WO2009147987A1 - 位置検出装置及びそれを用いたレンズ装置 - Google Patents

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WO2009147987A1
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magnetic sensor
magnetic
magnetoresistance effect
lens
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貴史 野口
努 竹谷
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アルプス電気株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a non-contact type position detection device mounted inside a lens device.
  • a rotating ring (adjustment ring) is provided on the outer periphery of the lens barrel, and the user zooms while rotating the rotating ring. It is possible to make adjustments and the like.
  • the lens unit does not return to the reference state (initial state) when not in use, and maintains the immediately preceding state. That is, when the lens unit is not in a non-sinking type that returns to the reference state when not in use, the absolute position of the lens unit (the position from the reference state) must be accurately known when using it next time.
  • Patent Document 1 discloses a noncontact angle detection device used for a lens barrel.
  • Patent Document 1 discloses an angle detection device including a magnetic detection sensor made of a Hall element and a plurality of magnets provided on the surface of a rotating body (see, eg, FIG. 4 of Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Although the rotation direction and rotation speed of the rotating body can be detected (see [0053] column of Patent Document 1), even if the relative position of the rotating body can be detected, the absolute position of the rotating body Can not be known only by the output from the angle detection device. Therefore, when the configuration of Patent Document 1 is used as a position detection device such as a lens device of a single-lens reflex camera, there is a problem that the circuit configuration on the control unit side of the camera body becomes complicated. JP, 2001-201311, A
  • the present invention is intended to solve the above-described conventional problems, and in particular, it is an object of the present invention to provide a position detection device capable of accurately detecting an absolute rotation angle of a movable portion and a lens device using the position detection device.
  • the present invention has a magnet and a non-contact type magnetic sensor provided with a magnetoresistance effect element whose electric resistance value changes with respect to an external magnetic field, and one of the magnet and the magnetic sensor is a movable portion and the other is a movable portion. Is a fixed portion, and The movable portion is rotatably supported.
  • the magnetoresistance effect element has a laminated structure of a fixed magnetic layer in which the magnetization direction is fixed, and a free magnetic layer which is formed on the fixed magnetic layer via the nonmagnetic layer and in which the magnetization direction changes with respect to the external magnetic field.
  • an absolute rotation angle of the movable portion can be detected by a linear output based on a change in electric resistance of the magnetoresistance effect element caused by a change in angle of a horizontal magnetic field flowing into the magnetic sensor. It is said that.
  • the absolute rotation angle of the movable portion can be accurately detected by the linear output.
  • absolute rotation angle refers to the rotation angle from the reference state (initial state), and is not the rotation angle (relative rotation angle) from the start position of rotation. That is, the start position of the rotation does not have to be the reference state, and the present invention can always detect the rotation angle from the reference state, even if it rotates from the start position not in the reference state.
  • the movable The rotation axis of the part is in the third direction
  • the magnet and the magnetic sensor are located away from the rotation axis, and in the reference state, the center of the magnet and the center of the magnetic sensor are on the same side in the second direction as viewed from the rotation axis.
  • the fixed portion is positioned closer to the rotational axis than the movable portion, and The interface of each layer of the magnetoresistive element is directed in a plane direction parallel to the first and second planes, and the magnetization direction of the pinned magnetic layer is a first direction,
  • the magnet is magnetized with different magnetic poles facing each other in the thickness direction, and in the reference state, the thickness direction of the magnet points in the second direction.
  • the magnet is a rectangular parallelepiped whose length dimension is longer than the width dimension and the thickness dimension, and the length direction of the magnet coincides with the first direction in the reference state.
  • the horizontal magnetic field whose angle is changed can be appropriately applied to the free magnetic layer, and the magnetoresistance effect element is rotated according to the rotation of the movable portion.
  • the electrical resistance value can be changed appropriately.
  • the linearity of the output can be improved, the linear output range can be expanded, and more accurate angle detection can be performed.
  • the magnetic sensor includes four magnetoresistive elements, and the magnetization directions of the fixed magnetic layers of the two magnetoresistive elements and the magnetization directions of the fixed magnetic layers of the remaining two magnetoresistive elements. In the reverse direction, it is preferable that these four magnetoresistive elements be bridge-connected. The output value can be increased, and more accurate detection can be performed.
  • the present invention also includes a lens barrel provided with a rotary ring, a lens unit supported so as to be movable back and forth inside the lens barrel, and the position detection device described in any of the above.
  • the lens unit moves back and forth inside the lens barrel by rotating a rotation ring
  • the position detection device is supported inside the lens barrel, and the magnetic sensor and the magnet are both provided at positions away from the rotation axis of the rotary ring, and interlocked when the rotary ring is rotated.
  • the movable portion is also rotated, and the position of the lens portion can be known by a linear output based on a change in electric resistance of the magnetoresistance effect element.
  • the movable part rotates in conjunction with the rotary ring, it is possible to accurately know the absolute position of the lens part by the output from the position detection device.
  • a linear output can be obtained, and the absolute rotation angle of the movable portion can be accurately detected.
  • FIG. 1 is a perspective view of a single-lens reflex camera
  • FIG. 2 is a schematic view of a lens apparatus attached to the single-lens reflex camera
  • FIG. 3 is a perspective view of a position detection apparatus of the present embodiment
  • FIG. 5 and 6 are front views of the position detection apparatus showing a state where the magnet (movable part) is rotated
  • FIG. 7 is a partial sectional view of the magnetoresistive element
  • FIG. 8 is a circuit diagram of the magnetic sensor Is.
  • the Z1-Z2 direction (third direction) is the direction of the optical axis (the moving direction of the lens portion), and two directions orthogonal to each other in a plane orthogonal to the Z1-Z2 direction are the X1-X2 direction (first 1 direction and Y1-Y2 direction (second direction).
  • the vertical direction in the drawing is taken as the Y1-Y2 direction
  • the horizontal direction in the drawing is taken as the X1-X2 direction.
  • a single-lens reflex camera 1 shown in FIG. 1 includes a camera body 2 and a lens device 3.
  • the lens device 3 is exchangeably mounted on the camera body 2.
  • a mirror Inside the camera body 2, a mirror, an imaging device such as a CCD, a shutter, a pentaprism, and the like are mounted.
  • a shutter button 4 is provided on the top of the camera body 2
  • a strobe 5 is provided on the front of the camera body 2
  • a display panel and various buttons are provided on the back of the camera body 2.
