(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を発生させる柱状の磁界発生手段と、
前記磁界発生手段により発生された磁界の磁束密度を検出する磁界検出手段と、
前記磁界発生手段の長手方向に沿って前記磁界検出手段とは反対側の少なくとも一部を覆うように前記磁界発生手段に固定されたヨークと、
を備え、
前記磁界検出手段と前記磁界発生手段のいずれか一方は、他方に対し、所定の移動方向に相対移動可能であり、
前記ヨークの前記長手方向に直交する断面形状は、前記長手方向に沿って変化し、
磁界発生手段の磁界検出手段との対向面は平面であって、前記対向面は前記移動方向に対し所定の角度を有している、
位置センサ。
【請求項２】
前記磁界発生手段は、直方体の磁石であって、前記磁界検出手段との対向面は平面であり、かつ、前記磁界発生手段の磁化方向は前記対向面の法線方向であり、
前記ヨークは、前記磁界検出手段側に延びる脚部を有し、前記脚部の前記磁界検出側の端面は、前記対向面に対し所定の角度を有している、
請求項１記載の位置センサ。
【請求項３】
前記ヨークは、前記磁界検出手段側に延びる脚部を有し、前記脚部の長さが前記長手方向に沿って変化する形状を有する、
請求項１記載の位置センサ。
【請求項４】
前記脚部の長さが前記長手方向に沿って直線的に変化する、
請求項３記載の位置センサ。
【請求項５】
前記脚部の長さが前記長手方向に沿って曲線的に変化する、
請求項３記載の位置センサ。
【請求項６】
前記ヨークは、前記磁界発生手段と対向する板状の平面部を有し、前記長手方向に直交する前記平面部の幅は、前記長手方向に沿って変化する形状を有する、
請求項１記載の位置センサ。
【請求項７】
前記ヨークは、前記長手方向の端部において、前記磁界発生手段により発生される磁界であって、前記端部側へ向かう磁界が抑制されるように変形している形状を有する、
請求項１に記載の位置センサ。
【請求項８】
前記ヨークは、前記磁界検出手段側に延びる脚部を有し、前記ヨークの前記変形が、前記脚部の長さ方向の変形である、
請求項７に記載の位置センサ。
【請求項９】
前記ヨークは、前記磁界発生手段と対向する板状の平面部を有し、前記ヨークの前記変形が、前記長手方向に直交する前記平面部の幅方向の変形である、
請求項７に記載の位置センサ。
【請求項１０】
前記磁界発生手段の長手方向の長さが、前記ヨークの長手方向の長さよりも長い請求項１に記載の位置センサ。
【請求項１１】
レンズを保持するレンズホルダ部と、
前記レンズホルダ部を移動可能に保持する第１のベースと、
請求項１から１０のいずれかに記載の位置センサと、
を備え、
前記磁界発生手段と前記磁界検出手段のいずれか一方が前記レンズホルダ部に、他方が前記第１のベースに、設置された、
光ヘッド装置。
【請求項１２】
ヘッドと、
ヘッドを保持するヘッドホルダ部と、
前記ヘッドホルダ部を移動可能に保持する第２のベースと、
請求項１から１０のいずれかに記載の位置センサと、
を備え、
前記磁界発生手段と前記磁界検出手段のいずれか一方が前記ヘッドホルダ部に、他方が第２のベースに、設置された、
ヘッド移動機構。
【請求項１３】
情報を記録媒体に記録し、前記記録媒体に記録された情報を再生する情報記録再生装置であって、請求項１１に記載の光ヘッド装置または／および請求項１２に記載のヘッド移動機構を有する情報記録再生装置。
【請求項１４】
相対移動機構を有する機器に搭載される位置制御システムであって、
前記相対移動機構は、請求項１から１０のいずれかに記載の位置センサと、制御部とを有するものであり、
前記制御部は、前記相対移動機構の位置を表すデータと、前記位置センサの前記磁界検出手段の出力の対応表を記憶し、当該対応表に基づいて相対移動についての制御を行う、
位置制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密な位置決めのための位置センサに関し、非接触検出で小型に構成可能なため、特に精密、小型化が要求される携帯撮影機器、医療機器等に適する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮影機能付き携帯電話やデジタルカメラ等、撮影機器の小型、精密、多機能化が進んでいる。この中にはオートフォーカス、ズーム、手ぶれ補正用などの、レンズや部品等を移動させる機構が内蔵される。
