KR20090006117A

KR20090006117A - 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법

Info

Publication number: KR20090006117A
Application number: KR1020087025959A
Authority: KR
Inventors: 다까시 요시다; 마사루 스즈끼; 가쯔미 가꾸따
Original assignee: 아사히 가세이 일렉트로닉스 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2009-01-14
Also published as: JP2012189613A; KR101057951B1; EP2012094A1; EP2012094A4; CN101432594A; JP5735459B2; JP5051918B2; JPWO2007126023A1; US7818138B2; WO2007126023A1; US20090177436A1; CN101432594B

Abstract

본 발명은, 복수의 홀 소자의 출력 전압의 비를 취함으로써, 온도 특성의 변동을 해소하고, 세로 방향의 흔들림에 의한 오차를 없애도록 한 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법에 관한 것이다. 홀 소자(22a)의 홀 전압 Vhe1은, A·K·Bhe1(A는 프리 앰프(32)의 증폭율, K는 상수, Bhe1은 홀 소자가 받는 자속 밀도)로 된 것으로 하면，PI 레귤레이터(41)는 피드백 제어에 의해 A·K·Bhe1+Vref=AGND(=0)로 되도록, PI 출력의 바이어스점을 자동적으로 변화시킨다. 증폭 후의 홀 소자(22b)의 홀 전압 Vhe2는 A·K·Bhe2로 된다. K=-Vref/A·Bhe1이기 때문에, 홀 소자의 홀 전압 Vhe2는, -Vref·Bhe2/Bhe1로 된다. 홀 전압은, 자속 밀도와 비례하므로, 홀 소자(22a)와 홀 소자(22b)의 출력 전압을 나눗셈하고 있는 것과 등가이다.

홀 소자, 홀 전압, 자속 밀도, 이동 거리, 출력 전압, 나눗셈 방식, 자속 밀도비

Description

위치 검출 장치 및 위치 검출 방법{POSITION DETECTION DEVICE AND POSITION DETECTION METHOD}

본 발명은, 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 카메라의 오토 포커스나 줌 위치의 원점 검출을 행하기 위한 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법에 관한 것이다.

종래부터, 위치 검출용 센서로서는, 포토 인터럽터(photo interrupter; 투과형 포토 센서) 또는 포토 리플렉터(photo reflecter; 반사형 포토 센서)를 이용한 것이 알려져 있다.

포토 인터럽터는, 전기 신호를 광 신호로 변환하는 발광 소자와, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 수광 소자를 일정한 간격을 두고 대향시키고, 1개의 하우징에 일체화한 구조를 갖고, 양 소자간을 통과함으로써 생기는 광량 변화에 의해, 물체의 유무를 검출하는 센서이다.

또한, 포토 리플렉터는, 전기 신호를 광 신호로 변환하는 발광 소자와, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 수광 소자를 동일 방향으로 병설하고, 1개의 하우징에 일체화한 구조를 갖고, 물체로부터의 반사광의 변화를 검출하는 센서이다.

예를 들면, 특허 문헌 1에 기재된 것은, 위치 검출용 센서로서 포토 인터럽 터를 이용한 것으로, 디지털 카메라 등의 줌 기능이나 포커스 기능을 갖는 렌즈 경통에는, 광축 방향으로 구동하는 줌 렌즈 유닛이나 포커스 렌즈 유닛의 원점 위치를 검출하는 센서가 부착되어 있다. 이 원점 위치의 검출은, 렌즈 유닛에 부착된 차폐 부재와 포토 인터럽터를 이용하고, 렌즈 유닛을 모터에 의해 구동하고, 이 렌즈 유닛과 함께 이동되는 차폐 부재가 포토 센서를 가로지름으로써 광을 차폐하고, 그 포토 센서의 출력 레벨의 감시를 행함으로써 검출하도록 하고 있었다.

