(57)【要約】【課題】少ない部品点数で、高精度の位置検出を行える範囲を広げることができる位置検出装置を提供する。【解決手段】ホール素子３を有する配線基板２が固設される固定部材４と、固定部材４に対して所定範囲だけ移動可能に支持される可動部材５とを備え、可動部材５は、その移動方向に沿って一端側から他端側に向って上り勾配となるように設置された一対の検出用磁石部材６ａ、６ｂを有する。この検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化された単一の永久磁石を有し、かつ、移動方向の一端から他端に向ってホール素子と対向するギャップが変化するように配置することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置に支持されるホール素子と、前記ホール素子に対向してかつ相対移動可能に支持される検出用磁石部材を有する位置検出装置において、前記検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化され、前記移動方向に沿って異極性の磁極が隣接する一対の永久磁石を有し、かつ、両磁石の境界に向って前記ホール素子と対向するギャップが増加するように配置されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
所定位置に支持されるホール素子と、前記ホール素子に対向してかつ相対移動可能に支持される検出用磁石部材を有する位置検出装置において、前記検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化された単一の永久磁石を有し、かつ、移動方向の一端から他端に向って前記ホール素子と対向するギャップが変化するように配置されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
前記ホール素子の感磁面と前記検出用磁石とのギャップは、最も狭い位置で０．３ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下に設定されてい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。
【請求項４】
前記検出用磁石は、前記ホール素子の感磁面と平行な直線に対して感磁用磁極面が２０°〜３０°の角度範囲だけ傾いて設置されてい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。
【請求項５】
前記検出用磁石は、Ｒ−Ｆｅ-Ｂ系焼結磁石（但し、ＲはＹを含む希土類元素の一種以上で、Ｎｄを必ず含む。）からなるとともに、前記各検出用磁石の検出用磁極面とは反対側の磁極面に磁気シールド部材が装着されてい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。
【請求項６】
ホール素子を有する配線基板が固設される固定部材と、前記固定部材に対して所定範囲だけ移動可能に支持される可動部材とを備え、前記可動部材は、その移動方向に沿って一端側から他端側に向って上り勾配となるように設置された一対の検出用磁石部材を有することを特徴とする位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホール素子を使用して、直線駆動される部材の絶対位置を非接触で検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラあるいはビデオカメラ等の光学機器では、レンズ等の光学素子を直線的に移動させることによって、ズーム動作やフォーカス動作が行われる。これらの動作を自動的に行うために、従来から光学式位置検出装置が使用されている。
【０００３】
光学式位置検出装置においては、高い分解能と良好な応答性を得るために、連続した電気信号が得られかつ光量に応じた電圧を発生させる材料を一様に塗布した半導体位置検出素子（ＰＳＤ）が使用されている。しかるにこの位置検出装置では、ＰＳＤの受光面にスポット光を照射させるために、発光素子（ＬＥＤ）が必要になることから、コストや設置スペースの増大を伴い、さらに塵芥、油等により、光を読み取るための光路が確保され難くなり、読み取り精度が低下し易い。
【０００４】