また、光ディスク分野においても、高密度記録に対応した光ピックアップ内部には、系の収差を補正するためのレンズ移動手段が内蔵されている。これもポータブル化、携帯ゲーム機搭載等に伴い光ピックアップの小型化が要求される。
高速かつ高精度にレンズを移動させるには、制御系の応答をよくするため、移動するレンズ等に対し位置センサを搭載する方が望ましい。しかし、こういった小型の機器においては使用できるモータやアクチュエータが形状、電力の点で限定されるため、負荷の観点からは非接触のセンサが望ましく、光学検出や磁界検出等がセンサ手段に用いられる。
【０００３】
位置検出手段としては、主として初期位置からの変化量をパルスカウントするデジタル的手段と、主として絶対位置を特定するアナログ的手段があるが、周知のように前者は初期位置検出動作が必要であるが正確、後者は即時に位置が解るが、特性が温度やＳＮに依存して精度が前者に比して劣るという相補的特徴が有る。
小型携帯機器においては即時性が要求される場合が比較的多く、精度が許す範囲であれば、アナログ的手段の方が実用性が高い場合がある。
こういったアナログ的手段として位置センサを構成する場合、一般に光学検出は温度特性が非線形で複雑、また比較的高価であるので、磁界による位置センサが用いられることが多い。
磁界を用いた位置センサの従来例の一つを、特許文献１により説明する。図１３において９１は磁界検出手段としてのホール素子である。ホール素子９１は図示のＺ軸方向の磁束密度に比例した電圧を発生する。
【０００４】
９２は磁界発生手段としての永久磁石である。永久磁石９２は図示の矢印Ｍの向きに着磁（磁化）され、両端がホール素子９１から遠ざかるように形成されている。
永久磁石９２は、ホール素子９１に対して図１３のＸ軸方向に相対移動可能に構成されている。
永久磁石９２がホール素子９１に対し、図１３のＸ軸方向に相対移動すると、ホール素子９１に付与されるＺ軸方向の磁界がＮ極からＳ極の間で変化し、電気信号としてホール素子９１から出力される。即ち、永久磁石９２のＸ軸方向の位置がホール素子９１の出力で検出される。
この時、永久磁石９２のＸ軸方向の位置とホール素子９１の出力電圧の関係が線形である、即ち永久磁石９２のＸ軸方向の位置とホール素子９１の位置に与えられるＺ軸方向の磁界の強さが線形であると、出力電圧から位置への換算が容易である。
【０００５】
通常磁石の磁極両端では磁界が強くなるので線形性が悪化する。そのために、この例では永久磁石９２が磁化方向両端でホール素子９１から遠ざかるように多角形的に形成され、線形性の改善を図る補正が行われている。
その他、特許文献１には上記の永久磁石を曲面形状に形成して線形性の改善を図る例も挙げられている。
【特許文献１】特許第３５９７７３３号公報（図２、図３）
【発明の開示】
【０００６】
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、前記従来の位置センサでは以下のような課題を有していた。
即ち、磁石の形状により位置と磁界の線形性向上を図るのであるが、小型の機器においてはこの磁石そのものが微少となる。微小磁石では最も現実的な形状は、直方体である。即ち、従来例のように磁石を直方体以外の任意形状へ形成することは困難であり、可能であってもコストアップになる。
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決するために、第１の発明は、磁界発生手段と、磁界検出手段と、ヨークとを備えた位置センサである。磁界発生手段は、磁界を発生させる柱状のものである。磁界検出手段は、磁界発生手段により発生された磁界の磁束密度を検出する。ヨークは、磁界発生手段の長手方向に沿って磁界検出手段とは反対側の少なくとも一部を覆うように磁界発生手段に固定されている。磁界検出手段と前記磁界発生手段のいずれか一方は、他方に対し、所定の移動方向に相対移動可能であり、ヨークの長手方向に直交する断面形状は、長手方向に沿って変化する。
【０００７】
これにより、磁界検出手段と磁界発生手段の相対位置により、磁界検出手段が検出する磁束密度が変化するので、その変化を検出することで相対位置を特定でき、位置センサとして動作することが可能となる。
ここで、ヨークの断面形状の変化は、磁界検出手段と磁界発生手段の相対移動範囲内において、長手方向に進むにしたがって、磁界検出手段により検出される磁束密度が、相対位置により線形的に変化するようなものである。例えば、図１に示すようにヨーク３のＺ軸方向の形状がＸ軸方向に進むにしたがって、Ｚ軸方向の磁界検出手段１との距離が線形的に大きくなるように変化するようなものである。
