位置检测器以及定位装置转让专利
申请号 : CN200680011471.6
文献号 : CN101156047B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 干野隆之
申请人 : 柯尼卡美能达精密光学株式会社
摘要 :
能得到在很大的范围内具有线性的输出的位置检测器(3)具有：附设在能够在规定的可动方向上移动的可动构件(10)上的磁场产生构件(11)；以及检测出由于磁场产生构件(11)的移动而引起的磁场变化的磁场检测单元(12)，磁场产生构件(12)具有：磁化为N极的N极部(13)；沿可动方向与N极部(13)排列的磁化为S极的S极部(14)；以及在N极部(13)与S极部(14)之间的没有磁化的非磁化部(15)。
权利要求 :
1.一种位置检测器，其特征在于，
具有：
由磁化为N极的N极部、与所述N极部沿规定的可动方向排列的磁化为S极的S极部、以及在所述N极部与所述S极部之间的没有磁化的非磁化部构成，且对能够在所述可动方向上移动的可动构件附设的磁场产生构件；
具有沿所述可动方向排列的2个检测磁场变化的磁场检测元件，并检测由于所述磁场产生构件的移动而引起的磁场变化的磁场检测单元；以及运算单元，若设定所述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内的较小的为A，较大的为B，则进行(B+A)/(B-A)的运算。
2.如权利要求1中所述的位置检测器，其特征在于，所述非磁化部的所述可动方向的长度为所述磁场产生构件的全长的1/10以上、1/3以下。
3.一种位置检测器，其特征在于，
具有：
由磁化为N极的N极部、与所述N极部沿规定的可动方向排列的磁化为S极的S极部、以及在所述N极部与所述S极部之间的没有磁化的非磁化部构成，且对能够在所述可动方向上移动的可动构件附设的磁场产生构件；
具有沿所述可动方向排列的2个检测磁场变化的磁场检测元件，并检测由于所述磁场产生构件的移动而引起的磁场变化的磁场检测单元；以及运算单元，若设定所述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内的较小的为A，较大的为B，则所述运算单元进行下述运算，当A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，当B＜0时，进行(A-B)/(A+B)-2的运算，当A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。
4.一种位置检测器，其特征在于，
具有：对能够在规定的可动方向上移动的可动构件附设的磁场产生构件；以及检测由于所述磁场产生构件的移动而引起的磁场变化的磁场检测单元，所述磁场检测单元具有沿所述可动方向排列的检测磁场变化的2个磁场检测元件，还具有运算单元，若设定所述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内的较小的为A，较大的为B，则所述运算单元进行下述运算，当A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，当B＜0时，进行(A-B)/(A+B)-2的运算，当A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。
5.如权项1至4中任一项所述的位置检测器，其特征在于，所述磁场检测元件是霍尔元件。
6.一种位置检测器，其特征在于，
具有：
对能够在规定的可动方向上移动的可动构件附设的、并且在所述可动方向上以一定的宽度反复磁化为N极和S极的磁场产生构件；
以及检测由于所述磁场产生构件的移动而引起的磁场变化的2个磁场检测元件，若分别设定所述N极和所述S极的宽度为1/2δ，则上述2个磁场检测元件对于整数n在可动方向上以(n/2+1/4)δ表示的间隔并列配置，具有运算单元，若分别设定所述2个磁场检测元件的检测信号为A及B，则所述运算单元进行下述运算，当A及B都为0以上或者0以下时，进行(A-B)/(A+B)的运算，当只有A或者B的任一方不满0时，进行(A+B)/(A-B)的运算。
7.如权利要求6中所述的位置检测器，其特征在于，所述磁场检测元件是磁阻效应元件。
8.一种定位装置，其特征在于，
具有所述1至7中任一种的位置检测器，所述可动构件与利用在所述可动方向上伸缩的电气机械变换元件而能够在所述可动方向上进退的驱动轴摩擦卡合，形成通过改变所述电气机械变换元件的伸长于收缩的速度、使所述可动构件在所述驱动轴上滑动的电压执行器。
9.如权利要求8中所述的定位装置，其特征在于，所述可动构件保持光学元件。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种位置检测器以及定位装置。
背景技术
在专利文献1至3中揭示了一种位置检测器，它通过磁场检测单元检测出由附设在可动构件上的磁场产生构件产生的磁场变化。
专利文献1：特开平01-150812号公报
专利文献2：特开2004-348173号公报
专利文献3：特开2001-91298号公报
