JPWO2007126023A1

JPWO2007126023A1 - 位置検出装置及び位置検出方法

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Publication number: JPWO2007126023A1
Application number: JP2008513274A
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Inventors: 孝志吉田; 鈴木　勝; 勝鈴木; 勝己角田
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Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2009-09-10
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Abstract

本発明は、複数のホール素子の出力電圧の比をとることにより、温度特性のバラツキを解消し、縦方向のガタツキによる誤差をなくすようにした位置検出装置及び位置検出方法に関する。ホール素子（２２ａ）のホール電圧Ｖｈｅ１は、Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ１（Ａはプレアンプ（３２）の増幅率、Ｋは定数、Ｂｈｅ１はホール素子が受ける磁束密度）になったとすると、ＰＩレギュレータ（４１）はフィードバック制御によってＡ・Ｋ・Ｂｈｅ１＋Ｖｒｅｆ＝ＡＧＮＤ（＝０）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。増幅後のホール素子（２２ｂ）のホール電圧Ｖｈｅ２はＡ・Ｋ・Ｂｈｅ２となる。Ｋ＝−Ｖｒｅｆ／Ａ・Ｂｈｅ１であるから、ホール素子のホール電圧Ｖｈｅ２は、−Ｖｒｅｆ・Ｂｈｅ２／Ｂｈｅ１となる。ホール電圧は、磁束密度と比例するので、ホール素子（２２ａ）とホール素子（２２ｂ）の出力電圧を割り算していることと等価である。

Description

本発明は、位置検出装置及び位置検出方法に関し、より詳細には、カメラのオートフォーカスやズーム位置の原点検出を行うための位置検出装置及び位置検出方法に関する。

従来から、位置検出用センサとしては、フォトインタラプタ（ｐｈｏｔｏｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ；透過型フォトセンサ）又はフォトリフレクタ（ｐｈｏｔｏｒｅｆｌｅｃｔｅｒ；反射型フォトセンサ）を用いたものが知られている。

フォトインタラプタは、電気信号を光信号に変換する発光素子と、光信号を電気信号に変換する受光素子とを一定の間隔を隔てて対向させ、１つのハウジングに一体化した構造を有し、両素子間を通過することによって生じる光量変化により、物体の有無を検出するセンサである。

また、フォトリフレクタは、電気信号を光信号に変換する発光素子と、光信号を電気信号に変換する受光素子とを同一方向に併設し、１つのハウジングに一体化した構造を有し、物体からの反射光の変化を検出するセンサである。

例えば、特許文献１に記載のものは、位置検出用センサとしてフォトインタラプタを用いたもので、デジタルカメラなどのズーム機能やフォーカス機能を有するレンズ鏡筒には、光軸方向に駆動するズームレンズユニットやフォーカスレンズユニットの原点位置を検出するセンサが取付けられている。この原点位置の検出は、レンズユニットに取付けられた遮蔽部材とフォトインタラプタを用いて、レンズユニットをモータにより駆動し、このレンズユニットと共に移動される遮蔽部材がフォトセンサを横切ることにより光を遮蔽し、そのフォトセンサの出力レベルの監視を行うことで検出するようにしていた。

また、例えば、特許文献２に記載のものは、位置検出用センサとしてフォトリフレクタを用いたもので、相対回動する一方の部材、例えば、固定環にフォトリフレクタを固定し、他方の部材、例えば、回転環に反射部材（反射シート）を接着固定している。フォトリフレクタと反射部材は、両部材の予め定めた位置に固定され、その結果、フォトリフレクタの出力が生じる位置で原点検出ができるようにしたものである。

このように、位置検出用センサとしてフォトインタラプタやフォトリフレクタを用いたものは、温度特性的には安定性があるが、サイズが大きくなり、ＡＦ（オートフォーカス）ユニットの小型化を妨げているという問題があった。このような問題を解決するために、磁石と磁気センサを用いた位置検出センサが開発されている（例えば、特許文献３参照）。

図１及び図２は、従来の磁気センサによる位置検出装置を説明するための構成図で、図１は、磁石とホール素子からなる位置検出センサを示す図で、図２は、図１に示した位置検出センサを組み込んだ位置検出装置の信号処理回路を示す図である。

図１に示すように、位置検出センサは、１つの磁石（磁力発生体）１と、互いに離間して配置された２つのホール素子（例えば、１組のホール素子対（磁気センサ対））２ａ，２ｂとを備えている。磁石１は、円柱形状を有しており、その上面側および下面側がそれぞれＮ極およびＳ極に磁化されている。ホール素子対２ａ，２ｂは、装置本体などの固定側の物体（固定部材）に取り付けられ、磁石１は、固定部材に対して移動する移動側の物体（移動部材）に取り付けられている。そして、移動部材に取り付けられた磁石１は、固定部材に取り付けられたホール素子対２ａ，２ｂに対して図の矢印ＡＲ１方向（Ｘ方向）に移動可能である。なお、ＢＤは磁束検出軸を示している。

