位置検出装置及びその位置検出装置を用いた電子機器
【課題】構成部品を汎用品や入手が容易な部品等により構成した場合においても、簡易な構成で小型化を実現することができると共に広範囲な距離を高精度に検出することが可能な位置検出装置を提供すること。
【解決手段】感磁方向が、配置された基板に対して垂直な磁気センサ２個を１組とした磁気検出手段を備え、この磁気センサ２個の中心を結ぶ直線および基板に平行に移動可能に支持し、この基板に対して垂直にＮ極とＳ極が着磁された磁石を配置した位置検出機構において、２個の磁気センサの出力をＶａおよびＶｂとした場合に、磁石と２個の磁気センサの位置関係により、（Ｖａ−Ｖｂ）、（Ｖａ＋Ｖｂ）、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）を用いて位置検出を行う。
【解決手段】感磁方向が、配置された基板に対して垂直な磁気センサ２個を１組とした磁気検出手段を備え、この磁気センサ２個の中心を結ぶ直線および基板に平行に移動可能に支持し、この基板に対して垂直にＮ極とＳ極が着磁された磁石を配置した位置検出機構において、２個の磁気センサの出力をＶａおよびＶｂとした場合に、磁石と２個の磁気センサの位置関係により、（Ｖａ−Ｖｂ）、（Ｖａ＋Ｖｂ）、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）を用いて位置検出を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置及びその位置検出装置を用いた電子機器に関し、より詳細には、磁石とホールセンサを用いた位置検出装置及びその位置検出装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なセンサがあらゆるところで用いられるようになっている。例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に用いられる手ブレ補正装置やズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置では、瞬時に高精度な位置検出を行う機能を有するセンサが必要となると同時に、近年機器全体の小型化の要求が強いことから、センサ自体の小型化が要求されている。さらには、長寿命化、埃や油（グリース）などの影響を受けにくい特性をもつセンサなど様々な要求がある。
【０００３】
このような要求をみたすために、センサとして磁気センサを用いた位置検出方法などが知られている。磁気センサとして、例えば、特許文献１などに記載されている方法を変更・修正して行うことができる。すなわち、特許文献１の図３で示されるように、可動部に磁石を内包させ、その移動を複数個の磁気センサを用いて検出する方法である。
【０００４】
本願発明者等は、従来から特許文献２などに記載されている位置検出装置を提案してきており、現在、本位置検出機構はデジタルスチルカメラの手ぶれ補正装置のキーパーツとして広く用いられている。
【０００５】
ここで、複数個の磁気センサを用いて、位置検出を行う原理およびその構成について説明する。
【０００６】
図１２は、磁気センサとして複数のホールセンサを用いた位置検出方法を説明するための図である。規定の間隔を隔てて配置された２個のホールセンサ１１，１２に対向して配置された永久磁石２３の側面方向（矢印方向）への移動による磁束密度の変化に応じて、２個のホールセンサ１１，１２のホール出力電圧がそれぞれ変化する。それらホール出力電圧の差分値を、差動信号処理回路により処理することにより、永久磁石２３の位置検出を行うことができる。この位置検出の際、永久磁石２３の移動方向は、２個のホールセンサ１１，１２を結ぶ直線に平行な状態となっている。
【０００７】
また、キャリブレーションの手間を省くため、上記のホール出力電圧の差分値が永久磁石２３の側面方向への移動距離に対して線形に変化するように、その永久磁石２３のサイズや、ホールセンサ１１，１２の間隔や、ホールセンサ１１，１２と永久磁石２３との間隔を設計するのが一般的である。
【０００８】
この構成は、磁石とホールセンサの相対的移動範囲が数ｍｍ以内であれば、良好な特性を有しており、一眼レフデジタルカメラの手ブレ補正装置などでキーパーツとして使用されている。しかし、移動範囲が数ｍｍをこえる領域では、機構全体が大きくなるという問題があり、実用化されていない。
【０００９】
また、狭い範囲での位置検出においては、部品点数を削減するために、特許文献４の図６で示されるような配置で、磁石と１個のホールセンサとを用いて１軸方向の位置検出を行うことも可能である。また、狭い範囲で高い精度が求められる位置検出では、特許文献３のように磁石を２個使って特殊な配置で位置検出を行う場合もある。
【００１０】
一方、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラのズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置で要求されるような５ｍｍを越える広範囲な位置検出を行う際、エンコーダを用いる手法が一般的である。ただし、エンコーダを用いる場合は、センサからの信号を処理するカウンタなどを含む複雑な処理回路が必要になるという問題がある。
【００１１】
また、移動装置とエンコーダとが脱調すると、所望の特性が得られないため、あまり高速な移動対象には不向きである。また、広範囲で高精度を要求される位置検出では、特許文献５の図２で示されるような配置で、磁気センサからの出力に応じて、演算方法を切り替えることで、位置検出を行う場合もある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−２８７８９１号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００２／０８６６９４号パンフレット
【特許文献３】特開２００４−２４５７６５号公報
【特許文献４】特開２００２−２２９０９０号公報
【特許文献５】特開２００６−２９２３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
近年、非接触式で長寿命であり、埃やチリなどの影響を受けない磁気センサを用いて、広範囲で位置検出を実現したいという要求が増えている。
【００１４】
本願発明者らが提案した特許文献２の位置検出装置を用いれば、手ぶれ補正の位置検出で要求される２〜３ｍｍストロークを０．１％程度という高い精度が実現されており、広く利用されているが、カメラのズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置で要求されるような、５ｍｍ以上の広範囲な位置検出を同様の高い精度で実現できていなかった。
【００１５】
また、後述する比較例（特許文献１に記載の方法）に記載の方法を用いて広範囲で位置検出を行う場合、上記ホール出力電圧の差分値が永久磁石の側面方向への移動距離に対して線形に変化するように設計すると、磁石のサイズや、２個のホールセンサの間隔、およびホールセンサと磁石との間隔が大きくなり、位置検出装置の小型化が困難であるという問題があった。デジタルスチルカメラなどの携帯機器では小型化要求が強いため、この構成は実用的ではない。
【００１６】
また、特許文献３や特許文献４に記載されているような方法は、原理的に広い範囲においてホールセンサの出力が線形になるように磁石を配置するのが難しく、カメラのズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置で要求されるような、５ｍｍ以上の広範囲な位置検出は不可能であるという問題があった。
【００１７】
また、特許文献５に記載されている方法は、磁石の移動距離方向のサイズが、位置検出範囲よりも長くなり、小型化には不向きであるという問題があった。さらには、磁石はＮ極とＳ極が２極ずつ具備され、磁気センサの感磁面に対して垂直に着磁されたものを使用するが、不着磁部のサイズによって、線形性が変化するため、不着磁部のサイズを規定した特殊な磁石を用意する必要があるという問題もあった。
【００１８】
このような理由により、現在までのところ、位置検出範囲の０．１％程度という高精度の、磁石を用いた位置検出装置は、磁石の移動距離が数ｍｍ以内のものしか実用化されていなかった。
【００１９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ホールセンサを磁気センサとして用い構成部品を汎用品や入手が容易な部品などにより構成した場合においても、簡易な構成で小型化を実現することができると共に広範囲な距離を高精度に検出することが可能な位置検出装置及びその位置検出装置を用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、基板上に配置され、感磁方向が前記基板に対して垂直である２個の磁気センサを１組としてなる磁束検出手段と、前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ前記基板に平行な平面内を移動可能に支持され、前記基板に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された磁石からなる磁束発生手段と、前記磁気センサからの出力に基づいて位置検出を行う信号処理手段とを備え、該信号処理手段が、前記磁石の移動範囲を３分割し、該３分割した移動範囲のうち中央部分については、前記磁気センサの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、前記３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うことを特徴とする位置検出装置である。
【００２１】
また、請求項２に記載の発明は、基板上に配置され、感磁方向が前記基板に対して垂直である２個の磁気センサを１組としてなる磁束検出手段と、前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ前記基板に平行な平面内を移動可能に支持され、前記基板に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された磁石からなる磁束発生手段と、前記磁気センサからの出力に基づいて位置検出を行う信号処理手段とを備え、該信号処理手段が、前記磁石の移動範囲を３分割し、該３分割した移動範囲のうち中央部分については、前記磁気センサの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、前記３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うことを特徴とする位置検出装置である。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明のおいて、前記３分割は、前記磁石の移動範囲を約４等分したうちの中央２ヶ所と、一端の１ヶ所と、他の一端の１ヶ所となるように３分割することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線の中点と、前記磁石の移動範囲の中点とが同じであることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサを１つのパッケージに一体に封入していることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサは、磁気増幅を行うための磁性体チップを有していないことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサは、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのIII−Ｖ族化合物半導体を含むホールセンサであることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサは、Ｓｉ、ＧｅなどのIV族半導体を含むホールセンサであることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の位置検出装置を用いたことを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ホールセンサを磁気センサとして用い構成部品を汎用品や入手が容易な部品等により構成した場合においても、簡易な構成で小型化を実現することができると共に広範囲な距離を高精度に検出することが可能な位置検出装置と、その位置検出装置を用いた電子機器を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜本発明の位置検出装置の構成＞