第２の発明は、第１の発明であって、磁界発生手段の磁界検出手段への対向面は平面であって、その対向面は磁界発生手段の移動方向に対し所定の角度を有しているものである。
【０００８】
これにより、磁界検出手段が一端でより強い磁束密度を検出でき、他端でより弱い磁束密度を検出するようにできる。これにより、位置センサとしての感度を向上させることができる。例えば、図５のように、磁界発生手段２２とヨーク２３をＺ軸の正方向にθだけ傾けることで、磁界検出手段１が磁界発生手段のＸ軸方向の右端付近にある場合は、磁界発生手段２２とヨーク２３を傾けない場合に比べて、より強い磁束密度を検出し、磁界検出手段１が左端付近にある場合は、より弱い磁束密度を検出することになる。したがって、位置センサとしての感度が向上する。
第３の発明は、第１又は第２の発明であって、磁界発生手段は、直方体の磁石であって、磁界検出手段との対向面は平面であり、かつ、磁界発生手段の磁化方向は対向面の法線方向である。ヨークは、磁界検出手段側に延びる脚部を有し、脚部の磁界検出側の端面は、対向面に対し所定の角度を有している。
【０００９】
これにより、磁界検出手段と磁界発生手段の相対位置により、磁界検出手段が検出する磁束密度がほぼ線形的に変化するので、その変化を検出することで相対位置を特定でき、位置センサとして動作することが可能となる。
なお、本発明において、「直方体」とは、「略直方体」を含むものである。
第４の発明は、第１又は第２の発明であって、ヨークは、磁界検出手段側に延びる脚部を有し、脚部の長さが長手方向に沿って変化する形状を有する。
第４の発明に係るヨークは、例えば、図１、図２に示すようなもので、図２に示すようにＹＺ平面の断面形状が磁界検出手段１側に開放部を持つコの字形で、Ｘ軸方向（磁界発生手段２の長手方向）に進むにしたがって、ヨークのコの字形の脚長部分の長さが短くなるような形状を有するものである。図１、図２の例では、ヨークのＹＺ平面の断面はコの字形で脚長が変化する形状のものであったが、脚長のいずれか一方のみがＸ軸方向に進むにしたがい変化する、例えばＬ字形のＹＺ平面の断面形状を持つヨークであってもよい。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明であって、ヨークの脚部の長さが長手方向に沿って直線的に変化する。
第５の発明に係るヨークは、例えば、図１、図２に示すようなもので、図２に示すＹＸ平面の断面形状が磁界検出手段１側に開放部を持つコの字形で、Ｘ軸方向（磁界発生手段２の長手方向）に進むにしたがって、直線的に短くなる形状のものである。つまり、図１に示すように、ヨークのＸＺ平面での側面形状で、磁界検出手段１側の形状がＸ軸方向に対して一定角度傾斜した直線であるものである。
第６の発明は、第４の発明であって、ヨークの脚部の長さが長手方向に沿って曲線的に変化する。
これにより、磁界発生手段と磁界検出手段の相対移動範囲内で、位置検出感度の線形性を改善する位置センサを実現することができる。
【００１１】
第６の発明に係るヨークは、例えば、図３に示すようなもので、ＸＺ平面でのヨークの側面形状が、磁界検出手段１側への凸曲線状であるものである。
第７の発明は、第１又は第２の発明であって、ヨークは、磁界発生手段と対向する板状の平面部を有し、長手方向に直交する平面部の幅は、長手方向に沿って変化する形状を有する。
これにより、磁界検出手段と磁界発生手段の相対位置により、磁界検出手段が検出する磁束密度が変化するので、その変化を検出することで相対位置を特定でき、位置センサとして動作することが可能となる。
第７の発明に係るヨークは、例えば、図７、図８に示すようなもので、Ｘ軸正方向（磁界発生手段３２の長手方向）に進むにしたがって、Ｙ軸方向（ヨークの短手方向）のヨークの幅が変化するようなものである。このヨークの幅の変化は、図７に示すように直線的なものであっても、図８に示すように曲線的なものであってもよい。
【００１２】
第８の発明は、第１又は第２の発明であって、ヨークは、長手方向の端部において、磁界発生手段により発生される磁界であって、端部側へ向かう磁界が抑制されるように変形している形状を有する。
これにより、磁界発生手段の端部での位置検出感度の線形性が改善され、より位置検出範囲が広い位置センサを実現することができる。
