JP5715023B2 - 位置検出装置及び位置検出方法並びにそれを用いた電子機器 - Google Patents
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図6は、ホール素子の複数の端子を示す図であり、ここではホール素子の各端子を、T1がVcの駆動電圧の入力端子、T3はGND端子、T2はVout(+)の正極端子、T4はVout(−)の負極端子とする。図5(a)に示した磁気センサ32aにホール素子を用いる場合、端子T1とT3間に駆動電圧を印加すると、端子T2と端子T4間において、端子T2側を+として見たときに、N極を印加すると、正の差動出力が得られるとする。したがって、磁石が移動すると、図5(b)に示すように、出力信号Dが得られる。
ホール素子54a(あるいは54b)から出力されたホール素子電圧Vhaは、クロック信号発生回路62によって発生されるクロック信号によりホール素子54a(あるいは54b)を選択したときに、MUX61を介してプレアンプ63に接続され、所定の増幅率Aによって増幅される。今仮に、プレアンプ63によって増幅された信号を、フィードバック用サンプル・ホールド回路68を介してPIレギュレータ66に取り込む信号をホール素子54aのホール電圧Vhaとし、サンプル・ホールド回路64及びローパスフィルタ65を介して出力される信号をホール素子54bのホール電圧Vhbとする。
A・K・Bha+Vref=AGND(=0)・・・(1)
になるように、PI出力のバイアス点を自動的に変化させる。
−Vref・Bhb/Bha・・・(2)
となる。
また、本発明の他の態様は、上述の位置検出装置において、前記複数の磁気センサが3個のホール素子であって、該3個のホール素子のうち中心位置にある第2のホール素子と、該第2のホール素子に対して等間隔に配置された第1及び第3のホール素子とを備え、前記比較判定手段は、前記第2のホール素子からの出力信号の第2の差分信号の正負を判定して、該第2の差分信号が正(0を含む)ならば、前記第1のホール素子からの出力信号の第1の差分信号を出力し、該第2の差分信号が負ならば、前記第3のホール素子からの出力信号の第3の差分信号を出力し、前記除算手段は、前記第2の差分信号を前記第1の差分信号で除算、又は前記第2の差分信号を前記第3の差分信号で除算することを特徴とする。
図15(a),(b)は、本発明に係る3個の磁気センサを用いた位置検出方式(方式4)を説明するための図で、「領域2分割2出力割り算方式(方式4)」を示す図である。図15(a)は、磁石と3個の磁気センサとの配置関係を説明するための構成図で、図15(b)は、図15(a)における磁石移動量に対する3個のホール素子の出力電圧の関係を示す図である。図中符号71は実装基板、72a,72b,72cは3個の磁気センサ、73はアクチュエータ駆動兼位置検出用の4極の多極磁石を示している。この多極磁石は、図2のように1つの磁石に、N極S極を異極が隣り合うように2対着磁したものを磁極面がセンサ面に平行となるよう配置されることで、磁石の移動に伴い図15(b)に示すような出力変化が生じる。この磁極面が磁石移動方向と直交するよう、磁石を図2のY軸まわりに90°回転させて配置しても同様の出力変化が生じる。また、磁石には1対のN極S極を持つ2つの磁石を異極が隣り合うように並べたものを用いてもよいし、1対のN極S極を持つ1つの磁石を用いて磁極面が磁石移動方向と直交するよう配置しても、同様の出力変化が生じる。
ホール素子を使う場合、ホール素子81a,81b,81cにはそれぞれT1にVDD、T3にGNDが接続されている。第1のホール素子81aの入力端子T1、T3間に入力電圧を印加すると、出力端子T2,T4には、Va1とVa2の出力電圧を得る。これらの電圧が差動増幅器82aに入力されると、その出力電圧VhaはVa1−Va2となる。つまり、ホール素子81aでは、T2の出力Va1とT4の出力Va2の差動増幅を行い、Vha=Va1−Va2が出力されるように接続される。この場合、N極(S極)が印加されると、Vhaは正(負)となるとする。
10 アクチュエータモジュール
11 実装基板
12X X軸駆動兼位置検出用磁石
12Y Y軸駆動兼位置検出用磁石
13X X軸用ホール素子
13Y Y軸用ホール素子
14X X軸駆動用コイル
14Y Y軸駆動用コイル
16 手振れ補正レンズ
15 レンズバレル
21,31,51 実装基板
22,32a,32b,52a,52b 磁気センサ
23,33,53 アクチュエータ駆動兼位置検出用の4極の多極磁石
41a,41b,54a,54b ホール素子
42a,42b,55a,55b 差動増幅器
43 減算器
44 加算器
45 除算器
61,91 MUX(マルチプレクサ;選択回路)
62,92 クロック信号発生回路
63,93 プレアンプ
64,94 サンプル・ホールド回路(S/H)
65,95 ローパスフィルタ(LPF)
66,96 PIレギュレータ
67,97 オペアンプ
68,98 フィードバック用サンプル・ホールド回路(FBS/H)
69,99 基準電圧(Vref)発生回路
71 実装基板
72a,72b,72c 磁気センサ
73 アクチュエータ駆動兼位置検出用の4極の多極磁石
81a,81b,81c ホール素子
82a,82b,82c 差動増幅器
83 比較判定回路
84 除算器
Claims (10)
- 実装基板上に設けられた複数の磁気センサと、該磁気センサに空間を介して設けられた磁石とを備えた位置検出装置において、
前記磁石又は前記磁気センサを前記実装基板上に沿って移動させたときの前記複数の磁気センサのうちの1つの磁気センサからの出力信号の正負を判定して、他の磁気センサからの出力信号を出力する比較判定手段と、
