(57)【要約】【課題】磁気センサを用いて、感度が高い位置検出装置を実現する。【解決手段】位置検出装置１は、第１の磁界を発生する第１の磁界発生部１１と、第２の磁界を発生する第２の磁界発生部１２と、磁気センサ２０を備えている。第２の磁界発生部１２は、第１の磁界発生部１１に対する相対的な位置が変化可能である。磁気センサ２０は、検出位置において、第１の磁界と第２の磁界との合成磁界である検出対象磁界を検出し、検出対象磁界の方向に対応した検出信号を生成する。第１の磁界発生部１１に対する第２の磁界発生部１２の相対的な位置が変化すると、検出位置における第１の磁界の強度および方向と検出位置における第２の磁界の方向は変化しないが、検出位置における第２の磁界の強度は変化する。検出位置において、第２の磁界の方向が第１の磁界の方向に対してなす相対角度は、９０°より大きく１８０°より小さい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、
前記第１の磁界発生部に対する相対的な位置が変化可能に設けられ、第２の磁界を発生する第２の磁界発生部と、
所定の検出位置における検出対象磁界を検出し、前記検出対象磁界の方向に対応した検出信号を生成する磁気センサとを備えた位置検出装置であって、
前記第１の磁界発生部に対する前記第２の磁界発生部の相対的な位置が変化すると、前記検出位置における前記第１の磁界の強度および方向と前記検出位置における前記第２の磁界の方向は変化しないが、前記検出位置における前記第２の磁界の強度は変化し、
前記検出対象磁界は、前記検出位置における前記第１の磁界と前記第２の磁界との合成磁界であり、
前記検出位置において、前記第２の磁界の方向が前記第１の磁界の方向に対してなす相対角度は、９０°より大きく１８０°より小さいことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記相対角度は、１０５°から１６５°の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記相対角度は、１０５°から１４５°の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記第１の磁界発生部に対する前記第２の磁界発生部の相対的な位置の変化により、前記検出位置と前記第２の磁界発生部との間の距離が変化することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記第１の磁界発生部は、互いに異なる位置に配置された２つの磁石を有し、
前記第１の磁界は、前記２つの磁石がそれぞれ発生する２つの磁界が合成されたものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項６】
更に、前記第１の磁界発生部を保持する第１の保持部材と、前記第１の保持部材に対して一方向に位置変更可能に設けられ、前記第２の磁界発生部を保持する第２の保持部材とを備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第２の保持部材は、レンズを保持するものであり、且つ前記第１の保持部材に対して前記レンズの光軸方向に位置変更可能に設けられていることを特徴とする請求項６記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサを用いた位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の用途で、磁気センサを用いた位置検出装置が利用されている。以下、磁気センサを用いた位置検出装置を、磁気式の位置検出装置と言う。磁気式の位置検出装置は、例えば、スマートフォンに内蔵された、オートフォーカス機構を備えたカメラモジュールにおいて、レンズの位置を検出するために用いられている。
【０００３】
特許文献１には、レンズが基板に対して移動可能に設けられたオートフォーカス機構において、第１の方向の一定の大きさの第１の磁界と、レンズと共に移動する磁石によって生成された第２の方向の第２の磁界との相互作用によって生じる合成ベクトルを位置センサによって検出する技術が記載されている。第２の方向は、第１の方向に対して直交している。この技術では、レンズの位置に応じて第２の磁界の大きさが変化し、その結果、合成ベクトルが第２の方向に対してなす角度（以下、合成ベクトルの角度と言う。）も変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／０２３１５２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術によれば、合成ベクトルの角度を検出することによって、レンズの位置を検出することができる。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された技術では、レンズの位置の変化量に対する合成ベクトルの角度の変化量の比率が小さく、その結果、位置検出の感度が低いという問題点があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気センサを用いた位置検出装置であって、位置検出の感度が高い位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の位置検出装置は、第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、第１の磁界発生部に対する相対的な位置が変化可能に設けられ、第２の磁界を発生する第２の磁界発生部と、所定の検出位置における検出対象磁界を検出し、検出対象磁界の方向に対応した検出信号を生成する磁気センサとを備えている。
【０００９】
第１の磁界発生部に対する第２の磁界発生部の相対的な位置が変化すると、検出位置における第１の磁界の強度および方向と検出位置における第２の磁界の方向は変化しないが、検出位置における第２の磁界の強度は変化する。検出対象磁界は、検出位置における第１の磁界と第２の磁界との合成磁界である。検出位置において、第２の磁界の方向が第１の磁界の方向に対してなす相対角度は、９０°より大きく１８０°より小さい。
【００１０】
本発明の位置検出装置において、相対角度は、１０５°から１６５°の範囲内であってもよく、１０５°から１４５°の範囲内であってもよい。
【００１１】
また、本発明の位置検出装置において、第１の磁界発生部に対する第２の磁界発生部の相対的な位置の変化により、検出位置と第２の磁界発生部との間の距離が変化してもよい。
【００１２】
また、本発明の位置検出装置において、第１の磁界発生部は、互いに異なる位置に配置された２つの磁石を有していてもよい。この場合、第１の磁界は、２つの磁石がそれぞれ発生する２つの磁界が合成されたものであってもよい。
【００１３】
また、本発明の位置検出装置は、更に、第１の磁界発生部を保持する第１の保持部材と、第１の保持部材に対して一方向に位置変更可能に設けられ、第２の磁界発生部を保持する第２の保持部材とを備えていてもよい。この場合、第２の保持部材は、レンズを保持するものであり、且つ第１の保持部材に対してレンズの光軸方向に位置変更可能に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の位置検出装置では、検出位置において、第２の磁界の方向が第１の磁界の方向に対してなす相対角度は、９０°より大きく１８０°より小さい。これにより、本発明によれば、位置検出の感度が高い位置検出装置を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置を含むカメラモジュールを示す斜視図である。
【図２】図１に示したカメラモジュールの内部を模式的に示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置と駆動装置を示す斜視図である。