第９の発明は、第８の発明であって、ヨークは、磁界検出手段側に延びる脚部を有し、ヨークの変形が、ヨークの脚部の長さ方向の変形である。
第９の発明に係るヨークは、例えば、図３に示すようなもので、左端部付近のＹＺ平面による断面の断面積が、左端部の少し内側よりも小さくなるように変形しており、ＸＺ平面でのヨークの側面形状が磁界検出手段１側に凸曲線状であるものである。ヨークをこのような形状にすることで、図３の左端部での磁界発生手段２から磁界検出手段１への方向以外の漏れ磁界の影響を少なくすることができ、位置センサの検出感度の線形性を向上させることができる。
【００１３】
第１０の発明は、第８の発明であって、ヨークは、磁界発生手段と対向する板状の平面部を有し、ヨークの変形が、長手方向に直交する平面部の幅方向の変形である。
第１０の発明に係るヨークは、例えば、図９に示すようなもので、ＸＹ平面での左端部および右端部の形状が曲線形状であり、ヨークの幅方向の広がりを抑制する形状のものである。ヨークをこのような形状にすることで、図９の左端部および右端部での磁界発生手段２から磁界検出手段１への方向以外の漏れ磁界の影響を少なくすることができ、位置センサの検出感度の線形性を向上させることができる。
第１１の発明は、第１又は第２の発明であって、磁界発生手段の長手方向の長さが、ヨークの長手方向の長さよりも長い。
第１１の発明に係るヨークは、例えば、図３に示すようなもので、右端部でのヨーク１３の長さが磁界発生手段２の長さより短いものである。これにより、図３の右端部での漏れ磁界の影響を少なくすることができ、位置センサの検出感度の線形性を向上させることができる。
【００１４】
第１２の発明は、レンズを保持するレンズホルダ部と、レンズホルダ部を移動可能に保持する第１のベースと、第１から第１１のいずれかの発明の位置センサと、を備える光ヘッド装置である。磁界発生手段と磁界検出手段のいずれか一方がレンズホルダ部に、他方が第１のベースに、設置されている。
第１３の発明は、ヘッドと、ヘッドを保持するヘッドホルダ部と、ヘッドホルダ部を移動可能に保持する第２のベースと、第１から第１１のいずれかの発明の位置センサと、を備えるヘッド移動機構である。磁界発生手段と磁界検出手段のいずれか一方がヘッドホルダ部に、他方が第２のベースに、設置されている。
第１４の発明は、情報を記録媒体に記録し、前記記録媒体に記録された情報を再生する情報記録再生装置である。第１２の発明の光ヘッド装置または／および第１３の発明のヘッド移動機構を有する。
【００１５】
第１５の発明は、相対移動機構を有する機器に搭載される位置制御システムである。相対移動機構は、第１から１１のいずれかの発明の位置センサと、制御部とを有する。制御部は、相対移動機構の位置を表すデータと、位置センサの磁界検出手段の出力の対応表を記憶し、対応表に基づいて相対移動についての制御を行う。
第１６の発明は、磁界発生手段と、磁界検出手段と、ヨークと、を備える位置センサである。磁界発生手段は、磁界を発生させる柱状のものである。磁界検出手段は、磁界発生手段により発生された磁界の磁束密度を検出する。ヨークは、磁界発生手段の長手方向に沿って磁界検出手段とは反対側の少なくとも一部を覆うように磁界発生手段に固定されている。磁界検出手段と磁界発生手段のいずれか一方は、他方に対し、所定の移動方向に相対移動可能である。ヨークは、磁界発生手段が磁界検出手段に対して相対移動すると、磁界検出手段が検出する磁束密度が変化する形状である。
【００１６】
これにより、磁界検出手段と磁界発生手段の相対位置により、磁界検出手段が検出する磁束密度が変化するので、その変化を検出することで相対位置を特定でき、位置センサとして動作することが可能となる。
第１７の発明は、第１６の発明であって、ヨークは、磁界発生手段が磁界検出手段に対して、所定の移動方向の一方に相対移動した場合、相対移動の範囲内の少なくとも一部において、磁界検出手段が受ける磁束密度が単調変化する形状である。
これにより、位置検出対象領域となる磁界発生手段と磁界検出手段の相対移動範囲内において、相対移動にしたがって、磁界検出手段が受ける磁束密度が単調（単調増加又は単調減少）変化するので、磁界検出手段での磁束密度を検出することで、一義に相対位置を決定することができる。つまり、磁界検出手段が検出した磁束密度の値と、相対位置とが、１対１の対応となるので、確実に相対位置を検出することができる。
【００１７】
