(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に巻回され且つ電源に接続されたムービングコイルと、上記ムービングコイルに対向配置されて該ムービングコイルに磁界を作用させる磁石とからなるユニット本体を具備したムービングコイルユニットにおいて、
励磁電源に接続された励磁コイルと当該励磁コイルに対向配置された検出コイルとを備え、上記励磁コイルと上記検出コイルの一方が上記ムービングコイルとともに移動するように設置される一方、上記励磁コイルと上記検出コイルの他方が上記磁石とともに静止するように設置され、上記磁石に対するムービングコイルの移動位置を、上記励磁コイルと上記検出コイル間の相対移動による電磁誘導作用により上記検出コイル側で検出する位置検出部を設置したことを特徴とするムービングコイルユニット。
【請求項２】
上記位置検出部が、環状に巻回された励磁コイルと、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとを具備し、上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力を検出するものである請求項１記載のムービングコイルユニット。
【請求項３】
上記位置検出部が、第１、第２のループとして上記ムービングコイルの移動方向に並設され、互いに逆極性に励磁電源に接続された励磁コイルと、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとからなり、上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力を検出するものである請求項１記載のムービングコイルユニット。
【請求項４】
上記ムービングコイルが、上記励磁コイルと上記検出コイルのうちのいずれか一方を該ムービングコイルの中央に配置したものであることを特徴とする請求項２又は３記載のムービングコイルユニット。
【請求項５】
上記磁石が同一平面内に平行配置された２個の磁石からなり、上記励磁コイルと上記検出コイルのうちの他方を該２個の磁石の中間に配置したものであることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のムービングコイルユニット。
【請求項６】
上記検出された起電力に基づいて上記ムービングコイルに流す電流を制御する電流制御手段を具備したことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のムービングコイルユニット。
【請求項７】
上記検出された起電力中の位相情報を検波処理によって直流成分をキャンセルするように抽出する位相検波器を具備し、上記電流制御手段は、上記位相検波器により抽出される位相情報に基づいてムービングコイルに流す電流を制御することを特徴とする請求項６記載のムービングコイルユニット。
【請求項８】
上記電流制御手段が、上記位相検波器により抽出された位置情報を比例動作としてフィードバック処理するものであることを特徴とする請求項７記載のムービングコイルユニット。
【請求項９】
上記電流制御手段が、上記位相検波器により抽出された位置情報を微分動作としてフィードバック処理するものであることを特徴とする請求項７又は８記載のムービングコイルユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ムービングコイルユニットに関し、例えばカメラのＡＦ機構に使用されるムービングコイルユニットに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
ムービングコイルユニットは、小型機械等のアクチュエータとして使用されるもので、例えば図１７に示すように、一端を固定したばね１０１の他端に連結され且つ電源に接続された円環状のムービングコイル１０２と、ムービングコイル１０２に磁界を作用させる２個の磁石１０３、１０４と、これらの磁石１０３、１０４のＮ極とＳ極を磁気的及び構造的に連結する上側ヨーク１０５、下側ヨーク１０６等から構成されている（図中の矢印Ｐは磁石１０３、１０４の各Ｎ、Ｓ極配置に対応する磁力線の方向を示している）。
【０００３】
このようなムービングコイル１０２に上記電源から図中のＱ方向に電流を流すと、ムービングコイル１０２にはフレミングの左手の法則による電磁力が働き、ムービングコイル１０２はばね１０１の弾性力に抗して図中のＲ方向に動き出す。一方、ムービングコイル１０２に流す電流の方向を上記Ｑ方向と逆の方向とすると、ムービングコイル１０２は上記Ｒ方向と逆の方向に動き出す。そして、いずれの場合にも、外乱がなければ、この電磁力とばね１０１の弾性力とのつりあったところにムービングコイル１０２は静止する。したがって、ムービングコイル１０２の位置は、ムービングコイル１０２に流す電流で決まる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記ムービングコイルユニットでは、ばね１０１のばね定数のばらつき、ばね１０１のヒステリシスおよび組み付け誤差により接触した部材間の摩擦力の変化等により、ムービングコイル１０２の位置決め誤差が生じ易い。このことは、ばねの代わりに又はばねとともに空気ダンパを設けた場合、あるいは、部材間の摩擦力のみが作用する場合にも当てはまる。
