本发明涉及使用了磁传感器的位置检测装置。
背景技术：
近年来，使用了磁传感器的位置检测装置在各种用途中被利用。以下，将使用了磁传感器的位置检测装置称为磁式位置检测装置。磁式位置检测装置例如为了在被内置于智能手机的具备自动对焦机构的照相机模块上检测透镜位置而被使用。
在美国专利申请公开第2016/0231528a1号中记载有在透镜相对于基板能够移动地被设置的自动对焦机构中由位置传感器来检测由第1方向的一定大小的第1磁场和由与透镜一起进行移动的磁铁生成的第2方向的第2磁场的相互作用而产生的合成矢量的技术。第2方向相对于第1方向正交。在该技术中，第2磁场的大小对应于透镜的位置进行变化，其结果，合成矢量相对于第2方向所成的角度(以下称之为合成矢量的角度)也进行变化。
根据美国专利申请公开第2016/0231528a1号所记载的技术，通过检测合成矢量的角度从而能够检测透镜的位置。
但是，在美国专利申请公开第2016/0231528a1号所记载的技术中，相对于透镜的位置的变化量的合成矢量的角度的变化量的比率小，其结果，会有所谓位置检测的灵敏度低的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供一种使用了磁传感器的位置检测装置，其位置检测的灵敏度高。
本发明的位置检测装置具备：第1磁场产生部，产生第1磁场；第2磁场产生部，相对于第1磁场产生部的相对位置能够进行变化地被设置并且产生第2磁场；磁传感器，检测规定的检测位置上的检测对象磁场并且生成对应于检测的磁场的方向的检测信号。
如果相对于第1磁场产生部的第2磁场产生部的相对位置发生变化的话则检测位置上的第1磁场的强度以及方向和检测位置上的第2磁场的方向不发生变化，而检测位置上的第2磁场的强度发生变化。检测对象磁场为检测位置上的第1磁场与第2磁场的合成磁场。在检测位置上，第2磁场的方向相对于第1磁场的方向所成的相对角度大于90°且小于180°。
在本发明的位置检测装置中，相对角度既可以是105°～165°的范围内，也可以是105°～145°的范围内。
另外，在本发明的位置检测装置中，检测位置与第2磁场产生部之间的距离也可以由相对于第1磁场产生部的第2磁场产生部的相对位置的变化而发生变化。
另外，在本发明的位置检测装置中，第1磁场产生部也可以具有被配置于互相不同的位置的2个磁铁。在此情况下，第1磁场也可以是2个磁铁分别产生的2个磁场被合成后的磁场。
另外，本发明的位置检测装置也可以进一步具备保持第1磁场产生部的第1保持构件、相对于第1保持构件在一个方向上能够位置变更地被设置并且保持第2磁场产生部的第2保持构件。在此情况下，第2保持构件也可以为保持透镜的保持构件，并且相对于第1保持构件在透镜的光轴方向上能够位置变更地被设置。
在本发明的位置检测装置中，在检测位置上，第2磁场的方向相对于第1磁场的方向所成的相对角度大于90°且小于180°。由此，根据本发明，能够实现位置检测的灵敏度高的位置检测装置。
本发明的其他目的、特征以及益处由以下的说明而变得充分明了。
附图说明
图1是表示包含本发明的第1实施方式所涉及的位置检测装置的照相机模块的立体图。
图2是示意性地表示本图1所表示的照相机模块的内部的说明图。
图3是表示本发明的第1实施方式所涉及的位置检测装置和驱动装置的立体图。
图4是表示图1中的驱动装置的多个线圈的立体图。
图5是表示图1中的驱动装置的主要部分的侧面图。
图6是表示本发明的第1实施方式所涉及的位置检测装置的主要部分的立体图。
图7是表示本发明的第1实施方式中的磁传感器的结构的电路图。
图8是表示图7中的1个磁检测元件的一部分的立体图。
图9是表示本发明的第1实施方式中的第1磁场、第2磁场以及合成磁场的说明图。
图10是表示比较例的位置检测装置的主要部分的立体图。
图11是表示比较例的第1磁场、第2磁场以及合成磁场的说明图。
图12是表示本发明的第1实施方式所涉及的位置检测装置和比较例的位置检测装置的输出特性的一个例子的特性图。
图13是表示本发明的第1实施方式所涉及的位置检测装置的输出特性的一个例子的特性图。
图14是表示与第2磁场产生部的可动区域全体的线性相关联的参数值的一个例子的特性图。
图15是表示本发明的第1实施方式所涉及的位置检测装置的检测信号范围和与线性相关联的参数的相对于相对角度的依赖性的特性图。
图16是表示本发明的第1实施方式中的第2磁场产生部的第1变形例的立体图。
图17是表示本发明的第1实施方式中的第2磁场产生部的第2变形例的立体图。
图18是表示本发明的第1实施方式中的第2磁场产生部的第3变形例的立体图。
图19是表示本发明的第2实施方式所涉及的位置检测装置的立体图。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。首先，参照图1以及图2，对包含本发明的第1实施方式所涉及的位置检测装置的照相机模块的结构进行说明。图1是表示照相机模块100的立体图。图2是示意性地表示照相机模块100的内部的说明图。还有，在图2中，为了容易理解，以与图1中的对应的各部不同的尺寸以及配置来描述照相机模块100的各部。照相机模块100例如是构成具备光学式手抖动补正机构和自动对焦机构的智能手机用照相机的一部分的模块，并与使用了cmos等的图像传感器200相组合来进行使用。
