JP2006220556A - 角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒンジ部の内部の軸周囲に構成要素を配設する必要のない、小型の開閉角度検出装置を提供すること。
【解決手段】ヒンジを介して開閉する第１部材１及び第２部材２の開閉角度を検出する角度検出装置であって、第１部材１のヒンジ部１１の端面１２に配設され、ヒンジ部１１の延びる方向と直交する面内に磁化方向を持つ磁石４と、第２部材２に配設され、磁石４の磁化方向Ａと平行な面内に検出方向Ｂを持ち磁石４の磁界を検出する磁気センサ５と、を有し、磁気センサ５が磁石４の回転にともなって変化する検出方向Ｂの磁界成分を検出することで開閉角度を検出することを特徴とする角度検出装置。角度検出のための磁石をヒンジ部の端面に配設するので、ヒンジ部の軸の周囲に磁石を配設しなくてよく、ヒンジ部を小型化するための障害がなくなり、筐体の小型化を容易にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒンジを介して開閉する２つの部材からなる装置に用いられる角度検出装置に関するものである。詳しくは、携帯電話機やＰＤＡ（個人情報端末）、ノート型コンピュータなどの折畳式携帯情報端末において開閉検知を行う角度検出装置に関するものである。

近年発達の著しい携帯電話機やＰＤＡ、ノートパソコンなどの持ち運び可能な折畳式携帯情報端末において、表示部と本体の２つの筐体の開閉を検出し、その動作状態、例えば通話、無通話状態の切替や表示パネルのバックライトの点灯、消灯状態の切替を制御することが増えている。

折畳式携帯情報端末において、筐体の開閉の検出には、以前より接点式のスイッチが使われていたが、最近では接点の寿命やチャタリングの問題、あるいは端末表面にスイッチのための凸部や孔を設けることにより美観が失われるという問題から非接触のセンサ、特に磁気センサがよく使用されている。

例えば、磁気センサを使用した角度検出装置としては、第１筐体の第１ヒンジ部の内部の軸の周囲に設けた磁石と、２つの筐体が閉じられている時に最も近接するように第２筐体に設けた磁気センサとからなり、磁石がヒンジ部の軸の周りを回転することによる磁気変化を磁気センサで検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、上記従来の角度検出装置では筐体の開閉角度を検出するための磁石を軸の周囲に回動させる空間をヒンジ部の内部に設ける必要があるため、携帯電話、PDAなどの筐体の小型化をはかるときに、ヒンジ部を小径化することができない。

また、上記従来の角度検出装置では磁石の磁化方向が軸の半径方向にあり、それが軸の回りに回転するため、２つの筐体が閉じられている時だけ磁化方向が磁気センサの検出方向と一致し、磁気センサの磁束密度が最大となり、磁気センサの出力信号も最大となり、筐体が開かれると磁気センサの磁束密度は急速に減少し、磁気センサの出力も急速にゼロになる。したがって、従来の角度検出装置は、単に筐体の開閉を検出するだけで、開閉角度を連続的に精度よく検出することができない恐れがある。
特開２００４−１７７３２７号公報

本発明は、上記従来の角度検出装置の問題に鑑みてなされたものであり、ヒンジ部の内部の軸周囲に構成要素を配設する必要のない、小型の開閉角度検出装置を提供することを課題としている。また、筐体の開閉だけでなく、開閉角度を高精度に検出できる開閉角度検出装置を提供することを課題としている。

課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、ヒンジを介して開閉する第１部材及び第２部材の開閉角度を検出する角度検出装置であって、前記第１部材のヒンジ部の端面に配設され、前記ヒンジ部の延びる方向と直交する面内に磁化方向を持つ磁石と、前記第２部材に配設され、前記磁石の磁化方向と平行な面内に検出方向を持ち前記磁石の磁界を検出する磁気センサと、を有し、前記磁気センサが前記磁石の回転にともなって変化する前記検出方向の磁界成分を検出することで開閉角度を検出することを特徴としている。

