CN1667360A - 倾斜传感器 - Google Patents

Abstract

本发明的一个目的是提供一种尽可能减小其主壳体的倾斜传感器，并且即使以这种方式形成的小的主壳体也能够精确地检测倾斜状态。倾斜传感器包括：具有重块部件和磁体部件的近似U－形的旋转构件；将旋转构件容纳在内部空间中的主壳体；和在旋转构件的旋转轴的周边上具有单个磁通量检测区的单个磁场检测构件，其中倾斜主壳体以相对旋转磁体部件，以及磁场检测构件检测主壳体的倾斜状态，其中旋转构件的旋转轴设置在主壳体的内部空间的中心，以及多个磁体部件独立地设置在旋转构件的旋转轴的周边上。形成磁体部件以使由磁性物质构成的旋转构件的两端被极化。

Description

倾斜传感器

技术领域

本发明涉及一种例如安装在数据照相机上的倾斜传感器的结构，更具体地说，例如涉及一种能够尽可能减小外部尺寸和厚度的倾斜传感器。

背景技术

当前，倾斜传感器安装在数字照相机上。在照相机水平地拍摄以及在照相机朝左或右倾斜90度时，倾斜传感器检测它的倾斜状态，以及在通过个人计算机输出并显示图像的过程中对应于所检测的倾斜状态旋转数字照相机所拍摄的图像。

同时，对于这种倾斜传感器的结构，提出了在下面的专利参考文献1中描述的倾斜传感器。

在这个专利参考文献1中描述的倾斜传感器具有主壳体、摆锤和磁体，该主壳体在其背面上带有霍耳IC，该摆锤具有在主壳体的内部空间的顶端部分上的旋转轴，以及该磁体安装在摆锤的旋转轴的下部上，在这种倾斜传感器中主壳体倾斜以摇动具有磁体的摆锤并使用霍耳IC检测它的倾斜状态。

专利参考文献1：JP-A-10-122857

近年来随着数字照相机的尺寸的减小，要求这样的倾斜传感器形成为例如几毫米。然而，在专利参考文献1中描述的结构具有减小主壳体的尺寸的极限。更具体地说，在专利参考文献1中描述的倾斜传感器设置在主壳体的内部空间的顶端部分上，而摆锤悬挂在旋转轴上。因此，摆锤摇摆，然后摆锤的下端部分就会紧靠主壳体的内壁。因此，摆锤的摆动角度不能太大，除非增加主壳体的内部空间。此外，上文描述的结构必须检测对应于摆锤的微小摆动角度的磁体的微小位移。然而，在试图检测这种微小位移时，在主壳体稍稍倾斜或者主壳体受到外部振动或碰撞的情况下可能产生错误检测。由于这个原因，传统的倾斜传感器具有的问题是，为改善检测精度，需要提供较大的摆锤的摆动角度以及形成较大的主壳体。

发明内容

本发明考虑到上述问题。本发明的一个目的是提供一种尽可能减小其主壳体的倾斜传感器，并且即使以这种方式形成小的主壳体也能够精确地检测倾斜状态。

更具体地说，根据本发明的倾斜传感器包括：

具有重块部件和磁体部件的旋转构件；

将旋转构件容纳在内部空间中的主壳体；和

在旋转构件的旋转轴周边上具有单个磁通量检测区的单个磁场检测构件，

其中主壳体倾斜以相对地旋转磁体部件，以及

磁场检测构件检测主壳体的倾斜状态，

其中旋转构件的旋转轴设置在主壳体的内部空间的中心，和

多个磁体部件独立地设置在旋转构件的旋转轴的周边上。

在以这种方式构造时，由于旋转构件可以不使旋转构件的每个部件与主壳体的内壁表面邻接地进行旋转，因此可以肯定地提供极大的旋转角度而不增加主壳体。可以肯定地提供极大的旋转角度，不需要检测磁体部件相对磁场检测构件比如霍耳IC和霍耳器件的微小位移，因此即使较小的倾斜、振动和碰撞也不能造成错误的检测。由于多个磁体部件独立地设置在旋转构件上，因此任何一个磁体部件都可以被移动到单个磁通量检测区中而不用极大地倾斜主壳体，并且单个磁场检测构件可以肯定地检测倾斜状态。