第１８の発明は、磁界発生手段と、磁界検出手段と、ヨークと、を備える位置センサである。磁界発生手段は、磁界を発生させる柱状のものである。磁界検出手段は、磁界発生手段により発生された磁界の磁束密度を検出する。ヨークは、磁界発生手段の長手方向に沿って磁界検出手段とは反対側の少なくとも一部を覆うように磁界発生手段に固定されている。磁界検出手段と磁界発生手段のいずれか一方は、他方に対し、所定の移動方向に相対移動可能である。ヨークは、磁界発生手段が磁界検出手段に対して相対移動するにしたがって、磁界発生手段とヨークとの間の磁気抵抗が、相対移動の範囲内の少なくとも一部において、単調変化する形状である。
これにより、位置検出対象領域となる磁界発生手段と磁界検出手段の相対移動範囲内において、相対移動にしたがって、磁界発生手段とヨークとの間の磁気抵抗が単調変化するので、磁界検出手段が受ける磁束密度も単調変化する。したがって、磁界検出手段での磁束密度を検出することで、一義に相対位置を決定することができる。つまり、磁界検出手段が検出した磁束密度の値と、相対位置とが、１対１の対応となるので、確実に相対位置を検出することができる。
【００１８】
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、低コストでかつ小型携帯機器等に適合する実現が容易な位置センサを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について、図１〜１３を用いて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の実施の形態１における位置センサを示すものである。図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）をＶ方向から見た矢視図である。
図１（ａ）、（ｂ）で、１は磁界検出手段としてのホール素子、２は磁界発生手段としての磁石、３は磁石２に固定されたヨークである。図示の方向に座標軸をとる。ホール素子１は、従来例のホール素子９１と同じものである。
ホール素子１は、ほぼＺ軸に平行な方向の磁束密度に比例した電圧を出力する機能を有し、図示しないがその出力は適当な増幅回路等に接続されている。
磁石２は略直方体であって、図示のＭ方向に着磁（磁化）されている。図１（ｂ）に示すように、ヨーク３は、例えば軟磁性体を材料とし、ＹＺ面に平行な断面が略コの字状に形成され、コの字の脚部３ａはＸＺ面に略平行であり、Ｘ軸に沿って脚部の長さ３ａが直線的に変化する構成である。
【００２０】
磁石２及びヨーク３は一体的に固着され、ホール素子１に対してＸ軸に平行な方向に相対移動可能に構成されている。
以上のように構成された位置センサについて、以下、図２を用いてその動作を説明する。
磁石２及びヨーク３がＸ軸に平行な方向に移動すると、ホール素子１の位置におけるヨーク３の脚部３ａの長さが相対的に変化する。図２のように脚部３ａが長い位置では、短い位置に比べ磁気抵抗が下がり、漏洩磁束φが減少するためホール素子１に与えられる磁束密度が低下する。即ち、磁石２及びヨーク３がＸ軸に平行な方向に移動することにより、ホール素子１の出力が変化する。この出力例を、図４の曲線Ｋに示す。これにより、例えば図示の有効範囲において、磁界検出素子であるホール素子１と、磁界発生素子である磁石２及びヨーク３の間のＸ軸方向の相対位置が、ホール素子１の出力として検出される。なお、有効範囲の必要量に応じて、磁石２及びヨーク３のサイズが設定される。
【００２１】
本実施の形態では、従来例に比較し、低コストに実現可能である。ヨーク３はプレス等の手段で低コストに形成が可能であり、磁石２は略直方体でかつ単一領域の磁化であるため、形成は最も容易で、低コスト化が実現する。
磁界の線形性の改善に関しては、ヨークの形成で対応が可能であり、例えば、脚部の形状、他で改善した例を、ヨーク１３として図３に示す。ヨーク３に比べ、斜面の形状１３ａが凸曲面に、角部１３ｂも曲面に、先端部１３ｃの短縮等の変更が行われている。
この結果による出力例を、図４に示す。Ｋが前述のヨーク３によるもの、Ｊが改善したヨーク１３によるものである。直線性が改善されていることがわかる。このように、本実施の形態ではヨークの形状によって、分布を調整することが可能であり、この形状はプレス等での形成が容易であり、コストに影響しない。
【００２２】