【図４】図１における駆動装置の複数のコイルを示す斜視図である。
【図５】図１における駆動装置の要部を示す側面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置の要部を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における磁気センサの構成を示す回路図である。
【図８】図７における１つの磁気検出素子の一部を示す斜視図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における第１の磁界、第２の磁界および合成磁界を示す説明図である。
【図１０】比較例の位置検出装置の要部を示す斜視図である。
【図１１】比較例の第１の磁界、第２の磁界および合成磁界を示す説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置と比較例の位置検出装置の出力特性の一例を示す特性図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置の出力特性の一例を示す特性図である。
【図１４】第２の磁界発生部の可動域全体の直線性に関連するパラメータの値の一例を示す特性図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置の検出信号範囲と直線性に関連するパラメータの相対角度に対する依存性を示す特性図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態における第２の磁界発生部の第１の変形例を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態における第２の磁界発生部の第２の変形例を示す斜視図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態における第２の磁界発生部の第３の変形例を示す斜視図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る位置検出装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置を含むカメラモジュールの構成について説明する。図１は、カメラモジュール１００を示す斜視図である。図２は、カメラモジュール１００の内部を模式的に示す説明図である。なお、図２では、理解を容易にするために、カメラモジュール１００の各部を、図１における対応する各部とは異なる寸法および配置で描いている。カメラモジュール１００は、例えば、光学式手振れ補正機構とオートフォーカス機構とを備えたスマートフォン用のカメラの一部を構成するものであり、ＣＭＯＳ等を用いたイメージセンサ２００と組み合わせて用いられる。
【００１７】
カメラモジュール１００は、本実施の形態に係る位置検出装置１と、駆動装置３と、レンズ５と、筐体６と、基板７とを備えている。本実施の形態に係る位置検出装置１は、磁気式の位置検出装置であり、自動的に焦点合わせを行う際にレンズ５の位置を検出するために用いられる。駆動装置３は、レンズ５を移動させるものである。筐体６は、位置検出装置１と駆動装置３を保護するものである。基板７は、上面７ａを有している。なお、図１では基板７を省略し、図２では筐体６を省略している。
【００１８】
ここで、図１および図２に示したように、Ｕ方向、Ｖ方向、Ｚ方向を定義する。Ｕ方向、Ｖ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。本実施の形態では、基板７の上面７ａに垂直な一方向（図２では上側に向かう方向）をＺ方向とする。Ｕ方向とＶ方向は、いずれも、基板７の上面７ａに対して平行な方向である。また、Ｕ方向とは反対の方向を−Ｕ方向とし、Ｖ方向とは反対の方向を−Ｖ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を−Ｚ方向とする。また、以下、基準の位置に対してＺ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。
【００１９】
レンズ５は、その光軸方向がＺ方向に平行な方向に一致するような姿勢で、基板７の上面７ａの上方に配置されている。また、基板７は、レンズ５を通過した光を通過させる図示しない開口部を有している。図２に示したように、カメラモジュール１００は、レンズ５および図示しない開口部を通過した光がイメージセンサ２００に入射されるように、イメージセンサ２００に対して位置合わせされている。
【００２０】
次に、図２ないし図５を参照して、本実施の形態に係る位置検出装置１と駆動装置３について詳しく説明する。図３は、位置検出装置１と駆動装置３を示す斜視図である。図４は、駆動装置３の複数のコイルを示す斜視図である。図５は、駆動装置３の要部を示す側面図である。
【００２１】
位置検出装置１は、第１の保持部材１４と、第２の保持部材１５と、複数の第１のワイヤ１６と、複数の第２のワイヤ１７とを備えている。第２の保持部材１５は、レンズ５を保持するものである。図示しないが、第２の保持部材１５は、例えば、その内部にレンズ５を装着できるように構成された筒状の形状を有している。
【００２２】
第２の保持部材１５は、第１の保持部材１４に対して一方向、具体的にはレンズ５の光軸方向すなわちＺ方向に平行な方向に位置変更可能に設けられている。本実施の形態では、第１の保持部材１４は、その内部にレンズ５と第２の保持部材１５を収容できるように構成された箱状の形状を有している。複数の第２のワイヤ１７は、第１の保持部材１４と第２の保持部材１５とを接続し、第２の保持部材１５が第１の保持部材１４に対してＺ方向に平行な方向に移動できるように、第２の保持部材１５を支持している。
【００２３】
第１の保持部材１４は、基板７の上面７ａの上方において、基板７に対してＵ方向に平行な方向とＶ方向に平行な方向に位置変更可能に設けられている。複数の第１のワイヤ１６は、基板７と第１の保持部材１４とを接続し、第１の保持部材１４が基板７に対してＵ方向に平行な方向とＶ方向に平行な方向に移動できるように、第１の保持部材１４を支持している。基板７に対する第１の保持部材１４の相対的な位置が変化すると、基板７に対する第２の保持部材１５の相対的な位置も変化する。
【００２４】
駆動装置３は、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂと、コイル４１，４２，４３，４４，４５，４６を備えている。磁石３１Ａは、レンズ５の−Ｖ方向の先に配置されている。磁石３２Ａは、レンズ５のＶ方向の先に配置されている。磁石３３Ａは、レンズ５の−Ｕ方向の先に配置されている。磁石３４Ａは、レンズ５のＵ方向の先に配置されている。磁石３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂ，３４Ｂは、それぞれ、磁石３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａの上方に配置されている。また、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂは、第１の保持部材１４に固定されている。
【００２５】
図３に示したように、磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂは、それぞれＵ方向に長い直方体形状を有している。磁石３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂは、それぞれＶ方向に長い直方体形状を有している。磁石３１Ａ，３２Ｂの磁化の方向は、Ｖ方向である。磁石３１Ｂ，３２Ａの磁化の方向は、−Ｖ方向である。磁石３３Ａ，３４Ｂの磁化の方向は、Ｕ方向である。磁石３３Ｂ，３４Ａの磁化の方向は、−Ｕ方向である。図５において、磁石３１Ａ，３１Ｂ内に描かれた矢印は、磁石３１Ａ，３１Ｂの磁化の方向を表している。