또한, 예를 들면, 특허 문헌 2에 기재된 것은, 위치 검출용 센서로서 포토 리플렉터를 이용한 것으로, 상대 회동하는 한쪽의 부재, 예를 들면, 고정 고리에 포토 리플렉터를 고정하고, 다른 쪽의 부재, 예를 들면, 회전 고리에 반사 부재(반사 시트)를 접착 고정하고 있다. 포토 리플렉터와 반사 부재는, 양 부재의 미리 정한 위치에 고정되고, 그 결과, 포토 리플렉터의 출력이 생기는 위치에서 원점 검출을 할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이, 위치 검출용 센서로서 포토 인터럽터나 포토 리플렉터를 이용한 것은, 온도 특성적으로는 안정성이 있지만, 사이즈가 커지게 되어, AF(오토 포커스) 유닛의 소형화를 방해하고 있다고 하는 문제가 있었다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 자석과 자기 센서를 이용한 위치 검출 센서가 개발되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조).

도 1 및 도 2는 종래의 자기 센서에 의한 위치 검출 장치를 설명하기 위한 구성도로서, 도 1은 자석과 홀 소자로 이루어지는 위치 검출 센서를 도시하는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시한 위치 검출 센서를 내장한 위치 검출 장치의 신호 처리 회로를 도시하는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 위치 검출 센서는, 1개의 자석(자력 발생체)(1)과, 서로 이격하여 배치된 2개의 홀 소자(예를 들면, 1조의 홀 소자쌍(자기 센서 쌍))(2a, 2b)를 구비하고 있다. 자석(1)은, 원주 형상을 갖고 있으며, 그 상면측 및 하면측이 각각 N극 및 S극으로 자화되어 있다. 홀 소자쌍(2a, 2b)은, 장치 본체 등의 고정측의 물체(고정 부재)에 부착되고, 자석(1)은, 고정 부재에 대하여 이동하는 이동측의 물체(이동 부재)에 부착되어 있다. 그리고, 이동 부재에 부착된 자석(1)은, 고정 부재에 부착된 홀 소자쌍(2a, 2b)에 대하여 도면의 화살표 AR1 방향(X 방향)으로 이동 가능하다. 또한，BD는 자속 검출축을 나타내고 있다.

도 2에 도시된 신호 처리 회로(3)는, 차동 증폭부(11a, 11b)와 감산부(13)와 로우 패스 필터(15)를 구비하고 있다. 홀 소자(2a)의 출력 전위 Va1, Va2의 차인 홀 기전력 Vha가, 차동 증폭부(11a)에 의해 구해짐과 함께, 홀 소자(2b)의 출력 전위 Vb1, Vb2의 차인 홀 기전력 Vhb가 차동 증폭부(11b)에 의해 구해진다. 그리고, 이 양자 Vha, Vhb의 차 ΔV(=Vha-Vhb)가 감산부(13)에 의해 산출된다. 이 감산부(13)로부터의 출력값은, 로우 패스 필터(15)을 더 통과하여 자석(1)의 위치를 나타내는 출력(위치 출력)으로서 출력된다.

또한, 신호 처리 회로(3)는, 가산부(14)와 연산부(16)와 전원 제어부(17)를 구비하고, 이들 각 처리부(14, 16, 17)를 이용하여, 각 홀 소자(2a, 2b)의 각각에 대한 각 입력 전압 Vin은, 각 출력 전압(홀 기전력) Vha, Vhb의 가산값(합)이 일정하게 되도록 제어되어 있다. 이와 같이, 신호 처리 회로(3)는, 홀 소자쌍(2a, 2b) 의 출력값의 가산값(Vha+Vhb)이 일정값 Vct로 되도록 홀 소자쌍(2a, 2b)의 입력값 Vin을 제어한 후에, 홀 소자쌍(2a, 2b)의 출력값의 감산값 ΔV를, 위치 출력으로서 검출하여 출력하도록 구성되어 있다.

그러나, 전술한 자석과 홀 소자로 이루어지는 위치 검출 센서를 내장한 위치 검출 장치는, 일반적으로 이동 기구의 흔들림(자석의 세로 방향의 흔들림)이 있고, 이것이 오차 요인으로 되게 된다고 하는 문제가 있었다. 한편, 포토 인터럽터는 세로 방향의 흔들림을 검출하지 않고, 가로 방향의 위치를 검출하고 있었다.

