(57)【要約】【課題】磁界発生体と磁界変化検出素子との相対位置を検出する位置検出装置において、磁界変化検出素子が破壊又は故障した場合における誤動作を防止し、かつ磁界変化検出素子に過電流が流れて位置検出装置が破壊又は故障されることを防止して、装置の信頼性を向上させることが可能な位置検出装置を提供すること。【解決手段】互いに離間して配置され、磁界発生体７との距離に応じた信号を出力する複数の磁界変化検出素子１、２からの信号の和を和信号生成回路４において演算し、演算した和信号を検出回路６に出力する。検出回路６は、和信号の設定値からの変動を検出し、該変動が所定時間以上継続した場合にその旨を示す信号を制御回路５に出力して制御回路５の動作を停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して配置され、磁界発生体との距離に応じた信号を出力する複数の磁界変化検出素子と、
前記複数の磁界変化検出素子からの各信号の差に基づいて、前記磁界発生体と前記複数の磁界変化検出素子との相対的な位置を示す信号を生成する位置信号生成回路と、
前記複数の磁界変化検出素子からの各信号の和を出力する和信号生成回路と、
前記和信号生成回路からの和信号が一定となるように、前記複数の磁界変化検出素子を制御する制御回路と、
前記和信号の設定値からの変動を検出し、該変動に基づいて前記制御回路の機能を停止させるための信号を生成して出力する検出回路と、
を具備することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記検出回路からの出力信号に基づき、外部装置へ前記磁界変化検出素子が異常であることを示す信号を出力する信号出力回路をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記外部装置は、前記信号出力回路からの信号を受けて、操作者に対して前記磁界変換検出素子が異常であることを呈示することを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記検出回路は、前記和信号の設定値からの変動が、所定時間以上継続したときに前記制御回路の機能を停止させるための信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記検出回路は、
前記和信号と前記和信号の設定値との大小関係を示す信号を出力する第１のコンパレータと、
前記第１のコンパレータからの出力を前記所定時間だけ遅延させる遅延回路と、
前記遅延回路によって遅延された前記第１のコンパレータからの出力に基づき、前記制御回路の機能を停止させるための信号を出力する第２のコンパレータと、
を有することを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記検出回路は、電源起動から前記和信号生成回路からの和信号が安定するまでの時間内は、前記制御回路の機能を停止させる信号の生成を停止することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記検出回路は、前記和信号生成回路からの出力をデジタル信号に変換し、該デジタル信号に基づいて前記制御回路の機能を停止させる信号を生成することを特徴とする請求項１、２、３、４、６の何れか１項に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、撮像装置の手ブレ補正機構等に用いられる位置検出装置に関し、特に磁界発生体と磁界変化検出素子との相対位置によって位置検出を行う位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ等の撮像装置において、撮影中に生じた手ブレ量に応じて光学系又は撮像素子を光軸と垂直な平面方向にシフトさせることにより、手ブレ等によって生じる、撮像素子の結像面上における像ブレを抑制する手ブレ補正機構が各種提案されている。そして、このような手ブレ補正機構においては、光学系又は撮像素子のシフト位置検出を行うために位置検出装置が用いられている。このような位置検出装置としては種々のものがあるが、例えば特許文献１において示される、磁界発生体と磁界変化検出素子とを用いたものがある。この特許文献１においては、磁界発生体の固体ばらつきに関する補償を容易に行うことが可能な位置検出回路、及びそれに関連する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−３３１３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、磁界変化検出素子は一般的に静電耐量が低い素子である。