特表 2024-539756 軸回動角度検出装置、方法および電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-30

(54)【発明の名称】軸回動角度検出装置、方法および電子機器

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/241 20060101AFI20241023BHJP

【ＦＩ】

G01D5/24 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023559070

(86)(22)【出願日】2023-04-20

(85)【翻訳文提出日】2023-09-26

(86)【国際出願番号】 CN2023089563

(87)【国際公開番号】W WO2024082587

(87)【国際公開日】2024-04-25

(31)【優先権主張番号】202211265521.0

(32)【優先日】2022-10-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521010115

【氏名又は名称】基合半導体（寧波）有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100199819

【弁理士】

【氏名又は名称】大行 尚哉

(74)【代理人】

【識別番号】100087859

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 秀治

(72)【発明者】

【氏名】呉奕斌

(72)【発明者】

【氏名】夏波

(72)【発明者】

【氏名】倪瑞銘

(72)【発明者】

【氏名】張耀国

(72)【発明者】

【氏名】張毓麟

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077AA14

2F077AA21

2F077CC02

2F077HH03

2F077HH12

(57)【要約】

本願は、角度測定の技術分野に関し、軸回動角度検出装置、方法および電子機器を開示する。この軸回動角度検出装置において、第１電極板が第１平面に位置し、第２及び第３電極板は、大きさが等しくかつ中心が同じである環状セクターであり、第１平面と平行な平面に位置し、誘電体は上記２つの平面の間に位置し、その回転軸が上記平面に垂直で上記環状セクターの中心を通り、誘電体の第２及び第３電極板上への投影は、いずれも環状セクターであり、両環状セクターの中心はいずれも上記の中心であり、内径および外径はそれぞれ等しく、容量検出チップは、入力端子に３つの電極板のピンが接続され、第１電極板と第２電極板の間の第１容量値と、第１電極板と第３電極板の間の第２容量値との比を検出し、検出された比と前回検出された比の変化に基づいて誘電体の軸回動角度を決定することに用いられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

容量検出チップ（１０）、第１電極板（２－１）、第２電極板（２－２）、第３電極板（２－３）および誘電体（２－４）を備え、
前記第１電極板（２－１）は第１平面に位置し、前記第２電極板（２－２）及び前記第３電極板（２－３）は前記第１平面と平行な第２平面に位置し、前記誘電体（２－４）は前記第１平面と平行な第３平面に位置し、前記第３平面は前記第１平面と前記第２平面との間に位置し、
前記第２電極板（２－２）は第１環状セクターであり、前記第３電極板（２－２）は第２環状セクターであり、前記第１環状セクターと前記第２環状セクターは、大きさが等しくかつ中心が同じであり、前記誘電体（２－４）の回転軸（３－５）は、前記第３平面に垂直で前記第２環状セクターの中心を通る直線であり、前記誘電体（２－４）の前記第２電極板（２－２）上への投影は、第３環状セクターであり、前記誘電体（２－４）の前記第３電極板（２－３）上への投影は、第４環状セクターであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの中心は、いずれも前記第２環状セクターの中心と同じであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの内径および外径は、それぞれ等しく、
前記第１電極板（２－１）のピン、前記第２電極板（２－２）のピン及び前記第３電極板（２－３）のピンは、前記容量検出チップ（１０）の入力端子にそれぞれ接続され、
前記容量検出チップ（１０）は、前記第１電極板（２－１）と前記第２電極板（２－２）との間の容量値である第１容量値と、前記第１電極板（２－１）と前記第３電極板（２－３）との間の容量値である第２容量値との比を検出し、検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて、前記誘電体（２－４）の軸回動角度を決定することに用いられる、
ことを特徴とする軸回動角度検出装置。

【請求項2】

前記第１電極板（２－１）は、第５環状セクターであり、
前記第５環状セクターの中心は、前記回転軸（３－５）上に位置し、前記第５環状セクターの内径は、前記第１環状セクターの内径と同一であり、前記第５環状セクターの外径は、前記第１環状セクターの外径と同一である、
ことを特徴とする請求項１に記載の軸回動角度検出装置。

【請求項3】

前記誘電体（２－４）は、第６環状セクターであり、
前記第６環状セクターの中心は、前記回転軸（３－５）上に位置し、前記第６環状セクターの内径は、前記第１環状セクターの内径と同じであり、前記第６環状セクターの外径は、前記第１環状セクターの外径と同じである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の軸回動角度検出装置。

【請求項4】

前記容量検出チップ（１０）は、さらに、検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて、前記誘電体（２－４）の軸回動角度を決定することに用いられる、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の軸回動角度検出装置。

【請求項5】

第１容量値と第２容量値との比を検出することと、
検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて、誘電体の軸回動角度を決定することと、を含み、
ここで、前記第１容量値は、第１電極板と第２電極板との間の容量値であり、前記第２容量値は、前記第１電極板と第３電極板との間の容量値であり、前記第１電極板は、第１平面に位置し、前記第２電極板および前記第３電極板は、前記第１平面と平行な第２平面に位置し、誘電体は、前記第１平面と平行な第３平面に位置し、前記第３平面は前記第１平面と前記第２平面との間に位置し、前記第２電極板は第１環状セクターであり、前記第３電極板は第２環状セクターであり、前記第１環状セクターと前記第２環状セクターは、大きさが等しくかつ中心が同じであり、前記誘電体の回転軸は、前記第３平面に垂直で前記第２環状セクターの中心を通る直線であり、前記誘電体の前記第２電極板上への投影は、第３環状セクターであり、前記誘電体の前記第３電極板上への投影は、第４環状セクターであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの中心は、いずれも前記第２環状セクターの中心と同じであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの内径および外径は、それぞれ等しい、
ことを特徴とする軸回動角度検出方法。