在图11中表示记载在专利文献1中的位置检测器31。位置检测器31通过用磁场检测单元33检测出磁场产生构件32所产生的磁场变化，从而算出磁场产生构件32的位置。磁场产生构件32的一半是磁化为N极的N极部34，另一半是磁化为S极的S极部35。
当磁场产生构件32的形状在可动方向上是长6.5mm、宽2.5mm、厚1mm时，得到如图12所示的磁通密度分布。存在的问题是，该位置检测器31只能在磁通密度变化为直线的狭小范围内检测出正确的位置。
另外，在专利文献1中，是由2个霍尔元件(磁场检测元件)36a、36b构成磁场检测单元33，通过2个霍尔元件36a、36b的输出之差使输入电流变化，从而补偿由于温度变化等引起的磁场变化，而在专利文献2中，通过用差分除2个霍尔元件(磁场检测元件)36a、36b的输出之和，从而补偿由于磁场产生构件32和磁场检测单元33的安装误差及温度变化等引起的磁场变化。
在图13中，表示用差分除2个霍尔元件36a、36b的磁场检测中心离开1.6mm时的输出之和后得到的输出变化。当然，利用该运算不会扩大输出为直线的线性范围，而且依然还存在着只能在狭小的范围内检测位置的问题。
另外，在专利文献3中记载着一种位置检测器，该位置检测器采用楔形的磁铁，并根据磁场产生构件的位置而产生线性变化的磁通。但是，这样的位置检测器存在着下面问题：即如果在与磁场产生构件和磁场检测单元的可动方向垂直的方向上的相对位置发生偏移，则磁场也会跟着变化，所以误差及个体差异较大。
鉴于上述问题，本发明目的在于：提供一种能够在很大范围内得到具有线性的输出的位置检测器，以及一种利用该位置检测器能够在很大范围内进行正确的定位的定位装置。
专利文献1：特开平01-150812号公报
专利文献2：特开2004-348173号公报
专利文献3：特开2001-91298号公报
在图11中表示记载在专利文献1中的位置检测器31。位置检测器31通过用磁场检测单元33检测出磁场产生构件32所产生的磁场变化，从而算出磁场产生构件32的位置。磁场产生构件32的一半是磁化为N极的N极部34，另一半是磁化为S极的S极部35。
当磁场产生构件32的形状在可动方向上是长6.5mm、宽2.5mm、厚1mm时，得到如图12所示的磁通密度分布。存在的问题是，该位置检测器31只能在磁通密度变化为直线的狭小范围内检测出正确的位置。
另外，在专利文献1中，是由2个霍尔元件(磁场检测元件)36a、36b构成磁场检测单元33，通过2个霍尔元件36a、36b的输出之差使输入电流变化，从而补偿由于温度变化等引起的磁场变化，而在专利文献2中，通过用差分除2个霍尔元件(磁场检测元件)36a、36b的输出之和，从而补偿由于磁场产生构件32和磁场检测单元33的安装误差及温度变化等引起的磁场变化。
在图13中，表示用差分除2个霍尔元件36a、36b的磁场检测中心离开1.6mm时的输出之和后得到的输出变化。当然，利用该运算不会扩大输出为直线的线性范围，而且依然还存在着只能在狭小的范围内检测位置的问题。
另外，在专利文献3中记载着一种位置检测器，该位置检测器采用楔形的磁铁，并根据磁场产生构件的位置而产生线性变化的磁通。但是，这样的位置检测器存在着下面问题：即如果在与磁场产生构件和磁场检测单元的可动方向垂直的方向上的相对位置发生偏移，则磁场也会跟着变化，所以误差及个体差异较大。
鉴于上述问题，本发明目的在于：提供一种能够在很大范围内得到具有线性的输出的位置检测器，以及一种利用该位置检测器能够在很大范围内进行正确的定位的定位装置。
发明内容
为了解决上述问题，利用本发明的位置检测器的第1形态具有：磁化为N极的N极部；与所述N极部沿所述可动方向排列的磁化为S极的S极部；以及在所述N极部与所述S极部之间的没有磁化的非磁化部的磁场产生构件；
具有沿所述可动方向排列的2个检测磁场变化的磁场检测元件，并检测由于所述磁场产生构件的移动而引起的磁场变化的磁场检测单元；以及
运算单元，如果设定所述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内的较小的为A，较大的为B，则进行(B+A)/(B-A)的运算。
如果采用该结构，则因为由于具有非磁化部而磁场产生构件形成的磁场的线性变化的范围变大，所以利用磁场检测单元能够检测磁场产生构件位置的范围变大。
另外，如果采用该结构，则如果设定2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内的较小的为A，较大的为B，则运算单元进行(B+A)/(B-A)的运算。
通过这样，由于磁场产生构件和磁场检测单元的安装误差及温度变化等而引起的磁场变化不会使输出变化，能够进行稳定的位置检测。
另外，在本发明的第1形态的位置检测器中，上述非磁化部在上述可动方向上的长度也可以是上述磁场产生构件全长的1/10以上、1/3以下。
如果采用该结构，则因为如果使非磁化部的长度在1/10以上、1/3以下，则位置检测输出的斜率变化成为5倍以下，所以即使在用检测信号进行反馈控制的情况下，系统也是稳定的。