在如此构造的本发明中，优选地使旋转构件的一部分被极化来形成磁体部件。

当这样构造时，与在旋转构件上分别提供并安装新的小磁体的情况相比，形成的旋转构件的厚度更小。由于不需要安装磁体，因此可以减小部件的数量，并且可以简化制造处理步骤。

在设置磁体部件时，独立地极化旋转构件的左右两部分，并且磁极彼此不同。

当这样构造时，检测不同的磁极以容易地检测倾斜方向。由于磁体部件独立地左右设置，因此在极化的部件中可以形成封闭的磁场区。因此，存在磁场的区域和不存在磁场的区域可以清楚地区分检测，因此可以防止错误检测。

此外，将旋转构件构造为厚的重块部件和形成在重块部件的两侧上的磁体部件，磁体部件比重块部件相对更薄地形成，以及

主壳体被构造成具有允许重块部件旋转的重块旋转区和允许磁体旋转的磁体旋转区，并且磁体旋转区形成为具有比重块部件的旋转区更薄的底部，所述磁体形成得较薄。然后，磁场检测构件被嵌入在主壳体的背面上形成为具有较薄的底部的磁体旋转区。

当这样构造时，磁场检测构件可以嵌入在通过形成磁体旋转区为薄底部而提供的主壳体的背面上的空间中，因此倾斜传感器的厚度可以压缩到较小。由于磁场检测构件嵌入在磁体部件旋转区中，因此磁体部件靠近磁场检测构件。因此，可以精确地检测基于磁体部件的位移的磁通量变化。

通过由重块部件和磁体部件的厚度差形成的阶梯表面紧靠由重块部件的旋转区和磁体部件的旋转区的深度尺寸差形成的阶梯表面以限定旋转构件的旋转角。

当这样构造时，通过厚度和深度尺寸差形成的阶梯表面可用于限定旋转构件的旋转角度。因此，旋转构件的旋转角度可以通过简单的结构确定，而不分别提供新的旋转限定构件。因此，例如，不会由于重块部件的惯性力使旋转构件旋转太大，并且可以防止错误检测。

主壳体具有内部连接端子和外部连接端子，该内部连接端子连接磁场检测构件的端子，连接到内部连接端子的外部连接端子从主壳体上延伸。

当这样构造时，即使倾斜传感器形成为几个毫米大小，从主壳体的外部仍然可以确认外部连接端子，并且倾斜传感器容易安装在衬底上且容易维修。

主壳体由壳体和封盖形成，其中在封盖的中心朝壳体的内部空间设置凸出的突起。

当这样构造时，可以防止在壳体中容纳的旋转构件脱落和晃动。由于突起设置在中心部件中，因此即使突起与旋转构件接触，该接触部也是个单点。因此，允许旋转构件以没有太大的摩擦进行旋转。

在本发明中，倾斜传感器包括：具有重块部件和磁体部件的旋转构件；在内部空间中容纳旋转构件的主壳体；和在旋转构件的旋转轴的周边上具有单个磁通量检测区的单个磁场检测构件，其中倾斜主壳体以相对地旋转磁体部件，以及磁场检测构件检测主壳体的倾斜状态，其中旋转构件的旋转轴设置在主壳体的内部空间的中心。因此，可以肯定地提供较大的转角，而不增大主壳体，因此，即使较小的倾斜、振动和碰撞仍然不能导致错误的检测。在类似这样的发明中，多磁体部件独立地设置在旋转构件的旋转轴的周边上。因此，任一个磁体部件都可以旋转地位移到单个磁通量检测区，而不用极大地倾斜主壳体，并且单个磁场检测构件可以肯定地检测倾斜状态。