図２に示された信号処理回路３は、差動増幅部１１ａ，１１ｂと減算部１３とローパスフィルタ１５とを備えている。ホール素子２ａの出力電位Ｖａ１，Ｖａ２の差であるホール起電力Ｖｈａが、差動増幅部１１ａによって求められるとともに、ホール素子２ｂの出力電位Ｖｂ１，Ｖｂ２の差であるホール起電力Ｖｈｂが差動増幅部１１ｂによって求められる。そして、この両者Ｖｈａ，Ｖｈｂの差ΔＶ（＝Ｖｈａ−Ｖｈｂ）が減算部１３によって算出される。この減算部１３からの出力値は、ローパスフィルタ１５をさらに通過して磁石１の位置を表す出力（位置出力）として出力される。

また、信号処理回路３は、加算部１４と演算部１６と電源制御部１７とを備え、これらの各処理部１４，１６，１７を用いて、各ホール素子２ａ，２ｂのそれぞれに対する各入力電圧Ｖｉｎは、各出力電圧（ホール起電力）Ｖｈａ，Ｖｈｂの加算値（和）が一定となるように制御されている。このように、信号処理回路３は、ホール素子対２ａ，２ｂの出力値の加算値（Ｖｈａ＋Ｖｈｂ）が一定値Ｖｃｔになるようにホール素子対２ａ，２ｂの入力値Ｖｉｎを制御した上で、ホール素子対２ａ，２ｂの出力値の減算値ΔＶを、位置出力として検出して出力するように構成されている。

しかしながら、上述した磁石とホール素子からなる位置検出センサを組み込んだ位置検出装置は、一般的に移動機構のガタツキ（磁石の縦方向のガタツキ）があり、これが誤差要因となってしまうという問題があった。一方、フォトインタラプタは縦方向のガタツキを検出せず、横方向の位置を検出していた。

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、複数のホール素子の出力電圧の比をとることにより、温度特性のバラツキを解消するとともに、縦方向のガタツキによる誤差をなくすようにし、かつ小型化を可能にした位置検出装置及び位置検出方法を提供することにある。

特開２００６−５８８１８号公報特開２００４−１３２７５１号公報特開２００５−３３１３９９号公報

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、互いに離間して配置された複数の磁気検出素子と、該磁気検出素子に対して相対移動する磁束発生体と、前記磁気検出素子からの出力電圧の比の変化を用いて原点位置を決定する決定手段とを備えたことを特徴とする。

また、前記決定手段が、前記磁気検出素子の一方の磁気検出素子の出力電圧を一定値にフィードバック制御する制御部からなり、該制御部により一定値に制御されたときの前記一方の磁気検出素子に供給する駆動電流と同じ駆動電流で前記磁気検出素子の他方の磁気検出素子を駆動する駆動部とを備え、前記一方の磁気検出素子の出力電圧と前記他方の磁気検出素子の出力電圧との比の出力を得ることを特徴とする。

また、前記一方の磁気検出素子及び前記他方の磁気検出素子が検出する磁束密度の絶対値が、ゼロを含まない所定値であることで動作することを特徴とする。

また、前記制御部が、前記一方の磁気検出素子の出力電圧に基準電圧を加算する機能と、前記一方の磁気検出素子の出力電圧を一定値に調整する機能とを有していることを特徴とする。

また、前記一方の磁気検出素子の出力信号をサンプリングするフィードバック用サンプル・ホールド回路を前記制御部の前段に設けるとともに、前記他方の磁気検出素子の出力信号をサンプリングするサンプル・ホールド回路を出力段に設けたことを特徴とする。