본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 복수의 홀 소자의 출력 전압의 비를 취함으로써, 온도 특성의 변동을 해소 함과 함께, 세로 방향의 흔들림에 의한 오차를 없애도록 하고, 또한 소형화를 가능하게 한 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법을 제공하는 것에 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 2006-58818호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 2004-132751호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 2005-331399호 공보

<발명의 개시>

본 발명은, 이와 같은 목적을 달성하기 위해 이루어진 것으로, 청구항 1에 기재된 발명은, 서로 이격하여 배치된 복수의 자기 검출 소자와, 그 자기 검출 소자에 대하여 상대 이동하는 자속 발생체와, 상기 자기 검출 소자로부터의 출력 전압의 비의 변화를 이용하여 원점 위치를 결정하는 결정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 결정 수단이, 상기 자기 검출 소자의 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압을 일정값으로 피드백 제어하는 제어부로 이루어지고, 그 제어부에 의해 일정값으로 제어되었을 때의 상기 한쪽의 자기 검출 소자에 공급하는 구동 전류와 동일한 구동 전류로 상기 자기 검출 소자의 다른 쪽의 자기 검출 소자를 구동하는 구동부를 구비하고, 상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압과 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압의 비의 출력을 얻는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 한쪽의 자기 검출 소자 및 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자가 검출하는 자속 밀도의 절대값이, 제로를 포함하지 않는 소정값인 것으로 동작하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부가, 상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압에 기준 전압을 가산하는 기능과, 상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압을 일정값으로 조정하는 기능을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 신호를 샘플링하는 피드백용 샘플 홀드 회로를 상기 제어부의 전단에 설치함과 함께, 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자의 출력 신호를 샘플링하는 샘플 홀드 회로를 출력단에 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자속 발생체의 탈착 상태를, 상기 자기 검출 소자에 의한 출력 전압의 비의 출력에 의해 판정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자기 검출 소자가 홀 소자인 것을 특징으로 한다.

또한, 서로 이격하여 배치된 복수의 자기 검출 소자와, 그 자기 검출 소자에 대하여 상대 이동하는 자속 발생체를 구비한 위치 검출 장치에서의 위치 검출 방법에 있어서, 상기 자기 검출 소자 중 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압(Vhe1=A·K·Bhe1; A는 증폭기의 증폭율, K는 상수, Bhe1은 한쪽의 자기 검출 소자가 받는 자속 밀도)을 얻는 스텝과, 상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압(Vhe1)에 기준 전압(Vref)을 가산하여 일정값으로 되도록 피드백 제어하는 스텝과, 상기 피드백 제어되었을 때의 상기 한쪽의 자기 검출 소자에 공급하는 구동 전류와 동일한 구동 전류로 상기 자기 검출 소자 중 다른 쪽의 자기 검출 소자를 구동하는 스텝과, 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압(Vhe2=A·K·Bhe2; Bhe2는 다른 쪽의 자기 검출 소자가 받는 자속 밀도)을 얻는 스텝을 갖고, 상기 피드백 제어하는 스텝에서, 상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압을 일정값(Vhe1=A·K·Bhe1+Vref=0)으로 제어함으로써, 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압을 얻는 스텝에서, 상기 한쪽의 자기 검출 소자가 받는 자속 밀도(Bhe1)와 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자가 받는 자속 밀도(Bhe2)의 비로 되는 출력 전압(Vhe2=-Vref·Bhe2/Bhe1)을 얻도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 서로 이격하여 배치된 복수의 자기 검출 소자와, 이 자기 검출 소자에 대하여 상대 이동하는 자속 발생체와, 자기 검출 소자로부터의 출력 전압의 비의 변화를 이용하여 원점 위치를 결정하는 결정 수단을 구비하였으므로, 복수의 홀 소자의 출력 전압의 비를 취함으로써, 온도 특성의 변동을 해소함과 함께, 세로 방향의 흔들림에 의한 오차를 없애도록 하고, 또한 소형화를 가능하게 한 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명은, 나눗셈 방식(비)을 이용하고 있으며, 원점에서의 출력은1(비)로 되고, 자석을 떼어냈을 때의 출력은 0으로 되므로, 자석의 착탈 판정이 가능하게 된다.

도 1은 종래의 자기 센서에 의한 위치 검출 장치를 설명하기 위한 구성도로, 자석과 홀 소자로 이루어지는 위치 검출 센서를 도시하는 도면이다.

