位置検出装置およびカメラ
【課題】 １つの検出軸のみだけで独立して精度の良い位置検出を可能とする位置検出装置を提供すること。また、このような位置検出装置をカメラ振れによる像振れの補正に利用したカメラを提供すること。
【解決手段】 位置検出装置は、互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標軸を定義した場合に、ｘ方向の位置を検出する。この位置検出装置は、ｘ方向の同一平面内にＮ極１１とＳ極１２が配置され、ｘ方向の位置によってｘ方向に垂直なｚ方向の磁場の強度が異なるように構成された磁石１１、１２と、この磁石の磁場の中に配置され、ｘ方向に移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｚ方向の磁場の影響を受けて出力が異なるホール素子３と、ホール素子３の出力に基づきホール素子３のｘ方向の位置を演算する位置演算部３２とを備える。この磁石１１、１２は、磁石のｙ方向中央からｙ方向に位置がずれるにつれて、ｘ方向のＮ極１１とＳ極１２の間の距離を短くするように構成されている。
【解決手段】 位置検出装置は、互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標軸を定義した場合に、ｘ方向の位置を検出する。この位置検出装置は、ｘ方向の同一平面内にＮ極１１とＳ極１２が配置され、ｘ方向の位置によってｘ方向に垂直なｚ方向の磁場の強度が異なるように構成された磁石１１、１２と、この磁石の磁場の中に配置され、ｘ方向に移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｚ方向の磁場の影響を受けて出力が異なるホール素子３と、ホール素子３の出力に基づきホール素子３のｘ方向の位置を演算する位置演算部３２とを備える。この磁石１１、１２は、磁石のｙ方向中央からｙ方向に位置がずれるにつれて、ｘ方向のＮ極１１とＳ極１２の間の距離を短くするように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場強度を検出することにより移動対象の位置を検出する位置検出装置、およびこの位置検出装置をカメラ振れによる像振れの補正に利用したカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石およびホール素子を利用した位置検出装置が知られている。このような位置検出装置を２軸分設け、一方の軸方向の位置を検出する際に、他の軸の位置検出装置の出力を利用してオフセットを行う技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３９３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、一方の軸方向の位置を精度よく検出するために、他方の軸の位置検出装置の出力を利用するため、被検出体に回転が発生した場合に正確な位置検出ができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、１つの検出軸のみだけで独立して精度の良い位置検出を可能とする位置検出装置を提供する。また、このような位置検出装置をカメラ振れによる像振れの補正に利用したカメラを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標軸を定義した場合に、ｘ方向の位置を検出する位置検出装置に適用され、ｘ方向にＮ極とＳ極が配置され、ｘ方向の位置によってｘ方向に垂直なｚ方向の磁場の強度が異なるように構成された磁石と、磁石の磁場の中に配置され、ｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｚ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる磁気センサ手段と、磁気センサ手段の出力に基づき磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算する位置演算手段とを備え、磁石は、磁石のｙ方向中央からｙ方向に位置がずれてもｚ方向の磁場の強度が一定になるように構成されていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位置検出装置において、磁石は、磁石のｙ方向中央からｙ方向に位置がずれてもｚ方向の磁場の強度が一定になるように、ｙ方向中央からｙ方向にずれるにつれてｘ方向のＮ極とＳ極の間の距離を短くするように構成されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標軸を定義した場合に、ｘ方向の位置を検出する位置検出装置に適用され、ｘ方向にＮ極とＳ極が配置され、ｘ方向の位置によってｘ方向に垂直なｚ方向の磁場の強度が異なるように構成された磁石と、磁石の磁場の中に配置され、ｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｚ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる第１の磁気センサ手段と、第１の磁気センサ手段の出力に基づき第１の磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算するｘ方向位置演算手段とを備え、磁石の磁場の中に配置され、第１の磁気センサ手段と一体になってｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｙ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる第２の磁気センサ手段と、２の磁気センサ手段の出力に基づき第１の磁気センサ手段のｙ方向の位置を演算するｙ方向位置演算手段とをさらに備え、ｘ方向位置演算手段は、ｙ方向位置演算手段による第１の磁気センサ手段のｙ方向の位置を考慮して、第１の磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、カメラに適用され、カメラの振れを検出するカメラ振れ検出手段と、カメラの振れによる像振れを補正する振れ補正レンズと、振れ補正レンズの位置を検出する請求項１から３のいずれかに記載の位置検出装置と、カメラ振れ検出手段により検出されたカメラの振れと、位置検出装置により検出された振れ補正レンズの位置とに基づき、振れ補正レンズの駆動を制御する駆動制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、以上説明したように構成しているので、１つの検出軸のみだけで独立して精度の良い位置検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
−第１の実施形態−
本発明の一実施の形態である位置検出装置は、磁石（永久磁石）およびホール素子を利用する。まず、図１を参照して、位置検出装置の原理を説明する。図１は、磁石およびホール素子を利用した位置検出装置の原理を説明する図である。
【０００９】
図１（ａ）は磁石１、２を上部から見た平面図、図１（ｂ）は磁石１、２およびホール素子３を側面から見た側面図、図１（ｃ）はホール素子３の出力を示す図、図１（ｄ）は座標軸の定義を示す図である。
【００１０】
