JP6368185B2 - 線形運動デバイスの位置センサ及びその位置センサを用いた線形運動デバイスの位置制御装置 - Google Patents
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本発明は、線形運動デバイスの位置センサ及びその位置センサを用いた線形運動デバイスの位置制御装置に関し、より詳細には、物体の移動を検出する磁気センサを用いた線形運動デバイスの位置センサ及びその位置センサを用いた線形運動デバイスの位置制御装置に関する。
近年、携帯電話などの市場においては、ＣＣＤ（電荷結合素子；Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ；相補型ＭＯＳ）などの固体撮像素子を有するモバイルカメラを搭載する端末が多数存在するようになり、モバイルカメラに適用される光学系において瞬時に高精度な位置検出を行う機能を有するセンサが強く求められている。
一般的に、モバイルカメラの光学系制御用アクチュエータには、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が使用されており、駆動用コイルの近傍にセンサが設置されている。一般的なＶＣＭ環境であると、放熱環境が厳しく、センサや磁石が駆動用コイルの発熱の影響を受け、検知用磁石の減磁又はセンサ温特のドリフトが見えてしまい、正確な位置検出が難しくなる。また、ＶＣＭは、駆動時に、一般的に磁石が移動する方向と垂直方向の力を受けるため、センサとのＧＡＰが変動し、正確な位置検出が難しくなる可能性がある。
これらの問題に対して、例えば、特許文献１のようにホールセンサ（磁気センサ対）を用いて光学レンズ等の位置検出を実施しているものがある。この特許文献１のものは、撮影光軸に対して直交する平面内で撮像素子を移動させることによりブレを補正する撮像装置に関するもので、可動部の基台部に設けられた磁石に対向する位置には、後方側の面上に第１のコイルであるＸコイルと、前方側の面上に第１の磁力検出手段である一対のホール素子とが配設されている。
また、特許文献２のものは、移動自在に配設される磁石と、磁石の移動方向に沿って配設された少なくとも２つの磁気センサの出力に基づいて、所定の基準位置から磁石の相対位置を検出する位置検出部とを備える位置検出装置が開示されている。この特許文献２の位置検出装置では、磁石の移動方向にＮ極とＳ極が分布し、位置検出部が磁気センサの和信号を磁気センサの差信号で除算して得られる結果に基づいて、磁石の所定の基準位置からの相対位置を検出するもので、これにより、温特の影響を原理的キャンセルすることができる。
しかしながら、従来の位置検出装置では、１軸方向の移動物体（磁石）の位置を検出して制御する形態であるため、磁石の移動方向に合わせて、磁気センサの配置を変更する必要がある。
特に、スマートフォンなどのオートフォーカスや手触れ補正用途においては、移動物体（磁石）及び移動物体を移動させる駆動コイルの配置関係によって、位置検出ＩＣチップを配置できるスペースが変わることがあり、それに伴い、スペースの問題で、位置検出ＩＣチップの形状が長方形であることが好まれる。また、ＶＣＭの設計思想により、長方形状の位置検出ＩＣチップが配置される向きが変わることがある。結果として、上述した配置関係によって、磁気センサの配置を変更する必要がでてくる。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、配置される向きに関わらず、移動物体である磁石の位置を検出することができる線形運動デバイスの位置センサ及びその位置センサを用いた線形運動デバイスの位置制御装置を提供することにある。
特に、スマートフォンなどのオートフォーカスや手触れ補正用途においては、移動物体（磁石）及び移動物体を移動させる駆動コイルの配置関係によって、位置検出ＩＣチップを配置できるスペースが変わることがあり、それに伴い、スペースの問題で、位置検出ＩＣチップの形状が長方形であることが好まれる。また、ＶＣＭの設計思想により、長方形状の位置検出ＩＣチップが配置される向きが変わることがある。結果として、上述した配置関係によって、磁気センサの配置を変更する必要がでてくる。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、配置される向きに関わらず、移動物体である磁石の位置を検出することができる線形運動デバイスの位置センサ及びその位置センサを用いた線形運動デバイスの位置制御装置を提供することにある。
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、磁石（２１）を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサ（１）において、前記磁石（２１）の磁場に応じて第１の出力信号（Ｖｈ１）を出力する第１の磁気センサ（１１）と、該第１の磁気センサ（１１）から平面視で第１の方向に離間して配置され、前記磁石（２１）の磁場に応じて第２の出力信号（Ｖｈ２）を出力する第２の磁気センサ（１２）と、前記第１の磁気センサ（１１）から平面視で前記第１の方向とは異なる第２の方向に離間し、かつ前記第２の磁気センサ（１２）とも離間して配置され、前記磁石（２１）の磁場に応じて第３の出力信号（Ｖｈ３）を出力する第３の磁気センサ（１３）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）が入力され、前記線形運動デバイスの移動方向に対する前記位置センサ（１）が配置される向きに関する配置情報に基づいて前記磁石（２１）の位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出する位置信号算出部（３０）と、を備え、前記位置信号算出部（３０）は、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）との和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）との差信号（Ｖｈ１−Ｖｈ２）とで前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出するか、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）との和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）との差信号（Ｖｈ１−Ｖｈ３）とで前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出するか、のいずれかを前記配置情報に基づいて選択可能に構成されていることを特徴とする。（実施形態１，実施例１及び２／図１，図２，図３，図５，図６，図８，図９）
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１乃至第３の磁気センサ（１１乃至１３）は、長方形状の基板（１０）又は基板上に形成され、前記第１の方向が、前記基板（１０）の長辺方向であり、前記第２の方向が、前記基板（１０）の短辺方向であり、前記配置情報は、前記線形運動デバイスの移動方向が前記第１の方向に沿うように前記位置センサ（１）が配置されるか、又は、前記第２の方向に沿うように前記位置センサ（１）が配置されるかに関する情報であることを特徴とする。（実施形態１／図１）
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の磁気センサ（１１）及び前記第２の磁気センサ（１２）は、前記基板（１０）の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、前記第３の磁気センサ（１３）は、前記基板（１０）の中央から他方の片側の長辺寄りに配置されていることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の磁気センサ（１１）及び前記第２の磁気センサ（１２）は、前記基板（１０）の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、前記第３の磁気センサ（１３）は、前記基板（１０）の中央から他方の片側の長辺寄りに配置されていることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、磁石（２１）を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサ（１）において、前記磁石（２１）の磁場に応じて第１の出力信号（Ｖｈ１）を出力する第１の磁気センサ（１１）と、該第１の磁気センサ（１１）から平面視で第１の方向に離間して配置され、前記磁石（２１）の磁場に応じて第２の出力信号（Ｖｈ２）を出力する第２の磁気センサ（１２）と、前記第１の磁気センサ（１１）から平面視で前記第１の方向とは異なる第２の方向に離間し、かつ前記第２の磁気センサ（１２）とも離間して配置され、前記磁石（２１）の磁場に応じて第３の出力信号（Ｖｈ３）を出力する第３の磁気センサ（１３）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）が入力され、前記線形運動デバイスの移動方向に対する前記位置センサ（１）が配置される向きに関する配置情報に基づいて前記磁石（２１）の位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出する位置信号算出部（３０）と、を備え、前記第３の磁気センサ（１３）から平面視で前記第１の方向に離間して配置され、前記磁石（２１）の磁場に応じて第４の出力信号（Ｖｈ４）を出力する第４の磁気センサ（１４）をさらに備え、前記位置信号算出部（３０）は、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）が入力され、前記配置情報に基づいて前記磁石（２１）の位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出し、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）との和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）の和（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）の和（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）との差信号（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））とで、前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出するか、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）との和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）の和（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）の和（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）の差信号（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４））とで、前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出するか、のいずれかを前記配置情報に基づいて選択可能に構成されていることを特徴とする。（実施形態２、図１５）
