特開 2023-151543 位置検知システム、センサユニット、磁気センサ及びセンサブロック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023151543

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】位置検知システム、センサユニット、磁気センサ及びセンサブロック

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/16 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

G01D5/16 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022061209

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002527

【氏名又は名称】弁理士法人北斗特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尾中 和弘

(72)【発明者】

【氏名】米山 琢也

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077AA27

2F077CC02

2F077CC08

2F077JJ03

2F077JJ04

2F077JJ09

2F077JJ23

2F077TT16

(57)【要約】

【課題】広い検知エリアを得ることができる位置検知システムを提供する。
【解決手段】位置検知システム９は、磁気的相互作用により相対移動するコイル１及び磁石２と、コイル１及び磁石２の相対移動位置を検知するセンサユニット３とを備える。センサユニット３は、相対移動位置を検知するための４個の磁気抵抗素子４を有する。４個の磁気抵抗素子４は、コイル及び１の磁石２が相対移動する方向である相対移動方向に、等間隔で並んで配されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気的相互作用により相対移動するコイル及び磁石と、
前記コイル及び前記磁石の相対移動位置を検知するセンサユニットと、
を備え、
前記センサユニットは、前記相対移動位置を検知するための４個の磁気抵抗素子を有し、
前記４個の磁気抵抗素子は、前記コイル及び前記磁石が相対移動する方向である相対移動方向に、等間隔で並んで配置されている、
位置検知システム。

【請求項2】

前記相対移動方向に離れて配置された第１接続部及び第２接続部を更に備え、
前記第１接続部は、前記４個の磁気抵抗素子のうち２個の磁気抵抗素子を接続させており、
前記第２接続部は、前記４個の磁気抵抗素子のうち別の２個の磁気抵抗素子を接続させている、
請求項１に記載の位置検知システム。

【請求項3】

前記４個の磁気抵抗素子のうち前記相対移動方向に隣接する磁気抵抗素子同士の距離は、前記コイル及び前記磁石の相対移動距離の１／４である、
請求項１又は２に記載の位置検知システム。

【請求項4】

前記磁気抵抗素子は、巨大磁気抵抗効果素子である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の位置検知システム。

【請求項5】

前記センサユニットの出力信号を処理することで前記相対移動位置を検知する処理部を、更に備える、
請求項１～４のいずれか１項に記載の位置検知システム。

【請求項6】

磁気的相互作用により相対移動するコイル及び磁石の相対移動位置を検知するセンサユニットであって、
前記相対移動位置を検知するための４個の磁気抵抗素子を有し、
前記４個の磁気抵抗素子は、前記コイル及び前記磁石が相対移動する方向である相対移動方向に、等間隔で並んで配置されている、
センサユニット。

【請求項7】

請求項６に記載のセンサユニットに用いられる磁気センサであって、
電気絶縁性を有する基材と、前記基材の端面に配置された前記磁気抵抗素子と、を有する２個のセンサブロックと、
前記２個のセンサブロックを接続する接続部と、を備える、
磁気センサ。

【請求項8】

請求項６に記載のセンサユニットに用いられる磁気センサであって、
電気絶縁性を有する基材と、前記基材の端面に配置された前記磁気抵抗素子と、を有する４個のセンサブロックと、
前記４個のセンサブロックを直列状に接続する３個の接続部と、を備える、
磁気センサ。

【請求項9】

磁気的相互作用により相対移動するコイル及び磁石を備える位置検知システムにおいて、前記コイル及び前記磁石の相対移動位置を検知するためのセンサユニットに用いられるセンサブロックであって、
電気絶縁性を有する基材と、
前記基材の端面に配置された磁気抵抗素子と、を備える、
センサブロック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、位置検知システム、センサユニット、磁気センサ及びセンサブロックに関し、より詳細には、携帯機器用のカメラモジュールを構成するＶＣＭ（Voice Coil Motor）等のモータに用いることが可能な位置検知システム、センサユニット、磁気センサ及び磁気センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、携帯電話機やスマートフォン、タブレット端末等の携帯機器では、ＶＣＭ等のモータの制御やポインティングデバイスの位置検知等のために、磁気センサが用いられている。

【0003】

例えば、特許文献１に記載されたポインティングデバイスでは、プリント基板にホール素子を配置し、プリント基板に対する磁石の位置を、ホール素子の出力に基づいて検知している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３－３１８４５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記した従来の技術では、スマートフォン等の携帯機器に搭載したときに、広い検知エリアを確保することが困難である。特に、近年のスマートフォン等が備えるカメラモジュールでは、多眼化に伴って、より焦点距離の長いレンズが採用される傾向にある。レンズの焦点距離が長くなれば、オートフォーカスのためのレンズの移動エリアも広がり、一層広い検知エリアを確保することが要求される。