【００２６】
コイル４１は、磁石３１Ａと基板７の間に配置されている。コイル４２は、磁石３２Ａと基板７との間に配置されている。コイル４３は、磁石３３Ａと基板７との間に配置されている。コイル４４は、磁石３４Ａと基板７との間に配置されている。コイル４５は、磁石３１Ａ，３１Ｂとレンズ５との間に配置されている。コイル４６は、磁石３２Ａ，３２Ｂとレンズ５との間に配置されている。また、コイル４１，４２，４３，４４は、基板７に固定されている。コイル４５，４６は、第２の保持部材１５に固定されている。
【００２７】
コイル４１には、主に、磁石３１Ａから発生される磁界が印加される。コイル４２には、主に、磁石３２Ａから発生される磁界が印加される。コイル４３には、主に、磁石３３Ａから発生される磁界が印加される。コイル４４には、主に、磁石３４Ａから発生される磁界が印加される。
【００２８】
また、図２、図４および図５に示したように、コイル４５は、磁石３１Ａに沿ってＵ方向に延びる第１の導体部４５Ａと、磁石３１Ｂに沿ってＵ方向に延びる第２の導体部４５Ｂと、第１および第２の導体部４５Ａ，４５Ｂを接続する２つの第３の導体部とを含んでいる。また、図２および図４に示したように、コイル４６は、磁石３２Ａに沿ってＵ方向に延びる第１の導体部４６Ａと、磁石３２Ｂに沿ってＵ方向に延びる第２の導体部４６Ｂと、第１および第２の導体部４６Ａ，４６Ｂを接続する２つの第３の導体部とを含んでいる。
【００２９】
コイル４５の第１の導体部４５Ａには、主に、磁石３１Ａから発生される磁界のＶ方向の成分が印加される。コイル４５の第２の導体部４５Ｂには、主に、磁石３１Ｂから発生される磁界の−Ｖ方向の成分が印加される。コイル４６の第１の導体部４６Ａには、主に、磁石３２Ａから発生される磁界の−Ｖ方向の成分が印加される。コイル４６の第２の導体部４６Ｂには、主に、磁石３２Ｂから発生される磁界のＶ方向の成分が印加される。
【００３０】
位置検出装置１は、更に、第１の磁界ＭＦ１を発生する第１の磁界発生部１１と、第２の磁界ＭＦ２を発生する第２の磁界発生部１２と、磁気センサ２０とを備えている。本実施の形態では、第１の磁界発生部１１は、互いに異なる位置に配置された２つの磁石を有している。本実施の形態では特に、第１の磁界発生部１１は、上記２つの磁石として、磁石３１Ａ，３４Ａを有している。第１の磁界ＭＦ１は、磁石３１Ａ，３４Ａがそれぞれ発生する磁界が合成されたものである。前述のように、磁石３１Ａ，３４Ａは、第１の保持部材１４に固定されている。従って、第１の磁界発生部１１は、第１の保持部材１４によって保持されている。
【００３１】
図３に示したように、磁石３１Ａは、磁石３１ＡのＵ方向の端に位置する端面３１Ａ１を有している。磁石３４Ａは、磁石３４Ａの−Ｖ方向の端に位置する端面３４Ａ１を有している。
【００３２】
第２の磁界発生部１２は、第１の磁界発生部１１に対する相対的な位置が変化可能に設けられている。本実施の形態では、第２の磁界発生部１２は、磁石１３を有している。第２の磁界ＭＦ２は、磁石１３が発生する磁界である。磁石１３は、直方体形状を有している。また、磁石１３は、磁石３１Ａの端面３１Ａ１および磁石３４Ａの端面３４Ａ１の近傍の空間において、第２の保持部材１５に固定されている。これにより、第２の磁界発生部１２は、第２の保持部材１５によって保持されている。第１の保持部材１４に対する第２の保持部材１５の相対的な位置がＺ方向に平行な方向に変化すると、第１の磁界発生部１１に対する第２の磁界発生部１２の相対的な位置もＺ方向に平行な方向に変化する。
【００３３】
磁気センサ２０は、所定の検出位置における検出対象磁界を検出し、検出対象磁界の方向に対応した検出信号を生成する。磁気センサ２０は、磁石３１Ａの端面３１Ａ１と磁石３４Ａの端面３４Ａ１の近傍において基板７に固定されている。磁石３１Ａから磁気センサ２０までの距離と、磁石３４Ａから磁気センサ２０までの距離は、互いに等しい。磁石１３は、磁気センサ２０の上方に配置されている。
【００３４】
本実施の形態では、所定の検出位置は、磁気センサ２０が配置されている位置とする。前述のように、第１の磁界発生部１１に対する第２の磁界発生部１２の相対的な位置が変化すると、検出位置と第２の磁界発生部１２との間の距離が変化する。検出対象磁界は、検出位置における第１の磁界ＭＦ１と第２の磁界ＭＦ２との合成磁界ＭＦである。なお、第１および第２の磁界ＭＦ１，ＭＦ２は、後で説明する図６に示されている。合成磁界ＭＦは、後で説明する図９に示されている。
【００３５】
第１の磁界発生部１１、第２の磁界発生部１２および磁気センサ２０の位置関係と、磁気センサ２０の構成については、後で更に詳しく説明する。
【００３６】
駆動装置３は、更に、それぞれコイル４１〜４４の内側において基板７に固定された４つの磁気センサ３０を備えている。後で説明するように、４つの磁気センサ３０は、手振れの影響を低減するためにレンズ５の位置を変化させる際に用いられる。
【００３７】
コイル４１の内側に位置する磁気センサ３０は、磁石３１Ａから発生される磁界を検出し、磁石３１Ａの位置に対応した信号を生成する。コイル４２の内側に位置する磁気センサ３０は、磁石３２Ａから発生される磁界を検出し、磁石３２Ａの位置に対応した信号を生成する。コイル４３の内側に位置する磁気センサ３０は、磁石３３Ａから発生される磁界を検出し、磁石３３Ａの位置に対応した信号を生成する。コイル４４の内側に位置する磁気センサ３０は、磁石３４Ａから発生される磁界を検出し、磁石３４Ａの位置に対応した信号を生成する。磁気センサ３０は、例えば、ホール素子等の磁界を検出する素子によって構成されている。なお、駆動装置３は、コイル４１の内側に位置する磁気センサ３０とコイル４２の内側に位置する磁気センサ３０のうちの一方のみを備えていてもよい。同様に、駆動装置３は、コイル４３の内側に位置する磁気センサ３０とコイル４４の内側に位置する磁気センサ３０のうちの一方のみを備えていてもよい。
【００３８】
次に、図３および図６を参照して、第１の磁界発生部１１、第２の磁界発生部１２および磁気センサ２０の位置関係について詳しく説明する。図６は、位置検出装置１の要部を示す斜視図である。ここで、図６に示したように、Ｘ方向とＹ方向を定義する。Ｘ方向とＹ方向は、いずれも、基板７の上面７ａ（図２参照）に対して平行な方向である。Ｘ方向は、Ｕ方向からＶ方向に向かって４５°だけ回転した方向である。Ｙ方向は、Ｖ方向から−Ｕ方向に向かって４５°だけ回転した方向である。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向とする。
【００３９】
図６において、符号ＭＦ１を付した矢印は、検出位置における第１の磁界ＭＦ１を表している。本実施の形態では、第１の磁界発生部１１と磁気センサ２０は、検出位置における第１の磁界ＭＦ１の方向が、−Ｙ方向になるように設けられている。検出位置における第１の磁界ＭＦ１の方向は、例えば、磁気センサ２０に対する磁石３１Ａ，３４Ａの位置関係と、磁石３１Ａ，３４Ａの姿勢によって調整することができる。磁石３１Ａ，３４Ａは、検出位置を含むＹＺ平面に対して対称に配置されていることが好ましい。
【００４０】
図６において、符号ＭＦ２を付した矢印は、検出位置における第２の磁界ＭＦ２を表し、磁石１３内に描かれた矢印は、磁石１３の磁化を表している。また、検出位置において、第２の磁界ＭＦ２の方向が第１の磁界ＭＦ１の方向に対してなす相対角度を、記号θで表す。相対角度θは、０°以上１８０°以下の範囲内の値で表す。
【００４１】
本実施の形態では、第１の磁界発生部１１、第２の磁界発生部１２および磁気センサ２０は、相対角度θが９０°より大きく１８０°より小さくなるように設けられている。相対角度θは、例えば、磁石１３の姿勢によって調整することができる。図６には、相対角度θを１３５°にした例を示している。この例では、磁石１３は、磁石１３の磁化の方向が−Ｘ方向から−Ｙ方向に向かって４５°だけ回転した方向になるような姿勢で配置されている。
