位置検出装置、レンズ鏡筒およびカメラ
【課題】磁気的手段により、移動体の絶対位置を少なくとも検出することが可能であり、着磁作業および位置決め作業が容易な位置検出装置を提供すること。
【解決手段】固定部材と、固定部材に対して移動する移動部材４とを有し、移動部材４の絶対位置を検出する位置検出装置である。移動部材４および固定部材の一方にはＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する磁気特性８を有する磁気記録媒体が装着されている。また、他方には、磁気記録媒体に対向するように、磁気記録媒体の表面に垂直方向の磁力を検出する磁気センサ１２が装着してあり、磁気センサ１２の出力信号に応じて、移動部材４の絶対位置を判別する。
【解決手段】固定部材と、固定部材に対して移動する移動部材４とを有し、移動部材４の絶対位置を検出する位置検出装置である。移動部材４および固定部材の一方にはＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する磁気特性８を有する磁気記録媒体が装着されている。また、他方には、磁気記録媒体に対向するように、磁気記録媒体の表面に垂直方向の磁力を検出する磁気センサ１２が装着してあり、磁気センサ１２の出力信号に応じて、移動部材４の絶対位置を判別する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置、レンズ鏡筒およびカメラに係り、さらに詳しくは、少なくとも移動体の絶対位置を、磁気センサの出力により簡便に検出することができる位置検出装置と、その位置検出装置を用いたレンズ鏡筒およびカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の絶対位置と相対位置とを、光学センサにより検出することができる位置検出装置として、たとえば特許文献１が知られている。
【０００３】
しかしながら、移動体の絶対位置と相対位置とを、光学センサにより検出する装置では、構造が複雑になると共に、製造コストが増大する。
【０００４】
カメラや、それに取り付けられるレンズ鏡筒では、より簡便な方法で、しかも正確に、回転筒体などの移動体の絶対位置と相対位置とを磁気的に検出する装置が求められている。そこで、移動体の絶対位置を、磁気センサの出力により検出する位置検出装置として、特許文献２に示す装置が知られている。
【０００５】
しかしながら、特許文献２に示す位置検出装置では、磁気記録媒体の長手方向に沿ってＮ極およびＳ極を交互に繰り返す第１磁気パターンを斜めに着磁したり、その第１磁気パターンの幅を変化させたりする必要がある。そのため、着磁作業が困難であると共に、磁気記録媒体を取り付ける際における磁気センサとの位置決めが困難であると言う不都合を有している。
【特許文献１】特許第３４４２８６９号公報
【特許文献２】特許第２５５００８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、磁気的手段により、移動体の絶対位置を少なくとも検出することが可能であり、着磁作業および位置決め作業が容易な位置検出装置およびそれを用いたレンズ鏡筒とカメラとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る位置検出装置は、
固定部材と、
前記固定部材に対して移動する移動部材と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向にＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する磁気特性を有する磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の絶対位置を判別する判別手段と、を有する。
【０００８】
好ましくは、本発明の位置検出装置は、
前記磁気センサは、前記磁気記録媒体におけるＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する間隔の１／２以下の間隔で前記移動部材の移動方向に沿って配置された一対の磁気検出素子で構成されている。
【０００９】
好ましくは、前記判別手段は、前記一対の磁気検出素子から出力される信号の差異に基づき、前記移動部材の絶対位置を算出する。
【００１０】
本発明の第２の観点に係る位置検出装置は、
固定部材と、
前記固定部材に対して移動する移動部材と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向にＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１磁気特性を有する第１磁気記録媒体と、
前記第１磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記第１磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する第１磁気センサと、
前記第１磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の絶対位置を判別する第１判別手段と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向に、前記第１磁気記録媒体におけるＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１間隔よりも短い第２間隔で、Ｎ極とＳ極が交互に変化する第２磁気特性を有する第２磁気記録媒体と、
前記第２磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記第２磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する第２磁気センサと、
前記第２磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の相対移動距離を判別する第２判別手段と、を有する。
【００１１】
好ましくは、前記第１磁気センサは、前記移動部材の移動方向に沿って、前記第１の間隔の１／２以下の第３間隔で配置された一対の第１磁気検出素子で構成されており、前記第３間隔が前記第２間隔よりも広い。
【００１２】
好ましくは、前記第２磁気センサは、前記移動部材の移動方向に沿って、前記第２間隔に対して所定関係の第４間隔で配置されている一対の第２磁気検出素子と、当該一対の第２磁気検出素子の中心位置から所定の第５間隔で離れた位置に中心位置がある他の一対の第２磁気検出素子とを有する。
【００１３】
好ましくは、前記第４間隔が、前記第２間隔をＬ２で表した場合に、Ｌ２×３／２＋２×ｎ×Ｌ２であり、前記第５間隔が、Ｌ２×３／４＋２×ｎ×Ｌ２（ただし、ｎは整数）である。
【００１４】
好ましくは、前記第５間隔が、前記第３間隔よりも狭い。
【００１５】
好ましくは、前記第２判別手段は、４つの前記第２検出素子から出力される信号に基づき、位相が異なる二つのパルス信号を生成し、これらのパルス信号のパルス数をカウントすることにより、前記固定部材に対する前記移動部材の相対移動距離を算出する。
【００１６】
前記移動部材としては、特に限定されず、固定部材に対して直線状に移動する移動部材でも良いが、好ましくは、前記移動部材が、前記固定部材に対して回転する回転体である。
【００１７】
本発明に係るレンズ鏡筒は、上記に記載の位置検出装置を有するレンズ鏡筒である。
【００１８】
本発明に係るカメラは、上記に記載の位置検出装置を有するカメラである。カメラとしては、特に限定されず、デジタルカメラ、一眼レフカメラ、コンパクトカメラ、ビデオカメラなどが例示される。
【００１９】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る回転位置検出装置の概略斜視図、
図２は図１に示す第１および第２磁気パターンと第１および第２磁気センサとの関係を示す展開平面図、
図３は図２に示す第２磁気センサにおける各磁気検出素子の位置関係を説明する平面図、
図４は（Ａ）〜図４（Ｃ）は第１および第２磁気パターンと、各磁気パターンにおける磁力の極性変化との関係を示す図、
図５は各磁気検出素子における磁力の強さと抵抗値との関係を示すグラフ、
図６は第１磁気センサに接続される第１判断手段のブロック図、
図７（Ａ）は第１磁気パターンにおける垂直方向の磁界強度の変化を示すグラフ、
図７（Ｂ）は第１磁気パターンの長手方向に沿った平面図、
図７（Ｃ）は磁気検出素子を第１磁気パターンの長手方向に沿って移動させた場合における抵抗値の変化を示すグラフ、
図７（Ｄ）は第１磁気センサの移動範囲を示す概略図、