【0006】

本開示の目的は、広い検知エリアを得ることができる位置検知システム、センサユニット、磁気センサ及びセンサブロックを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る位置検知システムは、磁気的相互作用により相対移動するコイル及び磁石と、前記コイル及び前記磁石の相対移動位置を検知するセンサユニットと、を備える。前記センサユニットは、前記相対移動位置を検知するための４個の磁気抵抗素子を有する。前記４個の磁気抵抗素子は、前記コイル及び前記磁石が相対移動する方向である相対移動方向に、等間隔で並んで配置されている。

【0008】

本開示の一態様に係るセンサユニットは、磁気的相互作用により相対移動するコイル及び磁石の相対移動位置を検知するセンサユニットであって、前記相対移動位置を検知するための４個の磁気抵抗素子を有する。前記４個の磁気抵抗素子は、前記コイル及び前記磁石が相対移動する方向である相対移動方向に、等間隔で並んで配置されている。

【0009】

本開示の一態様に係る磁気センサは、本開示の一態様に係るセンサユニットに用いられる。前記磁気センサは、電気絶縁性を有する基材と、前記基材の端面に配置された前記磁気抵抗素子と、を有する２個のセンサブロックと、前記２個のセンサブロックを接続する接続部と、を備える。

【0010】

本開示の別態様に係る磁気センサは、本開示の一態様に係るセンサユニットに用いられる。前記磁気センサは、電気絶縁性を有する基材と、前記基材の端面に配置された前記磁気抵抗素子と、を有する４個のセンサブロックと、前記４個のセンサブロックを直列状に接続する３個の接続部と、を備える。

【0011】

本開示の一態様に係るセンサブロックは、磁気的相互作用により相対移動するコイル及び磁石を備える位置検知システムにおいて、前記コイル及び前記磁石の相対移動位置を検知するためのセンサユニットに用いられる。前記センサブロックは、電気絶縁性を有する基材と、前記基材の端面に配置された磁気抵抗素子と、を備える。

【発明の効果】

【0012】

本開示の位置検知システム、センサユニット、磁気センサ及びセンサブロックは、広い検知エリアを得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１Ａは、一実施形態の位置検知システムの正面図であり、図１Ｂは、同上の位置検知システムの側面図である。

【図2】図２は、同上の位置検知システムが備えるセンサユニットの正面図である。

【図3】図３は、一実施形態のセンサユニットが備える磁気センサの斜視図である。

【図4】図４Ａは、一実施形態の磁気センサの正面図であり、図４Ｂは、同上の磁気センサの背面図である。

【図5】図５は、同上の位置検知システムが備える処理部を示すブロック図である。

【図6】図６は、同上のセンサユニットが備える４個の磁気抵抗素子が所定の相対位置にあるときに検知する磁界強度を示す説明図である。

【図7】図７は、同上の４個の磁気抵抗素子が別の相対位置にあるときに検知する磁界強度を示す説明図である。

【図8】図８は、同上の４個の磁気抵抗素子が更に別の相対位置にあるときに検知する磁界強度を示す説明図である。

【図9】図９は、同上のセンサユニットの相対位置と信号出力との関係を示す説明図である。

【図10】図１０は、同上の処理部による演算後の出力を示す説明図である。

【図11】図１１は、一変形例の磁気センサの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさ及び厚さのそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例に過ぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

【0015】

（１）一実施形態
（１－１）概要
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、一実施形態の位置検知システム９は、コイル１と磁石２とを備える。

【0016】

コイル１には、電源回路や電源ケーブル等（図示略）から電力が供給される。磁石２は、コイル１に駆動磁界を印加する。

【0017】

磁石２からの駆動磁界が印加されたコイル１に電力が供給されることで、磁石２とコイル１のうち一方が、他方に対して変位する。つまり、コイル１に電力が供給されることで、磁気的相互作用により、磁石２がコイル１に対して相対移動する。

【0018】

一実施形態における磁石２は、一端がＮ極、他端がＳ極である単極着磁の磁石であり、磁化方向に長い板形状を有する。ここでの磁化方向とは、図１Ａ等に示すような単極着磁の磁石２の場合は、Ｎ極とＳ極とを結ぶ直線に沿った方向である。

【0019】

磁石２は、磁石２の磁化方向に沿った着磁面（対向面）２０を有する。コイル１は、コイル１の巻線に沿うコイル面１０を有する。コイル面１０は、コイル１の軸と垂直な面である。磁石２の着磁面２０と、コイル１のコイル面１０とは、互いに対向している。

【0020】

コイル面１０は、例えば、磁石２の磁化方向を長手方向とし、磁化方向と直交する方向を短手方向とした矩形状の外形を有する。コイル面１０は、磁石２の磁化方向を長径方向とし、磁化方向と直交する方向を短径方向とした楕円形状の外形を有してもよい。