磁石１、２は直方体形状を有し、磁石１のＮ極と磁石２のＳ極が同一平面内でｘ軸方向に一定の距離Ｄ離れて配置されている。このように配置された磁石１、２は、図１（ｂ）に示すような磁場を形成する。ホール素子３は、このように形成された磁場の中をｘ軸方向に移動する。ホール素子３は、ある一方向の磁場（磁気）が検出可能な素子であり、図１では、ｚ軸方向の磁場を検出するような姿勢を保ちながらｘ軸方向に移動する。
【００１１】
このような磁場の中を、ｚ軸方向の磁力強度を検出するように姿勢が保たれたホール素子３がｘ軸方向に移動すると、図１（ｃ）のような出力を得ることができる。図１（ｃ）のリニアな領域４を使用することにより、磁石１、２とホール素子３とのｘ軸方向の相対的な位置関係が分かる。このような原理を利用して移動物体の位置検出が行われる。
【００１２】
次に、図１の磁石１、２の問題点を説明する。図２は、磁石１、２の問題点を説明する図である。図２（ａ）は、図１（ａ）と同様に、磁石１、２を上部から見た平面図であり、図２（ｂ）はホール素子３の出力を示す図である。図１あるいは図２のような磁石１、２においては、磁石のｙ軸方向中心付近（ｙ＝０）からｙ軸方向周辺（ｙ＝＋ｋ、−ｋ）に行くにつれて、磁力強度は小さくなることが分かっている。
【００１３】
図２（ｂ）は、ホール素子３がｙ＝０上をｘ軸方向に移動する場合の出力５と、ｙ＝＋ｋ、−ｋ上をｘ軸方向に移動する場合の出力６が示されている。ｙ＝＋ｋ、−ｋ付近ではｙ＝０付近に比べて磁力強度が小さいため、ホール素子３の出力が小さい値を示し、リニアな領域４の傾きが小さくなる。従って、ホール素子３がｘ軸方向にｙ＝０上を移動するものとして設計されている場合に、ｘ軸方向に移動するときにｙ軸方向にぶれると出力に誤差を生じる。その結果、位置検出精度が低下する。
【００１４】
そこで、第１の実施の形態では、磁石１、２の形状に工夫をこらし、上記誤差が生じないようにした。図３は、第１の実施の形態の磁石１１、１２およびホール素子３の出力を示す図である。
【００１５】
図１の磁石１、２では、磁石１のＮ極と磁石２のＳ極との距離は、ｙ軸方向に移動しても一定の距離Ｄとなるようにされている。しかし、図３の磁石１１、１２では、磁石１１のＮ極と磁石１２のＳ極との距離を、ｙ軸方向中心付近（ｙ＝０）からｙ軸方向周辺（ｙ＝＋ｋ、−ｋ）に行くにつれて近づけるような構成とした。
【００１６】
このような構成を実現するために、磁石１１、１２の形状を、図３（ａ）に示すような湾曲した形状とした。図３（ａ）のような形状をした磁石１１、１２は、公知な手法を含むさまざまな手法により作製することができる。
【００１７】
例えば、着磁ヘッドの形状を特殊な形状に形成し、このような特殊な形状の着磁ヘッドを使用して磁石となる素材に着磁して作成する。この場合、１個の磁石を領域により磁化状態を変えることにより図３（ａ）のような着磁状態が得られる。また、図３の磁石１１、１２のような形状をしたシート状の磁石（ｚ軸方向の厚みが薄い）を形成し、土台（ヨークなど）に貼り付けるようにしてもよい。また、直方体や他の形状をした磁石から、図３の磁石１１、１２のような形状の磁石を切り出して作るようにしてもよい。さらに、磁石となる素材を着磁前に図３の磁石１１、１２のような形状に形成し、その後、着磁するようにしてもよい。
【００１８】
磁石１１と磁石１２の相対する面は、図３（ａ）に示されているように、上面から見た場合２次曲線的な形状を呈している。しかし、必ずしもこのような曲線でなくてもよい。直線を接続するような折れ線状であってもよい。すなわち、ｙ軸方向中心付近（ｙ＝０）からｙ軸方向周辺（ｙ＝＋ｋ、−ｋ）に行くにつれて、磁石１１のＮ極と磁石１２のＳ極との距離が近づくような構成であればよい。
【００１９】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のように構成された磁石１１、１２の磁場の中を、ホール素子３がｙ＝０上をｘ軸方向に移動する場合の出力１３と、ｙ＝＋ｋ、−ｋ上をｘ軸方向に移動する場合の出力１４が示されている。ｙ＝＋ｋ、−ｋ付近では、Ｎ極とＳ極を近づけることにより磁力強度の低下を防いでいる。その結果、出力１３と出力１４はリニアな領域１５が一致する。
【００２０】
ただし、図３（ａ）から分かるように、磁石１１の中心と磁石１２の中心間の距離（ｘ軸方向の距離）は、ｙ軸方向中心付近（ｙ＝０）よりｙ軸方向周辺（ｙ＝＋ｋ、−ｋ）の方が短い。その結果、出力１４の方が、ｘ軸方向中心からｘ軸方向に移動するときの出力のピークは早く現れ、リニアな領域の範囲は狭い。しかし、一致するリニアな領域１５を位置検出に使用する限り、ホール素子３がｙ軸方向にぶれても誤差は生じない。
【００２１】
図４は、図３の磁石１１、１２を使用した位置検出装置をカメラのブレ補正レンズの位置検出に応用した構成を示す図である。カメラの振れ補正レンズの制御は、ジャイロ２３、２４などからカメラの振れを検出し、これを打ち消すように、モータ２６、２７を使用して、振れ補正レンズ２５を光軸と直交する平面内でｘ方向、ｙ方向独立に駆動する。本実施の形態の位置検出装置は、モータ２６、２７により駆動され常時移動している振れ補正レンズ２５の位置を検出する。振れ補正レンズ２５は、光軸に垂直に駆動されることにより、カメラの振れによる光学像の振れを補正する。
【００２２】
位置検出部２１は、図３（ａ）に示す磁石１１、１２およびホール素子３により構成され、振れ補正レンズ２５のｘ方向の位置の変化に対応した信号を出力する。位置検出部２２は、同様に、図３（ａ）に示す磁石１１、１２およびホール素子３により構成され、振れ補正レンズ２５のｙ方向の位置の変化に対応した信号を出力する。なお、ｙ方向の位置の変化を検出する位置検出部２２は、図１〜図３の説明において、ｘ軸とｙ軸を入れ替えて考えればよい。すなわち、ホール素子３はｙ軸方向に移動するように構成される。なお、ホール素子３は振れ補正レンズ２５のレンズ枠４０に固定され、磁石１１、１２はレンズ鏡筒（不図示）側に固定される。
【００２３】
位置検出部２１、２２のホール素子３の出力は、差動増幅２８、２９で増幅され、Ａ／Ｄ回路３０、３１でデジタルデータＶＨｘ、ＶＨｙに変換されて位置演算部３２、３３に入力される。位置演算部３２、３３は、入力されたデジタルデータＶＨｘ、ＶＨｙ、および、内部メモリ（不図示）に格納されたホール素子３の出力特性などに基づき、演算により振れ補正レンズ２５のｘ方向およびｙ方向の位置情報Ｐｏｓｘ、Ｐｏｓｙを求める。
【００２４】
位置検出部２１、差動増幅２８、Ａ／Ｄ回路３０、位置演算部３２は、振れ補正レンズ２５のｘ方向の位置を検出する位置検出装置を構成し、位置検出部２２、差動増幅２９、Ａ／Ｄ回路３１、位置演算部３３は、振れ補正レンズ２５のｙ方向の位置を検出する位置検出装置を構成する。
【００２５】
比較部３４、３５は、位置情報Ｐｏｓｘ、Ｐｏｓｙとジャイロ２３、２４との出力値を入力して比較し、偏差を求めて駆動演算部３６、３７に出力する。駆動演算部３６、３７は、入力された偏差に基づき、振れ補正レンズ２５のｘ方向およびｙ方向の駆動量を求めてモータドライブ回路（ＩＣ）３８、３９に出力する。モータドライブ回路３８、３９は、入力された駆動量信号に基づきモータ２６、２７をそれぞれ駆動する。
【００２６】
位置演算部３２、３３、比較部３４、３５、駆動演算部３６、３７は、マイクロプロセッサ４１および周辺回路により構成され、所定のプログラムを実行することにより、それぞれの演算を行う。
【００２７】
以上のように構成された第１の実施の形態の位置検出装置は、次のような効果を奏する。
（１）磁石１１、１２を、図３（ａ）に示すように、ｙ軸方向中央からｙ軸方向に位置がずれてもｚ軸方向の磁場の強度が一定になるように構成するようにしたので、ホール素子３がｘ軸方向に移動するときにｙ軸方向にずれても誤差のない正確な位置検出信号を出力する。これにより、誤差のない正確な位置検出が可能となる。