図７（Ｅ）は第１磁気センサが第１磁気パターンの長手方向に沿って移動した場合において、図６に示すブロック図における第１磁気センサの各出力電圧を示すグラフ、
図７（Ｆ）は図６に示すブロック図における切替器の後の出力電圧を示すグラフ、
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は第２磁気パターンの長手方向に沿って第２磁気センサが移動した場合に発生するパルス信号を示す図、
図９は第２磁気センサに接続される第２判断手段のブロック図、
図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は第２磁気パターンの長手方向に沿った磁界強度変化とセンサ位置との関係を示す概略図、
図１１（Ａ）は図９に示す第２磁気センサの回路図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示すＡ相およびＢ相における電圧変化の波形を示すグラフ、
図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は本発明の他の実施形態に係る第１および第２磁気パターンと、各磁気パターンにおける磁力の極性変化との関係を示す図、
図１３は本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の斜視図である。
第１実施形態
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る回転位置検出装置２は、図示省略してある固定部材に固定してあるセンサ組立体６と、固定部材に対して回転軸５を中心として回転移動する円盤形状の回転移動部材４の外周に接着してある磁気テープ７とを有する。なお、図１に示す実施形態では、センサ組立体６は平板形状であるが、回転移動部材４の円盤形状の外周面に合わせた円弧板形状であっても良い。
【００２１】
図１および図２に示すように、磁気テープ７には、第１磁気記録媒体としての第１磁気パターン８と、第２磁気記録媒体としての第２磁気パターン１０とが記録してある。また、センサ組立体６には、第１磁気センサ１２と第２磁気センサ１４とが形成してある。
【００２２】
第１磁気センサ１２は、回転移動部材４の回転移動位置にかかわらず、第１磁気パターン８に対向するように、位置決めしてある。また、第２磁気センサ１４は、回転移動部材４の回転移動位置にかかわらず、第２磁気パターン１０に対向するように、位置決めしてある。
【００２３】
第１磁気パターン８および第２磁気パターン１０の回転移動方向Ｘに沿う長手方向の長さである第１間隔Ｌ１は、本実施形態では、回転移動部材４における円盤形状の外周面の全周に等しい。第１磁気パターン８は、第１間隔Ｌ１の長手方向に沿って、Ｎ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１磁気特性を有する。
【００２４】
第２磁気パターン１０は、第１磁気パターン８におけるＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１間隔Ｌ１よりも短い第２間隔Ｌ２で、Ｎ極とＳ極とが交互に変化する第２磁気特性を有する。第１間隔Ｌ１に対する第２間隔Ｌ２の比Ｌ２／Ｌ１は、得ようとする相対位置精度にもよるが、好ましくは１／５以上である。第２間隔Ｌ２が広すぎると、相対位置の分解能が低下する傾向にあり、狭すぎると、分解能は向上するが、検出が困難になる傾向にある。
【００２５】
センサ組立体６における第１磁気センサ１２は、この実施形態では、一対の第１磁気検出素子Ｒ２およびＲ４で構成してある。各磁気検出素子Ｒ２およびＲ４は、磁気抵抗（ＭＲ）素子などで構成してあり、第１磁気パターン８におけるパターン表面に垂直方向の磁力を検出可能になっている。各磁気検出素子Ｒ２およびＲ４は、たとえば図５に示すように、磁力が０の時に抵抗が最大抵抗Ｒ０となり、検出される磁力の強さに応じて抵抗が低くなる特性を有する。
【００２６】
図２に示すように、各磁気検出素子Ｒ２およびＲ４は、センサ組立体６において、第３間隔Ｌ３で配置される。この第３間隔Ｌ３の方向は、第１間隔Ｌ１の方向に一致する。
【００２７】
第１間隔Ｌ１に対する第３間隔Ｌ３の比Ｌ３／Ｌ１は、得ようとする絶対精度および範囲にもよるが、好ましくは１／２以下、さらに好ましくは１／５以上である。この比Ｌ３／Ｌ１が大きすぎると、回転移動部材４における回転移動量の絶対位置を検出する精度が低下する傾向にある。
【００２８】
この第３間隔Ｌ３は、第２間隔Ｌ２よりも広いことが好ましい。この第３間隔Ｌ３が狭すぎると、各磁気検出素子Ｒ２およびＲ４における出力信号の差異が小さくなりすぎ、回転移動部材４における回転移動量の絶対位置を検出する精度が低下する傾向にある。
【００２９】
この実施形態では、図３に示すように、第２磁気センサ１４は、第４間隔Ｌ４で配置してある一対の第２磁気検出素子Ｒ１１およびＲ１２と、これらの一対の第２磁気検出素子Ｒ１１およびＲ１２の中心位置から所定の第５間隔Ｌ５で離れた位置に中心位置がある他の一対の第２磁気検出素子Ｒ１３およびＲ１４とで構成してある。
【００３０】
図３においては、磁気検出素子Ｒ１３が、一対の第２磁気検出素子Ｒ１１およびＲ１２の中心位置に配置されており、磁気検出素子Ｒ１２が他の一対の第２磁気検出素子Ｒ１３およびＲ１４の中心位置に配置されている。
【００３１】
各磁気検出素子Ｒ１１〜Ｒ１４は、素子Ｒ２およびＲ４と同様に、磁気抵抗（ＭＲ）素子などで構成してあり、第２磁気パターン１０におけるパターン表面に垂直方向の磁力を検出可能になっている。各磁気検出素子Ｒ１１〜Ｒ１４は、たとえば図５に示すように、磁力が０の時に抵抗が最大抵抗Ｒ０となり、検出される磁力の強さに応じて抵抗が低くなる特性を有する。
【００３２】
第４間隔Ｌ４は、本実施形態では、第２間隔Ｌ２に対して、Ｌ２×３／２＋２×ｎ×Ｌ２であり、第５間隔Ｌ５は、Ｌ２×３／４＋２×ｎ×Ｌ２（ただし、ｎは整数）である。
【００３３】
第１磁気センサ１２は、図６に示す第１判断回路２５に接続してある。具体的には、第１磁気センサ１２における第１磁気検出素子Ｒ２およびＲ４は、それぞれ、基準抵抗体Ｒ１およびＲ３に対して接続してある。これらの基準抵抗体Ｒ１およびＲ３の抵抗値は、各第１磁気検出素子Ｒ２およびＲ４に対して磁力が０の時の抵抗Ｒ０（図５参照）に設定してある。
【００３４】
一対の第１磁気検出素子Ｒ２および基準抵抗体Ｒ１と、他の一対の第１磁気検出素子Ｒ４および基準抵抗体Ｒ３とは、ブリッジ回路を構成するように、並列に接続され、それらの間に基準電圧Ｖ０が印加される。第１磁気検出素子Ｒ２と基準抵抗体Ｒ１との接続点は、増幅器２０に接続してあり、接続点における出力電位Ｖ１を増幅するようになっている。また、第１磁気検出素子Ｒ４と基準抵抗体Ｒ３との接続点は、増幅器２２に接続してあり、接続点における出力電位Ｖ２を増幅するようになっている。
【００３５】
これらの増幅器２０および２２で増幅された出力信号は、切替器２６へと入力される。また、増幅器２０および２２で増幅される前の出力電位Ｖ１およびＶ２は、差動増幅器２４にて比較された上で増幅され、その出力信号が切替器２６へと入力される。
【００３６】
切替器２６では、出力電位Ｖ１およびＶ２を比較し、Ｖ１≧Ｖ２である場合には、出力電位Ｖ１をＡ倍に増幅した信号電位Ｖ３＝Ａ×Ｖ１を出力する。また、切替器２６にて、出力電位Ｖ１およびＶ２を比較し、Ｖ１＜Ｖ２である場合には、出力電位Ｖ２を−Ａ倍に増幅した信号電位Ｖ３＝−Ａ×Ｖ２を出力する。切替器２６から出力された信号電位Ｖ３は、マイコン２８のＡ／Ｄ入力端子などに入力され、その信号電位Ｖ３に基づき、マイコン２８では、図１に示す回転移動部材４における回転移動量の絶対位置を算出する。
【００３７】
次に、図面に基づき、回転移動部材４における回転移動量の絶対位置を算出することができる原理を説明する。以下の説明では、説明の容易化のために、固定された磁気パターンに対して磁気センサが移動することにして説明するが、実際には逆でも良い。
【００３８】
図７（Ｂ）に示す磁気テープ７における第１磁気パターン８において、そのテープ面に垂直方向の磁界強度は、Ｎ極からＳ極に移動するにつれて、図７（Ａ）に示すように変化する。
【００３９】
図７（Ｂ）に示す磁気テープ７における第１磁気パターン８上を、その表面から所定間隔離れて、第１磁気センサ１２における各磁気検出素子Ｒ２およびＲ４が、図７（Ｄ）に示す磁気検出素子Ｒ２の位置からＲ４の位置まで移動したとすると、図７（Ｃ）に示すような抵抗変化を示す。
【００４０】