【請求項6】

前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて、誘電体の軸回動角度を決定することは、
予め記憶された比と回動角度との対応関係に基づいて、前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比に対応する第１回動角度を取得し、前記の前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比に対応する第２回動角度を取得することと、
前記第１回動角度と前記第２回動角度の差分値に基づいて、前記誘電体の軸回動角度を取得することと、を含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の軸回動角度検出方法。

【請求項7】

前記誘電体を中心として前記回転軸上に位置する環状セクターである場合に、前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて誘電体の軸回動角度を決定することは、
前記誘電体の中心角、前記第２電極板の中心角、及び前記第３電極板の中心角に基づいて、前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比に対応する第１回動角度を算出するとともに、前記の前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比に対応する第２回動角度を算出することと、
前記第１回動角度と前記第２回動角度との差分値に基づいて、前記誘電体の軸回動角度を取得することと、を含む、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の軸回動角度検出方法。

【請求項8】

前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて誘電体の軸回動角度を決定した後、
前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比が前記の前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比よりも大きい場合、前記誘電体の軸回動方向が第１プリセット方向であることを決定することと、
前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比が前記の前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比よりも小さい場合、前記誘電体の軸回動方向が第２プリセット方向であることを決定することと、をさらに含む、
ことを特徴とする請求項５～７のいずれか１項に記載の軸回動角度検出方法。

【請求項9】

前記の誘電体の軸回動角度を判定した後、前記の今回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比を、前記の前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比として記憶することをさらに含む、
ことを特徴とする請求項５～７のいずれか１項に記載の軸回動角度検出方法。

【請求項10】

請求項１～４のいずれか１項に記載の軸回動角度検出装置を備えた電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本願は、出願番号が２０２２１１２６５５２１．０、出願日が２０２２年１０月１７日である中国特許出願に基づいて提出され、この中国特許出願の優先権を主張するものであり、この中国特許出願の開示全体は、援用により本願に組み込まれるものとする。

【0002】

（発明の分野）
本願は、回動角度測定の技術分野に関し、特に、軸回動角度検出装置、方法及び電子機器に関する。

【背景技術】

【0003】

軸回動角度の測定は、ポテンショメータ、トリガーボタン、折り畳み可能な機器、サーボモータなどの応用シーンにおいて非常に重要な意義を持っている。従来の軸回動角度を測定する技術手段の一つは、磁石とホールチップ検出構造によって軸回動角度の測定を実現することである。方向と角度の変化は、磁石とホールチップとの距離を変化させるため、ホールチップが出力するアナログ信号の変化によって軸回動角度を反映することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、一方で、外界磁場などは、このような技術手段による軸回動角度検出に干渉する。一方で、温度変化に伴う部品の熱膨張と冷収縮や、関連部品の劣化などによって、磁石とホールチップとの距離が変化する。これらの要因は、いずれもホールチップの信号精度のばらつきをさらに招き、最終的には軸回動角度検出の精度を損なう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態は、一種の軸回動角度検出装置を提供し、容量検出チップ、第１電極板、第２電極板、第３電極板および誘電体を備え、前記第１電極板は第１平面に位置し、前記第２電極板及び前記第３電極板は前記第１平面と平行な第２平面に位置し、前記誘電体は前記第１平面と平行な第３平面に位置し、前記第３平面は前記第１平面と前記第２平面との間に位置し、前記第２電極板は第１環状セクターであり、前記第３電極板は第２環状セクターであり、前記第１環状セクターと前記第２環状セクターは、大きさが等しくかつ中心が同じであり、前記誘電体の回転軸は、前記第３平面に垂直で前記第２環状セクターの中心を通る直線であり、前記誘電体の前記第２電極板上への投影は、第３環状セクターであり、前記誘電体の前記第３電極板上への投影は、第４環状セクターであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの中心は、いずれも前記第２環状セクターの中心と同じであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの内径および外径は、それぞれ等しく、前記第１電極板のピン、前記第２電極板のピン及び前記第３電極板のピンは、前記容量検出チップの入力端子にそれぞれ接続され、前記容量検出チップは、前記第１電極板と前記第２電極板との間の容量値である第１容量値と、前記第１電極板と前記第３電極板との間の容量値である第２容量値との比を検出し、検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて、前記誘電体の軸回動角度を決定することに用いられる。

【0006】

本発明の実施形態は、一種の軸回動角度検出方法をさらに提供し、第１容量値と第２容量値との比を検出することと、検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて、誘電体の軸回動角度を決定することとを含み、ここで、前記第１容量値は、第１電極板と第２電極板との間の容量値であり、前記第２容量値は、前記第１電極板と第３電極板との間の容量値であり、前記第１電極板は、第１平面に位置し、前記第２電極板および前記第３電極板は、前記第１平面と平行な第２平面に位置し、誘電体は、前記第１平面と平行な第３平面に位置し、前記第３平面は前記第１平面と前記第２平面との間に位置し、前記第２電極板は第１環状セクターであり、前記第３電極板は第２環状セクターであり、前記第１環状セクターと前記第２環状セクターは、大きさが等しくかつ中心が同じであり、前記誘電体の回転軸は、前記第３平面に垂直で前記第２環状セクターの中心を通る直線であり、前記誘電体の前記第２電極板上への投影は、第３環状セクターであり、前記誘電体の前記第３電極板上への投影は、第４環状セクターであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの中心は、いずれも前記第２環状セクターの中心と同じであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの内径および外径は、それぞれ等しい。