도 2는 종래의 자기 센서에 의한 위치 검출 장치를 설명하기 위한 구성도로, 도 1에 도시한 위치 검출 센서를 내장한 위치 검출 장치의 신호 처리 회로를 도시하는 도면이다.

도 3A는 본 발명에 따른 위치 검출 센서의 일 실시예를 도시하는 구성도로, 종래의 차분(합) 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 3B는 본 발명에 따른 위치 검출 센서의 일 실시예를 도시하는 구성도로, 본 발명의 나눗셈 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 차분(합) 방식에서의 자석의 이동 거리(㎛)에 대한 홀 소자에 의한 차분 자속 밀도(mT)의 관계를 도시하는 도면이다.

도 5A는 본 발명에서의 나눗셈 방식을 설명하기 위한 도면으로, 이동 거리 (㎜)에 대한 자속 밀도(mT)의 관계를 도시하고 있다.

도 5B는 본 발명에서의 나눗셈 방식을 설명하기 위한 도면으로, 이동 거리(㎛)에 대한 자속 밀도비의 관계를 도시하고 있다.

도 6A는 차분(합) 방식에서의 신호(차분/합)의 GAP 의존성 도시하는 도면이다.

도 6B는 나눗셈 방식에서의 신호(비의 절대값)의 GAP 의존성을 도시하는 도면이다.

도 7은 본 발명의 위치 검출 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도로, 도 3B에 도시한 나눗셈 방식에 의한 위치 검출 센서를 이용한 경우의 위치 검출 장치의 신호 처리 회로를 도시하는 도면이다.

도 8은 본 발명의 위치 검출 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트를 도시하는 도면이다.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

우선, 본 발명의 위치 검출 장치에 이용되는 나눗셈 방식의 위치 검출 센서를 설명하기 위해서, 종래의 차분(합) 방식의 위치 검출 센서와의 비교를 행하여 설명한다.

도 3A 및 도 3B는 종래의 차분(합) 방식과 본 발명의 나눗셈 방식의 위치 검출 센서의 비교도이다. 도 3A는 차분(합) 방식, 도 3B는 나눗셈 방식을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도면 중 부호 21은 자석, 부호 22a, 22b는 홀 소자 HE1, HE2를 나타내고 있다.

이 위치 검출 센서는, 1개의 자석(21)과, 서로 이격하여 배치된 2개의 홀 소자(22a, 22b)를 구비하고 있다. 이 예에서는 원점(0㎛)으로부터 ±500㎛ 떨어진 위치에 각각의 홀 소자(22a, 22b)의 중심이 배치되어 있다. 자석(21)은, 원판 형상을 갖고 있으며, 그 측부가 각각 N극 및 S극으로 자화되어 있다. 홀 소자(22a, 22b)는, 장치 본체 등의 고정측의 물체(고정 부재)에 부착되고, 자석(21)은, 고정 부재에 대하여 이동하는 이동측의 물체(이동 부재)에 부착되어 있다. 그리고, 이동 부재에 부착된 자석(21)은, 고정 부재에 부착된 홀 소자(22a, 22b)에 대하여 도면 중의 화살표 방향(X 방향)으로 이동 가능하다.

도 3A에 도시한 차분(합) 방식에서는, 원점에서의 출력은 0이다. 이에 대하여, 도 3B에 도시한 나눗셈 방식에서는, 원점에서의 출력의 절대값은 1(비), 즉, 0이 아닌 값으로 된다.

도 4는, 차분(합) 방식에서의 자석의 이동 거리(㎛)에 대한 홀 소자에 의한 차분 자속 밀도(mT)의 관계를 도시하는 도면이다. 원점 근변에서는, 합분으로 보면 자장은 0으로 된다. 원점으로부터 자석이 이동하면, 합분으로 보는 자석의 크기는, 우 상향으로 직선 형상으로 커진다.

도 5A 및 도 5B는 본 발명에서의 나눗셈 방식을 설명하기 위한 도면으로, 도 5A는 이동 거리(㎜)에 대한 자속 밀도(mT)의 관계, 도 5B는 이동 거리(㎛)에 대한 자속 밀도비의 관계를 각각 도시하고 있다.