図１（ａ），（ｂ）は、本発明に係る位置検出装置の概略構成図で、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は上面図である。図中符号３０は位置検出装置、３１はＮ極Ｓ極をそれぞれ１極ずつ着磁した直方体磁石（磁束発生手段）、３２ａ，３２ｂは２個を１組としたホールセンサ（磁気センサ／磁束検出手段）、３３はホールセンサ３２ａ（第１のホールセンサ）とホールセンサ３２ｂ（第２のホールセンサ）を実装した基板を示している。本発明に係る位置検出装置は、様々な形状の磁石と、種々なホールセンサとを用いて構成できる。
【００３１】
ホールセンサ３２ａ，３２ｂは、基板３３上に配置され、感磁方向が基板３３に対して垂直である２個を１組としたものである。直方体磁石３１は、ホールセンサ３２ａ，３２ｂを実装した基板３３に対して垂直に着磁された構成となっており、基板３３と対向する１平面１００内で、ｘ方向に沿って移動可能に配置されている。
【００３２】
いいかえると、直方体磁石３１は、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ基板３３に平行な平面内を移動可能に支持され、基板３３に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁されている。
【００３３】
ここで、２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ基板３３に平行な平面内を移動可能という意味は、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心間を結ぶ直線と直方体磁石３１の移動方向を示す直線を、基板３３に平行な任意の同一平面上に投影した場合にそれぞれの延長線が平行であることを意味するものである。また、２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心間を結ぶ直線の中点と、直方体磁石３１の移動範囲の中点とが同じである。
【００３４】
直方体磁石３１は、フェライトやネオジ鉄ボロン、サマリウムコバルト磁石などが適用可能であり、薄型の磁石の場合は、プラスチック磁石やゴム磁石を用いることも可能である。磁石の着磁方向は、基板３３に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された方向にするとよい。
【００３５】
１組のホールセンサとして構成された、第１のホールセンサ３２ａの感磁部中心と、第２のホールセンサ３２ｂの感磁部中心を結ぶ直線もｘ方向である。また、ホールセンサ３２ａ，３２ｂは、直方体磁石３１の面と対向した位置に配置されている。
【００３６】
図中符号Ａ１は、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ、Ａ２は直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さ、Ａ３は直方体磁石３１の厚み（着磁）方向Ｚの長さを示している。また、Ｂ１は、直方体磁石３１におけるホールセンサ３２ａ，３２ｂの基板３３に対向する平面１００から、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離を示している。Ｂ２は、第１のホールセンサ３２ａの感磁部の中心と、第２のホールセンサ３２ｂの感磁部の中心とを結ぶ距離を示している。
【００３７】
ホールセンサ３２ａ，３２ｂは、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのIII−Ｖ族化合物半導体を含むものである。また、Ｓｉ、ＧｅなどのIV族半導体を含むものでもよい。
【００３８】
また、２個のホールセンサの特性（感度やオフセット）が、あまりにかけはなれていると位置検出精度が悪化する。２個のホールセンサの特性を揃えるために、例えば、製造段階でウェハのとなりあった場所にある２個のホールセンサを１つのパッケージに納めることで、上述した問題が解決でき、高精度な位置検出装置を構成することができる。
【００３９】
図２は、図１に示した位置検出装置の位置検出回路例の構成図で、図中符号１９は駆動回路、２０は信号処理部、２１ａ，２１ｂは差動増幅器、２２は計算処理部を示している。
【００４０】
駆動回路１９は、１組のホールセンサ３２ａ，３２ｂと、これらのホールセンサ３２ａ，３２ｂに電圧を供給する電源部Ｖｃとから構成されている。第１のホールセンサ３２ａは、正極入力端子３２ａ（Ａ）と正極出力端子３２ａ（Ｂ）と負極入力端子３２ａ（Ｃ）と負極出力端子３２ａ（Ｄ）とから構成され、また、第２のホールセンサ３２ｂは、正極入力端子３２ｂ（Ｅ）と正極出力端子３２ｂ（Ｆ）と負極入力端子３２ｂ（Ｇ）と負極出力端子３２ｂ（Ｈ）とから構成されており、正極出力端子３２ａ（Ｂ）と負極出力端子３２ａ（Ｄ）とから第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａが出力され、また、正極出力端子３２ｂ（Ｆ）と負極出力端子３２ｂ（Ｈ）とから第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂが出力される。
【００４１】
信号処理部２０は、ホールセンサ３２ａ，３２ｂからの出力に基づいて位置検出を行うものである。一般に直方体磁石３１とホールセンサ３２ａ，３２ｂの位置関係など、位置検出装置３０の構成を最適化しても、直方体磁石３１の移動に伴い直線的に磁束密度が変化する範囲というのは、概ね移動する直方体磁石３１の長辺の長さの７〜８割程度である。
【００４２】
本発明は、移動磁石と２個のホールセンサの位置関係により、２個のホールセンサの出力電圧の差を用いて位置検出を行う場合と、２個のホールセンサの出力電圧の和を用いて位置検出を行う場合とを、使い分けることが特徴である。
【００４３】
本発明においては、直方体磁石３１の移動範囲を３分割する。この磁石３１の移動範囲の３分割は、直方体磁石３１の移動範囲を約４等分したうちの中央２ヶ所と、一端の１ヶ所と、別一端の１ヶ所となるように３分割するものである。
【００４４】
直方体磁石３１の移動範囲の中心において、対象に分割することで、移動範囲の端点付近での精度が両端点で同じとなる。言い換えれば、直方体磁石３１の移動範囲の中心で対象でないと、両端点付近での精度が変わる。すなわち、どちらかの端点付近の精度が悪化することになる。さらに、直方体磁石３１の移動範囲を約４等分して、その中央２ヶ所部分と、その他端点という風に分割することで、両端点付近の精度と、中央部分の精度が、近付くことが多い。
【００４５】
本発明における信号処理部２０は、この３分割した移動範囲のうち中央部分については、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うものである。
【００４６】
また、３分割した移動範囲のうち中央部分については、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うものである。
【００４７】
また、ホールセンサ３２ａ，３２ｂは、２個を１つのパッケージに一体に封入している。２個のホールセンサの特性（感度やオフセット）が、あまりにかけはなれていると位置検出精度が悪化する。２個のホールセンサの特性を揃えるために、例えば、製造段階でウェハのとなりあった場所にある２個のホールセンサを１つのパッケージに納めることで、上述した問題が解決でき、高精度な位置検出装置を構成することができる。
【００４８】
また、ホールセンサ３２ａ，３２ｂは、磁気増幅を行うための磁性体チップを有していない。ホールセンサ３２ａ，３２ｂが内部に磁性体チップを有しており、センサ部分の検出磁場を増幅する構成が知られているが、本発明の構成では磁性体チップの磁気飽和が問題になり、広い範囲で正確に位置検出を行うのが困難である。磁気増幅していないホールセンサを用いることで、広い範囲を正確に位置検出できる。
【００４９】
このような構成を採ることにより、磁石の移動に伴い直線的に磁束密度が変化する範囲が、移動磁石の長辺の長さを１００としたとき、１２０程度まで広がる。つまり、磁石のサイズを小さくしても、５ｍｍをこえる範囲で高精度に位置検出を行うことができる。
【００５０】
ホールセンサが、増幅器を有したホールＩＣの場合、出力信号線の数をホールセンサに比べて低減できるので、実装基板の省スペース化と、外部ノイズの影響を低減できる。
【００５１】
また、このような位置検出装置を用いた電子機器を提供することができる。本発明の位置検出装置は、デジタルカメラやカムコーダ、カメラ付き携帯電話などに代表される、カメラ部を有した電子機器に好適であり、オートフォーカスや光学ズーム、光学手ブレ補正など、内部で高精度にレンズやＣＣＤなどの位置検出を行う際、好適に使用可能である。
【００５２】
以下に図２に示した位置検出回路の動作について説明する。
【００５３】
位置検出装置３０は、２個のホールセンサ３２ａ、３２ｂの駆動回路１９と、このホールセンサ３２ａ、３２ｂからの出力に基づいて位置検出を行う信号処理回路２０とを備えている。
【００５４】
第１のホールセンサ３２ａの正極入力端子３２ａ（Ａ）と、第２のホールセンサ３２ｂの正極入力端子３２ｂ（Ｅ）とを接続し、第１のホールセンサ３２ａの負極入力端子３２ａ（Ｃ）と、第２のホールセンサ３２ｂの負極入力端子３２ｂ（Ｇ）とを接続して駆動回路１９の入力端子とする。
【００５５】
第１のホールセンサ３２ａの正極出力端子３２ａ（Ｂ）と負極出力端子３２ａ（Ｄ）は、信号処理回路２０の第１の差動増幅器２１ａに接続され、第２のホールセンサ３２ｂの正極出力端子３２ｂ（Ｆ）と負極出力端子３２ｂ（Ｈ）は、信号処理回路２０の第２の差動増幅器２１ｂに接続される。第１の差動増幅器２１ａの出力端子と第２の差動増幅器２１ｂの出力端子は、ＡＤコンバータに入力され、適宜出力を計算する計算処理部２２に伝達される。
【００５６】
このような駆動・処理回路によって、第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂを用いた差信号（Ｖａ−Ｖｂ）、和信号（Ｖａ＋Ｖｂ）、差／和信号（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の値である出力値Ｖｏが、直方体磁石３１の位置に対応したものになる。
【００５７】
本発明の構成では、第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂの入力端子を並列に接続しているが、これは特に並列接続に限定されるものではない。また、差動増幅器２１ａと２１ｂについても、より高精度な計装アンプを用いてもよいことは言うまでもない。また、２１ａと２１ｂの信号をＡＤ変換して、（Ｖａ−Ｖｂ）、（Ｖａ＋Ｖｂ）、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の値を計算処理部で計算して求めたが、別途差動増幅器などを設けて、アナログ信号のままで、（Ｖａ−Ｖｂ）、（Ｖａ＋Ｖｂ）、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の値を求めることもできる。
【００５８】
＜本発明の位置検出方法＞
次に、位置検出方法について説明する。
【００５９】
従来の位置検出方法は、２個のホールセンサ３２ａ、３２ｂの差出力もしくは差／和出力のみを用いて、直方体磁石３１の位置を検出していた。
【００６０】
本発明の位置検出方法は、従来の方法とは異なり、直方体磁石３１の位置に応じて、第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂより演算した、（Ｖａ−Ｖｂ）、（Ｖａ＋Ｖｂ）、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）を使いわけて、直方体磁石３１の位置を検出する。
【００６１】
具体的には、直方体磁石３１の移動範囲を約４等分し、真ん中の２ヶ所部分を第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂより演算した（Ｖａ−Ｖｂ）もしくは（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）を用いて位置検出し、約４等分した移動範囲の真ん中の２ヶ所部分以外は、（Ｖａ＋Ｖｂ）を用いて位置検出を行うと、良好な特性が得られることが多い。
【００６２】
＜位置検出装置の各実施例＞
実施例１
次に、位置検出装置３０の具体的な実施例１について説明する。
【００６３】
７ｍｍ（±３．５ｍｍ）の位置検出範囲を、位置検出範囲の０．１％以内の位置検出精度で位置検出する場合について示す。図１における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。
【００６４】
後述する図１０（ａ），（ｂ）に示すように、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さＡ１＝６．３ｍｍ、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さＡ２＝４．７ｍｍ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）Ａ３＝２．３ｍｍとする。
【００６５】