【0007】

本発明の実施形態は、上述した軸回動角度検出装置を備えた電子機器をさらに提供する。

【0008】

いくつかの実施形態において、前記第１電極板は第５環状セクターであり、前記第５環状セクターの中心は、前記回転軸上に位置し、前記第５環状セクターの内径は、前記第１環状セクターの内径と同一であり、前記第５環状セクターの外径は、前記第１環状セクターの外径と同一である。

【0009】

いくつかの実施形態において、前記誘電体は第６環状セクターであり、前記第６環状セクターの中心は、前記回転軸上に位置し、前記第６環状セクターの内径は、前記第１環状セクターの内径と同じであり、前記第６環状セクターの外径は、前記第１環状セクターの外径と同じである。

【0010】

いくつかの実施形態において、前記容量検出チップは、さらに、検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて、前記誘電体の軸回動角度を決定することに用いられる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

一つ又は複数の実施形態は、それに対応する図面中の図を通じて例示的に説明され、これらの例示的な説明は、実施形態を限定するものではなく、図面において同一の符号を付した要素は類似の要素として示され、特に断らない限り、図面中の図示割合は制限されない。

【図1】図１は、本願の一実施形態に係る軸回動角度検出装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、本願の一実施形態に係る軸回動角度検出装置の一部の構成を示す図である。

【図3】図３は、本願の一実施形態に係る軸回動角度検出装置の一部を示す正面図である。

【図4】図４は、本願の一実施形態に係る軸回動角度検出方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本願実施例は、軸回動角度検出の精度を確保し、軸回動角度検出の信頼性を向上させるための軸回動角度検出装置、方法及び電子機器を提供することを目的とする。

【0013】

本願実施例の目的、技術案および利点をより明確にするために、以下、本願の各実施形態について図面を用いて詳述する。しかしながら、当業者であれば、本願の各実施形態において、読者に本願をより良く理解させるために多くの技術的細部が提案されることを理解することができる。しかし、これらの技術的細部や以下の各実施例に基づく様々な変更と修正がなかったとしても、本願が保護しようとする技術案を実現することが可能である。

【0014】

本願実施例の説明に先立ち、他の関連技術及びその存在する問題点についてさらに説明する。

【0015】

関連技術には、２枚の電極板からなる軸回動角度検出装置も存在する。このような軸回動角度検出装置は、２枚の電極板間の静電容量の変化により軸回動角度を反映し、２枚の電極板間の静電容量を検出することで軸回動角度の検出を実現する。しかしながら、このような軸回動角度検出装置は、一方の電極板が回動しているため、電極板の信号を検出する際に、この回動する電極板のピン処理の難しさが大きい。また、このような軸回動角度検出装置では、部品の熱膨張と冷収縮によって２枚の電極板間の距離が変化し、さらに軸回動角度検出が不正確となってしまうこともある。

【0016】

本願の実施形態は、軸回動角度検出装置に関するものである。以下、軸回動角度検出装置に係る技術の詳細について具体的に説明するが、以下では、本発明の実現の細部を理解しやくするためだけであり、本発明を実施するための必須ではない。この軸回動角度検出装置の概略構成を図１に示す。

【0017】

いくつかの実施形態において、軸回動角度検出装置は、容量検出チップ１０、第１電極板２－１、第２電極板２－２、第３電極板２－３、及び誘電体２－４を備える。

【0018】

第１電極板２－１は、第１平面（図１に示す２－１が所在する平面を参照）に位置し、第２電極板２－２及び第３電極板２－３は、第１平面と平行な第２平面（図１に示す２－２及び２－３が所在する平面を参照）に位置し、誘電体２－４は、第１平面と平行な第３平面（図１に示す２－４が所在する平面を参照）に位置し、第３平面は、第１平面と第２平面との間に位置する。

【0019】

第２電極板２－２と第３電極板２－３は同一の平面に位置しているので、両者の第１平面からの距離は等しい。また、熱膨張と冷収縮またはハードウェア構成の変化によって第１平面と第２平面との距離が変化する場合、第２電極板２－２及び第３電極板２－３と第１平面との距離が等しいことを常に確保することができる。すなわち、第１電極板２－１と第２電極板２－２の間の板間距離ｄ_ｌと、第１電極板２－１と第３電極板２－３の間の板間距離ｄ_２とは常に等しい（ここでのｄ_ｌ、ｄ_２は、図２に示す軸回動角度検出装置の概略構成図に示すｄを参照）。同時に、第１電極板２－１と第２電極板２－２の間の誘電体と、第１電極板２－１と第３電極板２－３の間の誘電体とは同一の誘電体（いずれも誘電体２－４）であるため、第２容量値（第１電極板２－１と第３電極板２－３との間の容量値）に対する第１容量値（第１電極板２－１と第２電極板２－２との間の容量値）の比ｃ_ｌ／ｃ_２（εＳ_１／４πｋｄ_ｌ）／（εＳ_２／４πｋｄ_２）＝Ｓ_１／Ｓ_２となる。後続の容量検出チップが容量値の比を検出することによって軸回動角度の検出を実現できることに条件を提供した。

【0020】

第２電極板２－２は、第１環状セクター（ａｎｎｕｌａｒ ｓｅｃｔｏｒ）であり、第３電極板２－３は、第２環状セクターであり、第１環状セクターと第２環状セクターは、大きさが等しくかつ中心が同じである。ここで、第２電極板２－２及び第３電極板２－３の形状は、図１に示すように、いずれも環状セクターであることが理解できる。また、２つの環状セクターは、大きさが等しくかつ中心が同じである。