（２）磁石１１、１２は、ｙ軸方向中央からｙ軸方向に位置がずれてもｚ軸方向の磁場の強度が一定になるように、ｙ軸方向中央からｙ軸方向にずれるにつれてｘ軸方向のＮ極とＳ極の間の距離を短くするように構成したので、簡単な構成で誤差のない正確な位置検出装置が可能となる。
（３）本実施の形態の位置検出装置は、１つの検出軸の位置を検出する位置検出装置のみで、誤差のない正確な位置検出を実現している。すなわち、他の検出軸の位置を検出する位置検出装置の出力を使用する必要がない。これにより、１つの検出軸のみだけで独立して精度の良い位置検出を可能とし、このような位置検出装置を利用する振れ補正レンズの制御などの構成を簡単にしている。言い換えれば、本実施の形態の位置検出装置は、検出方向とは別の方向（同じ平面内で垂直に交差する方向）に検出対象物体が移動している場合に生じる検出誤差を、他軸の位置検出装置の出力に頼ることなく押さえることができ、簡単な構成で精度良く位置検出を行うことができる。
【００２８】
−第２の実施形態−
第１の実施の形態では、磁石１１、１２の形状を工夫することにより、ホール素子３がｙ方向にずれても、位置検出に誤差を生じないようにした。第２の実施の形態では、２つのホール素子を使用して、ホール素子がｙ方向にずれても、誤差の生じない構成を実現する。
【００２９】
図５は、第２の実施の形態の磁石５３、５４およびホール素子５１、５２を説明する図である。図５（ａ）は、磁石５３、５４およびホール素子５１、５２を斜め上方から見た斜視図、図５（ｂ）は磁石５３、５４のｘｙ平面内の磁力線の様子を示す図、図５（ｃ）はホール素子５２の出力を示す図である。座標軸は、図１（ｄ）と同様に定義される。
【００３０】
磁石５３、５４は、第１の実施の形態で説明した図１の磁石１、２と同様である。ホール素子５１、５２のうち、ホール素子５１は、第１の実施の形態で説明したホール素子３と同様である。すなわち、図１の磁石１、２およびホール素子３とは、ホール素子５２が追加されている点が異なる。
【００３１】
ホール素子５１は、ホール素子３と同様に、ｚ軸方向の磁場を検出するような姿勢を保ちながらｘ軸方向に移動する。ホール素子５２は、ｙ軸方向の磁場を検出するような姿勢を保ちながら、ホール素子５１と一体になってｘ軸方向に移動する。
【００３２】
図５（ｃ）は、ホール素子５２がｙ＝０上をｘ軸方向に移動する場合の出力５５と、ｙ＝＋ｋ上をｘ軸方向に移動する場合の出力５６と、ｙ＝−ｋ上をｘ軸方向に移動する場合の出力５７とが示されている。このような磁場の中を、ｙ軸方向の磁力強度を検出するように姿勢が保たれたホール素子５２がｘ軸方向に移動すると、図５（ｃ）のような出力を得ることができる。
【００３３】
なお、図５（ｂ）は、ｙ＝０上からのみ磁界が発生し磁場が形成されているように記載されているが、実際には磁石５３、５４のｙ方向のあらゆる点からも磁界が発生している。図５（ｂ）は、それらを総合した磁石５３、５４全体の磁場を概念的に理解できるように図示されたものとして理解すればよい。
【００３４】
第２の実施の形態では、ｙ＝＋ａからｙ＝−ａの範囲の図５（ｃ）に示されるようなホール素子５２の出力特性と、ｙ＝＋ａからｙ＝−ａの範囲の図２（ｂ）に示されるようなホール素子５１の出力特性とを予めデータとして保有し、検出されたホール素子５１、５２の出力とこれらのデータに基づき検出対象の位置の演算を行う。なお、ｙ＝＋ａ、−ａは、検出対象がｙ軸方向にずれるとされる最大値および最小値を示す。処理の詳細については後述する。
【００３５】
図６は、図５の磁石５３、５４およびホール素子５１、５２を使用した位置検出装置をカメラのブレ補正レンズの位置検出に応用した構成を示す図である。カメラの振れ補正レンズの制御は、基本的に第１の実施の形態と同様に行われる。第１の実施の形態の図４と異なるところは、２つのホール素子を使用して１軸の位置検出を行っているところである。
【００３６】
ホール素子５１ｘ、５２ｘの出力は、差動増幅６１、６２で増幅され、Ａ／Ｄ回路６３、６４でデジタルデータＶＨｘ１、ＶＨｘ２に変換されて位置演算部６５に入力される。位置演算部６５は、入力されたデジタルデータＶＨｘ１、ＶＨｘ２、および、内部メモリ（不図示）に格納されたホール素子５１ｘ、５２ｘの出力特性などに基づき、演算により振れ補正レンズ２５のｘ方向の位置情報Ｐｏｓｘを求める。
【００３７】
ホール素子５１ｙ、５２ｙの出力は、差動増幅７１、７２で増幅され、Ａ／Ｄ回路７３、７４でデジタルデータＶＨｙ１、ＶＨｙ２に変換されて位置演算部７５に入力される。位置演算部７５は、入力されたデジタルデータＶＨｙ１、ＶＨｙ２、および、内部メモリ（不図示）に格納されたホール素子５１ｙ、５２ｙの出力特性などに基づき、演算により振れ補正レンズ２５のｙ方向の位置情報Ｐｏｓｙを求める。
【００３８】
ホール素子５１ｘ、５２ｘ、磁石５３ｘ、５４ｘ（不図示）、差動増幅６１、６２、Ａ／Ｄ回路６３、６４、位置演算部６５は、振れ補正レンズ２５のｘ方向の位置を検出する位置検出装置を構成し、ホール素子５１ｙ、５２ｙ、磁石５３ｙ、５４ｙ（不図示）、差動増幅７１、７２、Ａ／Ｄ回路７３、７４、位置演算部７５は、振れ補正レンズ２５のｙ方向の位置を検出する位置検出装置を構成する。
【００３９】
ジャイロ２３、２４、比較部３４、３５、駆動演算部３６、３７、モータドライブ回路３８、３９、モータ２６、２７の動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
図７は、マイクロプロセッサ６６の位置演算部６５の処理のフローチャートを示す図である。ステップＳ１では、ホール素子５１ｘの出力に対応したデータＶＨｘ１を取得する。ステップＳ２では、ホール素子５２ｘの出力に対応したデータＶＨｘ２を取得する。ステップＳ３では、データＶＨｘ１に基づき、ホール素子５１ｘ、５２ｘの誤差を含むｘ軸方向の位置を求める。
【００４１】
ステップＳ４では、ステップＳ３で求められたｘ軸方向の位置とｙ軸方向の磁力強度であるデータＶＨｘ２とによって特定される座標点を通過するホール素子５２ｘの出力グラフを求める。マイクロプロセッサ６６には、内部メモリ（不図示）に、ｙ＝＋ａからｙ＝−ａの範囲の図５（ｃ）で示されるグラフのデータセットが格納されている。座標点が特定されると、このデータセットを参照し、この座標点を通過するｙ＝いずれかのグラフが特定できる。その結果、ホール素子５１ｘ、５２ｘのｙ軸方向の位置を求めることができる。
【００４２】
ステップＳ５では、ステップＳ４で求めたホール素子５１ｘ、５２ｘのｙ軸方向の位置に基づき、ホール素子５１ｘの出力を補正する。マイクロプロセッサ６６には、内部メモリ（不図示）に、ｙ＝＋ａからｙ＝−ａの範囲の図２（ｃ）で示されるグラフのデータセットが格納されている。ホール素子５１ｘのｙ軸方向の位置が分かると、このデータセットを参照し、ホール素子５１ｘの出力データであるＶＨｘ１の補正値を求めることができる。すなわち、ｙ＝０を基準としたデータに補正することができる。
【００４３】
ステップＳ６では、補正後のホール素子５１ｘのｘ方向の位置データ、および、内部メモリ（不図示）に格納されたホール素子５１ｘの出力特性などに基づき、演算により振れ補正レンズ２５のｘ方向の位置情報Ｐｏｓｘを求める。
【００４４】
ｙ方向の位置情報Ｐｏｓｙも同様にして求めることができる。
【００４５】
なお、第２の実施の形態では、ホール素子５１、５２を、図５（ａ）のようにｚ軸方向に並べる構成を示した。しかし、図８に示すようにｙ軸方向に並べる構成であってもよい。
