JP2006010461A - ヒンジ機構の回転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒンジ機構が着磁されることによって起こる誤検出を防ぎ、磁気センサの配置自由度が高く、機器の小型化と筐体内における回転検出機構の省スペース化を図ること。
【解決手段】 電子機器は、首振り回転機構を有するヒンジ機構２を用いたものであって、ディスプレイ面などの表示部を備えた第１の筐体１と、操作部を備えた第２の筐体６とからなり、この第１の筐体１と第２の筐体６とは、非磁性材料からなり、第１の筐体側のヒンジ部２ａと第２の筐体側のヒンジ部２ｂとから構成されているヒンジ機構２によって、首振り回転が可能なように結合されている。第１の筐体側のヒンジ部２ａには、磁石５が設けられており、第２の筐体側のヒンジ部２ｂには、第１の筐体側のヒンジ部２ａが１８０°回転したときに、磁石５と対応する位置に第１の磁気センサ３及び第２の磁気センサ４がそれぞれ配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヒンジ機構の回転検出装置に関し、より詳細には、一方の筐体と他方の筐体とを開閉自在に結合する、非磁性材料からなるヒンジ機構の回転検出装置に関する。例えば、携帯電話やデジタルビデオカメラ等のヒンジ機構を用いて回転可能な機構を有する電子機器の回転検出に適用されるものである。

近年、携帯電話やデジタルビデオカメラ等において開閉可能なもの、つまり、折り畳み可能なものや、ディスプレイ面、又は付属のカメラレンズの向きを変えるために回転させることが可能なものが増加している。このような折り畳み機構や回転機構には、ヒンジが使用されている。この種の折り畳み機構においては、省電力化のために折り畳まれるとディスプレイ表示を消灯する等の機能が付与されている。また、回転機構においては、所定の位置までディスプレイ又はカメラレンズを回転させなければ撮影が行えない機能や、ディスプレイ表示の上下反転機能等が付与されている。

また、上述した折り畳み機構の折り畳まれた状態、又は回転された状態を検出するための手段として、ヒンジ機構を介した一方に磁気センサを、他方に磁石を配設した構造が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、回転検出としては、特にヒンジ付近に磁石と磁気センサを配設する場合が多い。

さらに、表示部が縦長状態にあるか横長状態にあるかを検出する検出手段を設け、この検出手段が、表示部に配設された磁石と操作部に配設された複数の磁気センサからなる折り畳み式携帯電話も知られている（例えば、特許文献２参照）。

米国特許出願公開第２００４／００２７７７２号明細書 特開２００３−３１９０４３号公報

しかしながら、従来用いられている磁性材料からなるヒンジ機構の付近に磁気センサを配設すると、このヒンジ機構が外部磁界により着磁されてしまい、誤検出を招く要因となっている。また、磁場発生手段によって、強すぎる磁場が発生されてもヒンジが着磁されてしまい、誤検出を招く要因となっている。

このような問題に対して、磁気センサを可能な限り磁性材料からなるヒンジ機構から離して配設する等の対策をとる必要がある。この対策よってヒンジ機構が着磁されたとしても、その残留磁束密度の影響を軽減することができるようにしていた。

しかしながら、携帯電話等の筐体内部は、回路基板やスイッチ等が密集しているため、設計上、磁気センサとヒンジ機構とを十分に離せる空間を確保することが難しいという問題がある。また、ヒンジ機構から磁気センサを離して配設する設計を行うと機器のサイズが大きくなってしまうという問題がある。これに加えて、磁石と磁気センサの間隔が開きすぎると磁気センサに十分な磁束密度が得られなくなり、磁気センサが誤検出を起こすという問題がある。

上述した特許文献１，２には、ヒンジ機構が外部磁界により着磁されることにより、開閉検出や回転検出の誤検出を防ぐような構成、つまり、ヒンジ機構を非磁性体材料で構成する点については何ら開示されていないばかりでなく、このヒンジ機構の回転検出については開示されていない。