このような問題点を解消するものとして、フォーカスリングなどの外周面に設けた距離情報用抵抗体にブラシを摺動させ、抵抗体のブラシの位置に対応する電圧を検出するようにしたリニアポテンショメータのような磁気式位置検出装置も使用されている。しかしこの位置検出装置は、構造が複雑でカスタム化に向いておらず、また必要な直線出力に対する自由度が少なく、さらにブラシと抵抗体の摺動抵抗によりスライドさせるための推力が必要なので、低負荷駆動や高速駆動が必要とされる部分への搭載には適していないといった難点がある。
【０００５】
そこで磁界検出素子を用いた非接触式位置検出装置が提案されている（特許文献１参照）。この種位置検出装置においては、磁界検出素子として、例えば磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いた相対型位置検出装置が使用されている（特許文献２参照）。この位置検出装置によれば、可動部材を基準位置から目標位置に向って直線的に移動させ、この移動過程においてＭＲ素子で光軸方向に多極着磁を施した磁気シート（エンコーダ磁石）の磁束密度の変化を検出し、ＭＲ素子から出力される電気信号をカウントすることにより、被駆動部材（レンズ）の光軸方向の絶対位置が検出され、目標位置と現在位置との差がなくなるまで駆動される。
【０００６】
しかるにＭＲ素子の分解能は１５０〜２００μｍが一般的であり、このままでは高精度の位置決めが行えないため、高い位置決め精度を得るためにＭＲ素子の出力を多逓倍化することが必要であり、その結果大規模な信号処理回路が必要となり、しかも耐ノイズ特性が低下するという問題がある。そこでＭＲ素子の代わりに、２０〜４０μｍの分解能をもつＧＭＲ素子を使用することも提案されている。しかしながら、ＧＭＲ素子は磁気シートにほぼ接触させる必要があるので、摺動音が発生するため、動画への対応ができないという問題が発生し、また摺動摩擦により被駆動部材（例えばフォーカスレンズ）の円滑な動きが阻害され、位置決め精度が低下するという問題もある。
【０００７】
さらに、ＭＲ素子又はＧＭＲ素子を用いた位置検出装置では、最初に測定位置を絶対値化する（基準位置を検出する）ために、固定部材にリセット用センサ（例えばフォトインタラプタ）を配設し、被駆動部材に遮光部材を設け、被駆動部材を移動させて遮光部材がフォトインタラプタの光路を遮ることで、センサ出力がＨ（Ｌ）からＬ（Ｈ）に変化するため、センサ出力が変化した時点での位置検出を行い、検出された位置を基準位置とすることが必要となる。このように磁気抵抗効果素子又は巨大磁気抵抗効果素子を使用すると、磁界検出素子とエンコーダ用磁石に加えて、基準位置検出のためのリセット用センサも必要となり、位置検出装置の大型化とコストアップを招来することになる。
【０００８】
そこで位置検出装置としてリセットセンサが不要で、磁束密度が直線的に変化する範囲では、移動距離に対して略比例した出力電圧が得られるホール素子を使用することが提案されている。しかるに、厚さ方向に磁化しかつＮ極とＳ極が並ぶ平板状の永久磁石にホール素子を対向させただけの構造では、空隙磁束密度は正弦波状又は台形波状の波形となり、磁束密度が直線的に変化する範囲は、磁極の境界付近の狭い範囲（約１〜２ｍｍ）に限られるという難点がある。また、平板状の永久磁石を使用して、磁束密度が直線的に変化する範囲を長くしようとすると、ホール素子の移動距離の１０〜２０倍程度まで磁石を長くすることが必要となり、製品としては実用に供し得ないものになる。そこで、特許文献３に記載の如く、２つのホール素子と多極着磁された位置検出用マグネットを有する位置検出装置が提案されている。この他にも、特許文献４に記載されているように、ホール素子の出力の線形性を改善するために、ホール素子に対し相対移動する直方体磁石にコの字形ヨークを被せ、ヨークの断面形状を長手方向に沿って変化させることが提案されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献３に記載の如く複数のホール素子を使用すると、広い範囲で高い検出精度が得られるものの、部品点数が増大し、さらに信号処理回路も複雑化し、コストアップになるので、実用性に問題がある。特許文献４に記載された位置検出装置には、次に述べるような問題点が存在する。特許文献３に記載の如く柱状の検出磁石に長手方向に直交する断面形状が長手方向に変化するヨークを被せる構造では、部品点数が増大し、コストアップになるので、実用性に問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開平２−１３１６１４号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４５０１号公報
