JP5040658B2 - 位置検出装置、二次元位置計測装置、光学機器および位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置検出装置とこれを用いた光学機器に関する。

磁石と磁気センサから構成される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像ブレ補正装置に組み込んだものが、下記特許文献１に開示されている（特許文献１参照）。

特開２００２−２２９０９０号公報

しかしながら、上述した装置では、位置検出方向の位置ごとに、検出方向と直交する方向の相対移動量に対する検出信号の誤差成分値の変動量が大きく、位置検出精度の低下を招くという問題があった。

請求項１の発明の位置検出装置は、相対的に移動する第１部材と第２部材との第１方向の相対位置を検出する位置検出装置であって、第１部材は、第１領域に備えられＳ極の磁気を発生する第１磁気発生部と、第１領域において第１方向に備えられ第１磁気発生部よりも磁気の発生量が低い第１部分と、第１領域から第１方向に間隔を隔てた第２領域に備えられＮ極の磁気を発生する第２磁気発生部と、第２領域において第１方向に備えられ第２磁気発生部よりも磁気の発生量が低い第２部分と、第１領域と第２領域との間の第３領域に備えられ第１磁気発生部及び第２磁気発生部よりも磁気の発生量が低い第３部分とを含み、第２部材は、第１磁気発生部及び第２磁気発生部から発生する磁気を検出する磁気検出部を有し、第１部分は、第１方向に沿って第２磁気発生部から離れるほど、前記第１部材と前記第２部材との対向方向及び第１方向と直交する第２方向の幅が狭くなり、第２部分は、第１方向に沿って第１磁気発生部から離れるほど第２方向の幅が狭くなることを特徴とする。
請求項６の発明の位置検出装置は、相対的に移動する第１部材と第２部材との第１方向の相対位置を検出する位置検出装置であって、第１部材は、第１領域に第１方向と直交する方向に互いに離間して備えられＳ極の磁気を発生する第１及び第２磁気発生部と、第１領域から第１方向に間隔を隔てた第２領域に第１方向と直交する方向に互いに離間して備えられＮ極の磁気を発生する第３及び第４磁気発生部と、第１領域と第２領域の間の第３領域に備えられ、第１及び第２磁気発生部及び第３及び第４磁気発生部よりも磁気の発生量が低い第１部分とを含み、第２部材は、第１及び第２磁気発生部及び第３及び第４磁気発生部から発生する磁気を検出する磁気検出部を有し、第１磁気発生部と第２磁気発生部との間隔、および第３磁気発生部と第４磁気発生部との間隔は、それぞれ、第１方向に沿って変化することを特徴とする。
請求項１２の発明の位置検出方法は、相対的に移動する第１部材と第２部材との第１方向の相対位置を検出する位置検出方法であって、第１部材は、第１領域に備えられＳ極の磁気を発生させ、第１領域において第１方向に備えられ第１磁気発生部よりも磁気の発生量が低い磁気を第１部分より発生させ、第１領域から第１方向に間隔を隔てた第２領域に備えられ第２磁気発生部よりＮ極の磁気を発生させ、第２領域において第１方向に備えられ第２磁気発生部よりも磁気の発生量が低い磁気を第２部分より発生させ、第１領域と第２領域との間の第３領域に備えられ第１磁気発生部及び第２磁気発生部よりも磁気の発生量が低い磁気を第３部分より発生させ、第２部材は、第１磁気発生部及び第２磁気発生部から発生する磁気を磁気検出部により検出し、第１部分は、第１方向に沿って第２磁気発生部から離れるほど、第１部材と第２部材との対向方向及び第１方向と直交する第２方向の幅が狭くなり、第２部分は、第１方向に沿って第１磁気発生部から離れるほど第２方向の幅が狭くなることを特徴とする。

本発明によれば、より正確な位置検出が可能となる位置検出装置を提供できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態による振れ補正機能付きカメラの概念図である。 図２（ａ）（ｂ）は、カメラに搭載される振れ補正装置の正面図、およびＡ−Ａ断面図である。 図３（ａ）（ｂ）は、第１の実施の形態による位置検出装置の平面図、およびＢ−Ｂ矢視図である。 図４は、検出方向の磁気検出素子の出力特性を示すグラフである。 図５は、非検出方向の磁気検出素子の出力特性を示すグラフである。 図６は、Ｎ極、Ｓ極それぞれの略中央の無磁部が略台形形状の場合の、非検出方向の磁気検出素子の出力特性を示すグラフである。 図７は、比較例の位置検出装置の特性を示すグラフである。 図８は、第１の実施の形態における位置検出装置の変形例を示す図である。 図９（ａ）（ｂ）は、第１の実施の形態における位置検出装置の別の変形例を示す図であり、図９（ａ）は矩形数が各極２個ずつの場合、図９(ｂ)は矩形数が各極３個ずつの場合である。 図１０（ａ）（ｂ）は、第１の実施の形態における位置検出装置の別の変形例を示す図であり、低磁部領域として楔形状の溝を形成した場合の、図１０（ａ）が平面図、図１０（ｂ）が断面図である。 図１１（ａ）（ｂ）は、第１の実施の形態における位置検出装置の別の変形例を示す図であり、位置検出方向に対して磁石に勾配を持たせた場合の、図１１（ａ）が平面図、図１１（ｂ）が断面図である。 図１２（ａ）（ｂ）は、第２の実施の形態による位置検出装置を備えた振れ補正装置の構成を示す概略図である。 図１３（ａ）（ｂ）は、第２の実施の形態による位置検出装置の平面図、およびｂ−ｂ矢視図である。 図１４（ａ）（ｂ）は、比較例の位置検出装置の平面図、およびｂ−ｂ矢視図である。 図１５は、検出方向の磁気検出素子の出力特性を示すグラフである。 図１６は、非検出方向の磁気検出素子の出力特性を示すグラフである。 図１７は、第２の実施の形態および比較例における位置検出装置の磁場強度のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１８（ａ）（ｂ）は、第３の実施の形態による位置検出装置の平面図、およびｂ−ｂ矢視図である。 図１９（ａ）〜（ｃ）は、第４の実施の形態による位置検出装置の平面図、ｂ−ｂ矢視図、およびｃ−ｃ矢視図である。