【０００５】
また自己保持機構を有さないムービングコイルユニットの場合、外乱振動が加わるとムービングコイル１０２が振動し、ムービングコイル１０２の保持精度が低下するという問題がある。例えばムービングコイル１０２をカメラの自動焦点合わせ（ＡＦ）機構に搭載した場合、ムービングコイル１０２の位置決めはＡＦアルゴリズムにより行うことができるが、保持精度の低下はピントのずれにつながる。
【０００６】
一方、機械的な自己保持機構を有するムービングコイルユニットの場合、ユニットの寸法が大きくなるという問題がある。また、フォトインタラプタ等の位置検出手段を用いて位置情報をフィードバックする方法も考えられるが、位置検出手段をユニット外部に配置しなければならないので、この場合も寸法上の問題がある。例えば直径２０ｍｍの球体内にＡＦ機構を搭載した光学系を配置する場合を想定してみれば、アクチュエータであるムービングコイルユニットはできるだけ小型であることが望ましいことが容易に理解できる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、外部に新たな装置を配置することなく、ムービングコイルの位置決め精度および外乱振動に対する保持精度を向上させることのできるムービングコイルユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、環状に巻回され且つ電源に接続されたムービングコイルと、上記ムービングコイルに対向配置されて該ムービングコイルに磁界を作用させる磁石とからなるユニット本体を具備したムービングコイルユニットにおいて、励磁電源に接続された励磁コイルと当該励磁コイルに対向配置された検出コイルとを備え、上記励磁コイルと上記検出コイルの一方が上記ムービングコイルとともに移動するように設置される一方、上記励磁コイルと上記検出コイルの他方が上記磁石とともに静止するように設置され、上記磁石に対するムービングコイルの移動位置を、上記励磁コイルと上記検出コイル間の相対移動による電磁誘導作用により上記検出コイル側で検出する位置検出部を設置したことを特徴とするムービングコイルユニットとして構成されている。
【０００９】
このような構成によれば、ムービングコイルの移動位置を電磁誘導作用を利用して検出する位置検出部がユニット本体内に配設されるので、ムービングコイルユニット外部に位置検出部を配置する必要がなくなり、ムービングコイルユニットを小型化できる。またムービングコイル外部に機械的な自己保持機構を取り付ける必要もないため、この点でもムービングコイルユニットを小型化できる。
【００１０】
また、上記検出コイルと上記励磁コイルのうちのいずれか一方を上記ムービングコイル側に取り付け、かつ他方を上記磁石側に取り付けたので、ムービングコイルユニットにおける位置検出部の組み込みの自由性がある。
【００１１】
例えば上記位置検出部が、環状に巻回された励磁コイルと、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとを具備し、上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力を検出するものであるあるか（請求項２）、あるいは、上記位置検出部が、第１、第２のループとして上記ムービングコイルの移動方向に並設され、互いに逆極性に励磁電源に接続された励磁コイルと、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとからなり、上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力を検出するものであるとしてもよい（請求項３）。
【００１２】
さらに、上記ムービングコイルが、上記励磁コイルと上記検出コイルのうちのいずれか一方を該ムービングコイルの中央に配置したものであるとするか（請求項４）、又は／及び、上記磁石が同一平面内に平行配置された２個の磁石からなり、上記励磁コイルと上記検出コイルのうちの他方を該２個の磁石の中間に配置したものであるとしてもよい（請求項５）。このように、ムービングコイルユニットにおける位置検出部の組み込みの自由性がある。
【００１３】
さらに、上記検出された起電力に基づいて上記ムービングコイルに流す電流を制御する電流制御手段を具備すれば（請求項６）、ムービングコイルの位置情報がフィードバックされるので、ムービングコイルの位置決め精度及び保持精度を向上させることができる。例えばＡＦ用アクチュエータとして用いる場合、ムービングコイルの保持精度を向上させることにより、ピントのずれを抑えることができる。
【００１４】
さらに、上記検出された起電力中の位相情報を検波処理によって直流成分をキャンセルするように抽出する位相検波器を具備し、上記電流制御手段は、上記位相検波器により抽出される位相情報に基づいてムービングコイルに流す電流を制御することとすれば（請求項７）、検出信号から直流成分を除去されたムービングコイルの位置情報が得られるので、ムービングコイルの位置決め精度及び保持精度を一層向上させることができる。