また、直方体磁石３１のホールセンサ３２ａ、３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ、３２ｂの感磁部の中心までの距離Ｂ１＝２．２ｍｍ、第１のホールセンサ３２ａの感磁部の中心と第２のホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離Ｂ２＝３．１ｍｍとする。
【００６６】
上記設計の際、ホールセンサ３２ａ、３２ｂを１つのパッケージ内に搭載する方が、ホールセンサ３２ａ、３２ｂの配置誤差が小さくなり、位置検出装置の高精度化に貢献できる。また、例えばＳｉ基板上にホールセンサ３２ａ、３２ｂを設ける事も可能である。
【００６７】
従って、第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂとを、１つのパッケージ内に封入することが望ましい。
【００６８】
図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ）乃至（ｃ）は、直方体磁石の移動距離に対するホールセンサの出力電圧もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図である。
【００６９】
図３（ａ）は、磁石の移動距離に対する第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａの変化ａ１、及び磁石の移動距離に対する第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの変化ｂ１を示す図である。図３（ｂ）は、磁石の移動距離に対する第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂとの出力電圧の差（Ｖａ−Ｖｂ）の変化ｃ１及び出力電圧の和（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｄ１を示す図である。
【００７０】
図４（ａ）は、磁石の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分（−１．７５ｍｍ〜＋１．７５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）の変化ｅ１及び理想直線ｆ１を示す図である。
【００７１】
図４（ｂ）は、４等分した移動距離の真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第１のホールセンサ３２ａに近い部分（−３．５ｍｍ〜−１．７５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｇ１及び理想直線ｈ１を示す図である。
【００７２】
図４（ｃ）は、４等分した移動距離の真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第２のホールセンサ３２ｂに近い部分（１．７５ｍｍ〜３．５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｉ１及び理想直線ｊ１を示す図である。
【００７３】
磁気シミュレーションの前提として、２個のホールセンサ３２ａ、３２ｂの感度を２．２ｍＶ／ｍＴ（一般的なホールセンサの感度）、直方体磁石３１の残留磁束密度Ｂｒを１３００ｍＴ（一般的なネオジム焼結磁石の値）として行った。
【００７４】
図４（ａ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【００７５】
図４（ｂ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第１のホールセンサ３２ａに近い部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【００７６】
図４（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第２のホールセンサ３２ｂに近い部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【００７７】
ここで、図４（ａ）に記載した理想直線ｆ１は、直方体磁石３１の移動距離が−１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が＋１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【００７８】
図４（ｂ）に記載した理想直線ｈ１は、この直方体磁石３１の移動距離が、−３．５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が、−１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【００７９】
図４（ｃ）に記載した理想直線ｊ１は、この直方体磁石３１の移動距離が、＋１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が、＋３．５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【００８０】
一般的には、この理想直線上の値を用いて位置検出を行うため、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）が理想直線ｆ１からのズレが大きい場合もしくは、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が理想直線ｈ１からのズレが大きい場合もしくは、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が理想直線ｊ１からのズレが大きい場合、位置検出誤差が大きくなる。
【００８１】
図５（ａ）乃至（ｃ）は、理想直線と図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ）乃至（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果のズレとから換算した磁石の移動距離に対する位置検出誤差を示す図である。
【００８２】
図５（ａ）は、図４（ａ）に示したシミュレーション結果ｅ１と理想直線ｆ１とのズレから換算した位置検出における誤差ｐ１を示した図である。図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示したシミュレーション結果ｇ１と理想直線ｈ１とのズレから換算した位置検出における誤差ｑ１を示した図である。図５（ｃ）は、図４（ｃ）に示したシミュレーション結果ｉ１と理想直線ｊ１とのズレから換算した位置検出における誤差ｒ１を示した図である。図５（ｄ）は、図５（ａ）乃至（ｃ）の全範囲位置誤差を示す図である。
【００８３】
図５（ａ）及至（ｃ）に示す結果より、位置検出誤差は最大でも５．０μｍ程度であり、分解能は全ストローク７ｍｍに対して０．０７％と高精度な位置検出を達成していることがわかる。
【００８４】
当然、図４（ａ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｆ１としてもかまわない。さらに図４（ｂ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｈ１としてもかまわない。さらに図４（ｃ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｊ１としてもかまわない。最小２乗法で求めた直線を理想直線とすると、さらに位置検出誤差は小さくなり、分解能は高くなる。また、上述したように、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、演算方法を変更させたが、完全に４等分でなくとも良い。
【００８５】
実施例２
次に、位置検出装置３０の具体的な実施例２について説明する。
【００８６】
７ｍｍ（±３．５ｍｍ）の位置検出範囲を、位置検出範囲の０．１％以内の位置検出精度で位置検出する場合について示す。図１における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。
【００８７】
後述する図１１（ａ），（ｂ）に示すように、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さＡ１＝７．０ｍｍ、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さＡ２＝５．８ｍｍ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）Ａ３＝１．８ｍｍとする。
【００８８】
また、直方体磁石３１のホールセンサ３２ａ、３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ、３２ｂの感磁部の中心までの距離Ｂ１＝３．３６ｍｍ、第１のホールセンサ３２ａの感磁部の中心と第２のホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離Ｂ２＝５．１ｍｍとする。
【００８９】
上記設計の際、ホールセンサ３２ａ、３２ｂを１つのパッケージ内に搭載する方が、ホールセンサ３２ａ、３２ｂの配置誤差が小さくなり、位置検出装置の高精度化に貢献できる。また、例えばＳｉ基板上にホールセンサ３２ａ、３２ｂを設ける事も可能である。
【００９０】
従って、第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂとを、１つのパッケージ内に封入することが望ましい。
【００９１】
図６（ａ），（ｂ）及び図７（ａ）乃至（ｃ）は、直方体磁石の移動距離に対するホールセンサの出力電圧もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図である。
【００９２】
図６（ａ）は、磁石の移動距離に対する第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａの変化ａ２、及び磁石の移動距離に対する第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの変化ｂ２を示す図である。図６（ｂ）は、磁石の移動距離に対する第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂとの出力電圧の差（Ｖａ−Ｖｂ）の変化ｃ２及び出力電圧の和（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｄ２を示す図である。
【００９３】
図７（ａ）は、磁石の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分（−１．７５ｍｍ〜＋１．７５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｅ２及び理想直線ｆ２を示す図である。
【００９４】
図７（ｂ）は、４等分した移動距離の真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第１のホールセンサ３２ａに近い部分（−３．５ｍｍ〜−１．７５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｇ２及び理想直線ｈ２を示す図である。
【００９５】
図７（ｃ）は、４等分した移動距離の真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第２のホールセンサ３２ｂに近い部分（１．７５ｍｍ〜３．５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｉ２及び理想直線ｊ２を示す図である。
【００９６】
磁気シミュレーションの前提として、２個のホールセンサ３２ａ、３２ｂの感度を２．２ｍＶ／ｍＴ（一般的なホールセンサの感度）、直方体磁石３１の残留磁束密度Ｂｒを１３００ｍＴ（一般的なネオジム焼結磁石の値）として行った。
【００９７】
図７（ａ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【００９８】
図７（ｂ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第１のホールセンサ３２ａに近い部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【００９９】
図７（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第２のホールセンサ３２ｂに近い部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【０１００】