【特許文献３】特開２０１０−９６５４０号公報
【特許文献４】国際公開第０６／１１５１２９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、少ない部品点数で、高精度の位置検出を行える範囲を広げることができる位置検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の位置検出装置は、所定位置に固定されるホール素子と、前記ホール素子に対向してかつ相対移動可能に支持される検出用磁石部材を有する位置検出装置において、前記検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化されかつ前記移動方向に沿って異極性の磁極が隣接する一対の永久磁石を有し、かつ、両磁石の境界に向って前記ホール素子と対向するギャップが増加するように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化された単一の永久磁石を有し、かつ、移動方向の一端から他端に向って前記ホール素子と対向するギャップが変化するように配置した構造とすることができる。
【００１４】
本発明において、前記各検出用磁石は、Ｒ−Ｆｅ-Ｂ系焼結磁石（但し、ＲはＹを含む希土類元素の一種以上で、Ｎｄを必ず含む。）からなるとともに、前記各検出用磁石の検出用磁極面とは反対側の磁極面に磁気シールド部材を装着することが好ましい。
【００１５】
本発明において、前記ホール素子は前記配線基板に実装された状態で前記固定部材に装着され、前記可動部材は前記固定部材に対して所定範囲だけ移動可能に支持することができる。
【００１６】
本発明において、前記ホール素子の感磁面と前記検出用磁石の検出用磁極面とのギャップを、最も狭い位置で０．３ｍｍ以上、２ｍｍ未満（より好ましくは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ）に設定することが好ましい。
【００１７】
本発明の位置検出センサにおいて、前記各検出用磁石は、前記ホール素子の感磁面と平行な直線に対して検出用磁極面が２０°〜３０°の角度範囲だけ傾いて設置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、検出用磁石の大きさはそのままで、検出用磁石を特定の位置に配置することにより、単一のホール素子により、所定範囲にわたって直線的に変化する磁束密度を検出するので、簡単な構造であっても直線的に駆動される光学素子などの位置制御を高精度で行うことができる。しかもホール素子は検出磁石に非接触なので、低負荷又は高速での駆動を要求される部分への搭載に好適である。さらにホール素子と検出用磁石（必要に応じてヨークが使用される）以外の部品が不要となり、塵、埃、油等の影響を受けずに直線出力を得ることができるもので、極めて高い実用性を有する。
【００１９】
また検出用磁石として、専用の成形用金型や着磁装置が不要な単極着磁された平板状の永久磁石を使用し、しかもリセット用センサが不要となるので、位置検出センサの構造を簡素化することができ、しかも低コスト化を達成することができる。
【００２０】
移動位置に対する出力値が特定の値に変換されるようにしておけば、絶対位置情報を得ることが可能である。しかも出力のゼロクロス位置（Ｎ極とＳ極の境界位置）は磁石位置で一義的に定まるので、固定する部分の位置決め精度は機械的な精度に比例するため、光軸方向のばらつきを低減できる。したがってゼロクロス位置を初期位置に設定すれば、イニシャライズ用部品（例えばフォトインタラプタ）を省略できる。
【００２１】
特に、イニシャライズ位置は、移動範囲の中間になるので、従来のフォトインタラプタと比べて原点設定に要する移動距離すなわち原点設定時間が半分になり、もってセンシングの高速化を図ることができる。
【００２２】
ホール素子からは移動距離に比例したアナログ電圧が出力されるので、その読み取り精度を高めることにより、分解能を高くすることができる。しかも光軸方向の長さ寸法を移動長さと同等に設定すればよいので、検出磁石を光軸方向と平行に配置した場合と比べて、１／１０〜１／３０倍の長さ(フォーカス移動量が１０〜３０ｍｍの場合)で済み、コンパクト化を図ることが可能となる。
【００２３】