【0021】

本開示における「直交（垂直）」は、二者間の角度が厳密に９０度である状態だけでなく、二者間の角度が、９０度を含んだある程度の範囲内にある状態をも含む。例えば、本開示における「直交（垂直）」には、二者間の角度が８０度以上１００度以下である場合を含む。

【0022】

同様に、本開示における「平行」は、二者が厳密に交わらない状態だけでなく、二者のなす角度が０度を含んだある程度の範囲内にある状態をも含む。例えば、本開示でいう「平行」は、二者のなす角度が－１０度以上１０度以下である場合を含む。

【0023】

着磁面２０は、磁石２の磁化方向に長い矩形状の外形を有する。着磁面２０は、コイル面１０よりも大きい。着磁面２０に直交する方向に見たとき、コイル面１０は、磁石２の相対位置に関わらず、着磁面２０の内側に位置する。

【0024】

なお、コイル面１０の外形は、矩形や偏円形に限定されない。コイル面１０の外形が円形でもよいし、六角形等の多角形でもよい。

【0025】

磁石２の駆動方向は、磁石２の磁化方向と一致する。図１Ａ、図１Ｂでは、磁石２の駆動方向を白抜き矢印で示している。ここでの駆動方向は、コイル１及び磁石２が相対移動する方向である。以下においては、この方向を「相対移動方向」という。

【0026】

一実施形態の位置検知システム９では、コイル１がカメラ本体（図示略）に対して固定的に配置され、磁石２がレンズ（図示略）に対して固定的に配置される。コイル１に対して磁石２が変位することで、カメラ本体に対してレンズが変位し、オートフォーカスが実行される。

【0027】

なお、コイル１がレンズに対して固定的に配置され、磁石２がカメラ本体に対して固定的に配置されてもよい。この場合には、磁石２に対してコイル１が変位することで、カメラ本体に対してレンズが変位し、オートフォーカスが実行される。

【0028】

一実施形態では、磁石２が互いに直交する長手方向と短手方向とを有しており、相対移動方向は、磁石２の長手方向と一致する。

【0029】

（１－２）センサユニット
一実施形態の位置検知システム９は、コイル１及び磁石２の相対移動位置を検知するセンサユニット３を、備えている。本開示における「相対移動位置を検知する」の文言は、コイル１及び磁石２の相対移動の大きさ（距離）を検知すること、及び、コイル１及び磁石２の相対位置を検知することを含み得る。センサユニット３は、磁界による磁気抵抗効果を検知し、検知結果に応じた出力信号を出力する。

【0030】

センサユニット３は、磁気センサ３０を２個備えている。２個の磁気センサ３０は、それぞれ磁石２の着磁面２０の近傍に配置されている。

【0031】

一実施形態の位置検知システム９において、センサユニット３（つまり２個の磁気センサ３０）は、コイル１に対して固定的に設けられている。そのため、磁石２がコイル１に対して相対移動することに伴って、磁石２は、２個の磁気センサ３０に対して相対移動する。

【0032】

各磁気センサ３０は、下記のセンサブロック８を２個備え、更に、２個のセンサブロック８を接続する接続部７を備えている。接続部７は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂で成形されるが、セラミック等の他の非磁性材料で成形されてもよい。

【0033】

（１－２－１）センサブロック
図２～図４Ｂ等に示すように、２個のセンサブロック８はそれぞれ、電気絶縁性を有する基材５と、基材５の端面５０に配置された磁気抵抗素子４とを備える。基材５の端面５０は、相対移動方向を向く面である。基材５は、言い換えれば、電気的絶縁性を有する絶縁ブロックである。

【0034】

基材５には、一対の電極５１１，５１２が配置されている（図４Ｂ参照）。一対の電極５１１，５１２は、互いに距離をあけて位置している。一対の電極５１１，５１２は、磁気抵抗素子４に対して電気的に接続されている。

【0035】

磁気抵抗素子４は、磁界が通過する主面４０を有する。磁気抵抗素子４は、主面４０が相対移動方向を向くように、基材５の端面５０に配置されている。基材５の端面５０は、言い換えれば、磁気抵抗素子４を配置するために設けられた基材５の主面である。基材５は、主面である端面５０が相対移動方向を向くように、配置されている。

【0036】

２個のセンサブロック８が接続部７を介して一体に接続された状態で、２個のセンサブロック８の各々の磁気抵抗素子４は、磁気センサ３０の相対移動方向の両端面に位置する。

【0037】

（１－２－２）磁気センサの詳細
一実施形態の位置検知システム９は、上記の磁気センサ３０を２個備えるので、磁気抵抗素子４を合計で４個有する。

【0038】

４個の磁気抵抗素子４は、相対移動方向において等間隔に並んで配置されている。ここでの等間隔の文言は、完全な意味での等間隔に限定されない。例えば、完全な等間隔に対して±α％の範囲内にある場合は、等間隔とみなしてもよい。α％は、例えば５％、２％等であるが、これに限定されない。