【００１５】
さらに、上記電流制御手段が、上記位相検波器により抽出された位置情報を比例動作としてフィードバック処理するものであるとするか（請求項８）、又は／及び、上記電流制御手段が、上記位相検波器により抽出された位置情報を微分動作としてフィードバック処理するものであるとすれば（請求項９）、適正な制御特性が得られるので、ムービングコイルの位置決め精度及び保持精度を一層向上させることができる。
【００１６】
その結果、外部に新たな装置を配置することなく、ムービングコイルの位置決め精度および外乱振動に対する保持精度を向上させることのできるムービングコイルユニットを得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施形態は本発明を具体化したもの一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１８】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１にかかるムービングコイルユニットの概略構成図である。同図１に示すように、本発明の実施形態１にかかるムービングコイルユニット（以下、「本ユニット」という。）１は、同一平面内に平行配置された２個の永久磁石２、３と、磁石２、３に対向配置され、円環状に巻回されたムービングコイル４と、ムービングコイル４に流す電源電流を制御する電流制御手段５とを具備している点で従来例と共通する。しかし、本ユニット１は、第１、第２ループをなすように平面視８の字状に巻回された励磁コイル６と、励磁コイル６に対向配置され、平面視０の字状に巻回された検出コイル７と、励磁コイル６の両ループに互いに逆極性に接続された交流印加手段（励磁電源に相当）８と、交流印加手段８により励磁コイル６の両ループにそれぞれ交流が印加されたときに検出コイル７に発生する起電力を検出する起電力検出手段９とを備えるとともに、励磁コイル６の縦方向と平行に検出コイル７が励磁コイル６に対して相対的に移動可能となるように検出コイル７をムービングコイル４内側に取り付け、かつ励磁コイル６を磁石２、３側に取り付けた点で従来例と異なっている。なお、ここでは励磁コイル６の両ループは、平面視で略等しい面積の２つの空間領域を有しており、これら２つの空間領域が線対称に形成されている。また、励磁コイル６と検出コイル７とで、ムービングコイル４の位置を検出する位置検出部１０を構成しているが、この構成については、上記した８の字状コイルと０の字状コイルとの組み合わせの他にも種々のものがある。
【００１９】
以下、本ユニット１をカメラの自動焦点合わせ（ＡＦ）機構に搭載したときの詳細構成について図２〜図５を参照して説明する。図２〜図５は実施形態１のムービングコイルユニットを搭載したカメラのＡＦ機構の構造を示す図で、図２は正面図、図３は側面図、図４は上面図及び図５は側断面図である。図中には、直径約２０ｍｍの球体２０内に本ユニット１を搭載したＡＦ機構が配置されている。球体２０にはこの他にも図示しないアクチュエータが配置されており、寸法的余裕はない。
【００２０】
ＡＦ機構は、ピント検出部、演算制御部およびレンズ駆動部からなる。このうちピント検出部は、いわゆるＡＦモジュールと呼ばれる要素で、図２〜図５に示すように、検出光学系（ＡＦレンズ）２１と検出素子（ＣＣＤ）２２で構成されている。演算制御部は、ＣＣＤ２２からの像情報およびＡＦレンズ２１からのレンズ情報を所定のＡＦアルゴリズムにしたがって高速演算するものである。レンズ駆動部は、演算制御部の演算結果に基づいてＡＦレンズ２１の進退、フォーカシングを駆動する機構で、本ユニット１は、そのようなレンズ駆動部のアクチュエータとして使用される。
【００２１】
本ユニット１を搭載したＡＦ機構では、ＡＦレンズ２１を内部配置した鏡胴２３をカメラ本体２４上に弾性的に支持する板状のばね２５、２６を備えており、本ユニット１のムービングコイル４はこれらのばね２５、２６の弾性力に抗して鏡胴２３を前後方向に駆動するようになっている。磁石２、３は上側ヨーク１１の下面に取り付けられており、さらに下方に配置された下側ヨーク１２との間に有意な隙間ｄを形成している。この隙間ｄにムービングコイル４が移動可能に挿入されている。上側ヨーク１１と下側ヨーク１２は、接続部２７を介してカメラ本体２４にビス止め等の適当な方法にてしっかりと固定されている。そして、磁石２、３のＮ極とＳ極を磁気的及び構造的に連結する役割を果たし、磁石２、３の磁界による磁束分布を所望の形に近づける。ムービングコイル４はこの磁束中に配置されている（上記図１７参照）。
【００２２】
一方、ばね２５、２６は円筒形の鏡胴２３をその前後（すなわちＡＦレンズ２１の進退方向）で挟み込むように配置され、両者で平行ばねを形成している。したがって、ばね２５、２６はＡＦレンズ２１の進退方向にのみたわませることができる。ムービングコイル４は円環状に巻回されることによって、コイルだけで移動子をなすものであり、鏡胴２３を跨ぐようにコイル両端部から接続部２８、２９がそれぞれ下方に延設され、鏡胴２２の両側面に固定されている。したがって、ムービングコイル４は鏡胴２３の前後に配置されたばね２５、２６を介してカメラ本体２４に弾性的に連結され、いわゆる自己保持機構を有さない。
