JPWO2007049639A1 - 位置検出装置および光学機器 - Google Patents
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Abstract
Description
低磁気部は、第1の磁気発生部と第2の磁気発生部との対向する部分から離れるにしたがって、幅が小さくなることが好ましい。
低磁気部は、楔形状であってもよい。
低磁気部は、所定方向と直交する方向に磁気発生装置と磁気検出装置とが相対変位したときの磁気検出量の変化を小さくするように設けられていることが好ましい。
第1の磁気発生部と第2の磁気発生部とは、離間して設けられることが好ましい。
低磁気部は、所定方向と直交する方向において、第1の磁気発生部および第2の磁気発生部の中央領域に設けられてもよい。
低磁気部は、非磁性体であることが好ましい。
低磁気部は、第1の磁気発生部および第2の磁気発生部に形成された凹部であってもよい。
位置検出装置は、磁気発生装置と磁気検出装置とが相対移動する際に磁気検出装置から出力される検出信号により、磁気発生装置または磁気検出装置と連動する可動部材の所定方向の相対位置を検出し、磁気検出装置と磁気発生装置は、磁気検出装置と磁気発生装置とが位置検出装置の設計上の位置検出経路を所定方向に相対移動する場合、相対移動の変位量に対して磁気検出装置の検出信号が所定の出力特性で変化するように配置され、低磁気部は、位置検出経路の任意の位置において、位置検出経路と直交する方向に磁気検出装置と磁気発生装置とが相対移動する場合に、磁気検出装置から出力される検出信号の誤差成分値を抑制するように設置されることが好ましい。
本発明の第2の態様による位置検出装置は、互いに間隔を隔てて配置され、同一の磁気極性を有する第1磁極および第2磁極と、互いに間隔を隔てて配置され、第1磁極および第2磁極とは異なる磁気極性を有する第3磁極および第4磁極とを備える磁気部と、第1磁極、第2磁極、第3磁極および第4磁極の磁気を検出する磁気検出装置とを備え、第1磁極は第3磁極と対向し、第2磁極は第4磁極と対向する。
第2の態様による位置検出装置において、第1磁極と第2磁極との間隔、および第3磁極と第4磁極との間隔は、それぞれ、第1磁極と第3磁極とが対向する方向に沿って幅が変化することが好ましい。
第2の態様による位置検出装置は、第1磁極と第2磁極との間隔、および第3磁極と第4磁極との間隔に挿入され、磁気部よりも低い磁気を発生する低磁気部をさらに備えることが好ましい。
第1の態様および第2の態様による位置検出装置において、磁気検出装置は、ホール素子または磁気抵抗効果素子であってもよい。
本発明の第3の態様による二次元位置計測装置は、第1または第2の態様による位置検出装置を2つ有し、一方の位置検出装置の位置検出方向と、他方の位置検出装置の位置検出方向とが互いに直交するように2つの位置検出装置を配置する。
本発明の第4の態様による光学機器は、第3の態様による二次元位置計測装置と、二次元位置検出装置の計測結果を用いて制御を行う制御部とを備える。
本発明の第5の態様による位置検出方法は、検出方向に沿った一端側に備えられた第1の磁気発生部により磁気を発生させ、検出方向に沿った他端側に備えられた第2の磁気発生部により、第1の磁気発生部とは異なる極性の磁気を発生させ、所定方向に沿ってその幅が変化するように第1の磁気発生部および第2の磁気発生部に形成された低磁気部により、第1の磁気発生部および第2の磁気発生部から生じる磁気を低減させ、第1の磁気発生部および第2の磁気発生部に対して磁気検出装置を相対移動させ、第1の磁気発生部および第2の磁気発生部から生じる磁気を検出する。
第5の態様による位置検出方法において、低磁気部は、非磁性体であってもよい。
本発明の第6の態様による位置検出装置は、所定方向に沿った一端側に備えられ、磁気を発生させる第1の磁気発生部、所定方向に沿った他端側に備えられ、第1の磁気発生部とは異なる極性の磁気を発生させる第2の磁気発生部、および、所定方向に沿って第1の磁気発生部および第2の磁気発生部に形成され、第1の磁気発生部および第2の磁気発生部よりも低い磁気を発生する低磁気部を有する磁気発生装置と、所定方向に沿って磁気発生装置と相対移動可能であり、第1の磁気発生部および第2の磁気発生部から生じる磁気を検出する磁気検出装置とを備える。