《第１の実施の形態》
図１〜６を用いて、本発明の第１の実施の形態による位置検出装置について詳細に説明する。第１の実施の形態では、位置検出装置を振れ補正機能付きカメラに適用する例を説明する。図１は、第１の実施の形態による振れ補正機能付きカメラの概念図である。図２（ａ）（ｂ）は、カメラに搭載される振れ補正装置の正面図、およびＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、カメラは、カメラ本体１０と、カメラ本体１０に対して着脱可能な交換レンズ鏡筒２０とから構成される。カメラ本体１０にはＣＣＤ等の撮像素子３０が設置され、撮像素子３０には、レンズ鏡筒２０に収容される撮影光学系（不図示）を介して被写体像が結像される。レンズ鏡筒２０内には、振れ補正装置２１が設けられている。振れ補正装置２１は、撮影時のカメラに発生するピッチング（縦振れ）とヨーイング（横振れ）（以下、カメラの振れと呼ぶ）による像ブレを光学的に補正するものである。そのため、カメラ本体１０には、カメラの振れを検出する角速度センサ（ジャイロ）１１Ｘ、１１Ｙが設けられている。

図２（ａ）、（ｂ）に詳細に示すように、振れ補正装置２１は、補正レンズ２１１と、ジャイロ１１Ｘ、１１Ｙで検出したカメラの振れに応じて補正レンズ２１１を２次元移動させる補正アクチュエータ２１２Ｘ、２１２Ｙ（以下、総称して２１２とする）と、補正アクチュエータ２１２により移動した補正レンズ２１１の位置を互いに直交する２方向で検出する位置検出装置２１３Ｘおよび２１３Ｙ（以下、総称して２１３とする）とを備えている。

補正アクチュエータ２１２Ｘは、図２（ｂ）に示すように、コイル２１２ａ、磁石２１２ｂ、およびヨーク２１２ｃからなるボイスコイルモータである。位置検出装置２１３Ｘは、磁石２１３ａ、磁気検出素子２１３ｂ、およびヨーク２１３ｃを備える磁気センサであり、補正レンズ２１１のＸ方向、すなわち図１に示すようにカメラを横位置とした場合の水平方向の位置を検出する。なお、補正アクチュエータ２１２Ｙおよび位置検出装置２１３Ｙの構成は、それぞれ補正アクチュエータ２１２Ｘおよび位置検出装置２１３Ｘと同様である。位置検出装置２１３Ｙは、補正レンズ２１１のＹ方向、すなわち図１に示すようにカメラを横位置とした場合の鉛直方向の位置を検出する。Ｘ方向およびＹ方向は互いに直交し、かつレンズ鏡筒２０の光軸に直交する。

図１に示すように、ジャイロ１１Ｘ、１１Ｙの振れ検出信号、位置検出装置２１３の位置検出信号は、カメラ本体１０内に設けられるＣＰＵ１２に入力され、ＣＰＵ１２は、振れが補正されるように、ＶＣＭドライバ１３を介して補正アクチュエータ２１２を駆動する。

位置検出装置２１３について、図３（ａ）（ｂ）を用いて説明する。位置検出装置２１３は、それぞれ、レンズ鏡筒２０に固着される固定部材２２と、振れ補正レンズ２１１に接続されて可動する可動部材２３を有する。図３（ａ）は見やすくするために固定部材２２を省略した平面図、図３（ｂ）はＢ−Ｂ矢視図である。位置検出装置２１３Ｙは、図３（ａ）に示す検出方向がＹ方向に一致するように配置され、位置検出装置２１３Ｘは検出方向がＸ方向に一致するように配置される。

可動部材２３には磁石２１３ａが固着され、固定部材２２には磁石２１３ａが発生する垂直方向の磁気を検出する磁気検出素子２１３ｂが、磁石２１３ａと対向して固着されている。また、磁気検出素子２１３ｂと磁石２１３ａとの間隔（垂直方向の距離）は一定に保たれ、磁石２１３ａに対して相対移動する際でも、その間隔を変えることはない。

図３（ａ）（ｂ）に示すように、磁石２１３ａは位置検出方向の一端側にＮ極が配置され、他端側にＳ極が配置される。そして、Ｎ極とＳ極との間には無磁部領域ＮＭが配置される。無磁部領域ＮＭは、磁気検出素子２１３ｂの検出信号が位置検出方向に対して略リニアとなるように設定される。磁石２１３ａのＮ極およびＳ極のそれぞれの非検出方向の略中央には無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂが設けられている。この無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂは、図３（ａ）に示すように、磁石２１３ａの中心から位置検出方向の距離に応じて、無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂの幅がそれぞれ無磁部領域ＮＭから離れるにつれて、連続的に狭くなるような略台形に設定されている。ここで、位置検出方向は磁気検出素子２１３ｂと磁石２１３ａとが設計上の理想的な位置検出経路を相対移動する場合の移動方向を意味する。非検出方向は、位置検出方向に直交する方向を意味する。