  • the lens device 3 includes a cylindrical lens barrel 6, the lens unit 8 of the front group lens 14 and the rear group lens 15 supported in the lens barrel 6, and an aperture mechanism (not shown) And so on.
  • the front lens group 14 and the rear lens group 15 are movably supported inside the lens barrel 6 in the optical axis direction (Z1-Z2 direction).
  • the lens barrel 6 is provided with a rotary ring (adjustment ring) 7 shown in FIG.
  • the rotary ring 7 can be manually rotated. By rotating the rotary ring 7, it is possible to move the lens unit 8 back and forth to perform zoom adjustment and the like.
  • a plurality of rotary rings 7 may be provided on the lens barrel 6 so that various adjustments can be made manually. In addition, it may be a mechanism or the like in which focus adjustment (automatic focusing) is automatically performed when zoom adjustment is manually performed.
  • the position detection device 10 of the present embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is installed inside the lens barrel 6, the position detection device 10 of the present embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is installed.
  • the position detection device 10 is configured to have a magnet 11 and a magnetic sensor 12.
  • the magnet 11 is on the movable portion side
  • the magnetic sensor 12 is on the fixed portion side.
  • the configuration may be reversed, since the wiring is connected to the magnetic sensor 12 side, it is preferable in view of the structure that the magnetic sensor 12 be the fixed portion side.
  • the magnet 11 and the magnetic sensor 12 are not in contact with each other.
  • the magnet 11 has a rectangular parallelepiped shape in which the length dimension L1 is longer than the thickness dimension H1 or the width dimension T1. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the magnet 11 is magnetized so that the front surface 11 a and the back surface 11 b opposed in the thickness direction are different in magnetic pole. In FIGS. 3 and 4, the front surface 11 a of the magnet 11 is magnetized to the S pole, and the back surface 11 b is magnetized to the N pole.
  • the thickness direction of the magnet 11 coincides with the Y1-Y2 direction
  • the length direction of the magnet 11 coincides with the X1-X2 direction.
  • the magnet 11 is supported at a position away from the rotation axis O in the Y1 direction.
  • the rotation axis O coincides with the optical axis (Z1-Z2 direction).
  • the magnet 11 is rotatable around the rotation axis O as a rotation center.
  • the magnetic sensor 12 is fixed and supported on the surface 13 b of the support plate 13.
  • the surface 13b of the support plate 13 is a plane parallel to the XY plane.
  • the magnetic sensor 12 on the fixed part side is also provided at a position separated from the rotation axis O in the Y1 direction similarly to the magnet 11. O is provided close to.
  • both the center O2 of the magnetic sensor 12 and the center O3 of the magnet 11 are located on the Y1 direction.
  • the “center O2 of the magnetic sensor 12” and the “center O3 of the magnet 11” refer to a three-dimensional center formed of the X1-X2, Y1-Y2, and Z1-Z2 directions.
  • the center O2 of the magnetic sensor 12 and the center O3 of the magnet 11 are at positions away from the Y1 direction, and at the same position with respect to the X1-X2 direction and the Z1-Z2 direction. is there.
  • the center O2 of the magnetic sensor 12 and the center O3 of the magnet 11 are both located on the Y1 direction” means that the center O2 of the magnetic sensor 12 and the center O3 of the magnet 11 are in the X1-X2 direction and Z1. -It is not at the same position with respect to the Z2 direction, and allows some misalignment (about 0.5 mm or less) such as a manufacturing error.
  • an opening 13 a is formed in the center of the support plate 13.
  • the support plate 13 may be a part of a diaphragm mechanism provided inside the lens barrel 6.
  • the magnetic sensor 12 includes four magnetoresistive elements (GMR elements) 20 to 23 connected in a bridge as shown in FIG. As shown in FIG. 8, the input terminal 24 is connected between the first magnetoresistance effect element 20 and the third magnetoresistance effect element 22 forming the bridge circuit, and the second magnetoresistance effect element 21 and the fourth magnetoresistance effect are provided.
  • the ground terminal 25 is connected between the element 23 and the ground terminal 25.
  • the output part is connected to the differential amplifier 26, and the output terminal 27 is connected to the output side of the differential amplifier 26.
  • the first magnetoresistance effect element 20 and the fourth magnetoresistance effect element 23 have the antiferromagnetic layer 28, the pinned magnetic layer 29, the nonmagnetic layer 30, the free magnetic layer 31, and the protective layer 32 from the bottom.
  • the antiferromagnetic layer 28 is, for example, IrMn or PtMn.
  • CoFe is preferably used for the pinned magnetic layer 29.
  • the pinned magnetic layer 29 may have a single layer structure of a magnetic layer, but in particular, a laminated ferri structure of magnetic layer / nonmagnetic intermediate layer / magnetic layer is preferable because stabilization of magnetization can be achieved.
  • An exchange coupling magnetic field (Hex) is generated between the pinned magnetic layer 29 and the antiferromagnetic layer 28 by heat treatment in a magnetic field, and the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 29 is fixed in the X2 direction.
  • the nonmagnetic layer 30 is formed of, for example, Cu.
  • NiFe is preferably used for the free magnetic layer 31.
  • the free magnetic layer 31 is formed of a single layer structure or a laminated structure of the magnetic layer.
  • the protective layer 32 is formed of, for example, Ta.
  • the second magnetoresistance effect element 21 and the third magnetoresistance effect element 22 are also formed in the same laminated structure as the first magnetoresistance effect element 20 and the fourth magnetoresistance effect element 23.
  • the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 29 of the third magnetoresistance effect element 22 is the X1 direction opposite to the magnetization direction (P direction) of the first magnetoresistance effect element 20 and the fourth magnetoresistance effect element 23 It is.
  • FIG. 8 shows the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layers of the magnetoresistance effect elements 20-23.
  • magnetoresistive effect elements 20 to 23 described above are GMR elements, they may be TMR elements in which the nonmagnetic layer 30 is formed of an insulating barrier layer such as Al—O or Ti—O.
  • the interface of each layer constituting each of the magnetoresistance effect elements 20 to 23 is an XY plane (see FIG. 7 and the like).
  • the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 29 shown in the portion of the magnetic sensor 12 shown in FIGS. 4 to 6 is the pinned magnetic layer 29 in the first magnetoresistance effect element 20 and the fourth magnetoresistance effect element 23. Magnetization direction (P direction).