角度検出のための磁石をヒンジ部の延びる方向と直交する端面に配設するので、ヒンジ部の軸の周囲に磁石を配設しなくてよく、ヒンジ部を小型化するための障害がなくなり、部材の小型化を容易にすることができる。また、磁気センサが磁石の磁化方向と平行な面内に検出方向を持ち、磁石の回転にともなって変化する検出方向の磁界成分を検出するので、開閉角度を検出することができる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の角度検出装置であって、さらに、前記磁界の検出方向成分から前記開閉角度を算出する開閉角度演算手段を有することを特徴としている。

開閉角度演算手段で開閉角度を算出するので、角度を出力することができる。したがって、この出力を使って例えば表示パネルのバックライトを徐々に暗くしたり、徐々に明るくしたりすることができる。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の角度検出装置であって、前記磁気センサは２つの磁気センサを備え、該２つの磁気センサの検出方向が直交することを特徴としている。

検出方向が直交する２つの磁気センサで磁石の回転にともなって変化する検出方向の磁界成分を検出し、開閉角度を検出するので、磁界の変動の影響を受けることがなく、高精度の角度検出ができる。

また、請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の角度検出装置であって、前記磁気センサはＭＩ（マグネトインピーダンス）磁気センサであることを特徴としている。

ＭＩ磁気センサは、小さいので磁石の一様磁界の中に精度よく配設することができ磁界を高精度に検出可能である。

また、請求項５に係る発明は、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の角度検出装置であって、さらに、前記開閉角度を２つの所定角度に設定したときの前記磁気センサ出力から誤差係数を算出する誤差係数演算手段を有し、前記開閉角度演算手段は前記誤差係数演算手段が算出した誤差係数を用いて開閉角度を算出することを特徴としている。

誤差係数演算手段が２つの所定角度に対応する磁気センサ出力から誤差係数を算出し、その誤差係数を用いて開閉角度演算手段が開閉角度を算出するので、磁気センサの感度が変化し、出力がドリフトしてもそれらを補償して常に高精度の角度を出力することができる。

角度検出のための磁石をヒンジ部の端面に配設するので、ヒンジ部の軸の周囲に磁石を配設しなくてよく、ヒンジ部を小型化するための障害がなくなり、部材の小型化を容易にすることができる。また、磁気センサが磁石の磁化方向と平行な面内に検出方向を持ち、磁石の回転にともなって変化する検出方向の磁界成分を検出するので、開閉角度を検出することができる。

（実施形態１）
本発明に係る角度検出装置の実施形態１について、図を用いて説明する。図１は、角度検出装置を備えた折畳式携帯情報端末機の部分透視図、図２は、図１の要部拡大図、図３は、磁界と磁気センサの検出方向成分の関係を説明する図、図４はＭＩ（マグネトインピーダンス）磁気センサの概略構成図、図５は磁気センサの出力特性を示す図、図６は、信号処理部のブロック図、図７は、検出値θsと筐体の開閉角度θの関係を示すグラフである。なお、同一要素には同じ符号・番号を付す。

図１に示す折畳式携帯情報端末機は、表示部を備えた第１筐体（第１部材に相当）１と、操作部および制御部を備えた本体である第２筐体（第２部材に相当）２とを有している。第１筐体１と第２筐体２とはヒンジ軸３を介して回転自由に結合され、不図示の付勢手段によって開放状態または閉鎖状態を維持するよう付勢されている。

ここで、第１筐体１と一体に形成され、ヒンジ軸３を枢支する部分を第１ヒンジ部１１、１１’という。同様に、第２筐体２と一体に形成され、ヒンジ軸３を枢支する部分を第２ヒンジ部２１、２１’という。第１ヒンジ部１１、１１’と第２ヒンジ部２１、２１’とは、筐体の開閉に伴って相対的に回転する。

ここで、第１ヒンジ部１１はヒンジ構造の概念図であり、ヒンジ部１１’は筐体１によって覆われているヒンジ部を表している。また、第２ヒンジ部２１はヒンジ構造の概念図であり、ヒンジ部２１’は筐体２によって覆われているヒンジ部を表している。