ホール素子と検出用磁石のギャップを０．３ｍｍ以上に設定すればよいので、ＭＲ素子と極めて狭い着磁ピッチ（１０〜２０μｍ）をもつ磁気シートとの組合せと異なり、ホール素子と検出磁石とのギャップを厳密に管理する必要がなくなるので、ギャップ範囲が広がりかつ組立作業が容易である。
【００２４】
ホール素子と検出磁石のギャップを０．３ｍｍ以上に設定すればよいので、ＧＭＲ素子と極めて狭い着磁ピッチ（１０〜２０μｍ）をもつ磁気シートとの組合せと異なり、ホール素子と検出磁石とが非接触になるので、円滑な動きが保証されかつ耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係わる位置検出装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１の位置検出装置（組立後）をＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３】図１の位置検出装置の使用状態を模式的に示す図であり、ホール素子が初期位置にある状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係わる位置検出装置の信号処理回路の一例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係わる位置検出装置の使用状態を模式的に示す図であり、ホール素子が初期位置にある状態を示す図である。
【図６】図１に示す位置検出装置のホール素子表面における磁束密度分布を示す図である。
【図７】図５に示す位置検出装置のホール素子表面における磁束密度分布を示す図である。
【図８】第１の比較例に係わる位置検出装置の使用状態を模式的に示す図であり、ホール素子が初期位置にある状態を示す図である。
【図９】第２の比較例に係わる位置検出装置の使用状態を模式的に示す図であり、ホール素子が初期位置にある状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下本発明の詳細を添付図面により説明する。なお、以下の説明で同一機能部分は同一の参照符号で示す。
【００２７】
［位置検出装置］
図１及び図２に示すように、位置検出装置１は、配線基板２の表面に実装されるホール素子３と、配線基板２を所定位置に固定する固定部材４と、固定部材４に移動可能に支持される検出用磁石部材６ａ、６ｂを有する可動部材５を備えている。この位置検出装置１の各部の詳細は次の通りである。
【００２８】
(配線基板)
配線基板２は、平板状の表面に、固定部材４に嵌装されて、所定位置に固定するための一対の位置決め凹部２２ａ、２２ｂが設けられるとともに、その長辺方向（Ｚ方向）の一端側にホール素子３が実装される。
【００２９】
(固定部材)
固定部材４は、下部にＺ軸方向に沿って伸びる２列の脚部４１０ａ、４１０ｂを有する矩形状の固定枠４１を備え、脚部４１０、４１０ｂ間に形成された空間部４２内に配線基板２が差し込まれる。配線基板２の表面に形成されたビス部２１ａ及び２１ｂは各々、固定枠４１の底部４３に形成された突起部４５ａ（不図示）及び４５ｂにネジ込まれる。固定枠４１は、可動部材５をＺ方向に移動可能に支持するために、Ｚ方向の一端側及び他端側（短辺部）に、矩形状の切欠部４６ａ、４６ｂが形成されるとともに、切欠部４６ａ、４６ｂを挟むようにしてＺ方向に沿って案内軸４７ａ、４７ｂが取付けられる。
【００３０】
(可動部材)
可動部材５は、保持部材５１と、そこに装着される検出用磁石部材６ａ、６ｂを有する。保持部材５１は、ホール素子３に対向しない側の面がＨ字形状に形成された部材で、縦断面（図２参照）を見ると一端から仕切部５２ｃに向って上り勾配の斜面５２ａと仕切部５２ｃから他端に向って下り勾配となる斜面５２ｂを有する。これらの斜面５２ａ、５２ｂにはそれぞれ、一対の検出用磁石部材６ａ、６ｂが設置されている。一方の検出用磁石部材６ａは、厚さ方向に着磁された平板状の永久磁石７ａとその背面側に固着された強磁性体（例えば鉄鋼材料）からなる平板状のヨーク８ａを有する。他方の検出用磁石部材６ｂは、異極性の磁極が隣接するように厚さ方向に着磁された平板状の永久磁石７ｂとその背面側に固着された強磁性体からなる平板状のヨーク８ｂを有する。この磁石配置により、検出用磁石部材６ａから６ｂに向って、ホール素子３を通過する閉じた磁気回路が形成される。
【００３１】
保持部材５１は、一方の側面に一方の案内軸４７ａが挿通される摺動部５３ａ、５３ｂが形成されている。保持部材５１の他方の側面には、Ｚ方向と直交するアーム部５４が形成されるとともに、アーム部５４の根元には、他方の案内軸４７ｂが挿通される案内穴５６ａが形成され、さらにアーム部５４よりも端部側に案内軸４７ｂが挿通される案内穴５６ｂを有する延出部５５が形成されている。
