JP2019066459A - 回転体感知装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転体の微細な変位を感知することができる回転体感知装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態による回転体感知装置は、回転体に設けられる複数の被検出部と、上記被検出部に対向して配置される少なくとも２つのセンシングコイルと、上記少なくとも２つのセンシングコイルとそれぞれ連結され、少なくとも２つの発振回路を形成する少なくとも２つのキャパシタを含む発振部と、上記少なくとも２つの発振回路から出力される少なくとも２つの発振信号の周波数をカウントして第１カウント値及び第２カウント値を生成し、上記第１カウント値及び上記第２カウント値の変化に応じて上記回転体の回転方向を算出する回転情報算出部と、を含むことができる。【選択図】図１ａ

Description

本発明は、回転体感知装置に関するものである。
回転体は、小型化及び薄型化が要求されるモーター及びウェアラブル機器のホイールスイッチなどの多様な分野に適用されている。このような動向にともない、回転体の位置を感知するセンシング回路にも、回転体の微細な変位を感知することが要求されている。
本発明の課題は、回転体の微細な変位を感知することができる回転体感知装置を提供することにある。
本発明の一実施形態による回転体感知装置は、回転体に設けられる複数の被検出部と、上記被検出部に対向して配置される少なくとも２つのセンシングコイルと、上記少なくとも２つのセンシングコイルとそれぞれ連結され、少なくとも２つの発振回路を形成する少なくとも２つのキャパシタを含む発振部と、上記少なくとも２つの発振回路から出力される少なくとも２つの発振信号の周波数をカウントして第１カウント値及び第２カウント値を生成し、上記第１カウント値及び上記第２カウント値の変化に応じて上記回転体の回転方向を算出する回転情報算出部と、を含む、回転体感知装置を提供する。
本発明の一実施形態によると、発振信号の周波数の変化から回転体の微細な変位を精度よく感知することができる。
本発明の一実施形態による回転体感知装置を示した構成図である。 本発明の図１ａの実施形態によるＸ軸方向の断面図である。 本発明の他の実施形態による回転体感知装置を示した構成図である。 本発明の図２ａの実施形態によるＺ軸方向の断面図である。 図１ａ及び図２ａの実施形態による被検出部と少なくとも１つのセンシングコイルとの位置関係を示した図面である。 本発明のさらに他の実施形態による回転体感知装置を示した構成図である。 図４の実施形態による被検出部と少なくとも１つのセンシングコイルとの位置関係を示した図面である。 本発明の一実施形態による回転情報算出部のブロック図である。 本発明の一実施形態による主要信号の波形図である。 本発明の一実施形態による主要信号の波形図である。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（又は強調表示や簡略化表示）がされることがある。
さらに、明細書全体において、ある構成要素を「含む」というのは、特に反対である記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
図１ａは本発明の一実施形態による回転体感知装置を示した構成図であり、図１ｂは本発明の図１ａの実施形態によるＸ軸方向の断面図である。
本発明の実施形態による回転体感知装置は、回転体１０、被検出部２０、少なくとも１つのコイル部３０、及び回転情報算出部４０を含むことができ、基板５０をさらに含むことができる。
回転体１０は、円柱状に形成され、円柱状の中心軸を基準に回転可能である。回転体１０は、金属及び磁性体のうち少なくとも１つで形成されることができる。
円柱状の回転体１０には被検出部２０が配置されることができる。被検出部２０は複数のパターンを含むことができ、該複数のパターンは金属及び磁性体のうち少なくとも１つで形成されることができる。被検出部２０が回転体１０と同じ物質で形成されている場合、被検出部２０は回転体１０の側面に付着して、回転体１０の側面から突出するように配置されることができる。一方、被検出部２０が回転体１０とは異なる物質で形成されている場合、被検出部２０は回転体１０の側面に埋め込まれるように配置されることができ、実施形態によっては、回転体１０の側面に付着して、回転体１０の側面から突出するように配置されてもよい。また、被検出部２０は回転体１０の側面に等間隔に配置されてもよい。
コイル部３０は、基板５０上に回路パターンを形成し、基板５０に設けられることができる。実施形態によって、コイル部３０は、巻線型インダクタコイル及びソレノイドコイルのいずれかで形成されることができる。
コイル部３０は、少なくとも１つのセンシングコイル３１、３２を含むことができ、少なくとも１つのセンシングコイル３１、３２は第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２を含むことができる。第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２は円柱状の回転体１０の側面に対向して、回転体１０の回転方向に沿って配置されることができる。回転体１０が回転するにつれて、被検出部２０と第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２との重なり面積が変わり、第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２のそれぞれのインダクタンスが変化するようになる。以下では、説明の便宜のため、２つのセンシングコイル３１、３２が設けられると仮定して説明する。但し、実施形態によって、少なくとも２つのセンシングコイル３１、３２の数は変更可能である。