  • the magnetization direction (F direction) of the free magnetic layer 31 of each of the magnetoresistance effect elements 20 to 23 is the Y2 direction (see also FIG. 7).
  • the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 29 and the magnetization direction (F direction) of the free magnetic layer 31 are in an orthogonal relationship.
  • the external magnetic field acting on the magnetic sensor 12 from the magnet 11 has a magnitude (magnetic field strength) sufficient to saturate the free magnetic layer 31.
  • the magnet 11 is rotated counterclockwise around the rotation axis O as a rotation center. Then, a horizontal magnetic field acting on the magnetic sensor 12 from the magnet 11 in the XY plane rotates from the Y2 direction toward the X2 direction. Therefore, as shown in FIG. 5, the magnetization direction (F direction) of the free magnetic layer 31 is inclined from the Y2 direction of FIG. 4 toward the X2 direction. As shown in FIG. 5, the magnetization angle between the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 29 and the magnetization direction (F direction) of the free magnetic layer 31 in the first magnetoresistive element 20 and the fourth magnetoresistive element 23 Becomes smaller from the orthogonal relationship of FIG.
  • the electrical resistance value of the first magnetoresistance effect element 20 and the fourth magnetoresistance effect element 23 becomes smaller due to the rotational operation of FIG. 5 as compared to the reference state of FIG.
  • the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 29 in the second and third magnetoresistance effect elements 21 and 22 and the magnetization direction (F direction) of the free magnetic layer 31 The magnetization angle increases from the orthogonal relationship of FIG. Therefore, the electrical resistance value of the second magnetoresistance effect element 21 and the third magnetoresistance effect element 22 becomes larger due to the rotational operation of FIG. 5 as compared to the reference state of FIG.
  • the magnet 11 is rotated clockwise about the rotation axis O from the reference state. Then, a horizontal magnetic field acting on the magnetic sensor 12 from the magnet 11 in the XY plane is rotated from the Y2 direction to the X1 direction. Therefore, as shown in FIG. 6, the magnetization direction (F direction) of the free magnetic layer 31 is inclined from the Y2 direction in FIG. 4 toward the X1 direction. As shown in FIG. 6, the magnetization angle between the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 29 and the magnetization direction (F direction) of the free magnetic layer 31 in the first magnetoresistive element 20 and the fourth magnetoresistive element 23 Becomes large from the orthogonal relation of FIG.
  • the electrical resistance value of the first magnetoresistance effect element 20 and the fourth magnetoresistance effect element 23 becomes larger due to the rotational operation of FIG. 6 as compared to the reference state of FIG.
  • the electrical resistance value of the second magnetoresistance effect element 21 and the third magnetoresistance effect element 22 becomes smaller due to the rotational operation of FIG. 6 as compared to the reference state of FIG.
  • the output value can be increased by combining the bridge circuits shown in FIG. 8 to obtain a differential output.
  • linear output can be obtained with respect to the rotation angle based on the change in electrical resistance of the magnetoresistance effect elements 20 to 23 shown in FIGS. 4 to 6.
  • the absolute rotation angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the magnet 11 as the movable portion can be detected by the linear output based on the electric resistance change of the magnetoresistance effect elements 20 to 23.
  • “absolute rotation angles ⁇ 1 and ⁇ 2” refer to the rotation angles from the reference state (initial state) where the rotation angle is 0 °, and the rotation angles (relative rotation angles) from the rotation start position is not.
  • the state of FIG. 5 is the start position of rotation
  • the state of FIG. 5 is further rotated counterclockwise by ⁇ 3 in this embodiment, not only the rotation angle ⁇ 3 but also absolute rotation
  • the angle ( ⁇ 1 + ⁇ 3) can be known by the linear output of the position detection device 10.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the rotation angle and the output in the position detection device 10 of the present embodiment.
  • the width dimension T1 of the magnet 11 is 4 mm
  • the length dimension L1 of the magnet 11 is 45 mm
  • the thickness dimension H1 of the magnet 11 is 6 mm.
  • ferrite was used for the magnet 11.
  • distance T2 between the magnetic sensor 12 and the magnet 11 in the reference state of FIG. 4 was 5 mm.
  • the distance T3 from the rotation axis O to the center O2 of the magnetic sensor 12 is 15 mm.
  • the distance T4 from the rotation axis O to the center of the magnet 11 was 23 mm.
  • the drive voltage was 3V.
  • FIG. 9 is the output of the half bridge.
  • the rotation angles ⁇ 1 and ⁇ 2 were performed up to 60 °. As shown in FIG. 9, it was found that the linearity of the output was excellent and a linear output could be obtained.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the rotation angles ⁇ 1 and ⁇ 2 and the magnetic flux density of the horizontal magnetic field acting on the magnetic sensor 12. As shown in FIG. 10, when the rotation angle is 0 ° (reference state), the magnetic flux density is the largest, and the magnetic flux density gradually decreases as the rotation angles ⁇ 1 and ⁇ 2 increase, but the rotation angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are about 60 ° It has been found that a magnetic flux density large enough to saturate the free magnetic layer 31 is obtained.
  • a linear output is obtained for a predetermined rotation angle, so by detecting the output value of the position detection device 10, the absolute rotation angle of the magnet 11 which is a movable portion (The rotation angle from the reference state) can be accurately detected.
  • the linearity error can be set to 1% or less.
  • the magnet 11 and the magnetic sensor 12 are disposed as follows. Is preferred.
  • both the magnet 11 and the magnetic sensor 12 are disposed at a position away from the rotation axis O in the Y1 direction.
  • the distance T2 between the magnet 11 and the magnetic sensor 12 is appropriately adjusted in order to obtain a magnetic flux density sufficient to magnetically saturate the free magnetic layer 31 at all times.
  • an opening 13 a is provided at the center of the support plate 13 that supports the magnetic sensor 12.
  • the opening 13 a is a portion through which the optical axis passes when the position detection device 10 is installed inside the lens barrel 6. Therefore, in the embodiment shown in FIG.
  • the magnetic sensor 12 as the fixed part is positioned closer to the rotation axis than the magnet 11 as the movable part.
  • the change in distance between the magnet 11 and the magnetic sensor 12 is small and the magnetic sensor 12 is saturated. It becomes possible to operate a horizontal magnetic field having only a sufficient magnetic flux density in a wide rotation angle range.