また、前記磁束発生体の脱着状態を、前記磁気検出素子による出力電圧の比の出力によって判定することを特徴とする。

また、前記磁気検出素子が、ホール素子であることを特徴とする。

また、互いに離間して配置された複数の磁気検出素子と、該磁気検出素子に対して相対移動する磁束発生体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、前記磁気検出素子のうち一方の磁気検出素子の出力電圧（Ｖｈｅ１＝Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ１；Ａは増幅器の増幅率、Ｋは定数、Ｂｈｅ１は一方の磁気検出素子が受ける磁束密度）を得るステップと、前記一方の磁気検出素子の出力電圧（Ｖｈｅ１）に基準電圧（Ｖｒｅｆ）を加算して一定値になるようにフィードバック制御するステップと、前記フィードバック制御されたときの前記一方の磁気検出素子に供給する駆動電流と同じ駆動電流で前記磁気検出素子のうち他方の磁気検出素子を駆動するステップと、前記他方の磁気検出素子の出力電圧（Ｖｈｅ２＝Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ２；Ｂｈｅ２は他方の磁気検出素子が受ける磁束密度）を得るステップとを有し、前記フィードバック制御するステップにおいて、前記一方の磁気検出素子の出力電圧を一定値（Ｖｈｅ１＝Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ１＋Ｖｒｅｆ＝０）に制御することによって、前記他方の磁気検出素子の出力電圧を得るステップにおいて、前記一方の磁気検出素子が受ける磁束密度（Ｂｈｅ１）と前記他方の磁気検出素子が受ける磁束密度（Ｂｈｅ２）との比となる出力電圧（Ｖｈｅ２＝−Ｖｒｅｆ・Ｂｈｅ２／Ｂｈｅ１）を得るようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、互いに離間して配置された複数の磁気検出素子と、この磁気検出素子に対して相対移動する磁束発生体と、磁気検出素子からの出力電圧の比の変化を用いて原点位置を決定する決定手段とを備えたので、複数のホール素子の出力電圧の比をとることにより、温度特性のバラツキを解消するとともに、縦方向のガタツキによる誤差をなくすようにし、かつ小型化を可能にした位置検出装置及び位置検出方法を実現することができる。

また、本発明は、割り算方式（比）を用いており、原点での出力は１（比）となり、磁石を外したときの出力は０になるので、磁石の着脱判定が可能となる。

図１は、従来の磁気センサによる位置検出装置を説明するための構成図で、磁石とホール素子からなる位置検出センサを示す図である。図２は、従来の磁気センサによる位置検出装置を説明するための構成図で、図１に示した位置検出センサを組み込んだ位置検出装置の信号処理回路を示す図である。図３Ａは、本発明に係る位置検出センサの一実施例を示す構成図で、従来の差分（和）方式を説明するための図である。図３Ｂは、本発明に係る位置検出センサの一実施例を示す構成図で、本発明の割り算方式を説明するための図である。図４は、差分（和）方式における磁石の移動距離（μｍ）に対するホール素子による差分磁束密度（ｍＴ）の関係を示す図である。図５Ａは、本発明における割り算方式を説明するための図で、移動距離（ｍｍ）に対する磁束密度（ｍＴ）の関係を示している。図５Ｂは、本発明における割り算方式を説明するための図で、移動距離（μｍ）に対する磁束密度比の関係を示している。図６Ａは、差分（和）方式における信号（差分／和）のＧＡＰ依存性示す図である。図６Ｂは、割り算方式における信号（比の絶対値）のＧＡＰ依存性を示す図である。図７は、本発明の位置検出装置の一実施例を説明するための構成図で、図３Ｂに示した割り算方式による位置検出センサを用いた場合の位置検出装置の信号処理回路を示す図である。図８は、本発明の位置検出方法の一実施例を説明するためのフローチャートを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
まず、本発明の位置検出装置に用いられる割り算方式の位置検出センサを説明するために、従来の差分（和）方式の位置検出センサとの比較を行なって説明する。

図３Ａ及び図３Ｂは、従来の差分（和）方式と本発明の割り算方式の位置検出センサの比較図である。図３Ａは差分（和）方式、図３Ｂは割り算方式を説明するための図である。なお、図中符号２１は磁石、２２ａ，２２ｂはホール素子ＨＥ１，ＨＥ２を示している。

この位置検出センサは、１つの磁石２１と、互いに離間して配置された２つのホール素子２２ａ，２２ｂとを備えている。この例では原点（０μｍ）から±５００μｍ離れた位置にそれぞれのホール素子２２ａ，２２ｂの中心が配置されている。磁石２１は、円板形状を有しており、その側部がそれぞれＮ極及びＳ極に磁化されている。ホール素子２２ａ，２２ｂは、装置本体などの固定側の物体（固定部材）に取り付けられ、磁石２１は、固定部材に対して移動する移動側の物体（移動部材）に取り付けられている。そして、移動部材に取り付けられた磁石２１は、固定部材に取り付けられたホール素子２２ａ，２２ｂに対して図中の矢印方向（Ｘ方向）に移動可能である。

図３Ａに示した差分（和）方式においては、原点での出力は０である。これに対して、図３Ｂに示した割り算方式においては、原点での出力の絶対値は１（比）、つまり、０でない値となる。

