coincide with each other as an initial state. Therefore, there is a manufacturing merit here.
[0043]
  In such an electric circuit, if the current control means 5 controls the current flowing through the moving coil 4 based on the position information obtained by the signal processing unit 50, suitable feedback control is performed. The positioning accuracy and holding accuracy of the moving coil 4 can be improved. For example, when used as an AF actuator, it is possible to suppress the focus shift by improving the holding accuracy of the moving coil 4.
[0044]
  Furthermore, if the phase information in the detection signal of the signal processing unit 50 is extracted by detection processing, the DC component as noise from the detection signal can be removed, so that the positioning accuracy and holding accuracy of the moving coil 4 that is the detection target are further increased. Can be improved.
[0045]
    (1) Examination of the configuration of the position detector
  By the way, in the configuration of the position detection unit 10 described above, the exciting coil 6 is formed of a coil wound in a shape of 8 in plan view, and the detection coil 7 is wound in a shape of 0 in plan view. The thing which consists of a coil is illustrated. However, the forms of the excitation coil 6 and the detection coil 7 are not limited to this, and various forms are conceivable. Therefore, the present inventor has examined what form is most suitable. Hereinafter, the examination result is described based on forms 1-12. 13 to 24 are diagrams showing a specific configuration of each embodiment.
[0046]
  (Embodiment 1) In Embodiment 1, as shown in FIG. 13, the excitation coil 6 and the detection coil 7 are each composed of a coil wound in a letter “0” shape in one plan view.
[0047]
  (Embodiment 2) In Embodiment 2, as shown in FIG. 14, the exciting coil 6 is a coil wound in the shape of a figure 8 in one plan view, and the detection coil 7 is a letter 0 in a plan view. It consists of a coil wound in a shape. Here, the 8-shaped coils A and B are in contact with each other, and the sizes of the coils A and B are the same. That is, the second embodiment is the configuration itself of the position detection unit 10 described above, but is included here for comparison with other embodiments.
[0048]
  (Embodiment 3) In Embodiment 3, as shown in FIG. 15, the exciting coil 6 is formed of a coil wound in a figure 8 shape in one plan view, and the detection coil 7 is a figure 0 in one plan view. It consists of a coil wound in a shape. Here, the 8-shaped coils A and B are in contact with each other, and the sizes of the coils A and B are different.
[0049]
  (Embodiment 4) In Embodiment 4, as shown in FIG. 16, the exciting coil 6 is formed of a coil wound in a shape of 8 in one plan view, and the detection coil 7 is 0 in one plan view. It consists of a coil wound in a shape. Here, the 8-shaped coils A and B are not in contact with each other, and the sizes of the coils A and B are the same.
[0050]
  (Embodiment 5) In Embodiment 5, as shown in FIG. 17, the exciting coil 6 is formed of a coil wound in a shape of 8 in one plan view, and the detection coil 7 is 0 in one plan view. It consists of a coil wound in a shape. Here, the 8-shaped coils A and B are not in contact with each other, and the sizes of the coils A and B are different.
[0051]
  (Embodiment 6) In Embodiment 6, as shown in FIG. 18, the exciting coil 6 is composed of coils C and D wound in a shape of 0 in two plan views, and the detection coil 7 is in one plan view. It consists of a coil wound in the shape of a zero. Here, the coils C and D are in contact with each other, and the sizes of the coils C and D are the same.
[0052]
  (Embodiment 7) In Embodiment 7, as shown in FIG. 19, the exciting coil 6 is composed of coils C and D wound in a shape of 0 in two plan views, and the detection coil 7 is in one plan view. It consists of a coil wound in the shape of a zero. Here, the coils C and D are in contact, and the sizes of the coils C and D are different.
[0053]
  (Embodiment 8) In Embodiment 8, as shown in FIG. 20, the exciting coil 6 is composed of coils C and D wound in a shape of 0 in two plan views, and the detection coil 7 is in one plan view. It consists of a coil wound in the shape of a zero. Here, the coils C and D are not in contact, and the sizes of the coils C and D are the same.
[0054]
  (Embodiment 9) In Embodiment 9, as shown in FIG. 21, the exciting coil 6 is composed of coils C and D wound in a letter “0” shape in two plan views, and the detection coil 7 is in one plan view. It consists of a coil wound in the shape of a zero. Here, the coils C and D are not in contact, and the sizes of the coils C and D are different.