【0021】

誘電体２－４の回転軸は、第３平面に垂直でかつ第２環状セクターの中心を通る直線である。ここでの回転軸をより詳細に説明するために、図２に示す軸回動角度検出装置の概略構成図を参照してください。図２に示す軸回動角度検出装置では、３－５が所在する直線は誘電体３－４の回転軸である。本実施形態に係る検出装置が検出するのは、誘電体３－４が回転軸３－５で回動する軸回動角度であることが理解できる。また、図２において、第１電極板が３－１で、第２電極板が３－２で、第３電極板が３－３で、誘電体が３－４でそれぞれ示されている。

【0022】

なお、一例では、図１または図２に示すように、第１電極板２－１は１つの環状セクターであってもよい。一例では、第１電極板２－１は第５環状セクターであり、第５環状セクターの中心は回転軸３－５上に位置し、第５環状セクターの内径は第１環状セクターの内径と同じであり、第５環状セクターの外径は第１環状セクターの外径と同じである。理解できるように、一例では、第５環状セクターの中心は、実際には３－５に示すような回転軸と第１平面との交点である。

【0023】

理解できるように、図１及び図２に示す上記の第１電極板２－１に加えて、第１電極板２－１の内径は第２電極板２－２の内径より小さくてもよく、第１電極板２－１の外径は第２電極板２－２の外径より大きくてもよい。第１電極板２－１の第２電極板２－２への投影が第２電極板２－２の領域よりも小さくないようにするだけで、第１電極板２－１と第２電極板２－２とを含むコンデンサの正対面積は第２電極板２－２によって決定され、さらに相応の技術的効果を奏することができる。同様に、第１電極板２－１の第３電極板２－３への投影は、第３電極板２－３の領域よりも小さくないべきである。したがって、第１電極板２－１の形状は、環状セクターでなくてもよい。

【0024】

上記の例で述べた第１電極板２－１によれば、第１電極板２－１の面積を最大限に縮小することができ、第１電極板２－１に必要な材料コストを最大限に節約することができ、ひいては軸回動角度検出装置の実現コストを可及的に低減することができる。

【0025】

誘電体２－４の第２電極板２－２上への投影は、第３環状セクターであり、誘電体２－４の第３電極板２－３上への投影は、第４環状セクターである。より詳細に説明するために、図３に示す軸回動角度検出装置の一部の正面図を参照してください。図３に示す領域Ｓ_１は、誘電体２－４が第２電極板２－２上に投影された第３環状セクターであり、図３に示す領域Ｓ_２は、誘電体２－４が第３電極板２－３上に投影された第４環状セクターである。

【0026】

第３環状セクター及び第４環状セクターの中心は、いずれも第２環状セクターの中心と同じであり（図３に示す円心Ｏを参照）、かつ、第３環状セクターと第４環状セクターの内径（図３に示すｒを参照）及び外径（図３に示すＲを参照）は、それぞれ等しい。

【0027】

理解できるように、第３環状セクターは、第１コンデンサ（第１電極板２－１および第２電極板２－２を含むコンデンサ）の正対面積（図３に示すＳ_１を参照）であり、第４環状セクターは、第２コンデンサ（第１電極板２－１および第３電極板２－３を含むコンデンサ）の正対面積（図３に示すＳ_２を参照）である。従って、第１容量値（第１電極板２－１と第２電極板２－２の間の容量値）と第２容量値（第１電極板２－１と第３電極板２－３の間の容量値）との比ｃ_ｌ／ｃ_２＝Ｓ_１／Ｓ_２＝［０．５θ_１（Ｒ^２－ｒ^２）］／［０．５θ_２（Ｒ^２－ｒ^２）］＝θ_１／θ_２。第１容量値と第２容量値との比は、誘電体２－４が第２電極板２－２と第３電極板２－３上に投影する中心角の比に等しい。すなわち、第１容量値と第２容量値との比を検出するのは、誘電体２－４の投影の中心角の比を検出することである。誘電体２－４が両電極板（第２電極板２－２と第３電極板２－３）上に投影する中心角の比は、現在の誘電体２－４の位置を反映することができるので、容量検出チップ１０は、容量値の比を検出することで軸回動角度の検出を実現することができる。

【0028】

一例において、誘電体２－４の形状は、環状セクターであってもよい。

【0029】

一例において、誘電体２－４は、中心が回転軸３－５上に位置し、内径が第１環状セクターの内径と同じで、外径が第１環状セクターの外径と同じである第６環状セクターであってもよい。

【0030】

一例において、第６環状セクターの中心は、実際には図２に示した回転軸３－５と第３平面との交点であることが理解できる。

【0031】

理解できるように、上述した誘電体２－４の他に、誘電体２－４の内径は、第２電極板２－２の内径よりも大きくかつ第２電極板２－２の外径よりも小さくてもよく、誘電体２－４の外径は、第２電極板２－２の外径よりも大きくてもよく、第２電極板２－２の外径よりも小さくてもよい。誘電体２－４を第２電極板２－２と第３電極板２－３にそれぞれ投影して得られた２つの環状セクター間の内径と外径をそれぞれ等しくするだけで、相応の技術的効果を達成することができる。

【0032】

また、誘電体２－４の形状は環状セクターでなくてもよく、その場合、誘電体２－４の第２電極板２－２への投影の内径と外径を第２電極板２－２の形状によって決定させればよく、ひいては相応の技術的効果を達成することができる。

【0033】

上記の例に係る誘電体２－４を採用すれば、誘電体２－４の面積を効果的に縮小でき、誘電体２－４に必要な材料の大幅な節約が図れ、さらに軸回動角度検出装置の実現コストを低減できる。