一般に、磁石の両端部は側方への磁気漏洩により磁気抵抗が減少した状態にあるので、直線状の磁気ヨークでは、両端部の位置ではホール素子との距離による磁束密度の変化が大きく、ホール素子１の出力の線形性が損なわれる場合がある。例えば、図４の曲線Ｋは、磁気抵抗の減少に伴い、両端で磁束密度があがる一例である。
ヨーク１３は、両端での磁気抵抗が減少した状態になるのを防止するために、図３の左端部である角部を１３ｂのように削減し、右端部である先端部を１３ｃに短縮している。そして更に中央付近での磁気抵抗を下げるため、斜面形状を１３ａの凸曲面にした。このような形状に成型することが、磁束密度の線形性を上げるために有効である。この手法により、ホール素子１の出力の有効範囲での線形性を改善した一例が図４の曲線Ｊである。
［第２実施形態］
図５は、本発明の実施の形態２における位置センサを示すものである。
【００２３】
ホール素子１は、実施の形態１と同じものである。磁石２２とヨーク２３は実施の形態１の磁石２、ヨーク３と同じものであるが、ホール素子１との相対移動方向をＸ軸方向とすると、Ｘ軸からＹ軸周りに傾きθだけ回転して設置されている。この傾きθは、傾きがない場合でも磁束密度が高い側である図示の右端ほどホール素子１に接近させるように設定されている。
磁石２２の磁化方向は、面の法線方向である図示のＭの方向である。その他の構成は、実施の形態１と同じである。
以上のように構成された実施の形態２の位置センサについて、以下その動作について説明する。
本実施の形態の動作原理はほぼ実施の形態１の原理と同様であるが、磁石２２とヨーク２３をθだけ傾けているので、実施の形態１の場合に磁束密度が高い側はより高く、低い側はより低くなる。図６にこの出力例を示す。図６の曲線Ｊは前述の実施の形態１によるホール素子出力、曲線Ｌは実施の形態２による出力である。曲線Ｌは曲線Ｊに比べて位置変化に対する出力の変化、即ち感度が向上していることが解る。
【００２４】
但し、距離に対する磁束密度の変化は線形ではないので、例えば曲線Ｌの右端の如く、磁石２２がホール素子１に接近した状態では磁束密度がかなり大きくなり、線形性は悪化する場合もある。この場合でも、例えば実施の形態１のヨーク１３等のような修正の形で本発明を適用することで、位置センサを用いる制御系の要求仕様に応じてコストアップ無く線形性を改善することが可能となる。
［第３実施形態］
図７は、本発明の実施の形態３における位置センサを示すものである。
ホール素子１、磁石３２は、実施の形態１と同じものである。ヨーク３３は実施の形態１と同様の傾斜を持った脚部３３ａと、更に図７（ｂ）に示すＹ方向への直線的幅拡大の両方の効果で磁気抵抗の連続変化を与えている。
【００２５】
磁石３２の磁化方向は、面の法線方向である図示のＭの方向である。その他の構成は、実施の形態１と同じである。
以上のように構成された実施の形態３の位置センサについて、動作は実施の形態１と同様であるので省略するが、この構成により、実施の形態２と同様の感度向上を図ることができる。
更に、本構成に、実施の形態１のような脚部３３ａの高さ方向の曲面化による線形性の改善、実施の形態２で述べた傾斜配置による感度の更なる向上等を同時に施すことができる。
また、図８に示すように、線形性の改善をＹ方向のヨークの広がりを曲線的に変えたヨーク４３でも実現できる。総じて、本発明に寄ればコストアップ無く特性の改善、向上を実現することが可能となる。
【００２６】
更に、図９を用いて、ヨークの幅の長手方向端部の形状の曲線化による、位置検出感度の線形性改善について説明する。ホール素子１、磁石８２は、実施の形態１と同じものである。図９に示すように、ＸＹ平面におけるヨークの形状を、Ｘ軸方向の端部で曲線形状とすることで、Ｘ軸方向の端部での磁石８２での漏れ磁界を抑制することができる。これにより、ホール素子１が検出する磁束密度の値と、磁石８２とホール素子１との相対位置検出の値との相関の線形性の改善をすることができ、位置センサの検出感度の線形性の改善をすることができる。
以上、上記各実施の形態において磁界検出手段としてはホール素子を用いてきたが、特にこだわるものではなく、本発明はこれに限定されるものではない。例えばＭＲ素子等でも可能である。
【００２７】
なお、実施の形態、設定値等にもよるが、実施の形態２の例では、ホール素子の感磁センサ中心と磁石の中心の距離が０．７〜０．９ｍｍ程度の場合、必要な有効範囲に対してその磁石の長さは概ね全長で４〜６ｍｍ程度余裕があれば問題ない。また、磁石の傾きθは、非線形性が大きくならない範囲で感度向上を図るためには概ね３度前後が望ましい。