ここで、図７（ａ）に記載した理想直線ｆ２は、直方体磁石３１の移動距離が−１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が＋１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【０１０１】
図７（ｂ）に記載した理想直線ｈ２は、この直方体磁石３１の移動距離が、−３．５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が、−１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【０１０２】
図７（ｃ）に記載した理想直線ｊ２は、この直方体磁石３１の移動距離が、＋１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が、＋３．５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【０１０３】
一般的には、この理想直線上の値を用いて位置検出を行うため、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）が理想直線ｆ２からのズレが大きい場合もしくは、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が理想直線ｈ２からのズレが大きい場合もしくは、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が理想直線ｊ２からのズレが大きい場合、位置検出誤差が大きくなる。
【０１０４】
図８（ａ）乃至（ｃ）は、理想直線と図６（ａ），（ｂ）及び図７（ａ）乃至（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果のズレとから換算した磁石の移動距離に対する位置検出誤差を示す図である。
【０１０５】
図８（ａ）は、図７（ａ）に示したシミュレーション結果ｅ２と理想直線ｆ２とのズレから換算した位置検出における誤差ｐ２を示した図である。図８（ｂ）は、図７（ｂ）に示したシミュレーション結果ｇ２と理想直線ｈ２とのズレから換算した位置検出における誤差ｑ２を示した図である。図８（ｃ）は、図７（ｃ）に示したシミュレーション結果ｉ２と理想直線ｊ２とのズレから換算した位置検出における誤差ｒ２を示した図である。図８（ｄ）は、図８（ａ）乃至（ｃ）の全範囲位置誤差を示す図である。
【０１０６】
図８（ａ）及至（ｃ）に示す結果より、位置検出誤差は最大でも２．１μｍ程度であり、分解能は全ストローク７ｍｍに対して０．０３％と高精度な位置検出を達成していることがわかる。
【０１０７】
当然、図７（ａ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｆ２としてもかまわない。さらに図７（ｂ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｈ２としてもかまわない。さらに図７（ｃ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｊ２としてもかまわない。最小２乗法で求めた直線を理想直線とすると、さらに位置検出誤差は小さくなり、分解能は高くなる。また、上述したように、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、演算方法を変更させたが、完全に４等分でなくとも良い。
【０１０８】
＜比較例＞
比較例として、従来の方法を用いて、上述した実施例と同様に、広い温度範囲において、７ｍｍ（±３．５ｍｍ）の位置検出範囲を、位置検出する場合について説明する。
【０１０９】
図９（ａ），（ｂ）は、比較例として従来の磁石とホールセンサを用いた位置検出装置の概略構成図で、図９（ａ）は断面図、図９（ｂ）は上面図である。図中符号４１はホールセンサに対向する平面２００に垂直に単極着磁された直方体磁石、４２ａ，４２ｂはホールセンサ、４３はホールセンサ４２ａ，４２ｂを実装している基板を示している。
【０１１０】
また、図中符号Ｃ１は直方体磁石４１の長辺方向Ｘの長さ、Ｃ２は直方体磁石４１の短辺方向Ｙの長さ、Ｃ３は直方体磁石４１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）を示している。また、Ｄ１は、直方体磁石４１のホールセンサ４２ａ，４２ｂに対向する平面２００からホールセンサ４２ａ，４２ｂの感磁部の中心までの距離、Ｄ２はホールセンサ４２ａの感磁部の中心とホールセンサ４２ｂの感磁部の中心との距離を示している。
【０１１１】
この比較例では、直方体磁石４１は、図中に示すｘ軸方向にのみ移動する。また、直方体磁石４１の移動方向に対して水平な平面状にホールセンサ４２ａ、４２ｂを配置する。
【０１１２】
図１０（ａ）乃至（ｄ）及び図１１（ａ）乃至（ｄ）は、図１に示した本発明の位置検出装置の構成と、従来の位置検出装置の構成を比較用の等倍図として示す図で、（ａ）は本発明による構成の断面図、（ｂ）は本発明による構成の上面図、（ｃ）は従来の構成の断面図、（ｄ）は従来の構成の上面図である（図１０は、実施例１の構成を、図１１は実施例２の構成を示している）。ここで、図１０（ａ），（ｂ）及び図１１（ａ），（ｂ）におけるホールセンサ３２ａ，３２ｂは１つのパッケージに一体に封入されたセンサを示している。
【０１１３】
位置検出範囲の０．１％以内の位置検出精度で位置検出を行うには、図１０（ｃ），（ｄ）及び図１１（ｃ），（ｄ）に示すように、直方体磁石４１の長辺方向Ｘの長さＣ１＝１５．４ｍｍ、直方体磁石４１の短辺方向Ｙの長さＣ２＝１５．３ｍｍ、直方体磁石４１の厚み方向Ｚの長さＣ３＝４．３ｍｍ、直方体磁石４１のホールセンサに対向する面からホールセンサの感磁部までの距離Ｄ１＝６．３ｍｍ、ホールセンサ４２ａの感磁部の中心とホールセンサ４２ｂの感磁部の中心との距離Ｄ２＝１１．６ｍｍとなる。
【０１１４】
これにより、本発明に係る図１０（ａ），（ｂ）及び図１１（ａ），（ｂ）に示す位置検出装置３０の構成は、比較用の図１０（ｃ），（ｄ）及び図１１（ｃ），（ｄ）に示す位置検出装置４０の従来例の構成に比べて、位置検出装置全体の大きさと厚さを著しく小さくすることができるという効果を得ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明に係る位置検出装置の概略構成図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。
【図２】図１に示した位置検出装置の位置検出回路例の構成図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、実施例１における直方体磁石の移動距離に対するホールセンサ部の磁束密度もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図（その１）である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、実施例１における直方体磁石の移動距離に対するホールセンサ部の磁束密度もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図（その２）である。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、実施例１における理想直線と図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ）乃至（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果のズレとから換算した磁石の移動距離に対する位置検出誤差を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、実施例２における直方体磁石の移動距離に対するホールセンサ部の磁束密度もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図（その１）である。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は、実施例２における直方体磁石の移動距離に対するホールセンサ部の磁束密度もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図（その２）である。
【図８】（ａ）乃至（ｄ）は、実施例２における理想直線と図６（ａ），（ｂ）及び図７（ａ）乃至（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果のズレとから換算した磁石の移動距離に対する位置検出誤差を示す図である。
【図９】比較例として従来の磁石とホールセンサを用いた位置検出装置の概略構成図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。
【図１０】本発明の位置検出装置の実施例１の構成と、従来の位置検出装置の構成を比較用の等倍図として示す図で、（ａ）は本発明による構成の断面図、（ｂ）は本発明による構成の上面図、（ｃ）は従来の構成の断面図、（ｄ）は従来の構成の上面図である。
【図１１】本発明の位置検出装置の実施例２の構成と、従来の位置検出装置の構成を比較用の等倍図として示す図で、（ａ）は本発明による構成の断面図、（ｂ）は本発明による構成の上面図、（ｃ）は従来の構成の断面図、（ｄ）は従来の構成の上面図である。
【図１２】従来のホールセンサを用いた従来の位置検出方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１１ 第１のホールセンサ
１２ 第２のホールセンサ
１９ 駆動回路
２０ 信号処理回路
２１ａ，２１ｂ 差動増幅器
２２ 演算処理計算部
２３ 永久磁石
３０ 位置検出装置
３１，４１ 直方体磁石
３２ａ，４２ａ 第１のホールセンサ
３２ｂ，４２ｂ 第２のホールセンサ
３２ａ（Ａ），３２ｂ（Ｅ） 正極入力端子
３２ａ（Ｂ），３２ｂ（Ｆ） 正極出力端子
３２ａ（Ｃ），３２ｂ（Ｇ） 負極入力端子
３２ａ（Ｄ），３２ｂ（Ｈ） 負極出力端子
３３，４３ 基板
１００ 平面
２００ 平面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置及びその位置検出装置を用いた電子機器に関し、より詳細には、磁石とホールセンサを用いた位置検出装置及びその位置検出装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なセンサがあらゆるところで用いられるようになっている。例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に用いられる手ブレ補正装置やズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置では、瞬時に高精度な位置検出を行う機能を有するセンサが必要となると同時に、近年機器全体の小型化の要求が強いことから、センサ自体の小型化が要求されている。さらには、長寿命化、埃や油（グリース）などの影響を受けにくい特性をもつセンサなど様々な要求がある。
【０００３】
このような要求をみたすために、センサとして磁気センサを用いた位置検出方法などが知られている。磁気センサとして、例えば、特許文献１などに記載されている方法を変更・修正して行うことができる。すなわち、特許文献１の図３で示されるように、可動部に磁石を内包させ、その移動を複数個の磁気センサを用いて検出する方法である。
【０００４】
本願発明者等は、従来から特許文献２などに記載されている位置検出装置を提案してきており、現在、本位置検出機構はデジタルスチルカメラの手ぶれ補正装置のキーパーツとして広く用いられている。
【０００５】
ここで、複数個の磁気センサを用いて、位置検出を行う原理およびその構成について説明する。
【０００６】
図１２は、磁気センサとして複数のホールセンサを用いた位置検出方法を説明するための図である。規定の間隔を隔てて配置された２個のホールセンサ１１，１２に対向して配置された永久磁石２３の側面方向（矢印方向）への移動による磁束密度の変化に応じて、２個のホールセンサ１１，１２のホール出力電圧がそれぞれ変化する。それらホール出力電圧の差分値を、差動信号処理回路により処理することにより、永久磁石２３の位置検出を行うことができる。この位置検出の際、永久磁石２３の移動方向は、２個のホールセンサ１１，１２を結ぶ直線に平行な状態となっている。
【０００７】
また、キャリブレーションの手間を省くため、上記のホール出力電圧の差分値が永久磁石２３の側面方向への移動距離に対して線形に変化するように、その永久磁石２３のサイズや、ホールセンサ１１，１２の間隔や、ホールセンサ１１，１２と永久磁石２３との間隔を設計するのが一般的である。
【０００８】
この構成は、磁石とホールセンサの相対的移動範囲が数ｍｍ以内であれば、良好な特性を有しており、一眼レフデジタルカメラの手ブレ補正装置などでキーパーツとして使用されている。しかし、移動範囲が数ｍｍをこえる領域では、機構全体が大きくなるという問題があり、実用化されていない。