【0034】

図１に示すように、第１電極板２－１のピン、第２電極板２－２のピンおよび第３電極板２－３のピンは、それぞれ容量検出チップ１０の入力端子に接続されている。

【0035】

容量検出チップ１０は、第１電極板２－１と第２電極板２－２の間の容量値である第１容量値と、第１電極板２－１と第３電極板２－３の間の容量値である第２容量値との比を検出するためのものである。容量検出チップ１０は、理解できるように、第１電極板２－１のピンと第２電極板２－２のピンが入力する信号を検出することにより、第１容量値の検出を実現する。同様に、第１電極板２－１のピンと第３電極板２－３のピンが入力する信号を検出することにより、第２容量値の検出を実現する。

【0036】

一例において、容量検出チップ１０はまた、検出された第１容量値と第２容量値との比と、前回検出された第１容量値と第２容量値との比の変化に基づいて、誘電体２－４の軸回動角度を決定する。

【0037】

前述のように、ｃ_ｌ／ｃ_２＝θ_１／θ_２、第１容量値と第２容量値との比は、誘電体２－４が第２電極板２－２と第３電極板２－３上に投影する中心角の比に等しい。すなわち、第１容量値と第２容量値との比を検出するのは、誘電体２－４の投影の中心角の比を検出することになる。誘電体２－４が両電極板上に投影する中心角の比は、現在の誘電体２－４の位置を反映することができる。

【0038】

また、一例において、容量検出チップ１０は、検出された第１容量値と第２容量値との比と、前回検出された第１容量値と第２容量値との比の変化に基づいて、誘電体２－１の軸回動方向を決定するために使用することもできる。本例に開示された容量検出チップ１０によれば、軸回動角度検出装置は、多くの実用シーンにおける回動方向の取得ニーズを満たすことができる。図１に示す軸回動角度検出装置では、容量検出チップが出力するのは、軸回動角度または軸回動角度および回動方向であることが理解できる。

【0039】

一例において、誘電体２－４の中心角は１８０度である（図１参照）。前回検出された第１容量値と第２容量値との比は１であり、誘電体２－４が図１に示す初期位置にあることがわかる。今回検出された第１容量値と第２容量値との比は、３である。軸回動検出装置の正面図が図３に示すようなものであり、かつＳ_１とＳ_２の間の環状セクター領域の中心角が６０度であると、前回の検出時に比べて、誘電体２－４の回動方向は図３における反時計回りの方向であり、誘電体２－４の軸回動角度は３０度であることがわかる。

【0040】

容量検出チップ１０は、極板間の容量値を検出するための容量検出回路と、容量値の比から軸回動角度と回動方向を決定するための分析演算回路と、決定した軸回動角度と回動方向を上位マスターに出力するための制御出力回路とを備えていてもよい。

【0041】

本願の実施形態では、第２電極板２－２と第３電極板２－３は同一の平面に位置しているため、第１容量値に対応する板間距離ｄ_１（第１電極板２－１と第２電極板２－２との間の距離）と、第２容量値に対応する板間距離ｄ_２（第１電極板２－１と第３電極板２－３との間の距離）とは等しく、かつ、両容量値に対応する誘電体２－４は、同一の誘電体である（すなわち、第１容量値と第２容量値に対応する誘電率εが等しい）。よって、第１容量値と第２容量値との比ｃ_１／ｃ_２＝（εＳ_１／４πｋｄ_１）／（εＳ_２／４πｋｄ_２）＝Ｓ_１／Ｓ_２。誘電体２－４の第２電極板２－２と第３電極板２－３上への投影は、第１容量値と第２容量値に対応する正対面積である。また、第２電極板２－２および第３電極板２－３における誘電体２－４の投影は、内径および外径がそれぞれ等しい環状セクターであるため、第１容量値と第２容量値に対応する正対面積比Ｓ_１／Ｓ_２＝［０．５θ_１（Ｒ^２－ｒ^２）］／［０．５θ_２（Ｒ^２－ｒ^２）］＝θ_１／θ_２。すなわち、第１容量値と第２容量値との比は、第３環状セクターと第４環状セクターとの中心角の比に等しい。従って、第１容量値と第２容量値との比は、誘電体２－４の投影領域の中心角、すなわち誘電体２－４の現在の位置を反映することができる。これにより、本願では、容量検出チップは、容量値の比の変化から、誘電体の位置の変化を決定でき、すなわち誘電体の軸回動角度を決定できる。

【0042】

また、ｃ_１／ｃ_２＝θ_１／θ_２であることから、第１容量値と第２容量値との比は、電極板間の距離などの要因のいずれもと関係しないことがわかる。したがって、機構部品の熱膨張と冷収縮や構造劣化によって第１平面と第２平面との距離が変化した場合、第１容量値と第２容量値との比は変わらない。したがって、第１容量値と第２容量値との比によって軸回動角度を決定することで、温度変化およびハードウェア構成変化などの要因の影響を回避して、軸回動角度検出の精度を確保することができ、軸回動角度検出装置の信頼性が向上した。

【0043】

さらに、容量検出の電流はマイクロアンペアレベルであるため、容量検出を行うことによる消費電力は低い。従って、本願が提供する容量比を検出することで軸回動角度を決定する技術手段は、関連技術、特に磁石とホールチップを利用して軸回動角度の検出を実現する技術に比べて、消費電力の大幅な低減を実現することができる。