磁気検出素子Ｒ２およびＲ４は、第１磁気センサ１２において第３間隔Ｌ３で離れて配置されるために、第１磁気センサ１２の移動範囲（Ｌ１−Ｌ３）において、第１磁気パターン８の第１間隔Ｌ１の中心位置以外では、抵抗値に差異が生じる。そのため、図６に示す出力電位Ｖ１およびＶ２は、第１磁気パターン８の第１間隔Ｌ１の長手方向に沿って、図７（Ｅ）に示すように変化し、第１磁気パターン８の第１間隔Ｌ１の中心位置にて、出力電位Ｖ１およびＶ２が逆転する。
【００４１】
そのため、図６に示す出力電位Ｖ３は、第１磁気パターン８の第１間隔Ｌ１の長手方向に沿って、図７（Ｆ）に示すように、第１磁気パターン８の第１間隔Ｌ１に沿う長手方向位置によって一義的に決定される出力電位Ｖ３となる。そのため、その出力電位Ｖ３の大きさを、図６に示すマイコン２８で判断することで、第１磁気パターン８の長手方向に対おける第１磁気センサ１２の絶対位置を特定することが可能になる。
【００４２】
本実施形態では、図１に示すように、第１磁気センサ１２が固定部材に固定してあるために、回転移動部材と共に回転する第１磁気パターン８の回転移動量の絶対位置を特定することが可能になる。
【００４３】
次に、第２磁気センサ１４により、回転移動部材４における回転移動量の相対移動距離を算出することができる原理を説明する。以下の説明では、説明の容易化のために、固定された磁気パターンに対して磁気センサが移動することにして説明するが、実際には逆でも良い。
【００４４】
第２磁気センサ１４は、図９に示す第２判断回路３５に接続してある。具体的には、図１１（Ａ）に示すように、第２磁気センサ１４における一対の第２磁気検出素子Ｒ１１およびＲ１２と、一対の第２磁気検出素子Ｒ１３およびＲ１４は、ブリッジ回路を構成するように、並列に接続され、それらの間に基準電圧Ｖ０が印加される。
【００４５】
第２磁気検出素子Ｒ１１およびＲ１２の接続点の出力信号（Ａ相）は、図９に示す増幅器３０で増幅され、第２磁気検出素子Ｒ１３およびＲ１４の接続点の出力信号（Ｂ相）は、図９に示す増幅器３２で増幅される。これらの増幅器３０および３２で増幅された出力信号は、比較器３４および３６へ入力され、そこで、基準電源３８からの出力信号と各々比較される。比較器３４および３６にて生成された出力信号Ｙ１およびＹ２は、マイコン２８へと入力され、それらの出力信号Ｙ１およびＹ２に基づき、第２磁気パターン１０に対して第２磁気センサ１４の相対的な移動量を算出する。
【００４６】
図１０（Ｂ）に示す磁気テープ７における第２磁気パターン１０において、そのテープ面に垂直方向（すなわちテープ厚み方向）の磁界強度は、第２磁気パターン１０の長手方向に沿って、図１０（Ａ）に示すように、サインカーブ状に変化する。
【００４７】
図１０（Ｂ）に示す磁気テープ７における第２磁気パターン１０上を、その表面から所定間隔離れて、第２磁気センサ１４における各磁気検出素子Ｒ１１〜Ｒ１４が、図１０（Ｃ）に示すセンサ位置Ｓ１からセンサ位置Ｓ４にまで移動したとすると、図１１（Ａ）に示すＡ相およびＢ相における電圧変化は、センサ位置Ｓ１〜Ｓ４に対して、図１１（Ｂ）に示すような変化を示す。
【００４８】
そこで、このようなＡ相およびＢ相における電圧変化を、図９に示す比較器３４および３６で処理することにより、図８（Ｂ）に示すような所定位相遅れた二つのパルス状出力信号Ｙ１およびＹ２を生成することができる。これらのパルス状出力信号Ｙ１およびＹ２を用いることで、図９に示すマイコン２８は、第２磁気パターン１０の長手方向における第２磁気センサ１４の相対移動量（相対位置）を正確に検出し、移動方向を判別することが可能になる。
【００４９】
本実施形態では、図１に示すように、第２磁気センサ１４が固定部材に固定してあるために、回転移動部材４と共に回転する第２磁気パターン１０の回転移動量の相対位置を特定することが可能になる。
【００５０】
本実施形態に回転位置検出装置２では、第１磁気パターン８と第１磁気センサ２とから成る磁気的手段により、比較的に正確に、回転移動部材４の回転方向Ｘの絶対位置を検出することが可能である。また、本実施形態に係る回転位置検出装置２では、第１磁気パターン８は、長手方向にＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化するパターンであり、そのパターン幅は、長手方向に沿って変化しないと共に、パターンを斜めに形成する必要もない。
【００５１】
そのため、絶対位置を検出するための第１磁気パターン８の隣に、第２磁気パターン１０をコンパクトな構成で配置することができる。その結果、回転移動部材４の軸方向幅を狭くすることが可能になると共に、センサ組立体６の幅も狭くすることができ、装置２をコンパクトな構成にすることができる。しかも、第２磁気パターン１０と第２磁気センサ１４との組み合わせにより、回転移動部材４の相対移動距離も測定することができる。
【００５２】
また、第１磁気パターン８および第２磁気パターン１０のパターン幅は、長手方向に沿って変化しないと共に、パターンを斜めに形成する必要もないので、磁気テープ７に対する着磁作業が容易である。また、各磁気パターン８および１０と磁気センサ１２および１４との位置決め作業も容易である。したがって、回転位置検出装置２を安価に構成することができる。
第２実施形態
【００５３】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示すように、この実施形態では、磁気テープ７の表面に形成する第１磁気パターン８ａを、複数の磁気トラック４０ａ〜４０ｆの一部（図１２（Ａ）における点線部分）を用いて構成してある。すなわち、各磁気トラック４０ａ〜４０ｆでは、磁気テープ７の長手方向に直交する方向に、Ｎ極およびＳ極が並ぶように磁化する。そして、パターンの全長である第１間隔Ｌ１の左半分では、第２磁気パターン１０に近い側にＮ極が位置するように磁化し、右半分では、第２磁気パターン１０に近い側にＳ極が位置するように磁化する。
【００５４】
しかも、左半分の磁気トラック４０ａ〜４０ｃでは、磁界の強さが、第１間隔Ｌ１の中心に行くほど弱くなるように磁化する。同様に、右半分の磁気トラック４０ｄ〜４０ｆでは、磁界の強さが、第１間隔Ｌ１の中心に行くほど弱くなるように磁化する。
【００５５】
これらの複数の磁気トラック４０ａ〜４０ｆにおける第２磁気パターン１０に近い側の直線状一部（図１２（Ａ）における点線部分）は、図１２（Ｂ）に示すように、第１実施形態における第１磁気パターン８の磁気特性（図４（Ｂ））と同様な磁気特性を有する。したがって、第１磁気パターン８ａに対応して、第１実施形態における第１磁気センサ１２を配置させることで、この実施形態の場合においても、同様にして絶対位置と相対位置とを検出することができる。
【００５６】
本実施形態におけるその他の構成および作用効果は、第１実施形態の場合と同様である。
第３実施形態
【００５７】
図１３に示すように、本実施形態では、前述した第１実施形態に係る回転位置検出装置２と同様な機構の回転位置検出装置２ａを、カメラ用レンズ鏡筒５０に適用してある。レンズ鏡筒５０は、回転位置検出装置２ａ以外の部分は、一般的なレンズ鏡筒であり、固定部分５４を介して一眼レフカメラなどのカメラ本体に着脱自在に取り付けられる。カメラ本体の構造は、一般的なものなので、その図示は省略する。
【００５８】
レンズ鏡筒５０におけるオートフォーカス制御は、レンズを光軸方向に駆動して行われるが、レンズの駆動に超音波モータ等の振動はモータが用いられている。超音波モータは、圧電素子が設けられた振動体（ステータ）と回転体（ロータ）が重ねられて構成されている。圧電素子に高周波電圧を与えることによって、振動体を振動させ、進行波を発生させる。その進行波の影響により、ロータが回転駆動される。本実施形態では、ロータの回転に伴って回転する回転部分５２の回転位置検出に回転位置検出装置２aを用いる。
【００５９】
この実施形態では、レンズ鏡筒５０における回転部分５２の外周面の軸方向一部に、略平行に第１磁気パターン８と第２磁気パターン１０とが取り付けられる。これらの磁気パターン８および１０に対応して、所定間隔で、センサ組立体６ａが配置され、そのセンサ組立体６ａは、レンズ鏡筒における固定部分５４に対して固定される。
【００６０】
センサ組立体６ａにおける磁気パターン８および１０との対向面には、第１実施形態における第１磁気センサ１２および第２磁気センサ１４が装着してある。
【００６１】
本実施形態に係るレンズ鏡筒５０およびそれを用いたカメラでは、コンパクトで高精度に回転部分５２の絶対位置および相対位置の双方を検出することができる。回転部分５２は、内部にレンズなどが内蔵してあり、たとえば固定部分５４に対して回転部分５２を光軸方向に回転制御することにより、フォーカス調整を実現可能になっている。
【００６２】
回転部分５２の絶対位置の検出は、カメラの電源をオフしてから再起動した場合に、レンズ鏡筒５０における回転部分５２の絶対位置を検出する場合に有効であり、相対位置の検出は、レンズ鏡筒５０における回転部分５２を高精度に制御して回転移動させる場合に有効である。