ヨークの材料は、亜鉛メッキ鋼板、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４３０等の軟磁性材料を一般に用いることが出来る。磁石材料としては、感度が欲しい場合はネオジウム−鉄−ボロン系や、温度特性が特に必要であればサマリウム−コバルト系を用いることができる。
磁界検出素子としてのホール素子は、感度が欲しい場合はインジウム−アンチモン系、温度特性に線形性が要求される場合はガリウム−ヒ素系を用いるのが望ましい。
［第４実施形態］
図１０は、実施の形態１の位置センサを収差補正機構に搭載した光ヘッドを示すものである。
【００２８】
２０１は光ヘッドを表す。５１は記録媒体、５２は対物レンズ、５３はミラー、５４は収差補正レンズ、５５はレーザ光源、５６は収差補正レンズホルダ、５７は光ヘッド基台、５８は収差補正アクチュエータ、５９は制御部、６０はアンプである。
記録媒体５１は保護層５１ａ、第１記録層５１ｂ、第２記録層５１ｃを有している。収差補正レンズ５４は、レーザ光束の発散、収斂度合いを変更するものである。対物レンズ５２は、レーザ光を屈折させ、保護層５１ａを通して第１記録層５１ｂまたは第２記録層５１ｃに収斂させる。収差補正レンズ５４は、収差補正レンズホルダ５６に搭載固定されている。磁石２とヨーク３は、収差補正レンズホルダ５６に固定されている。ホール素子１は、光ヘッド基台５７に固定されている。
収差補正レンズ５４、収差補正レンズホルダ５６、ヨーク３、磁石２は一体となって、矢印ＡＡの向きに、収差補正アクチュエータ５８により光ヘッド基台５７に対して可動であるように構成されている。
【００２９】
ホール素子１と、磁石２、ヨーク３の相対位置における磁束に応じて、ホール素子１から出る電圧は、アンプ６０で増幅し、位置信号として制御部５９に対して出力される。
制御部５９は、アンプ６０からの位置信号と、目標位置信号の入力から、収差補正アクチュエータ５８への制御出力を演算して決定する。
収差補正アクチュエータ５８は、制御部５９の制御出力に応じた方向及び量に従い収差補正レンズホルダ５６を移動させる。
データを第１記録層５１ｂから読むか、第２記録層５１ｃから読み出すかで、透過する光学距離としての保護層の厚さは相異する。通常、対物レンズ５２は保護層を一定の厚さとして設計されるので、例えば第１記録層５１ｂの位置に合わせて設計された対物レンズ５２で、第２記録層５１ｃからデータを読み出す際には、収斂位置をシフトさせたとしても球面収差が発生して光スポットの品質が低下する。この球面収差を補正するために収差補正レンズ５４を移動させる。
【００３０】
従って、第１記録層５１ｂ、第２記録層５１ｃのそれぞれに対して、光スポット品質が最良となる収差補正レンズ５４の位置は異なる。しかし、収差補正レンズ５４の最適値の第１記録層５１ｂ、第２記録層５１ｃのそれぞれに対する最適探索は時間がかかるため、それぞれが最良となる位置におけるホール素子１の出力に基づく信号Ｓ１、Ｓ２をあらかじめ制御部５９に記憶しておく。
以上のように構成された実施の形態に関し、以下その動作を説明する。
まず、第１記録層５１ｂからデータを読み出す場合について説明する。ホール素子１の出力に基づくアンプ６０の信号がＳ１となるよう、収差補正レンズ５４をＡＡの向きに移動させる。
そのため、制御部５９に、Ｓ１に該当する目標位置信号を与える。その結果、制御部５９は収差補正アクチュエータ５８に駆動目標信号を与え、収差補正レンズ５４が移動する。この移動は、実際の球面収差検出等の手順が不要なため、非常に高速で行うことができる。
【００３１】
レーザ光源５５から出た光束は収差補正レンズ５４を透過してミラー５３で反射され、対物レンズ５２により保護層５１ａを通過して第１記録層５１ｂで光スポットとして収斂し、反射光からデータを読出すことができる。
次に、第２記録層５１ｃからデータを読み出す場合について説明する。この場合は、ホール素子１の出力に基づくアンプ６０の信号がＳ２となるよう、収差補正レンズ５４をＡＡの向きに移動させる。Ｓ２に該当する目標位置信号を与え、結果として収差補正レンズ５４の移動設定が完了する。このように、第２記録層５１ｃからの読出しもできる。
上記のように、本発明の実施の形態１における位置センサを用いた光ヘッドでは、データ読み出しの対象となる、高密度の多層記録媒体に対する層の間を切り替える動作を高速化することができる。