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記位置信号算出部（３０）は、前記和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２又はＶｈ１＋Ｖｈ３）を前記差信号（Ｖｈ１−Ｖｈ２又はＶｈ３−Ｖｈ１）で除算（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）／（Ｖｈ１−Ｖｈ２）又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）／（Ｖｈ３−Ｖｈ１））した結果に基づいて、前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出することを特徴とする。（実施形態１／図８，図９）
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記位置信号算出部（３０）は、前記和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２又はＶｈ１＋Ｖｈ３）（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）を前記差信号（Ｖｈ１−Ｖｈ２又はＶｈ３−Ｖｈ１）（（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））又は（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）））で除算（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）／（Ｖｈ１−Ｖｈ２）又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）／（Ｖｈ３−Ｖｈ１））（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）））した結果に基づいて、前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出することを特徴とする。（実施形態２／図１５）
また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記位置信号算出部（３０）は、前記和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２又はＶｈ１＋Ｖｈ３）（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）を前記差信号（Ｖｈ１−Ｖｈ２又はＶｈ３−Ｖｈ１）（（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））又は（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）））で除算（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）／（Ｖｈ１−Ｖｈ２）又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）／（Ｖｈ３−Ｖｈ１））（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）））した結果に基づいて、前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出することを特徴とする。（実施形態２／図１５）
また、請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記位置信号算出部（３０）は、前記配置情報を出力する配置情報出力部（３５）と、前記配置情報に基づいて前記第１乃至第３の磁気センサ（１１乃至１３）からの出力信号（Ｖｈ１乃至Ｖｈ３）を選択してそれぞれ出力する選択部（３１）と、該選択部（３１）の出力から前記和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２又はＶｈ１＋Ｖｈ３）を算出する和信号算出部（３２ａ，３２ｂ）と、前記選択部（３１）の出力から前記差信号を算出する差信号算出部（３３）と、前記和信号を前記差信号で除算する除算部（３４）と、を有することを特徴とする。（実施形態１／図８、図９）
また、請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記位置信号算出部（３０）は、前記配置情報を出力する配置情報出力部（３５）と、前記配置情報に基づいて前記第１乃至第４の磁気センサ（１１乃至１４）からの出力信号（Ｖｈ１乃至Ｖｈ４）を選択してそれぞれ出力する選択部（３１）と、該選択部（３１）の出力から前記和信号（Ｖｈ３＋Ｖｈ４又はＶｈ２＋Ｖｈ４）（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）を算出する和信号算出部（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）と、前記選択部（３１）の出力から前記差信号（（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））又は（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）））を算出する差信号算出部（３３）と
、前記和信号を前記差信号で除算する除算部（３４）と、を有することを特徴とする。（実施形態２／図１５）
また、請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記位置信号算出部（３０）は、前記配置情報を出力する配置情報出力部（３５）と、前記配置情報に基づいて前記第１乃至第４の磁気センサ（１１乃至１４）からの出力信号（Ｖｈ１乃至Ｖｈ４）を選択してそれぞれ出力する選択部（３１）と、該選択部（３１）の出力から前記和信号（Ｖｈ３＋Ｖｈ４又はＶｈ２＋Ｖｈ４）（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）を算出する和信号算出部（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）と、前記選択部（３１）の出力から前記差信号（（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））又は（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）））を算出する差信号算出部（３３）と
、前記和信号を前記差信号で除算する除算部（３４）と、を有することを特徴とする。（実施形態２／図１５）
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記第１乃至第４の磁気センサ（１１乃至１４）は、長方形状の基板（１０）又は基板上に形成され、前記第１の方向が、前記基板（１０）の長辺方向であり、前記第２の方向が、前記基板（１０）の短辺方向であり、前記配置情報は、前記線形運動デバイスの移動方向が前記第１の方向に沿うように前記位置センサ（１）が配置されるか、又は、前記第２の方向に沿うように前記位置センサ（１）が配置されるかに関する情報であることを特徴とする。（実施形態２／図１０）
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記第１の磁気センサ（１１）及び前記第２の磁気センサ（１２）は、前記基板（１０）の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、前記第３の磁気センサ（１３）及び前記第４の磁気センサ（１４）は、前記基板（１０）の中央から他方の片側の長辺寄りに配置されていることを特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１乃至第３の磁気センサ（１１乃至１３）は、長方形状の基板（１０）又は基板上に形成され、前記第１の磁気センサ（１１）及び前記第２の磁気センサ（１２）は、前記基板（１０）の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、前記第３の磁気センサ（１３）は、前記基板（１０）の中央から他方の片側の長辺寄りで、かつ第１の磁気センサ（１１）及び前記第２の磁気センサ（１２）とで正三角形を形成する位置に配置されていることを特徴とする。（実施形態３，図１６）
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１乃至第３の磁気センサ（１１乃至１３）は、長方形状の基板（１０）又は基板上に形成され、前記第１の磁気センサ（１１）及び前記第２の磁気センサ（１２）は、前記基板（１０）の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、前記第３の磁気センサ（１３）は、前記基板（１０）の中央から他方の片側の長辺寄りで、かつ第１の磁気センサ（１１）及び前記第２の磁気センサ（１２）とで正三角形を形成する位置に配置されていることを特徴とする。（実施形態３，図１６）
また、請求項１２に記載の発明は、磁石（２１）を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサ（１）において、前記磁石（２１）の磁場に応じて第１の出力信号（Ｖｈ１）を出力する第１の磁気センサ（１１）と、該第１の磁気センサ（１１）から平面視で第１の方向に離間して配置され、前記磁石（２１）の磁場に応じて第２の出力信号（Ｖｈ２）を出力する第２の磁気センサ（１２）と、前記第１の磁気センサ（１１）から平面視で前記第１の方向とは異なる第２の方向に離間し、かつ前記第２の磁気センサ（１２）とも離間して配置され、前記磁石（２１）の磁場に応じて第３の出力信号（Ｖｈ３）を出力する第３の磁気センサ（１３）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）が入力され、前記線形運動デバイスの移動方向に対する前記位置センサ（１）が配置される向きに関する配置情報に基づいて前記磁石（２１）の位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出する位置信号算出部（３０）と、を備え、前記第３の磁気センサ（１３）から平面視で前記第１の方向とは逆方向に離間して配置され、前記磁石（２１）の磁場に応じて第４の出力信号（Ｖｈ４）を出力する第４の磁気センサ（１４）をさらに備え、前記位置信号算出部（３０）は、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）が入力され、前記配置情報に基づいて前記磁石（２１）の位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出し、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）との和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）の和（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）の和（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）との差信号（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））とで、前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出するか、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）との和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）の和（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）の和（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）の差信号（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４））とで、前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出するか、のいずれかを前記配置情報に基づいて選択可能に構成され、前記第１乃至第４の磁気センサ（１１乃至１４）は、長方形状の基板（１０）又は基板上に形成され、前記第１の磁気センサ（１１）及び前記第３の磁気センサ（１３）は、前記基板（１０）の中央で長辺に沿って離間して配置され、前記第２の磁気センサ（１２）及び前記第４の磁気センサ（１４）は、前記基板（１０）の一方及び他方の片側の長辺寄りに配置されていることを特徴とする。（実施形態４，図１７）