回転情報算出部４０は集積回路からなり基板５０上に実装されることができ、また、第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２と電気的に連結されることができる。回転情報算出部４０は、第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２のそれぞれのインダクタンス変化に応じて、回転体の回転方向、回転角度、及び角速度のうち少なくとも１つを含む回転情報を算出することができる。
図２ａは本発明の他の実施形態による回転体感知装置を示した構成図であり、図２ｂは本発明の図２ａの実施形態によるＺ軸方向の断面図である。
図２ａの実施形態による回転体感知装置は、図１ａの実施形態による回転体感知装置と類似するため、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図１ａの実施形態とは異なり、図２ａの実施形態による第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２は、円柱状の回転体１０の底面に対向して、回転体１０の回転方向に沿って配置されることができる。第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２のそれぞれのインダクタンスは被検出部２０との重なり面積に応じて変化し得るものである。
円柱状の回転体１０に配置される被検出部２０は、金属及び磁性体のうち少なくとも１つで形成されることができる。被検出部２０が回転体１０と同じ物質で形成されている場合、被検出部２０は回転体１０の底面に付着して、回転体１０の底面から突出するように配置されることができる。一方、被検出部２０が回転体１０とは異なる物質で形成されている場合、被検出部２０は回転体１０の底面に埋め込まれるように配置されることができ、実施形態によっては、回転体１０の底面に付着して、回転体１０の底面から突出するように配置されてもよい。また、被検出部２０は回転体１０の底面に等間隔に配置されてもよい。
図３は図１ａ及び図２ａの実施形態による被検出部と少なくとも１つのセンシングコイルとの位置関係を示した図面である。
図３を参照すると、回転体１０が回転するにつれて、被検出部２０と第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２との重なり面積が変化する。図３において、回転体１０は、一方向、例えば、左から右へと、回転することができる。
具体的には、回転体１０が回転するにつれて、第１状態Ｓｔａｔｅ１では、第１センシングコイル３１が被検出部２０と重なり、第２センシングコイル３２は被検出部２０と重ならず、第２状態Ｓｔａｔｅ２では、第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２が被検出部２０と重なる。また、第３状態Ｓｔａｔｅ３では、第１センシングコイル３１は被検出部２０と重ならず、第２センシングコイル３２が被検出部２０と重なり、第４状態Ｓｔａｔｅ４で、第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２は被検出部２０と重ならない。
センシングコイルのサイズ及びセンシングコイル間の間隔に応じて被検出部２０のサイズ及び間隔が決定されることができる。例えば、被検出部２０のサイズ及び間隔は、センシングコイルの個数及びサイズの積によって決定されることができる。具体的には、Ｘ個のセンシングコイルが設けられ、センシングコイルのサイズが目標感知角度に対応すると仮定すると、被検出部のサイズ及び間隔は目標感知角度×Ｘに対応できる。一方、３６０°回転する回転体の場合、３６０／（被検出部のサイズ＋被検出部の間隔）個の被検出部が設けられることができる。
センシングコイルのサイズ及びセンシングコイル間の間隔は、回転体の回転を感知しようとする目標感知角度の倍数によって決定されることができる。
例えば、センシングコイルのサイズ及びセンシングコイル間の間隔は、回転体の回転を感知しようとする目標感知角度に対応するように決定されることができる。感知しようとする回転体１０の目標感知角度を３．７５°と仮定すると、センシングコイルのサイズは３．７５°に対応し、センシングコイルの中心間の間隔は３．７５°に対応することができる。この場合、２個のセンシングコイルが配置されると仮定すると、被検出部のサイズとの間隔は７．５°に対応し、２４（＝３６０／（７．５＋７．５））個の被検出部が設けられることができる。
他の例として、センシングコイルのサイズ及びセンシングコイル間の間隔は、回転体の回転を感知しようとする目標感知角度の２倍として決定されることができる。感知しようとする回転体１０の目標感知角度を３．７５°と仮定すると、センシングコイルのサイズは７．５°に対応し、センシングコイルの中心間の間隔は７．５°に対応することができる。この場合、２個のセンシングコイルが配置されると仮定すると、被検出部のサイズと間隔は１５°に対応し、１２（＝３６０／（１５＋１５））個の被検出部が配置されることができる。
さらに他の例として、センシングコイルのサイズ及びセンシングコイル間の間隔は、回転体の回転を感知しようとする目標感知角度の１２倍として決定されることができる。感知しようとする回転体１０の目標感知角度を３．７５°と仮定すると、センシングコイルのサイズは４５°に対応し、センシングコイルの中心間の間隔は４５°に対応することができる。この場合、２個のセンシングコイルが配置されると仮定すると、被検出部のサイズと間隔は９０°に対応し、２（＝３６０／（９０＋９０））個の被検出部が設けられることができる。