【００３２】
［第５実施形態］
図１１は、実施の形態２の位置センサを収差補正機構に搭載した光ヘッドを示すものである。
本実施の形態における、収差補正レンズホルダ５６に取り付けられた、磁石２２およびそれに固着されたヨーク２３は、図１１に示すようにホール素子１の上面に対して傾斜しているものである。それ以外については実施の形態４と同じであるので、説明を省略する。
本実施の形態の効果は実施の形態４と同様であるが、よりＳ／Ｎに優れたホール素子電圧を得られる点が優れている。
［第６実施形態］
図１２は、実施の形態１の位置センサを光ヘッドのアクセス機構に搭載した光ディスクドライブ装置を示すものである。
【００３３】
３０１は光ディスクドライブ、２０３は光ヘッドを示す。磁石２とヨーク３、ホール素子１による位置センサは、実施の形態１と同じものである。光ヘッド２０３は実施の形態４や５の光ヘッド２０１、２０２と同じであってもよい。
矢印ＢＢ方向は、記録媒体５１の半径方向であって、光ヘッド２０３は、図示しない移動機構によって矢印ＢＢ方向へ移動可能に構成されている。光ヘッド２０３には、磁石２およびヨーク３が固着されており、ホール素子１との相対位置の変化をホール素子１のホール電圧の変化により検出することができる。本実施の形態の光ディスクドライブ装置では、光ヘッド２０３の半径方向位置と、ホール素子１の出力との関係テーブルを作成しておくことで、対物レンズ５２で記録媒体５１の半径アドレスを読まなくともホール素子１の出力から半径位置情報を取得できる。したがって、光ヘッド２０３のアクセス動作を高速化することができる。
【００３４】
以上のように実施の形態１の位置センサを光ヘッドのアクセス機構に搭載することで、光ヘッドの高速アクセス動作を可能にする光ディスクドライブ装置を実現することができる。
なお、本実施の形態のおける可動対象は光ヘッド２０３に限定されるものではなく、磁気ヘッド等であっても、同様の効果が期待できる。また、本実施の形態では磁界発生手段を可動側に搭載する例を挙げているが、これは特に永久磁石を使用する場合に可動側に電力供給が不要になるというメリットが有る。しかし、質量的にはホール素子の方が普通はより軽量であるので、配線上の問題がないのであれば、磁界検出手段を可動側に搭載することでより高速化も期待できる。
［他の実施形態］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明の位置センサを、カメラ等のズームやオートフォーカス機構に搭載することで、高性能の位置調整、検出が可能なカメラ等を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る位置センサは、位置調整を必要とし、精密、小型化が要求される機器に搭載することができるので、位置調整を必要とする各種分野において、有用であり、本発明に係る位置センサは、当該分野において実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置センサを示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る位置センサの磁束密度の変化を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る位置センサの改良形状を示す図
【図４】本発明の実施の形態１に係る改良形状位置センサの出力を示す図
【図５】本発明の実施の形態２に係る位置センサを示す図
【図６】本発明の実施の形態２に係る位置センサの出力を示す図
【図７】本発明の実施の形態３に係る位置センサを示す図
【図８】本発明の実施の形態３に係る位置センサを示す図
【図９】本発明の実施の形態３に係る位置センサを示す図
【図１０】本発明の実施の形態４に係る光ヘッドを示す図
【図１１】本発明の実施の形態５に係る光ヘッドを示す図
【図１２】本発明の実施の形態６に係るヘッドアクセス機構を示す図
【図１３】従来例を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１  ホール素子
２，２２，３２，５２  磁石
３，１３，２３，３３，４３，５３  ヨーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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