照相机模块100具备本实施方式所涉及的位置检测装置1、驱动装置3、透镜5、框体6、基板7。本实施方式所涉及的位置检测装置1为磁式位置检测装置，为了在进行自动对焦的时候检测透镜5的位置而被使用。驱动装置3为使透镜5移动的装置。框体6为保护位置检测装置1和驱动装置3的框体。基板7具有上面7a。还有，在图1中省略基板7，在图2中省略框体6。
在此，如图1以及图2所示定义u方向、v方向、z方向。u方向、v方向、z方向互相正交。在本实施方式中，将垂直于基板7的上面7a的一个方向(在图2中为朝向上侧的方向)设定为z方向。u方向和v方向都是相对于基板7的上面7a平行的方向。另外，将与u方向相反的方向设定为-u方向，将与v方向相反的方向设定为-v方向，将与z方向相反的方向设定为-z方向。另外，以下将相对于基准的位置处于z方向的前端的位置称为“上方”，将相对于基准的位置处于与“上方”相反侧的位置称为“下方”。
透镜5以其光轴方向与平行于z方向的方向相一致那样的姿势被配置于基板7的上面7a的上方。另外，基板7具有使通过了透镜5的光通过的没有图示的开口部。如图2所示，照相机模块100以通过了透镜5以及没有图示的开口部的光被入射到图像传感器200的方式相对于图像传感器20被定位。
接着，参照图2～图5，对本实施方式所涉及的位置检测装置1和驱动装置3进行详细的说明。图3是表示位置检测装置1和驱动装置3的立体图。图4是表示驱动装置3的多个线圈的立体图。图5是表示驱动装置3的主要部分的侧面图。
位置检测装置1具备第1保持构件14、第2保持构件15、多个第1绕线16、多个第2绕线17。第2保持构件15是保持透镜5的构件。虽然没有图示，但是第2保持构件15具有例如以能够将透镜5安装于其内部的方式构成的筒状的形状。
第2保持构件15相对于第1保持构件14在一个方向上、具体来说在透镜5的光轴方向即平行于z方向的方向上能够位置变更地被设置。在本实施方式中，第1保持构件14具有以能够将透镜5和第2保持构件15容纳于其内部的方式进行构成的箱状的形状。多个第2绕线17以连接第1保持构件14和第2保持构件15并且第2保持构件15相对于第1保持构件14在平行于z方向的方向上能够进行移动的方式支撑第2保持构件15。
第1保持构件14在基板7的上面7a的上方相对于基板7在平行于u方向的方向和平行于v方向的方向上能够位置变更地被设置。多个第1绕线16以连接基板7和第1保持构件14并且第1保持构件14相对于基板7在平行于u方向的方向和平行于v方向的方向上能够进行移动的方式支撑第1保持构件14。如果相对于基板7的第1保持构件14的相对位置发生变化的话则相对于基板7的第2保持构件15的相对位置也发生变化。
驱动装置3具备磁铁31a,31b,32a,32b,33a,33b,34a,34b、线圈41,42,43,44,45,46。磁铁31a被配置于透镜5的-v方向的前端。磁铁32a被配置于透镜5的v方向的前端。磁铁33a被配置于透镜5的-u方向的前端。磁铁34a被配置于透镜5的u方向的前端。磁铁31b,32b,33b,34b分别被配置于磁铁31a,32a,33a,34a的上方。另外，磁铁31a,31b,32a,32b,33a,33b,34a,34b被固定于第1保持构件14。
如图3所示，磁铁31a,31b,32a,32b分别具有在u方向上长的长方体形状。磁铁33a,33b,34a,34b分别具有在v方向上长的长方体形状。磁铁31a,32b的磁化的方向为v方向。磁铁31b,32a的磁化的方向为-v方向。磁铁33a,34b的磁化的方向为u方向。磁铁33b,34a的磁化的方向为-u方向。在图5中，被描绘于磁铁31a,31b内的箭头表示磁铁31a,31b的磁化的方向。
线圈41被配置于磁铁31a与基板7之间。线圈42被配置于磁铁32a与基板7之间。线圈43被配置于磁铁33a与基板7之间。线圈44被配置于磁铁34a与基板7之间。线圈45被配置于磁铁31a,31b与透镜5之间。线圈46被配置于磁铁32a,32b与透镜5之间。另外，线圈41,42,43,44被固定于基板7。线圈45,46被固定于第2保持构件15。
在线圈41上主要施加从磁铁31a产生的磁场。在线圈42上主要施加从磁铁32a产生的磁场。在线圈43上主要施加从磁铁33a产生的磁场。在线圈44上主要施加从磁铁34a产生的磁场。
另外，如图2、图4以及图5所示，线圈45包含沿着磁铁31a在u方向上进行延伸的第1导体部45a、沿着磁铁31b在u方向上进行延伸的第2导体部45b、连接第1以及第2导体部45a,45b的2个第3导体部。另外，如图2以及图4所示，线圈46包含沿着磁铁32a在u方向上进行延伸的第1导体部46a、沿着磁铁32b在u方向上进行延伸的第2导体部46b、连接第1以及第2导体部46a,46b的2个第3导体部。