【００３２】
（検出用磁石部材）
図３に示すように、各検出用磁石部材６ａ、６ｂは、紙面に垂直な方向から見て逆Ｖ字状を呈するように配置される。すなわち永久磁石７ａ、７ｂは、矢印Ｚと平行な直線に対して角度α１、α２だけ傾斜するように可動部材５に保持される。したがって永久磁石７ａの一端部と永久磁石７ｂの一端部が近接又は接触する位置から各磁石の他端部に向かって、ホール素子３の感磁面と永久磁石７ａの磁極面とのギャップが単調に減少し、ホール素子３の感磁面と永久磁石７ｂの磁極面とのギャップｇｈ１も単調に減少するように配置されている。ここでギャップｇｈ１は、狭すぎると磁束波形が歪やすくなり、また広すぎても曲線状に変化する部分が増大して、直線領域が短くなるので、ＧａＡｓ系ホール素子を使用する場合で、０．３ｍｍ以上、２ｍｍ未満に設定することが好ましく、０．５〜１．５ｍｍの範囲がより好ましい。また角度α１と角度α２は同一でもあるいは異なっていてもよいが、２０°〜３０°の範囲で設定することが好ましい。
【００３３】
検出用磁石をこのように配置することにより、ホール素子３の感磁面における磁束密度は磁石のほぼ全長にわたって直線的に変化するようになり、ホール素子３の出力電圧も直線的に変化する。磁束密度がゼロになる初期位置では、ホール素子の出力電圧もゼロになる。この初期位置からホール素子３がＺ方向に移動することにより、ホール素子で検出される磁束密度が直線的に変化する。これにより、ホール素子から出力される電圧が単調に増加又は減少するので、現在位置を正確に把握できる。
【００３４】
上記の検出用磁石は、材質を問わず、公知の永久磁石で形成することができるが、耐ノイズ特性の観点から、入力回路側ゲインを低く設定し、かつセンサ部の小型化を図るために、希土類磁石、例えばＲ−Ｆｅ-Ｂ系焼結磁石（但し、ＲはＹを含む希土類元素の一種以上で、Ｎｄを必ず含む。）を使用することが好ましい。
【００３５】
（ホール素子）
ホール素子の出力電圧は、材料の電子移動度やホール係数に依存し、通常はＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物からなるＮ型半導体の薄膜（厚さ数μｍ）で形成されたホール素子が使用される。本発明では、高精度の位置制御を可能とするために、ホール係数の温度係数が小さい（約−０．０６％／℃）、ＧａＡｓで形成されたホール素子を使用することが好ましい。また化合物系以外でも、Ｓｉからなるホール素子を使用し、ホール素子とオペアンプ等の信号処理回路を一体化したホールＩＣを使用することができるが、ホール素子の感度が低いので、ホール素子及びオペアンプのオフセット電圧を低減し、かつ温度補償機能をもつ回路構成とすることが好ましい。
【００３６】
（信号処理回路）
ホール素子３は、可動部材の位置を電圧信号として出力するために、図４に示すように例えばオペアンプを含む位置信号処理回路９に接続されている。本発明においては、４端子のホール素子３を駆動して、磁束密度に比例した出力電圧を得るために、ホール素子の入力側端子に駆動回路（不図示）を接続し、ホール素子の出力側端子に差動増幅回路９２を接続した回路構成とすることができる。ホール素子は定電流又は定電圧で駆動されるが、ＧａＡｓホール素子は、定電圧で駆動すると温度特性が悪くなる（約−０．３％／℃）ので、通常は定電流で駆動される。本発明においては、図４に示すようにホール素子３の入力側に、非反転入力端子に電源（Ｖｃ＝基準電圧）が接続されたオペアンプＯＰ１と電流制限抵抗Ｒ１からなる定電流駆動回路９１を接続して、制御電流Ｉｃ＝Ｖｃ／Ｒ１となる定電流動作で駆動することができる。
【００３７】
ホール素子の出力を受ける差動増幅回路９２においては、抵抗Ｒ３が負帰還接続されたオペアンプＯＰ２と、オペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続された抵抗Ｒ２及びオペアンプＯＰ２の非反転入力端子に接続された抵抗Ｒ２、Ｒ３により、ホール素子の出力電圧は差動増幅される。この差動増幅回路のゲインＧはＲ３／（Ｒ２＋Ｒｏｕｔ）となるので、Ｒ２及びＲ３を調整することにより、被駆動部材の位置情報を適切な電圧信号として出力することができる。
【００３８】
（磁気シールド用部材）