なお、特許文献２に記載のものは、表示部の縦長状態あるいは横長状態を検出するものであって、本願発明のような首振り回転機構や折り畳み回転機構を有するヒンジ機構の回転検出については何ら開示されていない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁気センサと磁石を用いて開閉検出や回転検出を行う際に、ヒンジ機構が着磁されることによって起こる誤検出を防ぐことを可能とし、かつ磁気センサの配置自由度が高く、機器の小型化と筐体内における回転検出機構の省スペース化に貢献可能なヒンジ機構の回転検出装置を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、一方の筐体と他方の筐体とをヒンジ機構によって開閉自在に結合した電子機器における前記ヒンジ機構の回転検出装置において、前記ヒンジ機構は、非磁性材料からなる、前記一方の筐体側のヒンジ部及び前記他方の筐体側のヒンジ部を備え、前記一方の筐体側のヒンジ部に近接して磁場発生手段を設け、前記他方の筐体側のヒンジ部に近接して磁気検出手段を設け、該磁気検出手段の出力信号より前記ヒンジ機構の回転を検出するようにしたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記一方の筐体には表示部が設けられ、前記他方の筐体には操作部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ヒンジ機構は、首振り回転機構を有することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記一方の筐体側のヒンジ部が首振り回転をしたときの位置を検出するために、前記磁気検出手段が首振り回転をしたときの前記磁場発生手段と対応する位置に複数配置されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ヒンジ機構は、折り畳み回転機構を有することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記一方の筐体側のヒンジ部が折り畳みをしたことを検出するために、前記磁場発生手段と前記磁気検出手段が対応する位置に配置されていることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記ヒンジ機構が、前記首振り回転機構と前記折り畳み回転機構を有する２軸方向に回転可能であることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記非磁性材料が、インコネルであることを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載のヒンジ機構の回転検出装置を備えたことを特徴とする電子機器である。

本発明は、このような構成により、ヒンジ機構の付近に磁石及び磁気センサを配設し、回転検出や開閉検出を行う際、ヒンジ機構に非磁性材料を用いることによって、磁気センサをヒンジ機構の付近、例えば、ヒンジ機構の表面より０〜２ｍｍ以内に実装した状態でもヒンジ機構の残留磁束による誤検出を防ぐことができる。

また、本発明において想定した非磁性材料からなるヒンジ機構は、非磁性材料として銅、ステンレス、アルミ、真鍮、インコネル、エンジニアリングプラスティック等を構成材料の一部又は全部に用いている。中でもインコネルに関しては剛性が高く好ましい。このヒンジと磁気センサ及び磁石を組み合わせることによって、従来までの誤検出を防ぐために行っていた方法、つまり、磁気センサをヒンジ機構より遠ざけて配設する方法を行う必要がなくなり、ヒンジ機構と磁気センサを接触させた状態でも正しく回転検出を行うことが可能となる。

これにより、磁気センサの配置場所の自由度があがり、省スペース化や機器サイズの小型化が図れ、さらに誤検出の可能性を著しく軽減することができる。

磁気検出素子としては、デジタル信号のｈｉｇｈ或いはｌｏｗの２値を出力信号とするホールＩＣやＭＲＩＣ等が好ましい。また、磁束密度に比例したアナログ信号を出力するホール素子等を用いる場合でも、その出力信号をコンパレータ等で２値化し、使用することが可能である。

本発明によれば、ヒンジ機構は、非磁性材料からなる、一方の筐体側のヒンジ部及び他方の筐体側のヒンジ部を備え、一方の筐体側のヒンジ部に近接して磁場発生手段を設け、他方の筐体側のヒンジ部に近接して磁気検出手段を設け、この磁気検出手段の出力信号よりヒンジ機構の回転を検出するようにしたので、磁気センサと磁石を用いて開閉検出や回転検出を行う際に、ヒンジ機構が着磁されることによって起こる誤検出を防ぐことが可能になり、磁気センサの配置自由度が向上するため、機器の小型化や筐体内における回転検出機構の省スペース化が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る電子機器におけるヒンジ機構の回転検出装置の実施例１を説明するための構成図で、図２は、図１に示された電子機器においてヒンジ機構が回転され、ディスプレイ面が１８０°回転した状態を示すための図である。図中符号１はディスプレイ面などの表示部を備えた第１の筐体、２は非磁性材料からなるヒンジ機構、２ａは第１の筐体側のヒンジ部、２ｂは第２の筐体側のヒンジ部、３は第１の磁気センサ（ホールＩＣ）、４は第２の磁気センサ（ホールＩＣ）、５は磁石、６は操作部を備えた第２の筐体、７は第１の筐体の可動方向、８は第１の筐体のディスプレイ面の裏面を示している。

図１に示した電子機器は、首振り回転機構を有する非磁性材料からなるヒンジ機構２を用いたものであって、ディスプレイ面などの表示機能を備えた第１の筐体１と、各種操作機能を有する操作部を備えた第２の筐体６とからなり、この第１の筐体１と第２の筐体６とは、非磁性材料からなり、第１の筐体側のヒンジ部２ａと第２の筐体側のヒンジ部２ｂとから構成されているヒンジ機構２によって、首振り機構、つまり１８０°回転可能に結合されている。