附图说明

结合附图通过下文的详细描述将会容易理解本发明的教导，在附图中：

附图1所示为说明根据本发明的实施例的倾斜传感器的分解透视图；

附图2所示为经组装的附图1中所示的倾斜传感器的透视图；

附图3所示为附图2中的A-A线的横截面；

附图4所示为说明该实施例的倾斜传感器的后视图；

附图5所示为在霍耳IC用作磁场检测构件时的操作原理图；

附图6所示为在霍耳器件用作磁场检测构件时的操作原理图；和

附图7所示为说明这种形式的倾斜传感器的操作状态的附图。

具体实施方式

下文参考附图详细地描述实施例。附图1所示为说明本发明的实施例的倾斜传感器100的分解透视图，以及附图2描述了组装的倾斜传感器100的透视图。附图3所示为在附图2中的A-A线的横截面，以及附图4所示为说明倾斜传感器100的后视图。附图5所示为在霍耳IC 30用作磁场检测构件3时的操作原理图，以及附图6所示为在霍耳器件31用作磁场检测构件3时的操作原理图。附图7所示为倾斜传感器100的操作状态。在附图7中，附图7(a)描述了主壳体1朝右倾斜时的操作状态，附图7(b)描述了在主壳体1水平设置的状态，以及附图7(c)描述了主壳体1朝左倾斜时的操作状态。

该实施例的倾斜传感器100包括安装有单个磁场检测构件3的主壳体1和在主壳体1的内部空间S中容纳的旋转构件2，在主壳体1的正交中心部分上设置的轴承15位于中心时，主壳体1倾斜以使旋转构件2旋转，单个磁场检测构件3检测设置在旋转构件2上的磁体部件21以检测主壳体1的倾斜状态。此后，详细地描述该实施例的倾斜传感器100的特定结构。

主壳体1被构造成具有壳体10和封盖19，该封盖19的尺寸形成为利用放大镜可以看见它的细微结构。例如，深度尺寸为大约2.0毫米，垂直尺寸大约5.5毫米，以及水平尺寸大约5.5毫米。

壳体10由LCP树脂形成为接近正方形，以及可旋转地支撑旋转构件2的轴承15设置在内部空间S的正交中心部位。轴承15在轴孔的长度上形成为相对更长以便防止旋转构件2晃动，轴承15的内壁在横截面上形成为多边形以减小与旋转构件2的轴27的摩擦。

旋转构件2具有形成为接近U-形的旋转部件20和在壳体10的轴承15中支撑旋转部件20的支撑部件26。

构成旋转构件2的旋转部件20由接近U-形的磁质金属形成，并且磁体部件21设置在接近U-形的左右侧面的顶端部分上。仅在左右顶端部分上独立地极化磁体部件21，并且磁化方向彼此不同地设置。在该实施例中，在附图1中的磁体部件21的背面上的磁极是南极(正面是北极)，相反，在右磁体部件21的背面上的磁极是北极(正面是南极)。重块部件22设置在接近U-形的下部。重块部件22在厚度上形成为比磁体部件21的厚度更厚，因此更厚的部件形成相对较重以用作一重块。如由厚度差而形成的阶梯表面的接触表面23形成在重块部件22和磁体部件21之间的边界上，并且所述接触表面23与壳体10的限制表面16(下文将描述)接触。此外，垂直槽24形成在重块部件22的中心部位，而在所述槽24的中心部位设置通孔25。支撑部件26装配在所述槽24中以及形成在所述槽24中的通孔25中。

支撑部件26被构造成具有轴27、臂28和卷边部分29。轴27形成为管脚形，它具有可接触壳体10的轴承15的里面的外径。臂28的横截面形成为矩形，它可装配在旋转部件20中形成的槽24中。卷边部分29形成为具有可插入在通孔25中的外径。如附图3所示，它插入在通孔25中，然后通过从背面加热它使其卷边并被安装。此外，支撑部件26由LCP树脂形成。其由LCP树脂形成的原因在于，在倾斜传感器100的尺寸形成为几毫米时支撑部件26的轴27也需要非常小地形成。例如，在以金属形成轴27时，金属部分可能变脆以致断裂。因此，在本实施例中，支撑部件26由具有相对的弹性的LCP树脂形成。