次に、位置検出装置２１３による振れ補正レンズ２１１の位置検出動作を説明する。図３（ｂ）に示すように、磁気検出素子２１３ｂの真下の磁石２１３ａのＮ極Ｓ極間の無磁部領域ＮＭ内に、検出方向の磁場強度がゼロとなる位置がある。位置検出装置２１３は、この時の磁気検出素子２１３ｂの出力を基準とし、磁気検出素子２１３ｂの出力の差分から、可動部材２３に固定された磁石２１３ａの位置、すなわち振れ補正レンズ２１１の位置検出方向の位置を検出する。図４は、磁石２１３ａが磁気検出素子２１３ｂに対し、設計上の理想経路（位置検出経路）上を相対変位した場合における、検出方向位置と磁気検出素子２１３ｂの出力との関係を示すグラフである。設計上の理想経路は、位置検出方向に沿って、磁石２１３ａのＮ極およびＳ極のそれぞれの非検出方向の中央を通る。図４に示すグラフ上の略リニアで表される領域を位置検出領域として利用することにより、位置検出方向について精度の良い位置検出を行うことができる。なお、再現性の有る出力特性が得られるなら、略リニアでなくてもよい。

ここで、振れ補正レンズ２１１が固定部材２２に対して位置検出方向と直交する非検出方向に移動した場合を説明する。磁石２１３ａは有限の大きさであるので、磁気検出素子２１３ｂは位置検出方向と直交する非検出方向の磁場変化による影響を受ける。この非検出方向の磁場変化は、図５に実線または破線で示すように放物線を描く。このため、磁気検出素子２１３ｂの非検出方向への位置ずれが増すほど、その検出信号に与える影響が大きくなり誤差成分となる。

そこで、第１の実施の形態の位置検出装置２１３では、磁石２１３ａの各Ｎ極、Ｓ極のそれぞれの略中央に上述した台形状の無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂを設けることで、検出方向の磁場強度を低下させ、非検出方向への磁場強度分布を平均化させる効果を持たせるようにする。すなわち、無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂは、磁石２１３ａが非検出方向に変位したときの磁気検出素子２１３ｂの磁気検出量の変化を小さくするように設けられている。この効果により、図５の実線で示すように、非検出方向での磁気検出素子２１３ｂの出力が、非検出方向位置の検出方向の磁場強度がゼロとなる付近で平滑化されている。なお、図５の破線は磁石の各Ｎ極、Ｓ極のそれぞれの略中央に無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂが設定されていない場合における、非検出方向での磁気検出素子２１３ｂの出力を示す。

位置検出装置２１３の構成要素を下記の寸法に設定し、シミュレーションを行った結果を図６に示す。
（１）磁石２１３ａの厚さ：１．０ｍｍ
（２）磁石２１３ａのそれぞれの検出方向長：１．６５ｍｍ
（３）磁石２１３ａの非検出方向長：３ｍｍ
（４）無磁部領域ＮＭの幅：１．３ｍｍ
（５）無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂの磁石２１３ａ中央側の幅：０．３ｍｍ
（６）無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂの磁石２１３ａ外端部側の幅：０．１ｍｍ
（７）磁石２１３ａと磁気検出素子２１３ｂとの間隔：１．０ｍｍ

図６は、検出方向中央の位置を基準として、検出方向０．２ｍｍ、０．４ｍｍ、および０．６ｍｍの各位置において非検出方向０ｍｍで規格化した、磁気検出素子２１３ｂの出力と非検出方向位置との関係を示すグラフである。非検出方向０．４ｍｍの位置において、検出方向０．２ｍｍ、０．６ｍｍ位置での規格値が０．９９６７５３と０．９９９８７１であり、その比は１．００３１（０．３１％）である。

図７は比較例の位置検出装置の特性を示すグラフである。比較例の位置検出装置は、磁石２１３ａのＮ極およびＳ極のそれぞれの略中央に配置される無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂの幅を、０．２ｍｍで一定としたものであり、後述する第２の実施の形態（図１２参照）と同様の位置検出装置である。

図７に示すように、比較例の位置検出装置では、非検出方向０．４ｍｍの位置において、検出方向０．２ｍｍ、０．６ｍｍでの規格値が１．００２０２４と１．００６２０１であり、その比は１．０４１６８５（０．４２％）である。第１の実施の形態の位置検出装置２１３においては、規格値の比が１．００３１（０．３１％）であることから、比較例と比較して誤差が約７５％に改善されている。

すなわち、無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂの幅が一定である場合には、検出方向の変位の増加にともない、図７に示すように、非検出方向の磁場強度分布を平均化する効果が過大となる。この結果、検出方向の変位の増加にともない、非検出方向の変位が増すほど磁気検出素子２１３ｂの出力信号の誤差成分が増大する。

第１の実施の形態では、非検出方向へのずれによる位置検出の誤差を次のように低減する。すなわち、検出方向の変位の増加にともない、非検出方向の磁場強度分布の平均化の度合いを下げる。換言すると、検出方向の変位増加にともない、検出方向の磁場強度が増加するように設定する。このため、Ｎ極およびＳ極のそれぞれの略中央の無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂを略台形形状とした。その結果、図６に示すように、それぞれの検出方向の位置において、非検出方向へ変位した場合の出力変化、つまり誤差成分値の変動量を抑制している。