したがって、静電気等によって磁界変化検出素子が破壊又は故障した場合には、磁界変化検出素子が誤動作して位置の誤検出が行われるとともに磁界変化検出素子に過電流が流れて位置検出装置も破壊又は故障するおそれがあるが、この点について特許文献１においては特に考慮されていない。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、磁界発生体と磁界変化検出素子との相対位置を検出する位置検出装置において、磁界変化検出素子が破壊又は故障した場合における誤動作を防止し、かつ磁界変化検出素子に過電流が流れて位置検出装置が破壊又は故障されることを防止して、装置の信頼性を向上させることが可能な位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による位置検出装置は、互いに離間して配置され、磁界発生体との距離に応じた信号を出力する複数の磁界変化検出素子と、前記複数の磁界変化検出素子からの各信号の差に基づいて、前記磁界発生体と前記複数の磁界変化検出素子との相対的な位置を示す信号を生成する位置信号生成回路と、前記複数の磁界変化検出素子からの各信号の和を出力する和信号生成回路と、前記和信号生成回路からの和信号が一定となるように、前記複数の磁界変化検出素子を制御する制御回路と、前記和信号の設定値からの変動を検出し、該変動に基づいて前記制御回路の機能を停止させるための信号を生成して出力する検出回路とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、磁界発生体と磁界変化検出素子との相対位置を検出する位置検出装置において、磁界変化検出素子が破壊又は故障した場合における誤動作を防止し、かつ磁界変化検出素子に過電流が流れて位置検出装置が破壊又は故障されることが防止され、装置の信頼性を向上させることが可能な位置検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る位置検出装置を含む撮像装置の構成を示す図である。図１に示す撮像装置は、位置検出装置１０１と、撮像ユニット１０２と、ブレ量検出回路１０３と、ＣＰＵ１０４と、駆動回路１０５と、外部装置１０６とを備えている。
【０００８】
位置検出装置１０１は、磁界変化検出素子１、２と、位置信号生成回路３と、和信号生成回路４と、制御回路５と、検出回路６とを有している。
【０００９】
磁界変化検出素子１、２は、撮像ユニット１０２に設けられる磁界発生体７を間に挟むようにして、互いに離間して配置され、それぞれ、撮像ユニット１０２に設けられる磁界発生体７との距離に応じた信号を出力する。磁界変化検出素子１、２としては例えばホールセンサが用いられる。
【００１０】
位置信号生成回路３は、磁界変化検出素子１、２のそれぞれからの出力信号の差を演算し、この差信号を、磁界発生体７と磁界変化検出素子１、２との相対的な位置関係を示す信号としてＣＰＵ１０４に出力する。
【００１１】
ここで、図１においては、後の説明を簡単にするために、磁界変化検出素子を２つ（１組）のみ図示している。この場合、撮像素子８の１方向の移動を検出することが可能である。実際のブレ補正機構においては、ブレ補正のために、撮像素子８を図示しない光学系の光軸に垂直な平面上で移動させる必要があるため、位置検出装置１０１を手ブレ補正機構に用いる際には磁界変化検出素子を最低４つ（２組）設けておく必要がある。
【００１２】
和信号生成回路４は、磁界変化検出素子１、２のそれぞれからの出力信号の和を演算し、演算した和信号を磁界変化検出素子１、２の補正情報として、制御回路５及び検出回路６に出力する。制御回路５は、和信号生成回路４からの和信号を検出し、該検出した和信号が一定値となるように磁界変化検出素子１、２に供給する電流を制御する。
【００１３】
検出回路６は、和信号生成回路４からの和信号の変動を検出し、該検出した和信号の一定値からの変動が所定時間以上継続している場合に制御回路５の動作を停止させる信号を出力するとともに、和信号が一定となっていない旨を示す信号をＣＰＵ１０４に出力する。
【００１４】
また、撮像ユニット１０２は、磁界発生体７と、撮像素子８とを有している。磁界発生体７は、永久的に磁界を発生する素子である。なお、磁界発生体７は、磁界を連続的に発生することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば永久磁石や電磁石を用いることが可能である。撮像素子８は、図示しない被写体からの光信号を電気的な画像信号に変換して図示しない画像処理回路に出力する。そして、撮像素子８と同一基板上に、磁界発生体７は固定されており、位置検出装置１０１によって撮像素子８の位置検出が可能になされている。ここで、撮像素子８としては、例えばＣＣＤ方式の撮像素子やＣＭＯＳ方式の撮像素子が用いることが可能である。
【００１５】
ブレ量検出回路１０３は、例えば角速度センサ等から構成され、当該撮像装置のブレ量を検出し、検出したブレ量を示す信号をＣＰＵ１０４に出力する。