【００２３】
ムービングコイル４に電源からの電流を図中のＡＡ方向に流すと、ムービングコイル４にはフレミングの左手の法則による電磁力が働いてムービングコイル４は図中のＢＢ方向に動き出す。一方、ムービングコイル４に上記ＡＡ方向と逆の方向に電流を流すと、ムービングコイル４は上記ＢＢ方向と逆の方向であるＣＣ方向に動き出す。いずれの場合にも、外乱がなければ、この電磁力とばね２５、２６の弾性力とのつりあったところにムービングコイル４は静止する。したがって、ムービングコイル４の位置は、ムービングコイル４に流す電流で決まる。この点については、従来例で説明した通りである。しかし、本実施形態１では、カメラ本体２４に上側ヨーク１１等を介して取り付けられた磁石２、３に対するムービングコイル４の移動量を、電磁誘導作用を利用して、検出する位置検出部１０をユニット本体内に備えたので、従来例のような不具合を解消することができる。以下、本ユニット１の位置検出部１０について詳述する。
【００２４】
（１）位置検出部の構成
図１においては、励磁コイル６は上側ヨーク１１または磁石２、３間に接着材等の適当な方法にて振動時にも脱落しないようにしっかりと固定されている。一方、検出コイル７はムービングコイル４の円環内に上記と同様の方法にて固定されている。励磁コイル６、検出コイル７、上側ヨーク１１、下側ヨーク１２、ムービングコイル４より位置検出部１０が構成され、各構成要素の中心１３は、ムービングコイル４に電流を流す前である初期状態では一致するように調整されている。この初期状態における励磁コイル６と検出コイル７との位置関係は、平面視では、図６に示すようになっており、検出コイル７は、図中の矢印ＸＸで示す移動方向においては励磁コイル６の長さよりも検出コイル７の前後移動ストローク分（すなわちムービングコイル４の前後移動ストローク分）Ｓ、Ｓだけ短いか、または、それ以上短くなっている。また、移動方向ＸＸと直角の矢印ＹＹで示す非移動方向においては励磁コイル６の長さと等しいか、または、それ以下の長さとなっている。したがって、検出コイル７は、そのループの内側に励磁コイル６の外形に対して平面視で少なくともその移動ストローク分だけ小さい面積の空間領域を有することになる。以下、このような構成を有する位置検出部１０の動作原理等について説明する。
【００２５】
（２）位置検出部の動作原理等
図７〜図９に検出原理を示す。励磁コイル６に交流を入力すると、８の字状コイルの各空間領域に交流磁界が発生する。いま、図７（ａ）に示すように、励磁コイル６の図面上で左側のコイルには反時計回りに電流が流れているとすると、この左側のコイル内側の領域Ｉには一定の密度分布で上向きの磁束３０が発生する。また、これと同時に励磁コイル６の図面上で右側のコイルには時計回りに電流が流れているとすると、この右側のコイル内側の領域ＩＩには一定の密度分布で下向きの磁束３１が発生する。検出コイル７が励磁コイル６の中心にある初期状態では、検出コイル６内側の図面上で左側の領域ＩＩＩａを通る上向きの磁束３０の量と、図面上で右側の領域ＩＩＩｂを通る下向きの磁束３１の量はほぼ等しいので、磁気的バランスが保たれて検出コイル７には起電力が生じない。
【００２６】
図７（ｂ）はこのときに検出コイル７に発生する起電力の大きさと位相とをそれぞれを示している。励磁コイル６の領域Ｉ、ＩＩ周りのそれぞれのコイル部分に印加される交流はその大きさが同一で逆位相となっているため、領域Ｉ、ＩＩで上向きの磁束と下向きの磁束が同量づつ発生している。ここで検出コイル７は領域Ｉ、ＩＩに均等にかかっているので、領域ＩＩＩａ、ＩＩＩｂにも上向きの磁束と下向きの磁束が同量づつ通過することになり、大きさが同一で逆位相の起電力が発生する。これらの起電力が時間軸で変化する様子を図中の上段（領域ＩＩＩａ）と中段（領域ＩＩＩｂ）にそれぞれ示している。よって、検出コイル全体の領域（ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）を通過する上向きの磁束量と下向きの磁束量は等しくなる。その結果、検出コイル７には起電力が生ぜず、検出コイル７の出力は０となる。その様子を図中の下段（領域ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）に示している。
【００２７】