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至２、５、７及び１１のいずれか一項に記載の発明において、前記磁気センサが、ホール素子であることを特徴とする。
また、請求項１４に記載の発明は、請求項４、６、８乃至１０及び１２のいずれか一項に記載の発明において、前記磁気センサが、ホール素子であることを特徴とする。
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至２、５、７及び１１のいずれか一項に記載の発明において、前記磁気センサが、ホール素子であることを特徴とする。
また、請求項１４に記載の発明は、請求項４、６、８乃至１０及び１２のいずれか一項に記載の発明において、前記磁気センサが、ホール素子であることを特徴とする。
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至３、５、７、１１及び１３のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサ（１）と、移動自在に配設される磁石（２１）と、前記位置センサ（１）による位置検出結果と、前記線形運動デバイスを目標位置に移動させるための目標位置指令信号とに基づいて前記磁石（２１）を移動させるための操作量信号を生成する操作量信号生成回路と、を備えていることを特徴とする。（図２，図５）
また、請求項１６に記載の発明は、請求項４、６、８乃至１０、１２及び１４のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサ（１）と、移動自在に配設される磁石（２１）と、前記位置センサ（１）による位置検出結果と、前記線形運動デバイスを目標位置に移動させるための目標位置指令信号とに基づいて前記磁石（２１）を移動させるための操作量信号を生成する操作量信号生成回路と、を備えていることを特徴とする。（図１１，図１３）
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１乃至３、５、７、１１及び１３のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサ（１）と、移動自在に配設される磁石（２１）と、前記位置センサ（１）による位置検出結果に基づいて前記磁石（２１）を移動させる駆動コイル（２２）と、を備えていることを特徴とする。（図２，図５）
また、請求項１８に記載の発明は、請求項４、６、８乃至１０、１２及び１４のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサ（１）と、移動自在に配設される磁石（２１）と、前記位置センサ（１）による位置検出結果に基づいて前記磁石（２１）を移動させる駆動コイル（２２）と、を備えていることを特徴とする。（図２，図５）
また、請求項１６に記載の発明は、請求項４、６、８乃至１０、１２及び１４のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサ（１）と、移動自在に配設される磁石（２１）と、前記位置センサ（１）による位置検出結果と、前記線形運動デバイスを目標位置に移動させるための目標位置指令信号とに基づいて前記磁石（２１）を移動させるための操作量信号を生成する操作量信号生成回路と、を備えていることを特徴とする。（図１１，図１３）
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１乃至３、５、７、１１及び１３のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサ（１）と、移動自在に配設される磁石（２１）と、前記位置センサ（１）による位置検出結果に基づいて前記磁石（２１）を移動させる駆動コイル（２２）と、を備えていることを特徴とする。（図２，図５）
また、請求項１８に記載の発明は、請求項４、６、８乃至１０、１２及び１４のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサ（１）と、移動自在に配設される磁石（２１）と、前記位置センサ（１）による位置検出結果に基づいて前記磁石（２１）を移動させる駆動コイル（２２）と、を備えていることを特徴とする。（図２，図５）
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１６又は１８に記載の発明において、前記磁石（２１）が、前記第１の方向に沿ってＮ極とＳ極が分布している場合に、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）との和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）の和（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）の和（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）との差信号（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））とで、前記磁石（２１）の前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出するように構成され、前記磁石（２１）が、前記第２の方向に沿ってＮ極とＳ極が分布している場合に、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）の和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）と、前記第１の出力信号（Ｖｈ１）と前記第２の出力信号（Ｖｈ２）の和（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）と前記第３の出力信号（Ｖｈ３）と前記第４の出力信号（Ｖｈ４）の和（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）との差信号（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４））とで、前記磁石（２１）の前記位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出するように構成されていることを特徴とする。（図１５）
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置制御装置を備え、前記線形運動デバイスがカメラレンズであるオートフォーカス機構であることを特徴とする。
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置制御装置を備え、前記線形運動デバイスがカメラレンズであるオートフォーカス機構であることを特徴とする。
本発明によれば、配置される向きに関わらず、移動物体である磁石の位置を検出することができる線形運動デバイスの位置センサ及びその位置センサを用いた線形運動デバイスの位置制御装置を実現することができる。
以下、図面を参照して本発明の各実施形態及び各実施例について説明する。
＜本実施形態１＞
図１は、本発明に係る位置センサの実施形態１を説明するための構成図である。図中符号１は位置センサ、１０は基板、１１は第１の磁気センサ、１２は第２の磁気センサ、１３は第３の磁気センサを示している。
＜本実施形態１＞
図１は、本発明に係る位置センサの実施形態１を説明するための構成図である。図中符号１は位置センサ、１０は基板、１１は第１の磁気センサ、１２は第２の磁気センサ、１３は第３の磁気センサを示している。
本実施形態１の位置センサ１は、磁石を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサである。
第１乃至第３の磁気センサ１１乃至１３は、長方形状の基板１０又は基板１０上に形成され、第１の方向が、基板１０の長辺方向であり、第２の方向が、基板１０の短辺方向である。
また、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、基板１０の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、第３の磁気センサ１３は、基板１０の中央から他方の片側の長辺寄りに配置されている。
第１乃至第３の磁気センサ１１乃至１３は、長方形状の基板１０又は基板１０上に形成され、第１の方向が、基板１０の長辺方向であり、第２の方向が、基板１０の短辺方向である。
また、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、基板１０の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、第３の磁気センサ１３は、基板１０の中央から他方の片側の長辺寄りに配置されている。
つまり、本実施形態１の位置センサ１は、基板上に第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２と第３の磁気センサ１２とが配置されている。各磁気センサ１１乃至１３の配置関係は、第２の磁気センサ１２が、第１の磁気センサ１１から平面視で長辺方向である第１の方向に離間して配置され、第３の磁気センサ１３が、第１の磁気センサ１１から平面視で第１の方向とは異なる短辺方向である第２の方向に離間し、かつ、第２の磁気センサ１２とも離間して配置されている。
磁気センサは、磁石の磁場に応じて出力信号を出力する。具体的には、シリコンホール素子、化合物ホール素子、磁気抵抗素子などが挙げられるが、特に、ホール素子であることは好ましい。
また、第１の方向と第２の方向は、直交していることが好ましい。また、第１の方向は、長方形状の基板１０の長辺方向であり、第２の方向は、長方形状の基板１０の短辺方向であることが好ましい。また、線形運動デバイスに取り付けられた磁石が移動する移動方向が、第１の方向か第２の方向に沿っていることが好ましい。
また、第１の方向と第２の方向は、直交していることが好ましい。また、第１の方向は、長方形状の基板１０の長辺方向であり、第２の方向は、長方形状の基板１０の短辺方向であることが好ましい。また、線形運動デバイスに取り付けられた磁石が移動する移動方向が、第１の方向か第２の方向に沿っていることが好ましい。
このような第１乃至第３の磁気センサの配置において、第１の磁気センサ１１は、磁石（図２の符号２１参照）の磁場に応じて第１の出力信号Ｖｈ１（図８参照）を出力する。また、第２の磁気センサ１２は、第１の磁気センサ１１から平面視で第１の方向に離間して配置され、磁石の磁場に応じて第２の出力信号Ｖｈ２を出力する。また、第３の磁気センサ１３は、第１の磁気センサ１１から平面視で第１の方向とは異なる第２の方向に離間し、かつ第２の磁気センサ１２とも離間して配置され、磁石の磁場に応じて第３の出力信号Ｖｈ３を出力する。