これより以下の記述で、開閉とは第１筐体１を軸３のまわりに回転させる例で説明するが、第２筐体２を回転させても、あるいは両方の筐体を回転させても同じことである。また、ここで、全閉とは折り畳んで第１筐体１と第２筐体２を重ねた状態とし、全開とは第１筐体１と第２筐体２が互いに最も離れた位置にある状態とする。

第１筐体１および第２筐体２の開閉角度検出装置は、磁石４、磁気センサ５及び信号処理部６を備えている。

磁石４は、たとえば縦４ｍｍ、横４ｍｍ、厚さ２ｍｍのフェライト磁石であり、第１ヒンジ部１１の端面１２に矢印で示す磁化方向Aが軸３と直交する面内に含まれるべく接着手段により固着されており、第１筐体を開閉させると共に回転する。これにより磁石４は第１筐体１の開閉に伴って軸３を中心にヒンジ部１１の端面１２でヒンジ部１１と共に回転する構造であるため、従来技術が必要とした軸の周囲に磁石を回動させるための空間を不要とするものである。

磁気センサ５は、その検出方向Bが磁石４の磁化方向Ａと平行な面内に含まれるように磁石４の側面４１と対面して第２筐体に一体的に配設されている。ここで磁石４の側面４１とは磁化の方向Ａと平行な磁石４の面のことである。

磁気センサ５としては、ホール素子、磁気抵抗素子、フラックスゲート磁気センサ等を用いることができるが、MI（マグネトインピーダンス）磁気センサを用いることが好ましい。ＭＩ磁気センサは、小さいので磁石４の一様磁界の中に精度よく配設することができ、磁界を高精度に検出可能になるからである。

MI磁気センサは、図４に示すように、センサ部５１、パルス発生器５２、サンプルホールド回路５３とからなる。センサ部５１は、アモルファスワイヤ５１１とワイヤ５１１に巻回した検出コイル５１２とからなる。アモルファスワイヤ５１１にパルス発生器５２からパルス電流を印加すると、その電流の立ち上がり、または立ち下がり時にアモルファスワイヤ５１１に卷回した検出コイル５１２に生じるアモルファスワイヤ５１１周辺の外部磁界に対応する電圧を、前記パルス電流と同期して開閉するアナログ電子スイッチ５３１とコンデンサ５３２および増幅器５３３からなるサンプルホールド回路５３により検出し、直流電圧として出力する。

このMI磁気センサは、超小型かつ高感度であることが特徴である。本実施形態で用いたアモルファスワイヤ５１１は直径が２０μｍ、長さが1mmであり、図２に示すごとく縦３．５mm、横３．５mm、高さ１．５mmの小型のパッケージ５０１に収納され、磁石４の一様な磁界の中に精度よく配設することができ、高精度な磁界計測が可能である。

第１筐体１の開閉に伴って磁石４の磁化の方向A すなわちN極から磁力線J（点線で示す閉ループ曲線）が出る方向は、軸３と直交する面内で軸３を中心に回転し、これに伴い磁気センサ５の周辺の磁界も回転する。この磁界の回転、すなわち磁石４の回転を磁気センサ５で検出することで筐体の開閉角度θを求めることができる。すなわち、磁石４のN極から出発してやがて方向が反転してS極へ到達する磁力線Ｊの経路のほぼ中央位置に配設された磁気センサ５によって、ベクトル値である磁界H₀の方向成分を検出して電気信号に変換するものである。磁気センサ５が位置する周辺は、磁力線Ｊの経路のほぼ中央であり、磁力線Ｊによる磁界が一様であるので、第１筐体１の開閉によって磁石４が回転すると、図３のごとく、磁気センサ５の周辺の磁界の強さH₀はその大きさは変化せず、磁界H₀の方向のみが矢印で示すRのように変化（回転）する。したがって磁界H₀と磁気センサ５の検出方向Bとがなす角度θに対応する磁気センサの出力Ｅθはcosθの関数になる。