図４は本発明のさらに他の実施形態による回転体感知装置を示した構成図である。
図４の実施形態による回転体感知装置は、図１ａの実施形態による回転体感知装置と類似するため、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図４を参照すると、円柱状の回転体１０は、回転軸１１を介して、少なくとも１つの被検出部２１、２２と連結されることができる。少なくとも１つの被検出部２１、２２は、第１被検出部２１と第２被検出部２２を含むことができ、該第１被検出部２１と第２被検出部２２は、互いに異なる位置で１つの回転軸１１と連結され、同じ方向及び速度で回転することができる。コイル部３０は、第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２を含むことができる。該第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２のそれぞれは、第１被検出部２１及び第２被検出部２２のそれぞれと対向するように配置されることができる。
第１被検出部２１と第２被検出部２２のそれぞれは、同じサイズ及び間隔を有する複数のパターンを含むことができる。図４において、第１被検出部２１及び第２被検出部２２の突出した領域がパターンに該当してもよい。第１被検出部２１と第２被検出部２２の複数のパターンは、互いに異なる位相を有してもよい。第１被検出部２１の複数のパターンと第２被検出部２２の複数のパターンは、回転軸１１の方向において一部の領域が重なっていてもよい。上記一部の領域は、第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２のサイズに対応してもよい。
例えば、第１被検出部２１における複数のパターンのうち１つのパターンのサイズは、第１センシングコイル３１のサイズの２倍であってもよく、第２被検出部２２の複数のパターンのうち１つのサイズは、第２センシングコイル３２のサイズの２倍であってもよい。ここで、第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２のサイズは、回転体の回転を感知しようとする目標感知角度に対応してもよい。
本発明の一実施形態によると、第１被検出部２１の複数のパターンと第２被検出部２２の複数のパターンは、回転軸１１の方向において一部の領域が重なるようにすることで、図１ａの実施形態に比べて、回転体の直径を減少させることができる。
図５は図４の実施形態による被検出部と少なくとも１つのセンシングコイルとの位置関係を示した図面である。
図５を参照すると、回転体１０が回転するにつれて、被検出部２０と第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２との重なり面積が変化する。図５において、回転体１０は、一方向、例えば、上から下へと、回転することができる。
具体的には、回転体１０が回転するにつれて、第１状態Ｓｔａｔｅ１では、第１センシングコイル３１が被検出部２０と重なり、第２センシングコイル３２は被検出部２０と重ならず、第２状態Ｓｔａｔｅ２では、第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２が被検出部２０と重なる。また、第３状態Ｓｔａｔｅ３では、第１センシングコイル３１は被検出部２０と重ならず、第２センシングコイル３２が被検出部２０と重なり、第４状態Ｓｔａｔｅ４で、第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２は被検出部２０と重ならない。
図６は本発明の一実施形態による回転情報算出部のブロック図であり、図７は本発明の一実施形態による主要信号の波形図である。
図６及び図７を参照して、本発明の一実施形態による回転体感知装置の回転体感知方法について詳細に説明する。
本発明の実施形態による回転情報算出部４０は、発振部４１０、周波数演算部４２０、変化検出部４３０、差演算部４４０、補正演算部４５０、及び変位検出部４６０を含むことができる。
発振部４１０は、少なくとも１つの発振回路４１１、４１２を含むことができる。例えば、少なくとも１つの発振回路４１１、４１２は、第１発振回路４１１及び第２発振回路４１２を含むことができる。第１発振回路４１１は第１センシングコイルＬ１及び第１キャパシタＣ１を含み、第２発振回路４１２は第２センシングコイルＬ２及び第２キャパシタＣ２を含むことができる。図６において、第１センシングコイルＬ１及び第２センシングコイルＬ２は、図１ａ、図２ａ、図４におけるセンシングコイル３１、３２と同一の構成である。一対のセンシングコイル及びキャパシタは、所定のＬＣ発振器を構成することができる。実施形態によって、少なくとも１つの発振回路は、広く知られた多様な形態の発振器を含むことができる。
回転体１０が回転するにつれて、被検出部２０と第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２との重なり面積が変わると、第１発振回路４１１及び第２発振回路４１２から出力される発振信号の周波数が変動するようになる。