図２は、本発明に係る位置センサを備えた線形運動デバイスの位置制御装置の実施例１を説明するための構成図である。図中符号２１は磁石、２２は駆動コイル、５１は位置制御装置を示している。なお、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。位置センサ１は、図１に示した位置センサの短辺方向が磁石の移動方向に配置されている。
図３は、図２に示した位置制御装置における位置センサの上面図で、図２の配置とした場合の位置センサにおける出力信号の選択の模式図で、図４は、図２に示した位置制御装置におけるａ−ａ線断面図で、図２の配置とした場合の位置制御装置の断面図である。
本実施例１の位置制御装置５１は、線形運動デバイスの位置センサ１と、移動自在に配設される磁石２１と、位置センサ１による位置検出結果に基づいて磁石２１を移動させる駆動コイル２２とを備えている線形運動デバイスの位置制御装置である。
本実施例１の位置制御装置５１は、線形運動デバイスの位置センサ１と、移動自在に配設される磁石２１と、位置センサ１による位置検出結果に基づいて磁石２１を移動させる駆動コイル２２とを備えている線形運動デバイスの位置制御装置である。
また、本実施例１の位置センサ１は、長方形状の基板１０上に第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２と第３の磁気センサ１３とが配置されている。各磁気センサ１１乃至１３の配置関係は、第２の磁気センサ１２が、第１の磁気センサ１１から長辺方向である第１の方向に離間して配置され、第３の磁気センサ１３が、第１の磁気センサ１１から、第１の方向とは異なる短辺方向である第２の方向に離間して配置されている。この場合、磁石２１の移動方向が位置センサ１の長辺方向である。離間する距離としては、同じ距離であることが好ましい。具体的には、シリコン基板に形成されたシリコンホール素子であることが好ましい。
また、本実施例１の位置制御装置５１は、線形運動デバイスの移動と共に移動する磁石２１と位置センサ１と駆動コイル２２とを備えている。
磁石２１は、直方体形状であり、図２において、矢印の方向に移動自在に配設されている。移動方向に沿ってＮ極とＳ極が着磁され、また、厚み方向にもＳ極とＮ極が着磁されている。
駆動コイル２２は、位置センサ１による位置検出結果に基づいてコイル電流が供給され、磁石２１を移動させる。駆動コイル２２は、磁石２１に対向して配置され、長方形状を有することが好ましい。
磁石２１は、直方体形状であり、図２において、矢印の方向に移動自在に配設されている。移動方向に沿ってＮ極とＳ極が着磁され、また、厚み方向にもＳ極とＮ極が着磁されている。
駆動コイル２２は、位置センサ１による位置検出結果に基づいてコイル電流が供給され、磁石２１を移動させる。駆動コイル２２は、磁石２１に対向して配置され、長方形状を有することが好ましい。
図２に示した位置制御装置５１では、位置センサ１は、磁石２１の移動方向と位置センサ１の第１の方向が略平行となるように配置されている。また、位置センサ１は、駆動コイル２２の外側に配置されている。図２に示したように配置とすることで、駆動コイル２２からの漏れ磁界の影響を大きく低減でき、位置制御装置のコンパクト化を図ることができる。
図２の配置の場合は、位置センサ１の第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２の出力信号を用いて磁石２１の位置信号を算出する。図２の配置の場合、磁石２１は、第１の方向に沿って移動する。その際、図４に示すように、第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２では、入力される磁場の大きさに差が生まれる。
図２の配置の場合は、位置センサ１の第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２の出力信号を用いて磁石２１の位置信号を算出する。図２の配置の場合、磁石２１は、第１の方向に沿って移動する。その際、図４に示すように、第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２では、入力される磁場の大きさに差が生まれる。
この磁石２１が移動することによって（紙面左右に）、片方の磁気センサに入力される磁場の強度は増加し、もう片方の磁気センサに入力される磁場の強度は減少することとなる。したがって、両者の和信号を算出することで、基準点からどれだけ移動したかを検出することができる。さらに、両差の差信号は、磁石２１からでる磁束全体としては一定であるため、磁石２１が移動方向に移動しても大凡一定となる。
具体的には、以下の第１の算出を行う。つまり、１）第１の算出として、少なくとも、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２と、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２との差信号Ｖｈ１−Ｖｈ２とで、磁石２１の位置信号を算出する。
また、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２と、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２との差信号Ｖｈ１−Ｖｈ２とで、磁石の位置を検出する。この和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２を差信号Ｖｈ１−Ｖｈ２で除する（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）／（Ｖｈ１−Ｖｈ２）ことで、磁石の移動方向における位置を検出することができる。
また、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２と、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２との差信号Ｖｈ１−Ｖｈ２とで、磁石の位置を検出する。この和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２を差信号Ｖｈ１−Ｖｈ２で除する（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）／（Ｖｈ１−Ｖｈ２）ことで、磁石の移動方向における位置を検出することができる。
以上のように、少なくとも３つの磁気センサ１１乃至１３を所定の関係で配置し、配置される向きによって（配置情報に基づいて）、位置信号の算出（どの磁気センサからの信号を和演算、差演算するか）を変更可能に構成されている。
そのため、配置される向きによらず、位置検出を行うことができる。また、和信号を差信号で除算して位置信号を検出することで、磁石や磁気センサの温度特性やコイルから発生する局所的な熱の影響、そして、機械的なＧＡＰ変動の影響をキャンセルし、高精度に位置検出可能となる。
そのため、配置される向きによらず、位置検出を行うことができる。また、和信号を差信号で除算して位置信号を検出することで、磁石や磁気センサの温度特性やコイルから発生する局所的な熱の影響、そして、機械的なＧＡＰ変動の影響をキャンセルし、高精度に位置検出可能となる。
図５は、本発明に係る位置センサを備えた線形運動デバイスの位置制御装置の実施例２を説明するための構成図である。図中符号５２は位置制御装置を示している。なお、図２と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
図６は、図５に示した位置制御装置における位置センサの上面図で、図６の配置とした場合の位置センサにおける出力信号の選択の模式図で、図７は、図５に示した位置制御装置におけるｂ−ｂ線断面図で、図５の配置とした場合の位置制御装置の断面図である。
図６は、図５に示した位置制御装置における位置センサの上面図で、図６の配置とした場合の位置センサにおける出力信号の選択の模式図で、図７は、図５に示した位置制御装置におけるｂ−ｂ線断面図で、図５の配置とした場合の位置制御装置の断面図である。
本実施例２の位置制御装置５２は、線形運動デバイスの位置センサ１と、移動自在に配設される磁石２１と、位置センサ１による位置検出結果に基づいて磁石２１を移動させる駆動コイル２２とを備えている線形運動デバイスの位置制御装置である。
また、本実施例２の位置センサ１は、長方形状の基板１０上に第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２と第３の磁気センサ１３とが配置されている。各磁気センサ１１乃至１３の配置関係は、第２の磁気センサ１２が、第１の磁気センサ１１から長辺方向である第１の方向に離間して配置され、第３の磁気センサ１３が、第１の磁気センサ１１から、第１の方向とは異なる短辺方向である第２の方向に離間して配置されている。この場合、磁石２１の移動方向が位置センサ１の短辺方向である。離間する距離としては、同じ距離であることが好ましい。具体的には、シリコン基板に形成されたシリコンホール素子であることが好ましい。
また、本実施例２の位置センサ１は、長方形状の基板１０上に第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２と第３の磁気センサ１３とが配置されている。各磁気センサ１１乃至１３の配置関係は、第２の磁気センサ１２が、第１の磁気センサ１１から長辺方向である第１の方向に離間して配置され、第３の磁気センサ１３が、第１の磁気センサ１１から、第１の方向とは異なる短辺方向である第２の方向に離間して配置されている。この場合、磁石２１の移動方向が位置センサ１の短辺方向である。離間する距離としては、同じ距離であることが好ましい。具体的には、シリコン基板に形成されたシリコンホール素子であることが好ましい。
このように、本実施例２の位置制御装置においては、位置センサ１は、磁石２１の移動方向と位置センサ１の第２の方向が略平行となるように配置されている。また、位置センサ１は、駆動コイル２２の内側に配置されている。図５の配置とすることで、ＶＣＭのトルクを最大限に生かせ、位置制御装置のコンパクト化を図ることができる。
図５の配置の場合は、位置センサ１の第１の磁気センサ１１と第３の磁気センサ１３の出力信号を用いて磁石の位置検出を行う。図５の配置の場合、磁石２１は第２の方向に沿って移動する。その際、図７に示すように、第１の磁気センサ１１と第３の磁気センサ１３では、入力される磁場の大きさに差が生まれる。
図５の配置の場合は、位置センサ１の第１の磁気センサ１１と第３の磁気センサ１３の出力信号を用いて磁石の位置検出を行う。図５の配置の場合、磁石２１は第２の方向に沿って移動する。その際、図７に示すように、第１の磁気センサ１１と第３の磁気センサ１３では、入力される磁場の大きさに差が生まれる。
この磁石２１が移動することによって（紙面左右に）、片方の磁気センサに入力される磁場の強度は増加し、もう片方の磁気センサに入力される磁場の強度は減少することとなる。したがって、両者の和信号を算出することで、基準点からどれだけ移動したかを検出することができる。さらに、両差の差信号は、磁石からでる磁束全体としては一定であるため、磁石が移動方向に移動しても一定となる。
具体的には、以下の第２の算出を行う。つまり、２）第２の算出として、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ３と、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３との差信号Ｖｈ１−Ｖｈ３とで、磁石の位置を検出する。
この和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ３を差信号Ｖｈ１−Ｖｈ３で除する（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）／（Ｖｈ１−Ｖｈ３）ことで、磁石の移動方向における位置を、磁石や磁気センサの温度特性やコイルから発生する局所的な熱の影響、そして、機械的なＧＡＰ変動の影響をキャンセルし、高精度に位置検出することが可能となる。