筐体の開閉にともなって磁石４の磁界H₀と磁気センサ５の検出方向Bとのなす角度が変化するので、磁気センサ５の出力から磁石４の回転角すなわち筐体の開閉角度θに対応する信号を得ることができる。

本実施形態では第１筐体１が全閉のときに、前記磁界H₀の方向と磁気センサ５の検出方向Bとを一致するよう設定した。これにより全閉のときに磁気センサ５が検出する磁界H₀の成分は正の最大値H₀になり、その出力Ｅ₀の値はH₀である。

また、全開のときの第１筐体１と第２筐体２の角度θが１８０°のとき、磁気センサ５の検出方向Bに対する前記磁界H₀の方向は全閉のときに対して逆向きになる。したがって、磁気センサ５の出力Ｅ₁₈₀は、極性が逆になり負の最大値−H₀になる。これにより、全閉から全開までの筐体の開閉角度θと磁気センサ５の出力信号Ｅθの関係は図５のごとく、cos（コサイン）の関数で求めることができる。

信号処理部６は、筐体の開閉角度θと磁気センサ５の出力Ｅθとの関係を線形化するためのもので、第２筐体２に配置されている。この、信号処理部６は、図６に示すごとく磁気センサ５の出力ＥθをA／Dコンバータ６１を介して開閉角度演算手段６２に入力し、下記の数１に示す演算を実行することにより、cos関数として検出された角度信号Ｅθから筐体の開閉角度θと線形関係になる開閉角度信号θ_Sを求めている。これによって、図７に示すように、筐体の開閉角度θと開閉角度演算手段６２の出力θ_Sとは直線関係になり、角度検出装置の出力、すなわち開閉角度演算手段６２の出力θ_Sから開閉角度θを１対１で求めることができる。

なお、磁界H₀は前記のごとく基本的には変化しないから、あらかじめ求めておく定数である。

（実施形態２）
本発明に係る角度検出装置の実施形態２について、図を用いて説明する。図８は、角度検出装置を備えた折畳式携帯情報端末機の部分透視図の要部拡大図、図９は、磁界と２つの磁気センサの検出方向成分の関係を説明する図、図１０は、信号処理部のブロック図である。

図８では、実施形態１と同じ構成要素には同じ符号が付してあるので、その説明を省略し、相違分のみを説明する。

本実施形態における角度検出装置は、図２に示す実施形態１の磁気センサ５に換わって、検出方向が磁石４の磁化方向Aと平行な面内で互いの検出方向が直交するように配設された２つの磁気センサ５、５’と、信号処理部６’を備えている。したがって、本実施形態の角度検出装置は、図２に示す実施形態１の磁気センサ５の代わりに、検出方向が直交するように配設された２つの磁気センサ５、５’を用いて磁石４の磁界Ｈ₀を２つのベクトル量として検出するものである。

磁気センサ５および５’は実施形態１と同じ原理のMI磁気センサからなり、第１筐体１が全開のときに磁気センサ５の検出方向Bと磁石４の磁気センサ位置における磁界H₀の方向が一致するように配設されている。この磁気センサ５および５’は縦３．５mm、横３．５mm、高さ１．５mmの小型のパッケージ５０１’に収納されているので、磁石４による一様磁界の中に精度よく配設することができ高精度の磁気検出が可能である。

磁気センサ５の検出方向Ｂをｘ軸方向とし、磁気センサ５’の検出方向をｙ軸方向とすると、磁界H₀の方向θと２つの磁気センサ５、５’の出力信号Ｅ_xθ、Ｅ_yθとの関係は、図９のごとく、Ｅ_xθ＝H₀cosθ、Ｅ_yθ＝H₀sinθの関係になる。三角関数sinθ／cosθ＝tanθの関係を利用すると、この２つの信号E_xθ、E_yθから筐体の開閉角度θと線形関係になる開閉角度信号θ_Sを以下に示す数２を演算することで求めることができる。

すなわち、磁気センサ５および５’の出力E_xθおよびE_yθを計測し、上記数２の演算を施すことによって筐体の開閉角度θと計測した角度信号θ_Sとは線形関係化する。