周波数演算部４２０は、第１発振回路４１１及び第２発振回路４１２から出力される第１発振信号Ｌ＿ＯＳＣ及び第２発振信号Ｒ＿ＯＳＣを受けることができる。第１発振信号Ｌ＿ＯＳＣ及び第２発振信号Ｒ＿ＯＳＣの周波数変化を線形化して、第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴ及び第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴを生成することができる。例えば、周波数演算部４２０は、第１発振信号Ｌ＿ＯＳＣ及び第２発振信号Ｒ＿ＯＳＣの周波数をカウントして、第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴ及び第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴを生成することができる。
変化検出部４３０は、第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴ及び第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴの変化を検出することができる。例えば、変化検出部４３０は、基準時間間隔△ｔで、第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴ及び第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴの変化を検出して、第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、及び第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃを生成することができる。
例えば、変化検出部４３０は、第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴが増加するとき、第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃを１とし、第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴが減少するとき、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃを１とする。また、第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴが増加するとき、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃを１とし、第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴが減少するとき、第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃを１とする。それ以外の場合は、第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、及び第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃを０とする。
差演算部４４０は、第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴ及び第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴの差を演算して差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌを算出することができる。補正演算部４５０は、差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌの最大値Ｍａｘと最小値Ｍｉｎを保存する。
変位検出部４６０は、変化検出部４３０で生成された第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、及び第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃの４個の信号と、差演算部４４０の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌ、補正演算部４５０の最大値Ｍａｘと最小値Ｍｉｎを用いて、回転体の角速度、方向、及び回転角度を演算することができる。
図３及び図５に示したように、被検出部２０と第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２との重なり面積が変わると、図７に示したように、第１状態Ｓｔａｔｅ１〜第４状態Ｓｔａｔｅ４での第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴ、第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴ、及び差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌが算出されるようになる。
変位検出部４６０は、差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌを第１比較値及び第２比較値と比較して、出力値ＯＵＴＰＵＴを算出することができる。第１比較値のレベルは第２比較値のレベルより大きくてもよく、第１比較値及び第２比較値は最小値と最大値の中間値であってもよい。このとき、第１比較値と第２比較値の差が、最大値と第１比較値の差の２倍、又は、第２比較値と最小値の差の２倍に対応するように、第１比較値及び第２比較値が決定されてもよい。