【００４２】
次に、図７を参照して、磁気センサ２０の構成について説明する。図７は、磁気センサ２０の構成を示す回路図である。本実施の形態では、磁気センサ２０は、検出対象磁界の方向に対応した検出信号として、合成磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度に対応した検出信号を生成するように構成されている。基準方向は、第１の磁界ＭＦ１の方向すなわち−Ｙ方向とする。
【００４３】
図７に示したように、磁気センサ２０は、ホイートストンブリッジ回路２１と、差分検出器２２とを有している。ホイートストンブリッジ回路２１は、電源ポートＶと、グランドポートＧと、２つの出力ポートＥ１，Ｅ１と、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ１，Ｒ２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ３，Ｒ４とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ１，Ｒ３の各一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１の他端は、磁気検出素子Ｒ２の一端と出力ポートＥ１に接続されている。磁気検出素子Ｒ３の他端は、磁気検出素子Ｒ４の一端と出力ポートＥ２に接続されている。磁気検出素子Ｒ２，Ｒ４の各他端は、グランドポートＧに接続されている。電源ポートＶには、所定の大きさの電源電圧が印加される。グランドポートＧはグランドに接続される。
【００４４】
本実施の形態では、磁気検出素子Ｒ１〜Ｒ４の各々は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を含んでいる。複数のＭＲ素子の各々は、例えばスピンバルブ型のＭＲ素子である。このスピンバルブ型のＭＲ素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、検出対象磁界の方向に応じて磁化の方向が変化する磁性層である自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有している。スピンバルブ型のＭＲ素子は、ＴＭＲ素子でもよいし、ＧＭＲ素子でもよい。ＴＭＲ素子では、非磁性層はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、非磁性層は非磁性導電層である。スピンバルブ型のＭＲ素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。図７において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向を表し、白抜きの矢印は、ＭＲ素子における自由層の磁化の方向を表している。
【００４５】
磁気検出素子Ｒ１，Ｒ４に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は−Ｙ方向であり、磁気検出素子Ｒ２，Ｒ３に含まれる複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向はＹ方向である。この場合、合成磁界ＭＦの方向が−Ｙ方向に対してなす角度の余弦に応じて、出力ポートＥ１，Ｅ２の電位差が変化する。差分検出器２２は、出力ポートＥ１，Ｅ２の電位差に対応する信号を検出信号として出力する。従って、磁気センサ２０は、合成磁界ＭＦを検出して、合成磁界ＭＦの方向が−Ｙ方向に対してなす角度の余弦に対応した検出信号を生成する。
【００４６】
なお、複数のＭＲ素子における磁化固定層の磁化の方向は、ＭＲ素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。
【００４７】
ここで、図８を参照して、磁気検出素子の構成の一例について説明する。図８は、図７に示した磁気センサ２０における１つの磁気検出素子の一部を示す斜視図である。この例では、１つの磁気検出素子は、複数の下部電極１６２と、複数のＭＲ素子１５０と、複数の上部電極１６３とを有している。複数の下部電極１６２は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極１６２は細長い形状を有している。下部電極１６２の長手方向に隣接する２つの下部電極１６２の間には、間隙が形成されている。図８に示したように、下部電極１６２の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ素子１５０が配置されている。ＭＲ素子１５０は、下部電極１６２側から順に積層された自由層１５１、非磁性層１５２、磁化固定層１５３および反強磁性層１５４を含んでいる。自由層１５１は、下部電極１６２に電気的に接続されている。反強磁性層１５４は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層１５３との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層１５３の磁化の方向を固定する。複数の上部電極１６３は、複数のＭＲ素子１５０の上に配置されている。個々の上部電極１６３は細長い形状を有し、下部電極１６２の長手方向に隣接する２つの下部電極１６２上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子１５０の反強磁性層１５４同士を電気的に接続する。このような構成により、図８に示した磁気検出素子は、複数の下部電極１６２と複数の上部電極１６３とによって直列に接続された複数のＭＲ素子１５０を有している。なお、ＭＲ素子１５０における層１５１〜１５４の配置は、図８に示した配置とは上下が反対でもよい。
【００４８】
次に、図２ないし図５を参照して、駆動装置３の動作について説明する。始めに、光学式手振れ補正機構とオートフォーカス機構について簡単に説明する。駆動装置３は、光学式手振れ補正機構およびオートフォーカス機構の一部を構成する。駆動装置３、光学式手振れ補正機構およびオートフォーカス機構は、カメラモジュール１００の外部の図示しない制御部によって制御される。
【００４９】
光学式手振れ補正機構は、例えば、カメラモジュール１００の外部のジャイロセンサ等によって、手振れを検出できるように構成されている。光学式手振れ補正機構が手振れを検出すると、図示しない制御部は、手振れの態様に応じて基板７に対するレンズ５の相対的な位置が変化するように、駆動装置３を制御する。これにより、レンズ５の絶対的な位置を安定化させて、手振れの影響を低減することができる。なお、基板７に対するレンズ５の相対的な位置は、手振れの態様に応じて、Ｕ方向に平行な方向またはＶ方向に平行な方向に変化する。
【００５０】
オートフォーカス機構は、例えば、イメージセンサ２００またはオートフォーカスセンサ等によって、被写体に焦点が合った状態を検出できるように構成されている。図示しない制御部は、被写体に焦点が合った状態になるように、駆動装置３によって、基板７に対するレンズ５の相対的な位置をＺ方向に平行な方向に変化させる。これにより、自動的に被写体に対する焦点合わせを行うことができる。
【００５１】
次に、光学式手振れ補正機構に関連する駆動装置３の動作について説明する。図示しない制御部によってコイル４１，４２に電流が流されると、磁石３１Ａ，３２Ａから発生される磁界とコイル４１，４２から発生される磁界との相互作用によって、磁石３１Ａ，３２Ａが固定された第１の保持部材１４は、Ｖ方向に平行な方向に移動する。その結果、レンズ５も、Ｖ方向に平行な方向に移動する。また、図示しない制御部によってコイル４３，４４に電流が流されると、磁石３３Ａ，３４Ａから発生される磁界とコイル４３，４４から発生される磁界との相互作用によって、磁石３３Ａ，３４Ａが固定された第１の保持部材１４は、Ｕ方向に平行な方向に移動する。その結果、レンズ５も、Ｕ方向に平行な方向に移動する。図示しない制御部は、磁気センサ３０によって生成される磁石３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａの位置に対応した信号を測定することによって、レンズ５の位置を検出する。