【0039】

４個の磁気抵抗素子４は、いずれも着磁面２０に対して垂直な姿勢で配置されている。言い換えれば、４個の磁気抵抗素子４の主面４０が、いずれも着磁面２０に対して垂直な姿勢で配置されており、４個の磁気抵抗素子４のそれぞれが配置される基材５の端面５０が、着磁面２０に対して垂直な姿勢で配置されている。磁気センサ３０において、磁気抵抗素子４の主面４０の向きと、この磁気抵抗素子４が配置される基材５の端面５０の向きとは、互いに一致する。

【0040】

つまり、一実施形態の位置検知システム９は、４個の磁気抵抗素子４と、４個の磁気抵抗素子４がそれぞれ配置される４個の基材５とを備え、４個の基材５の各々は、相対移動方向を向く端面５０を有し、該端面５０に、４個の磁気抵抗素子４のうち対応する磁気抵抗素子４が配置されている。

【0041】

以下において、４個の磁気抵抗素子４を区別するときには、４個の磁気抵抗素子４のそれぞれを、第１磁気抵抗素子４１、第２磁気抵抗素子４２、第３磁気抵抗素子４３及び第４磁気抵抗素子４４と称する。

【0042】

また、以下において、２個の磁気センサ３０を区別するときには、２個の磁気センサ３０のそれぞれを、第１磁気センサ３０１及び第２磁気センサ３０２と称する。都合４個のセンサブロック８を区別するときには、４個のセンサブロック８のそれぞれを、第１センサブロック８１、第２センサブロック８２、第３センサブロック８３及び第４センサブロック８４と称する。都合２個の接続部７を区別するときは、第１接続部７１及び第２接続部７２と称する。都合４個の基材５を区別するときは、第１基材５１、第２基材５２、第３基材５３及び第４基材５４と称する。

【0043】

第１磁気センサ３０１は、第１磁気抵抗素子４１と、第２磁気抵抗素子４２とを有する。第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２とは、第１磁気センサ３０１の相対移動方向の両端面に配置されている。

【0044】

第１磁気センサ３０１では、第１接続部７１を介して、第１磁気抵抗素子４１及び第１基材５１を有する第１センサブロック８１と、第２磁気抵抗素子４２及び第２基材５２を有する第２センサブロック８２とが、互いに反対側に位置するように機械的に接続されている。

【0045】

第２磁気センサ３０２は、第３磁気抵抗素子４３と、第４磁気抵抗素子４４とを有する。第３磁気抵抗素子４３と第４磁気抵抗素子４４とは、第２磁気センサ３０２の相対移動方向の両端面に配置されている。

【0046】

第２磁気センサ３０２では、第２接続部７２を介して、第３磁気抵抗素子４３及び第３基材５３を有する第３センサブロック８３と、第４磁気抵抗素子４４及び第４基材５４を有する第４センサブロック８４とが、互いに反対側に位置するように機械的に接続されている。

【0047】

（１－２－３）４個の磁気抵抗素子の配置
第１磁気抵抗素子４１、第２磁気抵抗素子４２、第３磁気抵抗素子４３及び第４磁気抵抗素子４４は、相対移動方向において、この順に並んで配置されている。

【0048】

一実施形態において、相対移動方向における第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２との間の距離ｄ１と、相対移動方向における第２磁気抵抗素子４２と第３磁気抵抗素子４３との間の距離ｄ２と、相対移動方向における第３磁気抵抗素子４３と第４磁気抵抗素子４４との間の距離ｄ３とは、いずれも磁石２の相対移動距離の１／４である。

【0049】

相対移動方向において、第１磁気抵抗素子４１と第２磁気抵抗素子４２との間の距離ｄ１と、第２磁気抵抗素子４２と第３磁気抵抗素子４３との間の距離ｄ２と、第３磁気抵抗素子４３と第４磁気抵抗素子４４との間の距離ｄ３とは、互いに一致している。

【0050】

以上のように、４個の磁気抵抗素子４のうち、相対移動方向において互いに隣接する２つの磁気抵抗素子４同士の距離ｄ１，ｄ２，ｄ３は、いずれも磁石２の相対移動距離の１／４である。

【0051】

例えば、相対移動距離が５ｍｍであるとき、互いに隣接する２つの磁気抵抗素子４同士の距離ｄ１，ｄ２，ｄ３は、いずれも１．２５ｍｍである。互いに隣接する２つの磁気抵抗素子４同士の距離ｄ１，ｄ２，ｄ３は、０．７５～１．２５ｍｍの範囲内で設定されることが好ましい。