【００４６】
以上のように構成された第２の実施の形態の位置検出装置は、次のような効果を奏する。
（１）第１の実施の形態のような特殊な形状の磁石を作成しなくても、第１の実施の形態と同様に、ホール素子５１がｘ軸方向に移動するときにｙ軸方向にずれても誤差のない正確な位置検出信号を出力する。これにより、誤差のない正確な位置検出が可能となる。
（２）第２の実施の形態の位置検出装置も、１つの検出軸の位置を検出する位置検出装置のみで、誤差のない正確な位置検出を実現できる。従って、第１の実施の形態と同様に、検出方向とは別の方向（同じ平面内で垂直に交差する方向）に検出対象物体が移動している場合に生じる検出誤差を、他軸の位置検出装置の出力に頼ることなく押さえることができ、簡単な構成で精度良く位置検出を行うことができる。
（３）ステップＳ３でのｘ位置は誤差を含んでいる。従って、ステップＳ４で求めるｙ位置もこの誤差を引き継ぐことになる。しかし、ステップＳ５で再度求めるｘ位置は、この誤差が軽減されたものとなる。また、ステップＳ３からＳ５の処理をさらに繰り返せば、さらに誤差を軽減することができる。
【００４７】
上記実施の形態では、本発明の位置検出装置をカメラの振れ補正レンズの制御に応用する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。その他の移動物体の位置検出にも応用できる。すなわち、他の軸にぶれる可能性がある移動物体の１軸方向の移動位置を精度よく検出するあらゆる場合に適用することができる。
【００４８】
上記実施の形態では、磁気センサとしてホール素子を使用する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。特定方向の磁場の強度を検出できるような磁気センサであれば、どのようなものであってもよい。
【００４９】
上記実施の形態では、ホール素子３が磁場の中をｘ軸方向に移動する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。磁場側が移動するものであってもよい。すなわち、ホール素子３が磁場との関係で相対移動するのであればどのような形態でもよい。
【００５０】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【００５１】
以下、請求項の構成要素と上記実施の形態の構成要素との対応付けについて説明する。
請求項１において、磁石は磁石１１、１２に対応し、磁気センサ手段はホール素子３に対応し、位置演算手段は位置演算部３２、３３に対応する。請求項３において、磁石は磁石５３、５４に対応し、第１の磁気センサ手段は、ホール素子５１ｘ、５１ｙに対応し、ｘ方向位置演算手段は位置演算部６５に対応し、第２の磁気センサ手段はホール素子５２ｘ、５２ｙに対応し、ｙ方向位置演算手段は位置演算部７５に対応する。請求項４において、カメラ振れ検出手段はジャイロ２３、２４に対応し、振れ補正レンズは振れ補正レンズ２５に対応し、駆動制御手段は比較部３４、３５、駆動演算部３６、３７、モータドライブＩＣ３８、３９に対応する。なお、これらの対応付けの説明はあくまで一例であり、本発明はこの対応付けに限定して解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】磁石およびホール素子を利用した位置検出装置の原理を説明する図である。
【図２】図１の問題点を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態の磁石１１、１２およびホール素子３の出力を示す図である。
【図４】図３の磁石１１、１２を使用した位置検出装置をカメラのブレ補正レンズの位置検出に応用した構成を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の磁石５３、５４およびホール素子５１、５２を説明する図である。
【図６】図５の磁石５３、５４およびホール素子５１、５２を使用した位置検出装置をカメラのブレ補正レンズの位置検出に応用した構成を示す図である。
【図７】マイクロプロセッサ６６の位置演算部６５の処理のフローチャートを示す図である。
【図８】ホール素子５１、５２を、ｙ軸方向に並べる構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、２、１１、１２、５３、５４ 磁石
３、５１、５１ｘ、５１ｙ、５２、５２ｘ、５２ｙ ホール素子
２３、２４ ジャイロ
２６、２７ モータ
２５ 振れ補正レンズ
２１ 位置検出部
２２ 位置検出部
４０ レンズ枠
２８、２９、６１、６２、７１、７２ 差動増幅
３０、３１、６３、６４、７３、７４ Ａ／Ｄ回路
３２、３３、６５、７５ 位置演算部
３４、３５ 比較部
３６、３７ 駆動演算部
３８、３９ モータドライブＩＣ
６６ マイクロプロセッサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場強度を検出することにより移動対象の位置を検出する位置検出装置、およびこの位置検出装置をカメラ振れによる像振れの補正に利用したカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石およびホール素子を利用した位置検出装置が知られている。このような位置検出装置を２軸分設け、一方の軸方向の位置を検出する際に、他の軸の位置検出装置の出力を利用してオフセットを行う技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３９３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の技術では、一方の軸方向の位置を精度よく検出するために、他方の軸の位置検出装置の出力を利用するため、被検出体に回転が発生した場合に正確な位置検出ができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、１つの検出軸のみだけで独立して精度の良い位置検出を可能とする位置検出装置を提供する。また、このような位置検出装置をカメラ振れによる像振れの補正に利用したカメラを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標軸を定義した場合に、ｘ方向の位置を検出する位置検出装置に適用され、ｘ方向にＮ極とＳ極が配置され、ｘ方向の位置によってｘ方向に垂直なｚ方向の磁場の強度が異なるように構成された磁石と、磁石の磁場の中に配置され、ｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｚ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる磁気センサ手段と、磁気センサ手段の出力に基づき磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算する位置演算手段とを備え、磁石は、磁石のｙ方向中央からｙ方向に位置がずれてもｚ方向の磁場の強度が一定になるように構成されていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位置検出装置において、磁石は、磁石のｙ方向中央からｙ方向に位置がずれてもｚ方向の磁場の強度が一定になるように、ｙ方向中央からｙ方向にずれるにつれてｘ方向のＮ極とＳ極の間の距離を短くするように構成されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標軸を定