図４は、差分（和）方式における磁石の移動距離（μｍ）に対するホール素子による差分磁束密度（ｍＴ）の関係を示す図である。原点近辺では、和分でみると磁場は０となる。原点から磁石が移動すると、和分でみる磁場の大きさは、右上がりに直線状に大きくなる。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明における割り算方式を説明するための図で、図５Ａは移動距離（ｍｍ）に対する磁束密度（ｍＴ）の関係、図５Ｂは移動距離（μｍ）に対する磁束密度比の関係をそれぞれ示している。

図５Ａにおける移動距離（ｍｍ）と磁束密度（ｍＴ）との関係、つまり、移動距離が大きくなればそれにつれて磁束密度も大きくなるような関係を見ると、図５Ｂに示すように、マイナス側からプラス側に移動するにつれて右下がりの特性になり、比の変化が捕らえられ、ＯＮ−ＯＦＦを検出できる。理想的には比の絶対値が１より大きいか小さいかをＯＮ−ＯＦＦで捕らえて原点を検出する。

図６Ａ及び図６Ｂは、従来の差分（和）方式と本発明の割り算方式の位置検出センサにおける出力信号のＧＡＰ依存性を示す図で、図６Ａは差分（和）方式における信号（差分／和）のＧＡＰ依存性、図６Ｂは割り算方式における信号（比の絶対値）のＧＡＰ依存性を示す図である。

ホール素子２２ａ，２２ｂの感磁部の中心間距離が１ｍｍで、ＧＡＰを０．７ｍｍから１．５ｍｍ変化させた場合の、移動距離（μｍ）と出力信号との関係を示している。図６Ａにおいて、原点（０μｍ）から±１００μｍにおけるホール電圧の差分／和の出力は、マイナス側からプラス側に移動するにつれて右下がりの直線特性になる。また、図６Ｂにおいて、原点（０μｍ）から±１００μｍにおけるホール電圧の比の出力は、マイナス側からプラス側に移動するにつれて右上がりの特性になる。

これらの図６Ａ及び図６Ｂから明らかなように、従来の差分（和）方式では出力信号がＧＡＰに依存して変化するのに対して、割り算方式においてはＧＡＰに対して殆ど依存性がないことがわかる。すなわち、割り算方式では縦方向のガタツキに対して出力が殆ど変動しないという利点を有する。

図７は、本発明の位置検出装置の一実施例を説明するための構成図で、図３Ｂに示した割り算方式による位置検出センサを用いた場合の位置検出装置の信号処理回路を示す図である。図中符号３１はマルチプレクサ（ＭＵＸ；選択回路）、３２はプレアンプ（演算増幅器）、３３はクロック信号発生回路（Ｃｌｏｃｋ）、３４はサンプル・ホールド回路（Ｓ／Ｈ）、３５はローパスフィルタ（ＬＰＦ）、３６はフィードバック用サンプル・ホールド回路（ＦＢＳ／Ｈ）、４１はＰＩ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｔｅｇｒａｌ；比例・積分）レギュレータ、４２は基準電圧発生回路、４３乃至４５は抵抗、４６はコンデンサ、４７はオペアンプを示している。

ＭＵＸ３１は、ホール素子２２ａ（ＨＥ１）の信号成分か、ホール素子２２ｂ（ＨＥ２）の信号成分を選択する機能を有する選択回路である。プレアンプ３２は、ホール素子２２ａ，２２ｂの出力電圧を増幅する演算増幅器である。サンプル・ホールド回路３４は、ＭＵＸ３１からの信号に基づいてクロック信号発生回路３３から発生されるクロック信号によりプレアンプ３２からの信号をサンプリングする回路である。ローパスフィルタ３５はサンプル・ホールド回路３４に接続され、位置検出信号−Ｖｒｅｆ・Ｂ２／Ｂ１を出力する。また、フィードバック用のサンプル・ホールド回路３６は、プレアンプ３２からの信号をＰＩレギュレータ４１に入力する回路である。

このＰＩレギュレータ４１は、基準電圧発生回路４２と抵抗４３乃至４５とコンデンサ４６とオペアンプ４７からなり、フィードバック用のサンプル・ホールド回路３６は、オペアンプ４７の反転入力端子に抵抗４４を介して接続されているとともに、この反転入力端子には抵抗４３を介して基準電圧発生回路４２と接続されている。また、オペアンプ４７の非反転入力端子は接地されている。また、オペアンプ４７の反転入力端子と出力端子間には、直列接続された抵抗４５とコンデンサ４６が接続されている。