[0055]
  (Embodiment 10) In Embodiment 10, as shown in FIG. 22, there are a plurality of excitation coils 6 and detection coils 7 each configured in any one of Embodiments 1 to 9, and the sum of the detection coil outputs is taken. ing. Specifically, each detection coil may be connected in series.
[0056]
  (Embodiment 11) In Embodiment 11, as shown in FIG. 23, the magnetic bodies 6a and 7a are arranged inside the excitation coil 6 and the detection coil 7, respectively. However, depending on the case, the magnetic body 6a (7a) is disposed. You may arrange | position only to either the exciting coil 6 or the detection coil 7. FIG. The magnetic material is ferrite, permalloy, silicon steel plate or the like. In addition, this form 11 is applicable to any of the said forms 1-10.
[0057]
  (Twelfth Embodiment) In the twelfth embodiment, as shown in FIG. 24, the excitation coil 6 and the detection coil 7 are disposed between the yokes 11 and 12. In other words, the present embodiment 12 also forms a part of the configuration of the position detection unit 10 described above, but is included here for comparison with other embodiments. In addition, this form 12 is applicable to any of the said forms 1-11.
[0058]
  Hereinafter, a comparison regarding the detection principle was performed.
[0059]
  As described above, when an alternating current is passed through the exciting coil 6, an alternating magnetic field is generated in the exciting coil 6. An electromotive force is generated in the detection coil 7 by the AC magnetic field. Since the magnitude of the electromotive force varies depending on the relative position of the excitation coil 6 and the detection coil 7, the electromotive force generated in the detection coil 7 becomes position information.
[0060]
  First, FIGS. 25 and 26 show the relationship between the relative positions of the excitation coil 6 and the detection coil 7 and the output. This corresponds to the first embodiment. As the position of the detection coil 7 moves to the right side a1, b1, c1 in FIG. 25 and approaches the excitation coil 6, the amount of magnetic flux generated by the excitation coil 6 penetrates the detection coil 7 increases. Thus, the output of the detection coil 7 is increased to a1, b1, and c1 in FIG.
[0061]
  Next, FIGS. 27 and 28 show the relationship between the relative positions of the excitation coil 6 and the detection coil 7 and the output. This corresponds to the second embodiment. The exciting coil 6 forms coils A and B by winding a winding (copper wire) in a figure 8 shape in plan view. When an alternating current is passed through the 8-shaped coil, an alternating magnetic field having a phase difference of 180 degrees is generated in each of the coils A and B. Since the detection coil 7 extends over the coils A and B, it is affected by changes in the magnetic flux density of both the coils A and B. That is, the output of the detection coil 7 is the difference between the electromotive force generated when the magnetic flux of the coil A passes through the detection coil 7 and the electromotive force generated when the magnetic flux of the coil B passes through the detection coil. In FIG. 27, when the detection coil 7 is at the position a2, since the detection coil 7 is on the coil B side, it is more strongly affected by the coil B than the coil A as shown in FIG. That is, in the figure, the magnitude of the electromotive force in the region IIIa of the detection coil 7 is larger than the magnitude of the electromotive force in the region IIIb of the detection coil. In FIG. 27, when the detection coil 7 is at the position b2, the detection coil 7 is equally applied to both the coils A and B. Therefore, as shown in FIG. 8B, the detection coil 7 is affected by the coils A and B. Are the same, and the output of the detection coil 7 is zero. In FIG. 27, when the detection coil 7 is at the position c2, since the detection coil 7 is on the coil A side, the influence of the coil A is stronger than the coil B, contrary to the position a2. FIG. 28 collectively shows outputs corresponding to the respective positions a2, b2, and c2 of the detection coil 7.
[0062]
  29 and 30 show the relationship between the magnetic flux density and the detection coil output. In FIG. 29, the boundary line between the magnetic flux density α1 and the magnetic flux density β1 is set to X = 0. The horizontal length of the detection coil 7 is L, and the position of the detection coil 7 is X. Here, if the magnetic flux density is B, the magnetic flux Φ penetrating the area S is Φ = B · S. On the other hand, the electromotive force Y due to the magnetic flux change is Y = dΦ / dt = d (B · S) / dt.