【００１６】
ＣＰＵ１０４は、当該撮像装置の各ブロックを制御する。ブレ補正の際には、ＣＰＵ１０４はブレ量検出回路１０３からのブレ量を示す信号と位置信号生成回路３からの出力信号とをデジタル信号として取り込み、これらの信号に基づいて駆動回路１０５の制御信号を生成し、駆動回路１０５に出力する。また、和信号が一定となっていない旨を示す信号を検出回路６から受けた場合には、外部装置１０６に対して制御信号を出力する。
【００１７】
駆動回路１０５は、モータ等から構成され、ＣＰＵ１０４からの制御信号を受けて撮像ユニット１０２を図示しない光学系の光軸と垂直な平面方向に駆動させる。外部装置１０６は、ＣＰＵ１０４からの制御信号に基づき、磁界変化検出素子１、２が異常であることを操作者に対して呈示する。
【００１８】
以下、図１に示す撮像装置の、特に手ブレ補正に係る動作について説明する。  
ブレ量検出回路１０３は、撮影時の当該撮像装置のブレ量を検出し、検出したブレ量に応じた信号をＣＰＵ１０４へ出力する。ＣＰＵ１０４は、ブレ量検出回路１０３からの出力信号に応じて駆動回路１０５を制御することにより、撮像素子８を移動させる。撮像素子８の移動に伴って磁界発生体７と磁界変化検出素子１、２との相対的な位置関係が変化する。磁界変化検出素子１、２はそれぞれ磁界発生体７との距離に応じた信号を位置信号生成回路３及び和信号生成回路４へ出力する。
【００１９】
位置信号生成回路３は、磁界変化検出素子１からの出力信号と磁界変化検出素子２からの出力信号との差を演算し、演算した差信号を磁界発生体７の位置を示す信号としてＣＰＵ１０４に出力する。ＣＰＵ１０４は、位置信号生成回路３から出力される磁界発生体７の位置を示す信号とブレ量検出回路１０３から出力される当該撮像装置のブレ量を示す信号とを比較しながら、当該撮像装置のブレが打ち消される最適な位置に撮像素子８が移動するまで駆動回路１０５を制御する。
【００２０】
一方、和信号生成回路４は、磁界変化検出素子１からの出力信号と磁界変化検出素子２からの出力信号との和を演算し、演算した和信号を磁界変化検出素子１、２の補正情報として制御回路５及び検出回路６へ出力する。制御回路５は、和信号生成回路４からの和信号が一定となるように磁界変化検出素子１、２にそれぞれ供給する電流を調整する。即ち、和信号生成回路４からの和信号が増加しようとした場合に、制御回路５は磁界変化検出素子１、２へ供給する電流を減少させて磁界変化検出素子１、２の出力信号を減少させることにより、和信号生成回路４からの和信号を減少させる。一方、和信号生成回路４からの和信号が減少しようとした場合に、制御回路５は磁界変化検出素子１、２へ供給する電流を増加させて磁界変化検出素子１、２の出力信号を増加させることにより、和信号生成回路４からの和信号を増加させる。このような負帰還動作を行うことにより、磁界発生体７の固体ばらつきの影響をキャンセルし、磁界発生体７と磁界変化検出素子１、２との相対的な位置関係に応じた信号を精度良く検出することができる。
【００２１】
また、検出回路６は、和信号生成回路４からの和信号の設定値（一定とすべき値）からの変動を検出し、この変動が一定時間以上継続した場合に制御回路５の動作を停止させるための信号を制御回路５に出力する。
【００２２】
ここで、上述したように、磁界変化検出素子１、２には磁気抵抗から生成されるホールセンサがよく使用されるが、ホールセンサは一般的に静電耐圧が低く、磁気抵抗がオープン又はショートするような故障を招くことが多々ある。このようになると、和信号生成回路４からの和信号は設定値に対して一定とはならず、位置信号生成回路３は、磁界発生体７と磁界変化検出素子１、２との相対的な位置関係、即ち磁界発生体７の位置情報を正確に検出することができなくなる。さらには、ホールセンサがショート故障した状態で上述のような負帰還動作が行われると、和信号生成回路４は磁界変化検出素子１及び２からの出力信号の和を０と演算し、その結果、制御回路５は、磁界変化検出素子１及び２へ必要以上の過電流を供給してしまうため、位置検出装置１０１も故障することとなる。
【００２３】
したがって、和信号生成回路４からの和信号が一定とすべき設定値の近傍である間は、位置信号生成回路３は磁界変化検出素子１、２のそれぞれからの信号の差を磁界発生体７の位置情報としてＣＰＵ１０４へ出力する。これに対し、和信号生成回路４からの和信号が一定とすべき設定値から大きく変動している場合には、検出回路６は制御回路５における磁界変化検出素子１、２への入力信号を制御する機能を停止させ、検出回路６は磁界変化検出素子１、２に異常が生じていることをＣＰＵ１０４に通知する。ＣＰＵ１０４は、磁界変化検出素子１、２の異常により、撮像素子８の正しい位置検出が行えず、結果として正しい手ブレ補正が行えないことを外部装置１０６に通知する。外部装置１０６は、撮像装置の操作者に対して磁界変化検出素子１、２が異常状態であることを呈示する。この手法としては、異常状態を視覚的に知らせるためにＬＥＤを発光させたり、異常状態を聴覚的に知らせるためにアラーム音を発生させたりすることにより行う。ここで、図１においては、検出回路６において検出される磁界変化検出素子１、２の異常を、ＣＰＵ１０４を経由して外部装置１０６に通知しているが、検出回路６から外部装置１０６に直接、異常である旨を示す情報を通知するようにしても良い。