このＰＩレギュレータ４１は、フィードバック用のサンプル・ホールド回路３６によってサンプリングされた信号を基準電圧Ｖｒｅｆの電圧レベルになるようにＰＩ制御するレギュレータである。このＰＩレギュレータ４１は、抵抗４３とコンデンサ４６とによって決定される時定数によってＰＩ制御を行い、離散的にサンプリングされる信号を発振することなく制御することを可能にしている。クロック信号発生回路３３は、サンプル・ホールド回路３４及びフィードバック用のサンプル・ホールド回路３６に取り込む信号を決定するクロック信号を生成する回路である。さらに、ＰＩレギュレータ４１は、ホール素子２２ａ，２２ｂのそれぞれに駆動電流を供給するものである。

次に、この信号処理回路の動作について説明する。

ホール素子２２ａ（あるいは２２ｂ）から出力されたホール電圧Ｖｈｅ１（Ｖｈｅ２）は、クロック信号発生回路３３によって発生されるクロック信号によりホール素子２２ａ（２２ｂ）を選択したときに、ＭＵＸ３１を介してプレアンプ３２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３２によって増幅された信号をフィードバック用のサンプル・ホールド回路３６を介してＰＩレギュレータ４１に取り込む信号をホール素子２２ａのホール電圧Ｖｈｅ１とし、サンプル・ホールド回路３４及びローパスフィルタ３５を介して出力される信号をホール素子２２ｂのホール電圧Ｖｈｅ２とする。ホール素子２２ａのホール電圧Ｖｈｅ１は、プレアンプ３２で増幅され、Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ１（Ａはプレアンプ３２の増幅率、Ｋは定数、Ｂｈｅ１はホール素子２２ａが受ける磁束密度）になったとすると、ＰＩレギュレータ４１はフィードバック制御によって
Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ１＋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。

このとき、このＰＩ出力と同じバイアス点にてホール素子２２ｂを駆動することを考える。同じバイアス点で駆動されており、ホール素子２２ａと２２ｂの磁気感度が良好なマッチングが取れていると仮定した場合、サンプル・ホールド回路３４に取り込まれる増幅後のホール素子２２ｂのホール電圧Ｖｈｅ２はＡ・Ｋ・Ｂｈｅ２となる。

上記（１）式より、定数Ｋを求めると、Ｋ＝−Ｖｒｅｆ／Ａ・Ｂｈｅ１であるから、ホール素子２２ｂのホール電圧Ｖｈｅ２は
−Ｖｒｅｆ・Ｂｈｅ２／Ｂｈｅ１・・・（２）
となる。この動作は、ＰＩレギュレータ４１のフィードバック制御することだけによって、ローパスフィルタ３５から出力されるホール素子２２ｂのホール電圧Ｖｈｅ２は、ホール素子２２ａとホール素子２２ｂの受ける磁束密度を割り算した形で出力され、何ら演算手段を必要としないものである。

すなわち、ホール素子２２ａのホール電圧Ｖｈｅ１を一定電圧に制御し、同じ駆動電圧にてホール素子２２ｂを駆動してその出力電圧を取ると、ホール素子２２ａとホール素子２２ｂの受ける磁束密度を割り算した形になっていることがわかる。ホール電圧は、磁束密度と比例するので、上記（２）式は、ホール素子２２ａとホール素子２２ｂの出力電圧を割り算していることと等価であることがわかる。なお、本発明の位置検出装置は、ホール素子２２ａ及びホール素子２２ｂが検出する磁束密度の絶対値が、ゼロを含まない所定値であることで動作する。

このように、磁界の温度係数が、Ｂｈｅ１，Ｂｈｅ２に対して同じであれば、ホール素子２２ｂの出力電圧Ｖｈｅ２は温度に対して一定となる。また、磁界の減衰がＢｈｅ１，Ｂｈｅ２に対して同じであれば、ホール素子２２ｂの出力電圧Ｖｈｅ２には影響しない。

図８は、本発明の位置検出方法の一実施例を説明するためのフローチャートを示す図である。

まず、ホール素子２２ａの出力電圧（Ｖｈｅ１＝Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ１；Ａは増幅器の増幅率、Ｋは定数、Ｂｈｅ１はホール素子２２ａが受ける磁束密度）を、選択回路３１及びプレアンプ３２を介して得る（ステップ１）。

次に、増幅されたホール素子２２ａの出力電圧をフィードバック用サンプル・ホールド回路３６介してＰＩレギュレータ４１に入力し、このＰＩレギュレータ４１において、ホール素子２２ａの出力電圧（Ｖｈｅ１）に基準電圧（Ｖｒｅｆ）を加算してその出力が一定値になるようにフィードバック制御する（ステップ２）。