  • the magnetic sensor 12 which is a fixed part is provided at a position separated from the rotation axis than the magnet 11 which is a movable part, a vertical horizontal magnetic field component coming out from near the magnetic pole center of the magnet 11 when the magnet 11 rotates.
  • the distorted horizontal magnetic field component that wraps around from the N pole to the S pole is more likely to enter the magnetic sensor 12 at a stage of small rotation angle.
  • the magnetic sensor 12 as the fixed part closer to the rotation axis than the magnet 11 as the movable part as in the present embodiment, the vertical horizontal magnetic field component emerging from near the magnetic pole center of the magnet 11 is rotated. It can be operated at a wide range of angles.
  • the position detection device 10 of the present embodiment is installed inside the lens device 3 as shown in FIG.
  • the position detection apparatus 10 of this embodiment is installed so that the magnet 11 which is a movable part rotates in response to the rotation of the rotary ring 7. At this time, although it is preferable that the magnet 11 rotates but does not move linearly in the Z1-Z2 direction, it is preferable to connect the magnet 11 to the rotary ring 7.
  • the present embodiment can be preferably applied to the position detection of the lens unit 8 of the lens device 3 used in the single-lens reflex camera 1 in which the state immediately before use is maintained, not the sinking type.
  • linear output can be obtained up to about 60 ° of the rotation angles ⁇ 1 and ⁇ 2 from the reference position, but the rotation angle of the rotary ring 7 required for zoom adjustment etc. Since it is about ⁇ 45 °, highly accurate position detection can be performed using the position detection device 10 of this embodiment.
  • the position detection device 10 in the present embodiment can be applied to other than the lens device 3 of the single-lens reflex camera 1.
  • Perspective view of single-lens reflex camera A schematic view of a lens device attached to a single-lens reflex camera, A perspective view of the position detection device of the present embodiment, Front view of reference position detection device, A front view of a position detection device showing a state in which a magnet (movable part) is rotated; A front view of a position detection device showing a state in which a magnet (movable part) is rotated; A partial sectional view of the magnetoresistive element, Circuit diagram of the magnetic sensor, Graph showing the relationship between rotation angle and output value, Graph showing the relationship between rotation angle and magnetic flux density,
  • Reference Signs List 1 single-lens reflex camera 2 camera body 3 lens device 6 lens barrel 7 rotary ring 8 lens unit 10 position detection device 11 magnet 12 magnetic sensor 13 support plate 20 to 23 magnetoresistance effect element 24 output terminal 25 ground terminal 26 differential amplifier 27 Output terminal 28 Antiferromagnetic layer 29 Fixed magnetic layer 30 Nonmagnetic layer 31 Free magnetic layer 32 Protective layer

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Abstract