【0052】

また、４個の磁気抵抗素子４のうち、１つの磁気抵抗素子４を間に挟んで隣接する別の２つの磁気抵抗素子４同士の距離ｄ４，ｄ５は、いずれも磁石２の相対移動距離の１／２である。

【0053】

具体的には、第１磁気抵抗素子４１と第３磁気抵抗素子４３との間の距離ｄ４と、第２磁気抵抗素子４２と第４磁気抵抗素子４４との間の距離ｄ５とが、いずれも磁石２の相対移動距離の１／２である。

【0054】

例えば、相対移動距離が５ｍｍであるとき、第１磁気抵抗素子４１と第３磁気抵抗素子４３との間の距離ｄ４と、第２磁気抵抗素子４２と第４磁気抵抗素子４４との間の距離４５とは、いずれも２．５ｍｍである。

【0055】

相対移動方向において、４個の磁気抵抗素子４の中心と、磁石２の相対移動エリアの中心Ａ０とは、一致している（図１Ｂ参照）。

【0056】

一実施形態において、４個の磁気抵抗素子４は、それぞれ巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）である。つまり、センサユニット３が検知する磁気抵抗効果は、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）である。

【0057】

４個の磁気抵抗素子４として、例えばトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）等の、他の種類の磁気抵抗効果素子を用いることも可能である。

【0058】

（１－３）処理部
一実施形態の位置検知システム９は、センサユニット３の出力信号を処理する処理部６を、更に備える（図５参照）。

【0059】

処理部６は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、処理部６の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

【0060】

処理部６は、４個の磁気抵抗素子４からの出力信号を処理することで、磁石２の相対移動位置を検知する。処理部６は、マイクロコンピュータ６０を主構成として備え、増幅回路６５を更に備えている。

【0061】

処理部６には、４つの磁気抵抗素子４のうち２つの磁気抵抗素子４の中間電位の変動が、増幅回路６５による増幅を経て、第１出力信号として出力される。ここでの２つの磁気抵抗素子４は、相対移動方向において、磁石２の相対移動距離の１／２だけ離れて位置する２つの磁気抵抗素子４であり、具体的には、第１磁気抵抗素子４１と第３磁気抵抗素子４３である。第１磁気抵抗素子４１と第３磁気抵抗素子４３とは、ハーフブリッジ接続されている。

【0062】

加えて、処理部６のマイクロコンピュータ６０には、４つの磁気抵抗素子４のうち別の２つの磁気抵抗素子４の中間電位の変動が、増幅回路６５による増幅を経て、第２信号出力として出力される。別の２つの磁気抵抗素子４は、相対移動方向において、磁石２の相対移動距離の１／２だけ離れて位置する２つの磁気抵抗素子４であり、具体的には、第２磁気抵抗素子４２と第４磁気抵抗素子４４である。第２磁気抵抗素子４２と第４磁気抵抗素子４４とは、ハーフブリッジ接続されている。

【0063】

なお、処理部６が増幅回路６５を備えないことも有り得る。この場合、第１磁気抵抗素子４１と第３磁気抵抗素子４３の中間電位の変動が、増幅を経ずに、第１出力信号としてマイクロコンピュータ６０に出力される。第２磁気抵抗素子４２と第４磁気抵抗素子４４の中間電位の変動が、増幅を経ずに、第２出力信号としてマイクロコンピュータ６０に出力される。

【0064】

図６～図８のグラフでは、４個の磁気抵抗素子４の相対位置と、各磁気抵抗素子４が検知する磁界強度との関係を示している。ここで計測した磁界は、磁石２の着磁面２０と直交する方向（つまり図１Ｂに示すｚ方向）の磁界である。

【0065】

図１Ａ、図１Ｂに示すｙ方向は、磁石２の相対移動方向である。ｘ方向は、ｙ方向及びｚ方向と直交する方向であり、言い換えれば、着磁面２０と平行でありかつ相対移動方向と直交する方向である。

【0066】

ｘ方向において、磁石２の磁界はほとんど存在しない。そのため、ｘ方向の磁界は無視することができる。ｙ方向においては磁石２の磁界が存在するが、ｙ方向の磁界は、磁石２の相対移動方向の中心付近では、ほとんど変化しない。そのため、一実施形態の位置検知システム９では、磁石２のｚ方向の磁界を検知している。

【0067】

一実施形態では、ｚ方向の磁界強度の変化を検知するために、巨大磁気抵抗効果素子である各磁気抵抗素子４を、磁石２の着磁面２０に対して垂直な姿勢で配置している。各磁気抵抗素子４は、少なくともｚ方向の磁界強度に応じて（言い換えれば磁界強度の変化に応じて）電気抵抗値が変化するように構成されている。