信号処理部６’は、図１０に示すごとく磁気センサ５、５’の出力Ｅ_xθ、E_yθをA／Dコンバータ６１’を介して開閉角度演算手段６２’に入力し、上記の数２に示す演算を実行して筐体の開閉角度θと線形関係になる開閉角度信号θ_Sを求める。

なお、数２の展開を行うと以下に示す数３が得られ、最終的にはH₀が含まれず角度演算手段６２’の演算結果には前記磁界強さH₀が関与しないことが分かる。

すなわち、本実施形態の角度検出装置は、磁界強さH₀の変動に対して無関係になるので、Ｈ₀の変動の原因となる磁石４の磁化強さの変化や、磁気センサ５、５’と磁石４との距離変化などの影響を受けない。したがって、本実施形態の角度検出装置は、温度変化や経年変化により磁界の強さH₀が変動しても誤差が生じないので、長期間にわたり正確な角度計測の精度を維持することができる。

（実施形態３）
本発明に係る角度検出装置の実施形態３について、図を用いて説明する。図１１は、信号処理部のブロック図、図１２は、誤差係数演算の流れを示すフローチャートである。

本実施形態の角度検出装置は、実施形態１の信号処理部に校正開始スイッチと誤差係数演算手段を追加して磁気センサの感度変化とドリフトを校正することで長期的に正確な開閉角度の計測精度を維持するようにするものである。すなわち、磁気センサ５が経年変化により検出感度の変化あるいはゼロ点オフセット（磁界がゼロのときの出力電圧）を生じると、その出力Eθは以下の数４のごとくになり、このEθを前記数１に適用して開閉角度演算を行うと誤差を生じる。

ここでH₀’は本来磁石４による磁界H₀として検出されるべきものであるが、感度が変化したため誤差成分を含んでH₀’として検出されるものである。このH₀’の値は感度が減少したときは前記H₀よりも小さな数値であり、感度が増加したときはH₀よりも大きな数値である。また、ｍはオフセット誤差成分であり、検出した磁界とは無関係な磁気センサ５の出力に含まれる直流電圧である。

本実施形態の角度検出装置は、たとえば全閉と全開状態のように筐体の機械的条件によって操作者が再現性よく容易に設定でき、かつあらかじめ分かっている筐体の２つの所定の開閉角度に対応する磁気センサの２つの出力を使用して、数４のH₀’およびｍを算出し、この２つの信号を角度演算手段に適用することで、角度検出装置を校正し正確な開閉角度信号θsを出力するものである。

本実施形態の信号処理部６’’は、図１１に示すように、A／Dコンバータ６１’’、コンピュータ６２’’、 メモリ６３’’、校正開始スイッチ６５’’を有し、コンピュータ６２’’は、開閉角度演算手段６２１’’、誤差係数演算手段６２２’’を有している。

校正開始スイッチ６５’’は、本発明の角度検出装置を校正するときに使用するものであり、筐体が所定の開き角度、例えば全開のθ₂の状態で校正開始スイッチ６５’’が押されると誤差係数演算手段６２２’’の制御ソフトウエアにより、校正ルーチンが起動し、誤差係数演算手段６２２’’は、校正開始スイッチ６５’’の状態判定や磁気センサ５の出力の記憶、誤差係数信号の算出を行う。

メモリー６３’’は、誤差係数演算手段６２２’’の指令に従って磁気センサ５の出力Eθ₁、Eθ₂および算出された誤差係数信号H₀’、ｍを逐次記憶する。また開閉角度演算手段６２１’’は、磁気センサ５の出力Eθと誤差係数演算手段６２２’’で算出された誤差係数信号H₀’、ｍを使用して校正された正確な筐体の開閉角度θ_Sを演算し出力する。

筐体の機械的条件によって決まる２つの角度、たとえば全閉状態のθ₁と全開状態のθ₂は既知の定数であるから予めコンピュータ６２’’のROM（図示省略）に記憶しておき、校正を必要とするときに全開状態における磁気センサ５が検出した出力Eθ₂および全閉状態における磁気センサ５が検出した出力Eθ₁を、メモリ６２３’’に記憶する。