在线圈45的第1导体部45a上主要施加从磁铁31a产生的磁场的v方向的成分。在线圈45的第2导体部45b上主要施加从磁铁31b产生的磁场的-v方向的成分。在线圈46的第1导体部46a上主要施加从磁铁32a产生的磁场的-v方向的成分。在线圈46的第2导体部46b上主要施加从磁铁32b产生的磁场的v方向的成分。
位置检测装置1进一步具备产生第1磁场mf1的第1磁场产生部11、产生第2磁场mf2的第2磁场产生部12、磁传感器20。在本实施方式中，第1磁场产生部11具备被配置于互相不同的位置的2个磁铁。在本实施方式中，特别是第1磁场产生部11具有作为上述2个磁铁的磁铁31a,34a。第1磁场mf1是磁铁31a,34a分别所产生的磁场被合成的磁场。如上面所述，磁铁31a,34a被固定于第1保持构件14。因此，第1磁场产生部11被第1保持构件14保持。
如图3所示，磁铁31a具有位于磁铁31a的u方向的端部的端面31a1。磁铁34a具有位于磁铁34a的-v方向的端部的端面34a1。
第2磁场产生部12被设置成相对于第1磁场产生部11的相对位置能够进行变化。在本实施方式中，第2磁场产生部12具有磁铁13。第2磁场mf2是磁铁13所产生的磁场。磁铁13具有长方体形状。另外，磁铁13在磁铁31a的端面31a1以及磁铁34a的端面34a1的附近的空间被固定于第2保持构件15。由此，第2磁场产生部12被第2保持构件15保持。如果相对于第1保持构件14的第2保持构件15的相对位置在平行于z方向的方向上发生变化的话则相对于第1磁场产生部11的第2磁场产生部12的相对位置也在平行于z方向的方向上发生变化。
磁传感器20检测规定的检测位置上的检测对象磁场，并生成对应于被检测的磁场的方向的检测信号。磁传感器20在磁铁31a的端面31a1和磁铁34a的端面34a1的附近被固定于基板7。从磁铁31a到磁传感器20为止的距离和从磁铁34a到磁传感器20为止的距离互相相等。磁铁13被配置于磁传感器20的上方。
在本实施方式中，规定的检测位置为磁传感器20被配置的位置。如前面所述，如果相对于第1磁场产生部11的第2磁场产生部12的相对位置发生变化的话则检测位置与第2磁场产生部12之间的距离发生变化。检测对象磁场是检测位置上的第1磁场mf1与第2磁场mf2的合成磁场mf。还有，第1以及第2磁场mf1,mf2被表示于在后面进行说明的图6中。合成磁场mf被表示于在后面进行说明的图9中。
关于第1磁场产生部11、第2磁场产生部12以及磁传感器20的位置关系、磁传感器20的结构在后面进行更加详细的说明。
驱动装置3进一步具备分别在线圈41～44的内侧被固定于基板7的4个磁传感器30。如在后面所说明的那样，4个磁传感器30为了减少手抖动的影响而在使透镜5的位置变化的时候被使用。
位于线圈41的内侧的磁传感器30检测从磁铁31a产生的磁场并生成对应于磁铁31a的位置的信号。位于线圈42的内侧的磁传感器30检测从磁铁32a产生的磁场并生成对应于磁铁32a的位置的信号。位于线圈43的内侧的磁传感器30检测从磁铁33a产生的磁场并生成对应于磁铁33a的位置的信号。位于线圈44的内侧的磁传感器30检测从磁铁34a产生的磁场并生成对应于磁铁34a的位置的信号。磁传感器30例如由霍尔元件等的检测磁场的元件构成。还有，驱动装置3也可以只具备位于线圈41的内侧的磁传感器30和位于线圈42的内侧的磁传感器30中的一方。同样，驱动装置3也可以只具备位于线圈43的内侧的磁传感器30和位于线圈44的内侧的磁传感器30中的一方。
接着，参照图3以及图6，对第1磁场产生部11、第2磁场产生部12以及磁传感器20的位置关系进行详细的说明。图6是表示位置检测装置1的主要部分的立体图。在此，如图6所示定义x方向和y方向。x方向和y方向都是相对于基板7的上面7a(参照图2)平行的方向。x方向是从u方向朝向v方向只旋转45°的方向。y方向是从v方向朝向-u方向只旋转45°的方向。另外，将与x方向相反的方向设定为-x方向，将与y方向相反的方向设定为-y方向。
在图6中，标注了符号mf1的箭头表示检测位置上的第1磁场mf1。在本实施方式中，第1磁场产生部11和磁传感器20以检测位置上的第1磁场mf1的方向成为-y方向的方式被设置。检测位置上的第1磁场mf1的方向例如能够由相对于磁传感器20的磁铁31a,34a的位置关系和磁铁31a,34a的姿势来进行调整。磁铁31a,34a优选相对于包含检测位置的yz平面被对称配置。
在图6中，标注了符号mf2的箭头表示检测位置上的第2磁场mf2，被描绘于磁铁13内的箭头表示磁铁13的磁化。另外，在检测位置上，用记号θ表示第2磁场mf2的方向相对于第1磁场mf1的方向所成的相对角度。相对角度θ以0°以上180°以下的范围内的值进行表示。
在本实施方式中，第1磁场产生部11、第2磁场产生部12以及磁传感器20以相对角度θ大于90°且小于180°的方式被设置。相对角度θ例如能够由磁铁13的姿势来进行调整。在图6中表示将相对角度θ设为135°的例子。在该例子中，磁铁13以磁铁13的磁化的方向成为从-x方向朝向-y方向只旋转45°的方向那样的姿势被配置。