[0063]
  In FIG. 29, assuming that the longitudinal length of the detection coil 7 is a unit length and α2 = dα1 / dt and β2 = dβ1 / dt, the output Y of the detection coil 7 is expressed by the following equation.
[0064]
      Y = α2 + β2 (L−X) (1)
  When β1 = 0 (form 1), the above formula (1) becomes the following formula.
[0065]
      Y = α2 · X (2)
  When β1 = −α1 (form 2), the formula (1) is as follows.
[0066]
      Y = 2 · α2 · X-α2 · L (3)
  When β1 = −1 / 2 · α1 (the above-described form 3: −α1 <β1 <0), the above equation (1) becomes as follows.
[0067]
      Y = 3/2 ・ α2 ・ X−1 / 2 ・ α2 ・ L (4)
  From the above formulas, form 2 has twice the sensitivity of form 1, so that the excitation coil 6 is a combination of two 8-shaped coils or 0-shaped coils (form 6). It turns out that it is advantageous at this point. On the other hand, even if the coil diameters of the coils A and B are different as in the form 3 and the magnetic flux densities of the coils A and B are different, the detection coil position and the output are in a linear relationship as shown in FIG. Also good. Therefore, even if the opposing coil diameters are different, such as the coils A and B in the form 3 or the coils C and D in the forms 7 and 9, the position detecting device can be applied. This indicates that the size of the exciting coil 6 can be adjusted due to the space problem of the arrangement. Moreover, even if the sizes of the coils C and D of the exciting coil 6 are different as in the form 7, the sensitivity can be adjusted by adjusting the current values of the coils C and D so that the magnetic flux densities of the coils C and D are approximately the same.
[0068]
  On the other hand, from the above detection principle, when the excitation coil 6 and the detection coil 7 of the forms 1 to 12 are reversed, that is, when the detection coil 7 of the forms 1 to 12 is excited, the electromotive force generated in the excitation coil 6 is detected. Therefore, the relative position of the detection coil 7 and the excitation coil 6 can be detected in the same manner as described above. Signal processing is as described above (see FIG. 10).
[0069]
  From the above, the following can be said.
[0070]
  When the excitation coil 6 and the detection coil 7 are each composed of one 0-shaped coil as in the form 1 shown in FIG. 13, the shapes of the excitation coil 6 and the detection coil 7 are the simplest. , Small (thin) and lightweight.
[0071]
  14, the excitation coil 6 is composed of one 8-shaped coil, the detection coil 7 is composed of one 0-shaped coil, and the coils A and B of the 8-shaped coil are in contact with each other. If the coils A and B have the same size, the specifications (wire diameter, number of turns, coil diameter) of the exciting coil 6 and the coils A and B of the first embodiment are the same. Since the generated magnetic flux density is the same when the supplied power is the same, it can be seen from FIG. 30 that the sensitivity of form 2 is twice that of form 1. Since the sensitivity is increased by making the exciting coil 6 in the shape of 8 in this way, the detection accuracy can be increased. In addition, since an 8-shaped coil requires only one excitation amplifier, it is possible to reduce the size and cost.
[0072]
  As shown in the form 3 shown in FIG. 15, the exciting coil 6 is composed of one 8-shaped coil, the detection coil 7 is composed of one 0-shaped coil, and the coils A and B of the 8-shaped coil are in contact with each other. If the specifications of the coils A and B of the excitation coil 6 of the above-described form 2 are the same as those of the excitation coil 6 of the above-described form 2, FIG. 30 shows that the sensitivity is worse than that of form 2, but better than that of form 1. In this case, the coil diameters of the coils A and B of the exciting coil 6 can be adjusted according to the arrangement space, so that the arrangement space can be easily handled.
[0073]
  As in the form 4 shown in FIG. 16, the exciting coil 6 is composed of one 8-shaped coil, the detection coil 7 is composed of one 0-shaped coil, and the coils A and B of the 8-shaped coil are in contact with each other. If the sizes of the coils A and B are the same, the degree of freedom of arrangement of the coils A and B is higher than that in the above-described form 2 in which the coils A and B are in contact.