例えば、第１比較値は（最大値Ｍａｘ×３＋最小値Ｍｉｎ）／４であってもよく、第２比較値は（最大値Ｍａｘ＋最小値Ｍｉｎ×３）／４）であってもよい。
変位検出部４６０は、第１比較値以上の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌ及び第２比較値未満の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌをハイレベルとし、第１比較値未満の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌ及び第２比較値以上の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌをローレベルとして、出力値ＯＵＴＰＵＴを算出することができる。
変位検出部４６０は、出力値ＯＵＴＰＵＴのハイレベルとローレベルの区間間隔のそれぞれから被検出部の回転角度を算出することができる。例えば、変位検出部４６０は、出力値ＯＵＴＰＵＴのハイレベルの区間間隔から回転角度を算出し、出力値ＯＵＴＰＵＴのローレベルの区間間隔から回転角度を算出することができる。
また、変位検出部４６０は、出力値ＯＵＴＰＵＴの周波数ｆｒｅｑを測定することで、角速度を演算することができる。例えば、角速度の数式（ｒ×△θ）／△ｔにおいて、回転体の半径ｒを１と仮定すると、△θ／△ｔとなる。センシングコイルのサイズ及びセンシングコイル間の間隔を３．７５°と仮定すると、角速度は７．５°×ｆｒｅｑとなる。ここで、ｆｒｅｑは回転角度△θの２倍に対応する出力値ＯＵＴＰＵＴの周波数である。
さらに、変位検出部４６０は、差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌと差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌの最大値Ｍａｘ及び最小値Ｍｉｎから、角速度を求めることができる。角速度の数式（ｒ×△θ）／△ｔにおいて、ｒ＝１、△ｔ＝１と仮定すると、角速度は△θとなり、このとき、△ｔ＝１に対する差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌの変化量△Ｄｉｆｆを算出することで角速度を演算することができる。また、センシングコイルのサイズ及びセンシングコイル間の間隔を３．７５°と仮定すると、１°に対する該当差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌの変化量ｋは、（最大値Ｍａｘ−最小値Ｍｉｎ）／７．５°となるため、△Ｄｉｆｆ／ｋを演算することで、角速度を検出することができる。
変位検出部４６０は、差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌと第１比較値及び第２比較値との比較時点で、検出される第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、及び第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃと少なくとも２つのセンシングコイルとの配置関係によって、回転体の回転方向を算出することができる。
例えば、図３において、第１センシングコイル３１が左側に配置され、第２センシングコイル３２が右側に配置されることから、ある時点で第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃの信号が順に１０００で、次の時点で０１００である場合、被検出部の回転方向は図３の左方から右方に該当する。一方、００００状態に対する信号を保存せずに無視することで、回転体の停止状態に対するデータはアップデートしない。
結果的に、被検出部が図３の左から右へ回転移動するとき、第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃの信号は、１０００→０１００→００１０→０００１→１０００となり、右から左へ回転移動するとき、第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃの信号は、１０００→０００１→００１０→０１００→１０００となる。
図８は、本発明の一実施形態による主要信号の波形図である。
図８の実施形態による主要信号の波形図は、図７の実施形態による主要信号の波形図と類似するため、重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図３及び図５に示したように、被検出部２０と第１センシングコイル３１及び第２センシングコイル３２との重なり面積が変わると、図７に示したように、第１状態Ｓｔａｔｅ１〜第４状態Ｓｔａｔｅ４での第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴ、第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴ、及び差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌが算出されるようになる。
変位検出部４６０は、差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌを第１比較値〜第４比較値と比較して、出力値ＯＵＴＰＵＴを算出することができる。第１比較値、第２比較値、第３比較値、第４比較値の順でレベルが決定されてもよく、第１比較値〜第４比較値は、最小値と最大値の中間値であってもよい。