【0068】

なお、巨大磁気抵抗効果素子である各磁気抵抗素子４は、磁界の絶対値だけを検知する。そのため、図６～図８のグラフは、位置が０ｍｍである基準点を挟んだ両側が山状に隆起した形状を、有している。

【0069】

図６には、磁石２が相対移動エリアの第１端に位置するときに、４個の磁気抵抗素子４が検知する磁石２のｚ方向の磁界強度を示している。このとき出力される第１出力信号及び第２出力信号の値は、図９において丸付き数字１を付した部分の値に対応する。

【0070】

図７には、磁石２が相対移動エリアの中間に位置するときに、４個の磁気抵抗素子４が検知する磁石２のｚ方向の磁界強度を示している。このとき出力される第１出力信号及び第２出力信号の値は、図９において丸付き数字２を付した部分の値に対応する。

【0071】

図８には、磁石２が相対移動エリアの第２端に位置するときに、４個の磁気抵抗素子４が検知する磁石２のｚ方向の磁界強度を示している。このとき出力される第１出力信号及び第２出力信号の値は、図９において丸付き数字３を付した部分の値に対応する。

【0072】

磁石２は、相対移動エリアの第１端と第２端との間で、直線的に往復相対移動可能である。相対移動エリアの第１端と第２端との中間が、相対移動エリアの中間に相当する。

【0073】

図９に示すように、磁石２の相対移動に伴って得られる第１出力信号の波形は、余弦波に類似した形状である。磁石２が相対移動したときに得られる第２出力信号の波形は、正弦波に類似した形状である。

【0074】

処理部６のマイクロコンピュータ６０は、第１出力信号を、その波形が余弦波の波形に近づくように補正する。第１出力信号の波形と余弦波の波形とのずれには、一定の規則性が存在する。そのため、補正によって、第１出力信号の波形を、理想的な余弦波の波形に近づけることが可能である。

【0075】

また、マイクロコンピュータ６０は、第２出力信号を、その波形が正弦波の波形に近づくように補正する。第２出力信号の波形と正弦波の波形とのずれには、一定の規則性が存在する。そのため、補正によって、第２出力信号の波形を、理想的な正弦波の波形に近づけることが可能である。

【0076】

その後、マイクロコンピュータ６０は、補正後の第１出力信号及び第２出力信号の値に対して適宜の演算処理を行うことによって、高精度の位置検知を実現することができる。該演算処理は、一例として、逆正接演算の処理を含む。該演算処理が、逓倍処理を更に含むことも好ましい。

【0077】

図１０には、補正後の第１出力信号を一点破線６１で示し、補正後の第２出力信号を二点破線６２で示している。一点破線６１の波形は、余弦波である。二点破線６２の波形は、正弦波である。

【0078】

磁石２の相対移動エリアは、磁石２が基準点から相対移動方向に“－２．５ｍｍ”～“＋２．５ｍｍ”の範囲で相対移動するエリアである。

【0079】

図１０には、第１出力信号（余弦波）と第２出力信号（正弦波）とを用いて得られた、磁石２の位置検知結果を、実線６３で示している。実線６３は直線である。つまり、一実施形態の位置検知システム９によれば、磁石２の相対移動エリア内における磁石２の位置変化に基づいて、直線的な出力変化が得られる。

【0080】

一実施形態の位置検知システム９によれば、磁石２が基準点から相対移動方向に“－２．５ｍｍ”～“＋２．５ｍｍ”（計５ｍｍ）の範囲で相対移動する広いエリア内で、高精度の位置検知を行うことが可能である。

【0081】

更に言えば、一実施形態の位置検知システム９では、磁石２が基準点から相対移動方向に計３～５ｍｍの範囲で相対移動する広いエリア内で、高精度の位置検知を行うことが可能である。

【0082】

図１０には、比較用として、従来技術と同様のホール素子を用いた場合の磁石位置の検知結果を、破線６４で示している。ホール素子を用いた場合には、基準点に対して“－０．５ｍｍ”～“＋０．５ｍｍ”（計１ｍｍ）の狭いエリア内でしか、磁石位置の検知を行うことができない。

【0083】

（１－４）作用効果
一実施形態の位置検知システム９は、コイル１及び磁石２の相対的な位置を、従来技術よりも広いエリア（例えば、従来技術の３～５倍のエリア）内で、高精度に検知することができる。これによって検知される相対位置は、例えば、スマートフォン等の携帯機器に内蔵されるカメラモジュールのカメラ本体及びレンズの相対位置に、相当する。