以上により、位置検出方向の誤差成分となる非検出方向にずれた時の出力を、任意の検出方向の位置においてほぼ同様の値に抑制している。これにより、位置検出方向に対して、誤差の少ない精度の良い位置検出を行うことができる。なお、無磁部領域が設けられていない位置検出装置と比較して、上述した比較例が作用効果を奏する点については後述する。

本発明による位置検出装置は上記第１の実施の形態に限定されず、次のように変形することができる。また、後述する第２から第４の実施の形態においても、同様に次のような変形を行うことができる。
（１）第１の実施の形態の説明では、各Ｎ極、Ｓ極のそれぞれの略中央の無磁部領域は略台形としたが、無磁部領域の形状はこれに限定されるものではない。検出方向の変位増加にともない無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂの幅がそれぞれ徐々に狭くなるような形状をしていれば、図８に示すような楔形状でもよい。また、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、磁石２１３ａの中心から磁石２１３ａの外端部方向へ離れるほど段階的に小さくなる複数の矩形を配列する形状としてもよい。また、Ｎ極とＳ極に設けられる無磁部領域ＮＭａ、ＮＭｂの少なくとも一方を台形状や楔形状等に形成してもよい。

（２）第１の実施の形態の説明では、磁石２１３ａの各Ｎ極、Ｓ極の略中央は着磁されていない無磁部領域として説明したが、磁化領域に所定形状の切り欠きを設けた一対の磁石を、設計上の理想経路に関して線対称に配列する構造としてもよい。または、一つの磁石を４つに分極したり、あるいは、４つの独立した磁気部（磁性体）を組み合わせることで位置検出装置２１３を構成することもできる。４つの独立した磁性体を用いる場合は、無磁部領域ＮＭ，ＮＭａ，ＮＭｂとしてプラスチックや銅等の非磁性体を磁性体で挟み込んで位置検出装置２１３を形成する。
（３）第１の実施の形態の説明では、磁石２１３ａの各Ｎ極、Ｓ極の略中央は無磁部領域としたが、低磁部領域としてもよい。つまり、磁石２１３ａの各Ｎ極、Ｓ極の略中央を所定の形状とした凹部を設け、磁場強度を低下させた低磁部としてもよい。具体的には、例えば図１０（ａ）〜（ｂ）に示すように磁石２１３ａの非検出方向の中央付近に、低磁部領域として溝を形成する。図１０（ａ）のＣ-Ｃ断面図、Ｂ-Ｂ断面図、およびＡ-Ａ断面図に示すように、検出方向に沿って無磁部領域ＮＭから離れるにしたがって、溝幅が狭くなる。なお、溝の壁面に勾配をつけるように設計してもよい。もしくは、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、磁石２１３ａ断面に位置検出方向に対して勾配を持たせることにより低磁部領域を形成し、位置検出方向の変位増加にともない磁場強度が増加するようにしてもよい。すなわち、低磁部領域は、磁石２１３ａのＮ極およびＳ極よりも低い磁気を発生する領域である。

（４）第１の実施の形態の説明では、可動部材２３に磁石２１３ａを、固定部材２２に磁気検出素子２１３ｂを固定したが、可動部材２３に磁気検出素子２１３ｂを、固定部材２２に磁石２１３ａを固定してもよい。
（５）磁気検出素子２１３ｂとしてホール素子や磁気抵抗効果素子などの、磁場強度に応じた出力を発生させるものを用いてもよい。
（６）位置検出装置２１３における各構成要素の寸法は、上記記載の値に限定されるものではない。

（７）第１の実施の形態の説明では、本発明の位置検出装置２１３をカメラの振れ補正レンズに利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く、あらゆる移動体の位置検出にも応用できる。すなわち、位置検出軸とは異なる他の軸に振れる可能性のある移動体の一軸方向の移動位置を精度良く検出するあらゆる位置検出装置に本発明を適用することができる。例えば、位置検出装置２１３をカメラ以外の光学機器、例えば双眼鏡、望遠鏡およびフィールドスコープ等にも利用することができる。また、レンズ鏡筒とカメラ本体が一体化したコンパクトカメラにも、位置検出装置２１３を用いることができる。
（８）第１の実施の形態の説明では、二次元方向の位置検出方向について説明したが、一軸方向のみの位置検出装置にも本発明を適用することができる。

《第２の実施の形態》
以下に、図１２〜図１９を用いて第２の実施の形態による位置検出装置を詳細に説明する。図１２（ａ）（ｂ）は、第２の実施の形態による位置検出装置を有する振れ補正装置の構成を示す概略図であり、振れ補正装置の光軸方向から見た状態を示している。第２の実施の形態による位置検出装置は、ホール素子に対して平行移動するマグネットに、検出方向に配列されたＮ極およびＳ極をそれぞれ有する磁化領域を、検出方向と直交する非検出方向に離間して複数設ける。そして、それらの磁化領域の間隙に無磁化領域を配置する。

図１２（ａ）（ｂ）に示すように、振れ補正装置１は、ブレ補正レンズ群２と、可動レンズ枠３と、Ｘ方向アクチュエータ４と、Ｙ方向アクチュエータ５と、Ｘ方向位置検出装置１００と、Ｙ方向位置検出装置２００とを備えている。なお、図１２（ａ）は振れ補正装置１のブレ補正光学系（ブレ補正レンズ群２と可動レンズ枠３を含む）の光軸が、ブレ補正光学系が収容されるレンズ鏡筒２０（図１参照）の光軸Ｉと一致した状態を示し、図１２（ｂ）はブレ補正光学系が下方、すなわちＹ方向にシフトして、ブレ補正光学系の光軸とレンズ鏡筒２０の光軸Ｉとがずれた状態を示している。なお、光軸Ｉは、レンズ鏡筒２０内に収容されるブレ補正光学系以外の光学系の光軸を意味する。