【００６３】
なお、第１実施形態において、第１磁気パターンにおける第１間隔Ｌ１は、必ずしも回転移動部材４の全周ではなく、半周あるいは所定の角度範囲内の円弧部分の長さであっても良い。
【００６４】
また、上述した実施形態では、回転移動部材４または回転部分５２における回転移動における絶対位置と、必要に応じて相対位置とを検出できるように構成したが、移動部材としては、特に限定されず、固定部材に対して直線状に移動する移動部材でも良い。
【００６５】
さらに、固定部材側に第１磁気パターン８および第２磁気パターン１０を具備させ、移動部材側に、第１磁気センサ１２および第２磁気センサ１４を配置しても良い。
【００６６】
さらにまた、上述した実施形態では、一枚の長手状の磁気テープ７に対して、第１磁気パターン８と第２磁気パターン１０とを形成したが、別々の磁気テープに対して、第１磁気パターン８と第２磁気パターン１０とを形成しても良い。また、第１磁気記録媒体としての第１磁気パターン８と、第２磁気記録媒体としての第２磁気パターン１０とは、磁気テープ以外の部材に形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る回転位置検出装置の概略斜視図である。
【図２】図２は図１に示す第１および第２磁気パターンと第１および第２磁気センサとの関係を示す展開平面図である。
【図３】図３は図２に示す第２磁気センサにおける各磁気検出素子の位置関係を説明する平面図である。
【図４】図４は（Ａ）〜図４（Ｃ）は第１および第２磁気パターンと、各磁気パターンにおける磁力の極性変化との関係を示す図である。
【図５】図５は各磁気検出素子における磁力の強さと抵抗値との関係を示すグラフである。
【図６】図６は第１磁気センサに接続される第１判断手段のブロック図である。
【図７】図７（Ａ）は第１磁気パターンにおける垂直方向の磁界強度の変化を示すグラフ、図７（Ｂ）は第１磁気パターンの長手方向に沿った平面図、図７（Ｃ）は磁気検出素子を第１磁気パターンの長手方向に沿って移動させた場合における抵抗値の変化を示すグラフ、図７（Ｄ）は第１磁気センサの移動範囲を示す概略図、図７（Ｅ）は第１磁気センサが第１磁気パターンの長手方向に沿って移動した場合において、図６に示すブロック図における第１磁気センサの各出力電圧を示すグラフ、図７（Ｆ）は図６に示すブロック図における切替器の後の出力電圧を示すグラフである。
【図８】図８（Ａ）および図８（Ｂ）は第２磁気パターンの長手方向に沿って第２磁気センサが移動した場合に発生するパルス信号を示す図である。
【図９】図９は第２磁気センサに接続される第２判断手段のブロック図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は第２磁気パターンの長手方向に沿った磁界強度変化とセンサ位置との関係を示す概略図である。
【図１１】図１１（Ａ）は図９に示す第２磁気センサの回路図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示すＡ相およびＢ相における電圧変化の波形を示すグラフである。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は本発明の他の実施形態に係る第１および第２磁気パターンと、各磁気パターンにおける磁力の極性変化との関係を示す図である。
【図１３】図１３は本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
２，２ａ… 回転位置検出装置
４… 回転移動部材
６，６ａ… センサ組立体
７… 磁気テープ
８，８ａ… 第１磁気パターン
１０… 第２磁気パターン
１２… 第１磁気センサ
１４… 第２磁気センサ
２５… 第１判断回路
３５… 第２判断回路
５０… レンズ鏡筒
５２… 回転部分
５４… 固定部分
Ｒ２，Ｒ４… 第１磁気検出素子
Ｒ１１〜Ｒ１４… 第２磁気検出素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置、レンズ鏡筒およびカメラに係り、さらに詳しくは、少なくとも移動体の絶対位置を、磁気センサの出力により簡便に検出することができる位置検出装置と、その位置検出装置を用いたレンズ鏡筒およびカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の絶対位置と相対位置とを、光学センサにより検出することができる位置検出装置として、たとえば特許文献１が知られている。
【０００３】
しかしながら、移動体の絶対位置と相対位置とを、光学センサにより検出する装置では、構造が複雑になると共に、製造コストが増大する。
【０００４】
カメラや、それに取り付けられるレンズ鏡筒では、より簡便な方法で、しかも正確に、回転筒体などの移動体の絶対位置と相対位置とを磁気的に検出する装置が求められている。そこで、移動体の絶対位置を、磁気センサの出力により検出する位置検出装置として、特許文献２に示す装置が知られている。
【０００５】
しかしながら、特許文献２に示す位置検出装置では、磁気記録媒体の長手方向に沿ってＮ極およびＳ極を交互に繰り返す第１磁気パターンを斜めに着磁したり、その第１磁気パターンの幅を変化させたりする必要がある。そのため、着磁作業が困難であると共に、磁気記録媒体を取り付ける際における磁気センサとの位置決めが困難であると言う不都合を有している。
【特許文献１】特許第３４４２８６９号公報
【特許文献２】特許第２５５００８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、磁気的手段により、移動体の絶対位置を少なくとも検出することが可能であり、着磁作業および位置決め作業が容易な位置検出装置およびそれを用いたレンズ鏡筒とカメラとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る位置検出装置は、
固定部材と、
前記固定部材に対して移動する移動部材と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向にＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する磁気特性を有する磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の絶対位置を判別する判別手段と、を有する。
【０００８】
好ましくは、本発明の位置検出装置は、
前記磁気センサは、前記磁気記録媒体におけるＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する間隔の１／２以下の間隔で前記移動部材の移動方向に沿って配置された一対の磁気検出素子で構成されている。
【０００９】
好ましくは、前記判別手段は、前記一対の磁気検出素子から出力される信号の差異に基づき、前記移動部材の絶対位置を算出する。
【００１０】
本発明の第２の観点に係る位置検出装置は、
固定部材と、
前記固定部材に対して移動する移動部材と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向にＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１磁気特性を有する第１磁気記録媒体と、
前記第１磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記第１磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する第１磁気センサと、
前記第１磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の絶対位置を判別する第１判別手段と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向に、前記第１磁気記録媒体におけるＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１間隔よりも短い第２間隔で、Ｎ極とＳ極が交互に変化する第２磁気特性を有する第２磁気記録媒体と、
前記第２磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記第２磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する第２磁気センサと、
前記第２磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の相対移動距離を判別する第２判別手段と、を有する。
【００１１】