本発明の第7の態様による位置検出方法は、検出方向に沿った一端側に備えられた第1の磁気発生部により磁気を発生させ、検出方向に沿った他端側に備えられた第2の磁気発生部により、第1の磁気発生部とは異なる極性の磁気を発生させ、所定方向に沿って第1の磁気発生部および第2の磁気発生部に形成された低磁気部により、第1の磁気発生部および第2の磁気発生部から生じる磁気を低減させ、第1の磁気発生部および第2の磁気発生部に対して磁気検出装置を相対移動させ、第1の磁気発生部および第2の磁気発生部から生じる磁気を検出する。低磁気部は、非磁性体であってもよい。
図1〜6を用いて、本発明の第1の実施の形態による位置検出装置について詳細に説明する。第1の実施の形態では、位置検出装置を振れ補正機能付きカメラに適用する例を説明する。図1は、第1の実施の形態による振れ補正機能付きカメラの概念図である。図2(a)(b)は、カメラに搭載される振れ補正装置の正面図、およびA−A断面図である。
(1)磁石213aの厚さ:1.0mm
(2)磁石213aのそれぞれの検出方向長:1.65mm
(3)磁石213aの非検出方向長:3mm
(4)無磁部領域NMの幅:1.3mm
(5)無磁部領域NMa、NMbの磁石213a中央側の幅:0.3mm
(6)無磁部領域NMa、NMbの磁石213a外端部側の幅:0.1mm
(7)磁石213aと磁気検出素子213bとの間隔:1.0mm
(1)第1の実施の形態の説明では、各N極、S極のそれぞれの略中央の無磁部領域は略台形としたが、無磁部領域の形状はこれに限定されるものではない。検出方向の変位増加にともない無磁部領域NMa、NMbの幅がそれぞれ徐々に狭くなるような形状をしていれば、図8に示すような楔形状でもよい。また、図9(a)、(b)に示すように、磁石213aの中心から磁石213aの外端部方向へ離れるほど段階的に小さくなる複数の矩形を配列する形状としてもよい。また、N極とS極に設けられる無磁部領域NMa、NMbの少なくとも一方を台形状や楔形状等に形成してもよい。
(3)第1の実施の形態の説明では、磁石213aの各N極、S極の略中央は無磁部領域としたが、低磁部領域としてもよい。つまり、磁石213aの各N極、S極の略中央を所定の形状とした凹部を設け、磁場強度を低下させた低磁部としてもよい。具体的には、例えば図10(a)〜(b)に示すように磁石213aの非検出方向の中央付近に、低磁部領域として溝を形成する。図10(a)のC-C断面図、B-B断面図、およびA-A断面図に示すように、検出方向に沿って無磁部領域NMから離れるにしたがって、溝幅が狭くなる。なお、溝の壁面に勾配をつけるように設計してもよい。もしくは、図11(a)(b)に示すように、磁石213a断面に位置検出方向に対して勾配を持たせることにより低磁部領域を形成し、位置検出方向の変位増加にともない磁場強度が増加するようにしてもよい。すなわち、低磁部領域は、磁石213aのN極およびS極よりも低い磁気を発生する領域である。
(5)磁気検出素子213bとしてホール素子や磁気抵抗効果素子などの、磁場強度に応じた出力を発生させるものを用いてもよい。
(6)位置検出装置213における各構成要素の寸法は、上記記載の値に限定されるものではない。
(8)第1の実施の形態の説明では、二次元方向の位置検出方向について説明したが、一軸方向のみの位置検出装置にも本発明を適用することができる。
以下に、図12〜図19を用いて第2の実施の形態による位置検出装置を詳細に説明する。図12(a)(b)は、第2の実施の形態による位置検出装置を有する振れ補正装置の構成を示す概略図であり、振れ補正装置の光軸方向から見た状態を示している。第2の実施の形態による位置検出装置は、ホール素子に対して平行移動するマグネットに、検出方向に配列されたN極およびS極をそれぞれ有する磁化領域を、検出方向と直交する非検出方向に離間して複数設ける。そして、それらの磁化領域の間隙に無磁化領域を配置する。
(1)磁石120,520のレンズ鏡筒20の光軸I方向の厚さ:1.0mm
(2)磁石120,520のX方向(検出方向)の長さ:1.65mm
(3)磁石120,520のY方向(非検出方向)の長さ:3.0mm