振れ補正装置１は、上記第１の実施の形態と同様に、例えばカメラの交換レンズ鏡筒２０に設置される。ジャイロ１１Ｘ、１１Ｙで検出されたカメラの振れに基づいて、Ｘ方向アクチュエータ４およびＹ方向アクチュエータ５を駆動し、ブレ補正レンズ群２を変位させることによって撮像素子３０の結像面における像ブレを低減する。以降では、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

ブレ補正レンズ群２は、レンズ鏡筒２０に収容される撮影光学系の一部を構成するレンズ群である。ブレ補正レンズ群２は、光軸Ｉに直交する２方向、すなわちＸ方向およびＹ方向に移動することによって、撮像素子３０の結像面における像ブレを改善する。可動レンズ枠３は、その内径側にブレ補正レンズ群２が固定されるレンズ支持枠である。可動レンズ枠３は、可動レンズ群支持機構部（図１（ａ）（ｂ）参照）によって、レンズ鏡筒２０に対して光軸Ｉと直交する平面に沿って移動可能に支持されている。

Ｘ方向アクチュエータ４およびＹ方向アクチュエータ５は、それぞれボイスコイルモータを備え、可動レンズ枠３をそれぞれ対応する方向に駆動する。なお、Ｘ方向およびＹ方向は、それぞれカメラを横位置で用いた場合（通常撮影時）のヨーイングおよびピッチングに対する、ブレ補正時のブレ補正レンズ群２の移動方向を表す。Ｘ方向は、カメラの通常撮影時における水平方向であり、Ｙ方向は、上下方向（鉛直方向）である。Ｘ方向アクチュエータ４およびＹ方向アクチュエータ５は、それぞれ可動レンズ枠３の外周部であって、ブレ補正レンズ群２の光軸に対して水平方向に沿った位置、及びブレ補正レンズ群２の光軸に対して下側の位置にそのコイル部が固定されている。

Ｘ方向位置検出装置１００およびＹ方向位置検出装置２００は、可動レンズ枠３のＸ方向、Ｙ方向における位置をそれぞれ検出する。Ｘ方向位置検出装置１００およびＹ方向位置検出装置２００は、それぞれＸ方向アクチュエータ４およびＹ方向アクチュエータ５に対してブレ補正レンズ群２の光軸を挟んだ反対側に配置されている。Ｘ方向位置検出装置１００およびＹ方向位置検出装置２００は、それぞれ磁気検出部１１０、２１０、および磁石１２０，２２０を備えている。

磁気検出部１１０、２１０は、レンズ鏡筒２０の鏡胴側、例えば固定部材２２（図２（ａ）参照）に固定された磁場強度センサを備えている。磁場強度センサは検出部の磁束密度に応じた出力電圧を発生するホール素子を有し、磁場強度センサに対向する磁石１２０，２２０の表面の法線方向の磁場を検出する。

磁石１２０，２２０は、例えば鉄系金属等の磁性体に着磁（磁化）処理を施したものである。磁石１２０，２２０は、可動レンズ枠３の外周部にそれぞれ固定され、可動レンズ枠３の変位に追従して、対応する磁気検出部１１０、２１０に対して光軸Ｉと直交する平面に沿って相対移動する相対移動部である。

なお、Ｘ方向位置検出装置１００とＹ方向位置検出装置２００は、それぞれの検出方向が略直交するように配置されている。したがって、例えば図１２（ｂ）に示すように可動レンズ枠３がＹ方向に変位した場合は、Ｘ方向位置検出装置１００の磁石１２０は磁気検出部１１０に対して非検出方向に移動することになる。

図１３（ａ）（ｂ）は、Ｘ方向位置検出装置１００の拡大図である。図１３（ａ）は、図１２（ａ）のII部拡大図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のｂ−ｂ部矢視図である。なお、図１３（ａ）において、左右方向が検出方向であるＸ方向を示し、上下方向が非検出方向であるＹ方向を示している。図１３（ａ）に示すように、磁石１２０は、その光軸Ｉ方向から見た平面形状を、各辺の方向をＸ方向およびＹ方向とそれぞれ略平行に配置された矩形に形成されている。また、図１３（ｂ）に示すように、磁石１２０は、その磁気検出部１１０と対向する側の面部とその反対側の面部が略平面に形成されている。磁石１２０の磁気検出部１１０と対向する面部は、Ｘ方向およびＹ方向とそれぞれ平行に配置されている。これにより、可動レンズ枠３の移動に追従して磁石１２０が移動する際に、磁石１２０と磁気検出部１１０との間隔が略一定になる。

磁石１２０は、Ｘ方向に離間して配置されたＮ極およびＳ極をそれぞれ有する一対の磁化領域１２１、１２２がＹ方向に離間して平行に配置されている。各磁化領域１２１，１２２は、そのＮ極、Ｓ極の配列方向（磁化方向）が統一されている。また、各磁化領域１２１，１２２は、それぞれＮ極とＳ極との間に挟まれて配置され、残留磁束密度が無視できる程度に低い無磁化領域１２３が形成されている。磁石１２０は、磁化領域１２１，１２２の間に設けられ、Ｘ方向に沿って帯状に延在し、かつ、その残留磁束密度が無視できる程度に低い無磁化領域１２４が形成されている。残留磁束密度とは、外部磁場をなくした場合にも磁性体の材料自体に残存する磁束密度をいう。