另外，在本发明的第1形态的位置检测器中，上述运算单元，如果设定上述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内的较小的为A，较大的为B，则当A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，当B＜0时，进行(A-B)/(A+B)一2的运算，当A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。
如果采用该结构，则由于磁场产生构件和磁场检测单元的安装误差及温度变化等而引起的磁场变化不会使输出变化，能够进行稳定的位置检测。
另外，在本发明的第1形态的位置检测器中，也可以是上述磁场检测单元具有：沿上述可动方向排列的2个检测磁场变化的磁场检测元件，还具有运算单元，如果假设上述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内小的一方为A，大的一方为B，则该运算单元当A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，当B＜0时，进行(A-B)/(A+B)-2的运算，当A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。
如果采用该结构，则当2个磁场检测单元的检测信号A、B中的任一个为非线性的A＞0的情况以及B＜0的情况时，因为通过进行用两者之和除两输出的差分的运算，而得到线性度高的输出，所以能够检测磁场产生构件位置的范围很大。
另外，利用本发明的位置检测器的第2形态具有：对能够在规定的可动方向上移动的可动构件附设的磁场产生构件；以及检测由于上述磁场产生构件的移动而引起的磁场变化的磁场检测单元，上述磁场检测单元具有沿上述可动方向排列的检测磁场变化的2个磁场检测元件，还具有运算单元，如果假设上述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内小的一方为A，大的一方为B，则该运算单元当A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，当B＜0时，进行(A-B)/(A+B)一2的运算，当A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。
如果采用该结构，则即使2个磁场检测元件的检测信号中任一个为非线性，也能够通过用两者之和除两输出的差分而得到线性度高的输出，能够在很大的范围内检测磁场产生构件的位置。
另外，在本发明的第1及第2形态的位置检测器中，上述磁场检测元件也可以是霍尔元件。
如果采用该结构，则能够利用一般的霍尔元件，以低价来实现高精度的位置检测器。
另外，利用本发明的位置检测器的第3形态具有：对能够在规定的可动方向上移动的可动构件附设的、且以一定的宽度在上述可动方向上反复磁化为N极和S极的磁场产生构件；以及检测由于上述磁场产生构件的移动而引起的磁场变化的2个磁场检测元件，如果分别设定上述N极和上述S极的宽度为1/2δ，则上述2个磁场检测元件对于整数n在可动方向上以(n/2+1/4)δ表示的间隔排列配置，具有运算单元，如果设定上述2个磁场检测元件的检测信号分别为A和B，则当A和B同时为0以上或者0以下时，进行(A+B)/(A-B)的运算，当只有A和B的任一方不到0时，进行(A-B)/(A+B)的运算。
如果采用该结构，则2个磁场检测元件输出对于磁场产生构件位置相互偏移90°相位的信号。通过进行用差除这2个信号A、B之和的运算，或者用和除差的运算，能够得到以周期δ的最小值一1、最大值+1的大致接近三角波的线性度高的输出，算出磁场产生构件的正确位置。
另外，在本发明的第3形态的位置检测器中，上述磁场检测元件也可以是磁阻效应元件。
如果采用该结构，则因为能够减小磁场检测元件，所以能够减小周期δ，实现高精度的位置检测器。
另外，利用本发明的定位装置具有从本发明的第1至第3形态的任一个形态的位置检测器，上述可动构件与利用在上述可动方向上伸缩的电气机械变换元件而能够在可动方向上进退的驱动轴摩擦卡合，形成通过改变上述电气机械变换元件的伸长与收缩的速度、使上述可动构件在上述驱动轴上滑动的压电执行器。
如果采用该结构，则因为使能够检测正确位置的位置检测器与小型电压执行器组合，所以能够实现小型且能够进行精密定位的定位装置。
另外，在本发明的定位装置中，上述可动构件也可以保持光学元件。
如果采用该结构，则能够实现小型的照相机单元等光学设备。
如果采用本发明，则因为设置磁场产生构件，因此能够得到很大的线性范围。另外，因为同时采用两种运算、即用差除2个磁场检测元件的输出之和的运算以及用和除两者之差的运算，得到更大的线性范围，所以在很大的范围内能够精密地检测磁场产生构件的位置。
具有沿所述可动方向排列的2个检测磁场变化的磁场检测元件，并检测由于所述磁场产生构件的移动而引起的磁场变化的磁场检测单元；以及
运算单元，如果设定所述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内的较小的为A，较大的为B，则进行(B+A)/(B-A)的运算。