【００５２】
次に、オートフォーカス機構に関連する駆動装置３の動作について説明する。基板７に対するレンズ５の相対的な位置をＺ方向に移動させる場合、図示しない制御部は、第１の導体部４５ＡにＵ方向の電流が流れ、第２の導体部４５Ｂに−Ｕ方向の電流が流れるように、コイル４５に電流を流し、第１の導体部４６Ａに−Ｕ方向の電流が流れ、第２の導体部４６ＢにＵ方向の電流が流れるように、コイル４６に電流を流す。これらの電流と磁石３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂから発生される磁界によって、コイル４５の第１および第２の導体部４５Ａ，４５Ｂとコイル４６の第１および第２の導体部４６Ａ，４６Ｂに、Ｚ方向のローレンツ力が作用する。これにより、コイル４５，４６が固定された第２の保持部材１５は、Ｚ方向に移動する。その結果、レンズ５も、Ｚ方向に移動する。
【００５３】
基板７に対するレンズ５の相対的な位置を−Ｚ方向に移動させる場合には、図示しない制御部は、コイル４５，４６に、Ｚ方向に移動させる場合とは逆方向に電流を流す。
【００５４】
次に、本実施の形態に係る位置検出装置１の作用および効果について説明する。本実施の形態に係る位置検出装置１は、レンズ５の位置を検出するために用いられる。本実施の形態では、基板７に対するレンズ５の相対的な位置が変化する場合、基板７および第１の保持部材１４に対する第２の保持部材１５の相対的な位置も変化する。前述のように、第１の保持部材１４は第１の磁界発生部１１を保持し、第２の保持部材１５は第２の磁界発生部１２を保持している。従って、上述のようにレンズ５の相対的な位置が変化すると、第１の磁界発生部１１に対する第２の磁界発生部１２の相対的な位置が変化する。以下、第１の磁界発生部１１に対する第２の磁界発生部１２の相対的な位置を、相対位置と言う。本実施の形態では、相対位置の変化の方向は、レンズ５の光軸方向すなわちＺ方向に平行な方向である。
【００５５】
相対位置が変化すると、基板７に対する第１の磁界発生部１１の相対的な位置は変化しないが、基板７に対する第２の磁界発生部１２の相対的な位置は変化する。そのため、相対位置が変化すると、検出位置における第１の磁界ＭＦ１の強度および方向と検出位置における第２の磁界ＭＦ２の方向は変化しないが、検出位置における第２の磁界ＭＦ２の強度は変化する。検出位置における第２の磁界ＭＦ２の強度が変化すると、検出対象磁界である合成磁界ＭＦの方向と強度も変化し、それに伴い、磁気センサ２０が生成する検出信号の値も変化する。検出信号の値は、相対位置に依存して変化する。図示しない制御部は、検出信号を測定することによって、相対位置を検出する。
【００５６】
ここで、図９を参照して、検出位置における第１の磁界ＭＦ１、第２の磁界ＭＦ２および合成磁界ＭＦの強度と方向について説明する。以下、検出位置と第２の磁界発生部１２との間の距離が相対的に大きい場合の検出位置における第２の磁界ＭＦ２を磁界ＭＦ２ａとし、検出位置と第２の磁界発生部１２との間の距離が相対的に小さい場合の検出位置における第２の磁界ＭＦ２を磁界ＭＦ２ｂとする。図９では、磁界ＭＦ２ａの方向を、符号ＭＦ２ａを付した矢印の方向で表し、磁界ＭＦ２ａの強度を、符号ＭＦ２ａを付した矢印の長さで表す。図９およびこれ以降の説明で使用する図９と同様の図において、磁界ＭＦ２ａ以外の他の磁界の方向と強度についても、磁界ＭＦ２ａと同様の表し方を用いる。図９に示したように、磁界ＭＦ２ｂの強度は、磁界ＭＦ２ａの強度よりも大きい。磁界ＭＦ２ａの方向と磁界ＭＦ２ｂの方向は、互いに等しい。
【００５７】
なお、図９には、図６に示した相対角度θが１３５°の場合の例を示している。この例では、磁界ＭＦ２ａが検出位置における第１の磁界ＭＦ１に対してなす角度および磁界ＭＦ２ｂが検出位置における第１の磁界ＭＦ１に対してなす角度は、いずれも１３５°である。
【００５８】
また、検出位置における第１の磁界ＭＦ１と磁界ＭＦ２ａとの合成磁界を合成磁界ＭＦａとし、検出位置における第１の磁界ＭＦ１と磁界ＭＦ２ｂとの合成磁界を合成磁界ＭＦｂとし、合成磁界ＭＦａの方向が基準方向である−Ｙ方向に対してなす角度を記号θａで表し、合成磁界ＭＦｂの方向が基準方向である−Ｙ方向に対してなす角度を記号θｂで表す。図９に示したように、角度θｂは、角度θａよりも大きい。このように、合成磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度は、第２の磁界ＭＦ２の強度に依存して変化する。また、第２の磁界ＭＦ２の強度は、検出位置と第２の磁界発生部１２との間の距離に依存して変化する。従って、合成磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度は、検出位置と第２の磁界発生部１２との間の距離に依存して変化する。
【００５９】
本実施の形態では、磁気センサ２０は、検出対象磁界の方向に対応した検出信号として、合成磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度に対応した検出信号を生成する。本実施の形態によれば、検出信号によって、検出位置と第２の磁界発生部１２との間の距離を求めることができ、これにより、相対位置を検出することができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、図６に示した相対角度θを、９０°より大きく１８０°より小さい範囲としている。これにより、本実施の形態によれば、相対位置の変化量に対する、合成磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度の変化量を大きくして、位置検出の感度を高くすることができる。以下、これについて、比較例の位置検出装置と比較しながら説明する。
【００６１】
始めに、図１０を参照して、比較例の位置検出装置の構成について説明する。図１０は、比較例の位置検出装置の要部を示す斜視図である。比較例の位置検出装置の構成は、基本的には、本実施の形態に係る位置検出装置１の構成と同じである。ただし、比較例では、第１の磁界発生部１１、第２の磁界発生部１２および磁気センサ２０は、相対角度θが９０°になるように設けられている。具体的には、第２の磁界発生部１２の磁石１３は、磁石１３の磁化の方向が−Ｘ方向になるような姿勢で配置されている。
【００６２】
次に、図１１を参照して、検出位置における、比較例の第１の磁界ＭＦ１、第２の磁界ＭＦ２および合成磁界について説明する。比較例では、検出位置と第２の磁界発生部１２との間の距離が相対的に大きい場合の検出位置における第２の磁界ＭＦ２を磁界ＭＦ２ｃとし、検出位置と第２の磁界発生部１２との間の距離が相対的に小さい場合の検出位置における第２の磁界ＭＦ２を磁界ＭＦ２ｄとする。図１１に示したように、磁界ＭＦ２ｄの強度は、磁界ＭＦ２ｃの強度よりも大きい。磁界ＭＦ２ｃの方向と磁界ＭＦ２ｄの方向は、互いに等しい。磁界ＭＦ２ｃが検出位置における第１の磁界ＭＦ１に対してなす角度および磁界ＭＦ２ｄが検出位置における第１の磁界ＭＦ１に対してなす角度は、いずれも９０°である。
【００６３】
また、検出位置における第１の磁界ＭＦ１と磁界ＭＦ２ｃとの合成磁界を合成磁界ＭＦｃとし、検出位置における第１の磁界ＭＦ１と磁界ＭＦ２ｄとの合成磁界を合成磁界ＭＦｄとし、合成磁界ＭＦｃの方向が基準方向である−Ｙ方向に対してなす角度を記号θｃで表し、合成磁界ＭＦｄの方向が基準方向である−Ｙ方向に対してなす角度を記号θｄで表す。
【００６４】