好ましくは、前記第１磁気センサは、前記移動部材の移動方向に沿って、前記第１の間隔の１／２以下の第３間隔で配置された一対の第１磁気検出素子で構成されており、前記第３間隔が前記第２間隔よりも広い。
【００１２】
好ましくは、前記第２磁気センサは、前記移動部材の移動方向に沿って、前記第２間隔に対して所定関係の第４間隔で配置されている一対の第２磁気検出素子と、当該一対の第２磁気検出素子の中心位置から所定の第５間隔で離れた位置に中心位置がある他の一対の第２磁気検出素子とを有する。
【００１３】
好ましくは、前記第４間隔が、前記第２間隔をＬ２で表した場合に、Ｌ２×３／２＋２×ｎ×Ｌ２であり、前記第５間隔が、Ｌ２×３／４＋２×ｎ×Ｌ２（ただし、ｎは整数）である。
【００１４】
好ましくは、前記第５間隔が、前記第３間隔よりも狭い。
【００１５】
好ましくは、前記第２判別手段は、４つの前記第２検出素子から出力される信号に基づき、位相が異なる二つのパルス信号を生成し、これらのパルス信号のパルス数をカウントすることにより、前記固定部材に対する前記移動部材の相対移動距離を算出する。
【００１６】
前記移動部材としては、特に限定されず、固定部材に対して直線状に移動する移動部材でも良いが、好ましくは、前記移動部材が、前記固定部材に対して回転する回転体である。
【００１７】
本発明に係るレンズ鏡筒は、上記に記載の位置検出装置を有するレンズ鏡筒である。
【００１８】
本発明に係るカメラは、上記に記載の位置検出装置を有するカメラである。カメラとしては、特に限定されず、デジタルカメラ、一眼レフカメラ、コンパクトカメラ、ビデオカメラなどが例示される。
【００１９】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る回転位置検出装置の概略斜視図、
図２は図１に示す第１および第２磁気パターンと第１および第２磁気センサとの関係を示す展開平面図、
図３は図２に示す第２磁気センサにおける各磁気検出素子の位置関係を説明する平面図、
図４は（Ａ）〜図４（Ｃ）は第１および第２磁気パターンと、各磁気パターンにおける磁力の極性変化との関係を示す図、
図５は各磁気検出素子における磁力の強さと抵抗値との関係を示すグラフ、
図６は第１磁気センサに接続される第１判断手段のブロック図、
図７（Ａ）は第１磁気パターンにおける垂直方向の磁界強度の変化を示すグラフ、
図７（Ｂ）は第１磁気パターンの長手方向に沿った平面図、
図７（Ｃ）は磁気検出素子を第１磁気パターンの長手方向に沿って移動させた場合における抵抗値の変化を示すグラフ、
図７（Ｄ）は第１磁気センサの移動範囲を示す概略図、
図７（Ｅ）は第１磁気センサが第１磁気パターンの長手方向に沿って移動した場合において、図６に示すブロック図における第１磁気センサの各出力電圧を示すグラフ、
図７（Ｆ）は図６に示すブロック図における切替器の後の出力電圧を示すグラフ、
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は第２磁気パターンの長手方向に沿って第２磁気センサが移動した場合に発生するパルス信号を示す図、
図９は第２磁気センサに接続される第２判断手段のブロック図、
図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は第２磁気パターンの長手方向に沿った磁界強度変化とセンサ位置との関係を示す概略図、
図１１（Ａ）は図９に示す第２磁気センサの回路図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示すＡ相およびＢ相における電圧変化の波形を示すグラフ、
図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は本発明の他の実施形態に係る第１および第２磁気パターンと、各磁気パターンにおける磁力の極性変化との関係を示す図、
図１３は本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の斜視図である。
第１実施形態
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る回転位置検出装置２は、図示省略してある固定部材に固定してあるセンサ組立体６と、固定部材に対して回転軸５を中心として回転移動する円盤形状の回転移動部材４の外周に接着してある磁気テープ７とを有する。なお、図１に示す実施形態では、センサ組立体６は平板形状であるが、回転移動部材４の円盤形状の外周面に合わせた円弧板形状であっても良い。
【００２１】
図１および図２に示すように、磁気テープ７には、第１磁気記録媒体としての第１磁気パターン８と、第２磁気記録媒体としての第２磁気パターン１０とが記録してある。また、センサ組立体６には、第１磁気センサ１２と第２磁気センサ１４とが形成してある。
【００２２】
第１磁気センサ１２は、回転移動部材４の回転移動位置にかかわらず、第１磁気パターン８に対向するように、位置決めしてある。また、第２磁気センサ１４は、回転移動部材４の回転移動位置にかかわらず、第２磁気パターン１０に対向するように、位置決めしてある。
【００２３】
第１磁気パターン８および第２磁気パターン１０の回転移動方向Ｘに沿う長手方向の長さである第１間隔Ｌ１は、本実施形態では、回転移動部材４における円盤形状の外周面の全周に等しい。第１磁気パターン８は、第１間隔Ｌ１の長手方向に沿って、Ｎ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１磁気特性を有する。
【００２４】
第２磁気パターン１０は、第１磁気パターン８におけるＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１間隔Ｌ１よりも短い第２間隔Ｌ２で、Ｎ極とＳ極とが交互に変化する第２磁気特性を有する。第１間隔Ｌ１に対する第２間隔Ｌ２の比Ｌ２／Ｌ１は、得ようとする相対位置精度にもよるが、好ましくは１／５以上である。第２間隔Ｌ２が広すぎると、相対位置の分解能が低下する傾向にあり、狭すぎると、分解能は向上するが、検出が困難になる傾向にある。
【００２５】
センサ組立体６における第１磁気センサ１２は、この実施形態では、一対の第１磁気検出素子Ｒ２およびＲ４で構成してある。各磁気検出素子Ｒ２およびＲ４は、磁気抵抗（ＭＲ）素子などで構成してあり、第１磁気パターン８におけるパターン表面に垂直方向の磁力を検出可能になっている。各磁気検出素子Ｒ２およびＲ４は、たとえば図５に示すように、磁力が０の時に抵抗が最大抵抗Ｒ０となり、検出される磁力の強さに応じて抵抗が低くなる特性を有する。
【００２６】
図２に示すように、各磁気検出素子Ｒ２およびＲ４は、センサ組立体６において、第３間隔Ｌ３で配置される。この第３間隔Ｌ３の方向は、第１間隔Ｌ１の方向に一致する。
【００２７】
第１間隔Ｌ１に対する第３間隔Ｌ３の比Ｌ３／Ｌ１は、得ようとする絶対精度および範囲にもよるが、好ましくは１／２以下、さらに好ましくは１／５以上である。この比Ｌ３／Ｌ１が大きすぎると、回転移動部材４における回転移動量の絶対位置を検出する精度が低下する傾向にある。
【００２８】
この第３間隔Ｌ３は、第２間隔Ｌ２よりも広いことが好ましい。この第３間隔Ｌ３が狭すぎると、各磁気検出素子Ｒ２およびＲ４における出力信号の差異が小さくなりすぎ、回転移動部材４における回転移動量の絶対位置を検出する精度が低下する傾向にある。
【００２９】
この実施形態では、図３に示すように、第２磁気センサ１４は、第４間隔Ｌ４で配置してある一対の第２磁気検出素子Ｒ１１およびＲ１２と、これらの一対の第２磁気検出素子Ｒ１１およびＲ１２の中心位置から所定の第５間隔Ｌ５で離れた位置に中心位置がある他の一対の第２磁気検出素子Ｒ１３およびＲ１４とで構成してある。
【００３０】
図３においては、磁気検出素子Ｒ１３が、一対の第２磁気検出素子Ｒ１１およびＲ１２の中心位置に配置されており、磁気検出素子Ｒ１２が他の一対の第２磁気検出素子Ｒ１３およびＲ１４の中心位置に配置されている。
【００３１】
各磁気検出素子Ｒ１１〜Ｒ１４は、素子Ｒ２およびＲ４と同様に、磁気抵抗（ＭＲ）素子などで構成してあり、第２磁気パターン１０におけるパターン表面に垂直方向の磁力を検出可能になっている。各磁気検出素子Ｒ１１〜Ｒ１４は、たとえば図５に示すように、磁力が０の時に抵抗が最大抵抗Ｒ０となり、検出される磁力の強さに応じて抵抗が低くなる特性を有する。
【００３２】
第４間隔Ｌ４は、本実施形態では、第２間隔Ｌ２に対して、Ｌ２×３／２＋２×ｎ×Ｌ２であり、第５間隔Ｌ５は、Ｌ２×３／４＋２×ｎ×Ｌ２（ただし、ｎは整数）である。
【００３３】