接着，参照图7，对磁传感器20的结构进行说明。图7是表示磁传感器20的结构的电路图。在本实施方式中，磁传感器20以生成作为对应于检测的磁场的方向的检测信号的对应于合成磁场mf的方向相对于基准方向所成的角度的检测信号的方式被构成。基准方向为第1磁场mf1的方向即-y方向。
如图7所示，磁传感器20具有惠斯通电桥电路21、差分检测器22。惠斯通电桥电路21包含电源端口v、接地端口g、2个输出端口e1,e2、被串联连接的第1对磁检测元件r1,r2、被串联连接的第2对磁检测元件r3,r4。磁检测元件r1,r3的各一端被连接于电源端口v。磁检测元件r1的另一端被连接于磁检测元件r2的一端和输出端口e1。磁检测元件r3的另一端被连接于磁检测元件r4的一端和输出端口e2。磁检测元件r2,r4的各另一端被连接于接地端口g。在电源端口v上施加规定大小的电源电压。接地端口g被连接于地线。
在本实施方式中，磁检测元件r1～r4各自包含被串联连接的多个磁阻效应元件(mr元件)。多个mr元件各自例如是自旋阀型的mr元件。该自旋阀型的mr元件具有磁化方向被固定的磁化固定层、磁化的方向对应于检测对象磁场的方向进行变化的磁性层即自由层、被配置于磁化固定层与自由层之间的非磁性层。自旋阀型的mr元件既可以是tmr元件也可以是gmr元件。在tmr元件中，非磁性层为隧道势垒层。在gmr元件中，非磁性层为非磁性导电层。在自旋阀型的mr元件中，电阻值对应于自由层的磁化的方向相对于磁化固定层的磁化的方向所成的角度进行变化，在该角度为0°的时候电阻值成为最小值，在角度为180°的时候电阻值成为最大值。在图7中，全部涂抹的箭头表示mr元件中的磁化固定层的磁化的方向，白色箭头表示mr元件中的自由层的磁化的方向。
包含于磁检测元件r1,r4中的多个mr元件中的磁化固定层的磁化的方向为-y方向，包含于磁检测元件r2,r3中的多个mr元件中的磁化固定层的磁化的方向为y方向。在此情况下，输出端口e1,e2的电位差对应于合成磁场mf的方向相对于-y方向所成的角度的余弦进行变化。差分检测器22将对应于输出端口e1,e2的电位差的信号作为检测信号进行输出。因此，磁传感器20检测合成磁场mf并生成对应于合成磁场mf的方向相对于-y方向所成的角度的余弦的检测信号。
还有，多个mr元件中的磁化固定层的磁化的方向从mr元件的制作的精度等观点出发也可以从上述的方向稍稍偏离。
在此，参照图8，对磁检测元件的结构的一个例子进行说明。图8是表示图7所示的磁传感器20中的1个磁检测元件的一部分的立体图。在该例子中，1个磁检测元件具有多个下部电极162、多个mr元件150、多个上部电极163。多个下部电极162被配置于没有图示的基板上。各个下部电极162具有细长的形状。将间隙形成于在下部电极162的长边方向上进行邻接的2个下部电极162之间。如图8所示，在下部电极162的上面上各个mr元件150被配置于长边方向的两端的附近。mr元件150包含从下部电极162侧按顺序被层叠的自由层151、非磁性层152、磁化固定层153以及反铁磁性层154。自由层151被电连接于下部电极162。反铁磁性层154由反铁磁性材料构成并在与磁化固定层153之间产生交换耦合，从而固定磁化固定层153的磁化的方向。多个上部电极163被配置于多个mr元件150之上。各个上部电极163具有细长的形状，并将被配置于在下部电极162的长边方向上进行邻接的2个下部电极162上而进行邻接的2个mr元件150的反铁磁性层154彼此电连接。由这样的结构，图8所表示的检测元件具有被多个下部电极162和多个上部电极163串联连接的多个mr元件150。还有，mr元件150中的层151～154的配置也可以与图8所表示的配置上下相反。
接着，参照图2～图5，对驱动装置3的动作进行说明。首先，对光学式手抖动补正机构和自动对焦机构进行简单说明。驱动装置3构成光学式手抖动补正机构以及自动对焦机构的一部分。驱动装置3、光学式手抖动补正机构以及自动对焦机构被照相机模块100的外部的没有图示的控制部控制。
光学式手抖动补正机构例如以能够由照相机模块100的外部的陀螺仪传感器等来检测手抖动的方式被构成。如果光学式手抖动补正机构检测出手抖动的话则没有图示的控制部以相对于基板7的透镜5的相对位置对应于手抖动的形态进行变化的方式控制驱动装置3。由此，使透镜5的绝对位置稳定化并且能够减少手抖动的影响。还有，相对于基板7的透镜5的相对位置对应于手抖动的形态在平行于u方向的方向上或者在平行于v方向的方向上进行变化。
自动对焦机构例如以能够由图像传感器200或者自动对焦传感器等来检测焦点对准被摄体的状态的方式被构成。没有图示的控制部以成为焦点对准被摄体的状态的方式由驱动装置3在平行于z方向的方向上使相对于基板7的透镜5的相对位置变化。由此，能够自动进行相对于被摄体的焦点对准。
接着，对与光学式手抖动补正机构相关联的驱动装置3的动作进行说明。如果电流由没有图示的控制部而流到线圈41,42的话则磁铁31a,32a被固定了的第1保持构件14由从磁铁31a,32a产生的磁场和从线圈41,42产生的磁场的相互作用而在平行于v方向的方向上进行移动。其结果，透镜5也在平行于v方向的方向上进行移动。另外，如果电流由没有图示的控制部而流到线圈43,44的话则磁铁33a,34a被固定了的第1保持构件14由从磁铁33a,34a产生的磁场和从线圈43,44产生的磁场的相互作用而在平行于u方向的方向上进行移动。其结果，透镜5也在平行于u方向的方向上进行移动。没有图示的控制部通过测定对应于由磁传感器30生成的磁铁31a,32a,33a,34a的位置的信号，从而检测透镜5的位置。