【課題】　特に、可動部の絶対的な回転角度を正確に検知できる位置検出装置及びそれを用いたレンズ装置を提供することを目的としている。 【解決手段】磁石１１と、外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子を備えた非接触式の磁気センサ１２とを有する。磁石１１と磁気センサ１２のうち一方が可動部で他方が固定部である。可動部は、回転可能に支持されている。磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、固定磁性層に非磁性層を介して形成され前記外部磁界に対して磁化方向が変動するフリー磁性層との積層構造を有して構成されている。可動部が回転したときに、磁気センサ１２に流入する水平磁場の角度変化に伴う磁気抵抗効果素子の電気抵抗変化に基づく出力により可動部の絶対的な回転角度を検知できる。

Description

位置検出装置及びそれを用いたレンズ装置
　本発明は、例えば、レンズ装置の内部に搭載される非接触式の位置検出装置に関する。
　例えば、一眼レフカメラに取り付けられているレンズ装置（レンズユニット）には、回転環（調整用リング）がレンズ鏡筒の外周に設けられており、使用者は、この回転環を回転させながらズーム調整等を行うことが可能となっている。
　ところで、従来では、回転環の回転角度（レンズ部の位置）を検知するために接触式の抵抗センサを用いていた。しかしながら、このようなセンサでは耐久性に問題があった。そのため、非接触式センサを用いることが望ましい。
　また、一眼レフカメラに取り付けられるレンズ装置では、非使用のときにレンズ部が基準状態（初期状態）に戻らず、直前状態を維持する。すなわち非使用のときにレンズ部が基準状態に戻る沈動式でない場合、次に使用するときには、レンズ部の絶対位置（基準状態からの位置）を正確に把握できなければならない。
　例えば下記の特許文献１にはレンズ鏡筒に用いた非接触式の角度検出装置が開示されている。特許文献１では、ホール素子よりなる磁気検出センサと、回転体の表面に設けられた複数のマグネットとからなる角度検出装置が開示されている（特許文献１の図４等参照）。
　しかしながら特許文献１に記載された発明では、回転体の回転方向や回転スピードを検出でき（特許文献１の［００５３］欄参照）、回転体の相対位置を検出できても、回転体の絶対位置を角度検出装置からの出力だけでは知ることができない。よって特許文献１の構成を、一眼レフカメラのレンズ装置等の位置検出装置として用いると、カメラ本体の制御部側の回路構成が複雑化する等の問題があった。
特開２００１－２０１３１１号公報
　そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、可動部の絶対的な回転角度を正確に検知できる位置検出装置及びそれを用いたレンズ装置を提供することを目的としている。
　本発明は、磁石と、外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子を備えた非接触式の磁気センサとを有し、前記磁石と前記磁気センサのうち一方が可動部で他方が固定部である位置検出装置であって、
　前記可動部は、回転可能に支持されており、
　前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して形成され前記外部磁界に対して磁化方向が変動するフリー磁性層との積層構造を有して構成されており、
　前記可動部が回転したときに、前記磁気センサに流入する水平磁場の角度変化に伴う前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗変化に基づくリニア出力により前記可動部の絶対的な回転角度を検知できることを特徴とするものである。
　本発明によれば、リニア出力により、可動部の絶対的な回転角度を正確に検知できる。ここで「絶対的な回転角度」とは、基準状態（初期状態）からの回転角度を指し、回転の開始位置からの回転角度（相対的な回転角度）ではない。すなわち、回転の開始位置が基準状態でなくてもよく、基準状態にない開始位置から回転しても、本発明では、常に、基準状態からの回転角度を検知することが出来る。
　本発明では、直交する２方向を第１方向、及び第２方向とし、前記第１方向と前記第２方向から成る第１－第２平面に直交する方向を第３方向としたとき、前記可動部の回転軸は第３方向にあり、
　前記磁石及び前記磁気センサは、前記回転軸から離れた位置にあり、しかも基準状態では、前記磁石の中心と、前記磁気センサの中心とが、前記回転軸から見て第２方向の同じ側に位置しており、
　前記固定部は前記可動部よりも回転軸寄りに位置しており、
　前記磁気抵抗効果素子の各層の界面は前記第１－第２平面と平行な面方向を向いており、固定磁性層の磁化方向は第１方向であり、
　前記磁石は、厚さ方向にて対向する表面及び裏面が異なる磁極に着磁され、前記基準状態では、前記磁石の厚さ方向が前記第２方向を向いており、
　前記可動部が前記回転軸を回転中心として回転することにより、前記フリー磁性層に対し前記第１－第２平面内で作用する水平磁場の方向が変化することで、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗値がリニアに変化することが好ましい。
　また、前記磁石は、幅寸法及び厚さ寸法より長さ寸法が長い直方体形状であり、前記磁石の長さ方向は、前記基準状態では前記第１方向に一致していることが好ましい。
　上記した配置とすることで、可動部が回転したときに、適切に、フリー磁性層に対して角度変化した水平磁場を作用させることが出来、可動部の回転に応じて、磁気抵抗効果素子の電気抵抗値を適切に変化させることが出来る。しかも出力のリニアリティを向上させることができるとともに、リニア出力範囲を広げることができ、より正確な角度検知を行うことが出来る。
　また本発明では、前記磁気センサは４個の磁気抵抗効果素子を備え、２個の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向と、残り２個の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向とが逆方向であり、これら４個の磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されていることが好ましい。出力値を大きくでき、より高精度な検知を行うことが出来る。
　また本発明は、回転環を備えるレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒の内部で進退移動可能に支持されたレンズ部と、上記のいずれかに記載された位置検出装置と、を有し、前記回転環を回転させることでレンズ部が前記レンズ鏡筒の内部を進退移動するレンズ装置において、
　前記位置検出装置は前記レンズ鏡筒の内部に支持され、前記磁気センサ及び前記磁石は共に前記回転環の回転軸から離れた位置に設けられており、前記回転環を回転させたときに連動して前記可動部も回転し、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗変化に基づくリニア出力により前記レンズ部の位置を知ることができることを特徴とするものである。