図１１に示した第１の磁界ＭＦ１の強度、磁界ＭＦ２ｃの強度および磁界ＭＦ２ｄの強度は、それぞれ、図９に示した第１の磁界ＭＦ１の強度、磁界ＭＦ２ａの強度および磁界ＭＦ２ｂの強度と等しいものとする。図９および図１１に示したように、角度θａと角度θｂの差は、角度θｃと角度θｄの差よりも大きい。これらの角度の差は、相対位置の変化量に対する、合成磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度の変化量に対応する。本実施の形態によれば、比較例に比べて、上記角度の変化量を大きくすることができる。
【００６５】
次に、図１２を参照して、本実施の形態に係る位置検出装置１と比較例の位置検出装置の、相対位置と検出信号の関係（以下、出力特性と言う。）について説明する。図１２において横軸は相対位置を示し、縦軸は検出信号の値を示している。ここで、第２の磁界発生部１２をＺ方向に平行な方向に移動させたときの移動可能な範囲を、第２の磁界発生部１２の可動域と言う。図１２では、可動域の中心に相当する相対位置を横軸の原点とし、原点よりも−Ｚ方向の先にある相対位置を負の値で表し、原点よりもＺ方向の先にある相対位置を負の値で表している。また、図１２において、符号８１を付した曲線は、本実施の形態に係る位置検出装置１の出力特性を示し、符号８２を付した曲線は、比較例の位置検出装置の出力特性を示している。なお、ここでは、本実施の形態に係る位置検出装置１における相対角度θを１３５°としている。
【００６６】
図１２に示したように、相対位置の変化量を同じにして比較すると、本実施の形態に係る位置検出装置１の検出信号の変化量は、比較例の位置検出装置の検出信号の変化量よりも大きい。このように、本実施の形態によれば、比較例に比べて、相対位置の変化量に対する、検出信号の変化量を大きくすることができる。ここで、可動域全体の相対位置の変化量に対する検出信号の変化量の比率を、位置検出の感度と定義する。図１２に示した例では、本実施の形態に係る位置検出装置１の感度は約６００ｍＶ／ｍｍであり、比較例の位置検出装置の感度は約２５０ｍｖ／ｍｍである。
【００６７】
以上のことから、本実施の形態によれば、相対位置の変化量に対する、合成磁界ＭＦの方向が基準方向に対してなす角度の変化量を大きくして、位置検出の感度を高くすることができる。
【００６８】
なお、相対角度θが９０°よりも小さい場合には、合成磁界ＭＦの方向が基準方向である−Ｙ方向に対してなす角度は、相対角度θが９０°の場合よりも小さくなる。また、相対角度θが１８０°の場合には、合成磁界ＭＦの方向が基準方向である−Ｙ方向に対してなす角度が一定値になり、相対位置の変化量に応じて変化する検出信号を生成することができなくなる。これらのことから、本実施の形態では、相対角度θの値を、９０°より大きく１８０°より小さい範囲の値にしている。
【００６９】
また、本実施の形態では、相対角度θは、１０５°から１６５°の範囲内であることが好ましく、１０５°から１４５°の範囲内であることがより好ましい。以下、その理由について説明する。
【００７０】
位置検出装置１の性能を表す指標の１つに、直線性がある。以下、図１３を参照して、直線性について説明する。図１３は、本実施の形態に係る位置検出装置１の出力特性の一例を示す特性図である。図１３において横軸は相対位置を示し、縦軸は検出信号の値を示している。図１３における横軸の原点の定義と、相対位置の正の値と負の値の定義は、図１２と同様である。また、図１３において、符号８３を付した曲線は、出力特性を示している。なお、図１３に示した出力特性は、図１２に示した本実施の形態に係る位置検出装置１の出力特性と同じものである。符号８４を付した直線は、理想的な出力特性を示す理想直線である。ここでは、第２の磁界発生部１２の可動域の下限に相当する相対位置における検出信号の値と、第２の磁界発生部１２の可動域の上限に相当する相対位置における検出信号の値とを結ぶ直線を、理想直線としている。符号８５を付した直線の位置は、可動域の下限に相当する相対位置を表し、符号８６を付した直線の位置は、可動域の上限に相当する相対位置を表している。
【００７１】
ここで、任意の検出信号の値に対応する実際の相対位置の値を記号Ｚｖで表し、理想直線上で上記任意の検出信号の値に対応する相対位置の値を記号Ｚｆで表す。本実施の形態では、ＺｖとＺｆの差の絶対値｜Ｚｖ−Ｚｆ｜を、パラメータＤと定義する。パラメータＤは、直線性に関連するパラメータである。可動域の全体にわたってパラメータＤの値が小さいほど、直線性がよいと言える。
【００７２】
図１４に、可動域全体のパラメータＤの値の一例を示す。なお、図１４に示したパラメータＤの特性は、図１２に示した比較例の位置検出装置の出力特性から得られたものである。図１４において横軸は相対位置を示し、左側の縦軸は検出信号の値を示し、右側の縦軸はパラメータＤの値を示している。図１４における横軸の原点の定義と、相対位置の正の値と負の値の定義は、図１２と同様である。また、図１４において、符号８７を付した曲線は、比較例の位置検出装置の出力特性を示し、符号８８を付した曲線は、パラメータＤの特性を示し、符号８９を付した直線の位置は、可動域の下限に相当する相対位置を表し、符号９０を付した直線の位置は、可動域の上限に相当する相対位置を表している。なお、図１４に示した出力特性は、図１２に示した比較例の位置検出装置の出力特性と同じものである。図１４に示した例では、可動域内におけるパラメータＤの値は５μｍ以下である。
【００７３】
また、可動域の下限に相当する相対位置における検出信号の値と、可動域の上限に相当する相対位置における検出信号の値との差を、検出信号範囲と定義する。検出信号範囲と直線性は、相対角度θに依存して変化する。ここで、符号付き相対角度θｓを以下のように定義する。符号付き相対角度θｓは、検出位置において、第２の磁界ＭＦ２の方向が第１の磁界ＭＦ１の方向に対してなす角度であり、−１８０°以上１８０°以下の範囲内の値で表す。上方から見て、第２の磁界ＭＦ２の方向が第１の磁界ＭＦ１の方向から反時計回り方向に見て０°から１８０°の範囲にあるとき、符号付き相対角度θｓを正の値で表す。上方から見て、第２の磁界ＭＦ２の方向が第１の磁界ＭＦ１の方向から時計回り方向に見て０°から１８０°の範囲にあるとき、符号付き相対角度θｓを負の値で表す。相対角度θは、符号付き相対角度θｓの絶対値である。
【００７４】
図１５には、所定の相対位置における、検出信号範囲とパラメータＤの相対角度に対する依存性を示している。図１５において横軸は符号付き相対角度θｓを示し、左側の縦軸は検出信号範囲の値を示し、右側の縦軸はパラメータＤの値を示している。図１５において、符号９１を付した曲線は、検出信号範囲の符号付き相対角度θｓに対する依存性を示し、符号９２を付した曲線は、パラメータＤの符号付き相対角度θｓに対する依存性を示している。
【００７５】
図１５に示したように、検出信号範囲は、符号付き相対角度θｓの絶対値が９０°から大きくなるに従って大きくなり、符号付き相対角度θｓの絶対値が１８０°のときに最大になる。検出信号範囲は、ある程度大きいことが好ましい。具体的には、検出信号範囲は、符号付き相対角度θｓの絶対値が９０°の場合に比べて、２５％以上大きいことが好ましい。図１５に示したように、符号付き相対角度θｓの絶対値が１０５°以上の場合に、上記の要件を満たす。
【００７６】
一方、図１５に示したように、パラメータＤは、符号付き相対角度θｓの絶対値が９０°から大きくなるに従って大きくなり、符号付き相対角度θｓの絶対値が１８０°のときに最大になる。パラメータＤは、５０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。図１５に示したように、符号付き相対角度θｓの絶対値が１６５°以下の場合に、パラメータＤは５０μｍ以下になり、符号付き相対角度θｓの絶対値が１４５°以下の場合に、パラメータＤは２０μｍ以下になる。
【００７７】