次に、図８（ａ）に示すように、検出コイル７が励磁コイル６に対して図面上で左側にずれた場合、磁気的なバランスがくずれて検出コイル７を通る上向きの磁束量と下向きの磁束量とに差が生じる。すると、電磁誘導によって生じる起電力の向きは、その誘導電流のつくる磁束がもとの磁束の増減を妨げる方向に生じるというレンツの法則にしたがい、この磁束量の差により検出コイル７には起電力が生じる。図８（ｂ）はこのときに検出コイル７に発生する起電力の大きさと位相とを示している。上記初期状態と同様、励磁コイル６の領域Ｉ、ＩＩ周りのそれぞれのコイル部分に印加される交流はその大きさが同一で逆位相となっているため、領域Ｉ、ＩＩで上向きの磁束と下向きの磁束が同量づつ発生している。しかし、ここでは検出コイル７の領域ＩＩＩａは励磁コイル６の領域Ｉの方により多くかかり、検出コイル７の領域ＩＩＩｂは励磁コイル６の領域ＩＩの方により少なくかかっているので、検出コイル全体を通過する上向きの磁束量と下向きの磁束量は等しくなくなる。これらの起電力が時間軸で変化する様子を図中の上段（領域ＩＩＩａ）と中段（領域ＩＩＩｂ）にそれぞれ示している。よって、検出コイル全体の領域（ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）を通過する上向きの磁束量と下向きの磁束量は等しくなくなる。その結果、検出コイル７には起電力が発生する。その様子を図中の下段（領域ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）に示している。
【００２８】
ここで、図９（ａ）は検出コイル７の移動量を変化させたときの検出コイル７の領域ＩＩＩａを通る上向きの磁束量と検出コイル７の領域ＩＩＩｂを通る下向きの磁束量の差が変化する様子を示したものである。図９（ｂ）はこのときに検出コイル７の全体領域（ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）に発生する起電力の大きさと位相とを示している。図９（ａ）より、検出コイル７の領域ＩＩＩａは励磁コイル６の領域Ｉの方により多くかかり、検出コイル７の領域ＩＩＩｂは励磁コイル６の領域ＩＩの方により少なくかかっているが、そのかかり具合の程度が同図中の符号ａ、ｂ、ｃのように変化するので、検出コイル全体を通過する上向きの磁束量と下向きの磁束量の差も変化する。これと対応して、図９（ｂ）に示すように、検出コイル７に発生する起電力も符号ａ、ｂ、ｃのように変化し、検出コイル７の出力は検出コイル７の移動量に応じたものとなることが分かる。検出コイル７が励磁コイル６に対して図面上で右側にずれた場合も同様である。
【００２９】
すなわち、検出コイル７の起電力の大きさは検出コイル７の移動量に相当する。また、交流の励磁信号と起電力の検出信号の位相差（同相であるかまたは逆相であるか）が移動方向に相当する。この位相差（同相であるかまたは逆相であるか）は、位相検波後は正信号と負信号に変換される。このようにして、検出コイル７に生じる起電力によりムービングコイル４の位置（固定側の励磁コイル６に対する移動側の検出コイル７の相対的な位置）を検出することができる。
【００３０】
このようにして、本ユニット１では、ユニット本体の内側に位置検出部１０である励磁コイル６と検出コイル７を組み込んでいるので、ユニット本体の外部にあらためて位置検出部を配置する必要がなくなり、ムービングコイルユニットを小型化できる。またムービングコイル外部に機械的な自己保持機構を取り付ける必要もないため、この点でもムービングコイルユニットを小型化できる。
【００３１】
（３）本ユニットの電気回路構成及び動作
上記のような位置検出部１０を備えた本ユニット１は以下のような電気回路構成とすることができる。図１０は位置検出部の電気回路構成を示すブロック図、図１１、図１２は位相検波の原理を示す説明図である。
【００３２】
図１０に示すように、本ユニット１の電気回路は上記交流印加手段８に相当する励磁信号発生部４０と、上記起電力検出手段９に相当する信号処理部５０とからなっている。このうち励磁信号発生部４０は、さらにクロック４１と、分周回路４２と、バンドパスフィルタ４３と、第１アンプ４４とからなり、信号処理部５０は、さらに第２アンプ５１と、位相検波器５２と、ローパスフィルタ５３（又は二重積分型Ａ／Ｄ変換器５４）とからなる。すなわち、上記電流制御手段５は、アナログ制御とデジタル制御のいずれかを適用可能であり、アナログ制御時には、ローパスフィルタ５３を構成要素とし、デジタル制御時には、二重積分型Ａ／Ｄ変換器５４を使用するものとする。いずれの制御を適用するかは、制御対象の特性によるが、ローパスフィルタ５３を用いたアナログ制御は後述するように信号処理精度の点で、二重積分型Ａ／Ｄ変換器５４を用いたデジタル制御に劣る。
【００３３】
以下、このような構成を有する電気回路の動作について説明する。なお、説明の便宜上、図中には各処理段階での信号波形を併記している。
【００３４】
励磁信号発生部４０では、まずクロック４１からのクロック信号を分周回路４２により適当な周波数に分周して方形波状の励磁信号となす。この励磁信号をバンドパスフィルタ４３による所定バンド域でのフィルタリング処理をして、もとの励磁信号と同一周波数の正弦波信号を生成する。この正弦波信号を第１アンプ４４により増幅して、励磁コイル６に入力する。したがって、この増幅後の正弦波信号が上記交流に相当する。第１アンプ４４としては定電圧回路または定電流回路を使用できる。
【００３５】
信号処理部５０では、まず検出コイル７の起電力出力である検出信号を第２アンプ５１により増幅する。第２アンプ５１としては差動増幅回路が使用できる。位相検波器５２は先に分周回路４２により分周された励磁信号を取り込み、ここで第２アンプ５１により増幅された検出信号を上記励磁信号の周期で位相検波する。これにより、検出コイル７の位置情報（信号成分）を抽出する。そして、上記電流制御手段５によりムービングコイル４をアナログ制御するときは、位相検波後の信号をローパスフィルタ３６に通して用いる。またデジタル制御するときは、位相検波後の信号を二重積分型Ａ／Ｄ変換器３７に通して用いる。二重積分型Ａ／Ｄ変換器では、入力電圧の積分時間と基準電圧の積分時間の比で、出力デジタル量が決定されるため、積分回路の時定数の影響を受けず、信号処理上は、この二重積分型Ａ／Ｄ変換器を用いた方が精度はよい。