接着，对与自动对焦机构相关联的驱动装置3的动作进行说明。在使相对于基板7的透镜5的相对位置在z方向上移动的情况下，没有图示的控制部以u方向的电流流到第1导体部45a并且-u方向的电流流到第2导体部45b的方式使电流流到线圈45，以-u方向的电流流到第1导体部46a并且u方向的电流流到第2导体部46b的方式使电流流到线圈46。z方向的洛伦兹力由这些电流和从磁铁31a,31b,32a,32b产生的磁场而作用于线圈45的第1以及第2导体部45a,45b和线圈46第1以及第2导体部46a,46b。由此，线圈45,46被固定了的第2保持构件15在z方向上进行移动。其结果，透镜5也在z方向上进行移动。
在使相对于基板7的透镜5的相对位置在-z方向上移动的情况下，没有图示的控制部在与在z方向上进行移动的情况相反的方向上使电流流到线圈45,46。
接着，对本实施方式所涉及的位置检测装置1的作用以及效果进行说明。本实施方式所涉及的位置检测装置1为了检测透镜5的位置而被使用。在本实施方式中，在相对于基板7的透镜5的相对位置发生变化的情况下，相对于基板7以及第1保持构件14的第2保持构件15的相对位置也发生变化。如前面所述，第1保持构件14保持第1磁场产生部11，第2保持构件15保持第2磁场产生部12。因此，如以上所述如果透镜5的相对位置发生变化的话则相对于第1磁场产生部11的第2磁场产生部12的相对位置发生变化。以下将相对于第1磁场产生部11的第2磁场产生部12的相对位置称作为相对位置p12。在本实施方式中，相对位置p12的变化的方向为透镜5的光轴方向即平行于z方向的方向。
如果相对位置p12发生变化的话则相对于基板7的第1磁场产生部11的相对位置不发生变化，但是相对于基板7的第2磁场产生部12的相对位置发生变化。因此，如果相对位置p12发生变化的话则检测位置上的第1磁场mf1的强度以及方向和检测位置上的第2磁场mf2的方向不发生变化，但是检测位置上的第2磁场mf2的强度发生变化。如果检测位置上的第2磁场mf2的强度发生变化的话则检测对象磁场即合成磁场mf的方向和强度也发生变化，伴随于此，磁传感器20所生成的检测信号的值也发生变化。检测信号的值依赖于相对位置p12进行变化。没有图示的控制部通过测定检测信号从而检测相对位置p12。
在此，参照图9，对检测位置上的第1磁场mf1、第2磁场mf2以及合成磁场mf的强度和方向进行说明。在图9中，x方向的轴表示x方向的磁场的强度hx，y方向的轴表示y方向的磁场的强度hy。以下将检测位置与第2磁场产生部12之间的距离相对较大的情况下的检测位置上的第2磁场mf2设定为磁场mf2a，将检测位置与第2磁场产生部12之间的距离相对较小的情况下的检测位置上的第2磁场mf2设定为磁场mf2b。在图9中，用标注了符号mf2a的箭头的方向来表示磁场mf2a的方向，用标注了符号mf2a的箭头的长度来表示磁场mf2a的强度。在图9以及其以后的说明中所使用的与图9相同的图中，关于磁场mf2a以外的其他磁场的方向和强度也使用与磁场mf2a相同的表示方法。如图9所示，磁场mf2b的强度大于磁场mf2a的强度。磁场mf2a的方向和磁场mf2b的方向互相相等。
还有，在图9中表示图6所表示的相对角度θ为135°的情况下的例子。在该例子中，磁场mf2a相对于检测位置上的第1磁场mf1所成的角度和磁场mf2b相对于检测位置上的第1磁场mf1所成的角度都是135°。
另外，将检测位置上的第1磁场mf1与磁场mf2a的合成磁场设定为合成磁场mfa，将检测位置上的第1磁场mf1与磁场mf2b的合成磁场设定为合成磁场mfb，用记号θa表示合成磁场mfa的方向相对于基准方向即-y方向所成的角度，用记号θb表示合成磁场mfb的方向相对于基准方向即-y方向所成的角度。如图9所示，角度θb大于角度θa。这样，合成磁场mf的方向相对于基准方向所成的角度依赖于第2磁场mf2的强度进行变化。另外，第2磁场mf2的强度依赖于检测位置与第2磁场产生部12之间的距离进行变化。因此，合成磁场mf的方向相对于基准方向所成的角度依赖于检测位置与第2磁场产生部12之间的距离进行变化。
在本实施方式中，磁传感器20生成作为对应于检测的磁场的方向的检测信号的对应于合成磁场mf的方向相对于基准方向所成的角度的检测信号。根据本实施方式，能够由检测信号来求得检测位置与第2磁场产生部12之间的距离，由此，能够检测出相对位置p12。
另外，在本实施方式中，将图6所表示的相对角度θ设定在大于90°小于180°的范围。由此，根据本实施方式，能够增大相对于相对位置p12的变化量的合成磁场mf的方向相对于基准方向所成的角度的变化量，并且能够提高位置检测的灵敏度。以下，关于该点，一边与比较例的位置检测装置相比较一边进行说明。