【0044】

本願の別の実施形態は、軸回動角度の検出方法にも関する。

【0045】

幾つかの実施形態では、まず、第１容量値と第２容量値との比を検出する。ここで、第１容量値は、第１電極板と第２電極板との間の容量値であり、第２容量値は、第１電極板と第３電極板との間の容量値であり、第１電極板は、第１平面に位置し、第２電極板および第３電極板は、第１平面と平行な第２平面に位置し、誘電体は、第１平面と平行な第３平面に位置し、第３平面が第１平面と第２平面との間に位置しており、第２電極板は第１環状セクターであり、第３電極板は第２環状セクターであり、第１環状セクターと第２環状セクターは、大きさが等しくかつ中心が同じであり、誘電体の回転軸は、第３平面に垂直で第２環状セクターの中心を通る直線であり、誘電体の第２電極板上への投影は、第３環状セクターであり、誘電体の第３電極板上への投影は、第４環状セクターであり、第３環状セクターおよび第４環状セクターの中心は、いずれも第２環状セクターの中心と同じであり、第３環状セクターおよび第４環状セクターの内径および外径は、それぞれ等しい。さらに、検出された第１容量値と第２容量値との比と、前回検出された第１容量値と第２容量値との比の変化に基づいて、誘電体の軸回動角度を決定する。

【0046】

以下、上述した実施例における軸回動角度の検出方法の実現細部について具体的に説明する。以下の内容は、本発明の実現細部を理解しやくするためだけであり、本発明を実施するための必須ではない。具体的なフローは、図４に示すように、以下のステップを含むことができる。

【0047】

ステップ４０１では、第１容量値と第２容量値との比を検出する。ここで、第１容量値は、第１電極板と第２電極板との間の容量値であり、第２容量値は、第１電極板と第３電極板との間の容量値であり、第１電極板は、第１平面に位置し、第２電極板および第３電極板は、第１平面と平行な第２平面に位置し、誘電体は、第１平面と平行な第３平面に位置し、第３平面が第１平面と第２平面との間に位置しており、第２電極板は第１環状セクターであり、第３電極板は第２環状セクターであり、第１環状セクターと第２環状セクターは、大きさが等しくかつ中心が同じであり、誘電体の回転軸は、第３平面に垂直で第２環状セクターの中心を通る直線であり、誘電体の第２電極板上への投影は、第３環状セクターであり、誘電体の第３電極板上への投影は、第４環状セクターであり、第３環状セクターおよび第４環状セクターの中心は、いずれも第２環状セクターの中心と同じであり、第３環状セクターおよび第４環状セクターの内径および外径は、それぞれ等しい。

【0048】

理解できるように、本ステップに係る第１電極板、第２電極板、第３電極板、及び誘電体などの部分に係る関連技術の詳細は、前記実施形態において詳細に紹介されているため、繰り返しを減らすために、本実施形態においてこれ以上説明しない。

【0049】

ステップ４０２では、検出された第１容量値と第２容量値との比と、前回検出された第１容量値と第２容量値との比の変化に基づいて、誘電体の軸回動角度を決定する。

【0050】

具体的には、第２電極板と第３電極板は同一の平面に位置しているため、第１容量値に対応する板間距離ｄ_１（第１電極板と第２電極板との間の距離）と、第２容量値に対応する板間距離ｄ_２（第１電極板と第３電極板との間の距離）とは等しく、かつ、両容量値に対応する誘電体は、同一の誘電体である（すなわち、第１容量値と第２容量値に対応する誘電率εが等しい）。よって、第１容量値と第２容量値との比ｃ_１／ｃ_２＝（εＳ_１／４πｋｄ_１）／（εＳ_２／４πｋｄ_２）＝Ｓ_１／Ｓ_２。誘電体の第２電極板と第３電極板上への投影は、第１容量値と第２容量値に対応する正対面積である。また、第２電極板および第３電極板における誘電体の投影は、内径および外径がそれぞれ等しい環状セクターであるため、第１容量値と第２容量値に対応する正対面積比Ｓ_１／Ｓ_２＝［０．５θ_１（Ｒ^２－ｒ^２）］／［０．５θ_２（Ｒ^２－ｒ^２）］＝θ_１／θ_２。第１容量値と第２容量値との比は、誘電体が第２電極板と第３電極板上に投影する中心角の比に等しい。すなわち、第１容量値と第２容量値との比を検出するのは、誘電体の投影の中心角の比を検出することである。誘電体が両電極板上に投影する中心角の比は、現在の誘電体の位置を反映することができるので、本ステップでは、容量値の比を検出することで軸回動角度の検出を実現することができる。

【0051】

容量値の比を検出することで軸回動角度の検出を実現することは、様々な実現形態を含み得る。一例では、検出された第１容量値と第２容量値との比と、前回検出された第１容量値と第２容量値との比の変化に基づいて誘電体の軸回動角度を決定することは、予め記憶された比と回動角度との対応関係に基づいて、検出された比に対応する第１回動角度と、前回検出された比に対応する第２回動角度とを取得することと、第１回動角度と第２回動角度との差分値に基づいて、誘電体の軸回動角度を取得することとを含み得る。

【0052】

この例では、比と回動角度との対応関係は、予め記憶されている。具体的には、容量検出チップのフラッシュメモリ等の記憶モジュールに記憶されていてもよい。例えば、図３に示す軸回動角度検出装置では、比が１のときに回動角度が０度であり、比が３のときに回動角度が３０度である。上記の対応関係は、テーブル等の形式で予め記憶されていてもよい。本例では、検出された比により、予め記憶された対応関係に基づいて、比に対応する回動角度を直接取得することができる。さらに、取得した２つの回動角度の差分値に基づいて、誘電体の軸回動角度を直接得る。軸回動角度の検出を容易かつ迅速に実現することができる。