第１磁気センサ１２は、図６に示す第１判断回路２５に接続してある。具体的には、第１磁気センサ１２における第１磁気検出素子Ｒ２およびＲ４は、それぞれ、基準抵抗体Ｒ１およびＲ３に対して接続してある。これらの基準抵抗体Ｒ１およびＲ３の抵抗値は、各第１磁気検出素子Ｒ２およびＲ４に対して磁力が０の時の抵抗Ｒ０（図５参照）に設定してある。
【００３４】
一対の第１磁気検出素子Ｒ２および基準抵抗体Ｒ１と、他の一対の第１磁気検出素子Ｒ４および基準抵抗体Ｒ３とは、ブリッジ回路を構成するように、並列に接続され、それらの間に基準電圧Ｖ０が印加される。第１磁気検出素子Ｒ２と基準抵抗体Ｒ１との接続点は、増幅器２０に接続してあり、接続点における出力電位Ｖ１を増幅するようになっている。また、第１磁気検出素子Ｒ４と基準抵抗体Ｒ３との接続点は、増幅器２２に接続してあり、接続点における出力電位Ｖ２を増幅するようになっている。
【００３５】
これらの増幅器２０および２２で増幅された出力信号は、切替器２６へと入力される。また、増幅器２０および２２で増幅される前の出力電位Ｖ１およびＶ２は、差動増幅器２４にて比較された上で増幅され、その出力信号が切替器２６へと入力される。
【００３６】
切替器２６では、出力電位Ｖ１およびＶ２を比較し、Ｖ１≧Ｖ２である場合には、出力電位Ｖ１をＡ倍に増幅した信号電位Ｖ３＝Ａ×Ｖ１を出力する。また、切替器２６にて、出力電位Ｖ１およびＶ２を比較し、Ｖ１＜Ｖ２である場合には、出力電位Ｖ２を−Ａ倍に増幅した信号電位Ｖ３＝−Ａ×Ｖ２を出力する。切替器２６から出力された信号電位Ｖ３は、マイコン２８のＡ／Ｄ入力端子などに入力され、その信号電位Ｖ３に基づき、マイコン２８では、図１に示す回転移動部材４における回転移動量の絶対位置を算出する。
【００３７】
次に、図面に基づき、回転移動部材４における回転移動量の絶対位置を算出することができる原理を説明する。以下の説明では、説明の容易化のために、固定された磁気パターンに対して磁気センサが移動することにして説明するが、実際には逆でも良い。
【００３８】
図７（Ｂ）に示す磁気テープ７における第１磁気パターン８において、そのテープ面に垂直方向の磁界強度は、Ｎ極からＳ極に移動するにつれて、図７（Ａ）に示すように変化する。
【００３９】
図７（Ｂ）に示す磁気テープ７における第１磁気パターン８上を、その表面から所定間隔離れて、第１磁気センサ１２における各磁気検出素子Ｒ２およびＲ４が、図７（Ｄ）に示す磁気検出素子Ｒ２の位置からＲ４の位置まで移動したとすると、図７（Ｃ）に示すような抵抗変化を示す。
【００４０】
磁気検出素子Ｒ２およびＲ４は、第１磁気センサ１２において第３間隔Ｌ３で離れて配置されるために、第１磁気センサ１２の移動範囲（Ｌ１−Ｌ３）において、第１磁気パターン８の第１間隔Ｌ１の中心位置以外では、抵抗値に差異が生じる。そのため、図６に示す出力電位Ｖ１およびＶ２は、第１磁気パターン８の第１間隔Ｌ１の長手方向に沿って、図７（Ｅ）に示すように変化し、第１磁気パターン８の第１間隔Ｌ１の中心位置にて、出力電位Ｖ１およびＶ２が逆転する。
【００４１】
そのため、図６に示す出力電位Ｖ３は、第１磁気パターン８の第１間隔Ｌ１の長手方向に沿って、図７（Ｆ）に示すように、第１磁気パターン８の第１間隔Ｌ１に沿う長手方向位置によって一義的に決定される出力電位Ｖ３となる。そのため、その出力電位Ｖ３の大きさを、図６に示すマイコン２８で判断することで、第１磁気パターン８の長手方向に対おける第１磁気センサ１２の絶対位置を特定することが可能になる。
【００４２】
本実施形態では、図１に示すように、第１磁気センサ１２が固定部材に固定してあるために、回転移動部材と共に回転する第１磁気パターン８の回転移動量の絶対位置を特定することが可能になる。
【００４３】
次に、第２磁気センサ１４により、回転移動部材４における回転移動量の相対移動距離を算出することができる原理を説明する。以下の説明では、説明の容易化のために、固定された磁気パターンに対して磁気センサが移動することにして説明するが、実際には逆でも良い。
【００４４】
第２磁気センサ１４は、図９に示す第２判断回路３５に接続してある。具体的には、図１１（Ａ）に示すように、第２磁気センサ１４における一対の第２磁気検出素子Ｒ１１およびＲ１２と、一対の第２磁気検出素子Ｒ１３およびＲ１４は、ブリッジ回路を構成するように、並列に接続され、それらの間に基準電圧Ｖ０が印加される。
【００４５】
第２磁気検出素子Ｒ１１およびＲ１２の接続点の出力信号（Ａ相）は、図９に示す増幅器３０で増幅され、第２磁気検出素子Ｒ１３およびＲ１４の接続点の出力信号（Ｂ相）は、図９に示す増幅器３２で増幅される。これらの増幅器３０および３２で増幅された出力信号は、比較器３４および３６へ入力され、そこで、基準電源３８からの出力信号と各々比較される。比較器３４および３６にて生成された出力信号Ｙ１およびＹ２は、マイコン２８へと入力され、それらの出力信号Ｙ１およびＹ２に基づき、第２磁気パターン１０に対して第２磁気センサ１４の相対的な移動量を算出する。
【００４６】
図１０（Ｂ）に示す磁気テープ７における第２磁気パターン１０において、そのテープ面に垂直方向（すなわちテープ厚み方向）の磁界強度は、第２磁気パターン１０の長手方向に沿って、図１０（Ａ）に示すように、サインカーブ状に変化する。
【００４７】
図１０（Ｂ）に示す磁気テープ７における第２磁気パターン１０上を、その表面から所定間隔離れて、第２磁気センサ１４における各磁気検出素子Ｒ１１〜Ｒ１４が、図１０（Ｃ）に示すセンサ位置Ｓ１からセンサ位置Ｓ４にまで移動したとすると、図１１（Ａ）に示すＡ相およびＢ相における電圧変化は、センサ位置Ｓ１〜Ｓ４に対して、図１１（Ｂ）に示すような変化を示す。
【００４８】
そこで、このようなＡ相およびＢ相における電圧変化を、図９に示す比較器３４および３６で処理することにより、図８（Ｂ）に示すような所定位相遅れた二つのパルス状出力信号Ｙ１およびＹ２を生成することができる。これらのパルス状出力信号Ｙ１およびＹ２を用いることで、図９に示すマイコン２８は、第２磁気パターン１０の長手方向における第２磁気センサ１４の相対移動量（相対位置）を正確に検出し、移動方向を判別することが可能になる。
【００４９】
本実施形態では、図１に示すように、第２磁気センサ１４が固定部材に固定してあるために、回転移動部材４と共に回転する第２磁気パターン１０の回転移動量の相対位置を特定することが可能になる。
【００５０】
本実施形態に回転位置検出装置２では、第１磁気パターン８と第１磁気センサ２とから成る磁気的手段により、比較的に正確に、回転移動部材４の回転方向Ｘの絶対位置を検出することが可能である。また、本実施形態に係る回転位置検出装置２では、第１磁気パターン８は、長手方向にＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化するパターンであり、そのパターン幅は、長手方向に沿って変化しないと共に、パターンを斜めに形成する必要もない。
【００５１】
そのため、絶対位置を検出するための第１磁気パターン８の隣に、第２磁気パターン１０をコンパクトな構成で配置することができる。その結果、回転移動部材４の軸方向幅を狭くすることが可能になると共に、センサ組立体６の幅も狭くすることができ、装置２をコンパクトな構成にすることができる。しかも、第２磁気パターン１０と第２磁気センサ１４との組み合わせにより、回転移動部材４の相対移動距離も測定することができる。
【００５２】
また、第１磁気パターン８および第２磁気パターン１０のパターン幅は、長手方向に沿って変化しないと共に、パターンを斜めに形成する必要もないので、磁気テープ７に対する着磁作業が容易である。また、各磁気パターン８および１０と磁気センサ１２および１４との位置決め作業も容易である。したがって、回転位置検出装置２を安価に構成することができる。
第２実施形態
【００５３】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示すように、この実施形態では、磁気テープ７の表面に形成する第１磁気パターン８ａを、複数の磁気トラック４０ａ〜４０ｆの一部（図１２（Ａ）における点線部分）を用いて構成してある。すなわち、各磁気トラック４０ａ〜４０ｆでは、磁気テープ７の長手方向に直交する方向に、Ｎ極およびＳ極が並ぶように磁化する。そして、パターンの全長である第１間隔Ｌ１の左半分では、第２磁気パターン１０に近い側にＮ極が位置するように磁化し、右半分では、第２磁気パターン１０に近い側にＳ極が位置するように磁化する。
【００５４】
しかも、左半分の磁気トラック４０ａ〜４０ｃでは、磁界の強さが、第１間隔Ｌ１の中心に行くほど弱くなるように磁化する。同様に、右半分の磁気トラック４０ｄ〜４０ｆでは、磁界の強さが、第１間隔Ｌ１の中心に行くほど弱くなるように磁化する。
【００５５】