由此构造的旋转构件2安装在壳体10的轴承15上并允许在内部空间S旋转。

形成内部空间S，其具有由壳体10的内壁表面12、底部13和开口11形成的区域，其中提供了允许重块部件22旋转的重块旋转区Sa和允许磁体部件21旋转的磁体旋转区Sb，所述重物部件设置在旋转构件2上。在重块旋转区Sa中，形成距离开口11的深度尺寸较大，以便对应于重块部件22的厚度。在磁体旋转区Sb中，形成从开口11到底部13的深度尺寸较小，以便对应于磁体部件21的厚度。限制表面16是由不同深度尺寸形成的阶梯表面，其设置在重块旋转区Sa和磁体旋转区Sb之间的边界上。形成在旋转构件2上的重块部件22的接触表面23紧靠限制表面16以确定旋转构件2的旋转角。设置旋转角，使倾斜传感器100以最大速度旋转，然后磁体部件21面对着霍耳IC 30的磁通量检测区V，以及从正面看壳体10时形成大约45度角的V-形。

同时，在通过将磁体旋转区Sb形成为具有薄底部而提供的壳体背面的空间上，形成在其上安装磁场检测构件3的嵌入部件17。在嵌入部件17的附近，形成焊接磁场检测构件3的端子的内连接端子18a，并且形成连接到内连接端子18a的外连接端子18b作为从主壳体1上的延伸，如附图4所示。外连接端子18b从壳体10上延伸的原因在于，在倾斜传感器100安装在衬底上时及在维修安装在衬底上的传感器时，形成为几毫米的倾斜传感器100容易安装和维修。内连接端子18a和外连接端子18b的构件是被插入模铸的。

设置在嵌入部件17上的磁场检测构件3具有霍耳IC 30或霍耳器件31结构，如附图5或6所示，使用在其中心部分具有单个磁通量检测区V的部件。霍耳IC 30检测磁通量并从OUT端子输出给定的信号。此外，霍耳器件31检测磁通量并输出具有与磁通量密度匹配的电功率。霍耳IC 30和霍耳器件31的操作状态将在图5和6中进行描述。

首先，如附图5所示，对于霍耳IC 30，使用在它的中心部分具有如圆形虚线所示的磁通量检测区V的部件，并在它的外侧上具有VDD端子、VSS端子、OUT1端子和OUT2端子。在主壳体1朝左倾斜时，OUT1端子的输出信号变低。在倾斜传感器100返回时，OUT1端子的输出信号返回。在倾斜传感器100从该位置以相同的方向倾斜时，OUT2端子的输出信号变低。这样，输出了对应于主壳体1的倾斜状态的信号。

如附图6所示，对于霍耳器件31，使用在它的中心部分具有如圆形虚线所示的磁通量检测区V的部件，并且该部件在它的外侧上具有正输入端子、正输出端子、负输入端子和负输出端子。在主壳体1从垂直状态朝左旋转时，检测到在南极侧上的高磁通量密度以输出负电压。相反，在主壳体1朝右旋转时，检测到在北极侧上的高磁通量密度以输出正电压。这样，输出对应于主壳体1的倾斜状态的信号。

安装有霍耳IC 30或霍耳器件31的壳体10用在开口11上的封盖19覆盖。封盖19具有导向件19a和止动件19b，其中导向件19a被导向到壳体10的外壁表面14，并且止动件19b被止动并被固定到壳体10的外壁表面14的钩子14a。如附图3所示，突起19c设置在封盖19的中心。突起19c被形成为朝内部空间S侧凸出，并以较小的间隙邻接设置在内部空间S中的旋转构件2的旋转轴(轴27的中心轴)。突起19c的凸出防止了旋转构件2的脱落以及防止它旋转晃动。封盖19由例如磷青铜的非磁性金属物质形成。由金属形成的原因在于，在其由类似于壳体10的树脂形成时厚度增加，这样就不能减小厚度。使用非磁性物质的原因在于当其由磁性物质形成时，磁体部件21被极化并且附着到封盖19而不能旋转。因此，在该实施例中，封盖19由非磁性金属物质形成。