この和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ３を差信号Ｖｈ１−Ｖｈ３で除する（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）／（Ｖｈ１−Ｖｈ３）ことで、磁石の移動方向における位置を、磁石や磁気センサの温度特性やコイルから発生する局所的な熱の影響、そして、機械的なＧＡＰ変動の影響をキャンセルし、高精度に位置検出することが可能となる。
以上のように、本実施形態１では、位置センサを磁石の移動方向に対してどのような向きで配置するかに応じて、どの磁気センサの組み合わせで、和信号と差信号を用いて位置を検出するかを選択可能に構成されている。それによって、位置センサの配置の方向によらず、位置を検出することが可能となる。そのため、位置制御装置として、磁石やコイルの形状や配置などに自由度が増す。
図８は、本発明に係る位置センサの実施形態１における各磁気センサからの各出力信号から位置信号を算出するブロック図である。図中符号３０は位置信号算出部、３１は選択部、３２は和信号算出部、３３は差信号算出部、３４は除算部、３５は配置情報出力部を示している。なお、図３及び図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
位置信号算出部３０は、各磁気センサ１１乃至１３の出力信号である第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３とが入力され、線形運動デバイスの移動方向に対する位置センサ１が配置される向きに関する配置情報に基づいて磁石の位置信号Ｖｏｕｔを算出する。
位置信号算出部３０は、各磁気センサ１１乃至１３の出力信号である第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３とが入力され、線形運動デバイスの移動方向に対する位置センサ１が配置される向きに関する配置情報に基づいて磁石の位置信号Ｖｏｕｔを算出する。
具体的には、以下の第１の算出か、第２の算出を選択可能に構成されている。つまり、１）第１の算出として、少なくとも、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２と、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２との差信号Ｖｈ１−Ｖｈ２とで、磁石２１の位置信号を算出するか、２）第２の算出として、少なくとも、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ３と、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３との差信号Ｖｈ１−Ｖｈ３とで、磁石２１の位置信号を算出する。
位置信号算出部３０は、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２と、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２との差信号Ｖｈ１−Ｖｈ２とで位置信号Ｖｏｕｔを算出するか、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ３と、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３との差信号Ｖｈ1−Ｖｈ３とで位置信号Ｖｏｕｔを算出するか、のいずれかを配置情報に基づいて選択可能に構成されている。
また、位置信号算出部３０は、和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２又はＶｈ１＋Ｖｈ３を差信号Ｖｈ１−Ｖｈ２又はＶｈ１−Ｖｈ３で除算（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）／（Ｖｈ１−Ｖｈ２）又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）／（Ｖｈ１−Ｖｈ３）した結果に基づいて、位置信号Ｖｏｕｔを算出する。
このように、位置信号算出部３０には、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３とが入力される。位置信号算出部３０は、選択部３１と配置情報出力部３５と和信号算出部３２と差信号算出部３３除算部３４とを有している。
このように、位置信号算出部３０には、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３とが入力される。位置信号算出部３０は、選択部３１と配置情報出力部３５と和信号算出部３２と差信号算出部３３除算部３４とを有している。
配置情報出力部３５は、線形運動デバイスの移動方向に対する位置センサ１の配置される向きに関する配置情報を出力する。具体的には、上述した図２の第１の配置か、上述した図５の第２の配置かを区別する情報を出力する。メモリなどの記憶部に、この配置情報を記憶し、選択部３１へ配置情報を出力する形態などが挙げられる。
配置情報は、線形運動デバイスの移動方向が第１の方向に沿うように位置センサ１が配置されるか、又は、第２の方向に沿うように位置センサ１が配置されるかに関する情報である。
配置情報は、線形運動デバイスの移動方向が第１の方向に沿うように位置センサ１が配置されるか、又は、第２の方向に沿うように位置センサ１が配置されるかに関する情報である。
選択部３１は、配置情報に基づいて、次段の和信号算出部３２と差信号算出部３３へ、どの出力信号を出力するかを選択する。
和信号算出部３２と差信号算出部３３は、それぞれ和信号と差信号を算出し、除算部３４では、和信号を差信号で除することで位置信号を算出する。
以上のように、図８に示したブロック図においては、各磁気センサ１１乃至１３からの出力信号Ｖｈ１乃至Ｖｈ３が入力される初段において、配置情報に基づいて、次段へそれぞれ出力する出力信号を選択し、位置信号Ｖｏｕｔを算出する。
和信号算出部３２と差信号算出部３３は、それぞれ和信号と差信号を算出し、除算部３４では、和信号を差信号で除することで位置信号を算出する。
以上のように、図８に示したブロック図においては、各磁気センサ１１乃至１３からの出力信号Ｖｈ１乃至Ｖｈ３が入力される初段において、配置情報に基づいて、次段へそれぞれ出力する出力信号を選択し、位置信号Ｖｏｕｔを算出する。
図９は、本発明に係る位置センサの実施形態１における各磁気センサからの各出力信号から位置信号を算出する他のブロック図である。図中符号３２ａ，３２ｂは和信号算出部、３３ａ，３３ｂは差信号算出部、３４ａ，３４ｂは除算部を示している。なお、図８と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
図９に示したブロック図では、初段ではなく、後段で配置情報に基づいて、除算した結果を選択するように構成されている。
図９に示したブロック図では、初段ではなく、後段で配置情報に基づいて、除算した結果を選択するように構成されている。
＜本実施形態２＞
図１０は、本発明に係る位置センサの実施形態２を説明するための構成図である。図中符号１４は第４の磁気センサを示している。なお、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態２の位置センサ１は、磁石を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサである。
第１乃至第４の磁気センサ１１乃至１４は、長方形状の基板１０又は基板１０上に形成され、第１の方向が、基板１０の長辺方向であり、第２の方向が、基板１０の短辺方向である。
図１０は、本発明に係る位置センサの実施形態２を説明するための構成図である。図中符号１４は第４の磁気センサを示している。なお、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態２の位置センサ１は、磁石を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサである。
第１乃至第４の磁気センサ１１乃至１４は、長方形状の基板１０又は基板１０上に形成され、第１の方向が、基板１０の長辺方向であり、第２の方向が、基板１０の短辺方向である。
また、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、基板１０の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、第３の磁気センサ１３及び第４の磁気センサ１４は、基板１０の中央から他方の片側の長辺寄りに配置されている。
つまり、第３の磁気センサ１３から平面視で第１の方向に離間して配置され、磁石２１の磁場に応じて第４の出力信号Ｖｈ４を出力する第４の磁気センサ１４をさらに備えている。
つまり、第３の磁気センサ１３から平面視で第１の方向に離間して配置され、磁石２１の磁場に応じて第４の出力信号Ｖｈ４を出力する第４の磁気センサ１４をさらに備えている。
また、本実施形態２の位置センサ１は、長方形状の基板１０上に第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２と第３の磁気センサ１３と第４の磁気センサ１４とが配置されている。各磁気センサ１１乃至１４の配置関係は、第２の磁気センサ１２は、第１の磁気センサ１１から第１の方向に離間して配置され、第３の磁気センサ１３は、第１の磁気センサ１１から、第１の方向とは異なる第２の方向に離間して配置され、第４の磁気センサ１４は、第３の磁気センサ１３から第１の方向に離間して基板上に配置されている。好ましくは、４回対称の位置に各磁気センサが配置される構成である。
図１１は、本発明に係る位置センサを備えた線形運動デバイスの位置制御装置の実施例３を説明するための構成図である。図中符号５３は位置制御装置を示している。なお、図２と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。位置センサ１は、図１０に示した位置センサの長辺方向が磁石の移動方向に配置されている。
図１２は、図１１に示した位置制御装置における位置センサの上面図で、図１１の配置とした場合の位置センサにおける出力信号の選択の模式図である。
図１２は、図１１に示した位置制御装置における位置センサの上面図で、図１１の配置とした場合の位置センサにおける出力信号の選択の模式図である。
本実施例３の位置制御装置５３は、線形運動デバイスの位置センサ１と、移動自在に配設される磁石２１と、位置センサ１による位置検出結果に基づいて磁石２１を移動させる駆動コイル２２とを備えている線形運動デバイスの位置制御装置である。
また、本実施例３の位置センサ１は、長方形状の基板１０上に第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２と第３の磁気センサ１３と第４の磁気センサ１４とが配置されている。各磁気センサ１１乃至１４の配置関係は、第２の磁気センサ１２が、第１の磁気センサ１１から長辺方向である第１の方向に離間して配置され、第３の磁気センサ１３が、第１の磁気センサ１１から、第１の方向とは異なる短辺方向である第２の方向に離間して配置され、第４の磁気センサ１４が、第３の磁気センサ１３から、第１の方向に離間して配置されている。この場合、磁石２１の移動方向が位置センサ１の長辺方向である。離間する距離としては、同じ距離であることが好ましい。具体的には、シリコン基板に形成されたシリコンホール素子であることが好ましい。
また、本実施例３の位置センサ１は、長方形状の基板１０上に第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２と第３の磁気センサ１３と第４の磁気センサ１４とが配置されている。各磁気センサ１１乃至１４の配置関係は、第２の磁気センサ１２が、第１の磁気センサ１１から長辺方向である第１の方向に離間して配置され、第３の磁気センサ１３が、第１の磁気センサ１１から、第１の方向とは異なる短辺方向である第２の方向に離間して配置され、第４の磁気センサ１４が、第３の磁気センサ１３から、第１の方向に離間して配置されている。この場合、磁石２１の移動方向が位置センサ１の長辺方向である。離間する距離としては、同じ距離であることが好ましい。具体的には、シリコン基板に形成されたシリコンホール素子であることが好ましい。