また各永久磁石７ａ、７ｂの背面側（ホール素子３の感磁面に対向しない側の磁極面）には、各磁石よりも投影面積（図２において、各磁石の磁極面に垂直な方向から見た場合の面積）の大なる、強磁性体からなる一対の平板状ヨーク８ａ、８ｂが固着されている。これらの平板状ヨークは永久磁石から発生する磁束が外部に漏洩するのを防止するために設けられる磁気シールド用部材であり、Ｒ−Ｆｅ-Ｂ系焼結磁石のように永久磁石の磁気特性が高い場合は有効である。但し永久磁石の磁気特性が低く、漏洩磁束が少ない場合は、磁気シールド部材を省略することができる。
[位置検出装置の動作]
【００３９】
ホール素子３によって検出された位置信号（可動部材の移動量）は信号処理回路９によって所定の倍率に増幅され、次いで制御回路（不図示）で目標位置指令（コイル位置指令信号）と比較されて駆動信号が生成されて、駆動モータの駆動回路に駆動電流が供給される。ここでホール素子３の感度中心が初期位置（極性が反転する磁極境界位置）に存在すると、ホール素子の出力電圧はゼロであるが、ホール素子３がＺ方向に移動すると、ホール素子の出力電圧は磁束密度に比例して変化する（直線的に増加又は減少する）ので、可動部材の位置を正確に検出することができる。ここで、図１において、可動部材５がＺ方向に移動して、アーム５４が固定枠４１に係止される位置に至ると可動部材５はその位置で停止するので、可動部材５の移動範囲は規制されて、固定枠４１からの脱落を防止することができる。
【００４０】
[他の実施の形態]
本発明においては、可動部材の可動範囲が２ｍｍ以上、５ｍｍ以下の場合は、図３に示す検出用磁石部材の一方を省略して図５に示す構造とすることができる。図５においては、ホール素子３に対向して配置された検出用磁石部材６は、厚さ方向に着磁された平板状の永久磁石７を備え、その背面側に平板状のヨーク８が固着され、磁極面とホール素子３とのギャップｇｈ２が一端から他端に向って直線的に増加又は減少するように配置されている。すなわち永久磁石７は、矢印Ｚ１と平行な直線に対して角度α３だけ傾斜するように可動部材（図示を省略）に保持される。この構造によっても、図３の場合と同様の理由で、従来よりも広い範囲で可動部材の位置を正確に検出することができる。
【００４１】
[実験例１］
図３において、α１＝α２＝３０°に設定し、かつホール素子３と永久磁石７ａ、７ｂのギャップｇｈ１（端部側）を１．５ｍｍに設定した場合のＺ方向の磁束密度分布を図６に実線で示す。この磁束波形は、検出用永久磁石として、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石（日立金属社製ＮＭＸ−Ｓ４５ＳＨ、長さ＝８ｍｍ、幅＝２ｍｍ、厚さ＝１ｍｍ）を使用し、ＧａＡｓ系ホール素子を使用した場合のシミュレーション結果である。なお、図６（後述の図７も同様）に示す磁束密度分布は、ホール素子３が初期位置（磁石の境界部）から永久磁石７ａ又は７ｂのエッジ部まで移動した場合の波形を示す。初期位置では磁束密度が略ゼロとなるので、この位置ではホール素子の出力電圧がゼロになるように出力電圧のオフセットが調整される。
【００４２】
比較のために、図８に示すように、ホール素子３に対向してヨーク８１ａが固着された永久磁石７１ａとヨーク８１ｂが固着された永久磁石７１ｂを有する検出用磁石部材６１を配置するとともに、永久磁石７１ａ、７１ｂとホール素子３とのギャップｇｈ３をＺ１方向に沿って一定（１．５ｍｍ）に維持した場合の磁束密度分布を図６に破線で示す。但し磁石部材の材質及び寸法は上記の場合と同様である。
【００４３】
図６に示すように、本発明の場合は、磁束密度の変化が直線的になるのは、極めて広い範囲（ｌａ１）になる。これに対して、ホール素子と検出用磁石の端部とのギャップｇｈ３が一定の場合は、磁束密度の変化が直線的になるのは、磁極境界の近傍（ｌｂ）にすぎず、極めて狭い範囲になることがわかる。
【００４４】
［実験例２］
図５において、永久磁石７の傾きα３を３０°に設定し、ホール素子３と永久磁石７のギャップｇｈ２（端部側）を１．５ｍｍに設定した場合のＺ１方向の磁束密度分布を図７に実線で示す。この磁束波形は、実験例１と同様の永久磁石とＧａＡｓ系ホール素子を使用した場合のシミュレーション結果である。なお、図７に示す磁束密度分布は、ホール素子３が初期位置（磁石の一端部）から永久磁石７の他端部まで移動した場合の波形を示す。
【００４５】
比較のために、図９に示すように、ホール素子３に対向して、背面側にヨーク８２が固着された永久磁石７２を有する検出用磁石部材６２を配置するとともに、永久磁石７２とホール素子３とのギャップｇｈ４をＺ１方向に沿って一定（１．５ｍｍ）に維持した場合の磁束密度分布を図７に破線で示す。但し磁石部材の材質及び寸法は上記の場合と同様である。