接着，描述由此构造的倾斜传感器100的操作状态。

首先，如附图7(b)所示，在倾斜传感器100设置在垂直状态时，由于轴27是枢轴，因此旋转构件2直接悬挂在下面。在这种状态下，由于磁体部件21的左右被放置成与磁通量检测区V间隔开，因此来自磁体部件21的磁通量不能到达磁通量检测区V，从OUT1和OUT2端子输出高信号，如附图5中所示。在霍耳器件31用作磁场检测构件3时，如附图6所示输出零电压。

在主壳体1从这种状态朝左旋转时，旋转构件2通过重块部件22的重量相对朝左旋转，并且磁体部件21接近磁场检测构件3的磁通量检测区V。在霍耳IC 30用作磁场检测构件3时，在检测到超过给定的阈值的磁通量时，从OUT1端子中输出低信号，如附图5所示。在使用霍耳器件31时，如附图6所示输出对应于到磁体部件21的距离的较高的负电压。

相反，在主壳体1从附图7(a)所示的状态返回到垂直状态时，磁体部件21与磁通量检测区V间隔开。因此，检测到在给定的阈值之下的磁通量，并且从霍耳IC 30的OUT1端子中输出高信号。在使用霍耳器件31时，输出零电压。

在主壳体1从如附图7(c)所示的垂直状态朝右旋转时，类似地，在右侧上的磁体部件21接近在磁场检测构件3的磁通量检测区V。在使用霍耳IC 30作为磁场检测构件3时，在检测到超过给定的阈值的磁通量的情况下，从OUT2端子输出低信号。在霍耳器件31用作磁场检测构件3时，对应于进入的磁体部件21输出正电压。在重块部件22的接触表面23邻接壳体10的限制表面16时，维持并输出霍耳IC 30的信号和霍耳器件31的电压。

这样，根据该实施例，倾斜传感器包括：具有重块部件22和磁体部件21的旋转构件2；在内部空间S中容纳旋转构件2的主壳体1；和在旋转构件2的旋转轴的周边上具有磁通量检测区V的单个磁场检测构件3，其中主壳体1倾斜以相对地旋转磁体部件21，以及磁场检测构件3检测主壳体1的倾斜状态。由于旋转构件2的旋转轴设置在主壳体1的内部空间的中心，因此可以肯定地提供旋转构件2的较大的旋转角度而不增大主壳体1。因此，不需要检测磁体部件21的微小位移，甚至较小的倾斜、碰撞和振动都不会导致错误的检测。由于多个磁体部件21独立地设置在旋转构件2上，因此任一个磁体部件21可以旋转地移位到单个磁通量检测区V而不用极大地倾斜主壳体1，并且单个霍耳IC 30可以肯定地检测倾斜状态。

由于旋转构件2由磁性物质形成，并且磁性物质被极化以提供磁体部件21，因此与在旋转构件上分别提供并安装新的磁体的情况相比，旋转构件的厚度可以形成得更小。由于磁体不需要安装，因此可以减小部件的数量，并且可以简化制造处理步骤。

在磁体部件21以这种方式设置时，独立地极化近似U-形状形成的旋转构件2的左右两部分，因此磁极改变为使左侧是南极而右侧是北极。因此，可以通过简单的结构检测倾斜状态。

旋转构件2具有所述厚的重块部件22和形成在旋转构件2左右两侧上的磁体部件21，磁体部件比重块部件22相对更薄地形成，其中主壳体1具有允许重块部件22旋转的重块旋转区Sa和允许磁体部件21旋转的磁体旋转区Sb，并且磁体旋转区Sb形成为具有比重块部件22的旋转区Sa更薄的底部，其中嵌入磁场检测构件3的嵌入部件17设置在形成为具有较薄的底部的磁体旋转区Sb的主壳体1的背面上。因此，倾斜传感器100的厚度可以被压缩到更小。由于磁场检测构件3以这种方式被嵌入在磁体旋转区Sb一侧中，因此磁体部件21可以接近磁场检测构件3，并且可以精确地检测出基于磁体部件21位移的磁通量变化。