図１３は、本発明に係る位置センサを備えた線形運動デバイスの位置制御装置の実施例４を説明するための構成図である。図中符号５４は位置制御装置を示している。なお、図１１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。位置センサ１は、図１０に示した位置センサの短辺方向が磁石の移動方向に配置されている。
図１４は、図１３に示した位置制御装置における位置センサの上面図で、図１３の配置とした場合の位置センサにおける出力信号の選択の模式図である。
図１４は、図１３に示した位置制御装置における位置センサの上面図で、図１３の配置とした場合の位置センサにおける出力信号の選択の模式図である。
本実施例４の位置制御装置５４は、線形運動デバイスの位置センサ１と、移動自在に配設される磁石２１と、位置センサ１による位置検出結果に基づいて磁石２１を移動させる駆動コイル２２とを備えている線形運動デバイスの位置制御装置である。
また、本実施例４の位置センサ１は、長方形状の基板１０上に第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２と第３の磁気センサ１３と第４の磁気センサ１４とが配置されている。各磁気センサ１１乃至１４の配置関係は、第２の磁気センサ１２が、第１の磁気センサ１１から長辺方向である第１の方向に離間して配置され、第３の磁気センサ１３が、第１の磁気センサ１１から、第１の方向とは異なる短辺方向である第２の方向に離間して配置され、第４の磁気センサ１４が、第３の磁気センサ１３から、第１の方向に離間して配置されている。この場合、磁石２１の移動方向が位置センサ１の短辺方向である。離間する距離としては、同じ距離であることが好ましい。具体的には、シリコン基板に形成されたシリコンホール素子であることが好ましい。
また、本実施例４の位置センサ１は、長方形状の基板１０上に第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２と第３の磁気センサ１３と第４の磁気センサ１４とが配置されている。各磁気センサ１１乃至１４の配置関係は、第２の磁気センサ１２が、第１の磁気センサ１１から長辺方向である第１の方向に離間して配置され、第３の磁気センサ１３が、第１の磁気センサ１１から、第１の方向とは異なる短辺方向である第２の方向に離間して配置され、第４の磁気センサ１４が、第３の磁気センサ１３から、第１の方向に離間して配置されている。この場合、磁石２１の移動方向が位置センサ１の短辺方向である。離間する距離としては、同じ距離であることが好ましい。具体的には、シリコン基板に形成されたシリコンホール素子であることが好ましい。
上述した図１１に示した実施例３の位置制御装置５３では、位置センサ１は、磁石２１の移動方向と位置センサ１の第１の方向が略平行となるように配置されている。また、位置センサ１は、駆動コイル２２の外側に配置されている。図１１の配置とすることで、駆動コイル２２からの漏れ磁界の影響を大きく低減でき、位置制御装置のコンパクト化を図ることができる。
また、図１１の配置の場合は、図１２に示すように、第１の磁気センサ１１と第３の磁気センサ１３とを１組とし、第２の磁気センサ１２と第４の磁気センサ１４とをもう１組とする。
また、図１１の配置の場合は、図１２に示すように、第１の磁気センサ１１と第３の磁気センサ１３とを１組とし、第２の磁気センサ１２と第４の磁気センサ１４とをもう１組とする。
そして、以下の第３の算出を行う。つまり、３）第３の算出として、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３と第２の出力信号Ｖｈ２と第４の出力信号Ｖｈ４との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ３＋Ｖｈ２＋Ｖｈ４と、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３の和Ｖｈ１＋Ｖｈ３と第２の出力信号Ｖｈ２と第４の出力信号Ｖｈ４の和Ｖｈ２＋Ｖｈ４との差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）とで、磁石の位置を検出する。
この和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ３＋Ｖｈ２＋Ｖｈ４を差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）で除する（Ｖｈ１＋Ｖｈ３＋Ｖｈ２＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））ことで、磁石２１の移動方向における位置を検出することができる。
この和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ３＋Ｖｈ２＋Ｖｈ４を差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）で除する（Ｖｈ１＋Ｖｈ３＋Ｖｈ２＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））ことで、磁石２１の移動方向における位置を検出することができる。
一方、図１３に示した実施例４の位置制御装置５４では、位置センサ１は、磁石２１の移動方向と位置センサ１の第２の方向が略平行となるように配置されている。また、位置センサ１は、駆動コイル２２の内側に配置されている。図１３の配置とすることで、ＶＣＭのトルクを最大限に活用でき、位置制御装置のコンパクト化を図ることができる。
また、図１３の配置の場合は、図１４に示すように、第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２とを１組とし、第３の磁気センサ１３と第４の磁気センサ１４とをもう１組とする。
また、図１３の配置の場合は、図１４に示すように、第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２とを１組とし、第３の磁気センサ１３と第４の磁気センサ１４とをもう１組とする。
そして、以下の第４の算出を行う。つまり、４）第４の算出として、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３と第４の出力信号Ｖｈ４との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４と、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２の和Ｖｈ１＋Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３と第４の出力信号Ｖｈ４の和Ｖｈ３＋Ｖｈ４との差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）とで、磁石の位置を検出する。
この和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４を差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３−Ｖｈ４）で除する（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４））ことで、磁石の移動方向における位置を検出することができる。
この和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４を差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３−Ｖｈ４）で除する（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４））ことで、磁石の移動方向における位置を検出することができる。
以上のように、本実施形態２では、位置センサを磁石の移動方向に対してどのような向きで配置するかに応じて、どの磁気センサの組み合わせで、和信号と差信号を用いて位置を検出するかを選択可能に構成されている。それによって、位置センサの配置の方向によらず、位置を検出することが可能となる。そのため、位置制御装置として、磁石やコイルの形状や配置などに自由度が増す。
図１５は、本発明に係る位置センサの実施形態２における各磁気センサからの各出力信号から位置信号を算出するブロック図である。図中符号３２ｃは和信号算出部を示している。なお、図８及び図９と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
位置信号算出部３０は、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３と第４の出力信号Ｖｈ４が入力され、配置情報に基づいて磁石２１の位置信号Ｖｏｕｔを算出する。
配置情報は、線形運動デバイスの移動方向が第１の方向に沿うように位置センサ１が配置されるか、又は、第２の方向に沿うように位置センサ１が配置されるかに関する情報である。
位置信号算出部３０は、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３と第４の出力信号Ｖｈ４が入力され、配置情報に基づいて磁石２１の位置信号Ｖｏｕｔを算出する。
配置情報は、線形運動デバイスの移動方向が第１の方向に沿うように位置センサ１が配置されるか、又は、第２の方向に沿うように位置センサ１が配置されるかに関する情報である。
位置信号算出部３０は、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３と第２の出力信号Ｖｈ２と第４の出力信号Ｖｈ４との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４と、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３の和Ｖｈ１＋Ｖｈ３と第２の出力信号Ｖｈ２と第４の出力信号Ｖｈ４の和Ｖｈ２＋Ｖｈ４との差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）とで、位置信号（Ｖｏｕｔ）を算出するか、
第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３と第４の出力信号Ｖｈ４との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４と、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２の和Ｖｈ１＋Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３と第４の出力信号Ｖｈ４の和Ｖｈ３＋Ｖｈ４の差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）とで、位置信号Ｖｏｕｔを算出するか、のいずれかを配置情報に基づいて選択可能に構成されている。
第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３と第４の出力信号Ｖｈ４との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４と、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２の和Ｖｈ１＋Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３と第４の出力信号Ｖｈ４の和Ｖｈ３＋Ｖｈ４の差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）とで、位置信号Ｖｏｕｔを算出するか、のいずれかを配置情報に基づいて選択可能に構成されている。