【００４６】
図７に示すように、本発明の場合は、磁束密度の変化が直線的になるのは、極めて広い範囲（ｌａ２）になる。これに対して、ホール素子と検出用磁石の端部とのギャップｇｈ４が一定の場合は、磁束密度は略正弦波状に変化し、磁束密度が直線的に変化する範囲は、磁極中央近傍にすぎず、極めて狭い範囲になることがわかる。
【００４７】
上記の説明では、可動部の軽量化を図るためにホール素子を可動枠に設け、検出用磁石を固定枠に設けた構造を示すが、検出用磁石を固定枠に設け、ホール素子を可動枠に設けた構造であってもよい。本発明の位置検出装置は、フォーカスレンズやズームレンズを駆動する装置を含む種々の用途に使用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１：位置検出装置、
２：配線基板、２１ａ、２１ｂ：ネジ部、２２ａ、２２ｂ：位置決め凹部、
３：ホール素子、
４：固定部材、４１：固定枠、４１０ａ、４１０ｂ：脚部、４２：空間部、４３：底板部、４４：センサ穴、４５：突起部、４６ａ、４６ｂ：切欠部、４７ａ、４７ｂ：案内軸、
５：可動部材、５１：保持部材、５２ａ：第１斜面、５２ｂ：第２斜面、５２ｃ：仕切部、５３ａ、５３ｂ：スライド部、５４：アーム部、５５：突設部、５６ａ、５６ｂ：ガイド穴、
６、６ａ、６ｂ：検出用磁石部材、７ａ、７ｂ：永久磁石、８ａ、８ｂ：ヨーク、
９：信号処理回路、
９１：定電流回路、
９２：増幅回路、
【図１】
2015038527.tif 000003
【図２】
2015038527.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015038527.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年7月13日(2012.7.13)
【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】
所定位置に支持されるホール素子と、前記ホール素子に対向してかつ相対移動可能に支持される検出用磁石部材を有する位置検出装置において、前記検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化され、前記移動方向に沿って異極性の磁極が隣接する一対の永久磁石を有し、かつ、両磁石の境界に向って前記ホール素子と対向するギャップが増加するように配置されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
所定位置に支持されるホール素子と、前記ホール素子に対向してかつ相対移動可能に支持される検出用磁石部材を有する位置検出装置において、前記検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化された単一の永久磁石を有し、かつ、移動方向の一端から他端に向って前記ホール素子と対向するギャップが直線的に変化するように配置されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
前記ホール素子の感磁面と前記検出用磁石とのギャップは、最も狭い位置で０．３ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下に設定されてい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。
【請求項４】
前記検出用磁石は、前記ホール素子の感磁面と平行な直線に対して感磁用磁極面が２０°〜３０°の角度範囲だけ傾いて設置されてい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。
【請求項５】
前記検出用磁石は、Ｒ−Ｆｅ-Ｂ系焼結磁石（但し、ＲはＹを含む希土類元素の一種以上で、Ｎｄを必ず含む。）からなるとともに、前記各検出用磁石の検出用磁極面とは反対側の磁極面に磁気シールド部材が装着されてい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。
【請求項６】