次に、フィードバック制御されたときのホール素子２２ａに供給する駆動電流と同じ駆動電流でホール素子２２ｂを駆動する（ステップ３）。

次に、ホール素子２２ｂの出力電圧（Ｖｈｅ２＝Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ２；Ｂｈｅ２はホール素子２２ｂが受ける磁束密度）を、選択回路３１及びプレアンプ３２を介して得る（ステップ４）。

次に、増幅されたホール素子２２ｂの出力電圧Ｖｈｅ２を、サンプル・ホールド回路３４及びローパスフィルタ３５を介して、ホール素子２２ａとホール素子２２ｂの受ける磁束密度を割り算した形（Ｂｈｅ２／Ｂｈｅ１）で出力する（ステップ５）。

上述したフィードバック制御するステップ２において、ホール素子２２ａの出力電圧を一定値（Ｖｈｅ１＝Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ１＋Ｖｒｅｆ＝０）に制御することによって、ホール素子２２ｂの出力電圧を出力するステップ５において、ホール素子２２ａが受ける磁束密度（Ｂｈｅ１）とホール素子２２ｂが受ける磁束密度（Ｂｈｅ２）との比となる出力電圧（Ｖｈｅ２＝−Ｖｒｅｆ・Ｂｈｅ２／Ｂｈｅ１）を得ることができる。

このようにして、ホール電圧は、磁束密度と比例するので、ホール素子２２ａとホール素子２２ｂの出力電圧を割り算していることと等価であることがわかる。

次に、本発明における割り算方式を用いることにより、従来不可能であった磁石の脱着判定について説明する。上述したように、図３Ａに示した差分（和）方式においては、原点での出力の絶対値は０であり、磁石２１を外したときの出力も０になる。したがって、この場合には磁石の着脱判定はできない。これに対して、図３Ｂに示した割り算方式においては、原点での出力の絶対値は１（比）、つまり、０でない値となり、磁石２１を外したときの出力は０になる。したがって、この場合には磁石の着脱判定が可能である。

以上は、一方のホール素子２２ａの出力電圧から定数Ｋを得て、他方のホール素子２２ｂの出力電圧と定数Ｋとの関係から磁束密度Ｂｈｅ２／Ｂｈｅ１の比の出力を得たが、これとは逆に、他方のホール素子２２ｂの出力電圧から定数Ｋを得て、一方のホール素子２２ａの出力電圧と定数Ｋとの関係から磁束密度Ｂｈｅ１／Ｂｈｅ２の比の出力を得るようにしてもよいことは明らかである。また、上述した実施例においては、ホール素子が２個の場合について説明したが、それ以上のホール素子を備えた位置検出にも適用できることが明らかである。

本発明は、カメラのオートフォーカスやズーム位置の原点検出を行うための位置検出装置及び位置検出方法に関するもので、複数のホール素子の出力電圧の比をとることにより、温度特性のバラツキを解消するとともに、縦方向のガタツキによる誤差をなくすようにし、かつ小型化を可能にした位置検出装置及び位置検出方法を実現することができる。また、本発明は、割り算方式（比）を用いており、原点での出力は１（比）となり、磁石を外したときの出力は０になるので、磁石の着脱判定が可能となる。

【０００３】
電圧Ｖｉｎは、各出力電圧（ホール起電力）Ｖｈａ，Ｖｈｂの加算値（和）が一定となるように制御されている。このように、信号処理回路３は、ホール素子対２ａ，２ｂの出力値の加算値（Ｖｈａ＋Ｖｈｂ）が一定値Ｖｃｔになるようにホール素子対２ａ，２ｂの入力値Ｖｉｎを制御した上で、ホール素子対２ａ，２ｂの出力値の減算値ΔＶを、位置出力として検出して出力するように構成されている。
［００１２］
しかしながら、上述した磁石とホール素子からなる位置検出センサを組み込んだ位置検出装置は、一般的に移動機構のガタツキ（磁石の縦方向のガタツキ）があり、これが誤差要因となってしまうという問題があった。一方、フォトインタラプタは縦方向のガタツキを検出せず、横方向の位置を検出していた。
［００１３］
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、複数のホール素子の出力電圧の比をとることにより、温度特性のバラツキを解消するとともに、縦方向のガタツキによる誤差をなくすようにし、かつ小型化を可能にした位置検出装置及び位置検出方法を提供することにある。
［００１４］
特許文献１：特開２００６−５８８１８号公報
特許文献２：特開２００４−１３２７５１号公報
特許文献３：特開２００５−３３１３９９号公報
発明の開示
［００１５］
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、互いに離間して配置された複数の磁気検出素子と、該磁気検出素子に対して相対移動する磁束発生体と、前記磁気検出素子からの出力電圧の比の変化を用いて原点位置を決定する決定手段とを備え、前記決定手段が、前記磁気検出素子の一方の磁気検出素子の出力電圧を一定値にフィードバック制御する制御部からなり、該制御部により一定値に制御されたときの前記一方の磁気検出素子に供給する駆動電流と同じ駆動電流で前記磁気検出素子の他方の磁気検出素子を駆動する駆動部とを備え、前記一方の磁気検出素子の出力電圧と前記他方の磁気検出素子の出力電圧との比の出力を得ることを特徴とする。
［００１６］
［００１７］
また、前記一方の磁気検出素子及び前記他方の磁気検出素子が検出する磁束密