(4)X方向におけるN極とS極との間隔:1.0mm
(5)磁石120,520と磁気検出部110との間隔:1.0mm
(6)X方向位置検出装置100のY方向における無磁化領域124の幅:0.2mm
次に、本発明の第3の実施の形態による位置検出装置について説明する。なお、以下の説明において、上述した第2の実施の形態と同様の部分については同じ符号を付して説明を省略する。ここでは、第2の実施の形態との相違点について主に説明する。
次に、本発明の第4の実施の形態による位置検出装置について説明する。なお、以下の説明において、上述した第2の実施の形態と同様の部分については同じ符号を付して説明を省略する。ここでは、第2の実施の形態との相違点について主に説明する。
(1)第2および第3の実施の形態は、複数の磁化領域の間に無磁化領域または低磁化領域を配置しているが、これには限らず、無磁化領域と低磁化領域とを組み合わせて配置してもよい。また、無磁化領域または低磁化領域は、相対移動部のN極側およびS極側の少なくとも一方に備えてもよい。
(2)第2および第3の実施の形態のような無磁化領域、低磁化領域を有する相対移動部は、その両側の磁化領域と一体に形成された磁性体を用いて、局所的に着磁の有無、程度を異ならせて形成することができる。ただし、これには限定されず、別体に形成され、それぞれ着磁の有無、程度を異ならせた磁性体を組み合わせたり、無磁化領域に相当する部分を非磁性体によって形成してもよい。
(3)第4の実施の形態は、凹部として検出方向に延在する矩形断面の溝部を備えるが、凹部の形状はこれに限らず他の形状であってもよい。また、N極側およびS極側の一方にのみ凹部を形成してもよい。
(4)第2及び第3の実施の形態のように、無磁化領域または低磁化領域が形成された相対移動部に、第4の実施の形態のような溝部等の凹部を形成してもよい。
本出願は日本国特許出願2005−070775号(2005年3月14日出願)、および日本国特許出願2005−310307号(2005年10月25日出願)を基礎として、その内容は引用文としてここに組み込まれる。
Claims (22)
- 磁気発生装置で発生する磁気を検出する磁気検出装置を有し、前記磁気発生装置と前記磁気検出装置との相対位置を計測する位置検出装置において、
前記磁気発生装置は、前記磁気を発生する磁気部と、所定方向に延在し該磁気部よりも磁気の発生が低い低磁気部とを有し、
該低磁気部は前記所定方向に沿って幅を変えることにより前記磁気発生手段の磁気の状態を変化させる。 - 請求項1に記載の位置検出装置において、
前記低磁気部は、磁気の発生の無い無磁気部である。 - 請求項1または請求項2に記載の位置検出装置において、
前記低磁気部は、前記所定の方向と直交する方向の前記磁気の状態の変化を抑制するように設けられている。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の位置検出装置において、
前記磁気発生装置は、前記所定の方向に沿ってN極とS極とを有し、前記N極と前記S極とのうち少なくとも一方は前記N極と前記S極の対向する部分から離れるに従い、前記幅が狭くなる。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の位置検出装置において、
前記N極と前記S極とが離間して設けられている。 - 位置検出装置は、
所定方向に沿った一端側に備えられ、磁気を発生させる第1の磁気発生部、前記所定方向に沿った他端側に備えられ、前記第1の磁気発生部とは異なる極性の磁気を発生させる第2の磁気発生部、および、前記所定方向に沿ってその幅が変化するように前記第1の磁気発生部および前記第2の磁気発生部に形成され、前記第1の磁気発生部および前記第2の磁気発生部よりも低い磁気を発生する低磁気部を有する磁気発生装置と、
前記所定方向に沿って前記磁気発生装置と相対移動可能であり、前記第1の磁気発生部および前記第2の磁気発生部から生じる前記磁気を検出する磁気検出装置とを備える。 - 請求項6に記載の位置検出装置において、
前記低磁気部は、前記第1の磁気発生部と前記第2の磁気発生部との対向する部分から離れるにしたがって、前記幅が小さくなる。 - 請求項7に記載の位置検出装置において、