도 5A에서의 이동 거리(㎜)와 자속 밀도(mT)의 관계, 즉, 이동 거리가 커지 면 그에 따라서 자속 밀도도 커지는 관계를 보면, 도 5B에 도시한 바와 같이, 마이너스측으로부터 플러스측으로 이동함에 따라서 우 하향의 특성으로 되어, 비의 변화가 포착되어, ON-OFF를 검출할 수 있다. 이상적으로는 비의 절대값이 1보다 큰지 작은지를 ON-OFF로 포착하여 원점을 검출한다.

도 6A 및 도 6B는 종래의 차분(합) 방식과 본 발명의 나눗셈 방식의 위치 검출 센서에서의 출력 신호의 GAP 의존성을 도시하는 도면으로, 도 6A는 차분(합) 방식에서의 신호(차분/합)의 GAP 의존성, 도 6B는 나눗셈 방식에서의 신호(비의 절대값)의 GAP 의존성을 도시하는 도면이다.

홀 소자(22a, 22b)의 감자부의 중심간 거리가 1㎜이고, GAP를 0.7㎜로부터 1.5㎜ 변화시킨 경우의, 이동 거리(㎛)와 출력 신호의 관계를 나타내고 있다. 도 6A에서, 원점(0㎛)으로부터 ±100㎛에서의 홀 전압의 차분/합의 출력은, 마이너스측으로부터 플러스측으로 이동함에 따라서 우 하향의 직선 특성으로 된다. 또한, 도 6B에서, 원점(0㎛)으로부터 ±100㎛에서의 홀 전압의 비의 출력은, 마이너스측으로부터 플러스측으로 이동함에 따라서 우 상향의 특성으로 된다.

이들 도 6A 및 도 6B로부터 명백해지는 바와 같이, 종래의 차분(합) 방식에서는 출력 신호가 GAP에 의존하여 변화하는 것에 대하여, 나눗셈 방식에서는 GAP에 대하여 거의 의존성이 없는 것을 알 수 있다. 즉, 나눗셈 방식에서는 세로 방향의 흔들림에 대하여 출력이 거의 변동되지 않는다고 하는 이점을 갖는다.

도 7은 본 발명의 위치 검출 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도로, 도 3B에 도시한 나눗셈 방식에 의한 위치 검출 센서를 이용한 경우의 위치 검출 장 치의 신호 처리 회로를 도시하는 도면이다. 도면 중 부호 31은 멀티플렉서(MUX; 선택 회로), 부호 32는 프리 앰프(연산 증폭기), 부호 33은 클럭 신호 발생 회로(Clock), 부호 34는 샘플 홀드 회로(S/H), 부호 35는 로우 패스 필터(LPF), 부호 36은 피드백용 샘플 홀드 회로(FBS/H), 부호 41은 PI(proportion integral; 비례·적분) 레귤레이터, 부호 42는 기준 전압 발생 회로, 부호 43 내지 45는 저항, 부호 46은 컨덴서, 부호 47은 오피 앰프를 나타내고 있다.

MUX(31)는, 홀 소자(22a)(HE1)의 신호 성분이나, 홀 소자(22b)(HE2)의 신호 성분을 선택하는 기능을 갖는 선택 회로이다. 프리 앰프(32)는, 홀 소자(22a, 22b)의 출력 전압을 증폭하는 연산 증폭기이다. 샘플 홀드 회로(34)는, MUX(31)로부터의 신호에 기초하여 클럭 신호 발생 회로(33)로부터 발생되는 클럭 신호에 의해 프리 앰프(32)로부터의 신호를 샘플링하는 회로이다. 로우 패스 필터(35)는 샘플 홀드 회로(34)에 접속되고, 위치 검출 신호 -Vref·B2/B1을 출력한다. 또한, 피드백용의 샘플 홀드 회로(36)는, 프리 앰프(32)로부터의 신호를 PI 레귤레이터(41)에 입력하는 회로이다.