　可動部が回転環と連動して回転するため、位置検出装置からの出力により、レンズ部の絶対位置を正確に知ることが可能である。
　本発明の位置検出装置によれば、リニア出力を得ることができ、可動部の絶対的な回転角度を正確に検知できる。
　図１は、一眼レフカメラの斜視図、図２は一眼レフカメラに取り付けられるレンズ装置の模式図、図３は本実施形態の位置検出装置の斜視図、図４は、基準状態の位置検出装置の正面図、図５，図６は、磁石（可動部）が回転した状態を示す位置検出装置の正面図、図７は、磁気抵抗効果素子の部分断面図、図８は磁気センサの回路図、である。
　この実施形態では、Ｚ１－Ｚ２方向（第３方向）は光軸方向（レンズ部の進退移動方向）であり、Ｚ１－Ｚ２方向に直交する平面内で直交する２方向をＸ１－Ｘ２方向（第１方向）、及びＹ１－Ｙ２方向（第２方向）とする。この明細書では、例えば図４の正面図における紙面縦方向をＹ１－Ｙ２方向、紙面横方向をＸ１－Ｘ２方向とする。
　図１に示す一眼レフカメラ１は、カメラ本体２とレンズ装置３とを備えて構成される。レンズ装置３はカメラ本体２に対して交換可能に装着されている。
　カメラ本体２の内部にはミラー、ＣＣＤ等の撮像素子、シャッター、ペンタプリズム等が搭載されている。
　カメラ本体２の上面にはシャッター釦４、カメラ本体２の正面にはストロボ５、カメラ本体２の裏面には、表示パネルや各種釦が設けられている。
　図２に示すように、レンズ装置３は、円筒状のレンズ鏡筒６と、レンズ鏡筒６内に支持された前群レンズ１４及び後群レンズ１５のレンズ部８、絞り機構（図示しない）等を備えて構成される。
　前群レンズ１４及び後群レンズ１５は、レンズ鏡筒６の内部を光軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に進退移動可能に支持されている。
　レンズ鏡筒６には図１に示す回転環（調整用リング）７が設けられている。この回転環７は手動で回転操作でき、この回転環７を回転させることで、レンズ部８を進退移動させてズーム調整等を行うことが可能になっている。なお、回転環７は、レンズ鏡筒６に複数設けられて、様々な調整を手動で行える構成であってもよい。またズーム調整を手動で行ったとき、自動でフォーカス調整（オートフォーカス）が行われる機構等であってもよい。
　図２に示すようにレンズ鏡筒６の内部には図３，図４に示す本実施形態の位置検出装置１０が設置されている。
　位置検出装置１０は、磁石１１と磁気センサ１２とを有して構成される。この実施形態では磁石１１が可動部側で、磁気センサ１２が固定部側である。逆でもよいが、磁気センサ１２側には配線が接続されるため、磁気センサ１２を固定部側としたほうが構造上好ましい。磁石１１と磁気センサ１２は非接触である。
　磁石１１は、厚さ寸法Ｈ１や幅寸法Ｔ１に比べて長さ寸法Ｌ１が長い直方体形状である。図３，図４に示すように磁石１１は厚さ方向に対向する表面１１ａと裏面１１ｂとが異なる磁極に着磁されている。図３，図４では、磁石１１の表面１１ａがＳ極に、裏面１１ｂがＮ極に着磁されている。
　図３，図４に示すように基準状態（初期状態）では、磁石１１の厚さ方向がＹ１－Ｙ２方向に一致し、また磁石１１の長さ方向がＸ１－Ｘ２方向に一致している。
　図４に示すように磁石１１は、回転軸ＯからＹ１方向に離れた位置に支持されている。回転軸Ｏは光軸（Ｚ１－Ｚ２方向）に一致している。そして、図４の基準状態から図５，図６のように、磁石１１は回転軸Ｏを回転中心として回転可能になっている。
　図３，図４に示すように磁気センサ１２は、支持板１３の表面１３ｂに固定支持されている。支持板１３の表面１３ｂはＸ－Ｙ平面と平行な面である。
　図３，図４に示すように、固定部側である磁気センサ１２も、磁石１１と同様に回転軸ＯからＹ１方向に離れた位置に設けられるが、磁気センサ１２は磁石１１よりも回転軸Ｏ寄りに設けられている。
　図３，図４に示す基準状態では、磁気センサ１２の中心Ｏ２及び磁石１１の中心Ｏ３が共に、Ｙ１方向上に位置している。ここで、「磁気センサ１２の中心Ｏ２」及び「磁石１１の中心Ｏ３」とは、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、及びＺ１－Ｚ２方向からなる三次元の中心を指す。また、換言すれば、基準状態では、磁気センサ１２の中心Ｏ２及び磁石１１の中心Ｏ３は、Ｙ１方向に対して離れた位置にあり、Ｘ１－Ｘ２方向及びＺ１－Ｚ２方向に対して同位置にある。ただし、「磁気センサ１２の中心Ｏ２及び磁石１１の中心Ｏ３が共に、Ｙ１方向上に位置している」とは、磁気センサ１２の中心Ｏ２及び磁石１１の中心Ｏ３が、Ｘ１－Ｘ２方向及びＺ１－Ｚ２方向に対して同位置になく、製造誤差等の多少の位置ずれ（０．５ｍｍ以下程度）を許容する。
　図３，図４に示すように支持板１３には中央に開口部１３ａが形成されている。この支持板１３は、レンズ鏡筒６内部に設けられる絞り機構の部分であってもよい。
　磁気センサ１２は、図８に示すブリッジ接続された４個の磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）２０～２３を備える。図８に示すようにブリッジ回路を構成する第１磁気抵抗効果素子２０と第３磁気抵抗効果素子２２との間に入力端子２４が接続され、第２磁気抵抗効果素子２１と第４磁気抵抗効果素子２３との間にグランド端子２５が接続される。
　図８に示すように直列接続される第１磁気抵抗効果素子２０と第２磁気抵抗効果素子２１の間の出力部と、第３磁気抵抗効果素子２２と第４磁気抵抗効果素子２３の間の出力部が差動増幅器２６に接続され、差動増幅器２６の出力側に出力端子２７が接続されている。
　図７に示すように、第１磁気抵抗効果素子２０及び第４磁気抵抗効果素子２３は、下から反強磁性層２８、固定磁性層２９、非磁性層３０、フリー磁性層３１及び保護層３２の順に積層されている。反強磁性層２８は例えばＩｒＭｎやＰｔＭｎである。固定磁性層２９にはＣｏＦｅが好ましく使用される。固定磁性層２９は磁性層の単層構造であってもよいが、特に磁性層／非磁性中間層／磁性層の積層フェリ構造であることが磁化の安定化を図ることができ好適である。固定磁性層２９と反強磁性層２８との間には磁場中熱処理にて交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じ固定磁性層２９の磁化方向（Ｐ方向）はＸ２方向に固定される。非磁性層３０は例えばＣｕで形成される。フリー磁性層３１はＮｉＦｅが好ましく使用される。フリー磁性層３１は磁性層の単層構造や積層構造で形成される。保護層３２は例えばＴａで形成される。
　一方、第２磁気抵抗効果素子２１及び第３磁気抵抗効果素子２２も第１磁気抵抗効果素子２０及び第４磁気抵抗効果素子２３と同じ積層構造で形成されるが、第２磁気抵抗効果素子２１及び第３磁気抵抗効果素子２２の固定磁性層２９の磁化方向（Ｐ方向）は、第１磁気抵抗効果素子２０及び第４磁気抵抗効果素子２３の磁化方向（Ｐ方向）と逆方向のＸ１方向である。図８には、磁気抵抗効果素子２０～２３の固定磁性層の磁化方向（Ｐ方向）が示されている。