【０００９】
また、狭い範囲での位置検出においては、部品点数を削減するために、特許文献４の図６で示されるような配置で、磁石と１個のホールセンサとを用いて１軸方向の位置検出を行うことも可能である。また、狭い範囲で高い精度が求められる位置検出では、特許文献３のように磁石を２個使って特殊な配置で位置検出を行う場合もある。
【００１０】
一方、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラのズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置で要求されるような５ｍｍを越える広範囲な位置検出を行う際、エンコーダを用いる手法が一般的である。ただし、エンコーダを用いる場合は、センサからの信号を処理するカウンタなどを含む複雑な処理回路が必要になるという問題がある。
【００１１】
また、移動装置とエンコーダとが脱調すると、所望の特性が得られないため、あまり高速な移動対象には不向きである。また、広範囲で高精度を要求される位置検出では、特許文献５の図２で示されるような配置で、磁気センサからの出力に応じて、演算方法を切り替えることで、位置検出を行う場合もある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−２８７８９１号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００２／０８６６９４号パンフレット
【特許文献３】特開２００４−２４５７６５号公報
【特許文献４】特開２００２−２２９０９０号公報
【特許文献５】特開２００６−２９２３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
近年、非接触式で長寿命であり、埃やチリなどの影響を受けない磁気センサを用いて、広範囲で位置検出を実現したいという要求が増えている。
【００１４】
本願発明者らが提案した特許文献２の位置検出装置を用いれば、手ぶれ補正の位置検出で要求される２〜３ｍｍストロークを０．１％程度という高い精度が実現されており、広く利用されているが、カメラのズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置で要求されるような、５ｍｍ以上の広範囲な位置検出を同様の高い精度で実現できていなかった。
【００１５】
また、後述する比較例（特許文献１に記載の方法）に記載の方法を用いて広範囲で位置検出を行う場合、上記ホール出力電圧の差分値が永久磁石の側面方向への移動距離に対して線形に変化するように設計すると、磁石のサイズや、２個のホールセンサの間隔、およびホールセンサと磁石との間隔が大きくなり、位置検出装置の小型化が困難であるという問題があった。デジタルスチルカメラなどの携帯機器では小型化要求が強いため、この構成は実用的ではない。
【００１６】
また、特許文献３や特許文献４に記載されているような方法は、原理的に広い範囲においてホールセンサの出力が線形になるように磁石を配置するのが難しく、カメラのズームやオートフォーカスのためのレンズ位置検出装置で要求されるような、５ｍｍ以上の広範囲な位置検出は不可能であるという問題があった。
【００１７】
また、特許文献５に記載されている方法は、磁石の移動距離方向のサイズが、位置検出範囲よりも長くなり、小型化には不向きであるという問題があった。さらには、磁石はＮ極とＳ極が２極ずつ具備され、磁気センサの感磁面に対して垂直に着磁されたものを使用するが、不着磁部のサイズによって、線形性が変化するため、不着磁部のサイズを規定した特殊な磁石を用意する必要があるという問題もあった。
【００１８】
このような理由により、現在までのところ、位置検出範囲の０．１％程度という高精度の、磁石を用いた位置検出装置は、磁石の移動距離が数ｍｍ以内のものしか実用化されていなかった。
【００１９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ホールセンサを磁気センサとして用い構成部品を汎用品や入手が容易な部品などにより構成した場合においても、簡易な構成で小型化を実現することができると共に広範囲な距離を高精度に検出することが可能な位置検出装置及びその位置検出装置を用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、基板上に配置され、感磁方向が前記基板に対して垂直である２個の磁気センサを１組としてなる磁束検出手段と、前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ前記基板に平行な平面内を移動可能に支持され、前記基板に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された磁石からなる磁束発生手段と、前記磁気センサからの出力に基づいて位置検出を行う信号処理手段とを備え、該信号処理手段が、前記磁石の移動範囲を３分割し、該３分割した移動範囲のうち中央部分については、前記磁気センサの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、前記３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うことを特徴とする位置検出装置である。
【００２１】
また、請求項２に記載の発明は、基板上に配置され、感磁方向が前記基板に対して垂直である２個の磁気センサを１組としてなる磁束検出手段と、前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ前記基板に平行な平面内を移動可能に支持され、前記基板に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された磁石からなる磁束発生手段と、前記磁気センサからの出力に基づいて位置検出を行う信号処理手段とを備え、該信号処理手段が、前記磁石の移動範囲を３分割し、該３分割した移動範囲のうち中央部分については、前記磁気センサの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、前記３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うことを特徴とする位置検出装置である。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明のおいて、前記３分割は、前記磁石の移動範囲を約４等分したうちの中央２ヶ所と、一端の１ヶ所と、他の一端の１ヶ所となるように３分割することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線の中点と、前記磁石の移動範囲の中点とが同じであることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサを１つのパッケージに一体に封入していることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサは、磁気増幅を行うための磁性体チップを有していないことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサは、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのIII−Ｖ族化合物半導体を含むホールセンサであることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記磁気センサは、Ｓｉ、ＧｅなどのIV族半導体を含むホールセンサであることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の位置検出装置を用いたことを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ホールセンサを磁気センサとして用い構成部品を汎用品や入手が容易な部品等により構成した場合においても、簡易な構成で小型化を実現することができると共に広範囲な距離を高精度に検出することが可能な位置検出装置と、その位置検出装置を用いた電子機器を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜本発明の位置検出装置の構成＞
図１（ａ），（ｂ）は、本発明に係る位置検出装置の概略構成図で、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は上面図である。図中符号３０は位置検出装置、３１はＮ極Ｓ極をそれぞれ１極ずつ着磁した直方体磁石（磁束発生手段）、３２ａ，３２ｂは２個を１組としたホールセンサ（磁気センサ／磁束検出手段）、３３はホールセンサ３２ａ（第１のホールセンサ）とホールセンサ３２ｂ（第２のホールセンサ）を実装した基板を示している。本発明に係る位置検出装置は、様々な形状の磁石と、種々なホールセンサとを用いて構成できる。
【００３１】
ホールセンサ３２ａ，３２ｂは、基板３３上に配置され、感磁方向が基板３３に対して垂直である２個を１組としたものである。直方体磁石３１は、ホールセンサ３２ａ，３２ｂを実装した基板３３に対して垂直に着磁された構成となっており、基板３３と対向する１平面１００内で、ｘ方向に沿って移動可能に配置されている。
【００３２】
いいかえると、直方体磁石３１は、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ基板３３に平行な平面内を移動可能に支持され、基板３３に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁されている。
【００３３】
ここで、２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ基板３３に平行な平面内を移動可能という意味は、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心間を結ぶ直線と直方体磁石３１の移動方向を示す直線を、基板３３に平行な任意の同一平面上に投影した場合にそれぞれの延長線が平行であることを意味するものである。また、２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心間を結ぶ直線の中点と、直方体磁石３１の移動範囲の中点とが同じである。
【００３４】
直方体磁石３１は、フェライトやネオジ鉄ボロン、サマリウムコバルト磁石などが適用可能であり、薄型の磁石の場合は、プラスチック磁石やゴム磁石を用いることも可能である。磁石の着磁方向は、基板３３に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された方向にするとよい。
【００３５】
１組のホールセンサとして構成された、第１のホールセンサ３２ａの感磁部中心と、第２のホールセンサ３２ｂの感磁部中心を結ぶ直線もｘ方向である。また、ホールセンサ３２ａ，３２ｂは、直方体磁石３１の面と対向した位置に配置されている。
【００３６】
図中符号Ａ１は、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さ、Ａ２は直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さ、Ａ３は直方体磁石３１の厚み（着磁）方向Ｚの長さを示している。また、Ｂ１は、直方体磁石３１におけるホールセンサ３２ａ，３２ｂの基板３３に対向する平面１００から、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの感磁部の中心までの距離を示している。Ｂ２は、第１のホールセンサ３２ａの感磁部の中心と、第２のホールセンサ３２ｂの感磁部の中心とを結ぶ距離を示している。
【００３７】
ホールセンサ３２ａ，３２ｂは、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのIII−Ｖ族化合物半導体を含むものである。また、Ｓｉ、ＧｅなどのIV族半導体を含むものでもよい。
【００３８】
また、２個のホールセンサの特性（感度やオフセット）が、あまりにかけはなれていると位置検出精度が悪化する。２個のホールセンサの特性を揃えるために、例えば、製造段階でウェハのとなりあった場所にある２個のホールセンサを１つのパッケージに納めることで、上述した問題が解決でき、高精度な位置検出装置を構成することができる。
【００３９】
図２は、図１に示した位置検出装置の位置検出回路例の構成図で、図中符号１９は駆動回路、２０は信号処理部、２１ａ，２１ｂは差動増幅器、２２は計算処理部を示している。
【００４０】