【００３６】
ここで位相検波の原理を示す。磁石２、３による磁界とムービングコイル４への通電時に発生する磁界は、励磁信号および検出信号に対しては直流成分として影響することが考えられる。しかし図１１のように、位相検波器５２で励磁信号と検出信号を乗算し、この出力をさらにローパスフィルタ処理（アナログ制御の場合）あるいは二重積分型Ａ／Ｄ変換処理（デジタル制御の場合）をして位置情報を得るので、検出信号に重畳した直流成分を殆どなくすことができる。具体的には図１２は、磁石２、３の磁界が直流成分として検出信号にのった場合を示すが、ここでは上記したような位相検波後の信号にも直流成分の影響が見られる。しかし、この出力をさらにローパスフィルタ処理（アナログ制御の場合）あるいは二重積分型Ａ／Ｄ変換処理（デジタル制御の場合）をして積分することにより位置情報を得る過程で直流成分がキャンセルされる。このようにして直流成分は位相検波により取り除かれるので、位置情報においてノイズとして影響しなくなる。
【００３７】
また励磁コイル６、検出コイル７の製作誤差および組み付け誤差により、ムービングコイル４のホームポジション（初期状態）において磁気的バランスがくずれることが考えられる。この問題は、ホームポジションでの検出値をオフセット値として扱うことにより解決できる。つまり、オフセットを補正するアルゴリズムもしくは回路を付加すればよい。このようにして、得られた位置情報においてはオフセットの影響もなくなる。このことは、初期状態として、励磁コイル６と検出コイル７の各中心を必ずしも一致させておく必要はないことを意味する。したがって、ここに製作上のメリットがある。
【００３８】
このような電気回路では、上記電流制御手段５が、信号処理部５０により得られた位置情報に基づいてムービングコイル４に流す電流を制御するものとすれば、好適なフィードバック制御がなされるので、ムービングコイル４の位置決め精度及び保持精度を向上させることができる。例えばＡＦ用アクチュエータとして用いる場合、ムービングコイル４の保持精度を向上させることにより、ピントのずれを抑えることができる。
【００３９】
さらに、信号処理部５０の検出信号中の位相情報を検波処理によって抽出すれば、検出信号からのノイズとしての直流成分を除去できるので、一層ムービングコイル４の位置決め精度及び保持精度を向上させることができる。
【００４０】
（実施形態２）
上記実施形態１の電気回路では、フィードバック制御を行うこととしているが、例えば以下のような単一ループによる回路構成とすることができる。図１３はそのような位置決め制御系のブロック図である。ここでは上記実施形態１と共通する要素には同一符号を付してその説明を省略することとした。
【００４１】
図１３に示すように、本実施形態２にかかる位置決め制御系（以下、「本位置決め制御系」という。）はムービングコイル４と、検出コイル７と、信号処理部５０と、上記電流制御手段５に相当するコントローラ６０と、第３アンプとからなる。コントローラ６０は比例ゲインＫｐと、微分時間Ｔｄにラプラス演算子Ｓを乗じたＴｄＳとからなるＰＤコントローラであり、各ゲインを調整することによって比例動作、微分動作を適宜実行可能である。なお、比例ゲインＫｐのみからなるＰコントローラや、上記ＰＤコントローラに積分動作を加えたＰＩＤコントローラ等を使用してもよいのは勿論である。このような構成を有する本位置決め制御系は以下のように動作する。
【００４２】
図１３において、ムービングコイル４の位置情報は、検出コイル７により検出され、この検出信号から信号処理部５０によって位置現在値が出力され、この位置現在値が位置目標値と比較される。偏差ｅはコントローラ６０内で比例動作又は微分動作として作用させる。または比例動作と微分動作をともに作用させる。通常は、比例動作で十分と考えるが、制御対象により外乱に対し特に速い応答性を要する場合等には上記微分動作を使用することができる。これらの動作は、コントローラ６０において、微分時間Ｔｄと比例ゲインＫｐを適当に設定することにより、簡単に切り替えることができる。このコントローラ出力を第３アンプ６１により増幅してムービングコイル４の駆動電流をつくる。なお、位置の目標値まではあるゲインで位置決め制御し、目標値に到達後はゲインを変えることにより、最適な制御を行うことも考えられる。
【００４３】
以上のようにして、上記電流制御手段５が、位相検波器５２により抽出された位置情報を比例動作又は微分動作としてフィードバック処理するか、あるいは、比例動作と微分動作の両方としてフィードバック処理するものとすれば、適正な制御特性が得られ、ムービングコイルの位置決め精度及び保持精度を一層向上させることができる。
【００４４】
（実施形態３）