　上記した磁気抵抗効果素子２０～２３はいずれもＧＭＲ素子であったが、非磁性層３０の部分がＡｌ－ＯやＴｉ－Ｏ等の絶縁障壁層で形成されたＴＭＲ素子であってもよい。
　各磁気抵抗効果素子２０～２３を構成する各層の界面はＸ－Ｙ平面である（図７等参照）。
　次に、図４，図５，図６を用いて磁石１１を基準状態から回転動作させたときの電気抵抗変化等について説明する。なお図４～図６に示す磁気センサ１２の部分に図示された固定磁性層２９の磁化方向（Ｐ方向）は、第１磁気抵抗効果素子２０及び第４磁気抵抗効果素子２３における固定磁性層２９の磁化方向（Ｐ方向）である。
　図４に示す基準状態では、磁石１１から磁気センサ１２にＹ２方向の外部磁界（水平磁場）が作用している。このため、各磁気抵抗効果素子２０～２３のフリー磁性層３１の磁化方向（Ｆ方向）は、Ｙ２方向となっている（図７も参照）。
　したがって図４に示す基準状態では、固定磁性層２９の磁化方向（Ｐ方向）とフリー磁性層３１の磁化方向（Ｆ方向）とが直交関係にある。
　また本実施形態では、磁石１１から磁気センサ１２に作用する外部磁界はフリー磁性層３１を飽和させるに十分な大きさ（磁界強度）である。
　次に、図５のように基準状態から、磁石１１を反時計方向に回転軸Ｏを回転中心として回転させる。すると、磁石１１から磁気センサ１２にＸ－Ｙ平面内で作用する水平磁場がＹ２方向からＸ２方向に向けて回転する。よって図５のようにフリー磁性層３１の磁化方向（Ｆ方向）は、図４のＹ２方向からＸ２方向に向けて傾く。図５に示すように第１磁気抵抗効果素子２０及び第４磁気抵抗効果素子２３における固定磁性層２９の磁化方向（Ｐ方向）と、フリー磁性層３１の磁化方向（Ｆ方向）間の磁化角度は、図４の直交関係から小さくなる。よって、第１磁気抵抗効果素子２０及び第４磁気抵抗効果素子２３の電気抵抗値は、図４の基準状態に比べて図５の回転動作により小さくなる。一方、図５の状態では、第２磁気抵抗効果素子２１及び第３磁気抵抗効果素子２２における固定磁性層２９の磁化方向（Ｐ方向）と、フリー磁性層３１の磁化方向（Ｆ方向）間の磁化角度は、図４の直交関係から大きくなる。よって、第２磁気抵抗効果素子２１及び第３磁気抵抗効果素子２２の電気抵抗値は、図４の基準状態に比べて図５の回転動作により大きくなる。
　次に、図６のように基準状態から磁石１１を時計方向に回転軸Ｏを回転中心として回転させる。すると、磁石１１から磁気センサ１２にＸ－Ｙ平面内で作用する水平磁場がＹ２方向からＸ１方向に向けて回転する。よって図６のようにフリー磁性層３１の磁化方向（Ｆ方向）は、図４のＹ２方向からＸ１方向に向けて傾く。図６に示すように第１磁気抵抗効果素子２０及び第４磁気抵抗効果素子２３における固定磁性層２９の磁化方向（Ｐ方向）と、フリー磁性層３１の磁化方向（Ｆ方向）間の磁化角度は、図４の直交関係から大きくなる。よって、第１磁気抵抗効果素子２０及び第４磁気抵抗効果素子２３の電気抵抗値は、図４の基準状態に比べて図６の回転動作により大きくなる。一方、図６の状態では、第２磁気抵抗効果素子２１及び第３磁気抵抗効果素子２２における固定磁性層２９の磁化方向（Ｐ方向）と、フリー磁性層３１の磁化方向（Ｆ方向）間の磁化角度は、図４の直交関係から小さくなる。よって、第２磁気抵抗効果素子２１及び第３磁気抵抗効果素子２２の電気抵抗値は、図４の基準状態に比べて図６の回転動作により小さくなる。
　上記したように第１磁気抵抗効果素子２０及び第４磁気抵抗効果素子２３の電気抵抗変化と第２磁気抵抗効果素子２１及び第３磁気抵抗効果素子２２の電気抵抗変化の増減は逆傾向にある。よって図８に示すブリッジ回路を組み差動出力を得ることで出力値を大きくできる。
　本実施形態では、図４～図６に示す磁気抵抗効果素子２０～２３の電気抵抗変化に基づき、回転角度に対してリニア出力を得ることが出来る。
　よって本実施形態の位置検出装置１０によれば、可動部としての磁石１１の絶対的な回転角度θ１，θ２を、磁気抵抗効果素子２０～２３の電気抵抗変化に基づくリニア出力により検知することが出来る。ここで「絶対的な回転角度θ１，θ２」とは、回転角度が０°である基準状態（初期状態）からの回転角度を指し、回転の開始位置からの回転角度（相対的な回転角度）ではない。例えば、図５の状態が回転の開始位置であるとしたとき、図５の状態から、さらに反時計方向にθ３だけ回転させると、本実施形態では、回転角度θ３だけでなく、絶対的な回転角度（θ１＋θ３）を、位置検出装置１０のリニア出力によって知ることができる。
　図９は、本実施形態の位置検出装置１０における回転角度と出力との関係を示すグラフである。実験では、磁石１１の幅寸法Ｔ１を４ｍｍ、磁石１１の長さ寸法Ｌ１を４５ｍｍ、磁石１１の厚さ寸法Ｈ１を６ｍｍとした。また、磁石１１にはフェライトを用いた。また、図４の基準状態での磁気センサ１２と磁石１１間の距離Ｔ２を５ｍｍとした。また回転軸Ｏから磁気センサ１２の中心Ｏ２までの距離Ｔ３を１５ｍｍとした。また回転軸Ｏから磁石１１の中心までの距離Ｔ４を２３ｍｍとした。また駆動電圧を３Ｖとした。
　図９は、ハーフブリッジの出力である。実験では、回転角度θ１，θ２を６０°まで行った。図９に示すように、出力の直線性に優れリニア出力を得ることが出来るとわかった。
　図１０は、回転角度θ１，θ２と磁気センサ１２に作用する水平磁場の磁束密度との関係を示すグラフである。図１０に示すように回転角度が０°（基準状態）のとき、最も磁束密度が大きく、回転角度θ１，θ２が大きくなると徐々に磁束密度は低下したが、回転角度θ１，θ２が６０°程度までは、フリー磁性層３１を飽和するに十分な大きさの磁束密度が得られることがわかった。
　図９のように、本実施形態では、所定の回転角度に対してリニア出力が得られるため、位置検出装置１０の出力値を検出することにより、可動部である磁石１１の絶対的な回転角度（基準状態からの回転角度）を正確に検知することが出来る。なお本実施形態ではリニアリティ誤差を１％以下に設定できる。
　また、図９に示すように、ヒステリシスが無く出力のリニアリティ（直線性）を向上でき、リニア特性を得ることができる回転角度範囲を広げるには、次のように磁石１１及び磁気センサ１２を配置することが好適である。
　まず図４に示すように、基準状態では、磁石１１及び磁気センサ１２を共に回転軸ＯからＹ１方向に離した位置に配置する。このとき、磁石１１が所定の回転角度で回転したときに、常に、フリー磁性層３１を磁気飽和するに十分な磁束密度を得るために、磁石１１と磁気センサ１２間の距離Ｔ２を適切に調整する。図４に示すように磁気センサ１２を支持する支持板１３の中央には開口部１３ａが設けられている。この実施形態では、開口部１３ａは、位置検出装置１０をレンズ鏡筒６の内部に設置したときに光軸が通る部分である。よって、図４に示す実施形態では、そもそも、磁気センサ１２を回転中心に設置することは不可能であるが、上記した理由が無くても、磁気センサ１２を回転中心に設置することは好ましくない。磁気センサ１２を回転中心に設置すると、磁石１１と磁気センサ１２間の距離が離れる。そのため、磁気センサ１２に飽和させるだけの十分な磁束密度を有する水平磁場を作用させにくくなり、また、磁気センサ１２に作用する水平磁場の方向に歪みが生じやすくなる。