【００２４】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、磁界変化検出素子１、２が静電破壊等により故障した場合においても、位置検出装置１０１の誤動作を防ぎ、かつ磁界変化検出素子に過電流が流れて位置検出装置が破壊又は故障されることが防止され、撮像装置における手ブレ補正機能の信頼性を高めることができる。また、磁界変化検出素子１、２に異常が発生した場合に、それによって正しい手ブレ補正が行えない旨を外部装置１０６によって操作者に呈示することにより、操作者にも手ブレ補正機能の異常を把握してもらうことができる。
【００２５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る位置検出装置を含む撮像装置の構成を示す図である。第２の実施形態は位置検出装置における検出回路６の構成の一例を示したものである。その他の構成については第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００２６】
図２に示す検出回路６は、第１のコンパレータ２１と、トランジスタ２２と、定電流源２３と、コンデンサ２４と、第２のコンパレータ２５とを有している。
【００２７】
第１のコンパレータ２１には、和信号生成回路４からの和信号と基準電圧１とが入力され、これらの大小関係を比較し、その結果をトランジスタ２２に出力する。図２の回路において、第１のコンパレータ２１は、和信号生成回路４からの和信号が基準電圧１よりも小さい場合にＬレベルを出力し、大きい場合にＨレベルを出力する。ここで、基準電圧１は、例えば和信号の変動の許容限界値を示す電圧値に設定しておく。
【００２８】
トランジスタ２２は、第１のコンパレータ２１の出力信号に応じてオン又はオフする。定電流源２３は、コンデンサ２４を充電するための基準電流を生成して出力する。コンデンサ２４は、定電流源２３からの基準電流によって充電され、第１のコンパレータ２１の出力信号を遅延させる。
【００２９】
第２のコンパレータ２５には、コンデンサ２４に充電される電圧と、基準電圧２とが入力され、これらの大小関係を比較し、その結果を制御回路５に出力する。図２の回路において、第２のコンパレータ２５は、コンデンサ２４の充電電圧が基準電圧２よりも小さい場合にＨレベルを出力し、大きい場合にＬレベルを出力する。
【００３０】
以下、図２に示す検出回路６の動作について説明する。  
磁界変化検出素子１、２に異常が発生していない通常時には、和信号生成回路４からの和信号は、一定とすべき設定値の近傍で変動し、基準電圧１を超えた状態となっている。この状態において、第１のコンパレータ２１は、Ｈレベルを出力し、トランジスタ２２をオンさせている。この場合、コンデンサ２４の充電はなされず、結果として第２のコンパレータ２５の出力もＨレベルとなる。制御回路５は、第２のコンパレータ２５からの出力信号のレベルを判定しており、第２のコンパレータ２５からの出力信号がＨレベルである場合には磁界変化検出素子１、２に異常が発生していないとして、和信号生成回路４からの和信号の設定値からの変動に応じて磁界変化検出素子１、２に供給する電流を制御する。
【００３１】
これに対し、磁界変化検出素子１、２に異常が発生すると、各々の出力は０近傍の値となるため、和信号生成回路４からの和信号が基準電圧１よりも小さくなり、第１のコンパレータ２１はＬレベルを出力し、トランジスタ２２をオフさせる。これにより、定電流源２３からの基準電流によってコンデンサ２４が充電される。この状態が継続すると、やがてコンデンサ２４の充電電圧が基準電圧２よりも大きくなる。このとき、第２のコンパレータ２５はＬレベルを出力する。制御回路５は、第２のコンパレータ２５からのＬレベルの信号を受けた場合に、磁界変化検出素子１、２に異常が発生したとして、磁界変化検出素子１、２への電流の供給を停止する。
【００３２】
ここで、コンデンサ２４に充電される電圧が基準電圧２よりも大きくなるまでの時間をＴ、コンデンサ２４に充電される電圧をＶ、定電流源２３からコンデンサ２４に供給される基準電流をＩ、コンデンサ２４の容量値をＣとすると、以下の（式１）が成り立つ。  
Ｔ＝ＣＶ/Ｉ                                            （式１）  