ここで前記Eθ₁およびEθ₂には磁気センサ５の感度変化により前記数４に示したごとく誤差成分が含まれるので、この２つの角度θ₁、θ₂に対する磁気センサ５の出力は、それぞれEθ₁＝H₀’＋ｍ、Eθ₂＝H₀’cosθ₂ ＋ｍである（ここで全閉状態の角度θ₁を０としてcosθ₁＝１である）。

また、Eθ₁、Eθ₂は前述のメモリ６３’’に記憶した定数であり、θ₁、θ₂は前記ROMに記憶してある定数であるから、２つの未知数であるH₀’、ｍは以下の数５、数６のように算出できる。

上記のEθ₁およびEθ₂のメモリ６３’’への記憶、さらに数５および数６の演算は誤差係数演算手段６２２’’の制御ソフトウエアで行われる。

また算出された誤差係数信号H₀’、ｍは、誤差係数演算手段６２２’’によってメモリ６３’’へ記憶されるので、信号処理部６’’の開閉角度演算手段６２１’’は、メモリ６３’’に記憶されている誤差係数信号H₀’、ｍを使用して以下に示す数７の演算を行うことによって校正された正確な筐体の開閉角度θ_Sを出力する。

なお、前記θ₁、θ₂の値を前記のROMに記憶するのはメーカーの工場で出荷時に前もって行うものである。また前記Eθ₁、Eθ₂の記憶は、筐体の操作者が校正を必要とするときに校正開始スイッチ６５’’を押すことで誤差係数演算手段６２２’’の制御ソフトウエアが起動して実行される。

以下図１１、図１２を使って本実施形態の角度検出装置の動作を説明する。

筐体が全開状態において校正開始スイッチ６５’’が押されるとステップｓ１１においてこれを検出し、これによってステップｓ１２で磁気センサ５の出力Ｅθ₂をメモリ６３’’に記憶する。次に、ステップｓ１３において筐体が全閉であることを検知すると、ステップｓ１４において全閉状態における磁気センサ５の信号Ｅθ₁をメモリ６３’’に記憶する。次に、ステップｓ１５において数５、数６により誤差係数信号H₀’、ｍを算出しメモリ６３’’に記憶する。

ステップｓ１３で全閉状態の検出は、本開閉角度検出装置とは別に設けられている、筐体を閉じると一定時間後に電子装置の電源を切断するために用意された電源スイッチ７の信号を利用して、実際に電源が切断されるよりも前にステップｓ１３からステップｓ１５までの処理を終える。なお、電源スイッチ７の情報を利用するのとは別に、逐次測定されている開閉角度信号θ_Sがあらかじめ定めておいた所定の角度以下になったことで全閉状態と判断することも可能である。ここで所定の角度とは例えば１０°である。

以上で誤差係数演算手段６２２’’の制御ソフトウエアの動作は終了するが、その後に本筐体が開かれて再び電源が投入されると開閉角度演算手段６２１’’は、磁気センサ５の出力Ｅθを読み込むと共に、メモリ６３’’から誤差係数信号H₀’、ｍを読み込んで数７の演算により時々刻々の開閉角度θ_Sを出力する。

（実施形態４）
本発明に係る角度検出装置の実施形態４について、図を用いて説明する。図１３は、信号処理部のブロック図、図１４は、誤差係数演算の流れを示すフローチャートである。

実施形態３の角度検出装置は、実施形態１の信号処理部に誤差係数演算手段等を追加して磁気センサの感度変化とドリフトを校正するものであった。本実施形態の角度検出装置は、実施形態２の信号処理部に校正開始スイッチと誤差係数演算手段を追加して磁気センサの感度変化とドリフトを校正するものである。すなわち、２つの磁気センサ５，５’が経年変化により検出感度の変化あるいはゼロ点オフセット（磁界がゼロのときの出力電圧）を生じると、その出力Ｅ_xθ、E_yθは以下の数８、数９のごとくになり、このＥ_xθ、E_yθを数２に適用して開閉角度演算を行うと誤差を生じる。