　また本実施形態では、固定部である磁気センサ１２を可動部である磁石１１よりも回転軸寄りに位置させている。このように配置すると、図４の基準状態から図５，図６のように可動部である磁石１１が回転したとき、磁石１１と磁気センサ１２間の距離変化が小さく、磁気センサ１２に飽和させるだけの十分な磁束密度を有する水平磁場を、広い回転角度範囲にて作用させることが可能になる。また、固定部である磁気センサ１２を、可動部である磁石１１よりも回転軸から離した位置に設けると、磁石１１が回転したときに、磁石１１の磁極中心付近から出る垂直な水平磁場成分よりも、Ｎ極からＳ極に回りこむ歪んだ水平磁場成分が小さい回転角度の段階で磁気センサ１２に入り込みやすくなる。一方、本実施形態のように、固定部である磁気センサ１２を、可動部である磁石１１よりも回転軸寄りに設けることで、磁石１１の磁極中心付近から出る垂直な水平磁場成分を、回転角度の広い範囲で作用させることができる。
　以上により、ヒステリシスが無く出力の直線性（リニア特性）を向上でき、リニア特性を得ることができる角度範囲を広げることが出来る。
　本実施形態の位置検出装置１０は、図２に示すようにレンズ装置３の内部に設置される。本実施形態の位置検出装置１０は、回転環７を回転させたときに連動して可動部である磁石１１が回転するように設置する。なおこのとき磁石１１は回転するが、Ｚ１－Ｚ２方向に直線移動しないことが好ましいため、磁石１１を回転環７に連結させることが好適である。
　図１，図２に示す回転環７を回転させると、レンズ部８が光軸であるＺ１－Ｚ２方向に直線移動してズーム調整等が行われる。このとき、回転環７とともに磁石１１も図４の基準状態から図５や図６のように回転する。これにより、回転角度に対応した出力（図９参照）を位置検出装置１０より得ることが出来る。この出力に基づいて、レンズ部８の絶対位置を検知することが出来る。よって、図４の基準状態にない途中位置から回転環７を回転させても、位置検出装置１０のリニア出力から、レンズ部８の絶対位置を正確に知ることが出来る。
　また図９に示すリニア出力を得ることが出来るため、レンズ部８の絶対位置を高精度に検知することが出来る。よって本実施形態は、沈動式でなく使用直前の状態が維持される、一眼レフカメラ１に使用されるレンズ装置３のレンズ部８の位置検出に好ましく適用できる。
　また本実施形態では、図９に示すように、例えば、基準位置からの回転角度θ１，θ２が６０°程度までリニア出力を得ることが出来るが、ズーム調整等に求められる回転環７の回転角度は±４５°程度であるため、本実施形態の位置検出装置１０を用いれば、高精度な位置検出を行うことが出来る。
　なお本実施形態における位置検出装置１０は、一眼レフカメラ１のレンズ装置３以外にも適用できる。
一眼レフカメラの斜視図、 一眼レフカメラに取り付けられるレンズ装置の模式図、 本実施形態の位置検出装置の斜視図、 基準状態の位置検出装置の正面図、 磁石（可動部）が回転した状態を示す位置検出装置の正面図、 磁石（可動部）が回転した状態を示す位置検出装置の正面図、 磁気抵抗効果素子の部分断面図、 磁気センサの回路図、 回転角度と出力値の関係を示すグラフ、 回転角度と磁束密度との関係を示すグラフ、
１　一眼レフカメラ
２　カメラ本体
３　レンズ装置
６　レンズ鏡筒
７　回転環
８　レンズ部
１０　位置検出装置
１１　磁石
１２　磁気センサ
１３　支持板
２０～２３　磁気抵抗効果素子
２４　出力端子
２５　グランド端子
２６　差動増幅器
２７　出力端子
２８　反強磁性層
２９　固定磁性層
３０　非磁性層
３１　フリー磁性層
３２　保護層

Claims (5)

  1. 　磁石と、外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子を備えた非接触式の磁気センサとを有し、前記磁石と前記磁気センサのうち一方が可動部で他方が固定部である位置検出装置であって、
    　前記可動部は、回転可能に支持されており、
    　前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して形成され前記外部磁界に対して磁化方向が変動するフリー磁性層との積層構造を有して構成されており、
    　前記可動部が回転したときに、前記磁気センサに流入する水平磁場の角度変化に伴う前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗変化に基づくリニア出力により前記可動部の絶対的な回転角度を検知できることを特徴とする位置検出装置。
  2. 　直交する２方向を第１方向、及び第２方向とし、前記第１方向と前記第２方向から成る第１－第２平面に直交する方向を第３方向としたとき、前記可動部の回転軸は第３方向にあり、
    　前記磁石及び前記磁気センサは、前記回転軸から離れた位置にあり、しかも基準状態では、前記磁石の中心と、前記磁気センサの中心とが、前記回転軸から見て第２方向の同じ側に位置しており、
    　前記固定部は前記可動部よりも回転軸寄りに位置しており、
    　前記磁気抵抗効果素子の各層の界面は前記第１－第２平面と平行な面方向を向いており、固定磁性層の磁化方向は第１方向であり、
    　前記磁石は、厚さ方向にて対向する表面及び裏面が異なる磁極に着磁され、前記基準状態では、前記磁石の厚さ方向が前記第２方向を向いており、
    　前記可動部が前記回転軸を回転中心として回転することにより、前記フリー磁性層に対し前記第１－第２平面内で作用する水平磁場の方向が変化することで、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗値がリニアに変化する請求項１記載の位置検出装置。
  3. 　前記磁石は、幅寸法及び厚さ寸法より長さ寸法が長い直方体形状であり、前記磁石の長さ方向は、前記基準状態では前記第１方向に一致している請求項２記載の位置検出装置。
  4. 　前記磁気センサは４個の磁気抵抗効果素子を備え、２個の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向と、残り２個の磁気抵抗効果素子の固定磁性層の磁化方向とが逆方向であり、これら４個の磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されている請求項１ないし３のいずれかに記載の位置検出装置。
  5. 　回転環を備えるレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒の内部で進退移動可能に支持されたレンズ部と、請求項１ないし４のいずれかに記載された位置検出装置と、を有し、前記回転環を回転させることでレンズ部が前記レンズ鏡筒の内部を進退移動するレンズ装置において、
    　前記位置検出装置は前記レンズ鏡筒の内部に支持され、前記磁気センサ及び前記磁石は共に前記回転環の回転軸から離れた位置に設けられており、前記回転環を回転させたときに連動して前記可動部も回転し、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗変化に基づくリニア出力により前記レンズ部の絶対位置を知ることができることを特徴とするレンズ装置。
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