第１の筐体側のヒンジ部２ａには、磁石５が設けられており、第２の筐体側のヒンジ部２ｂには、第１の筐体側のヒンジ部２ａが１８０°回転したときに、磁石５と対応する位置に第１の磁気センサ３及び第２の磁気センサ４がそれぞれ配置されている。なお、磁石５及び磁気センサ３，４は、ヒンジ部２ａ，２ｂに近接して、具体的には、ヒンジ部２ａ，２ｂの表面より０〜２ｍｍ以内に実装した状態でもヒンジ部２ａ，２ｂの残留磁束による誤検出を防ぐことができる。

このように、第１の磁気センサ３と第２の磁気センサ４及び磁石５は、非磁性材料からなるヒンジ機構２に固定されていて、このヒンジ機構２は、筐体１の可動方向７にしたがって回転可能に構成されている。

第２の磁気センサ４は、図１に示すように、磁石５と対面した状態において、所望の出力が得られるように配置されており、第１の磁気センサ３は、図２に示すように、磁石５と対面した状態において、所望の出力が得られるように配置されている。２つの磁気センサ３，４のうちどちらに所望の出力信号が出ているのかを確認することによって、第１の筐体１のディスプレイ面が、第２の筐体６の操作部面と同じ方向かどうか、つまり、表裏どちらを向いているのかを検出することができる。すなわち、ヒンジ機構２が回転されているかどうかを検出することが可能である。

従来用いられている、磁性材料からなるヒンジ機構においてこの種の回転検出手段を用いると、磁石５又は外部の意図しない磁力により、第１の磁気センサ３又は第２の磁気センサ４が実装されているヒンジ機構が着磁され、磁気センサの誤作動を招き、ヒンジ機構の回転の誤検出を起こす恐れがある。このような問題の対策として、第１の磁気センサ３又は第２の磁気センサ４をヒンジ機構２から数ｍｍ以上遠ざける必要があった。

本発明のように非磁性材料からなるヒンジ機構２を用いることにより、このヒンジ機構２が着磁されて起こる誤検出を防止することが可能となり、また、ヒンジ機構２と磁気センサ３，４間の距離を離さずにすむので機器の小型化、省スペース化とセンサ配置自由度の向上が可能となる。

また、磁気検出素子としては、デジタル信号のｈｉｇｈ或いはｌｏｗの２値を出力信号とするホールＩＣやＭＲＩＣ等が、信号を取り扱う上で好ましい。しかしながら、磁石の磁束密度に比例したアナログ信号を出力するホール素子等を用いても、その出力信号をコンパレータ等で２値化して使用することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、更に種々変形して実施することが可能である。

図３は、本発明に係る電子機器におけるヒンジ機構の回転検出装置の実施例２を説明するための構成図で、図４は、図３の側面図で、図５は、図３又は図４の電子機器を完全に折り畳まれた状態を示す図である。なお、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。

図３に示した電子機器は、折り畳み回転機構を有する非磁性材料からなるヒンジ機構２を用いたものであって、第１の筐体側のヒンジ部２ａには、ディスプレイ面との平行面に磁石５が設けられており、第２の筐体側のヒンジ部２ｂには、第１の筐体側のヒンジ部２ａが折り畳まれたときに、磁石５と合わさるような位置に第１の磁気センサ３が配置されている。したがって、図１に示したような首振り回転機構を有するヒンジ機構ではないので、第２の磁気センサ４は必要としない。

上述した実施例１には、意図しない磁力によりヒンジ機構が着磁してしまうことによって起こる誤検出を防止しながら、図１において、第１の筐体１の可動方向７にしたがって回転が行われた際に、第１の筐体１のディスプレイ面が、第２の筐体６の操作部面と同じ方向を向いているかどうかを検出する回転検出装置を示した。

この実施例２においては、第１の筐体１の可動方向が、上述した実施例１とは異なる折り畳み回転（開閉）に、本発明の回転検出手段を用いる場合について示してある。

このように、磁気センサ３と磁石５は、非磁性材料からなるヒンジ機構２に固定されていて、このヒンジ機構２は、第１の筐体１の可動方向７にしたがって折り畳み回転が可能なように構成されている。