つまり、磁石２１が、第１の方向に沿ってＮ極とＳ極が分布している場合に、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３と第２の出力信号Ｖｈ２と第４の出力信号Ｖｈ４との和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４と、第１の出力信号Ｖｈ１と第３の出力信号Ｖｈ３の和Ｖｈ１＋Ｖｈ３と第２の出力信号Ｖｈ２と第４の出力信号Ｖｈ４の和Ｖｈ２＋Ｖｈ４との差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）とで、磁石２１の位置信号Ｖｏｕｔを算出するように構成されている。
また、磁石２１が、第２の方向に沿ってＮ極とＳ極が分布している場合に、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３と第４の出力信号Ｖｈ４の和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４と、第１の出力信号Ｖｈ１と第２の出力信号Ｖｈ２の和Ｖｈ１＋Ｖｈ２と第３の出力信号Ｖｈ３と第４の出力信号Ｖｈ４の和Ｖｈ３＋Ｖｈ４との差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）とで、磁石２１の位置信号Ｖｏｕｔを算出するように構成されている。
また、位置信号算出部３０は、和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４を差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）で除算（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）））した結果に基づいて、位置信号Ｖｏｕｔを算出する。
また、位置信号算出部３０は、配置情報を出力する配置情報出力部３５と、配置情報に基づいて第１乃至第４の磁気センサ１１乃至１４からの出力信号Ｖｈ１乃至Ｖｈ４を選択してそれぞれ出力する選択部３１と、この選択部３１の出力から和信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ２又はＶｈ１＋Ｖｈ３）（Ｖｈ３＋Ｖｈ４又はＶｈ２＋Ｖｈ４）を算出する和信号算出部３２ａ，３２ｂと、和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４を算出する和信号算出部３２ｃと、選択部３１の出力から差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）を算出する差信号算出部３３と、和信号Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４を差信号（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４）又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４）で除算（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ３）−（Ｖｈ２＋Ｖｈ４））又は（Ｖｈ１＋Ｖｈ２＋Ｖｈ３＋Ｖｈ４）／（（Ｖｈ１＋Ｖｈ２）−（Ｖｈ３＋Ｖｈ４））する除算部３４とを有している。
＜実施形態３＞
図１６は、本発明に係る位置センサの実施形態３を説明するための構成図である。なお、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態３の位置センサ１は、磁石を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサである。
第１乃至第３の磁気センサ１１乃至１３は、長方形状の基板１０又は基板１０上に形成され、第１の方向が、基板１０の長辺方向であり、第２の方向が、基板１０の短辺斜め方向である。
図１６は、本発明に係る位置センサの実施形態３を説明するための構成図である。なお、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態３の位置センサ１は、磁石を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサである。
第１乃至第３の磁気センサ１１乃至１３は、長方形状の基板１０又は基板１０上に形成され、第１の方向が、基板１０の長辺方向であり、第２の方向が、基板１０の短辺斜め方向である。
また、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、基板１０の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、第３の磁気センサ１３は、基板１０の中央から他方の片側の長辺寄りで、かつ第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２とで正三角形を形成する位置に配置されている。
以上のように、少なくとも３つの磁気センサ１１乃至１３を所定の関係で配置し、配置される向きによって（配置情報に基づいて）、位置信号の算出（どの磁気センサからの信号を和演算、差演算するか）を変更可能に構成されている。
そのため、配置される向きによらず、位置検出を行うことができる。また、和信号を差信号で除算して位置信号を検出することで、磁石や磁気センサの温度特性や機械的なＧＡＰ変動の影響をキャンセルし、高精度に位置検出可能となる。
以上のように、少なくとも３つの磁気センサ１１乃至１３を所定の関係で配置し、配置される向きによって（配置情報に基づいて）、位置信号の算出（どの磁気センサからの信号を和演算、差演算するか）を変更可能に構成されている。
そのため、配置される向きによらず、位置検出を行うことができる。また、和信号を差信号で除算して位置信号を検出することで、磁石や磁気センサの温度特性や機械的なＧＡＰ変動の影響をキャンセルし、高精度に位置検出可能となる。
＜実施形態４＞
図１７は、本発明に係る位置センサの実施形態４を説明するための構成図である。なお、図１０と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態４の位置センサ１は、磁石を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサである。
第１乃至第４の磁気センサ１１乃至１４は、長方形状の基板１０又は基板１０上に形成され、第１の方向が、基板１０の短辺斜め方向であり、第２の方向が、基板１０の長辺方向である。
図１７は、本発明に係る位置センサの実施形態４を説明するための構成図である。なお、図１０と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施形態４の位置センサ１は、磁石を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサである。
第１乃至第４の磁気センサ１１乃至１４は、長方形状の基板１０又は基板１０上に形成され、第１の方向が、基板１０の短辺斜め方向であり、第２の方向が、基板１０の長辺方向である。
また、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、基板１０の中央で長辺に沿って離間して配置され、第３の磁気センサ１３及び第４の磁気センサ１４は、基板１０の一方及び他方の片側の長辺寄りに配置され、第１の磁気センサ乃至第４の磁気センサは、基板１０の長辺及び短辺に対して菱形位置となっている。
以上のように、少なくとも４つの磁気センサ１１乃至１４を所定の関係で配置し、配置される向きによって（配置情報に基づいて）、位置信号の算出（どの磁気センサからの信号を和演算、差演算するか）を変更可能に構成されている。
以上のように、少なくとも４つの磁気センサ１１乃至１４を所定の関係で配置し、配置される向きによって（配置情報に基づいて）、位置信号の算出（どの磁気センサからの信号を和演算、差演算するか）を変更可能に構成されている。
そのため、配置される向きによらず、位置検出を行うことができる。また、和信号を差信号で除算して位置信号を検出することで、磁石や磁気センサの温度特性や機械的なＧＡＰ変動の影響をキャンセルし、高精度に位置検出可能となる。
なお、図１６及び図１７は、位置センサの変形例であり、磁気センサの配置や、個数は適宜設計変更である。
なお、図１６及び図１７は、位置センサの変形例であり、磁気センサの配置や、個数は適宜設計変更である。
本実施形態１乃至４の位置センサは、位置制御装置の磁石にレンズが取り付けられたオートフォーカス機構が好適である。
また、本実施形態１乃至４の位置センサと、位置センサで得られた位置信号と目標位置指令信号とに基づいて、線形運動デバイスの位置を制御する操作量信号を生成する操作量信号生成回路と、を備える位置制御装置が好適である。その操作量信号に基づいて磁石を移動させる駆動コイルを備える構成であってもよい。
また、本実施形態１乃至４の位置センサと、位置センサで得られた位置信号と目標位置指令信号とに基づいて、線形運動デバイスの位置を制御する操作量信号を生成する操作量信号生成回路と、を備える位置制御装置が好適である。その操作量信号に基づいて磁石を移動させる駆動コイルを備える構成であってもよい。
上述してきたブロック図、つまり、図８，図８，図１５には、ホール素子のオフセットをキャンセルするためのスイッチ回路、アンプ、ＡＤコンバータ、その他演算回路などが省略されているが、それらが必要に応じて適宜追加されることは言うまでもない。
また、上述した線形運動デバイスの位置制御装置を備え、線形運動デバイスがカメラレンズであるオートフォーカス機構を実現することも可能である。
また、上述した線形運動デバイスの位置制御装置を備え、線形運動デバイスがカメラレンズであるオートフォーカス機構を実現することも可能である。
１ 位置センサ
１０ 基板
１１ 第１の磁気センサ
１２ 第２の磁気センサ
１３ 第３の磁気センサ
１４ 第４の磁気センサ
２１ 磁石
２２ 駆動コイル
３０ 位置信号算出部
３１ 選択部
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 和信号算出部
３３，３３ａ，３３ｂ 差信号算出部
３４，３４ａ，３４ｂ 除算部
３５ 配置情報出力部
５１，５２，５３，５４ 位置制御装置
１０ 基板
１１ 第１の磁気センサ
１２ 第２の磁気センサ
１３ 第３の磁気センサ
１４ 第４の磁気センサ
２１ 磁石
２２ 駆動コイル
３０ 位置信号算出部
３１ 選択部
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 和信号算出部
３３，３３ａ，３３ｂ 差信号算出部
３４，３４ａ，３４ｂ 除算部
３５ 配置情報出力部
５１，５２，５３，５４ 位置制御装置
Claims (20)
- 磁石を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサにおいて、
前記磁石の磁場に応じて第１の出力信号を出力する第１の磁気センサと、
該第１の磁気センサから平面視で第１の方向に離間して配置され、前記磁石の磁場に応じて第２の出力信号を出力する第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサから平面視で前記第１の方向とは異なる第２の方向に離間し、かつ前記第２の磁気センサとも離間して配置され、前記磁石の磁場に応じて第３の出力信号を出力する第３の磁気センサと、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号が入力され、前記線形運動デバイスの移動方向に対する前記位置センサが配置される向きに関する配置情報に基づいて前記磁石の位置信号を算出する位置信号算出部と、