[0074]
  As shown in FIG. 17, the excitation coil 6 is composed of one 8-shaped coil, the detection coil 7 is composed of one 0-shaped coil, and the coils A and B of the 8-shaped coil are in contact with each other. If the sizes of the coils A and B are not different, the degree of freedom of arrangement of the coils A and B is higher than that in the third embodiment in which the coils A and B are in contact with each other. , B can be easily accommodated in the arrangement space as compared with the fourth embodiment in which the size of B is the same.
[0075]
  As in form 6 shown in FIG. 18, the exciting coil is composed of two 0-shaped coils C and D, the detection coil is composed of one 0-shaped coil, the coils C and D are in contact, and the coil When the magnitudes of C and D are the same, when a current is supplied to each of the coils C and D so that an AC magnetic field having a phase difference of 180 degrees is generated, the relationship between the position of the detection coil 7 and the output is as described above. Same as 2. In this case, there is an advantage that variation in magnetic flux density due to manufacturing error of the exciting coil 6 can be adjusted by each amplifier gain.
[0076]
  As in the form 7 shown in FIG. 19, the exciting coil is composed of two zero-shaped coils C and D, the detection coil is composed of one zero-shaped coil, the coils C and D are in contact, and the coil When the sizes of C and D are different, the magnetic flux density generated in the coils C and D is adjusted to the same level by adjusting the amplifier gain so that the current value of the coil D having the smaller coil diameter is increased. Therefore, the sensitivity can be adjusted and the resolution can be increased. That is, in this case, the characteristic of form 2 in FIG. 30 can be obtained. Furthermore, as in the case of the third aspect, it is easy to cope with the arrangement space.
[0077]
  As in the form 8 shown in FIG. 20, the exciting coil is composed of two 0-shaped coils C and D, the detection coil is composed of one 0-shaped coil, the coils C and D are not in contact with each other, and When the sizes of the coils C and D are the same, the degree of freedom of arrangement of the coils C and D is increased as in the fourth embodiment.
[0078]
  As in the form 9 shown in FIG. 21, the exciting coil is composed of two 0-shaped coils C and D, the detection coil is composed of one 0-shaped coil, and the coils C and D are not in contact with each other, and When the sizes of the coils C and D are different, the degree of freedom of arrangement of the coils C and D is increased and the arrangement space can be easily handled as in the fifth embodiment.
[0079]
  When a plurality of excitation coils 6 and detection coils 7 each configured in any one of the above-described forms 1 to 9 are provided as in the form 10 shown in FIG. This is not possible, but it corresponds to the case where multiple small spaces can be taken. In this case, the output of the small detection coil 7 is small, but a large output value can be obtained by taking a plurality of output sums. As a method of obtaining this sum, in the case of a very small output signal, as described above, it is conceivable to connect the respective detection coils 7 in series to increase the output value of the entire detection coil.
[0080]
  When the magnetic bodies 6a and 7a are arranged in the excitation coil 6 and the detection coil 7 as in the form 11 shown in FIG. 23, the magnetic flux density generated from the excitation coil 6 can be increased. It is considered that the detection sensitivity can be increased.
[0081]
  When the excitation coil 6 and the detection coil 7 are disposed between the yokes 11 and 12 as in the form 12 shown in FIG. 24, the leakage magnetic flux can be reduced, so that the detection sensitivity can be increased. it is conceivable that.
[0082]
  In this way, any form can be small (thin) and light in weight, and can be used for positioning control or the like in a small device to be detected.
[0083]
  In the above embodiment, the excitation coil 6 is the fixed side and the detection coil 7 is the moving side. However, as described in the above examination results, the excitation coil 6 is the moving side and the detection coil 7 is the fixed side. It is good. In short, the detection coil 7 may be moved relative to the excitation coil 6.
[0084]
  Moreover, in the said embodiment, the excitation coil 6 has two space areas of the substantially equal area adjacent by planar view formed by winding of the excitation coil 6, and also the said two space areas are axisymmetric However, as described in the above examination results, by adjusting the excitation current, etc., it is possible to eliminate the non-uniformity between the two spatial regions, so that strict equality is not necessarily required. However, if the uniformity is ensured, the position can be detected with high sensitivity without adjusting as described above.