【0053】

誘電体を中心として回転軸上に位置する環状セクターの一例では、検出された第１容量値と第２容量値との比と、前回検出された第１容量値と第２容量値との比の変化に基づいて誘電体の軸回動角度を決定することは、誘電体の中心角、前記第２電極板の中心角、及び第３電極板の中心角に基づいて、検出された比に対応する第１回動角度と、前回検出された比に対応する第２回動角度とを算出することと、第１回動角度と第２回動角度との差分値に基づいて、誘電体の軸回動角度を取得することとを含む。

【0054】

一つのより具体的な例では、誘電体の中心角が１８０度、第２電極板と第３電極板の中心角が１２０度であれば、検出された容量値の比が１である場合、第１回動角度が０であることを算出できる。前回検出された容量値の比の値３によれば、第２回動角度は３０度と算出できる。したがって、誘電体の軸回動角度は３０度であることが分かる。

【0055】

理解できるように、実用上の回動方向の検出要求を満たすために、誘電体の回動方向を検出することもできる。一例では、検出された第１容量値と第２容量値との比と、前回検出された第１容量値と第２容量値との比の変化に基づいて誘電体の軸回動角度を決定した後、検出された第１容量値と第２容量値との比が前回検出された第１容量値と第２容量値との比よりも大きい場合、誘電体の軸回動方向が第１プリセット方向であることを決定することと、検出された第１容量値と第２容量値との比が前回検出された第１容量値と第２容量値との比よりも小さい場合、誘電体の軸回動方向が第２プリセット方向であることを決定することとをさらに含んでもよい。

【0056】

この例では、第１プリセット方向を反時計回り方向とすることができ、これに応じて、第２プリセット方向が時計回り方向である。誘電体の中心角が１８０度である一例では、前回検出された比が１であれば、今回検出された比は３である。今回検出された比は前回検出された比よりも大きく、誘電体の回動方向が第１プリセット方向、すなわち反時計回り方向であることが分かる。

【0057】

理解できるように、実際の実施時には、第１プリセット方向を時計回り方向、第２プリセット方向を反時計回り方向としてもよい。

【0058】

理解できるように、誘電体の軸回動角度を決定した後、今回検出された第１容量値と第２容量値との比を、前回検出された第１容量値と第２容量値との比として記憶することをさらに含んでもよい。今回検出された容量値の比を記憶して前回検出された比とし、今回検出された比を基準として次回の軸回動角度の検出を容易にする。

【0059】

なお、前記の実施形態に係る技術的詳細及び技術的効果は、本実施形態においても依然として適用されるものであり、繰り返しを減らすために、本実施形態においてこれ以上説明しない。

【0060】

本実施形態では、第２電極板と第３電極板は同一の平面に位置しているため、第１容量値に対応する板間距離ｄ_１（第１電極板と第２電極板との間の距離）と、第２容量値に対応する板間距離ｄ_２（第１電極板と第３電極板との間の距離）とは等しく、かつ、両容量値に対応する誘電体は、同一の誘電体である（すなわち、第１容量値と第２容量値に対応する誘電率εが等しい）。よって、第１容量値と第２容量値との比ｃ_１／ｃ_２＝（εＳ_１／４πｋｄ_１）／（εＳ_２／４πｋｄ_２）＝Ｓ_１／Ｓ_２。誘電体の第２電極板と第３電極板上への投影は、第１容量値と第２容量値に対応する正対面積である。また、第２電極板および第３電極板における誘電体の投影は、内径および外径がそれぞれ等しい環状セクターであるため、第１容量値と第２容量値に対応する正対面積比Ｓ_１／Ｓ_２＝［０．５θ_１（Ｒ^２－ｒ^２）］／［０．５θ_２（Ｒ^２－ｒ^２）］＝θ_１／θ_２。つまり、第１容量値と第２容量値との比は、第３環状セクターと第４環状セクターとの中心角の比に等しい。したがって、第１容量値と第２容量値との比は、誘電体の投影領域の中心角、すなわち誘電体の現在の位置を反映することができる。従って、本発明では、容量検出チップは、容量値の比の変化から、誘電体の位置の変化を決定することができ、すなわち誘電体の軸回動角度を決定することができる。

【0061】

また、ｃ_１／ｃ_２＝θ_１／θ_２であることから、第１容量値と第２容量値との比は、電極板間の距離などの要因のいずれもと関係しないことがわかる。したがって、機構部品の熱膨張と冷収縮や構造劣化によって第１平面と第２平面との距離が変化した場合、第１容量値と第２容量値との比は変わらない。したがって、第１容量値と第２容量値との比によって軸回動角度を決定することで、温度変化およびハードウェア構成変化などの要因の影響を回避して、軸回動角度検出の精度を確保することができ、軸回動角度検出装置の信頼性が向上した。

【0062】

さらに、容量検出を行うことによる消費電力は低いため、本願が提供する容量比を検出することで軸回動角度を決定する技術手段は、関連技術、特に磁石とホールチップを利用して軸回動角度の検出を実現する技術に比べて、消費電力の大幅な低減を実現することができる。

【0063】

本願の一実施形態は、前記の実施形態に記載の軸回動角度検出装置を備えた電子機器に関する。理解できるように、本実施形態に開示されている電子機器は、実際には、折り畳み可能な携帯電話、折り畳み可能なタブレット等の折り畳み可能なスマート機器であってもよいし、サーボモータ等の軸回動角度を検出する必要がある電子機器であってもよい。