此外，由重块部件22和磁体部件21的厚度差形成的接触表面23紧靠在由重块部件22的旋转区Sa和磁体部件21的旋转区Sb的深度尺寸差形成的限制表面16上，以限定旋转构件2的旋转角度。因此，旋转构件的旋转角度可以通过简单的结构限定，而不分别提供新的旋转限定构件。因此，例如，不会由于重块部件22的惯性力使旋转构件2旋转太大，因此可以防止错误检测。

在该实施例中，连接霍耳IC 30或霍耳器件31的端子的内连接端子18a设置在主壳体1的背面上，并且连接到内连接端子18a的外连接端子18b从主壳体1上延伸。因此，在形成为几毫米的倾斜传感器100安装在衬底上时，容易焊接和维修。

在主壳体1的封盖19的中心，朝着壳体10的内部空间S形成凸出的突起，并且该突起紧靠旋转构件2的旋转轴。因此，可以防止旋转构件2脱落和晃动。即使突起与旋转构件接触，接触部可以是个单点。因此，可以允许旋转构件没有较大摩擦地旋转。

本发明并不限于该实施例，而是可以以各种形式实施。

例如，在该实施例中，主壳体1形成为接近正方形，并且旋转轴设置在它的正交中心部。然而，旋转轴不必设置在正交中心部。只要旋转构件2不紧靠主壳体1的内壁表面12，将它设置成稍稍偏离正交中心部也是可接受的。在这种情况下，在本发明的关系中，“中心”意味着在不紧靠壳体的内壁的情况下旋转构件可以旋转的位置。

在该实施例中，旋转构件2形成为接近U-形，但是任何形状都是可接受的，比如盘形和条形，而并不限于这种形状。

此外，在该实施例中，极化旋转构件2以提供磁体部件21，但并不限于这些，在旋转部件上独立地安装磁体也是可接受的。

Claims (7)

1.一种倾斜传感器，包括：

具有重块部件和磁体部件的旋转构件；

将所述旋转构件容纳在内部空间中的主壳体；和

在所述旋转构件的旋转轴的周边上具有单个磁通量检测区的单个磁场检测构件，

其中所述主壳体被倾斜以相对地旋转所述磁体部件，以及

磁场检测构件检测所述主壳体的倾斜状态，

其中所述旋转构件的旋转轴设置在所述主壳体的内部空间的中心，和

多个磁体部件独立地设置在所述旋转构件的旋转轴的周边上。

2.根据权利要求1所述的倾斜传感器，其中将旋转构件的至少一部分极化而形成所述磁体部件。

3.根据权利要求1所述的倾斜传感器，其中将所述旋转构件的左右两部分独立地进行极化并且磁极彼此不同地形成所述磁体部件。

4.根据权利要求1所述的倾斜传感器，其中旋转构件包括厚的重块部件和形成在重块部件的两侧上的磁体部件，磁体部件比重块部件相对更薄地形成，以及

主壳体具有允许重块部件旋转的重块旋转区和允许磁体旋转的磁体旋转区，并且形成所述磁体旋转区具有比重块部件的旋转区更薄的底部，所述磁体形成得较薄，

其中将磁场检测构件嵌入在主壳体背面中形成的具有较薄底部的磁体旋转区。

5.根据权利要求4所述的倾斜传感器，其中通过由在重块部件和磁体部件的厚度差形成的阶梯表面紧靠由重块部件的旋转区和磁体部件的旋转区的深度尺寸差形成的阶梯表面以限定旋转构件的旋转角。

6.根据权利要求1所述的倾斜传感器，其中主壳体具有内部连接端子和外部连接端子，该内部连接端子连接磁场检测构件的端子，该外部连接端子连接到内部连接端子并从主壳体上延伸。

7.根据权利要求1所述的倾斜传感器，其中主壳体由壳体和封盖形成，

其中在封盖的中心朝壳体的内部空间设置凸出的突起。

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