ホール素子を有する配線基板が固設される固定部材と、前記固定部材に対して所定範囲だけ移動可能に支持される可動部材とを備え、前記可動部材は、その移動方向に沿って一端側から他端側に向って上り勾配となるように設置された一対の検出用磁石部材を有することを特徴とする位置検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
しかしながら、特許文献３に記載の如く複数のホール素子を使用すると、広い範囲で高い検出精度が得られるものの、部品点数が増大し、さらに信号処理回路も複雑化し、コストアップになるので、実用性に問題がある。特許文献４に記載された位置検出装置には、次に述べるような問題点が存在する。特許文献４に記載の如く柱状の検出磁石に長手方向に直交する断面形状が長手方向に変化するヨークを被せる構造では、部品点数が増大し、コストアップになるので、実用性に問題がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明において、前記検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化された単一の永久磁石を有し、かつ、移動方向の一端から他端に向って前記ホール素子と対向するギャップが直線的に変化するように配置した構造とすることができる。
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月17日(2012.10.17)
【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】
固定部材の所定位置に支持される単一のホール素子と、前記ホール素子に対向してかつ前記固定部材に対して所定距離だけ移動可能に支持される可動部材に設置された検出用磁石部材を有する位置検出装置において、
前記検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化され、前記移動方向に沿って異極性の磁極が隣接し、矩形断面を有する一対の平板状永久磁石を有し、かつ、両磁石の境界に向って前記ホール素子と対向するギャップが増加するように配置されるとともに、
前記各永久磁石は、前記ホール素子の感磁面と平行な直線に対して感磁用磁極面が２０°〜３０°の角度範囲だけ傾いて設置されており、
前記各永久磁石は、他方の永久磁石に対向する側の端部が接する斜面が形成された仕切部を有する保持部材に設置されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
所定位置に支持される単一のホール素子と、前記ホール素子に対向してかつ２〜５ｍｍの距離だけ相対移動可能に支持される検出用磁石部材を有する位置検出装置において、
前記検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化され、矩形断面を有する単一の平板状永久磁石を有し、かつ、移動方向の一端から他端に向って前記ホール素子と対向するギャップが直線的に変化するように配置されているとともに、
前記永久磁石は、前記ホール素子の感磁面と平行な直線に対して感磁用磁極面が２０°〜３０°の角度範囲だけ傾いて設置されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
前記永久磁石は、Ｒ−Ｆｅ-Ｂ系焼結磁石（但し、ＲはＹを含む希土類元素の一種以上で、Ｎｄを必ず含む。）からなるとともに、前記永久磁石の検出用磁極面とは反対側の磁極面に磁気シールド部材が装着されてい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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の位置検出装置は、固定部材の所定位置に支持される単一のホール素子と、前記ホール素子に対向してかつ前記固定部材に対して所定距離だけ移動可能に支持される可動部材に設置された検出用磁石部材を有する位置検出装置において、前記検出用磁石部材は、厚さ方向に磁化され、前記移動方向に沿って異極性の磁極が隣接し、矩形断面を有する一対の平板状永久磁石を有し、かつ、両磁石の境界に向って前記ホール素子と対向するギャップが増加するように配置されるとともに、前記各永久磁石は、前記ホール素子の感磁面と平行な直線に対して感磁用磁極面が２０°〜３０°の角度範囲だけ傾いて設置されており、前記各永久磁石は、他方の永久磁石に対向する側の端部が接する斜面が形成された仕切部を有する保持部材に設置されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】