如果采用该结构，则因为由于具有非磁化部而磁场产生构件形成的磁场的线性变化的范围变大，所以利用磁场检测单元能够检测磁场产生构件位置的范围变大。
另外，如果采用该结构，则如果设定2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内的较小的为A，较大的为B，则运算单元进行(B+A)/(B-A)的运算。
通过这样，由于磁场产生构件和磁场检测单元的安装误差及温度变化等而引起的磁场变化不会使输出变化，能够进行稳定的位置检测。
另外，在本发明的第1形态的位置检测器中，上述非磁化部在上述可动方向上的长度也可以是上述磁场产生构件全长的1/10以上、1/3以下。
如果采用该结构，则因为如果使非磁化部的长度在1/10以上、1/3以下，则位置检测输出的斜率变化成为5倍以下，所以即使在用检测信号进行反馈控制的情况下，系统也是稳定的。
另外，在本发明的第1形态的位置检测器中，上述运算单元，如果设定上述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内的较小的为A，较大的为B，则当A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，当B＜0时，进行(A-B)/(A+B)一2的运算，当A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。
如果采用该结构，则由于磁场产生构件和磁场检测单元的安装误差及温度变化等而引起的磁场变化不会使输出变化，能够进行稳定的位置检测。
另外，在本发明的第1形态的位置检测器中，也可以是上述磁场检测单元具有：沿上述可动方向排列的2个检测磁场变化的磁场检测元件，还具有运算单元，如果假设上述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内小的一方为A，大的一方为B，则该运算单元当A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，当B＜0时，进行(A-B)/(A+B)-2的运算，当A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。
如果采用该结构，则当2个磁场检测单元的检测信号A、B中的任一个为非线性的A＞0的情况以及B＜0的情况时，因为通过进行用两者之和除两输出的差分的运算，而得到线性度高的输出，所以能够检测磁场产生构件位置的范围很大。
另外，利用本发明的位置检测器的第2形态具有：对能够在规定的可动方向上移动的可动构件附设的磁场产生构件；以及检测由于上述磁场产生构件的移动而引起的磁场变化的磁场检测单元，上述磁场检测单元具有沿上述可动方向排列的检测磁场变化的2个磁场检测元件，还具有运算单元，如果假设上述2个磁场检测元件的检测信号在线性范围内小的一方为A，大的一方为B，则该运算单元当A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，当B＜0时，进行(A-B)/(A+B)一2的运算，当A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。
如果采用该结构，则即使2个磁场检测元件的检测信号中任一个为非线性，也能够通过用两者之和除两输出的差分而得到线性度高的输出，能够在很大的范围内检测磁场产生构件的位置。
另外，在本发明的第1及第2形态的位置检测器中，上述磁场检测元件也可以是霍尔元件。
如果采用该结构，则能够利用一般的霍尔元件，以低价来实现高精度的位置检测器。
另外，利用本发明的位置检测器的第3形态具有：对能够在规定的可动方向上移动的可动构件附设的、且以一定的宽度在上述可动方向上反复磁化为N极和S极的磁场产生构件；以及检测由于上述磁场产生构件的移动而引起的磁场变化的2个磁场检测元件，如果分别设定上述N极和上述S极的宽度为1/2δ，则上述2个磁场检测元件对于整数n在可动方向上以(n/2+1/4)δ表示的间隔排列配置，具有运算单元，如果设定上述2个磁场检测元件的检测信号分别为A和B，则当A和B同时为0以上或者0以下时，进行(A+B)/(A-B)的运算，当只有A和B的任一方不到0时，进行(A-B)/(A+B)的运算。
如果采用该结构，则2个磁场检测元件输出对于磁场产生构件位置相互偏移90°相位的信号。通过进行用差除这2个信号A、B之和的运算，或者用和除差的运算，能够得到以周期δ的最小值一1、最大值+1的大致接近三角波的线性度高的输出，算出磁场产生构件的正确位置。
另外，在本发明的第3形态的位置检测器中，上述磁场检测元件也可以是磁阻效应元件。
如果采用该结构，则因为能够减小磁场检测元件，所以能够减小周期δ，实现高精度的位置检测器。
另外，利用本发明的定位装置具有从本发明的第1至第3形态的任一个形态的位置检测器，上述可动构件与利用在上述可动方向上伸缩的电气机械变换元件而能够在可动方向上进退的驱动轴摩擦卡合，形成通过改变上述电气机械变换元件的伸长与收缩的速度、使上述可动构件在上述驱动轴上滑动的压电执行器。
如果采用该结构，则因为使能够检测正确位置的位置检测器与小型电压执行器组合，所以能够实现小型且能够进行精密定位的定位装置。