義した場合に、ｘ方向の位置を検出する位置検出装置に適用され、ｘ方向にＮ極とＳ極が配置され、ｘ方向の位置によってｘ方向に垂直なｚ方向の磁場の強度が異なるように構成された磁石と、磁石の磁場の中に配置され、ｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｚ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる第１の磁気センサ手段と、第１の磁気センサ手段の出力に基づき第１の磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算するｘ方向位置演算手段とを備え、磁石の磁場の中に配置され、第１の磁気センサ手段と一体になってｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｙ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる第２の磁気センサ手段と、２の磁気センサ手段の出力に基づき第１の磁気センサ手段のｙ方向の位置を演算するｙ方向位置演算手段とをさらに備え、ｘ方向位置演算手段は、ｙ方向位置演算手段による第１の磁気センサ手段のｙ方向の位置を考慮して、第１の磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、カメラに適用され、カメラの振れを検出するカメラ振れ検出手段と、カメラの振れによる像振れを補正する振れ補正レンズと、振れ補正レンズの位置を検出する請求項１から３のいずれかに記載の位置検出装置と、カメラ振れ検出手段により検出されたカメラの振れと、位置検出装置により検出された振れ補正レンズの位置とに基づき、振れ補正レンズの駆動を制御する駆動制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、以上説明したように構成しているので、１つの検出軸のみだけで独立して精度の良い位置検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
−第１の実施形態−
本発明の一実施の形態である位置検出装置は、磁石（永久磁石）およびホール素子を利用する。まず、図１を参照して、位置検出装置の原理を説明する。図１は、磁石およびホール素子を利用した位置検出装置の原理を説明する図である。
【０００９】
図１（ａ）は磁石１、２を上部から見た平面図、図１（ｂ）は磁石１、２およびホール素子３を側面から見た側面図、図１（ｃ）はホール素子３の出力を示す図、図１（ｄ）は座標軸の定義を示す図である。
【００１０】
磁石１、２は直方体形状を有し、磁石１のＮ極と磁石２のＳ極が同一平面内でｘ軸方向に一定の距離Ｄ離れて配置されている。このように配置された磁石１、２は、図１（ｂ）に示すような磁場を形成する。ホール素子３は、このように形成された磁場の中をｘ軸方向に移動する。ホール素子３は、ある一方向の磁場（磁気）が検出可能な素子であり、図１では、ｚ軸方向の磁場を検出するような姿勢を保ちながらｘ軸方向に移動する。
【００１１】
このような磁場の中を、ｚ軸方向の磁力強度を検出するように姿勢が保たれたホール素子３がｘ軸方向に移動すると、図１（ｃ）のような出力を得ることができる。図１（ｃ）のリニアな領域４を使用することにより、磁石１、２とホール素子３とのｘ軸方向の相対的な位置関係が分かる。このような原理を利用して移動物体の位置検出が行われる。
【００１２】
次に、図１の磁石１、２の問題点を説明する。図２は、磁石１、２の問題点を説明する図である。図２（ａ）は、図１（ａ）と同様に、磁石１、２を上部から見た平面図であり、図２（ｂ）はホール素子３の出力を示す図である。図１あるいは図２のような磁石１、２においては、磁石のｙ軸方向中心付近（ｙ＝０）からｙ軸方向周辺（ｙ＝＋ｋ、−ｋ）に行くにつれて、磁力強度は小さくなることが分かっている。
【００１３】
図２（ｂ）は、ホール素子３がｙ＝０上をｘ軸方向に移動する場合の出力５と、ｙ＝＋ｋ、−ｋ上をｘ軸方向に移動する場合の出力６が示されている。ｙ＝＋ｋ、−ｋ付近ではｙ＝０付近に比べて磁力強度が小さいため、ホール素子３の出力が小さい値を示し、リニアな領域４の傾きが小さくなる。従って、ホール素子３がｘ軸方向にｙ＝０上を移動するものとして設計されている場合に、ｘ軸方向に移動するときにｙ軸方向にぶれると出力に誤差を生じる。その結果、位置検出精度が低下する。
【００１４】
そこで、第１の実施の形態では、磁石１、２の形状に工夫をこらし、上記誤差が生じないようにした。図３は、第１の実施の形態の磁石１１、１２およびホール素子３の出力を示す図である。
【００１５】
図１の磁石１、２では、磁石１のＮ極と磁石２のＳ極との距離は、ｙ軸方向に移動しても一定の距離Ｄとなるようにされている。しかし、図３の磁石１１、１２では、磁石１１のＮ極と磁石１２のＳ極との距離を、ｙ軸方向中心付近（ｙ＝０）からｙ軸方向周辺（ｙ＝＋ｋ、−ｋ）に行くにつれて近づけるような構成とした。
【００１６】
このような構成を実現するために、磁石１１、１２の形状を、図３（ａ）に示すような湾曲した形状とした。図３（ａ）のような形状をした磁石１１、１２は、公知な手法を含むさまざまな手法により作製することができる。
【００１７】
例えば、着磁ヘッドの形状を特殊な形状に形成し、このような特殊な形状の着磁ヘッドを使用して磁石となる素材に着磁して作成する。この場合、１個の磁石を領域により磁化状態を変えることにより図３（ａ）のような着磁状態が得られる。また、図３の磁石１１、１２のような形状をしたシート状の磁石（ｚ軸方向の厚みが薄い）を形成し、土台（ヨークなど）に貼り付けるようにしてもよい。また、直方体や他の形状をした磁石から、図３の磁石１１、１２のような形状の磁石を切り出して作るようにしてもよい。さらに、磁石となる素材を着磁前に図３の磁石１１、１２のような形状に形成し、その後、着磁するようにしてもよい。
【００１８】
磁石１１と磁石１２の相対する面は、図３（ａ）に示されているように、上面から見た場合２次曲線的な形状を呈している。しかし、必ずしもこのような曲線でなくてもよい。直線を接続するような折れ線状であってもよい。すなわち、ｙ軸方向中心付近（ｙ＝０）からｙ軸方向周辺（ｙ＝＋ｋ、−ｋ）に行くにつれて、磁石１１のＮ極と磁石１２のＳ極との距離が近づくような構成であればよい。
【００１９】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のように構成された磁石１１、１２の磁場の中を、ホール素子３がｙ＝０上をｘ軸方向に移動する場合の出力１３と、ｙ＝＋ｋ、−ｋ上をｘ軸方向に移動する場合の出力１４が示されている。ｙ＝＋ｋ、−ｋ付近では、Ｎ極とＳ極を近づけることにより磁力強度の低下を防いでいる。その結果、出力１３と出力１４はリニアな領域１５が一致する。
【００２０】
ただし、図３（ａ）から分かるように、磁石１１の中心と磁石１２の中心間の距離（ｘ軸方向の距離）は、ｙ軸方向中心付近（ｙ＝０）よりｙ軸方向周辺（ｙ＝＋ｋ、−ｋ）の方が短い。その結果、出力１４の方が、ｘ軸方向中心からｘ軸方向に移動するときの出力のピークは早く現れ、リニアな領域の範囲は狭い。しかし、一致するリニアな領域１５を位置検出に使用する限り、ホール素子３がｙ軸方向にぶれても誤差は生じない。
【００２１】