そして、磁気検出部１１０は、ブレ補正レンズ群２の光軸がレンズ鏡筒２０の光軸Ｉと一致した状態（センタリングされた状態）において、磁石１２０に対して、Ｙ方向においては無磁化領域１２４の中央部であり、かつ、Ｘ方向においては、無磁化領域１２３の中央部に相当する領域に対向するように配置されている。なお、Ｙ方向位置検出装置２００は、上述したＸ方向位置検出装置１００と同様の構成を有しており、その検出方向がＹ方向に一致するように配置される。

次に、以上説明した第２の実施の形態の作用効果を、図１４（ａ）（ｂ）に示す比較例と対比して説明する。図１４（ａ）（ｂ）は、第２の実施の形態の比較例による位置検出装置の構成を示す平面図と断面図である。図１４（ａ）（ｂ）において、第２の実施の形態で説明したＸ方向位置検出装置１００と同様の部分については同じ符号を付して説明を省略する。ここでは、Ｘ方向位置検出装置１００との相違点を主に説明する。

図１４（ａ）（ｂ）に示す比較例の位置検出装置５００の磁石５２０は、Ｘ方向に離間した一対のＮ極およびＳ極を備えている。磁気検出部１１０は、ブレ補正レンズ群２の光軸がレンズ鏡筒２０の光軸Ｉと一致した状態において、磁石５２０のＮ極とＳ極との中間部に対向するように配置されている。

図１５は、第２の実施の形態によるＸ方向位置検出装置１００における磁石１２０のＸ方向（検出方向）の位置に対する磁気検出部１１０の出力例を示すグラフである。図１５において、横軸はブレ補正レンズ群２がセンタリングされた状態、すなわち磁気検出部１１０が検出方向の中央の位置にある状態を基準とした磁石１２０の相対位置を示し、縦軸は磁気検出部１１０の出力を示している。

磁気検出部１１０の出力は、磁石１２０がセンタリングされた状態のときに０となり、磁石１２０の相対位置の変位量が大きくなるにつれて増大し、その極性は変位の方向に応じて反転する。したがって、磁気検出部１１０の出力の変化に基づいて、磁気検出部１１０に対する磁石１２０の変位を検出することができる。このような変位量と磁気検出部１１０の出力との関係は、図１４に示す比較例の位置検出装置５００でも同様である。

図１６は、第２の実施の形態のＸ方向位置検出装置１００の磁石１２０、および比較例の位置検出装置５００の磁石５２０の、磁気検出部１１０に対するＹ方向（非検出方向）の位置と、磁気検出部１１０の出力との関係の一例を示すグラフである。図１６において、横軸はブレ補正レンズ群２がＸ方向についてある位置に固定され、Ｙ方向について磁石１２０，５２０の相対位置を示している。、縦軸は磁気検出部１１０の出力である。Ｙ＝０の位置の出力で企画化している。なお、図１６において、第２の実施の形態によるＸ方向位置検出装置１００を実線で、比較例を破線で示している。

図１６に示すように、磁気検出部１１０の出力は、磁石１２０、５２０が変位していないときに最大となり、ここからの変位量が大きくなるにつれて徐々に低下する。このように、磁石１２０，５２０が磁気検出部１１０に対して非検出方向に変位した場合にも、磁気検出部１１０の出力は変化するため、検出方向における位置検出に誤差が生じることになる。ただし、第２の実施の形態によるＸ方向位置検出装置１００は、比較例よりも非検出方向の変位に対する磁気検出部１１０の出力変化が小さい。この点について、以下に詳細に説明する。

図１７は、第２の実施の形態のＸ方向位置検出装置１００の磁石１２０、および比較例の位置検出装置５００の磁石５２０の、磁気検出部１１０に対するＹ方向（非検出方向）の位置と、磁気検出部１１０における磁場強度のシミュレーション結果を示すグラフである。図１７において、横軸はブレ補正レンズ群２がＹ方向についてセンタリングされた状態からの磁石１２０，５２０の変位を示し、縦軸は規格化された磁場強度を示している。

このシミュレーションの前提条件は、以下の通りである。
（１）磁石１２０，５２０のレンズ鏡筒２０の光軸Ｉ方向の厚さ：１．０ｍｍ
（２）磁石１２０，５２０のＸ方向（検出方向）の長さ：１．６５ｍｍ
（３）磁石１２０，５２０のＹ方向（非検出方向）の長さ：３．０ｍｍ
（４）Ｘ方向におけるＮ極とＳ極との間隔：１．０ｍｍ
（５）磁石１２０，５２０と磁気検出部１１０との間隔：１．０ｍｍ
（６）Ｘ方向位置検出装置１００のＹ方向における無磁化領域１２４の幅：０．２ｍｍ

図１７に示すように、比較例は、ブレ補正レンズ群２がＹ方向についてセンタリングされた状態から、磁石５２０が非検出方向（Ｙ方向）に０．６ｍｍ移動した場合は、磁気検出部１１０における磁場強度は約６％低下する。これによって位置検出に誤差が生じる。これに対し、第２の実施の形態によるＸ方向位置検出装置１００は、同様に磁石１２０が移動した場合であっても、磁場強度の低下は約１．５％に抑えられる。これにより、位置検出誤差を低減することができる。