を備え、
前記位置信号算出部は、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との和信号と、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との差信号とで前記位置信号を算出するか、
前記第１の出力信号と前記第３の出力信号との和信号と、前記第１の出力信号と前記第３の出力信号との差信号とで前記位置信号を算出するか、
のいずれかを前記配置情報に基づいて選択可能に構成されている線形運動デバイスの位置センサ。 - 前記第１乃至第３の磁気センサは、長方形状の基板又は基板上に形成され、
前記第１の方向が、前記基板の長辺方向であり、前記第２の方向が、前記基板の短辺方向であり、
前記配置情報は、前記線形運動デバイスの移動方向が前記第１の方向に沿うように前記位置センサが配置されるか、又は、前記第２の方向に沿うように前記位置センサが配置されるかに関する情報である請求項１に記載の線形運動デバイスの位置センサ。 - 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記基板の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、
前記第３の磁気センサは、前記基板の中央から他方の片側の長辺寄りに配置されている請求項２に記載の線形運動デバイスの位置センサ。 - 磁石を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサにおいて、
前記磁石の磁場に応じて第１の出力信号を出力する第１の磁気センサと、
該第１の磁気センサから平面視で第１の方向に離間して配置され、前記磁石の磁場に応じて第２の出力信号を出力する第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサから平面視で前記第１の方向とは異なる第２の方向に離間し、かつ前記第２の磁気センサとも離間して配置され、前記磁石の磁場に応じて第３の出力信号を出力する第３の磁気センサと、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号が入力され、前記線形運動デバイスの移動方向に対する前記位置センサが配置される向きに関する配置情報に基づいて前記磁石の位置信号を算出する位置信号算出部と、
を備え、
前記第３の磁気センサから平面視で前記第１の方向に離間して配置され、前記磁石の磁場に応じて第４の出力信号を出力する第４の磁気センサをさらに備え、
前記位置信号算出部は、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号と前記第４の出力信号が入力され、前記配置情報に基づいて前記磁石の位置信号を算出し、
前記第１の出力信号と前記第３の出力信号と前記第２の出力信号と前記第４の出力信号との和信号と、前記第１の出力信号と前記第３の出力信号の和と前記第２の出力信号と前記第４の出力信号の和との差信号とで、前記位置信号を算出するか、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号と前記第４の出力信号との和信号と、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の和と前記第３の出力信号と前記第４の出力信号の和の差信号とで、前記位置信号を算出するか、
のいずれかを前記配置情報に基づいて選択可能に構成されている線形運動デバイスの位置センサ。 - 前記位置信号算出部は、前記和信号を前記差信号で除算した結果に基づいて、前記位置信号を算出する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサ。
- 前記位置信号算出部は、前記和信号を前記差信号で除算した結果に基づいて、前記位置信号を算出する請求項４に記載の線形運動デバイスの位置センサ。
- 前記位置信号算出部は、前記配置情報を出力する配置情報出力部と、前記配置情報に基づいて前記第１乃至第３の磁気センサからの出力信号を選択してそれぞれ出力する選択部と、該選択部の出力から前記和信号を算出する和信号算出部と、前記選択部の出力から前記差信号を算出する差信号算出部と、前記和信号を前記差信号で除算する除算部と、を有する請求項５に記載の線形運動デバイスの位置センサ。
- 前記位置信号算出部は、前記配置情報を出力する配置情報出力部と、前記配置情報に基づいて前記第１乃至第４の磁気センサからの出力信号を選択してそれぞれ出力する選択部と、該選択部の出力から前記和信号を算出する和信号算出部と、前記選択部の出力から前記差信号を算出する差信号算出部と、前記和信号を前記差信号で除算する除算部と、を有する請求項６に記載の線形運動デバイスの位置センサ。
- 前記第１乃至第４の磁気センサは、長方形状の基板又は基板上に形成され、
前記第１の方向が、前記基板の長辺方向であり、前記第２の方向が、前記基板の短辺方向であり、
前記配置情報は、前記線形運動デバイスの移動方向が前記第１の方向に沿うように前記位置センサが配置されるか、又は、前記第２の方向に沿うように前記位置センサが配置されるかに関する情報である請求項８に記載の線形運動デバイスの位置センサ。 - 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記基板の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、
前記第３の磁気センサ及び前記第４の磁気センサは、前記基板の中央から他方の片側の長辺寄りに配置されている請求項９に記載の線形運動デバイスの位置センサ。 - 前記第１乃至第３の磁気センサは、長方形状の基板又は基板上に形成され、
前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは、前記基板の中央から一方の片側の長辺寄りに配置され、
前記第３の磁気センサは、前記基板の中央から他方の片側の長辺寄りで、かつ第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサとで正三角形を形成する位置に配置されている請求項１に記載の線形運動デバイスの位置センサ。 - 磁石を備えた線形運動デバイスの位置を検出する線形運動デバイスの位置センサにおいて、
前記磁石の磁場に応じて第１の出力信号を出力する第１の磁気センサと、
該第１の磁気センサから平面視で第１の方向に離間して配置され、前記磁石の磁場に応じて第２の出力信号を出力する第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサから平面視で前記第１の方向とは異なる第２の方向に離間し、かつ前記第２の磁気センサとも離間して配置され、前記磁石の磁場に応じて第３の出力信号を出力する第３の磁気センサと、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号が入力され、前記線形運動デバイスの移動方向に対する前記位置センサが配置される向きに関する配置情報に基づいて前記磁石の位置信号を算出する位置信号算出部と、
を備え、
前記第３の磁気センサから平面視で前記第１の方向とは逆方向に離間して配置され、前記磁石の磁場に応じて第４の出力信号を出力する第４の磁気センサをさらに備え、
前記位置信号算出部は、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号と前記第４の出力信号が入力され、前記配置情報に基づいて前記磁石の位置信号を算出し、
前記第１の出力信号と前記第３の出力信号と前記第２の出力信号と前記第４の出力信号との和信号と、前記第１の出力信号と前記第３の出力信号の和と前記第２の出力信号と前記第４の出力信号の和との差信号とで、前記位置信号を算出するか、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号と前記第４の出力信号との和信号と、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の和と前記第３の出力信号と前記第４の出力信号の和の差信号とで、前記位置信号を算出するか、
のいずれかを前記配置情報に基づいて選択可能に構成され、
前記第１乃至第４の磁気センサは、長方形状の基板又は基板上に形成され、
前記第１の磁気センサ及び前記第３の磁気センサは、前記基板の中央で長辺に沿って離間して配置され、
前記第２の磁気センサ及び前記第４の磁気センサは、前記基板の一方及び他方の片側の長辺寄りに配置されている線形運動デバイスの位置センサ。 - 前記磁気センサが、ホール素子である請求項１乃至３、５、７及び１１のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサ。
- 前記磁気センサが、ホール素子である請求項４、６、８乃至１０及び１２のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサ。
- 請求項１乃至３、５、７、１１及び１３のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサと、
移動自在に配設される磁石と、
前記位置センサによる位置検出結果と、前記線形運動デバイスを目標位置に移動させるための目標位置指令信号とに基づいて前記磁石を移動させるための操作量信号を生成する操作量信号生成回路と、
を備えている線形運動デバイスの位置制御装置。 - 請求項４、６、８乃至１０、１２及び１４のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサと、
移動自在に配設される磁石と、
前記位置センサによる位置検出結果と、前記線形運動デバイスを目標位置に移動させるための目標位置指令信号とに基づいて前記磁石を移動させるための操作量信号を生成する操作量信号生成回路と、
を備えている線形運動デバイスの位置制御装置。 - 請求項１乃至３、５、７、１１及び１３のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサと、
移動自在に配設される磁石と、
前記位置センサによる位置検出結果に基づいて前記磁石を移動させる駆動コイルと、
を備えている線形運動デバイスの位置制御装置。 - 請求項４、６、８乃至１０、１２及び１４のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置センサと、
移動自在に配設される磁石と、
前記位置センサによる位置検出結果に基づいて前記磁石を移動させる駆動コイルと、
を備えている線形運動デバイスの位置制御装置。 - 前記磁石が、前記第１の方向に沿ってＮ極とＳ極が分布している場合に、
前記第１の出力信号と前記第３の出力信号と前記第２の出力信号と前記第４の出力信号との和信号と、前記第１の出力信号と前記第３の出力信号の和と前記第２の出力信号と前記第４の出力信号の和との差信号とで、前記磁石の前記位置信号を算出するように構成され、
前記磁石が、前記第２の方向に沿ってＮ極とＳ極が分布している場合に、
前記第１の出力信号と前記第２の出力信号と前記第３の出力信号と前記第４の出力信号の和信号と、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の和と前記第３の出力信号と前記第４の出力信号の和との差信号とで、前記磁石の前記位置信号を算出するように構成されている請求項１６又は１８に記載の線形運動デバイスの位置制御装置。 - 請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の線形運動デバイスの位置制御装置を備え、前記線形運動デバイスがカメラレンズであるオートフォーカス機構。
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