首先，参照图10，对比较例的位置检测装置的结构进行说明。图10是表示比较例的位置检测装置的主要部分的立体图。比较例的位置检测装置的结构基本上与本实施方式所涉及的位置检测装置1的结构相同。但是，在比较例中，第1磁场生成部11、第2磁场生成部12以及磁传感器20以相对角度θ成为90°的方式被设置。具体来说，第2磁场产生部12的磁铁13以磁铁13的磁化的方向成为-x方向那样的姿势被配置。
接着，参照图11，对检测位置上的比较例的第1磁场mf1、第2磁场mf2以及合成磁场进行说明。在图11中，x方向的轴表示x方向的磁场的强度hx，y方向的轴表示y方向的磁场的强度hy。在比较例中，将检测位置与第2磁场产生部12之间的距离相对较大的情况下的检测位置上的第2磁场mf2设定为磁场mf2c，将检测位置与第2磁场产生部12之间的距离相对较小的情况下的检测位置上的第2磁场mf2设定为磁场mf2d。如图11所示，磁场mf2d的强度大于磁场mf2c的强度。磁场mf2c的方向和磁场mf2d的方向互相相等。磁场mf2c相对于检测位置上的第1磁场mf1所成的角度和磁场mf2d相对于检测位置上的第1磁场mf1所成的角度都是90°。
另外，将检测位置上的第1磁场mf1与磁场mf2c的合成磁场设定为合成磁场mfc，将检测位置上的第1磁场mf1与磁场mf2d的合成磁场设定为合成磁场mfd，用记号θc表示合成磁场mfc的方向相对于基准方向即-y方向所成的角度，用记号θd表示合成磁场mfd的方向相对于基准方向即-y方向所成的角度。
图11所表示的第1磁场mf1的强度、磁场mf2c的强度以及磁场mf2d的强度分别与图9所表示的第1磁场mf1的强度、磁场mf2a的强度以及磁场mf2b的强度相等。如图9以及图11所示，角度θa与角度θb之差θab大于角度θc与角度θd之差θcd。这些角度的差θab,θcd对应于相对于相对位置p12的变化量的合成磁场mf的方向相对于基准方向所成的角度的变化量。根据本实施方式，与比较例相比能够增大上述角度的变化量。
接着，参照图12，对本实施方式所涉及的位置检测装置1和比较例的位置检测装置的相对位置p12与检测信号的关系(以下称之为输出特性。)进行说明。在图12中，横轴表示相对位置p12，纵轴表示检测信号的值。在此，将在平行于z方向的方向上使第2磁场产生部12移动的时候的能够移动的范围称作为第2磁场产生部12的可移动区域。在图12中，将相当于可移动区域的中心的相对位置p12设定为横轴的原点，以负值表示比原点更处于-z方向的前端的相对位置p12，以正值表示比原点更处于z方向的前端的相对位置p12。另外，在图12中标注了符号81的曲线表示本实施方式所涉及的位置检测装置1的输出特性，标注了符号82的曲线表示比较例的位置检测装置的输出特性。还有，在此，将本实施方式所涉及的位置检测装置1中的相对角度θ设定为135°。
如图12所示，如果将相对位置p12的变化量设为相同来进行比较的话则本实施方式所涉及的位置检测装置1的检测信号的变化量大于比较例的位置检测装置的检测信号的变化量。这样，根据本实施方式，与比较例相比能够增大相对于相对位置p12的变化量的检测信号的变化量。在此，将相对于可移动区域全体的相对位置p12的变化量的检测信号的变化量的比率定义为位置检测的灵敏度。在图12所表示的例子中，本实施方式所涉及的位置检测装置1的灵敏度大约为600mv/mm，比较例的位置检测装置的灵敏度大约为250mv/mm。
综上所述，根据本实施方式，能够增大相对于相对位置p12的变化量的合成磁场mf的方向相对于基准方向所成的角度的变化量，并且能够提高位置检测的灵敏度。
还有，在相对角度θ小于90°的情况下，合成磁场mf的方向相对于基准方向即-y方向所成的角度小于相对角度θ为90°的情况。另外，在相对角度θ为180°的情况下，合成磁场mf的方向相对于基准方向即-y方向所成的角度成为一定值，并且不能够生成对应于相对位置p12的变化量进行变化的检测信号。因此，在本实施方式中将相对角度θ的值设为大于90°且小于180°的范围的值。
另外，在本实施方式中，相对角度θ优选为105°～165°的范围内，进一步优选为105°～145°的范围内。以下，对其理由进行说明。
对于表示位置检测装置1的性能的指标之一来说有线性。以下，参照图13，对线性进行说明。图13是表示本实施方式所涉及的位置检测装置1的输出特性的一个例子的特性图。在图13中，横轴表示相对位置p12，纵轴表示检测信号的值。图13中的横轴的原点的定义、相对位置p12的正值和负值的定义与图12相同。另外，在图13中，标注了符号83的曲线表示输出特性。还有，图13所表示的输出特性与图12所表示的本实施方式所涉及的位置检测装置1的输出特性相同。标注了符号84的直线是表示理想的输出特性的理想直线。在此，将连结相当于第2磁场产生部12的可移动区域的下限的相对位置p12上的检测信号的值和相当于第2磁场产生部12的可移动区域的上限的相对位置p12上的检测信号的值的直线作为理想直线。标注了符号85的直线的位置表示相当于可移动区域的下限的相对位置p12，标注了符号86的直线的位置表示相当于可移动区域的上限的相对位置p12。