図４は、図３の磁石１１、１２を使用した位置検出装置をカメラのブレ補正レンズの位置検出に応用した構成を示す図である。カメラの振れ補正レンズの制御は、ジャイロ２３、２４などからカメラの振れを検出し、これを打ち消すように、モータ２６、２７を使用して、振れ補正レンズ２５を光軸と直交する平面内でｘ方向、ｙ方向独立に駆動する。本実施の形態の位置検出装置は、モータ２６、２７により駆動され常時移動している振れ補正レンズ２５の位置を検出する。振れ補正レンズ２５は、光軸に垂直に駆動されることにより、カメラの振れによる光学像の振れを補正する。
【００２２】
位置検出部２１は、図３（ａ）に示す磁石１１、１２およびホール素子３により構成され、振れ補正レンズ２５のｘ方向の位置の変化に対応した信号を出力する。位置検出部２２は、同様に、図３（ａ）に示す磁石１１、１２およびホール素子３により構成され、振れ補正レンズ２５のｙ方向の位置の変化に対応した信号を出力する。なお、ｙ方向の位置の変化を検出する位置検出部２２は、図１〜図３の説明において、ｘ軸とｙ軸を入れ替えて考えればよい。すなわち、ホール素子３はｙ軸方向に移動するように構成される。なお、ホール素子３は振れ補正レンズ２５のレンズ枠４０に固定され、磁石１１、１２はレンズ鏡筒（不図示）側に固定される。
【００２３】
位置検出部２１、２２のホール素子３の出力は、差動増幅２８、２９で増幅され、Ａ／Ｄ回路３０、３１でデジタルデータＶＨｘ、ＶＨｙに変換されて位置演算部３２、３３に入力される。位置演算部３２、３３は、入力されたデジタルデータＶＨｘ、ＶＨｙ、および、内部メモリ（不図示）に格納されたホール素子３の出力特性などに基づき、演算により振れ補正レンズ２５のｘ方向およびｙ方向の位置情報Ｐｏｓｘ、Ｐｏｓｙを求める。
【００２４】
位置検出部２１、差動増幅２８、Ａ／Ｄ回路３０、位置演算部３２は、振れ補正レンズ２５のｘ方向の位置を検出する位置検出装置を構成し、位置検出部２２、差動増幅２９、Ａ／Ｄ回路３１、位置演算部３３は、振れ補正レンズ２５のｙ方向の位置を検出する位置検出装置を構成する。
【００２５】
比較部３４、３５は、位置情報Ｐｏｓｘ、Ｐｏｓｙとジャイロ２３、２４との出力値を入力して比較し、偏差を求めて駆動演算部３６、３７に出力する。駆動演算部３６、３７は、入力された偏差に基づき、振れ補正レンズ２５のｘ方向およびｙ方向の駆動量を求めてモータドライブ回路（ＩＣ）３８、３９に出力する。モータドライブ回路３８、３９は、入力された駆動量信号に基づきモータ２６、２７をそれぞれ駆動する。
【００２６】
位置演算部３２、３３、比較部３４、３５、駆動演算部３６、３７は、マイクロプロセッサ４１および周辺回路により構成され、所定のプログラムを実行することにより、それぞれの演算を行う。
【００２７】
以上のように構成された第１の実施の形態の位置検出装置は、次のような効果を奏する。
（１）磁石１１、１２を、図３（ａ）に示すように、ｙ軸方向中央からｙ軸方向に位置がずれてもｚ軸方向の磁場の強度が一定になるように構成するようにしたので、ホール素子３がｘ軸方向に移動するときにｙ軸方向にずれても誤差のない正確な位置検出信号を出力する。これにより、誤差のない正確な位置検出が可能となる。
（２）磁石１１、１２は、ｙ軸方向中央からｙ軸方向に位置がずれてもｚ軸方向の磁場の強度が一定になるように、ｙ軸方向中央からｙ軸方向にずれるにつれてｘ軸方向のＮ極とＳ極の間の距離を短くするように構成したので、簡単な構成で誤差のない正確な位置検出装置が可能となる。
（３）本実施の形態の位置検出装置は、１つの検出軸の位置を検出する位置検出装置のみで、誤差のない正確な位置検出を実現している。すなわち、他の検出軸の位置を検出する位置検出装置の出力を使用する必要がない。これにより、１つの検出軸のみだけで独立して精度の良い位置検出を可能とし、このような位置検出装置を利用する振れ補正レンズの制御などの構成を簡単にしている。言い換えれば、本実施の形態の位置検出装置は、検出方向とは別の方向（同じ平面内で垂直に交差する方向）に検出対象物体が移動している場合に生じる検出誤差を、他軸の位置検出装置の出力に頼ることなく押さえることができ、簡単な構成で精度良く位置検出を行うことができる。
【００２８】
−第２の実施形態−
第１の実施の形態では、磁石１１、１２の形状を工夫することにより、ホール素子３がｙ方向にずれても、位置検出に誤差を生じないようにした。第２の実施の形態では、２つのホール素子を使用して、ホール素子がｙ方向にずれても、誤差の生じない構成を実現する。
【００２９】
図５は、第２の実施の形態の磁石５３、５４およびホール素子５１、５２を説明する図である。図５（ａ）は、磁石５３、５４およびホール素子５１、５２を斜め上方から見た斜視図、図５（ｂ）は磁石５３、５４のｘｙ平面内の磁力線の様子を示す図、図５（ｃ）はホール素子５２の出力を示す図である。座標軸は、図１（ｄ）と同様に定義される。
【００３０】
磁石５３、５４は、第１の実施の形態で説明した図１の磁石１、２と同様である。ホール素子５１、５２のうち、ホール素子５１は、第１の実施の形態で説明したホール素子３と同様である。すなわち、図１の磁石１、２およびホール素子３とは、ホール素子５２が追加されている点が異なる。
【００３１】
ホール素子５１は、ホール素子３と同様に、ｚ軸方向の磁場を検出するような姿勢を保ちながらｘ軸方向に移動する。ホール素子５２は、ｙ軸方向の磁場を検出するような姿勢を保ちながら、ホール素子５１と一体になってｘ軸方向に移動する。
【００３２】
図５（ｃ）は、ホール素子５２がｙ＝０上をｘ軸方向に移動する場合の出力５５と、ｙ＝＋ｋ上をｘ軸方向に移動する場合の出力５６と、ｙ＝−ｋ上をｘ軸方向に移動する場合の出力５７とが示されている。このような磁場の中を、ｙ軸方向の磁力強度を検出するように姿勢が保たれたホール素子５２がｘ軸方向に移動すると、図５（ｃ）のような出力を得ることができる。
【００３３】
なお、図５（ｂ）は、ｙ＝０上からのみ磁界が発生し磁場が形成されているように記載されているが、実際には磁石５３、５４のｙ方向のあらゆる点からも磁界が発生している。図５（ｂ）は、それらを総合した磁石５３、５４全体の磁場を概念的に理解できるように図示されたものとして理解すればよい。
【００３４】
第２の実施の形態では、ｙ＝＋ａからｙ＝−ａの範囲の図５（ｃ）に示されるようなホール素子５２の出力特性と、ｙ＝＋ａからｙ＝−ａの範囲の図２（ｂ）に示されるようなホール素子５１の出力特性とを予めデータとして保有し、検出されたホール素子５１、５２の出力とこれらのデータに基づき検出対象の位置の演算を行う。なお、ｙ＝＋ａ、−ａは、検出対象がｙ軸方向にずれるとされる最大値および最小値を示す。処理の詳細については後述する。
【００３５】
図６は、図５の磁石５３、５４およびホール素子５１、５２を使用した位置検出装置をカメラのブレ補正レンズの位置検出に応用した構成を示す図である。カメラの振れ補正レンズの制御は、基本的に第１の実施の形態と同様に行われる。第１の実施の形態の図４と異なるところは、２つのホール素子を使用して１軸の位置検出を行っているところである。
【００３６】
ホール素子５１ｘ、５２ｘの出力は、差動増幅６１、６２で増幅され、Ａ／Ｄ回路６３、６４でデジタルデータＶＨｘ１、ＶＨｘ２に変換されて位置演算部６５に入力される。位置演算部６５は、入力されたデジタルデータＶＨｘ１、ＶＨｘ２、および、内部メモリ（不図示）に格納されたホール素子５１ｘ、５２ｘの出力特性などに基づき、演算により振れ補正レンズ２５のｘ方向の位置情報Ｐｏｓｘを求める。
【００３７】
ホール素子５１ｙ、５２ｙの出力は、差動増幅７１、７２で増幅され、Ａ／Ｄ回路７３、７４でデジタルデータＶＨｙ１、ＶＨｙ２に変換されて位置演算部７５に入力される。位置演算部７５は、入力されたデジタルデータＶＨｙ１、ＶＨｙ２、および、内部メモリ（不図示）に格納されたホール素子５１ｙ、５２ｙの出力特性などに基づき、演算により振れ補正レンズ２５のｙ方向の位置情報Ｐｏｓｙを求める。