【0084】

加えて、一実施形態の位置検知システム９では、２つのセンサブロック８を接着等で固定的に配置した簡易な構成で、コイル１及び磁石２の相対位置の高精度検知を実現することができる。

【0085】

センサユニット３の大きさは、ホール素子を用いた従来技術のセンサユニットと同程度である。センサユニット３の取り付け方法は、ホール素子を用いた従来技術のセンサユニットの取り付け方法を、踏襲することが可能である。

【0086】

（２）変形例
上記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、上記の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用することが可能である。以下の変形例の説明において、上記した実施形態と同様の構成についいては、同一符号を付して詳しい説明を省略する。

【0087】

（２－１）一変形例
例えば、図１１には、一変形例のセンサユニット３を示している。一変形例のセンサユニット３は、磁気センサ３０を１個備えている。一変形例の磁気センサ３０は、４個の磁気抵抗素子４を有している。

【0088】

一変形例のセンサユニット３（つまり磁気センサ３０）は、磁石２の相対移動方向において４個の磁気抵抗素子４が等間隔で並ぶように、磁石２の着磁面２０の近傍に配置される。このとき、４個の磁気抵抗素子４は、いずれも磁石２の着磁面２０に対して垂直な姿勢で配置される。

【0089】

一変形例の磁気センサ３０は、４個のセンサブロック８と、４個のセンサブロック８を直列状に接続する３個の接続部７とを備える。４個のセンサブロック８はそれぞれ、基材５と、基材５の端面５０に配置された磁気抵抗素子４とを備える。基材５の端面５０は、相対移動方向を向く面である。

【0090】

３個の接続部７は、第１接続部７３、第２接続部７４及び第３接続部７５である。第１磁気抵抗素子４１及び第２磁気抵抗素子４２は、第１接続部７３を介して機械的に接続されている。第２磁気抵抗素子４２及び第３磁気抵抗素子４３は、第２接続部７４を介して機械的に接続されている。第３磁気抵抗素子４３及び第４磁気抵抗素子４４は、第３接続部７５を介して機械的に接続されている。

【0091】

（２－２）他の変形例
上記の一実施形態では、センサユニット３が接続部７を２個備え、一変形例ではセンサユニット３が接続部７を３個備えているが、接続部７の数はこれに限定されず、センサユニット３が接続部７を備えないことも有り得る。

【0092】

センサユニット３が接続部７を１個備える場合では、例えば、１個の接続部７を介して一体化された２個のセンサブロック８と、一体化されていない別の２個のセンサブロック８とを、４個の磁気抵抗素子４が等間隔で並ぶように配置する。

【0093】

磁気センサ３０が接続部７を備えない場合では、例えば、互いに別体で設けられた４個のセンサブロック８を、４個の磁気抵抗素子４が等間隔で並ぶように個別に配置する。

【0094】

また、センサユニット３が接続部７を２個備える場合に、例えば、２個の接続部７を介して一体化された３個のセンサブロック８と、これとは別体の１個のセンサブロック８とを、４個の磁気抵抗素子４が等間隔で並ぶように配置することも可能である。

【0095】

また、上記の一実施形態では、２個のセンサブロック８が、相対移動方向（つまり図１Ａ等に示すｙ方向）に一直線状に配置されているが、これに限定されない。２個のセンサブロック８が、相対移動方向と直交しかつ着磁面２０と平行な方向（つまり図１Ｂに示すｘ方向）に、ずれて配置されてもよい。

【0096】

言い換えれば、上記の一実施形態では、４個の磁気抵抗素子４が、相対移動方向（つまりｙ方向）に一直線状に配置されているが、これに限定されない。４個の磁気抵抗素子４が、相対移動方向と直交しかつ着磁面２０と平行な方向（つまりｘ方向）に、互いにずれて配置されてもよい。

【0097】

（３）まとめ
第１の態様に係る位置検知システム（９）は、磁気的相互作用により相対移動するコイル（１）及び磁石（２）と、コイル（１）及び磁石（２）の相対移動位置を検知するセンサユニット（３）と、を備える。センサユニット（３）は、コイル（１）及び磁石（２）の相対移動位置を検知するための４個の磁気抵抗素子（４）を有する。４個の磁気抵抗素子（４）は、コイル（１）及び磁石（２）が相対移動する方向である相対移動方向に、等間隔で並んで配置されている。

【0098】

この態様によれば、４個の磁気抵抗素子（４）からの出力に基づいて、コイル（１）及び磁石（２）の相対的な位置を、広いエリア内で高精度に検知することができる。

【0099】

第２の態様に係る位置検知システム（９）は、第１の態様において、相対移動方向に離れて配置された第１接続部（７１）及び第２接続部（７２）を更に備える。第１接続部（７１）は、４個の磁気抵抗素子（４）のうち２個の磁気抵抗素子（４）を接続させている。第２接続部（７２）は、４個の磁気抵抗素子（４）のうち別の２個の磁気抵抗素子（４）を接続させている。