[0085]
  Moreover, in the said embodiment, although the moving coil 4 grade | etc., Was cyclic | annular, it is not necessary to make it round by planar view, and if it is cyclic | annular, it may be a combination of a linear shape and a thing with a corner | angular part. Moreover, in the said embodiment, although the magnets 2 and 3 are arrange | positioned on the upper surface of the moving coil 4, conversely, you may arrange | position on the lower surface only, or upper and lower both surfaces. The number of magnets is not limited to two, but may be one or three or more. In short, it is only necessary to obtain the magnetic field lines (magnetic field) as described above. The magnet may be an electromagnet.
[0086]
  Further, in the above-described embodiment, the apparatus is incorporated in an AF module of a camera. However, the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, any apparatus that can use the apparatus other than a camera iris mechanism or other cameras can be used. Needless to say, it can be applied to fields.
[0087]
【The invention's effect】
  The invention according to claim 1 is provided with a driving means for moving the moving side with respect to the fixed side, and is provided on one of the fixed side and the moving side, wound in an annular shape, and connected to the AC applying means And a detection coil that is disposed on the other side of the fixed side and the moving side, is opposed to the excitation coil, and is wound in an annular shape, and AC is applied to the excitation coil by the AC applying means. Sometimes, by the electromotive force generated in the detection coil, the drive means detects the relative movement position of the detection coil with respect to the excitation coil when the detection coil is moved in parallel relative to the excitation coil. It is comprised as a position detection apparatus characterized by this.
[0088]
  According to the first aspect of the present invention, since the detection unit of the position detection device has a very simple configuration of an excitation coil and a detection coil, the detection unit can be made small (thin) and easily reduced in weight. By incorporating it into the target, the device itself that is the detection target can be downsized. In addition, according to such a configuration, an electromotive force is generated in the detection coil due to the alternating magnetic field generated in the excitation coil when an alternating current is applied to the excitation coil.By the above drive meansSince the relative movement position of the detection coil with respect to the excitation coil when the detection coil moves in parallel with respect to the excitation coil is detected, one of the detection coil and the excitation coil is detected. If it is attached to, the moving position of the detection target can be detected with high sensitivity without any physical contact with the other. If this position information is fed back, the accuracy of positioning control of the detection target can be improved.
[0089]
  For example, the exciting coil may be a coil having at least one loop.
[0090]
  The invention of claim 3Driving means for moving the moving side with respect to the fixed side; Installed on one side of the moving side,Excitation coils that are arranged in parallel as first and second loops and are connected to an excitation power source with opposite polarities,Installed on the other of the fixed side and the moving side,A detector coil disposed opposite to the excitation coil and wound in an annular shape;Depending on the excitation power sourceThe electromotive force generated in the detection coil when alternating current is applied to the excitation coilBy the above drive meansDetecting a relative movement position of the detection coil with respect to the excitation coil when the detection coil is moved relative to the excitation coil in parallel with a parallel arrangement direction of both loops of the excitation coil. It is comprised as a position detection device.
[0091]
  According to such a configuration, an electromotive force is generated in the detection coil by the alternating magnetic field generated in the excitation coil when alternating currents having opposite polarities are applied to the first and second loops of the excitation coil. To powerBy the above drive meansSince the relative movement position of the detection coil relative to the excitation coil is detected when the detection coil moves relative to the excitation coil in parallel with the parallel arrangement direction of both loops of the excitation coil, If one of the detection coil and the excitation coil is attached to the detection target, the moving position of the detection target can be detected with higher sensitivity without any physical contact with the other. If this position information is fed back, the accuracy of the positioning control of the detection target can be further improved.
[0092]
  For example, the exciting coil is made of a coil wound in a shape of 8 in plan view (Claim 4), or the first and second loops are coils each having an individual loop. It may be present (claim 5).
[0093]
  Further, if the first and second loops are coils capable of applying alternating current independently (Claim 6), the detection sensitivity is adjusted by adjusting the excitation current of each loop, and further Highly sensitive position detection is possible.
[0094]
  Further, if the detection coil is formed by connecting a plurality of coils in series (Claim 7), the output value of the entire detection coil can be increased to detect the position with higher sensitivity.