ここでH’₀、H’’₀は、それぞれ磁気センサ５、５’の感度変化による磁石４による磁界である。また、ｍ’、ｍ’’は、それぞれ磁気センサ５，５’のドリフトによるオフセット誤差成分である。

本実施形態の信号処理部６’’’は、図１３に示すように、A／Dコンバータ６１’’’、コンピュータ６２’’’、 メモリ６３’’’、校正開始スイッチ６５’’’を有し、コンピュータ６２’’’は、開閉角度演算手段６２１’’’、 誤差係数演算手段６２２’’’を有している。

校正開始スイッチ６５’’’は、本発明の開閉角度検出装置を校正するときに使用するものであり、筐体が所定の開き角度、例えば全開のθ₂の状態で校正開始スイッチ６５’’’が押されると誤差係数演算手段６２２’’’の制御ソフトウエアにより、校正ルーチンが起動し、誤差係数演算手段６２２’’’は、校正開始スイッチ６５’’’の状態判定や磁気センサ５、５’の出力の記憶、誤差係数信号の算出を行う。

メモリー６３’’は、誤差係数演算手段６２２’’’の指令に従って磁気センサ５、５’の出力E_xθ₁、E_xθ₂、E_yθ₁、E_yθ₂及び算出された誤差係数信号H’₀、Ｈ’’₀、ｍ’、ｍ’’を逐次記憶する。また開閉角度演算手段６２１’’’は、磁気センサ５、５’の出力Ｅ_xθ、E_yθと誤差係数演算手段６２２’’’で算出された誤差係数信号H’₀、H‘’₀、ｍ’、ｍ’’を使用して校正された正確な筐体の開閉角度θ_Sを演算し出力する。

筐体の機械的条件によって決まる２つの角度、たとえば全閉状態のθ₁と全開状態のθ₂は既知の定数であるから予めコンピュータ６２’’のROM（図示省略）に記憶しておき、校正を必要とするときに全開状態における磁気センサ５、５’が検出した出力E_xθ₂、E_yθ₂および全閉状態における磁気センサ５、５’が検出した出力E_xθ₁、E_yθ₁を、メモリ６３’’’に記憶する。

ここで前記E_xθ₁、E_yθ₁およびE_xθ₂、E_yθ₂には磁気センサ５、５’の感度変化により数８、数９に示したごとく誤差成分が含まれるので、この２つの角度θ₁、θ₂に対する磁気センサ５、５’の出力は、それぞれE_xθ₁＝H’₀＋ｍ’、 E_yθ₁＝ｍ’’、E_xθ₂＝H’₀cosθ₂ ＋ｍ’、 E_yθ₂＝Ｈ’’₀sinθ₂＋ｍ’’である（ここで全閉状態の角度θ₁を０としてcosθ₁＝１、sinθ₁＝０である）。

また、E_xθ₁、E_yθ₁及びE_xθ₂、E_yθ₂は、メモリ６３’’’に記憶した定数であり、θ₁、θ₂は前記ROMに記憶してある定数であるから、４つの未知数であるH’₀、Ｈ’_'o、ｍ’、ｍ’’は、以下の数１０〜数１３のように算出できる。

上記のE_xθ₁、E_yθ₁及びE_xθ₂、E_yθ₂のメモリ６３’’’への記憶と、数１０〜数１３の演算は誤差係数演算手段６２２’’’の制御ソフトウエアで行われる。

また算出された誤差係数信号H’₀、Ｈ’’_o、ｍ’、ｍ’’は、誤差係数演算手段６２２’’によってメモリ６３’’へ記憶されるので、信号処理部６’’’の開閉角度演算手段６２１’’’は、メモリ６３’’’に記憶されている誤差係数信号H’₀、Ｈ’’_o、ｍ’、ｍ’’を使用して以下に示す数１４の演算を行うことによって校正された正確な筐体の開閉角度θ_Sを出力する。