이 PI 레귤레이터(41)는, 기준 전압 발생 회로(42)와 저항(43 내지 45)과 컨덴서(46)와 오피 앰프(47)로 이루어지고, 피드백용의 샘플 홀드 회로(36)는, 오피 앰프(47)의 반전 입력 단자에 저항(44)을 통하여 접속되어 있음과 함께，이 반전 입력 단자에는 저항(43)을 통하여 기준 전압 발생 회로(42)와 접속되어 있다. 또한, 오피 앰프(47)의 비반전 입력 단자는 접지되어 있다. 또한, 오피 앰프(47)의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에는, 직렬 접속된 저항(45)과 컨덴서(46)가 접속 되어 있다.

이 PI 레귤레이터(41)는, 피드백용의 샘플 홀드 회로(36)에 의해 샘플링된 신호를 기준 전압 Vref의 전압 레벨로 되도록 PI 제어하는 레귤레이터이다. 이 PI 레귤레이터(41)는, 저항(43)과 컨덴서(46)에 의해 결정되는 시상수에 의해 PI 제어를 행하여, 이산적으로 샘플링되는 신호를 발진하지 않고 제어하는 것을 가능하게 하고 있다. 클럭 신호 발생 회로(33)는, 샘플 홀드 회로(34) 및 피드백용의 샘플 홀드 회로(36)에 공급하는 신호를 결정하는 클럭 신호를 생성하는 회로이다. 또한, PI 레귤레이터(41)는, 홀 소자(22a, 22b)의 각각에 구동 전류를 공급하는 것이다.

다음으로，이 신호 처리 회로의 동작에 대해서 설명한다.

홀 소자(22a)(혹은 22b)로부터 출력된 홀 전압 Vhe1(Vhe2)은, 클럭 신호 발생 회로(33)에 의해 발생되는 클럭 신호에 의해 홀 소자(22a(22b))를 선택하였을 때에, MUX(31)를 통하여 프리 앰프(32)에 접속되어, 소정의 증폭율 A에 의해 증폭된다.

지금 가령, 프리 앰프(32)에 의해 증폭된 신호를 피드백용의 샘플 홀드 회로(36)를 통하여 PI 레귤레이터(41)에 공급하는 신호를 홀 소자(22a)의 홀 전압 Vhe1로 하고, 샘플 홀드 회로(34) 및 로우 패스 필터(35)을 통하여 출력되는 신호를 홀 소자(22b)의 홀 전압 Vhe2로 한다. 홀 소자(22a)의 홀 전압 Vhe1은, 프리 앰프(32)에서 증폭되어, A·K·Bhe1(A는 프리 앰프(32)의 증폭율, K는 상수, Bhe1은 홀 소자(22a)가 받는 자속 밀도)로 된 것으로 하면，PI 레귤레이터(41)는 피드 백 제어에 의해

로 되도록, PI 출력의 바이어스점을 자동적으로 변화시킨다.

이 때, 이 PI 출력과 동일한 바이어스점에서 홀 소자(22b)를 구동하는 것을 생각한다. 동일한 바이어스점에서 구동되고 있어, 홀 소자(22a)와 홀 소자(22b)의 자기 감도가 양호한 매칭이 취해져 있다고 가정한 경우, 샘플 홀드 회로(34)에 공급되는 증폭 후의 홀 소자(22b)의 홀 전압 Vhe2는 A·K·Bhe2로 된다.

상기 수학식 1로부터, 상수 K를 구하면 K=-Vref/A·Bhe1이기 때문에, 홀 소자(22b)의 홀 전압 Vhe2는

로 된다. 이 동작은, PI 레귤레이터(41)의 피드백 제어하는 것만에 의해, 로우 패스 필터(35)로부터 출력되는 홀 소자(22b)의 홀 전압 Vhe2는, 홀 소자(22a)와 홀 소자(22b)가 받는 자속 밀도를 나눗셈한 형태로 출력되어, 어떠한 연산 수단도 필요로 하지 않는 것이다.