另外，在本发明的定位装置中，上述可动构件也可以保持光学元件。
如果采用该结构，则能够实现小型的照相机单元等光学设备。
如果采用本发明，则因为设置磁场产生构件，因此能够得到很大的线性范围。另外，因为同时采用两种运算、即用差除2个磁场检测元件的输出之和的运算以及用和除两者之差的运算，得到更大的线性范围，所以在很大的范围内能够精密地检测磁场产生构件的位置。
附图说明
本发明参照对同一构成要素附加同一标号的下述附图，更详细地进行说明。
图1是表示本发明的第1实施形态的定位装置的结构的简图。
图2是表示位置检测器的详细结构的简图。
图3是表示图2的磁场产生构件所产生的磁场的分布的曲线图。
图4是表示图2的位置检测器的检测信号和输出的曲线图。
图5是表示图2的位置检测器输出的变化的曲线图。
图6是表示改变图2的非磁化部的长度时的位置检测器的输出的曲线图。
图7是表示图6的输出的斜率的变化的曲线图。
图8是表示图1的定位装置的实际形状的俯视图。
图9是表示本发明的第2实施形态的编码器的结构的简图。
图10是表示图9的编码器的输出波形的曲线图。
图11是表示过去的位置检测器的结构的简图。
图12是表示图11的磁场产生构件所产生的磁场的分布的曲线图。
图13是表示图10的位置检测器的输出变化的曲线图。
标号说明
1 定位装置
2 电压执行器
3 位置检测器
8 电气机械变换元件
9 驱动构件
10 可动构件
11 磁场产生构件
12 磁场检测单元
13 N极部
14 S极部
15 非磁化部
16a、16b 霍尔元件(磁场检测元件)
18 运算装置(运算单元)
19 透镜(光学元件)
21 编码器(位置检测器)
22 N极部
23 S极部
24 磁场产生构件
25a、25b 磁阻效应元件(磁场检测元件)
27 运算装置(运算单元)
A 检测信号
B 检测信号
图1是表示本发明的第1实施形态的定位装置的结构的简图。
图2是表示位置检测器的详细结构的简图。
图3是表示图2的磁场产生构件所产生的磁场的分布的曲线图。
图4是表示图2的位置检测器的检测信号和输出的曲线图。
图5是表示图2的位置检测器输出的变化的曲线图。
图6是表示改变图2的非磁化部的长度时的位置检测器的输出的曲线图。
图7是表示图6的输出的斜率的变化的曲线图。
图8是表示图1的定位装置的实际形状的俯视图。
图9是表示本发明的第2实施形态的编码器的结构的简图。
图10是表示图9的编码器的输出波形的曲线图。
图11是表示过去的位置检测器的结构的简图。
图12是表示图11的磁场产生构件所产生的磁场的分布的曲线图。
图13是表示图10的位置检测器的输出变化的曲线图。
标号说明
1 定位装置
2 电压执行器
3 位置检测器
8 电气机械变换元件
9 驱动构件
10 可动构件
11 磁场产生构件
12 磁场检测单元
13 N极部
14 S极部
15 非磁化部
16a、16b 霍尔元件(磁场检测元件)
18 运算装置(运算单元)
19 透镜(光学元件)
21 编码器(位置检测器)
22 N极部
23 S极部
24 磁场产生构件
25a、25b 磁阻效应元件(磁场检测元件)
27 运算装置(运算单元)
A 检测信号
B 检测信号
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施形态。
图1是表示本发明的第1实施形态的定位装置的结构的简图。定位装置1由电压执行器2和位置检测器3构成，具有：电压执行器2的驱动电路4；处理位置检测器3的检测信号的检测电路5；以及为了得到与根据位置指令指示的位置相对应的检测电路5的输出而控制驱动电路4的控制电路6。
电压执行器2固定在基座构件7上，包括：利用驱动电路4的驱动电压在用箭头表示的x方向上伸缩的电气机械变换元件8；固定在电气机械变换元件8上、且利用电气机械变换元件8的伸缩在x方向上进退的驱动构件9；以及与驱动构件9摩擦卡合、且能够在驱动构件9上滑动的可动构件10。
位置检测器3包括：附设在可动构件10上的磁场产生构件11；以及固定在基座构件7上、使得与磁场产生构件11相对的磁场检测单元12。
进一步，图2详细地表示位置检测器3与检测电路5的结构。磁场产生构件11包括：与磁场检测单元12相对的面磁化为N极的N极部13；与磁场检测单元12相对的面磁化为S极的S极部14；以及设置在N极部13与S极部14之间、且即不磁化为N极也不磁化为S极的非磁化部15。N极部13、非磁化部15及S极部14沿可动构件10的可动方向即x方向排列。
磁场产生构件11在x方向的全长为例如6.5mm，宽度例如为2.5mm，厚度例如为1mm，非磁化部15在x方向的长度例如为1.2mm。另外，磁场产生单元12由沿x方向排列的2个霍尔元件(磁场检测元件)16a、16b构成，检测磁通密度的部分的中心之间的距离例如离开1.6mm。磁场产生构件11与霍尔元件16a、16b之间例如离开0.65mm。
检测电路5包括：分别放大霍尔元件16a、16b的检测信号的放大器17a、17b；以及运算装置(运算单元)18，该运算装置(运算单元)18根据放大器17a的输出(放大了的霍尔元件16a的检测信号)A与放大器17b的输出(放大了的霍尔元件16b的检测信号)B，