【０００４】
度の絶対値が、ゼロを含まない所定値であることで動作することを特徴とする。
［００１８］
また、前記制御部が、前記一方の磁気検出素子の出力電圧に基準電圧を加算する機能と、前記一方の磁気検出素子の出力電圧を一定値に調整する機能とを有していることを特徴とする。
［００１９］
また、前記一方の磁気検出素子の出力信号をサンプリングするフィードバック用サンプル・ホールド回路を前記制御部の前段に設けるとともに、前記他方の磁気検出素子の出力信号をサンプリングするサンプル・ホールド回路を出力段に設けたことを特徴とする。
［００２０］
また、前記磁束発生体を着けたときに前記磁気検出素子の出力が０にならないように、かつ、前記磁束発生体を外したときに前記磁気検出素子の出力が０になるように、前記磁束発生体と前記磁気検出素子とを配置し、前記磁束発生体の脱着状態を、前記磁気検出素子による出力電圧の比の出力によって判定することを特徴とする。
［００２１］
また、前記磁気検出素子が、ホール素子であることを特徴とする。
［００２２］
また、互いに離間して配置された複数の磁気検出素子と、該磁気検出素子に対して相対移動する磁束発生体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、前記磁気検出素子のうち一方の磁気検出素子の出力電圧（Ｖｈｅ１＝Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ１；Ａは増幅器の増幅率、Ｋは定数、Ｂｈｅ１は一方の磁気検出素子が受ける磁束密度）を得るステップと、前記一方の磁気検出素子の出力電圧（Ｖｈｅ１）に基準電圧（Ｖｒｅｆ）を加算して一定値になるようにフィードバック制御するステップと、前記フィードバック制御されたときの前記一方の磁気検出素子に供給する駆動電流と同じ駆動電流で前記磁気検出素子のうち他方の磁気検出素子を駆動するステップと、前記他方の磁気検出素子の出力電圧（Ｖｈｅ２＝Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ２；Ｂｈｅ２は他方の磁気検出素子が受ける磁束密度）を得るステップとを有し、前記フィードバック制御するステップにおいて、前記一方の磁気検出素子の出力電圧を一定値（Ｖｈｅ１＝Ａ・Ｋ・Ｂｈｅ１＋Ｖｒｅｆ＝０）に制御することによって、前記他方の磁気検出素子の出力電圧を得るステップにおいて、前記一方の磁気検出素子が受ける磁束密度（Ｂｈｅ１）と前記他方の磁気検出素子が受ける磁束密度（Ｂｈｅ２）との比となる出力電圧（Ｖｈｅ２＝−Ｖｒｅｆ・Ｂｈｅ２／Ｂｈｅ１）を得るようにしたことを特徴とする。
［００２３］
また、前記一方の磁気検出素子及び前記他方の磁気検出素子が検出する磁束密度の絶対値が、ゼロを含まない所定値であることで動作することを特徴とする。