以下図１３、図１４を使って本実施形態の角度検出装置の動作を説明する。

筐体が全開状態において校正開始スイッチ６５’’’が押されるとステップｓ２１においてこれを検出し、これによってステップｓ２２で磁気センサ５、５’の出力Ｅ_xθ₂、Ｅ_yθ₂をメモリ６３’’’に記憶する。次に、ステップｓ２３において筐体が全閉であることを検知すると、ステップｓ２４において全閉状態における磁気センサ５、５’の信号Ｅ_xθ₁、Ｅ_yθ₁をメモリ６３’’’に記憶する。次にステップｓ２５において数１０〜数１３により誤差係数信号H’₀、Ｈ’’₀、ｍ’、ｍ’’を算出しメモリ６３’’’に記憶する。

以上で誤差係数演算手段６２２’’’の制御ソフトウエアの動作は終了するが、その後に筐体が開かれて再び電源が投入されると開閉角度演算手段６２１’’’は、磁気センサ５、５’の出力Ｅ_xθ、Ｅ_yθを読み込むと共に、メモリ６３’’’から誤差係数信号H’₀、Ｈ’’₀、ｍ’、ｍ’’を読み込んで数１４の演算により時々刻々の開閉角度θ_Sを出力する。

実施形態１の角度検出装置を備えた折畳式携帯情報端末機の部分透視図である。 図１の要部拡大図である。 実施形態１の角度検出装置における磁界と磁気センサの検出方向成分の関係を説明する図である。 実施形態１の角度検出装置におけるＭＩ（マグネトインピーダンス）磁気センサの概略構成図である。 実施形態１の角度検出装置における磁気センサの出力特性を示す図である。 実施形態１の角度検出装置における信号処理部のブロック図である。 実施形態１の角度検出装置の検出値θsと筐体の開閉角度θの関係を示すグラフである。 実施形態２の角度検出装置を備えた折畳式携帯情報端末機の部分透視図の要部拡大図である。 実施形態２の角度検出装置における磁界と２つの磁気センサの検出方向成分の関係を説明する図である。 実施形態２の角度検出装置における信号処理部のブロック図である。 実施形態３の角度検出装置における信号処理部のブロック図である。 実施形態３の角度検出装置における誤差係数演算の流れを示すフローチャートである。 実施形態４の角度検出装置における信号処理部のブロック図である。 実施形態４の角度検出装置における誤差係数演算の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・第１筐体（第１部材）
２・・・第２筐体（第２部材）
４・・・磁石
５、５’・・・磁気センサ
１１・・・第１筐体のヒンジ部
１２・・・ヒンジ部の端面
６２、６２’、６２１’’、６２１’’’・・・開閉角度演算手段
６２２’’、６２２’’’・・・・誤差係数演算手段
Ａ・・・磁石の磁化方向
Ｂ・・・磁気センサの検出方向

Claims (5)

1. ヒンジを介して開閉する第１部材及び第２部材の開閉角度を検出する角度検出装置であって、
   前記第１部材のヒンジ部の端面に配設され、前記ヒンジ部の延びる方向と直交する面内に磁化方向を持つ磁石と、
   前記第２部材に配設され、前記磁石の磁化方向と平行な面内に検出方向を持ち前記磁石の磁界を検出する磁気センサと、
   を有し、前記磁気センサが前記磁石の回転にともなって変化する前記検出方向の磁界成分を検出することで開閉角度を検出することを特徴とする角度検出装置。
2. さらに、前記磁界の検出方向成分から前記開閉角度を算出する開閉角度演算手段を有することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
3. 前記磁気センサは２つの磁気センサを備え、該２つの磁気センサの検出方向が直交することを特徴とする請求項１または２に記載の角度検出装置。
4. 前記磁気センサはＭＩ（マグネトインピーダンス）磁気センサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の角度検出装置。
5. さらに、前記開閉角度を２つの所定角度に設定したときの前記磁気センサ出力から誤差係数を算出する誤差係数演算手段を有し、前記開閉角度演算手段は前記誤差係数演算手段が算出した誤差係数を用いて開閉角度を算出することを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の角度検出装置。
   

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