A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，
B＜0时，进行(A-B)/(A+B)一2的运算，
A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。
接着，说明定位装置1的特征及其动作。
图3是表示相对于离开磁场产生构件11的0.65mm处的x方向的位置的磁通密度。将磁场产生构件11的中央作为0来表示位置。因为在±0.6mm的部分存在没有进行磁化的非磁化部15，所以磁场产生构件11在大致±1mm之间具有磁通密度呈直线变化的线性范围。
图4表示霍尔元件16a、16b各自的检测信号A、B、和进行(B+A)/(B-A)运算的输出值、以及进行(B-A)/(B+A)运算的输出值。检测信号A与检测信号B是位置偏移1.6mm的输出，在原点(位置0mm)前后的线性范围内B＞A。在图3所示的磁场产生构件11的磁场变化整体增减时，或者霍尔元件16a、16b离开磁场产生构件11的距离偏移的情况下，检测信号A及B的线性范围的斜率与设计值不同，只利用检测信号A或者检测信号B的一方不能算出磁场产生构件11的正确位置。但是，通过进行用检测信号B与A之差除检测信号B与A之和的(B+A)/(B-A)的运算，能够抵消各霍尔元件16a、16b的检测信号波形的增减，输出由磁场产生构件11的位置唯一决定的值。
虽然(B+A)/(B-A)的运算输出在大致±1mm的范围内具有线性度，但是(B-A)/(B+A)的运算输出在大致±0.5mm的外侧为线性。(B+A)/(B-A)的运算输出与(B-A)/(B+A)的运算输出在A＝0的位置与B＝0的位置相交。这是因为两个运算输出分别为B/B＝1(当A＝0时)，A/-A＝-A/A＝-1(当B＝0时)，所以不管检测信号A、B的波形如何，A＝0时为1，B＝0时为-1，是一定的。因此，当A＞0时及B＜0时，根据(B-A)/(B+A)的运算输出能够算出磁场产生构件11的正确位置。(B-A)/(B+A)的线性范围的运算输出是单调减少的，而(B+A)/(B-A)的线性范围的运算输出是单调增加的。因此，通过翻转(B+A)/(B-A)而得到单调减少的输出，从而能够容易地算出磁场产生构件11的位置。
图5表示利用运算装置18进行运算的结果所得到的输出，是当A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，当B＜0时，进行(A-B)/(A+B)-2的运算，当A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。即，在A＞0的范围及B＜0的范围内，进行算出在与(B+A)/(B-A)的交点翻转(B+A)/(B-A)的值的运算。如图所示，将3个运算输出光滑地连接，整体上表现出线性度高的输出变化，表示能够在很大的范围内算出磁场产生构件11的正确位置。
接着，在图6中表示当非磁化部15的长度为0.6mm、1.2mm及2.0mm时A≤0且B≥0的范围内的运算装置18的相对于磁场产生构件11的位置的输出变化。如图所示可知，不仅当非磁化部15较短时不能改善线性度，而且非磁化部15过长，线性度也降低。
图7是表示图6的输出斜率变化，最好该斜率变化越少，线性度越高。如图1所示，当将检测电路5的输出反馈到控制电路6来进行可动构件10的定位时，由于必须使其具有增益余量，所以位置检测器3的灵敏度(图7的斜率)的变化为5倍左右是极限。因此，非磁化部15的长度为0.6mm是大致的下限，2.0mm是大致的上限。如果与磁场产生构件11的长度相比，则非磁化部15的长度必须在磁场产生构件11全长的1/10以上、1/3以下。
图8表示定位装置1的实际形状。该定位装置1的可动构件10为保持光学元件即透镜19的透镜框，能够沿着与固定在基座构件7上的驱动构件9平行的吊轴20移动。磁场产生构件11安装在可动构件10的与吊轴20卡合的部分上。在基座构件7上通过固定构件7’固定着电气机械变换元件8，以及固定磁场检测单元12，从而使其与磁场产生构件11相对。
这样构成的定位装置1虽然是小型且重量轻，但是用位置检测器3能够正确地检测出保持在可动构件10上的透镜19的吊轴20方向的位置，能够利用电压执行器2将透镜19定位在所要求的位置上。
图9是本发明的第2实施形态的编码器21的简图。编码器21具有：将磁化为N极的宽度为1/2δ的N极部22和磁化为S极的宽度为1/2δ的S极部23交替反复配置的磁场产生构件24；以及2个磁阻效应元件(磁场检测元件)25a、25b。磁阻效应元件25a、25b离开(1+1/4)δ来设置。用放大器26a、26b放大了的磁阻效应元件25a、25b的检测信号A、B由运算装置(运算单元)27进行运算处理，并输出。
在图10中，表示N极部22及S极部23的宽度(1/2δ)为0.32mm情况下的磁阻效应元件25a、25b的检测信号A、B与运算装置27的输出，下面说明编码器21的特征。检测信号A与检测信号B形成对于磁场产生构件24的位置、相位相互相差90°(1/4δ)的正弦波那样的周期性波形。