この（式１）は、和信号生成回路４からの和信号が基準電圧１よりも小さい状態が（式１）の時間Ｔ以上継続した場合に、コンデンサ２４の充電電圧が基準電圧２に達して第２のコンパレータ２５がＬレベルを出力し、制御回路５による磁界変化検出素子１、２への電流の供給が停止されることを示している。即ち、図２のような回路構成とすることにより、和信号生成回路４からの和信号の瞬間的な変動を検出しないようにすることが可能である。
【００３３】
ここで、和信号生成回路４からの和信号は、撮像装置の電源投入後の一定期間は不定となっているため、検出回路６はこの期間に正常な検出動作を行うことができない。そこで、電源投入後の一定期間は検出回路６の動作をＣＰＵ１０４によって停止させるようにし、一定期間経過後に検出回路６の動作を開始させるようにすることが望ましい。
【００３４】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、第１のコンパレータ２１の出力信号をコンデンサ２４によって遅延させることにより、和信号生成回路４からの和信号の瞬間的な変動を検出しないようにして和信号の変動の誤検出を防止することが可能である。また、電源投入後の一定期間、検出回路６の動作を停止させることにより、電源投入直後の和信号の変動の誤検出をも防止することが可能である。
【００３５】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図３は、本発明の第３の実施形態に係る位置検出装置を含む撮像装置の構成を示す図である。第３の実施形態は位置検出装置における検出回路６の機能をデジタル化し、ＣＰＵ１０４に組み込んだものである。その他の構成については第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３６】
ＣＰＵ１０４は、位置信号生成回路３から出力される磁界発生体７の位置を示す信号と、ブレ量検出回路１０３から出力される撮影時の撮像装置のブレ量を示す信号とをデジタル信号として取り込んで比較しながら、当該撮像装置のブレが打ち消される最適な位置に撮像素子８が移動するまで駆動回路１０５を制御する。また、ＣＰＵ１０４は、和信号生成回路４からの和信号をデジタル化して取り込み、和信号が設定値から大きく変動したかを判定し、和信号の変動が一定時間以上継続した場合に制御回路５の動作を停止させる。即ち、ＣＰＵ１０４は、和信号生成回路４からの和信号を任意の時間間隔でサンプリングし続け、和信号の設定値からの変動が一定時間以上の間継続した場合には制御回路５の動作を停止させる。なお、上述の第２の実施形態においても説明したように、撮像装置の電源投入後の一定期間は和信号の検出動作を行えないため、その間は制御回路５の動作を停止させないようにすることが望ましい。
【００３７】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、位置検出装置１０１内にアナログ回路としての検出回路６を設ける必要がないため、回路構成を簡略化し、撮像装置を小型化及び低消費電力化することが可能である。
【００３８】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、上述した各実施形態においては、撮像素子８を図示しない光学系の光軸に垂直な平面内で移動させることにより手ブレ補正を行う撮像装置を例としているが、上述した各実施形態の手法は光学系を移動させることにより手ブレ補正を行う撮像装置にも適用可能である。ただし、この場合には、磁界発生体７は撮像素子８ではなく光学系に固定することになる。
【００３９】
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る位置検出装置を含む撮像装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る位置検出装置を含む撮像装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る位置検出装置を含む撮像装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，２…磁界変化検出素子、３…位置信号生成回路、４…和信号生成回路、５…制御回路、６…検出回路、７…磁界発生体、８…撮像素子、２１…第１のコンパレータ、２２…トランジスタ、２３…定電流源、２４…コンデンサ、２５…第２のコンパレータ、１０１…位置検出装置、１０２…撮像ユニット、１０３…ブレ量検出回路、１０４…ＣＰＵ、１０５…駆動回路、１０６…外部装置
【図１】
2008202988.tif 000003
【図２】
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【図３】
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