[0095]
  Furthermore, if at least one of the excitation coil and the detection coil is a magnetic body disposed inside the loop (Claim 8), the magnetic flux density generated in the excitation coil can be increased. , Detection sensitivity can be increased.
[0096]
  Furthermore, if a yoke for sandwiching the excitation coil and the detection coil is provided (claim 9), the leakage flux can be reduced, so that the detection sensitivity can be increased.
[0097]
  Furthermore, the first and second loops have two spatial regions having substantially the same area in plan view (Claim 10), or in addition, the two spatial regions are formed in line symmetry. (Claim 11), since the magnetic field generated by the exciting coil is uniform in both regions, position detection with higher sensitivity is possible.
[0098]
  Furthermore, it is assumed that a space region having an area that is at least as small as the relative slide stroke in a plan view with respect to the outer shape of the excitation coil is provided inside the loop of the detection coil. ) Since the detection coil does not protrude from the magnetic field generated by the excitation coil, position detection with higher sensitivity is possible.
[0099]
  As a result, it is possible to obtain a non-contact position detecting device that can be reduced in size and weight and can be used for positioning control of a small device to be detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram around a position detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a structure of an AF mechanism of a camera.
FIG. 3 is a side view showing a structure of an AF mechanism of a camera.
FIG. 4 is a top view showing a structure of an AF mechanism of a camera.
FIG. 5 is a side sectional view showing a structure of an AF mechanism of a camera.
6 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an excitation coil and a detection coil in the position detection device of Embodiment 1. FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a detection principle.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a detection principle.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a detection principle.
FIG. 10 is a block diagram showing an electric circuit of a position detection unit.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the principle of phase detection.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the principle of phase detection.
13 is a schematic diagram showing a specific configuration of Embodiment 1. FIG.
14 is a schematic diagram showing a specific configuration of Embodiment 2. FIG.
15 is a schematic diagram showing a specific configuration of Embodiment 3. FIG.
FIG. 16 is a schematic diagram showing a specific configuration of Embodiment 4;
FIG. 17 is a schematic diagram showing a specific configuration of Embodiment 5. FIG.
18 is a schematic diagram showing a specific configuration of Embodiment 6. FIG.
FIG. 19 is a schematic diagram showing a specific configuration of the seventh embodiment.
20 is a schematic diagram showing a specific configuration of Embodiment 8. FIG.
FIG. 21 is a schematic diagram showing a specific configuration of the ninth embodiment.
22 is a schematic diagram showing a specific configuration of Embodiment 10. FIG.
FIG. 23 is a schematic diagram showing a specific configuration of the eleventh embodiment.
FIG. 24 is a schematic diagram showing a specific configuration of Embodiment 12. FIG.
FIG. 25 is an explanatory diagram showing a detection principle of form 1;
FIG. 26 is an explanatory diagram showing a detection principle of form 1;
FIG. 27 is an explanatory diagram showing a detection principle of form 2;
FIG. 28 is an explanatory diagram showing a detection principle of form 2;
FIG. 29 is an explanatory diagram showing the relationship between magnetic flux density and detection coil output.
30 is an explanatory diagram showing a relationship between magnetic flux density and detection coil output. FIG.