【0100】

この態様によれば、２個の磁気抵抗素子（４）を、第１接続部（７１）を介して一体化し、別の２個の磁気抵抗素子（４）を、第２接続部（７２）を介して一体化することができる。

【0101】

第３の態様に係る位置検知システム（９）は、第１又は第２の態様において、４個の磁気抵抗素子（４）のうち相対移動方向に隣接する磁気抵抗素子（４）同士の距離（ｄ１，ｄ２，ｄ３）は、コイル（１）及び磁石（２）の相対移動距離の１／４である。

【0102】

この態様によれば、４個の磁気抵抗素子（４）のうち２個の磁気抵抗素子（４）の中間電位の変動として、余弦波に近い波形の第１出力信号を得ることができ、４個の磁気抵抗素子（４）のうち別の２個の磁気抵抗素子（４）の中間電位の変動として、正弦波に近い波形の第２出力信号を得ることができる。この態様によれば、第１出力信号と第２出力信号とを基に演算を行うことで、高精度の位置検知が実現される。

【0103】

第４の態様に係る位置検知システム（９）は、第１～第３の態様のいずれか１つにおいて、磁気抵抗素子（４）は、巨大磁気抵抗効果素子である。

【0104】

この態様によれば、巨大磁気抵抗効果を利用して、コイル（１）及び磁石（２）の相対的な位置を、高精度に検知することができる。

【0105】

第５の態様に係る位置検知システム（９）は、第１～第４の態様のいずれか１つにおいて、センサユニット（３）の出力信号を処理することで相対移動位置を検知する処理部（６）を、更に備える。

【0106】

この態様によれば、４個の磁気抵抗素子（４）からの出力を処理部（６）で演算処理することで、コイル（１）及び磁石（２）の相対的な位置を、広いエリア内で高精度に検知することができる。

【0107】

第６の態様に係るセンサユニット（３）は、磁気的相互作用により相対移動するコイル（１）及び磁石（２）の相対移動位置を検知するセンサユニット（３）であって、相対移動位置を検知するための４個の磁気抵抗素子（４）を有する。４個の磁気抵抗素子（４）は、コイル（１）及び磁石（２）が相対移動する方向である相対移動方向に、等間隔で並んで配置されている。

【0108】

この態様によれば、４個の磁気抵抗素子（４）からの出力に基づいて、コイル（１）及び磁石（２）の相対的な位置を、広いエリア内で高精度に検知することができる。

【0109】

第７の態様に係る磁気センサ（３０）は、第６の態様に係るセンサユニット（３）に用いられる。磁気センサ（３０）は、電気絶縁性を有する基材（５）と、基材（５）の端面（５０）に配置された磁気抵抗素子（４）と、を有する２個のセンサブロック（８）と、２個のセンサブロック（８）を接続する接続部（７）と、を備える。

【0110】

この態様によれば、２個の磁気センサ（３０）からの出力を基にして、コイル（１）及び磁石（２）の相対的な位置を、広いエリア内で高精度に検知することができる。

【0111】

第８の態様に係る磁気センサ（３０）は、第６の態様に係るセンサユニット（３）に用いられる。磁気センサ（３０）は、電気絶縁性を有する基材（５）と、基材（５）の端面（５０）に配置された磁気抵抗素子（４）と、を有する４個のセンサブロック（８）と、４個のセンサブロック（８）を直列状に接続する３個の接続部（７）と、を備える。

【0112】

この態様によれば、１個の磁気センサ（３０）からの出力を基にして、コイル（１）及び磁石（２）の相対的な位置を、広いエリア内で高精度に検知することができる。

【0113】

第９の態様に係るセンサブロック（８）は、磁気的相互作用により相対移動するコイル（１）及び磁石（２）を備える位置検知システム（９）において、コイル（１）及び磁石（２）の相対移動位置を検知するためのセンサユニット（３）に用いられる。センサブロック（８）は、電気絶縁性を有する基材（５）と、基材（５）の端面（５０）に配置された磁気抵抗素子（４）と、を備える。

【0114】

この態様によれば、磁気抵抗素子（４）からの出力を基にして、コイル（１）及び磁石（２）の相対的な位置を、広いエリア内で高精度に検知することができる。

【符号の説明】

【0115】

１ コイル
２ 磁石
３ センサユニット
３０ 磁気センサ
４ 磁気抵抗素子
５ 基材
５０ 端面
７ 接続部
７１ 第１接続部
７２ 第２接続部
８ センサブロック
９ 位置検知システム
ｄ１ 距離
ｄ２ 距離
ｄ３ 距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】