駆動回路１９は、１組のホールセンサ３２ａ，３２ｂと、これらのホールセンサ３２ａ，３２ｂに電圧を供給する電源部Ｖｃとから構成されている。第１のホールセンサ３２ａは、正極入力端子３２ａ（Ａ）と正極出力端子３２ａ（Ｂ）と負極入力端子３２ａ（Ｃ）と負極出力端子３２ａ（Ｄ）とから構成され、また、第２のホールセンサ３２ｂは、正極入力端子３２ｂ（Ｅ）と正極出力端子３２ｂ（Ｆ）と負極入力端子３２ｂ（Ｇ）と負極出力端子３２ｂ（Ｈ）とから構成されており、正極出力端子３２ａ（Ｂ）と負極出力端子３２ａ（Ｄ）とから第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａが出力され、また、正極出力端子３２ｂ（Ｆ）と負極出力端子３２ｂ（Ｈ）とから第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂが出力される。
【００４１】
信号処理部２０は、ホールセンサ３２ａ，３２ｂからの出力に基づいて位置検出を行うものである。一般に直方体磁石３１とホールセンサ３２ａ，３２ｂの位置関係など、位置検出装置３０の構成を最適化しても、直方体磁石３１の移動に伴い直線的に磁束密度が変化する範囲というのは、概ね移動する直方体磁石３１の長辺の長さの７〜８割程度である。
【００４２】
本発明は、移動磁石と２個のホールセンサの位置関係により、２個のホールセンサの出力電圧の差を用いて位置検出を行う場合と、２個のホールセンサの出力電圧の和を用いて位置検出を行う場合とを、使い分けることが特徴である。
【００４３】
本発明においては、直方体磁石３１の移動範囲を３分割する。この磁石３１の移動範囲の３分割は、直方体磁石３１の移動範囲を約４等分したうちの中央２ヶ所と、一端の１ヶ所と、別一端の１ヶ所となるように３分割するものである。
【００４４】
直方体磁石３１の移動範囲の中心において、対象に分割することで、移動範囲の端点付近での精度が両端点で同じとなる。言い換えれば、直方体磁石３１の移動範囲の中心で対象でないと、両端点付近での精度が変わる。すなわち、どちらかの端点付近の精度が悪化することになる。さらに、直方体磁石３１の移動範囲を約４等分して、その中央２ヶ所部分と、その他端点という風に分割することで、両端点付近の精度と、中央部分の精度が、近付くことが多い。
【００４５】
本発明における信号処理部２０は、この３分割した移動範囲のうち中央部分については、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うものである。
【００４６】
また、３分割した移動範囲のうち中央部分については、ホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うものである。
【００４７】
また、ホールセンサ３２ａ，３２ｂは、２個を１つのパッケージに一体に封入している。２個のホールセンサの特性（感度やオフセット）が、あまりにかけはなれていると位置検出精度が悪化する。２個のホールセンサの特性を揃えるために、例えば、製造段階でウェハのとなりあった場所にある２個のホールセンサを１つのパッケージに納めることで、上述した問題が解決でき、高精度な位置検出装置を構成することができる。
【００４８】
また、ホールセンサ３２ａ，３２ｂは、磁気増幅を行うための磁性体チップを有していない。ホールセンサ３２ａ，３２ｂが内部に磁性体チップを有しており、センサ部分の検出磁場を増幅する構成が知られているが、本発明の構成では磁性体チップの磁気飽和が問題になり、広い範囲で正確に位置検出を行うのが困難である。磁気増幅していないホールセンサを用いることで、広い範囲を正確に位置検出できる。
【００４９】
このような構成を採ることにより、磁石の移動に伴い直線的に磁束密度が変化する範囲が、移動磁石の長辺の長さを１００としたとき、１２０程度まで広がる。つまり、磁石のサイズを小さくしても、５ｍｍをこえる範囲で高精度に位置検出を行うことができる。
【００５０】
ホールセンサが、増幅器を有したホールＩＣの場合、出力信号線の数をホールセンサに比べて低減できるので、実装基板の省スペース化と、外部ノイズの影響を低減できる。
【００５１】
また、このような位置検出装置を用いた電子機器を提供することができる。本発明の位置検出装置は、デジタルカメラやカムコーダ、カメラ付き携帯電話などに代表される、カメラ部を有した電子機器に好適であり、オートフォーカスや光学ズーム、光学手ブレ補正など、内部で高精度にレンズやＣＣＤなどの位置検出を行う際、好適に使用可能である。
【００５２】
以下に図２に示した位置検出回路の動作について説明する。
【００５３】
位置検出装置３０は、２個のホールセンサ３２ａ、３２ｂの駆動回路１９と、このホールセンサ３２ａ、３２ｂからの出力に基づいて位置検出を行う信号処理回路２０とを備えている。
【００５４】
第１のホールセンサ３２ａの正極入力端子３２ａ（Ａ）と、第２のホールセンサ３２ｂの正極入力端子３２ｂ（Ｅ）とを接続し、第１のホールセンサ３２ａの負極入力端子３２ａ（Ｃ）と、第２のホールセンサ３２ｂの負極入力端子３２ｂ（Ｇ）とを接続して駆動回路１９の入力端子とする。
【００５５】
第１のホールセンサ３２ａの正極出力端子３２ａ（Ｂ）と負極出力端子３２ａ（Ｄ）は、信号処理回路２０の第１の差動増幅器２１ａに接続され、第２のホールセンサ３２ｂの正極出力端子３２ｂ（Ｆ）と負極出力端子３２ｂ（Ｈ）は、信号処理回路２０の第２の差動増幅器２１ｂに接続される。第１の差動増幅器２１ａの出力端子と第２の差動増幅器２１ｂの出力端子は、ＡＤコンバータに入力され、適宜出力を計算する計算処理部２２に伝達される。
【００５６】
このような駆動・処理回路によって、第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂを用いた差信号（Ｖａ−Ｖｂ）、和信号（Ｖａ＋Ｖｂ）、差／和信号（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の値である出力値Ｖｏが、直方体磁石３１の位置に対応したものになる。
【００５７】
本発明の構成では、第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂの入力端子を並列に接続しているが、これは特に並列接続に限定されるものではない。また、差動増幅器２１ａと２１ｂについても、より高精度な計装アンプを用いてもよいことは言うまでもない。また、２１ａと２１ｂの信号をＡＤ変換して、（Ｖａ−Ｖｂ）、（Ｖａ＋Ｖｂ）、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の値を計算処理部で計算して求めたが、別途差動増幅器などを設けて、アナログ信号のままで、（Ｖａ−Ｖｂ）、（Ｖａ＋Ｖｂ）、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の値を求めることもできる。
【００５８】
＜本発明の位置検出方法＞
次に、位置検出方法について説明する。
【００５９】
従来の位置検出方法は、２個のホールセンサ３２ａ、３２ｂの差出力もしくは差／和出力のみを用いて、直方体磁石３１の位置を検出していた。
【００６０】
本発明の位置検出方法は、従来の方法とは異なり、直方体磁石３１の位置に応じて、第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂより演算した、（Ｖａ−Ｖｂ）、（Ｖａ＋Ｖｂ）、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）を使いわけて、直方体磁石３１の位置を検出する。
【００６１】
具体的には、直方体磁石３１の移動範囲を約４等分し、真ん中の２ヶ所部分を第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂより演算した（Ｖａ−Ｖｂ）もしくは（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）を用いて位置検出し、約４等分した移動範囲の真ん中の２ヶ所部分以外は、（Ｖａ＋Ｖｂ）を用いて位置検出を行うと、良好な特性が得られることが多い。
【００６２】
＜位置検出装置の各実施例＞
実施例１
次に、位置検出装置３０の具体的な実施例１について説明する。
【００６３】
７ｍｍ（±３．５ｍｍ）の位置検出範囲を、位置検出範囲の０．１％以内の位置検出精度で位置検出する場合について示す。図１における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。
【００６４】
後述する図１０（ａ），（ｂ）に示すように、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さＡ１＝６．３ｍｍ、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さＡ２＝４．７ｍｍ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）Ａ３＝２．３ｍｍとする。
【００６５】
また、直方体磁石３１のホールセンサ３２ａ、３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ、３２ｂの感磁部の中心までの距離Ｂ１＝２．２ｍｍ、第１のホールセンサ３２ａの感磁部の中心と第２のホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離Ｂ２＝３．１ｍｍとする。
【００６６】
上記設計の際、ホールセンサ３２ａ、３２ｂを１つのパッケージ内に搭載する方が、ホールセンサ３２ａ、３２ｂの配置誤差が小さくなり、位置検出装置の高精度化に貢献できる。また、例えばＳｉ基板上にホールセンサ３２ａ、３２ｂを設ける事も可能である。
【００６７】
従って、第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂとを、１つのパッケージ内に封入することが望ましい。
【００６８】
図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ）乃至（ｃ）は、直方体磁石の移動距離に対するホールセンサの出力電圧もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図である。
【００６９】
図３（ａ）は、磁石の移動距離に対する第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａの変化ａ１、及び磁石の移動距離に対する第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの変化ｂ１を示す図である。図３（ｂ）は、磁石の移動距離に対する第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂとの出力電圧の差（Ｖａ−Ｖｂ）の変化ｃ１及び出力電圧の和（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｄ１を示す図である。
【００７０】
図４（ａ）は、磁石の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分（−１．７５ｍｍ〜＋１．７５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）の変化ｅ１及び理想直線ｆ１を示す図である。
【００７１】
図４（ｂ）は、４等分した移動距離の真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第１のホールセンサ３２ａに近い部分（−３．５ｍｍ〜−１．７５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｇ１及び理想直線ｈ１を示す図である。
【００７２】
図４（ｃ）は、４等分した移動距離の真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第２のホールセンサ３２ｂに近い部分（１．７５ｍｍ〜３．５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｉ１及び理想直線ｊ１を示す図である。
【００７３】
磁気シミュレーションの前提として、２個のホールセンサ３２ａ、３２ｂの感度を２．２ｍＶ／ｍＴ（一般的なホールセンサの感度）、直方体磁石３１の残留磁束密度Ｂｒを１３００ｍＴ（一般的なネオジム焼結磁石の値）として行った。
【００７４】
図４（ａ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【００７５】
図４（ｂ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第１のホールセンサ３２ａに近い部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【００７６】
図４（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第２のホールセンサ３２ｂに近い部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【００７７】