該比較判定手段によって判定された前記1つの磁気センサからの出力信号の正負に応じて、前記1つの磁気センサからの出力信号を前記他の磁気センサからの出力信号で除算する除算手段と
を備えたことを特徴とする位置検出装置。 - 前記複数の磁気センサは、中心位置にある第2のホール素子と、前記第2のホール素子に対して等間隔に配置された第1及び第3のホール素子とを備え、
前記比較判定手段は、前記第2のホール素子の出力信号の正負を判定して、他の磁気センサからの出力信号を出力する請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記複数の磁気センサが3個のホール素子であって、該3個のホール素子のうち中心位置にある第2のホール素子と、該第2のホール素子に対して等間隔に配置された第1及び第3のホール素子とを備え、
前記比較判定手段は、前記第2のホール素子からの出力信号の第2の差分信号の正負を判定して、該第2の差分信号が正(0を含む)ならば、前記第1のホール素子からの出力信号の第1の差分信号を出力し、該第2の差分信号が負ならば、前記第3のホール素子からの出力信号の第3の差分信号を出力し、
前記除算手段は、前記第2の差分信号を前記第1の差分信号で除算、又は前記第2の差分信号を前記第3の差分信号で除算することを特徴とする請求項1又は2に記載の位置検出装置。 - 前記第1のホール素子の出力電圧をVa1、Va2とし、前記第2のホール素子の出力電圧をVb1、Vb2とし、前記第3のホール素子の出力電圧をVc1、Vc2とした場合に、
前記第1のホール素子の前記出力電圧Va1とVa2から第1の差分電圧Vha=Va1−Va2を得る第1の差動増幅器と、前記第2のホール素子の前記出力電圧Vb1とVb2から第2の差分電圧Vhb=Vb1−Vb2を得る第2の差動増幅器と、前記第3のホール素子の前記出力電圧Vc1とVc2から第3の差分電圧Vhc=Vc2−Vc1を得る第3の差動増幅器とを備え、
前記比較判定手段は、前記第2の差分電圧Vhbの正負を判定して、該第2の差分信号が正(0を含む)ならば、前記第1の差分信号Vhaを出力し、該第2の差分信号が負ならば、前記第3の差分信号Vhcを出力し、
前記除算手段は、前記第2の差分電圧Vhbを前記第1の差分電圧Vhaで除算(Vhb/Vha)、又は前記第2の差分電圧Vhbを前記第3の差分電圧Vhcで除算(Vhb/Vhc)することを特徴とする請求項3に記載の位置検出装置。 - 前記磁石が、1対のN極S極を異極が隣り合うように2対着磁した磁石又は1対のN極S極を持つ2つの磁石を異極が隣り合うように並べた磁石又は1対のN極S極を持つ1つの磁石であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の位置検出装置。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の位置検出装置を用いたことを特徴とする電子機器。
- 実装基板上に設けられた複数の磁気センサと、該磁気センサ上に空間を介して設けられた磁石とを備えた位置検出装置における位置検出方法において、
前記磁石又は前記磁気センサを前記実装基板上に沿って移動させたときの前記複数の磁気センサのうちの1つの磁気センサからの出力信号の正負を判定して、該判定結果に基づいて他の磁気センサからの出力信号を選択的に出力する比較判定ステップと、
該比較判定ステップによって判定された前記1つの磁気センサからの出力信号の正負に応じて、前記1つの磁気センサの出力信号を前記他の磁気センサからの出力信号で除算する除算ステップと
を有することを特徴とする位置検出方法。 - 前記複数の磁気センサが3個のホール素子であって、該3個のホール素子のうち中心位置にある第2のホール素子と、該第2のホール素子に対して等間隔に配置された第1及び第3のホール素子とを備え、
前記比較判定ステップは、前記第2のホール素子からの出力信号の第2の差分信号の正負を判定して、該第2の差分信号が正(0を含む)ならば、前記第1のホール素子からの出力信号の第1の差分信号を出力し、該第2の差分信号が負ならば、前記第3のホール素子からの出力信号の第3の差分信号を出力し、
前記除算ステップは、前記第2の差分信号を前記第1の差分信号で除算、又は前記第2の差分信号を前記第3の差分信号で除算することを特徴とする請求項7に記載の位置検出方法。 - 前記第1のホール素子の出力電圧をVa1、Va2とし、前記第2のホール素子の出力電圧をVb1、Vb2とし、前記第3のホール素子の出力電圧をVc1、Vc2とした場合に、
前記第1のホール素子の前記出力電圧Va1とVa2から第1の差分電圧Vha=Va1−Va2を得る第1の差動増幅ステップと、前記第2のホール素子の前記出力電圧Vb1とVb2から第2の差分電圧Vhb=Vb1−Vb2を得る第2の差動増幅器と、前記第3のホール素子の前記出力電圧Vc1とVc2から第3の差分電圧Vhc=Vc2−Vc1を得る第3の差動増幅ステップとを有し、
前記比較判定ステップは、前記第2の差分電圧Vhbの正負を判定して、該第2の差分信号が正(0を含む)ならば、前記第1の差分信号Vhaを出力し、該第2の差分信号が負ならば、前記第3の差分信号Vhcを出力し、
前記除算ステップは、前記第2の差分電圧Vhbを前記第1の差分電圧Vhaで除算(Vhb/Vha)、又は前記第2の差分電圧Vhbを前記第3の差分電圧Vhcで除算(Vhb/Vhc)することを特徴とする請求項8に記載の位置検出方法。 - 前記磁石が、1対のN極S極を異極が隣り合うように2対着磁した磁石又は1対のN極S極を持つ2つの磁石を異極が隣り合うように並べた磁石又は1対のN極S極を持つ1つの磁石であることを特徴とする請求項7から9のいずれか一項に記載の位置検出方法。
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