【００３８】
ホール素子５１ｘ、５２ｘ、磁石５３ｘ、５４ｘ（不図示）、差動増幅６１、６２、Ａ／Ｄ回路６３、６４、位置演算部６５は、振れ補正レンズ２５のｘ方向の位置を検出する位置検出装置を構成し、ホール素子５１ｙ、５２ｙ、磁石５３ｙ、５４ｙ（不図示）、差動増幅７１、７２、Ａ／Ｄ回路７３、７４、位置演算部７５は、振れ補正レンズ２５のｙ方向の位置を検出する位置検出装置を構成する。
【００３９】
ジャイロ２３、２４、比較部３４、３５、駆動演算部３６、３７、モータドライブ回路３８、３９、モータ２６、２７の動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
図７は、マイクロプロセッサ６６の位置演算部６５の処理のフローチャートを示す図である。ステップＳ１では、ホール素子５１ｘの出力に対応したデータＶＨｘ１を取得する。ステップＳ２では、ホール素子５２ｘの出力に対応したデータＶＨｘ２を取得する。ステップＳ３では、データＶＨｘ１に基づき、ホール素子５１ｘ、５２ｘの誤差を含むｘ軸方向の位置を求める。
【００４１】
ステップＳ４では、ステップＳ３で求められたｘ軸方向の位置とｙ軸方向の磁力強度であるデータＶＨｘ２とによって特定される座標点を通過するホール素子５２ｘの出力グラフを求める。マイクロプロセッサ６６には、内部メモリ（不図示）に、ｙ＝＋ａからｙ＝−ａの範囲の図５（ｃ）で示されるグラフのデータセットが格納されている。座標点が特定されると、このデータセットを参照し、この座標点を通過するｙ＝いずれかのグラフが特定できる。その結果、ホール素子５１ｘ、５２ｘのｙ軸方向の位置を求めることができる。
【００４２】
ステップＳ５では、ステップＳ４で求めたホール素子５１ｘ、５２ｘのｙ軸方向の位置に基づき、ホール素子５１ｘの出力を補正する。マイクロプロセッサ６６には、内部メモリ（不図示）に、ｙ＝＋ａからｙ＝−ａの範囲の図２（ｃ）で示されるグラフのデータセットが格納されている。ホール素子５１ｘのｙ軸方向の位置が分かると、このデータセットを参照し、ホール素子５１ｘの出力データであるＶＨｘ１の補正値を求めることができる。すなわち、ｙ＝０を基準としたデータに補正することができる。
【００４３】
ステップＳ６では、補正後のホール素子５１ｘのｘ方向の位置データ、および、内部メモリ（不図示）に格納されたホール素子５１ｘの出力特性などに基づき、演算により振れ補正レンズ２５のｘ方向の位置情報Ｐｏｓｘを求める。
【００４４】
ｙ方向の位置情報Ｐｏｓｙも同様にして求めることができる。
【００４５】
なお、第２の実施の形態では、ホール素子５１、５２を、図５（ａ）のようにｚ軸方向に並べる構成を示した。しかし、図８に示すようにｙ軸方向に並べる構成であってもよい。
【００４６】
以上のように構成された第２の実施の形態の位置検出装置は、次のような効果を奏する。
（１）第１の実施の形態のような特殊な形状の磁石を作成しなくても、第１の実施の形態と同様に、ホール素子５１がｘ軸方向に移動するときにｙ軸方向にずれても誤差のない正確な位置検出信号を出力する。これにより、誤差のない正確な位置検出が可能となる。
（２）第２の実施の形態の位置検出装置も、１つの検出軸の位置を検出する位置検出装置のみで、誤差のない正確な位置検出を実現できる。従って、第１の実施の形態と同様に、検出方向とは別の方向（同じ平面内で垂直に交差する方向）に検出対象物体が移動している場合に生じる検出誤差を、他軸の位置検出装置の出力に頼ることなく押さえることができ、簡単な構成で精度良く位置検出を行うことができる。
（３）ステップＳ３でのｘ位置は誤差を含んでいる。従って、ステップＳ４で求めるｙ位置もこの誤差を引き継ぐことになる。しかし、ステップＳ５で再度求めるｘ位置は、この誤差が軽減されたものとなる。また、ステップＳ３からＳ５の処理をさらに繰り返せば、さらに誤差を軽減することができる。
【００４７】
上記実施の形態では、本発明の位置検出装置をカメラの振れ補正レンズの制御に応用する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。その他の移動物体の位置検出にも応用できる。すなわち、他の軸にぶれる可能性がある移動物体の１軸方向の移動位置を精度よく検出するあらゆる場合に適用することができる。
【００４８】
上記実施の形態では、磁気センサとしてホール素子を使用する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。特定方向の磁場の強度を検出できるような磁気センサであれば、どのようなものであってもよい。
【００４９】
上記実施の形態では、ホール素子３が磁場の中をｘ軸方向に移動する例を説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。磁場側が移動するものであってもよい。すなわち、ホール素子３が磁場との関係で相対移動するのであればどのような形態でもよい。
【００５０】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【００５１】
以下、請求項の構成要素と上記実施の形態の構成要素との対応付けについて説明する。
請求項１において、磁石は磁石１１、１２に対応し、磁気センサ手段はホール素子３に対応し、位置演算手段は位置演算部３２、３３に対応する。請求項３において、磁石は磁石５３、５４に対応し、第１の磁気センサ手段は、ホール素子５１ｘ、５１ｙに対応し、ｘ方向位置演算手段は位置演算部６５に対応し、第２の磁気センサ手段はホール素子５２ｘ、５２ｙに対応し、ｙ方向位置演算手段は位置演算部７５に対応する。請求項４において、カメラ振れ検出手段はジャイロ２３、２４に対応し、振れ補正レンズは振れ補正レンズ２５に対応し、駆動制御手段は比較部３４、３５、駆動演算部３６、３７、モータドライブＩＣ３８、３９に対応する。なお、これらの対応付けの説明はあくまで一例であり、本発明はこの対応付けに限定して解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】磁石およびホール素子を利用した位置検出装置の原理を説明する図である。
【図２】図１の問題点を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態の磁石１１、１２およびホール素子３の出力を示す図である。
【図４】図３の磁石１１、１２を使用した位置検出装置をカメラのブレ補正レンズの位置検出に応用した構成を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の磁石５３、５４およびホール素子５１、５２を説明する図である。
【図６】図５の磁石５３、５４およびホール素子５１、５２を使用した位置検出装置をカメラのブレ補正レンズの位置検出に応用した構成を示す図である。
【図７】マイクロプロセッサ６６の位置演算部６５の処理のフローチャートを示す図である。
【図８】ホール素子５１、５２を、ｙ軸方向に並べる構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、２、１１、１２、５３、５４ 磁石
３、５１、５１ｘ、５１ｙ、５２、５２ｘ、５２ｙ ホール素子
２３、２４ ジャイロ
２６、２７ モータ
２５ 振れ補正レンズ
２１ 位置検出部
２２ 位置検出部
４０ レンズ枠
２８、２９、６１、６２、７１、７２ 差動増幅
３０、３１、６３、６４、７３、７４ Ａ／Ｄ回路