前述のように、相対角度θは、符号付き相対角度θｓの絶対値である。従って、相対角度θは、１０５°から１６５°の範囲内であることが好ましく、１０５°から１４５°の範囲内であることがより好ましい。
【００７８】
［変形例］
次に、本実施の形態における第２の磁界発生部１２の第１ないし第３の変形例について説明する。始めに、図１６を参照して、第１の変形例について説明する。図１６は、第２の磁界発生部１２の第１の変形例を示す斜視図である。第１の変形例では、第２の磁界発生部１２は、磁石１３の代わりに、磁石１３１を有している。第１の変形例における第２の磁界ＭＦ２は、磁石１３１が発生する磁界である。磁石１３１は、直方体形状を有している。また、磁石１３１は、図３に示した磁石３１Ａの端面３１Ａ１および磁石３４Ａの端面３４Ａ１の近傍の空間において、第２の保持部材１５に固定されている。
【００７９】
図１６に示したように、磁石１３１は、第１の部分１３１Ａと第２の部分１３１Ｂとを含んでいる。図１６では、第１の部分１３１Ａと第２の部分１３１Ｂとの境界を破線で示している。図１６において、第１の部分１３１Ａに描いた矢印は第１の部分１３１Ａの磁化の方向を表し、第２の部分１３１Ｂに描いた矢印は第２の部分１３１Ｂの磁化の方向を表している。第１の部分１３１Ａの磁化の方向は、−Ｚ方向である。第２の部分１３１Ｂの磁化の方向は、Ｚ方向である。図１６に示した例では、相対角度θは１３５°になる。
【００８０】
次に、図１７を参照して、第２の変形例について説明する。図１７は、第２の磁界発生部１２の第２の変形例を示す斜視図である。図１７に示したように、第２の変形例では、第２の磁界発生部１２は、磁石１３の代わりに、２つの磁石１３２Ａ，１３２Ｂを有している。２つの磁石１３２Ａ，１３２Ｂは、所定の間隔を開けて配置されている。第２の変形例における第２の磁界ＭＦ２は、磁石１３２Ａ，１３２Ｂがそれぞれ発生する磁界が合成されたものである。磁石１３２Ａ，１３２Ｂの各々は、直方体形状を有している。また、磁石１３２Ａ，１３２Ｂは、図３に示した磁石３１Ａの端面３１Ａ１および磁石３４Ａの端面３４Ａ１の近傍の空間において、第２の保持部材１５に固定されている。
【００８１】
図１７において、磁石１３２Ａに描いた矢印は磁石１３２Ａの磁化の方向を表し、磁石１３２Ｂに描いた矢印は磁石１３２Ｂの磁化の方向を表している。磁石１３２Ａの磁化の方向と磁石１３２Ｂの磁化の方向は、磁石１３２Ａ，１３２Ｂが並ぶ方向に平行な一方向である。図１７に示した例では、相対角度θは１３５°になる。
【００８２】
次に、図１８を参照して、第３の変形例について説明する。図１８は、第２の磁界発生部１２の第３の変形例を示す斜視図である。図１８に示したように、第３の変形例では、第２の磁界発生部１２は、磁石１３の代わりに、２つの磁石１３３Ａ，１３３Ｂを有している。２つの磁石１３３Ａ，１３３Ｂは、所定の間隔を開けて配置されている。第３の変形例における第２の磁界ＭＦ２は、磁石１３３Ａ，１３３Ｂがそれぞれ発生する磁界が合成されたものである。磁石１３３Ａ，１３３Ｂの各々は、直方体形状を有している。また、磁石１３３Ａ，１３３Ｂは、図３に示した磁石３１Ａの端面３１Ａ１および磁石３４Ａの端面３４Ａ１の近傍の空間において、第２の保持部材１５に固定されている。
【００８３】
図１８において、磁石１３３Ａに描いた矢印は磁石１３３Ａの磁化の方向を表し、磁石１３３Ｂに描いた矢印は磁石１３３Ｂの磁化の方向を表している。磁石１３３Ａの磁化の方向は、−Ｚ方向である。磁石１３３Ｂの磁化の方向は、Ｚ方向である。図１８に示した例では、相対角度θは１３５°になる。
【００８４】
［第２の実施の形態］
次に、図１９を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る位置検出装置１０１は、第１の実施の形態に係る位置検出装置１と同様に、レンズの位置を検出するために用いられる。位置検出装置１０１は、第１の保持部材１１４と、第２の保持部材１１５とを備えている。第１の保持部材１１４は、板状の形状を有し、上面１１４ａを有している。
【００８５】
ここで、図１９に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。本実施の形態では、第１の保持部材１１４の上面１１４ａに垂直な一方向（図１９では上側に向かう方向）をＺ方向とする。Ｘ方向とＹ方向は、いずれも、第１の保持部材１１４の上面１１４ａに対して平行な方向である。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を−Ｚ方向とする。
【００８６】
第２の保持部材１１５は、第１の保持部材１１４に対して一方向、具体的にはＺ方向に平行な方向に位置変更可能に設けられている。本実施の形態では、第２の保持部材１１５は、図示しないレンズを保持することができるように構成されている。図示しないレンズは、その光軸方向がＺ方向に平行な方向に一致するような姿勢で配置されている。図示しない駆動装置は、第２の保持部材１１５をＺ方向に平行な方向に移動できるように構成されている。
【００８７】
位置検出装置１０１は、更に、第１の磁界ＭＦ１を発生する第１の磁界発生部１１１と、第２の磁界ＭＦ２を発生する第２の磁界発生部１１２と、磁気センサ２０とを備えている。磁気センサ２０は、第１の保持部材１１４に固定されている。磁気センサ２０の構成は、基本的には、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では、所定の検出位置は、磁気センサ２０が配置されている位置とする。
【００８８】
第１の磁界発生部１１１は、互いに異なる位置に配置された２つの磁石１１１Ａ，１１１Ｂを有している。本実施の形態における第１の磁界ＭＦ１は、磁石１１１Ａ，１１１Ｂがそれぞれ発生する磁界が合成されたものである。磁石１１１Ａ，１１１Ｂは、直方体形状を有している。磁石１１１Ａは、磁気センサ２０の−Ｙ方向の先に配置されている。磁石１１１Ｂは、磁気センサ２０のＹ方向の先に配置されている。磁石１１１Ａ，１１１Ｂは、第１の保持部材１１４に固定されている。これにより、第１の磁界発生部１１１は、第１の保持部材１１４によって保持されている。
【００８９】
磁石１１１Ａ，１１１Ｂの磁化の方向は、−Ｙ方向である。図１９において、磁石１１１Ａ，１１１Ｂ内に描かれた矢印は、磁石１１１Ａ，１１１Ｂの磁化の方向を表している。また、検出位置における第１の磁界ＭＦ１の方向も、−Ｙ方向である。図１９において、符号ＭＦ１を付した矢印は、検出位置における第１の磁界ＭＦ１を表している。
【００９０】
第２の磁界発生部１１２は、第１の磁界発生部１１１に対する相対的な位置が変化可能に設けられている。本実施の形態では、第２の磁界発生部１１２は、磁石１１３を有している。第２の磁界ＭＦ２は、磁石１１３が発生する磁界である。磁石１１３は、直方体形状を有している。また、磁石１１３は、磁気センサ２０の上方において、第２の保持部材１１５に固定されている。これにより、第２の磁界発生部１１２は、第２の保持部材１１５によって保持されている。第１の保持部材１１４に対する第２の保持部材１１５の相対的な位置がＺ方向に平行な方向に変化すると、第１の磁界発生部１１１に対する第２の磁界発生部１１２の相対的な位置もＺ方向に平行な方向に変化する。
【００９１】
図１９において、符号ＭＦ２を付した矢印は、検出位置における第２の磁界ＭＦ２を表している。第１の磁界発生部１１１、第２の磁界発生部１１２および磁気センサ２０は、検出位置において、第２の磁界ＭＦ２の方向が第１の磁界ＭＦ１の方向に対してなす相対角度が９０°より大きく１８０°より小さくなるように設けられている。本実施の形態では、相対角度は、磁石１１３の姿勢によって調整することができる。図１９には、相対角度を１３５°にした例を示している。この例では、磁石１１３は、磁石１１３の磁化の方向が−Ｘ方向から−Ｙ方向に向かって４５°だけ回転した方向になるような姿勢で配置されている。図１９において、磁石１１３内に描かれた矢印は、磁石１１３の磁化の方向を表している。なお、相対角度の好ましい範囲は、第１の実施の形態と同様である。