ここで、図４（ａ）に記載した理想直線ｆ１は、直方体磁石３１の移動距離が−１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が＋１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【００７８】
図４（ｂ）に記載した理想直線ｈ１は、この直方体磁石３１の移動距離が、−３．５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が、−１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【００７９】
図４（ｃ）に記載した理想直線ｊ１は、この直方体磁石３１の移動距離が、＋１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が、＋３．５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【００８０】
一般的には、この理想直線上の値を用いて位置検出を行うため、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）が理想直線ｆ１からのズレが大きい場合もしくは、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が理想直線ｈ１からのズレが大きい場合もしくは、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が理想直線ｊ１からのズレが大きい場合、位置検出誤差が大きくなる。
【００８１】
図５（ａ）乃至（ｃ）は、理想直線と図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ）乃至（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果のズレとから換算した磁石の移動距離に対する位置検出誤差を示す図である。
【００８２】
図５（ａ）は、図４（ａ）に示したシミュレーション結果ｅ１と理想直線ｆ１とのズレから換算した位置検出における誤差ｐ１を示した図である。図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示したシミュレーション結果ｇ１と理想直線ｈ１とのズレから換算した位置検出における誤差ｑ１を示した図である。図５（ｃ）は、図４（ｃ）に示したシミュレーション結果ｉ１と理想直線ｊ１とのズレから換算した位置検出における誤差ｒ１を示した図である。図５（ｄ）は、図５（ａ）乃至（ｃ）の全範囲位置誤差を示す図である。
【００８３】
図５（ａ）及至（ｃ）に示す結果より、位置検出誤差は最大でも５．０μｍ程度であり、分解能は全ストローク７ｍｍに対して０．０７％と高精度な位置検出を達成していることがわかる。
【００８４】
当然、図４（ａ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｆ１としてもかまわない。さらに図４（ｂ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｈ１としてもかまわない。さらに図４（ｃ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｊ１としてもかまわない。最小２乗法で求めた直線を理想直線とすると、さらに位置検出誤差は小さくなり、分解能は高くなる。また、上述したように、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、演算方法を変更させたが、完全に４等分でなくとも良い。
【００８５】
実施例２
次に、位置検出装置３０の具体的な実施例２について説明する。
【００８６】
７ｍｍ（±３．５ｍｍ）の位置検出範囲を、位置検出範囲の０．１％以内の位置検出精度で位置検出する場合について示す。図１における各構成部品のパラメータの最適値の設計例を説明する。
【００８７】
後述する図１１（ａ），（ｂ）に示すように、直方体磁石３１の長辺方向Ｘの長さＡ１＝７．０ｍｍ、直方体磁石３１の短辺方向Ｙの長さＡ２＝５．８ｍｍ、直方体磁石３１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）Ａ３＝１．８ｍｍとする。
【００８８】
また、直方体磁石３１のホールセンサ３２ａ、３２ｂに対向する平面１００からホールセンサ３２ａ、３２ｂの感磁部の中心までの距離Ｂ１＝３．３６ｍｍ、第１のホールセンサ３２ａの感磁部の中心と第２のホールセンサ３２ｂの感磁部の中心との距離Ｂ２＝５．１ｍｍとする。
【００８９】
上記設計の際、ホールセンサ３２ａ、３２ｂを１つのパッケージ内に搭載する方が、ホールセンサ３２ａ、３２ｂの配置誤差が小さくなり、位置検出装置の高精度化に貢献できる。また、例えばＳｉ基板上にホールセンサ３２ａ、３２ｂを設ける事も可能である。
【００９０】
従って、第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂとを、１つのパッケージ内に封入することが望ましい。
【００９１】
図６（ａ），（ｂ）及び図７（ａ）乃至（ｃ）は、直方体磁石の移動距離に対するホールセンサの出力電圧もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図である。
【００９２】
図６（ａ）は、磁石の移動距離に対する第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａの変化ａ２、及び磁石の移動距離に対する第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの変化ｂ２を示す図である。図６（ｂ）は、磁石の移動距離に対する第１のホールセンサ３２ａと第２のホールセンサ３２ｂとの出力電圧の差（Ｖａ−Ｖｂ）の変化ｃ２及び出力電圧の和（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｄ２を示す図である。
【００９３】
図７（ａ）は、磁石の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分（−１．７５ｍｍ〜＋１．７５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｅ２及び理想直線ｆ２を示す図である。
【００９４】
図７（ｂ）は、４等分した移動距離の真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第１のホールセンサ３２ａに近い部分（−３．５ｍｍ〜−１．７５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｇ２及び理想直線ｈ２を示す図である。
【００９５】
図７（ｃ）は、４等分した移動距離の真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第２のホールセンサ３２ｂに近い部分（１．７５ｍｍ〜３．５ｍｍ）において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）の変化ｉ２及び理想直線ｊ２を示す図である。
【００９６】
磁気シミュレーションの前提として、２個のホールセンサ３２ａ、３２ｂの感度を２．２ｍＶ／ｍＴ（一般的なホールセンサの感度）、直方体磁石３１の残留磁束密度Ｂｒを１３００ｍＴ（一般的なネオジム焼結磁石の値）として行った。
【００９７】
図７（ａ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【００９８】
図７（ｂ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第１のホールセンサ３２ａに近い部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【００９９】
図７（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果より、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、真ん中の２ヶ所部分以外のうち、第２のホールセンサ３２ｂに近い部分において第１のホールセンサ３２ａのホール出力電圧Ｖａと第２のホールセンサ３２ｂのホール出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が、高い線形性を持ち、理想直線とよく一致することが分かる。
【０１００】
ここで、図７（ａ）に記載した理想直線ｆ２は、直方体磁石３１の移動距離が−１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ、Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が＋１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【０１０１】
図７（ｂ）に記載した理想直線ｈ２は、この直方体磁石３１の移動距離が、−３．５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が、−１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【０１０２】
図７（ｃ）に記載した理想直線ｊ２は、この直方体磁石３１の移動距離が、＋１．７５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）と、この直方体磁石３１の移動距離が、＋３．５ｍｍにおける２個のホールセンサ３２ａ，３２ｂの出力電圧Ｖａ，Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）とを結んだ直線である。
【０１０３】
一般的には、この理想直線上の値を用いて位置検出を行うため、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）が理想直線ｆ２からのズレが大きい場合もしくは、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が理想直線ｈ２からのズレが大きい場合もしくは、第１のホールセンサ３２ａの出力電圧Ｖａと、第２のホールセンサ３２ｂの出力電圧Ｖｂの値を用いて演算した値（Ｖａ＋Ｖｂ）が理想直線ｊ２からのズレが大きい場合、位置検出誤差が大きくなる。
【０１０４】
図８（ａ）乃至（ｃ）は、理想直線と図６（ａ），（ｂ）及び図７（ａ）乃至（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果のズレとから換算した磁石の移動距離に対する位置検出誤差を示す図である。
【０１０５】
図８（ａ）は、図７（ａ）に示したシミュレーション結果ｅ２と理想直線ｆ２とのズレから換算した位置検出における誤差ｐ２を示した図である。図８（ｂ）は、図７（ｂ）に示したシミュレーション結果ｇ２と理想直線ｈ２とのズレから換算した位置検出における誤差ｑ２を示した図である。図８（ｃ）は、図７（ｃ）に示したシミュレーション結果ｉ２と理想直線ｊ２とのズレから換算した位置検出における誤差ｒ２を示した図である。図８（ｄ）は、図８（ａ）乃至（ｃ）の全範囲位置誤差を示す図である。
【０１０６】
図８（ａ）及至（ｃ）に示す結果より、位置検出誤差は最大でも２．１μｍ程度であり、分解能は全ストローク７ｍｍに対して０．０３％と高精度な位置検出を達成していることがわかる。
【０１０７】
当然、図７（ａ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｆ２としてもかまわない。さらに図７（ｂ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｈ２としてもかまわない。さらに図７（ｃ）で示したシミュレーション結果から最小２乗法で求めた直線を理想直線ｊ２としてもかまわない。最小２乗法で求めた直線を理想直線とすると、さらに位置検出誤差は小さくなり、分解能は高くなる。また、上述したように、直方体磁石３１の移動距離を４等分し、演算方法を変更させたが、完全に４等分でなくとも良い。
【０１０８】
＜比較例＞
比較例として、従来の方法を用いて、上述した実施例と同様に、広い温度範囲において、７ｍｍ（±３．５ｍｍ）の位置検出範囲を、位置検出する場合について説明する。
【０１０９】
図９（ａ），（ｂ）は、比較例として従来の磁石とホールセンサを用いた位置検出装置の概略構成図で、図９（ａ）は断面図、図９（ｂ）は上面図である。図中符号４１はホールセンサに対向する平面２００に垂直に単極着磁された直方体磁石、４２ａ，４２ｂはホールセンサ、４３はホールセンサ４２ａ，４２ｂを実装している基板を示している。
【０１１０】
また、図中符号Ｃ１は直方体磁石４１の長辺方向Ｘの長さ、Ｃ２は直方体磁石４１の短辺方向Ｙの長さ、Ｃ３は直方体磁石４１の厚み方向Ｚの長さ（磁石の着磁方向の長さ）を示している。また、Ｄ１は、直方体磁石４１のホールセンサ４２ａ，４２ｂに対向する平面２００からホールセンサ４２ａ，４２ｂの感磁部の中心までの距離、Ｄ２はホールセンサ４２ａの感磁部の中心とホールセンサ４２ｂの感磁部の中心との距離を示している。