以上のように、第２の実施の形態によれば、磁化領域１２１，１２２の間に、検出方向（例えばＸ方向）に沿って延在する無磁化領域１２４を配置した。これにより、非検出方向（Ｙ方向）における磁場強度分布が平準化され、磁石１２０が磁気検出部１１０に対して非検出方向（Ｙ方向）に変位した場合に、磁気検出部１１０の出力の変化を抑制することができる。これにより、位置検出装置の検出精度を確保することができる。

《第３の実施の形態》
次に、本発明の第３の実施の形態による位置検出装置について説明する。なお、以下の説明において、上述した第２の実施の形態と同様の部分については同じ符号を付して説明を省略する。ここでは、第２の実施の形態との相違点について主に説明する。

図１８（ａ）（ｂ）は、第３の実施の形態によるＸ方向位置検出装置３００の構成を示す図である。図１８（ａ）は、光軸Ｉ方向から見た平面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のｂ-ｂ部矢視図である。Ｘ方向位置検出装置３００の磁石３２０は、第２の実施の形態の磁石１２０における無磁化領域１２４に代えて、低磁化領域３２５を備えている。低磁化領域３２５は、磁化領域１２１，１２２のＮ極間、Ｓ極間にそれぞれ挟まれて配置されたＮ極およびＳ極を有する。低磁化領域３２５のＮ極およびＳ極は、その磁束密度が隣接する磁化領域１２１，１２２のＮ極およびＳ極よりも小さく設定されている。

なお、Ｘ方向位置検出装置３００は、ブレ補正レンズ群２がセンタリングされた状態において、磁気検出部１１０が低磁化領域３２５のＸ方向における中央部に対向するように配置される。Ｙ方向位置検出装置も、Ｘ方向位置検出装置３００と同様に構成することができる。

以上説明した第３の実施の形態によれば、上述した第２の実施の形態と同様の作用効果に加え、低磁化領域３２５の磁束密度の設定により、非検出方向における磁気強度分布の調整の自由度を向上できる。

《第４の実施の形態》
次に、本発明の第４の実施の形態による位置検出装置について説明する。なお、以下の説明において、上述した第２の実施の形態と同様の部分については同じ符号を付して説明を省略する。ここでは、第２の実施の形態との相違点について主に説明する。

図１９（ａ）〜（ｃ）は、第４の実施の形態のＸ方向位置検出装置４００の構成を示す図である。図１９（ａ）は、光軸Ｉ方向から見た平面図、図１９（ｂ）（ｃ）は、それぞれ図１９（ａ）のｂ-ｂ部矢視図、およびｃ-ｃ部矢視図である。

Ｘ方向位置検出装置４００の磁石４２０は、Ｘ方向に離間して配置された一対のＮ極およびＳ極を備えている。これらのＮ極およびＳ極は、磁石４２０のＹ方向における中央部に設けられている。また、磁石４２０は、低磁化領域として、その磁気検出部１１０と対向する面部を凹ませて形成された溝部４２６が備えられている。

溝部４２６は、Ｘ方向に略直線状に延在し、Ｙ方向においては磁石４２０の略中央部に配置されている。上述したＮ極およびＳ極は、それぞれ溝部４２６の溝底面部に配置されている。図１９（ｃ）に示すように、溝部４２６の横断面は、例えば矩形に形成され、溝部４２６の長手方向にわたって略一定である。

なお、Ｘ方向位置検出装置４００は、ブレ補正レンズ群２がセンタリングされた状態において、磁気検出部１１０が磁石４２０のＮ極とＳ極との略中央部に対向するように配置される。Ｙ方向位置検出装置も、Ｘ方向位置検出装置４００と同様に構成することができる。

以上説明した第４の実施の形態によれば、上述した第２および第３の実施の形態と同様の作用効果に加えて、着磁箇所を低減することができるから、製造が容易となる。

本発明による位置検出装置は、上記第２から第４の実施の形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）第２および第３の実施の形態は、複数の磁化領域の間に無磁化領域または低磁化領域を配置しているが、これには限らず、無磁化領域と低磁化領域とを組み合わせて配置してもよい。また、無磁化領域または低磁化領域は、相対移動部のＮ極側およびＳ極側の少なくとも一方に備えてもよい。
（２）第２および第３の実施の形態のような無磁化領域、低磁化領域を有する相対移動部は、その両側の磁化領域と一体に形成された磁性体を用いて、局所的に着磁の有無、程度を異ならせて形成することができる。ただし、これには限定されず、別体に形成され、それぞれ着磁の有無、程度を異ならせた磁性体を組み合わせたり、無磁化領域に相当する部分を非磁性体によって形成してもよい。
（３）第４の実施の形態は、凹部として検出方向に延在する矩形断面の溝部を備えるが、凹部の形状はこれに限らず他の形状であってもよい。また、Ｎ極側およびＳ極側の一方にのみ凹部を形成してもよい。
（４）第２及び第３の実施の形態のように、無磁化領域または低磁化領域が形成された相対移動部に、第４の実施の形態のような溝部等の凹部を形成してもよい。

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。
本出願は日本国特許出願２００５−０７０７７５号（２００５年３月１４日出願）、および日本国特許出願２００５−３１０３０７号（２００５年１０月２５日出願）を基礎として、その内容は引用文としてここに組み込まれる。

Claims (13)