【００９２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００９３】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、請求の範囲の要件を満たす限り、第１および第２の磁界発生部の形状および配置と、磁気センサ２０の配置は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。
【００９４】
また、本発明の位置検出装置は、レンズに限らず、所定の方向に移動する被検出物の位置を検出するために用いることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１…位置検出装置、３…駆動装置、５…レンズ、６…筐体、７…基板、１１…第１の磁界発生部、１２…第２の磁界発生部、１３…磁石、１４…第１の保持部材、１５…第２の保持部材、１６…第１のワイヤ、１７…第２のワイヤ、２０…磁気センサ、３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ…磁石、４１〜４６…コイル、１００…カメラモジュール。
【図１】
2018163023.tif 000003
【図２】
2018163023.tif 000004
【図３】
2018163023.tif 000005
【図４】
2018163023.tif 000006
【図５】
2018163023.tif 000007
【図６】
2018163023.tif 000008
【図７】
2018163023.tif 000009
【図８】
2018163023.tif 000010
【図９】
2018163023.tif 000011
【図１０】
2018163023.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2018163023.tif 000015
【図１４】
2018163023.tif 000016
【図１５】
2018163023.tif 000017
【図１６】
2018163023.tif 000018
【図１７】
2018163023.tif 000019
【図１８】
2018163023.tif 000020
【図１９】
2018163023.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月16日(2018.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図７に示したように、磁気センサ２０は、ホイートストンブリッジ回路２１と、差分検出器２２とを有している。ホイートストンブリッジ回路２１は、電源ポートＶと、グランドポートＧと、２つの出力ポートＥ１，Ｅ２と、直列に接続された第１の対の磁気検出素子Ｒ１，Ｒ２と、直列に接続された第２の対の磁気検出素子Ｒ３，Ｒ４とを含んでいる。磁気検出素子Ｒ１，Ｒ３の各一端は、電源ポートＶに接続されている。磁気検出素子Ｒ１の他端は、磁気検出素子Ｒ２の一端と出力ポートＥ１に接続されている。磁気検出素子Ｒ３の他端は、磁気検出素子Ｒ４の一端と出力ポートＥ２に接続されている。磁気検出素子Ｒ２，Ｒ４の各他端は、グランドポートＧに接続されている。電源ポートＶには、所定の大きさの電源電圧が印加される。グランドポートＧはグランドに接続される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
次に、図１２を参照して、本実施の形態に係る位置検出装置１と比較例の位置検出装置の、相対位置と検出信号の関係（以下、出力特性と言う。）について説明する。図１２において横軸は相対位置を示し、縦軸は検出信号の値を示している。ここで、第２の磁界発生部１２をＺ方向に平行な方向に移動させたときの移動可能な範囲を、第２の磁界発生部１２の可動域と言う。図１２では、可動域の中心に相当する相対位置を横軸の原点とし、原点よりも−Ｚ方向の先にある相対位置を負の値で表し、原点よりもＺ方向の先にある相対位置を正の値で表している。また、図１２において、符号８１を付した曲線は、本実施の形態に係る位置検出装置１の出力特性を示し、符号８２を付した曲線は、比較例の位置検出装置の出力特性を示している。なお、ここでは、本実施の形態に係る位置検出装置１における相対角度θを１３５°としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
図１２に示したように、相対位置の変化量を同じにして比較すると、本実施の形態に係る位置検出装置１の検出信号の変化量は、比較例の位置検出装置の検出信号の変化量よりも大きい。このように、本実施の形態によれば、比較例に比べて、相対位置の変化量に対する、検出信号の変化量を大きくすることができる。ここで、可動域全体の相対位置の変化量に対する検出信号の変化量の比率を、位置検出の感度と定義する。図１２に示した例では、本実施の形態に係る位置検出装置１の感度は約６００ｍＶ／ｍｍであり、比較例の位置検出装置の感度は約２５０ｍＶ／ｍｍである。
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月28日(2018.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁界を発生する第１の磁界発生部と、
第２の磁界を発生する第２の磁界発生部と、
磁気センサとを備えた位置検出装置であって、
前記第２の磁界発生部は、前記磁気センサに対して所定の方向の先に位置し、
前記第１の磁界発生部および前記磁気センサに対する前記第２の磁界発生部の相対的な位置は、前記所定の方向に平行な方向に変化可能であり、
前記磁気センサは、所定の検出位置において所定の平面内における前記第１の磁界と前記所定の平面内における前記第２の磁界との合成磁界である検出対象磁界を検出し、前記検出対象磁界の方向に対応した検出信号を生成し、
前記第１の磁界発生部および前記磁気センサに対する前記第２の磁界発生部の相対的な位置が前記所定の方向に平行な方向に変化すると、前記検出位置において、前記所定の平面内における前記第２の磁界の方向は変化しないが、前記所定の平面内における前記第２の磁界の強度は変化し、
前記検出位置において、前記所定の平面内における前記第２の磁界の方向が前記所定の平面内における前記第１の磁界の方向に対してなす相対角度は、９０°より大きく１８０°より小さいことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記相対角度は、１０５°から１６５°の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記相対角度は、１０５°から１４５°の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記所定の平面は、前記所定の方向に垂直であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記第１の磁界発生部は、互いに異なる位置に配置された２つの磁石を有し、
前記第１の磁界は、前記２つの磁石がそれぞれ発生する２つの磁界が合成されたものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項６】
更に、前記第１の磁界発生部を保持する第１の保持部材と、前記第１の保持部材に対して前記所定の方向に平行な方向に位置変更可能に設けられ、前記第２の磁界発生部を保持する第２の保持部材とを備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第２の保持部材は、レンズを保持するものであり、前記レンズの光軸方向は前記所定の方向に平行な方向に一致することを特徴とする請求項６記載の位置検出装置。