３２、３３、６５、７５ 位置演算部
３４、３５ 比較部
３６、３７ 駆動演算部
３８、３９ モータドライブＩＣ
６６ マイクロプロセッサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標軸を定義した場合に、ｘ方向の位置を検出する位置検出装置であって、
ｘ方向にＮ極とＳ極が配置され、ｘ方向の位置によってｘ方向に垂直なｚ方向の磁場の強度が異なるように構成された磁石と、
前記磁石の磁場の中に配置され、ｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｚ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる磁気センサ手段と、
前記磁気センサ手段の出力に基づき前記磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算する位置演算手段とを備え、
前記磁石は、前記磁石のｙ方向中央からｙ方向に位置がずれてもｚ方向の磁場の強度が一定になるように構成されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置において、
前記磁石は、前記磁石のｙ方向中央からｙ方向に位置がずれてもｚ方向の磁場の強度が一定になるように、ｙ方向中央からｙ方向にずれるにつれてｘ方向のＮ極とＳ極の間の距離を短くするように構成されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標軸を定義した場合に、ｘ方向の位置を検出する位置検出装置であって、
ｘ方向にＮ極とＳ極が配置され、ｘ方向の位置によってｘ方向に垂直なｚ方向の磁場の強度が異なるように構成された磁石と、
前記磁石の磁場の中に配置され、ｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｚ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる第１の磁気センサ手段と、
前記第１の磁気センサ手段の出力に基づき前記第１の磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算するｘ方向位置演算手段とを備え、
前記磁石の磁場の中に配置され、前記第１の磁気センサ手段と一体になってｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｙ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる第２の磁気センサ手段と、
前記２の磁気センサ手段の出力に基づき前記第１の磁気センサ手段のｙ方向の位置を演算するｙ方向位置演算手段とをさらに備え、
前記ｘ方向位置演算手段は、前記ｙ方向位置演算手段による前記第１の磁気センサ手段のｙ方向の位置を考慮して、前記第１の磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算することを特徴とする位置検出装置。
【請求項４】
カメラであって、
カメラの振れを検出するカメラ振れ検出手段と、
前記カメラの振れによる像振れを補正する振れ補正レンズと、
前記振れ補正レンズの位置を検出する請求項１から３のいずれかに記載の位置検出装置と、
前記カメラ振れ検出手段により検出された前記カメラの振れと、前記位置検出装置により検出された前記振れ補正レンズの位置とに基づき、前記振れ補正レンズの駆動を制御する駆動制御手段とを備えることを特徴とするカメラ。
【請求項１】
互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標軸を定義した場合に、ｘ方向の位置を検出する位置検出装置であって、
ｘ方向にＮ極とＳ極が配置され、ｘ方向の位置によってｘ方向に垂直なｚ方向の磁場の強度が異なるように構成された磁石と、
前記磁石の磁場の中に配置され、ｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｚ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる磁気センサ手段と、
前記磁気センサ手段の出力に基づき前記磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算する位置演算手段とを備え、
前記磁石は、前記磁石のｙ方向中央からｙ方向に位置がずれてもｚ方向の磁場の強度が一定になるように構成されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置において、
前記磁石は、前記磁石のｙ方向中央からｙ方向に位置がずれてもｚ方向の磁場の強度が一定になるように、ｙ方向中央からｙ方向にずれるにつれてｘ方向のＮ極とＳ極の間の距離を短くするように構成されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の座標軸を定義した場合に、ｘ方向の位置を検出する位置検出装置であって、
ｘ方向にＮ極とＳ極が配置され、ｘ方向の位置によってｘ方向に垂直なｚ方向の磁場の強度が異なるように構成された磁石と、
前記磁石の磁場の中に配置され、ｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｚ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる第１の磁気センサ手段と、
前記第１の磁気センサ手段の出力に基づき前記第１の磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算するｘ方向位置演算手段とを備え、
前記磁石の磁場の中に配置され、前記第１の磁気センサ手段と一体になってｘ方向に相対移動可能に構成され、ｘ方向の位置によりｙ方向の磁場の影響を受けて出力が異なる第２の磁気センサ手段と、
前記２の磁気センサ手段の出力に基づき前記第１の磁気センサ手段のｙ方向の位置を演算するｙ方向位置演算手段とをさらに備え、
前記ｘ方向位置演算手段は、前記ｙ方向位置演算手段による前記第１の磁気センサ手段のｙ方向の位置を考慮して、前記第１の磁気センサ手段のｘ方向の位置を演算することを特徴とする位置検出装置。
【請求項４】
カメラであって、
カメラの振れを検出するカメラ振れ検出手段と、
前記カメラの振れによる像振れを補正する振れ補正レンズと、
前記振れ補正レンズの位置を検出する請求項１から３のいずれかに記載の位置検出装置と、
前記カメラ振れ検出手段により検出された前記カメラの振れと、前記位置検出装置により検出された前記振れ補正レンズの位置とに基づき、前記振れ補正レンズの駆動を制御する駆動制御手段とを備えることを特徴とするカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２８４４１５（Ｐ２００６−２８４４１５Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０５９４４（Ｐ２００５−１０５９４４）
【出願日】平成１７年４月１日（２００５．４．１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１日（２００５．４．１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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