1. 相対的に移動する第１部材と第２部材との第１方向の相対位置を検出する位置検出装置であって、
   前記第１部材は、第１領域に備えられＳ極の磁気を発生する第１磁気発生部と、前記第１領域において前記第１方向に備えられ前記第１磁気発生部よりも磁気の発生量が低い第１部分と、前記第１領域から前記第１方向に間隔を隔てた第２領域に備えられＮ極の磁気を発生する第２磁気発生部と、前記第２領域において前記第１方向に備えられ前記第２磁気発生部よりも磁気の発生量が低い第２部分と、前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域に備えられ前記第１磁気発生部及び前記第２磁気発生部よりも磁気の発生量が低い第３部分とを含み、
   前記第２部材は、前記第１磁気発生部及び前記第２磁気発生部から発生する磁気を検出する磁気検出部を有し、
   前記第１部分は、前記第１方向に沿って前記第２磁気発生部から離れるほど、前記第１部材と前記第２部材との対向方向及び前記第１方向と直交する第２方向の幅が狭くなり、
   前記第２部分は、前記第１方向に沿って前記第１磁気発生部から離れるほど前記第２方向の幅が狭くなることを特徴とする位置検出装置。
2. 請求項１に記載の位置検出装置であって、
   前記第２方向でみて、前記第１部分は前記第１磁気発生部に挟まれ、前記第２部分は前記第２磁気発生部に挟まれていることを特徴とする位置検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の位置検出装置であって、
   前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分は、非磁性体であることを特徴とする位置検出装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに１項に記載の位置検出装置において、
   前記第１部分及び前記第２部分は、楔形状であることを特徴とする位置検出装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに１項に記載の位置検出装置において、
   前記第１部分及び前記第２部分は、前記第１磁気部および前記第２磁気部に備えられた凹部であることを特徴とする位置検出装置。
6. 相対的に移動する第１部材と第２部材との第１方向の相対位置を検出する位置検出装置であって、
   前記第１部材は、第１領域に前記第１部材と前記第２部材との対向方向及び前記第１方向と直交する第２方向に互いに離間して備えられＳ極の磁気を発生する第１及び第２磁気発生部と、前記第１領域から前記第１方向に間隔を隔てた第２領域に前記第２方向に離間して備えられＮ極の磁気を発生する第３及び第４磁気発生部と、
   前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域に備えられ、前記第１磁気発生部、前記第２磁気発生部、前記第３及び前記第４磁気発生部よりも磁気の発生量が低い第１部分とを含み、
   前記第２部材は、前記第１磁気発生部、前記第２磁気発生部、前記第３及び前記第４磁気発生部から発生する磁気を検出する磁気検出部を有し、
   前記第２方向における前記第１磁気発生部と前記第２磁気発生部との間隔は、前記第１方向に沿って前記第３磁気発生部及び前記第４磁気発生部から離れるほど狭くなり、
   前記第２方向における前記第３磁気発生部と前記第４磁気発生部との間隔は、前記第１方向に沿って前記第１磁気発生部及び前記第２磁気発生部から離れるほど狭くなることを特徴とする位置検出装置。
7. 請求項６に記載の位置検出装置であって、
   前記第２方向における前記第１磁気発生部と前記第２磁気発生部との間には、前記第１磁気発生部及び前記第２磁気発生部よりも磁気の発生量が低い第１低磁気部が備えられ、
   前記第２方向における前記第３磁気発生部と前記第４磁気発生部との間には、前記第３磁気発生部及び前記第４磁気発生部よりも磁気の発生量が低い第２低磁気部が備えられていることを特徴とする位置検出装置。
8. 請求項６に記載の位置検出装置であって、
   前記第２方向における前記第１磁気発生部と前記第２磁気発生部との間、及び、前記第２方向における前記第３磁気発生部と前記第４磁気発生部との間には、非磁性体が備えられていることを特徴とする位置検出装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の位置検出装置において、
   前記磁気検出部は、ホール素子または磁気抵抗効果素子であることを特徴とする位置検出装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の位置検出装置を２つ有し、一方の位置検出装置の位置検出方向と、他方の位置検出装置の位置検出方向とが互いに直交することを特徴とする二次元位置計測装置。
11. 請求項１０に記載の二次元位置計測装置と、
    前記二次元位置計測装置の計測結果を用いて制御を行う制御部とを備えることを特徴とする光学機器。
12. 相対的に移動する第１部材と第２部材との第１方向の相対位置を検出する位置検出方法であって、
    前記第１部材は、第１領域に備えられＳ極の磁気を発生させ、前記第１領域において前記第１方向に備えられ前記第１磁気発生部よりも磁気の発生量が低い磁気を第１部分より発生させ、前記第１領域から前記第１方向に間隔を隔てた第２領域に備えられ第２磁気発生部よりＮ極の磁気を発生させ、前記第２領域において前記第１方向に備えられ前記第２磁気発生部よりも磁気の発生量が低い磁気を第２部分より発生させ、前記第１領域と前記第２領域との間の第３領域に備えられ前記第１磁気発生部及び前記第２磁気発生部よりも磁気の発生量が低い磁気を第３部分より発生させ、
    前記第２部材は、前記第１磁気発生部及び前記第２磁気発生部から発生する磁気を磁気検出部により検出し、
    前記第１部分は、前記第１方向に沿って前記第２磁気発生部から離れるほど、前記第１部材と前記第２部材との対向方向及び前記第１方向と直交する第２方向の幅が狭くなり、
    前記第２部分は、前記第１方向に沿って前記第１磁気発生部から離れるほど前記第２方向の幅が狭くなることを特徴とする位置検出方法。
13. 請求項１２に記載の位置検出方法において、
    前記第１部分及び前記第２部分は、非磁性体であることを特徴とする位置検出方法。

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