즉, 홀 소자(22a)의 홀 전압 Vhe1을 일정 전압으로 제어하고, 동일한 구동 전압으로 홀 소자(22b)를 구동하여 그 출력 전압을 취하면, 홀 소자(22a)와 홀 소자(22b)가 받는 자속 밀도를 나눗셈한 형태로 되어 있는 것을 알 수 있다. 홀 전 압은, 자속 밀도와 비례하므로, 상기 수학식 2는, 홀 소자(22a)와 홀 소자(22b)의 출력 전압을 나눗셈하고 하고 있는 것과 등가인 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 위치 검출 장치는, 홀 소자(22a) 및 홀 소자(22b)가 검출하는 자속 밀도의 절대값이, 제로를 포함하지 않는 소정값인 것으로 동작한다.

이와 같이, 자계의 온도 계수가, Bhe1, Bhe2에 대하여 동일하면, 홀 소자(22b)의 출력 전압 Vhe2는 온도에 대하여 일정하게 된다. 또한, 자계의 감쇠가 Bhe1, Bhe2에 대하여 동일하면, 홀 소자(22b)의 출력 전압 Vhe2에는 영향을 주지 않는다.

우선, 홀 소자(22a)의 출력 전압(Vhe1=A·K·Bhe1; A는 증폭기의 증폭율, K는 상수, Bhe1은 홀 소자(22a)가 받는 자속 밀도)을, 선택 회로(31) 및 프리 앰프(32)를 통하여 얻는다(스텝 1).

다음으로, 증폭된 홀 소자(22a)의 출력 전압을 피드백용 샘플 홀드 회로(36)를 통하여 PI 레귤레이터(41)에 입력하고, 이 PI 레귤레이터(41)에서, 홀 소자(22a)의 출력 전압(Vhe1)에 기준 전압(Vref)을 가산하여 그 출력이 일정값으로 되도록 피드백 제어한다(스텝 2).

다음으로, 피드백 제어되었을 때의 홀 소자(22a)에 공급하는 구동 전류와 동일한 구동 전류로 홀 소자(22b)를 구동한다(스텝 3).

다음으로, 홀 소자(22b)의 출력 전압(Vhe2=A·K·Bhe2; Bhe2는 홀 소자(22b) 가 받는 자속 밀도)을, 선택 회로(31) 및 프리 앰프(32)를 통하여 얻는다(스텝 4).

다음으로, 증폭된 홀 소자(22b)의 출력 전압 Vhe2를, 샘플 홀드 회로(34) 및 로우 패스 필터(35)를 통하여, 홀 소자(22a)와 홀 소자(22b)가 받는 자속 밀도를 나눗셈한 형태(Bhe2/Bhe1)로 출력한다(스텝 5).

전술한 피드백 제어하는 스텝 2에서, 홀 소자(22a)의 출력 전압을 일정값(Vhe1=A·K·Bhe1+Vref=0)으로 제어함으로써, 홀 소자(22b)의 출력 전압을 출력하는 스텝 5에서, 홀 소자(22a)가 받는 자속 밀도(Bhe1)와 홀 소자(22b)가 받는 자속 밀도(Bhe2)의 비로 되는 출력 전압(Vhe2=-Vref·Bhe2/Bhe1)을 얻을 수 있다.

이와 같이 하여, 홀 전압은, 자속 밀도와 비례하므로, 홀 소자(22a)와 홀 소자(22b)의 출력 전압을 나눗셈하고 있는 것과 등가인 것을 알 수 있다.

다음으로, 본 발명에서의 나눗셈 방식을 이용함으로써, 종래 불가능하였던 자석의 착탈 판정에 대해서 설명한다. 전술한 바와 같이, 도 3A에 도시한 차분(합) 방식에서는, 원점에서의 출력의 절대값은 0이며, 자석(21)을 떼어냈을 때의 출력도 0으로 된다. 따라서，이 경우에는 자석의 착탈 판정은 할 수 없다. 이에 대하여, 도 3B에 도시한 나눗셈 방식에서는, 원점에서의 출력의 절대값은 1(비), 즉, 0이 아닌 값으로 되고, 자석(21)을 떼어냈을 때의 출력은 0으로 된다. 따라서, 이 경우에는 자석의 착탈 판정이 가능하다.