当检测信号A、B都在0以上或者0以下时，即当2个磁阻效应元件25a、25b检测出的磁场极性相同时，运算装置27输出(A-B)/(A+B)的运算结果，当检测信号A、B的任一个不满0时，即当2个磁阻效应元件25a、25b检测出的磁场极性不同时，运算装置27输出(A+B)/(A-B)的运算结果。
(A-B)与(A+B)分别每隔相位180°(即1/2δ)具有为0的位置，因为检测信号A与检测信号B的相位相差90°(即1/4δ)，所以(A-B)与(A+B)每隔相位90°(即1/4δ)交替为0。像过去的运算方法那样，如果用差(A-B)除两个检测信号A、B之和(A+B)，则每隔1/2δ分母(A-B)为0，输出发散，但是如本实施形态所示，在检测信号A与检测信号B相等的位置上，如果用和(A+B)除两检测信号A、B之差(A-B)，则能够得到具有线性度的输出。然后，因为当检测信号A或者检测信号B为0时，(A-B)/(A+B)与(A+B)/(A-B)都为1或者一1，为相同的值，所以这时通过切换(A-B)/(A+B)运算与(A+B)/(A-B)运算，能够得到连续的输出。结果，运算装置27的输出如图所示，描绘成周期为1/2δ的近似三角波波形。
另外，因为运算装置27用差除检测信号A、B之和，或者用和除检测信号A、B之差，所以编码器21的输出是无量纲的变量，即使有由于温度变化而使磁场产生部24产生的磁场强度的增减也不会变化。因此近似线性，能够以小于N极部22及S极部23的宽度(1/4δ)的单位算出磁场产生部24的位置。
虽然本发明参照附图用示例的方法充分地进行了说明，但是如果是业内人士，则能够进行各种变更和改进。因此，这样的变更和改进只要不脱离本发明的精神和范围，也应该作为包含在本发明中的部分来解释。
图1是表示本发明的第1实施形态的定位装置的结构的简图。定位装置1由电压执行器2和位置检测器3构成，具有：电压执行器2的驱动电路4；处理位置检测器3的检测信号的检测电路5；以及为了得到与根据位置指令指示的位置相对应的检测电路5的输出而控制驱动电路4的控制电路6。
电压执行器2固定在基座构件7上，包括：利用驱动电路4的驱动电压在用箭头表示的x方向上伸缩的电气机械变换元件8；固定在电气机械变换元件8上、且利用电气机械变换元件8的伸缩在x方向上进退的驱动构件9；以及与驱动构件9摩擦卡合、且能够在驱动构件9上滑动的可动构件10。
位置检测器3包括：附设在可动构件10上的磁场产生构件11；以及固定在基座构件7上、使得与磁场产生构件11相对的磁场检测单元12。
进一步，图2详细地表示位置检测器3与检测电路5的结构。磁场产生构件11包括：与磁场检测单元12相对的面磁化为N极的N极部13；与磁场检测单元12相对的面磁化为S极的S极部14；以及设置在N极部13与S极部14之间、且即不磁化为N极也不磁化为S极的非磁化部15。N极部13、非磁化部15及S极部14沿可动构件10的可动方向即x方向排列。
磁场产生构件11在x方向的全长为例如6.5mm，宽度例如为2.5mm，厚度例如为1mm，非磁化部15在x方向的长度例如为1.2mm。另外，磁场产生单元12由沿x方向排列的2个霍尔元件(磁场检测元件)16a、16b构成，检测磁通密度的部分的中心之间的距离例如离开1.6mm。磁场产生构件11与霍尔元件16a、16b之间例如离开0.65mm。
检测电路5包括：分别放大霍尔元件16a、16b的检测信号的放大器17a、17b；以及运算装置(运算单元)18，该运算装置(运算单元)18根据放大器17a的输出(放大了的霍尔元件16a的检测信号)A与放大器17b的输出(放大了的霍尔元件16b的检测信号)B，
A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，
B＜0时，进行(A-B)/(A+B)一2的运算，
A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。
接着，说明定位装置1的特征及其动作。
图3是表示相对于离开磁场产生构件11的0.65mm处的x方向的位置的磁通密度。将磁场产生构件11的中央作为0来表示位置。因为在±0.6mm的部分存在没有进行磁化的非磁化部15，所以磁场产生构件11在大致±1mm之间具有磁通密度呈直线变化的线性范围。
图4表示霍尔元件16a、16b各自的检测信号A、B、和进行(B+A)/(B-A)运算的输出值、以及进行(B-A)/(B+A)运算的输出值。检测信号A与检测信号B是位置偏移1.6mm的输出，在原点(位置0mm)前后的线性范围内B＞A。在图3所示的磁场产生构件11的磁场变化整体增减时，或者霍尔元件16a、16b离开磁场产生构件11的距离偏移的情况下，检测信号A及B的线性范围的斜率与设计值不同，只利用检测信号A或者检测信号B的一方不能算出磁场产生构件11的正确位置。但是，通过进行用检测信号B与A之差除检测信号B与A之和的(B+A)/(B-A)的运算，能够抵消各霍尔元件16a、16b的检测信号波形的增减，输出由磁场产生构件11的位置唯一决定的值。