[Explanation of symbols]
  1 Moving coil unit
  A few magnets
  4 Moving coil
  5 Current control means
  6 Excitation coil
  6a Magnetic material
  7 Detection coil
  7a Magnetic material
  8 AC applying means
  9 Electromotive force detection means
  10 Position detector
  11 Upper yoke
  12 Lower yoke
  13 center
  21 AF lens
  22 CCD
  23 Lens barrel
  24 Camera body
  25, 26 Spring
  27-29 connections
  30, 31 Magnetic flux
  40 Excitation signal generator
  41 clock
  42 Frequency divider
  43 Bandpass filter
  44 First amplifier
  50 Signal processor
  51 Second amplifier
  52 Phase detector
  53 Low-pass filter
  54 Double Integral A / D Converter

Claims (12)

固定側に対して移動側を移動させる駆動手段を備え、
上記固定側と上記移動側の一方に設置され、環状に巻回され、交流印加手段に接続された励磁コイルと、
上記固定側と上記移動側の他方に設置され、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとを具備し、
上記交流印加手段により上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力により、上記駆動手段によって上記検出コイルが上記励磁コイルに対して相対的に平行移動したときの上記励磁コイルに対する上記検出コイルの相対的な移動位置を検出することを特徴とする位置検出装置。 Drive means for moving the moving side relative to the fixed side,
An excitation coil installed on one of the fixed side and the moving side, wound in an annular shape and connected to an AC applying means ;
It is installed on the other of the fixed side and the moving side, and is disposed opposite to the excitation coil, and includes a detection coil wound in an annular shape,
More electromotive force generated in the detection coil when the alternating current to the exciting coil is applied by the AC application means, the above when the detection coil is relatively parallel movement with respect to the exciting coil by the drive means A position detection device for detecting a relative movement position of the detection coil with respect to an excitation coil. 上記励磁コイルが、少なくとも１つのループを有するコイルからなることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。  The position detecting device according to claim 1, wherein the exciting coil is a coil having at least one loop. 固定側に対して移動側を移動させる駆動手段を備え、
上記固定側と上記移動側の一方に設置され、第１、第２のループとして並設され、互いに逆極性に励磁電源に接続された励磁コイルと、
上記固定側と上記移動側の他方に設置され、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとを具備し、
上記励磁電源によって上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力により、上記駆動手段によって上記励磁コイルの両ループの並設方向と平行に上記検出コイルが上記励磁コイルに対して相対的に移動したときの上記励磁コイルに対する上記検出コイルの相対的な移動位置を検出することを特徴とする位置検出装置。 Drive means for moving the moving side relative to the fixed side,
An excitation coil installed on one of the fixed side and the moving side, arranged side by side as first and second loops, and connected to an excitation power source in opposite polarities;
It is installed on the other of the fixed side and the moving side, and is disposed opposite to the excitation coil, and includes a detection coil wound in an annular shape,
The more the electromotive force generated in the detection coil, parallel to the detection coil the exciting coil and the arrangement direction of the both loops of the exciting coil by said drive means when the AC to the exciting coil by the exciting power is applied A position detection device for detecting a relative movement position of the detection coil with respect to the excitation coil when moved relative to the excitation coil. 上記励磁コイルが、平面視８の字状に巻回されたコイルからなることを特徴とする請求項３記載の位置検出装置。  4. The position detecting device according to claim 3, wherein the exciting coil is a coil wound in a shape of 8 in plan view. 上記第１、第２のループが、それぞれ別個のループを有するコイルであることを特徴とする請求項３記載の位置検出装置。  4. The position detecting device according to claim 3, wherein the first and second loops are coils each having a separate loop. 上記第１、第２のループが、それぞれ独立に交流を印加可能なコイルであることを特徴とする請求項５記載の位置検出装置。  6. The position detection device according to claim 5, wherein the first and second loops are coils capable of applying an alternating current independently of each other. 上記検出コイルが、複数のコイルを直列に接続したものであ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。  The position detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the detection coil is a plurality of coils connected in series. 上記励磁コイルと上記検出コイルの少なくとも一方が、ループの内側に磁性体を配設したものであ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。  The position detection device according to claim 1, wherein at least one of the excitation coil and the detection coil has a magnetic body disposed inside a loop. 上記励磁コイルと上記検出コイルを挟設するヨークを具備してな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。  The position detection device according to claim 1, further comprising a yoke that sandwiches the excitation coil and the detection coil. 上記第１、第２のループが、平面視で略等しい面積の２つの空間領域を有してなる請求項１乃至９のいずれかに記載の位置検出装置。  The position detection device according to claim 1, wherein the first and second loops include two spatial regions having substantially the same area in plan view. 上記２つの空間領域が線対称に形成されたものである請求項１０記載の位置検出装置。  The position detecting device according to claim 10, wherein the two spatial regions are formed in line symmetry. 上記検出コイルのループの内側に、上記励磁コイルの外形に対して平面視で少なくとも上記相対的なスライドのストローク分だけ小さい面積の空間領域を有してなる請求項１乃至１１のいずれかに記載の位置検出装置。  The space region having an area smaller by at least the relative slide stroke in a plan view than the outer shape of the excitation coil is provided inside the loop of the detection coil. Position detector.
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