このとき、第１比較値と第２比較値の差、第２比較値と第３比較値の差、第３比較値と第４比較値の差は同一であり、第１比較値と第２比較値の差／第２比較値と第３比較値の差／第３比較値と第４比較値の差が、最大値と第１比較値の差の２倍、又は、第４比較値と最小値の差の２倍に対応するように、第１比較値〜第４比較値が決定されてもよい。
例えば、第１比較値は（最小値Ｍｉｎ＋範囲差分値Ｒａｎｇｅ×１／８）であってもよく、第２比較値は（最小値Ｍｉｎ＋範囲差分値Ｒａｎｇｅ×３／８）であってもよい。また、第３比較値は（最小値Ｍｉｎ＋範囲差分値Ｒａｎｇｅ×５／８）であってもよく、第４比較値は（最小値Ｍｉｎ＋範囲差分値Ｒａｎｇｅ×７／８）であってもよい。ここで、範囲差分値Ｒａｎｇｅは、最大値Ｍａｘと最小値Ｍｉｎの差から算出されることができる。
変位検出部４６０は、第１比較値以上の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌをローレベルとし、第１比較値未満の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌ及び第２比較値以上の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌをハイレベルとし、第２比較値未満の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌ及び第３比較値以上の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌをローレベルとし、また、第３比較値未満の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌ及び第４比較値以上の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌをハイレベルとし、第４比較値未満の差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌをローレベルと決定することができる。
変位検出部４６０は、出力値ＯＵＴＰＵＴのハイレベルとローレベルの区間間隔から被検出部の角度変化を測定することができる。
また、変位検出部４６０は、出力値ＯＵＴＰＵＴの周波数を測定することで、角速度を演算することができる。
さらに、変位検出部４６０は、差分値Ｄｉｆｆ＿ｖａｌと第１比較値〜第４比較値との比較時点における第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃ、及び、第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴと第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴのハイレベルとローレベルによって、回転体の回転方向を算出することができる。ここで、第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴのハイレベルは、第１カウント値が第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴの中間値（（最大値＋最小値）／２）以上である場合を意味し、第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴのローレベルは、第１カウント値が第１カウント値Ｌ＿ＣＮＴの中間値（（最大値＋最小値）／２）未満である場合を意味する。同様に、第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴのハイレベルは、第２カウント値が第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴの中間値（（最大値＋最小値）／２）以上である場合を意味し、第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴのローレベルは、第２カウント値が第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴの中間値（（最大値＋最小値）／２）未満である場合を意味する。ある時点で第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃの信号が順に１０００で、第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴがローレベルである場合、被検出部の回転方向は、図３の左方から右方、図５の上方から下方に該当する。次の時点で第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃの信号が順に１０００で、第２カウント値Ｒ＿ＣＮＴがハイレベルである場合、被検出部の回転方向は、図３の右方から左方、図５の下方から上方に該当する。
このとき、ある時点と次の時点で、第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、及び第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃが同一であると、前段階で検出された回転方向と同一であると判断する。
なお、前段階と現段階における第１カウント増加値Ｌ＿ｉｎｃ、第２カウント増加値Ｒ＿ｉｎｃ、第１カウント減少値Ｌ＿ｄｅｃ、及び第２カウント減少値Ｒ＿ｄｅｃが変わると、例えば、前段階の｛Ｌ＿ｄｅｃ，Ｒ＿ｄｅｃ，Ｌ＿ｉｎｃ，Ｒ＿ｉｎｃ｝と現段階の｛Ｌ＿ｉｎｃ，Ｒ＿ｉｎｃ，Ｌ＿ｄｅｃ，Ｒ＿ｄｅｃ｝の場合、被検出部の回転方向は反転していると判断する。