虽然(B+A)/(B-A)的运算输出在大致±1mm的范围内具有线性度，但是(B-A)/(B+A)的运算输出在大致±0.5mm的外侧为线性。(B+A)/(B-A)的运算输出与(B-A)/(B+A)的运算输出在A＝0的位置与B＝0的位置相交。这是因为两个运算输出分别为B/B＝1(当A＝0时)，A/-A＝-A/A＝-1(当B＝0时)，所以不管检测信号A、B的波形如何，A＝0时为1，B＝0时为-1，是一定的。因此，当A＞0时及B＜0时，根据(B-A)/(B+A)的运算输出能够算出磁场产生构件11的正确位置。(B-A)/(B+A)的线性范围的运算输出是单调减少的，而(B+A)/(B-A)的线性范围的运算输出是单调增加的。因此，通过翻转(B+A)/(B-A)而得到单调减少的输出，从而能够容易地算出磁场产生构件11的位置。
图5表示利用运算装置18进行运算的结果所得到的输出，是当A＞0时，进行(A-B)/(A+B)+2的运算，当B＜0时，进行(A-B)/(A+B)-2的运算，当A≤0且B≥0时，进行(B+A)/(B-A)的运算。即，在A＞0的范围及B＜0的范围内，进行算出在与(B+A)/(B-A)的交点翻转(B+A)/(B-A)的值的运算。如图所示，将3个运算输出光滑地连接，整体上表现出线性度高的输出变化，表示能够在很大的范围内算出磁场产生构件11的正确位置。
接着，在图6中表示当非磁化部15的长度为0.6mm、1.2mm及2.0mm时A≤0且B≥0的范围内的运算装置18的相对于磁场产生构件11的位置的输出变化。如图所示可知，不仅当非磁化部15较短时不能改善线性度，而且非磁化部15过长，线性度也降低。
图7是表示图6的输出斜率变化，最好该斜率变化越少，线性度越高。如图1所示，当将检测电路5的输出反馈到控制电路6来进行可动构件10的定位时，由于必须使其具有增益余量，所以位置检测器3的灵敏度(图7的斜率)的变化为5倍左右是极限。因此，非磁化部15的长度为0.6mm是大致的下限，2.0mm是大致的上限。如果与磁场产生构件11的长度相比，则非磁化部15的长度必须在磁场产生构件11全长的1/10以上、1/3以下。
图8表示定位装置1的实际形状。该定位装置1的可动构件10为保持光学元件即透镜19的透镜框，能够沿着与固定在基座构件7上的驱动构件9平行的吊轴20移动。磁场产生构件11安装在可动构件10的与吊轴20卡合的部分上。在基座构件7上通过固定构件7’固定着电气机械变换元件8，以及固定磁场检测单元12，从而使其与磁场产生构件11相对。
这样构成的定位装置1虽然是小型且重量轻，但是用位置检测器3能够正确地检测出保持在可动构件10上的透镜19的吊轴20方向的位置，能够利用电压执行器2将透镜19定位在所要求的位置上。
图9是本发明的第2实施形态的编码器21的简图。编码器21具有：将磁化为N极的宽度为1/2δ的N极部22和磁化为S极的宽度为1/2δ的S极部23交替反复配置的磁场产生构件24；以及2个磁阻效应元件(磁场检测元件)25a、25b。磁阻效应元件25a、25b离开(1+1/4)δ来设置。用放大器26a、26b放大了的磁阻效应元件25a、25b的检测信号A、B由运算装置(运算单元)27进行运算处理，并输出。
在图10中，表示N极部22及S极部23的宽度(1/2δ)为0.32mm情况下的磁阻效应元件25a、25b的检测信号A、B与运算装置27的输出，下面说明编码器21的特征。检测信号A与检测信号B形成对于磁场产生构件24的位置、相位相互相差90°(1/4δ)的正弦波那样的周期性波形。
当检测信号A、B都在0以上或者0以下时，即当2个磁阻效应元件25a、25b检测出的磁场极性相同时，运算装置27输出(A-B)/(A+B)的运算结果，当检测信号A、B的任一个不满0时，即当2个磁阻效应元件25a、25b检测出的磁场极性不同时，运算装置27输出(A+B)/(A-B)的运算结果。
(A-B)与(A+B)分别每隔相位180°(即1/2δ)具有为0的位置，因为检测信号A与检测信号B的相位相差90°(即1/4δ)，所以(A-B)与(A+B)每隔相位90°(即1/4δ)交替为0。像过去的运算方法那样，如果用差(A-B)除两个检测信号A、B之和(A+B)，则每隔1/2δ分母(A-B)为0，输出发散，但是如本实施形态所示，在检测信号A与检测信号B相等的位置上，如果用和(A+B)除两检测信号A、B之差(A-B)，则能够得到具有线性度的输出。然后，因为当检测信号A或者检测信号B为0时，(A-B)/(A+B)与(A+B)/(A-B)都为1或者一1，为相同的值，所以这时通过切换(A-B)/(A+B)运算与(A+B)/(A-B)运算，能够得到连续的输出。结果，运算装置27的输出如图所示，描绘成周期为1/2δ的近似三角波波形。
另外，因为运算装置27用差除检测信号A、B之和，或者用和除检测信号A、B之差，所以编码器21的输出是无量纲的变量，即使有由于温度变化而使磁场产生部24产生的磁场强度的增减也不会变化。因此近似线性，能够以小于N极部22及S极部23的宽度(1/4δ)的单位算出磁场产生部24的位置。
虽然本发明参照附图用示例的方法充分地进行了说明，但是如果是业内人士，则能够进行各种变更和改进。因此，这样的变更和改进只要不脱离本发明的精神和范围，也应该作为包含在本发明中的部分来解释。