これらの複数の磁気トラック４０ａ〜４０ｆにおける第２磁気パターン１０に近い側の直線状一部（図１２（Ａ）における点線部分）は、図１２（Ｂ）に示すように、第１実施形態における第１磁気パターン８の磁気特性（図４（Ｂ））と同様な磁気特性を有する。したがって、第１磁気パターン８ａに対応して、第１実施形態における第１磁気センサ１２を配置させることで、この実施形態の場合においても、同様にして絶対位置と相対位置とを検出することができる。
【００５６】
本実施形態におけるその他の構成および作用効果は、第１実施形態の場合と同様である。
第３実施形態
【００５７】
図１３に示すように、本実施形態では、前述した第１実施形態に係る回転位置検出装置２と同様な機構の回転位置検出装置２ａを、カメラ用レンズ鏡筒５０に適用してある。レンズ鏡筒５０は、回転位置検出装置２ａ以外の部分は、一般的なレンズ鏡筒であり、固定部分５４を介して一眼レフカメラなどのカメラ本体に着脱自在に取り付けられる。カメラ本体の構造は、一般的なものなので、その図示は省略する。
【００５８】
レンズ鏡筒５０におけるオートフォーカス制御は、レンズを光軸方向に駆動して行われるが、レンズの駆動に超音波モータ等の振動はモータが用いられている。超音波モータは、圧電素子が設けられた振動体（ステータ）と回転体（ロータ）が重ねられて構成されている。圧電素子に高周波電圧を与えることによって、振動体を振動させ、進行波を発生させる。その進行波の影響により、ロータが回転駆動される。本実施形態では、ロータの回転に伴って回転する回転部分５２の回転位置検出に回転位置検出装置２aを用いる。
【００５９】
この実施形態では、レンズ鏡筒５０における回転部分５２の外周面の軸方向一部に、略平行に第１磁気パターン８と第２磁気パターン１０とが取り付けられる。これらの磁気パターン８および１０に対応して、所定間隔で、センサ組立体６ａが配置され、そのセンサ組立体６ａは、レンズ鏡筒における固定部分５４に対して固定される。
【００６０】
センサ組立体６ａにおける磁気パターン８および１０との対向面には、第１実施形態における第１磁気センサ１２および第２磁気センサ１４が装着してある。
【００６１】
本実施形態に係るレンズ鏡筒５０およびそれを用いたカメラでは、コンパクトで高精度に回転部分５２の絶対位置および相対位置の双方を検出することができる。回転部分５２は、内部にレンズなどが内蔵してあり、たとえば固定部分５４に対して回転部分５２を光軸方向に回転制御することにより、フォーカス調整を実現可能になっている。
【００６２】
回転部分５２の絶対位置の検出は、カメラの電源をオフしてから再起動した場合に、レンズ鏡筒５０における回転部分５２の絶対位置を検出する場合に有効であり、相対位置の検出は、レンズ鏡筒５０における回転部分５２を高精度に制御して回転移動させる場合に有効である。
【００６３】
なお、第１実施形態において、第１磁気パターンにおける第１間隔Ｌ１は、必ずしも回転移動部材４の全周ではなく、半周あるいは所定の角度範囲内の円弧部分の長さであっても良い。
【００６４】
また、上述した実施形態では、回転移動部材４または回転部分５２における回転移動における絶対位置と、必要に応じて相対位置とを検出できるように構成したが、移動部材としては、特に限定されず、固定部材に対して直線状に移動する移動部材でも良い。
【００６５】
さらに、固定部材側に第１磁気パターン８および第２磁気パターン１０を具備させ、移動部材側に、第１磁気センサ１２および第２磁気センサ１４を配置しても良い。
【００６６】
さらにまた、上述した実施形態では、一枚の長手状の磁気テープ７に対して、第１磁気パターン８と第２磁気パターン１０とを形成したが、別々の磁気テープに対して、第１磁気パターン８と第２磁気パターン１０とを形成しても良い。また、第１磁気記録媒体としての第１磁気パターン８と、第２磁気記録媒体としての第２磁気パターン１０とは、磁気テープ以外の部材に形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る回転位置検出装置の概略斜視図である。
【図２】図２は図１に示す第１および第２磁気パターンと第１および第２磁気センサとの関係を示す展開平面図である。
【図３】図３は図２に示す第２磁気センサにおける各磁気検出素子の位置関係を説明する平面図である。
【図４】図４は（Ａ）〜図４（Ｃ）は第１および第２磁気パターンと、各磁気パターンにおける磁力の極性変化との関係を示す図である。
【図５】図５は各磁気検出素子における磁力の強さと抵抗値との関係を示すグラフである。
【図６】図６は第１磁気センサに接続される第１判断手段のブロック図である。
【図７】図７（Ａ）は第１磁気パターンにおける垂直方向の磁界強度の変化を示すグラフ、図７（Ｂ）は第１磁気パターンの長手方向に沿った平面図、図７（Ｃ）は磁気検出素子を第１磁気パターンの長手方向に沿って移動させた場合における抵抗値の変化を示すグラフ、図７（Ｄ）は第１磁気センサの移動範囲を示す概略図、図７（Ｅ）は第１磁気センサが第１磁気パターンの長手方向に沿って移動した場合において、図６に示すブロック図における第１磁気センサの各出力電圧を示すグラフ、図７（Ｆ）は図６に示すブロック図における切替器の後の出力電圧を示すグラフである。
【図８】図８（Ａ）および図８（Ｂ）は第２磁気パターンの長手方向に沿って第２磁気センサが移動した場合に発生するパルス信号を示す図である。
【図９】図９は第２磁気センサに接続される第２判断手段のブロック図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は第２磁気パターンの長手方向に沿った磁界強度変化とセンサ位置との関係を示す概略図である。
【図１１】図１１（Ａ）は図９に示す第２磁気センサの回路図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示すＡ相およびＢ相における電圧変化の波形を示すグラフである。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は本発明の他の実施形態に係る第１および第２磁気パターンと、各磁気パターンにおける磁力の極性変化との関係を示す図である。
【図１３】図１３は本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
２，２ａ… 回転位置検出装置
４… 回転移動部材
６，６ａ… センサ組立体
７… 磁気テープ
８，８ａ… 第１磁気パターン
１０… 第２磁気パターン
１２… 第１磁気センサ
１４… 第２磁気センサ
２５… 第１判断回路
３５… 第２判断回路
５０… レンズ鏡筒
５２… 回転部分
５４… 固定部分
Ｒ２，Ｒ４… 第１磁気検出素子
Ｒ１１〜Ｒ１４… 第２磁気検出素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と、
前記固定部材に対して移動する移動部材と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向にＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する磁気特性を有する磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の絶対位置を判別する判別手段と、
を有する位置検出装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、前記磁気記録媒体におけるＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する間隔の１／２以下の間隔で前記移動部材の移動方向に沿って配置された一対の磁気検出素子で構成された請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記判別手段は、前記一対の磁気検出素子から出力される信号の差異に基づき、前記移動部材の絶対位置を算出する請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
固定部材と、
前記固定部材に対して移動する移動部材と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向にＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１磁気特性を有する第１磁気記録媒体と、
前記第１磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記第１磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する第１磁気センサと、