이상은, 한쪽의 홀 소자(22a)의 출력 전압으로부터 상수 K를 얻고, 다른 쪽의 홀 소자(22b)의 출력 전압과 상수 K의 관계로부터 자속 밀도 Bhe2/Bhe1의 비의 출력을 얻었지만, 이것과는 반대로, 다른 쪽의 홀 소자(22b)의 출력 전압으로부터 상수 K를 얻고, 한쪽의 홀 소자(22a)의 출력 전압과 상수 K의 관계로부터 자속 밀도 Bhe1/Bhe2의 비의 출력을 얻도록 하여도 되는 것은 명백하다. 또한, 전술한 실시예에서는, 홀 소자가 2개인 경우에 대해 설명하였지만, 그 이상의 홀 소자를 구비한 위치 검출에도 적용할 수 있는 것이 명백하다.

본 발명은, 카메라의 오토 포커스나 줌 위치의 원점 검출을 행하기 위한 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법에 관한 것으로, 복수의 홀 소자의 출력 전압의 비를 취함으로써, 온도 특성의 변동을 해소함과 함께, 세로 방향의 흔들림에 의한 오차를 없애도록 하고, 또한 소형화를 가능하게 한 위치 검출 장치 및 위치 검출 방법을 실현할 수 있다. 또한, 본 발명은, 나눗셈 방식(비)을 이용하고 있으며, 원점에서의 출력은 1(비)로 되고, 자석을 떼어냈을 때의 출력은 0으로 되므로, 자석의 착탈 판정이 가능하게 된다.

Claims

서로 이격하여 배치된 복수의 자기 검출 소자와, 그 자기 검출 소자에 대하여 상대 이동하는 자속 발생체와, 상기 자기 검출 소자로부터의 출력 전압의 비의 변화를 이용하여 원점 위치를 결정하는 결정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
제1항에 있어서,

상기 결정 수단이, 상기 자기 검출 소자의 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압을 일정값으로 피드백 제어하는 제어부로 이루어지고, 그 제어부에 의해 일정값으로 제어되었을 때의 상기 한쪽의 자기 검출 소자에 공급하는 구동 전류와 동일한 구동 전류로 상기 자기 검출 소자의 다른 쪽의 자기 검출 소자를 구동하는 구동부를 구비하고, 상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압과 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압의 비의 출력을 얻는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 한쪽의 자기 검출 소자 및 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자가 검출하는 자속 밀도의 절대값이, 제로를 포함하지 않는 소정값인 것으로 동작하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 제어부가, 상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압에 기준 전압을 가산하는 기능과, 상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압을 일정값으로 조정하는 기능을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 신호를 샘플링하는 피드백용 샘플 홀드 회로를 상기 제어부의 전단에 설치함과 함께, 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자의 출력 신호를 샘플링하는 샘플 홀드 회로를 출력단에 설치한 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자속 발생체의 착탈 상태를, 상기 자기 검출 소자에 의한 출력 전압의 비의 출력에 의해 판정하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기 검출 소자가 홀 소자인 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
서로 이격하여 배치된 복수의 자기 검출 소자와, 그 자기 검출 소자에 대하여 상대 이동하는 자속 발생체를 구비한 위치 검출 장치에서의 위치 검출 방법에 있어서,

상기 자기 검출 소자 중 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압을 얻는 스텝과,

상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압에 기준 전압을 가산하여 일정값으로 되도록 피드백 제어하는 스텝과,

상기 피드백 제어되었을 때의 상기 한쪽의 자기 검출 소자에 공급하는 구동 전류와 동일한 구동 전류로 상기 자기 검출 소자 중 다른 쪽의 자기 검출 소자를 구동하는 스텝과,

상기 다른 쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압을 얻는 스텝을 갖고,

상기 피드백 제어하는 스텝에서, 상기 한쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압을 일정값으로 제어함으로써, 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자의 출력 전압을 얻는 스텝에서, 상기 한쪽의 자기 검출 소자가 받는 자속 밀도와 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자가 받는 자속 밀도의 비로 되는 출력 전압을 얻도록 한 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
제8항에 있어서,

상기 한쪽의 자기 검출 소자 및 상기 다른 쪽의 자기 검출 소자가 검출하는 자속 밀도의 절대값이, 제로를 포함하지 않는 소정값인 것으로 동작하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,

상기 자기 검출 소자가 홀 소자인 것을 특징으로 하는 위치 검출 방법.