【０１１１】
この比較例では、直方体磁石４１は、図中に示すｘ軸方向にのみ移動する。また、直方体磁石４１の移動方向に対して水平な平面状にホールセンサ４２ａ、４２ｂを配置する。
【０１１２】
図１０（ａ）乃至（ｄ）及び図１１（ａ）乃至（ｄ）は、図１に示した本発明の位置検出装置の構成と、従来の位置検出装置の構成を比較用の等倍図として示す図で、（ａ）は本発明による構成の断面図、（ｂ）は本発明による構成の上面図、（ｃ）は従来の構成の断面図、（ｄ）は従来の構成の上面図である（図１０は、実施例１の構成を、図１１は実施例２の構成を示している）。ここで、図１０（ａ），（ｂ）及び図１１（ａ），（ｂ）におけるホールセンサ３２ａ，３２ｂは１つのパッケージに一体に封入されたセンサを示している。
【０１１３】
位置検出範囲の０．１％以内の位置検出精度で位置検出を行うには、図１０（ｃ），（ｄ）及び図１１（ｃ），（ｄ）に示すように、直方体磁石４１の長辺方向Ｘの長さＣ１＝１５．４ｍｍ、直方体磁石４１の短辺方向Ｙの長さＣ２＝１５．３ｍｍ、直方体磁石４１の厚み方向Ｚの長さＣ３＝４．３ｍｍ、直方体磁石４１のホールセンサに対向する面からホールセンサの感磁部までの距離Ｄ１＝６．３ｍｍ、ホールセンサ４２ａの感磁部の中心とホールセンサ４２ｂの感磁部の中心との距離Ｄ２＝１１．６ｍｍとなる。
【０１１４】
これにより、本発明に係る図１０（ａ），（ｂ）及び図１１（ａ），（ｂ）に示す位置検出装置３０の構成は、比較用の図１０（ｃ），（ｄ）及び図１１（ｃ），（ｄ）に示す位置検出装置４０の従来例の構成に比べて、位置検出装置全体の大きさと厚さを著しく小さくすることができるという効果を得ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明に係る位置検出装置の概略構成図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。
【図２】図１に示した位置検出装置の位置検出回路例の構成図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、実施例１における直方体磁石の移動距離に対するホールセンサ部の磁束密度もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図（その１）である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、実施例１における直方体磁石の移動距離に対するホールセンサ部の磁束密度もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図（その２）である。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、実施例１における理想直線と図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ）乃至（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果のズレとから換算した磁石の移動距離に対する位置検出誤差を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、実施例２における直方体磁石の移動距離に対するホールセンサ部の磁束密度もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図（その１）である。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は、実施例２における直方体磁石の移動距離に対するホールセンサ部の磁束密度もしくは演算後の値を磁気シミュレーションから求めた結果を示す図（その２）である。
【図８】（ａ）乃至（ｄ）は、実施例２における理想直線と図６（ａ），（ｂ）及び図７（ａ）乃至（ｃ）に示した磁気シミュレーション結果のズレとから換算した磁石の移動距離に対する位置検出誤差を示す図である。
【図９】比較例として従来の磁石とホールセンサを用いた位置検出装置の概略構成図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。
【図１０】本発明の位置検出装置の実施例１の構成と、従来の位置検出装置の構成を比較用の等倍図として示す図で、（ａ）は本発明による構成の断面図、（ｂ）は本発明による構成の上面図、（ｃ）は従来の構成の断面図、（ｄ）は従来の構成の上面図である。
【図１１】本発明の位置検出装置の実施例２の構成と、従来の位置検出装置の構成を比較用の等倍図として示す図で、（ａ）は本発明による構成の断面図、（ｂ）は本発明による構成の上面図、（ｃ）は従来の構成の断面図、（ｄ）は従来の構成の上面図である。
【図１２】従来のホールセンサを用いた従来の位置検出方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１１ 第１のホールセンサ
１２ 第２のホールセンサ
１９ 駆動回路
２０ 信号処理回路
２１ａ，２１ｂ 差動増幅器
２２ 演算処理計算部
２３ 永久磁石
３０ 位置検出装置
３１，４１ 直方体磁石
３２ａ，４２ａ 第１のホールセンサ
３２ｂ，４２ｂ 第２のホールセンサ
３２ａ（Ａ），３２ｂ（Ｅ） 正極入力端子
３２ａ（Ｂ），３２ｂ（Ｆ） 正極出力端子
３２ａ（Ｃ），３２ｂ（Ｇ） 負極入力端子
３２ａ（Ｄ），３２ｂ（Ｈ） 負極出力端子
３３，４３ 基板
１００ 平面
２００ 平面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置され、感磁方向が前記基板に対して垂直である２個の磁気センサを１組としてなる磁束検出手段と、
前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ前記基板に平行な平面内を移動可能に支持され、前記基板に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された磁石からなる磁束発生手段と、
前記磁気センサからの出力に基づいて位置検出を行う信号処理手段とを備え、
該信号処理手段が、
前記磁石の移動範囲を３分割し、該３分割した移動範囲のうち中央部分については、前記磁気センサの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、前記３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
基板上に配置され、感磁方向が前記基板に対して垂直である２個の磁気センサを１組としてなる磁束検出手段と、
前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ前記基板に平行な平面内を移動可能に支持され、前記基板に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された磁石からなる磁束発生手段と、
前記磁気センサからの出力に基づいて位置検出を行う信号処理手段とを備え、
該信号処理手段が、
前記磁石の移動範囲を３分割し、該３分割した移動範囲のうち中央部分については、前記磁気センサの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、前記３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うことを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
前記３分割は、前記磁石の移動範囲を約４等分したうちの中央２ヶ所と、一端の１ヶ所と、他の一端の１ヶ所となるように３分割することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線の中点と、前記磁石の移動範囲の中点とが同じであることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記磁気センサを１つのパッケージに一体に封入していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記磁気センサは、磁気増幅を行うための磁性体チップを有していないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記磁気センサは、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのIII−Ｖ族化合物半導体を含むホールセンサであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記磁気センサは、Ｓｉ、ＧｅなどのIV族半導体を含むホールセンサであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の位置検出装置を用いたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
基板上に配置され、感磁方向が前記基板に対して垂直である２個の磁気センサを１組としてなる磁束検出手段と、
前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ前記基板に平行な平面内を移動可能に支持され、前記基板に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された磁石からなる磁束発生手段と、
前記磁気センサからの出力に基づいて位置検出を行う信号処理手段とを備え、
該信号処理手段が、
前記磁石の移動範囲を３分割し、該３分割した移動範囲のうち中央部分については、前記磁気センサの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、前記３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
基板上に配置され、感磁方向が前記基板に対して垂直である２個の磁気センサを１組としてなる磁束検出手段と、
前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線に対して平行方向に、かつ前記基板に平行な平面内を移動可能に支持され、前記基板に対して垂直方向にＮ極とＳ極が着磁された磁石からなる磁束発生手段と、
前記磁気センサからの出力に基づいて位置検出を行う信号処理手段とを備え、
該信号処理手段が、
前記磁石の移動範囲を３分割し、該３分割した移動範囲のうち中央部分については、前記磁気センサの出力をそれぞれＶａ及びＶｂとした場合に、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行い、前記３分割した移動範囲のうち両端部分については、（Ｖａ＋Ｖｂ）の関係式を用いて位置検出を行うことを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
前記３分割は、前記磁石の移動範囲を約４等分したうちの中央２ヶ所と、一端の１ヶ所と、他の一端の１ヶ所となるように３分割することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記磁気センサの感磁部の中心間を結ぶ直線の中点と、前記磁石の移動範囲の中点とが同じであることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記磁気センサを１つのパッケージに一体に封入していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記磁気センサは、磁気増幅を行うための磁性体チップを有していないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記磁気センサは、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどのIII−Ｖ族化合物半導体を含むホールセンサであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記磁気センサは、Ｓｉ、ＧｅなどのIV族半導体を含むホールセンサであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の位置検出装置を用いたことを特徴とする電子機器。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−９６５４０（Ｐ２０１０−９６５４０Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６５５１６（Ｐ２００８−２６５５１６）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
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