在此，用记号zv表示对应于任意的检测信号的值的实际的相对位置p12的值，并且用记号zf表示在理想直线上对应于上述任意的检测信号的值的相对位置p12的值。在本实施方式中，将zv与zf之差的绝对值∣zv-zf∣定义为参数d。参数d为与线性相关联的参数。可以说参数d的值遍布可移动区域的全体越小则线性越好。
在图14中表示可移动区域全体的参数d的值的一个例子。还有，图14所表示的参数d的特性从图12所表示的比较例的位置检测装置的输出特性获得。在图14中，横轴表示相对位置p12，左侧的纵轴表示检测信号的值，右侧的纵轴表示参数d的值。图14中的横轴的原点的定义、相对位置p12的正值和负值的定义与图12相同。另外，在图14中，标注了符号87的曲线表示比较例的位置检测装置的输出特性，标注了符号88的曲线表示参数d的特性，标注了符号89的直线的位置表示相当于可移动区域的下限的相对位置p12，标注了符号90的直线的位置表示相当于可移动区域的上限的相对位置p12。还有，图14所表示的输出特性与图12所表示的比较例的位置检测装置的输出特性相同。在图14所表示的例子中，可移动区域内的参数d的值为5μm以下。
另外，将相当于可移动区域的下限的相对位置p12上的检测信号的值与相当于可移动区域的上限的相对位置p12上的检测信号的值之差定义为检测信号范围。检测信号范围和线性依赖于相对角度θ进行变化。在此，如以下所述定义标注有符号的相对角度θs。标注有符号的相对角度θs为在检测位置上第2磁场mf2的方向相对于第1磁场mf1的方向所成的角度，并以-180°以上180°以下的范围内的值进行表示。从上方看，第2磁场mf2的方向从第1磁场mf1的方向向逆时针旋转方向看处于0°～180°的范围的时候以正值表示标注有符号的相对角度θs。从上方看，第2磁场mf2的方向从第1磁场mf1的方向向顺时针旋转方向看处于0°～180°的范围的时候以负值表示标注有符号的相对角度θs。相对角度θ为标注有符号的相对角度θs的绝对值。
在图15中表示规定的相对位置p12上的检测信号范围和参数d的相对于相对角度的依赖性。在图15中，横轴表示标注有符号的相对角度θs，左侧的纵轴表示检测信号范围的值，右侧的纵轴表示参数d的值。在图15中，标注了符号91的曲线表示检测信号范围的相对于标注有符号的相对角度θs的依赖性，标注了符号92的曲线表示参数d的相对于标注有符号的相对角度θs的依赖性。
如图15所示，检测信号范围随着标注有符号的相对角度θs的绝对值从90°变大而变大，在标注有符号的相对角度θs的绝对值为180°的时候成为最大。检测信号范围优选为有一定程度大。具体来说，检测信号范围与标注有符号的相对角度θs的绝对值为90°的情况相比优选大25％以上。如图15所示，在标注有符号的相对角度θs的绝对值为105°以上的情况下满足上述必要条件。
另一方面，如图15所示，参数d随着标注有符号的相对角度θs的绝对值从90°变大而变大，并在标注有符号的相对角度θs的绝对值为180°的时候成为最大。参数d优选为50μm以下，进一步优选为20μm以下。如图15所示，在标注有符号的相对角度θs的绝对值为165°以下的情况下参数d成为50μm以下，在标注有符号的相对角度θs的绝对值为145°以下的情况下参数d成为20μm以下。
如前面所述，相对角度θ为标注有符号的相对角度θs的绝对值。因此，相对角度θ优选为105°～165°的范围内，进一步优选为105°～145°的范围内。
[变形例]
接着，对本实施方式中的第2磁场产生部12的第1～第3变形例进行说明。首先，参照图16，对第1变形例进行说明。图16是表示第2磁场产生部12的第1变形例的立体图。在第1变形例中，第2磁场产生部12替代磁铁13而具有磁铁131。第1变形例中的第2磁场mf2为磁铁131所产生的磁场。磁铁131具有长方体形状。另外，磁铁131在图3所表示的磁铁31a的端面31a1以及磁铁34a的端面34a1的附近的空间被固定于第2保持构件15。
如图16所示，磁铁131包含第1部分131a和第2部分131b。在图16中以虚线表示第1部分131a与第2部分131b的边界。在图16中，描绘于第1部分131a的箭头表示第1部分131a的磁化的方向，描绘于第2部分131b的箭头表示第2部分131b的磁化的方向。第1部分131a的磁化的方向为-z方向。第2部分131b的磁化的方向为z方向。在图16所表示的例子中相对角度θ成为135°。
接着，参照图17，对第2变形例进行说明。图17是表示第2磁场产生部12的第2变形例的立体图。如图17所示，在第2变形例中第2磁场产生部12替代磁铁13而具有2个磁铁132a,132b。2个磁铁132a,132b空开规定的间隔而被配置。第2变形例中的第2磁场mf2为磁铁132a,132b分别产生的磁场被合成的磁场。磁铁132a,132b各自具有长方体形状。另外，磁铁132a,132b在图3所表示的磁铁31a的端面31a1以及磁铁34a的端面34a1的附近的空间被固定于第2保持构件15。