図７の実施形態と図８の実施形態が同じ形態のセンシングコイル及び被検出部を用いる場合、図８の実施形態は図７の実施形態に比べて、比較値を増加させることで、センシング感度を改善することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
１０ 回転体
２０ 被検出部
２１ 第１被検出部
２２ 第２被検出部
３０ コイル部
３１ 第１センシングコイル
３２ 第２センシングコイル
４０ 回転情報算出部
４１０ 発振部
４２０ 周波数演算部
４３０ 変化検出部
４４０ 差演算部
４５０ 補正演算部
４６０ 変位検出部

Claims (16)

  1. 回転体に設けられる複数の被検出部と、
    前記複数の被検出部に対向して配置される少なくとも２つのセンシングコイルと、
    前記少なくとも２つのセンシングコイルとそれぞれ連結され、少なくとも２つの発振回路を形成する少なくとも２つのキャパシタを含む発振部と、
    前記少なくとも２つの発振回路から出力される少なくとも２つの発振信号の周波数をカウントして第１カウント値及び第２カウント値を生成し、前記第１カウント値及び前記第２カウント値の変化に応じて前記回転体の回転方向を算出する回転情報算出部と、を含む、回転体感知装置。
  2. 前記回転情報算出部は、
    前記第１カウント値の増加に応じて第１カウント増加値を生成し、前記第１カウント値の減少に応じて第１カウント減少値を生成し、
    前記第２カウント値の増加に応じて第２カウント増加値を生成し、前記第２カウント値の減少に応じて第２カウント減少値を生成する、請求項１に記載の回転体感知装置。
  3. 前記回転情報算出部は、
    前記第１カウント増加値、前記第１カウント減少値、前記第２カウント増加値、及び前記第２カウント減少値と少なくとも２つのセンシングコイルとの配置関係によって前記回転体の回転方向を算出する、請求項２に記載の回転体感知装置。
  4. 前記回転情報算出部は、
    前記第１カウント値及び前記第２カウント値の差分値と複数の比較値とを比較して生成される出力値から、前記回転体の回転角度及び回転角速度のうち少なくとも１つを算出する、請求項１から３のいずれか一項に記載の回転体感知装置。
  5. 前記複数の比較値は、前記差分値の最大値及び最小値の範囲内に位置する、請求項４に記載の回転体感知装置。
  6. 前記複数の比較値のうち隣接する２つの比較値の差は、前記複数の比較値のうち前記最大値と隣接する比較値と前記最大値の差、及び、前記複数の比較値のうち前記最小値と隣接する比較値と前記最小値の差の２倍である、請求項５に記載の回転体感知装置。
  7. 前記回転情報算出部は、
    前記出力値のハイレベルとローレベルの区間間隔から前記回転体の回転角度を算出する、請求項４から６のいずれか一項に記載の回転体感知装置。
  8. 前記回転情報算出部は、
    前記出力値の周波数から前記回転体の角速度を算出する、請求項４から７のいずれか一項に記載の回転体感知装置。
  9. 前記回転情報算出部は、
    前記第１カウント値と前記第２カウント値の差分値の最大値及び最小値から前記回転体の回転角速度を算出する、請求項１から８のいずれか一項に記載の回転体感知装置。
  10. 前記少なくとも２つのセンシングコイルのそれぞれのサイズ及び前記少なくとも２つのセンシングコイル間の間隔は、前記回転体の回転を感知しようとする目標感知角度の倍数によって決定される、請求項１から９のいずれか一項に記載の回転体感知装置。
  11. 前記複数の被検出部のそれぞれのサイズ及び前記複数の被検出部間の間隔は、前記少なくとも２つのセンシングコイルの個数、及び、前記少なくとも２つのセンシングコイルのそれぞれのサイズの積によって決定される、請求項１から１０いずれか一項に記載の回転体感知装置。
  12. 回転体に設けられる複数のパターンを含む第１被検出部及び前記第１被検出部の複数のパターンとは異なる位相を有する複数のパターンを含む第２被検出部と、
    前記第１被検出部及び前記第２被検出部のうち互いに異なる被検出部に対向して配置される第１センシングコイル及び第２センシングコイルと、
    前記第１センシングコイル及び前記第２センシングコイルのうち互いに異なるセンシングコイルと連結され、２つの発振回路を形成する２つのキャパシタを含む発振部と、
    前記２つの発振回路から出力される２つの発振信号の周波数をカウントして第１カウント値及び第２カウント値を生成し、前記第１カウント値及び前記第２カウント値の変化に応じて前記回転体の回転方向を算出する回転情報算出部と、を含む、回転体感知装置。
  13. 前記第１被検出部の複数のパターンと前記第２被検出部の複数のパターンは、回転体の軸方向において一部の領域が重なっている、請求項１２に記載の回転体感知装置。
  14. 前記一部の領域は、前記第１センシングコイル及び前記第２センシングコイルのサイズに対応する、請求項１３に記載の回転体感知装置。
  15. 前記第１センシングコイル及び第２センシングコイルのサイズは、前記回転体の回転を感知しようとする目標感知角度に対応する、請求項１４に記載の回転体感知装置。
  16. 前記第１被検出部の複数のパターンのうち１つのサイズは前記第１センシングコイルのサイズの２倍であり、前記第２被検出部の複数のパターンのうち１つのサイズは前記第２センシングコイルのサイズの２倍である、請求項１４又は１５に記載の回転体感知装置。
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