前記第１磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の絶対位置を判別する第１判別手段と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向に、前記第１磁気記録媒体におけるＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１間隔よりも短い第２間隔で、Ｎ極とＳ極が交互に変化する第２磁気特性を有する第２磁気記録媒体と、
前記第２磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記第２磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する第２磁気センサと、
前記第２磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の相対移動距離を判別する第２判別手段と、
を有する位置検出装置。
【請求項５】
前記第１磁気センサは、前記移動部材の移動方向に沿って、前記第１の間隔の１／２以下の第３間隔で配置された一対の第１磁気検出素子で構成されており、前記第３間隔が前記第２間隔よりも広い請求項４記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記第２磁気センサは、前記移動部材の移動方向に沿って、前記第２間隔に対して所定関係の第４間隔で配置されている一対の第２磁気検出素子と、当該一対の第２磁気検出素子の中心位置から所定の第５間隔で離れた位置に中心位置がある他の一対の第２磁気検出素子とを有する請求項４または５に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第４間隔が、前記第２間隔をＬ２で表した場合に、Ｌ２×３／２＋２×ｎ×Ｌ２であり、前記第５間隔が、Ｌ２×３／４＋２×ｎ×Ｌ２（ただし、ｎは整数）である請求項６に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記第５間隔が、前記第３間隔よりも狭い請求項６または７に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記第２判別手段は、４つの前記第２検出素子から出力される信号に基づき、位相が異なる二つのパルス信号を生成し、これらのパルス信号のパルス数をカウントすることにより、前記固定部材に対する前記移動部材の相対移動距離を算出する請求項６〜８のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記移動部材が、前記固定部材に対して回転する回転体である請求項１〜９のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の位置検出装置を有するレンズ鏡筒。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに記載の位置検出装置を有するカメラ。
【請求項１】
固定部材と、
前記固定部材に対して移動する移動部材と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向にＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する磁気特性を有する磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する磁気センサと、
前記磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の絶対位置を判別する判別手段と、
を有する位置検出装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、前記磁気記録媒体におけるＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する間隔の１／２以下の間隔で前記移動部材の移動方向に沿って配置された一対の磁気検出素子で構成された請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記判別手段は、前記一対の磁気検出素子から出力される信号の差異に基づき、前記移動部材の絶対位置を算出する請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
固定部材と、
前記固定部材に対して移動する移動部材と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向にＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１磁気特性を有する第１磁気記録媒体と、
前記第１磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記第１磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する第１磁気センサと、
前記第１磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の絶対位置を判別する第１判別手段と、
前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか一方に装着され、前記移動部材の移動方向に沿った方向に、前記第１磁気記録媒体におけるＮ極からＳ極に磁極が徐々に変化する第１間隔よりも短い第２間隔で、Ｎ極とＳ極が交互に変化する第２磁気特性を有する第２磁気記録媒体と、
前記第２磁気記録媒体に対向するように、前記前記移動部材および前記固定部材のうちいずれか他方に装着され、前記第２磁気記録媒体の表面に垂直な方向の磁力を検出する第２磁気センサと、
前記第２磁気センサの出力信号に応じて、前記移動部材の相対移動距離を判別する第２判別手段と、
を有する位置検出装置。
【請求項５】
前記第１磁気センサは、前記移動部材の移動方向に沿って、前記第１の間隔の１／２以下の第３間隔で配置された一対の第１磁気検出素子で構成されており、前記第３間隔が前記第２間隔よりも広い請求項４記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記第２磁気センサは、前記移動部材の移動方向に沿って、前記第２間隔に対して所定関係の第４間隔で配置されている一対の第２磁気検出素子と、当該一対の第２磁気検出素子の中心位置から所定の第５間隔で離れた位置に中心位置がある他の一対の第２磁気検出素子とを有する請求項４または５に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記第４間隔が、前記第２間隔をＬ２で表した場合に、Ｌ２×３／２＋２×ｎ×Ｌ２であり、前記第５間隔が、Ｌ２×３／４＋２×ｎ×Ｌ２（ただし、ｎは整数）である請求項６に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記第５間隔が、前記第３間隔よりも狭い請求項６または７に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記第２判別手段は、４つの前記第２検出素子から出力される信号に基づき、位相が異なる二つのパルス信号を生成し、これらのパルス信号のパルス数をカウントすることにより、前記固定部材に対する前記移動部材の相対移動距離を算出する請求項６〜８のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記移動部材が、前記固定部材に対して回転する回転体である請求項１〜９のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の位置検出装置を有するレンズ鏡筒。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに記載の位置検出装置を有するカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−９６２６２（Ｐ２００８−９６２６２Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７７８６２（Ｐ２００６−２７７８６２）
【出願日】平成１８年１０月１１日（２００６．１０．１１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１１日（２００６．１０．１１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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