上記実施形態２では、電気回路として単一ループによる回路構成を例示したが、さらに二重ループによる回路構成としてもよい。図１４にそのようなＡＦ制御系のブロック線図を示す。上記図２〜図５に示したカメラのＡＦ機構においてはこの制御系が使用されている。ここでは上記実施形態１、２と共通する要素には同一符号を付してその説明を省略することとした。
【００４５】
図１４に示すように、本実施形態３にかかるＡＦ制御系（以下、「本ＡＦ制御系」という。）は、上記位置決め制御系を基本構成とした二重ループのフィードバック制御系で構成されており、この外側ループは、ＣＣＤ２２と、論理回路７１と、サンプルアンドホールド回路７２とからなっている。このうち、論理回路７１は所定のＡＦアルゴリズムを実行するためのもので、例えばマイクロコンピュータ等を使用できる。また、サンプルアンドホールド回路７２はサンプル（デジタル）制御を行うためのもので、例えば仮想サンプラと０次ホールドから構成される。なお、この０次ホールドの代わりに１次、２次等の高次ホールド、あるいは、三角ホールド等を使用してもよい。このような構成を有する本ＡＦ制御系は以下のように動作する。
【００４６】
図１４において、ＡＦの位置決めは、ＡＦアルゴリズムによる外側ループで制御する。この外側ループでは、ＣＣＤ２２によりムービングコイル４の動作位置での撮像を行い、このＣＣＤ出力を論理回路７１がＡＦアルゴリズムに従って所定の処理を行う。この処理結果である出力信号をサンプルアンドホールド回路７２によりサンプリング処理して位置目標値となす。なお、サンプリング周期としては、論理回路７１の出力信号の最高周波数成分の少なくとも２倍をとるか、あるいは、閉回路伝達関数のゲインに基づいて決定してもよい。内側ループは上記位置決め制御系のループと同様のものであるが、ここでは、上記外側ループとの双方の働きにより保持精度を上げるための制御を行う。
【００４７】
ただし、保持精度を上げるだけならば、位置情報はダンパとして作用させるのみなので、位置検出部の検出精度は高くなくてもよい。つまり、精度を要するものは位置決め用、比較的精度の落ちるものは保持精度用として、位置検出部を使い分けることができる。
【００４８】
なお、上記実施形態１では、励磁コイル６を固定側とし、検出コイル７を移動側としたが、逆に励磁コイル６を移動側とし、検出コイル７を固定側としてもよい。要は励磁コイル６に対して検出コイル７が相対的に移動するものとすればよい。
【００４９】
また、上記実施形態１では、励磁コイル６は１本の電線（銅線）を平面視で８の字状に巻回しているが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば図１５に示すように、２個の０の字状のコイルＡ、Ｂからなり、これらのコイルＡ、Ｂをそれぞれ独立に交流を印加可能なものとしてもよい。その場合には、コイルＡ、Ｂにて発生する交流磁界をそれぞれ独立に調節できるので、コイル間でコイル径等の仕様が異なっていてもかまわないこととなり、ムービングコイルユニット１内での配置の制約が少なくなる。あるいは、例えば図１６に示すように、励磁コイル６を検出コイル７と同様に０の字状のコイルからなるものとしてもよい。その場合には、形状が最も簡単となるので、本ユニット１のさらなる小型化を図ることができる。この他にも各コイルの形態としては種々のバリエーションが考えられるが、いずれにせよ本ユニット１内に組み込むためには、全体の厚さが磁石２、３あるいはムービングコイル４の厚さを越えない範囲に限られることはいうまでもない。
【００５０】
また、上記実施形態１では、ムービングコイル４等を円環状としたが、必ずしも平面視でラウンドにする必要はなく、環状であれば直線的な形状の組み合わせであって角部があるものでもよい。また、上記実施形態１では、磁石２，３をムービングコイル４の上面に配置しているが、逆にその下面にのみ、あるいは、上下両面に配置してもよい。また磁石の数は２個に限らず１個、あるいは、３個以上としてもよい。要は、上記図１７に示したような磁力線（磁界）が得られればよい。また磁石は電磁石であってもよい。
【００５１】
さらに上記実施形態１〜３は、ムービングコイルユニットをカメラのＡＦモジュールに組み込んだものを例示したが、本発明の適用範囲はこれに限られず、例えばカメラの絞り機構やその他カメラ以外でもムービングコイルを使用可能なあらゆる分野に応用できることはいうまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ムービングコイルの移動位置を電磁誘導作用を利用して検出する位置検出部がユニット本体内に配設されるので、ムービングコイルユニット外部に位置検出部を配置する必要がなくなり、ムービングコイルユニットを小型化できる。またムービングコイル外部に機械的な自己保持機構を取り付ける必要もないため、この点でもムービングコイルユニットを小型化できる。
【００５３】
また、上記検出コイルと上記励磁コイルのうちのいずれか一方を上記ムービングコイル側に取り付け、かつ他方を上記磁石側に取り付けたので、ムービングコイルユニットにおける位置検出部の組み込みの自由性がある。
【００５４】