在图17中，描绘于磁铁132a的箭头表示磁铁132a的磁化的方向，描绘于磁铁132b的箭头表示磁铁132b的磁化的方向。磁铁132a的磁化的方向和磁铁132b的磁化的方向为平行于磁铁132a,132b进行排列的方向的一个方向。在图17所表示的例子中相对角度θ成为135°。
接着，参照图18，对第3变形例进行说明。图18是表示第2磁场产生部12的第3变形例的立体图。如图18所示，在第3变形例中第2磁场产生部12替代磁铁13而具有2个磁铁133a,133b。2个磁铁133a,133b空开规定的间隔而被配置。第3变形例中的第2磁场mf2为磁铁133a,133b分别产生的磁场被合成的磁场。磁铁133a,133b各自具有长方体形状。另外，磁铁133a,133b在图3所表示的磁铁31a的端面31a1以及磁铁34a的端面34a1的附近的空间被固定于第2保持构件15。
在图18中，描绘于磁铁133a的箭头表示磁铁133a的磁化的方向，描绘于磁铁133b的箭头表示磁铁133b的磁化的方向。磁铁133a的磁化的方向为-z方向。磁铁133b的磁化的方向为z方向。在图18所表示的例子中相对角度θ成为135°。
[第2实施方式]
接着，参照图19，对本发明的第2实施方式进行说明。本实施方式所涉及的位置检测装置101与第1实施方式所涉及的位置检测装置1相同，为了检测透镜的位置而被使用。位置检测装置101具备第1保持构件114、第2保持构件115。第1保持构件114具有板状的形状，并且具有上面114a。
在此，如图19所示定义x方向、y方向、z方向。x方向、y方向、z方向互相正交。在本实施方式中，将垂直于第1保持构件114的上面114a的一个方向(在图19中为朝向上侧的方向)设定为z方向。x方向和y方向都是相对于第1保持构件114的上面114a平行的方向。另外，将与x方向相反的方向设定为-x方向，将与y方向相反的方向设定为-y方向，将与z方向相反的方向设定为-z方向。
第2保持构件115相对于第1保持构件114在一个方向上、具体来说在平行于z方向的方向上能够位置变更地被设置。在本实施方式中，第2保持构件115以能够保持没有图示的透镜的方式被构成。没有图示的透镜以其光轴方向与平行于z方向的方向相一致的那样的姿势被配置。没有图示的驱动装置以能够在平行于z方向的方向上使第2保持构件115移动的方式被构成。
位置检测装置101进一步具备产生第1磁场mf1的第1磁场产生部111、产生第2磁场mf2的第2磁场产生部112、磁传感器20。磁传感器20被固定于第1保持构件114。磁传感器20的结构基本上与第1实施方式相同。在本实施方式中，规定的检测位置为磁传感器20被配置的位置。
第1磁场产生部111具有被配置于互相不同的位置的2个磁铁111a,111b。本实施方式中的第1磁场mf1为磁铁111a,111b分别产生的磁场被合成的磁场。磁铁111a,111b具有长方体形状。磁铁111a被配置于磁传感器20的-y方向的前端。磁铁111b被配置于磁传感器20的y方向的前端。磁铁111a,111b被固定于第1保持构件114。由此，第1磁场产生部111被保持于第1保持构件114。
磁铁111a,111b的磁化的方向为-y方向。在图19中，被描绘于磁铁111a,111b内的箭头表示磁铁111a,111b的磁化的方向。另外，检测位置上的第1磁场mf1的方向也是-y方向。在图19中，标注了符号mf1的箭头表示检测位置上的第1磁场mf1。
第2磁场产生部112被设置成相对于第1磁场产生部111的相对位置能够变化。在本实施方式中，第2磁场产生部112具有磁铁113。第2磁场mf2为磁铁113所产生的磁场。磁铁113具有长方体形状。另外，磁铁113在磁传感器20的上方被固定于第2保持构件115。由此，第2磁场产生部112被第2保持构件115保持。如果相对于第1保持构件114的第2保持构件115的相对位置在平行于z方向的方向上发生变化的话则相对于第1磁场产生部111的第2磁场产生部112的相对位置也在平行于z方向的方向上发生变化。
在图19中，标注了符号mf2的箭头表示检测位置上的第2磁场mf2。第1磁场产生部111、第2磁场产生部112以及磁传感器20在检测位置上以第2磁场mf2的方向相对于第1磁场mf1的方向所成的相对角度大于90°且小于180°的方式被设置。在本实施方式中，相对角度能够由磁铁113的姿势来进行调整。在图19中，表示使相对角度为135°的例子。在该例子中，磁铁113以磁铁113的磁化的方向成为从-x方向朝向-y方向只旋转45°的方向的那样的姿势被配置。在图19中，被描绘于磁铁113内的箭头表示磁铁113的磁化的方向。还有，相对角度的优选范围与第1实施方式相同。
本实施方式中的其他结构、作用以及效果与第1实施方式相同。
还有，本发明并不限定于上述各个实施方式，能够进行各种变更。例如，只要满足权利要求的范围的必要条件，第1以及第2磁场产生部的形状以及配置、磁传感器20的配置并不限于各个实施方式所表示的例子，可以是任意的。
另外，本发明的位置检测装置，不限于透镜，可以为了检测在规定的方向上进行移动的被检测物的位置而进行使用。
根据以上的说明，显然能够实施本发明的各种方式或变形例。因此，在权利要求的范围的均等的范围内，即使以上述最优选的方式以外的方式也能够实施本发明。