【０００５】
［００２４］
また、前記磁気検出素子が、ホール素子であることを特徴とする。
［００２５］
本発明によれば、互いに離間して配置された複数の磁気検出素子と、この磁気検出素子に対して相対移動する磁束発生体と、磁気検出素子からの出力電圧の比の変化を用いて原点位置を決定する決定手段とを備え、前記決定手段が、前記磁気検出素子の一方の磁気検出素子の出力電圧を一定値にフィードバック制御する制御部からなり、該制御部により一定値に制御されたときの前記一方の磁気検出素子に供給する駆動電流と同じ駆動電流で前記磁気検出素子の他方の磁気検出素子を駆動する駆動部とを備え、前記一方の磁気検出素子の出力電圧と前記他方の磁気検出素子の出力電圧との比の出力を得るようにしたので、複数のホール素子の出力電圧の比をとることにより、温度特性のバラツキを解消するとともに、縦方向のガタツキによる誤差をなくすようにし、かつ小型化を可能にした位置検出装置及び位置検出方法を実現することができる。
［００２６］
また、本発明は、割り算方式（比）を用いており、原点での出力は１（比）となり、磁石を外したときの出力は０になるので、磁石の着脱判定が可能となる。
図面の簡単な説明
［００２７］
［図１］図１は、従来の磁気センサによる位置検出装置を説明するための構成図で、磁石とホール素子からなる位置検出センサを示す図である。
［図２］図２は、従来の磁気センサによる位置検出装置を説明するための構成図で、図１に示した位置検出センサを組み込んだ位置検出装置の信号処理回路を示す図である。
［図３Ａ］図３Ａは、本発明に係る位置検出センサの一実施例を示す構成図で、従来の差分（和）方式を説明するための図である。
［図３Ｂ］図３Ｂは、本発明に係る位置検出センサの一実施例を示す構成図で、本発明の割り算方式を説明するための図である。
［図４］図４は、差分（和）方式における磁石の移動距離（μｍ）に対するホール素子による差分磁束密度（ｍＴ）の関係を示す図である。
［図５Ａ］図５Ａは、本発明における割り算方式を説明するための図で、移動距離（ｍｍ）に対する磁束密度（ｍＴ）の関係を示している。
［図５Ｂ］図５Ｂは、本発明における割り算方式を説明するための図で、移動距離（μｍ）に対する磁束密度比の関係を示している。
［図６Ａ］図６Ａは、差分（和）方式における信号（差分／和）のＧＡＰ依存性示す図である。
［図６Ｂ］図６Ｂは、割り算方式における信号（比の絶対値）のＧＡＰ依存性を示す図であ

Claims

互いに離間して配置された複数の磁気検出素子と、該磁気検出素子に対して相対移動する磁束発生体と、前記磁気検出素子からの出力電圧の比の変化を用いて原点位置を決定する決定手段とを備えたことを特徴とする位置検出装置。
前記決定手段が、前記磁気検出素子の一方の磁気検出素子の出力電圧を一定値にフィードバック制御する制御部からなり、該制御部により一定値に制御されたときの前記一方の磁気検出素子に供給する駆動電流と同じ駆動電流で前記磁気検出素子の他方の磁気検出素子を駆動する駆動部とを備え、前記一方の磁気検出素子の出力電圧と前記他方の磁気検出素子の出力電圧との比の出力を得ることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
前記一方の磁気検出素子及び前記他方の磁気検出素子が検出する磁束密度の絶対値が、ゼロを含まない所定値であることで動作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。
前記制御部が、前記一方の磁気検出素子の出力電圧に基準電圧を加算する機能と、前記一方の磁気検出素子の出力電圧を一定値に調整する機能とを有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の位置検出装置。
前記一方の磁気検出素子の出力信号をサンプリングするフィードバック用サンプル・ホールド回路を前記制御部の前段に設けるとともに、前記他方の磁気検出素子の出力信号をサンプリングするサンプル・ホールド回路を出力段に設けたことを特徴とする請求項２，３又は４に記載の位置検出装置。
前記磁束発生体の脱着状態を、前記磁気検出素子による出力電圧の比の出力によって判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の位置検出装置。
前記磁気検出素子が、ホール素子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。
互いに離間して配置された複数の磁気検出素子と、該磁気検出素子に対して相対移動する磁束発生体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、
前記磁気検出素子のうち一方の磁気検出素子の出力電圧を得るステップと、
前記一方の磁気検出素子の出力電圧に基準電圧を加算して一定値になるようにフィードバック制御するステップと、
前記フィードバック制御されたときの前記一方の磁気検出素子に供給する駆動電流と同じ駆動電流で前記磁気検出素子のうち他方の磁気検出素子を駆動するステップと、
前記他方の磁気検出素子の出力電圧を得るステップとを有し、
前記フィードバック制御するステップにおいて、前記一方の磁気検出素子の出力電圧を一定値に制御することによって、前記他方の磁気検出素子の出力電圧を得るステップにおいて、前記一方の磁気検出素子が受ける磁束密度と前記他方の磁気検出素子が受ける磁束密度との比となる出力電圧を得るようにしたことを特徴とする位置検出方法。
前記一方の磁気検出素子及び前記他方の磁気検出素子が検出する磁束密度の絶対値が、ゼロを含まない所定値であることで動作することを特徴とする請求項８に記載の位置検出方法。
前記磁気検出素子が、ホール素子であることを特徴とする請求項８又は９に記載の位置検出方法。