例えば上記位置検出部が、環状に巻回された励磁コイルと、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとを具備し、上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力を検出するものであるあるか（請求項２）、あるいは、上記位置検出部が、第１、第２のループとして上記ムービングコイルの移動方向に並設され、互いに逆極性に励磁電源に接続された励磁コイルと、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイルとからなり、上記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力を検出するものであるとしてもよい（請求項３）。
【００５５】
さらに、上記ムービングコイルが、上記励磁コイルと上記検出コイルのうちのいずれか一方を該ムービングコイルの中央に配置したものであるとするか（請求項４）、又は／及び、上記磁石が同一平面内に平行配置された２個の磁石からなり、上記励磁コイルと上記検出コイルのうちの他方を該２個の磁石の中間に配置したものであるとしてもよい（請求項５）。このように、ムービングコイルユニットにおける位置検出部の組み込みの自由性がある。
【００５６】
さらに、上記検出された起電力に基づいて上記ムービングコイルに流す電流を制御する電流制御手段を具備すれば（請求項６）、ムービングコイルの位置情報がフィードバックされるので、ムービングコイルの位置決め精度及び保持精度を向上させることができる。例えばＡＦ用アクチュエータとして用いる場合、ムービングコイルの保持精度を向上させることにより、ピントのずれを抑えることができる。
【００５７】
さらに、上記検出された起電力中の位相情報を検波処理によって直流成分をキャンセルするように抽出する位相検波器を具備し、上記電流制御手段は、上記位相検波器により抽出される位相情報に基づいてムービングコイルに流す電流を制御することとすれば（請求項７）、ムービングコイルの位置情報から直流成分を除去できるので、ムービングコイルの位置決め精度及び保持精度を一層向上させることができる。
【００５８】
さらに、上記電流制御手段が、上記位相検波器により抽出された位置情報を比例動作としてフィードバック処理するものであるとするか（請求項８）、又は／及び、上記電流制御手段が、上記位相検波器により抽出された位置情報を微分動作としてフィードバック処理するものであるとすれば（請求項９）、適正な制御特性が得られるので、ムービングコイルの位置決め精度及び保持精度を一層向上させることができる。
【００５９】
その結果、外部に新たな装置を配置することなく、ムービングコイルの位置決め精度および外乱振動に対する保持精度を向上させることのできるムービングコイルユニットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１にかかるムービングコイルユニットの概略構成図である。
【図２】  実施形態１のムービングコイルユニットを搭載したカメラのＡＦ機構の構造を示す正面図である。
【図３】  実施形態１のムービングコイルユニットを搭載したカメラのＡＦ機構の構造を示す側面図である。
【図４】  実施形態１のムービングコイルユニットを搭載したカメラのＡＦ機構の構造を示す上面図である。
【図５】  実施形態１のムービングコイルユニットを搭載したカメラのＡＦ機構の構造を示す側断面図である。
【図６】  実施形態１のムービングコイルユニットにおける励磁コイルと検出コイルとの位置関係を示す説明図である。
【図７】  検出原理の説明図である。
【図８】  検出原理を示す説明図である。
【図９】  検出原理の説明図である。
【図１０】  位置検出部回路のブロック図である。
【図１１】  位相検波の原理を示す説明図である。
【図１２】  位相検波の原理を示す説明図である。
【図１３】  位置決め制御系のブロック線図である。
【図１４】  ＡＦ制御系のブロック線図である。
【図１５】  本ユニットの変形例を示す説明図である。
【図１６】  本ユニットの変形例を示す説明図である。
【図１７】  基本的なムービングコイルユニットの概略構成図である。
【符号の説明】
１  ムービングコイルユニット
２、３  磁石
４  ムービングコイル
５  電流制御手段
６  励磁コイル
７  検出コイル
８  交流印加手段
９  起電力検出手段
１０  位置検出部
１１  上側ヨーク
１２  下側ヨーク
１３  中心
２１  ＡＦレンズ
２２  ＣＣＤ
２３  鏡胴
２４  カメラ本体
２５、２６  ばね
２７〜２９  接続部
３０、３１  磁束
４０  励磁信号発生部
４１  クロック
４２  分周回路
４３  バンドパスフィルタ
４４  第１アンプ
５０  信号処理部
５１  第２アンプ
５２  位相検波器
５３  ローパスフィルタ
５４  二重積分型Ａ／Ｄ変換器
６０  コントローラ
６１  第３アンプ
７１  論理回路
７２  サンプルアンドホールド回路
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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