磁気センサ３は、図４に示した状態の電子機器が第１の筐体１の可動方向７にしたがって折り畳み回転され、完全に折り畳まれた時に磁石５と対面した状態、つまり、図５に示した状態において、所望の出力が得られるように配置されている。

このような構成の折り畳み回転検出手段を用い、磁気センサ３に所望の出力信号が出力されているか否かを確認することによって、電子機器が折り畳まれているか否かを検出することが出来る。つまり、電子機器が閉じられているか、開かれているかの開閉検出を行うことが可能となる。

従来用いられている、磁性材料からなるヒンジ機構においてこの回転検出手段を用いると、磁石５又は外部の意図しない磁力により磁気センサ３が実装されているヒンジ機構が着磁され、磁気センサの誤作動を招き、ヒンジ機構の回転（すなわち、ここでは開閉検出）の誤検出を起こす恐れがある。このような問題の対策として、磁気センサ３をヒンジ機構から数ｍｍ以上遠ざける必要があった。

本発明のように非磁性材料からなるヒンジ機構２を用いることにより、ヒンジ機構が着磁されて起こる誤検出を防止することが可能となり、また、ヒンジ機構と磁気センサ間の距離を離さずにすむので機器の小型化、省スペース化とセンサ配置自由度の向上が可能となる。

また、磁気検出素子としては、デジタル信号のｈｉｇｈ或いはｌｏｗの２値を出力信号とするホールＩＣやＭＲＩＣ等が、信号を取り扱う上で好ましい。しかしながら、磁石の磁束密度に比例したアナログ信号を出力するホール素子等を用いても、その出力信号をコンパレータ等で２値化し、使用することができる。

上述したように、実施例１においては首振り回転機構について説明し、実施例２においては折り畳み回転機構について説明したが、これらを併せ持った２軸方向の回転が可能なヒンジ機構を用いることも可能である。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、更に種々変形して実施することが可能である。

本発明は、例えば、携帯電話やデジタルビデオカメラ等のヒンジ機構を用いて回転可能な機構を有する電子機器の回転検出において非常に有効である。

本発明に係る電子機器におけるヒンジ機構の回転検出装置の実施例１を説明するための構成図である。 図１に示された電子機器においてヒンジ機構が回転され、ディスプレイ面が１８０°回転した状態を示すための図である。 本発明に係る電子機器におけるヒンジ機構の回転検出装置の実施例２を説明するための構成図である。 図３の側面図である。 図３又は図４の電子機器を完全に折り畳まれた状態を示す図である。

符号の説明

１ 第１の筐体
２ 非磁性材料からなるヒンジ機構
３ 第１の磁気センサ（ホールＩＣ）
４ 第２の磁気センサ（ホールＩＣ）
５ 磁石
６ 第２の筐体
７ 第１の筐体の可動方向
８ 第１の筐体のディスプレイ面の裏面

Claims (9)

1. 一方の筐体と他方の筐体とをヒンジ機構によって開閉自在に結合した電子機器における前記ヒンジ機構の回転検出装置において、
   前記ヒンジ機構は、非磁性材料からなる、前記一方の筐体側のヒンジ部及び前記他方の筐体側のヒンジ部を備え、
   前記一方の筐体側のヒンジ部に近接して磁場発生手段を設け、前記他方の筐体側のヒンジ部に近接して磁気検出手段を設け、該磁気検出手段の出力信号より前記ヒンジ機構の回転を検出するようにしたことを特徴とするヒンジ機構の回転検出装置。
2. 前記一方の筐体には表示部が設けられ、前記他方の筐体には操作部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ機構の回転検出装置。
3. 前記ヒンジ機構は、首振り回転機構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のヒンジ機構の回転検出装置。
4. 前記一方の筐体側のヒンジ部が首振り回転をしたときの位置を検出するために、前記磁気検出手段が首振り回転をしたときの前記磁場発生手段と対応する位置に複数配置されていることを特徴とする請求項３に記載のヒンジ機構の回転検出装置。
5. 前記ヒンジ機構は、折り畳み回転機構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のヒンジ機構の回転検出装置。
6. 前記一方の筐体側のヒンジ部が折り畳みをしたことを検出するために、前記磁場発生手段と前記磁気検出手段が対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のヒンジ機構の回転検出装置。
7. 前記ヒンジ機構が、前記首振り回転機構と前記折り畳み回転機構を有する２軸方向に回転可能であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のヒンジ機構の回転検出装置。
8. 前記非磁性材料が、インコネルであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のヒンジ機構の回転検出装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載のヒンジ機構の回転検出装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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