【0064】

本実施形態に係る電子機器は、前記の軸回動角度検出装置に含まれる機能モジュール及び前記の有益な効果を備えてあり、繰り返しを減らすために、本実施形態においてこれ以上説明しない。本実施形態において詳述しない技術的詳細は、本願の実施形態に提供される軸回動角度検出装置を参照することができる。

【0065】

上述の実施形態は、本発明を実現し、使用するために当業者に提供されるものであり、当業者は、本願の発明思想を逸脱することなく、上述の実施形態に種々の修正または変更を加えることができる。したがって、本願の保護範囲は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に言及された革新的な特徴の最大範囲に適合すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2023-11-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項1】

容量検出チップ、第１電極板、第２電極板、第３電極板および誘電体を備え、
前記第１電極板は第１平面に位置し、前記第２電極板及び前記第３電極板は前記第１平面と平行な第２平面に位置し、前記誘電体は前記第１平面と平行な第３平面に位置し、前記第３平面は前記第１平面と前記第２平面との間に位置し、
前記第２電極板は第１環状セクターであり、前記第３電極板は第２環状セクターであり、前記第１環状セクターと前記第２環状セクターは、大きさが等しくかつ中心が同じであり、前記誘電体の回転軸は、前記第３平面に垂直で前記第２環状セクターの中心を通る直線であり、前記誘電体の前記第２電極板上への投影は、第３環状セクターであり、前記誘電体の前記第３電極板上への投影は、第４環状セクターであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの中心は、いずれも前記第２環状セクターの中心と同じであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの内径および外径は、それぞれ等しく、
前記第１電極板のピン、前記第２電極板のピン及び前記第３電極板のピンは、前記容量検出チップの入力端子にそれぞれ接続され、
前記容量検出チップは、前記第１電極板と前記第２電極板との間の容量値である第１容量値と、前記第１電極板と前記第３電極板との間の容量値である第２容量値との比を検出し、検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて、前記誘電体の軸回動角度を決定することに用いられる、
ことを特徴とする軸回動角度検出装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項2】

前記第１電極板は、第５環状セクターであり、
前記第５環状セクターの中心は、前記誘電体の回転軸上に位置し、前記第５環状セクターの内径は、前記第１環状セクターの内径と同一であり、前記第５環状セクターの外径は、前記第１環状セクターの外径と同一である、
ことを特徴とする請求項１に記載の軸回動角度検出装置。

【手続補正3】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項3】

前記誘電体は、第６環状セクターであり、
前記第６環状セクターの中心は、前記誘電体の回転軸上に位置し、前記第６環状セクターの内径は、前記第１環状セクターの内径と同じであり、前記第６環状セクターの外径は、前記第１環状セクターの外径と同じである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の軸回動角度検出装置。

【手続補正4】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項4】

前記容量検出チップは、さらに、検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて、前記誘電体の軸回動方向を決定することに用いられる、
ことを特徴とする請求項３に記載の軸回動角度検出装置。

【手続補正5】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項5】

第１容量値と第２容量値との比を検出することと、
検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて、誘電体の軸回動角度を決定することと、を含み、
ここで、前記第１容量値は、第１電極板と第２電極板との間の容量値であり、前記第２容量値は、前記第１電極板と第３電極板との間の容量値であり、前記第１電極板は、第１平面に位置し、前記第２電極板および前記第３電極板は、前記第１平面と平行な第２平面に位置し、前記誘電体は、前記第１平面と平行な第３平面に位置し、前記第３平面は前記第１平面と前記第２平面との間に位置し、前記第２電極板は第１環状セクターであり、前記第３電極板は第２環状セクターであり、前記第１環状セクターと前記第２環状セクターは、大きさが等しくかつ中心が同じであり、前記誘電体の回転軸は、前記第３平面に垂直で前記第２環状セクターの中心を通る直線であり、前記誘電体の前記第２電極板上への投影は、第３環状セクターであり、前記誘電体の前記第３電極板上への投影は、第４環状セクターであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの中心は、いずれも前記第２環状セクターの中心と同じであり、前記第３環状セクターおよび前記第４環状セクターの内径および外径は、それぞれ等しい、
ことを特徴とする軸回動角度検出方法。

【手続補正6】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項7】

前記誘電体が第６環状セクターでありかつ前記第６環状セクターの中心が前記誘電体の回転軸上に位置する環状セクターである場合に、前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて誘電体の軸回動角度を決定することは、
前記第６環状セクターの中心角、前記第２電極板の中心角、及び前記第３電極板の中心角に基づいて、前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比に対応する第１回動角度を算出するとともに、前記の前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比に対応する第２回動角度を算出することと、
前記第１回動角度と前記第２回動角度との差分値に基づいて、前記誘電体の軸回動角度を取得することと、を含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の軸回動角度検出方法。

【手続補正7】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項10】

請求項１～４のいずれか１項に記載の軸回動角度検出装置を備えた、
ことを特徴とする電子機器。

【手続補正書】

【提出日】2023-11-21

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項7】

前記誘電体が第６環状セクターでありかつ前記第６環状セクターの中心が前記誘電体の回転軸上に位置する場合に、前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比と、前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比の変化に基づいて誘電体の軸回動角度を決定することは、
前記第６環状セクターの中心角、前記第２電極板の中心角、及び前記第３電極板の中心角に基づいて、前記の検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比に対応する第１回動角度を算出するとともに、前記の前回検出された前記第１容量値と前記第２容量値との比に対応する第２回動角度を算出することと、
前記第１回動角度と前記第２回動角度との差分値に基づいて、前記誘電体の軸回動角度を取得することと、を含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の軸回動角度検出方法。

【国際調査報告】