前記低磁気部は、楔形状である。 - 請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の位置検出装置において、
前記低磁気部は、前記所定方向と直交する方向に前記磁気発生装置と前記磁気検出装置とが相対変位したときの磁気検出量の変化を小さくするように設けられている。 - 請求項6から請求項9のいずれか1項に記載の位置検出装置において、
前記第1の磁気発生部と前記第2の磁気発生部とは、離間して設けられる。 - 請求項6から請求項10のいずれか1項に記載の位置検出装置において、
前記低磁気部は、前記所定方向と直交する方向において、前記第1の磁気発生部および前記第2の磁気発生部の中央領域に設けられる。 - 請求項6から請求項11のいずれか1項に記載の位置検出装置において、
前記低磁気部は、非磁性体である。 - 請求項6から請求項11のいずれかに1項に記載の位置検出装置において、
前記低磁気部は、前記第1の磁気発生部および前記第2の磁気発生部に形成された凹部である。 - 請求項6から請求項13のいずれか1項に記載の位置検出装置において、
前記位置検出装置は、前記磁気発生装置と前記磁気検出装置とが相対移動する際に前記磁気検出装置から出力される検出信号により、前記磁気発生装置または前記磁気検出装置と連動する可動部材の前記所定方向の相対位置を検出し、
前記磁気検出装置と前記磁気発生装置は、前記磁気検出装置と前記磁気発生装置とが前記位置検出装置の設計上の位置検出経路を前記所定方向に相対移動する場合、相対移動の変位量に対して前記磁気検出装置の検出信号が所定の出力特性で変化するように配置され、
前記低磁気部は、前記位置検出経路の任意の位置において、前記位置検出経路と直交する方向に前記磁気検出装置と前記磁気発生装置とが相対移動する場合に、前記磁気検出装置から出力される前記検出信号の誤差成分値を抑制するように設置される。 - 位置検出装置は、
互いに間隔を隔てて配置され、同一の磁気極性を有する第1磁極および第2磁極と、互いに間隔を隔てて配置され、前記第1磁極および前記第2磁極とは異なる磁気極性を有する第3磁極および第4磁極とを備える磁気部と、
前記第1磁極、前記第2磁極、前記第3磁極および前記第4磁極の磁気を検出する磁気検出装置とを備え、
前記第1磁極は前記第3磁極と対向し、前記第2磁極は前記第4磁極と対向する。 - 請求項15に記載の位置検出装置において、
前記第1磁極と前記第2磁極との前記間隔、および前記第3磁極と前記第4磁極との前記間隔は、それぞれ、前記第1磁極と前記第3磁極とが対向する方向に沿って幅が変化する。 - 請求項15または請求項16に記載の位置検出装置は、
前記第1磁極と前記第2磁極との前記間隔、および前記第3磁極と前記第4磁極との前記間隔に挿入され、前記磁気部よりも低い磁気を発生する低磁気部をさらに備える。 - 請求項6から請求項17のいずれか1項に記載の位置検出装置において、
前記磁気検出装置は、ホール素子または磁気抵抗効果素子である。 - 二次元位置計測装置は、
請求項6から請求項18のいずれか1項に記載の位置検出装置を2つ有し、一方の位置検出装置の位置検出方向と、他方の位置検出装置の位置検出方向とが互いに直交するように前記2つの位置検出装置を配置する。 - 光学機器は、
請求項19に記載の二次元位置計測装置と、
前記二次元位置計測装置の計測結果を用いて制御を行う制御部とを備える。 - 位置検出方法は、
検出方向に沿った一端側に備えられた第1の磁気発生部により磁気を発生させ、
前記検出方向に沿った他端側に備えられた第2の磁気発生部により、前記第1の磁気発生部とは異なる極性の磁気を発生させ、
前記所定方向に沿ってその幅が変化するように前記第1の磁気発生部および前記第2の磁気発生部に形成された低磁気部により、前記第1の磁気発生部および前記第2の磁気発生部から生じる前記磁気を低減させ、
前記第1の磁気発生部および前記第2の磁気発生部に対して磁気検出装置を相対移動させ、前記第1の磁気発生部および前記第2の磁気発生部から生じる前記磁気を検出する。 - 請求項21に記載の位置検出方法において、
前記低磁気部は、非磁性体である。
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