JP2006308526A - 傾斜検知装置及び傾斜検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 中央制御装置の多数のポートを使用せずとも正確に傾斜を検知することができる傾斜検知装置及び傾斜検知方法を提供する。
【解決手段】 ポートＰ２及びＰ４の状態として、予め定められた４種類の状態（Ｐ２：Ｐ４＝［０：１］［１：１］、［１：０］［１：１］、［１：１］［０：１］又は［１：１］［１：０］）が検出された場合は、傾斜センサ１が、この検出結果に該当する傾斜状態になっていると判断する。一方、これらの予め定められた４種類の状態以外の状態が検出された場合は、新たに検出された状態を無視し、その直前の状態を保持する。このため、ポートＰ２及びＰ４の信号の衝突を防ぐことができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、携帯機器等の傾斜状態の検出に好適な傾斜検知装置及び傾斜検知方法に関する。

装置自身の傾斜角度に応じて処理を変更する携帯機器がある。このような携帯機器には、傾斜角度を検知する傾斜検知装置が備えられている。図９は、従来の傾斜検知装置を示すブロック図である。

従来の傾斜検知装置には、傾斜センサ１０１が設けられている。傾斜センサ１０１では、非導電性の中空ケース内に、４個のスイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１０４及びケース内を自在に運動可能な導電性球体１０３が収納されている。導電性球体１０３は、中空ケースの傾斜角度に応じてスイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１０４に接触し、これに伴ってスイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１０４のオン／オフが切り替わる。また、傾斜センサ１０１には、４個の端子Ｔ１０１〜Ｔ１０４が設けられている。端子Ｔ１０２及びＴ１０３は接地されている。

また、傾斜検知装置には、傾斜センサ１０１の状態を監視する入出力制御装置１１３を備えた中央制御装置（ＣＰＵ）１１５が設けられている。ＣＰＵ１１５には、端子Ｔ１０４に接続されたポートＰ１０２及び端子Ｔ１０１に接続されたポートＰ１０４が設けられている。入出力制御装置１１３は、ポートＰ１０２及びＰ１０４を介して傾斜センサ１０１の信号を読み取ることができる。

端子Ｔ１０１とポートＰ１０４とを接続する信号線には、電源との間に抵抗１０５が接続され、端子Ｔ１０４とポートＰ１０２とを接続する信号線には、電源との間に抵抗１０７が接続されている。

このように構成された傾斜検知装置においては、傾斜センサ１０１の傾斜状態に応じて、鉛直方向に落下する導電性球体１０３によりスイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１０４の導通／遮断が切り替えられる。例えば、図９の左側が鉛直方向の下側になっている場合（傾斜状態Ａ）、導電性球体１０３はスイッチＳＷ１０１を導通状態とし、スイッチＳＷ１０１のみがオンとなる。また、傾斜センサ１０１の傾斜状態が傾斜状態Ｂ、Ｃ又はＤとなっている場合には、夫々、スイッチＳＷ１０４、スイッチＳＷ１０３又はスイッチＳＷ１０２のみがオンとなる。

そして、例えば、スイッチＳＷ１０４がオンされている状態が定常状態（通常の使用状態）と決められている場合、定常状態では、導電性球体１０３が傾斜センサ１０１の端子Ｔ１０２と端子Ｔ１０３との間を導通していることになり、入出力制御装置１１３は、抵抗１０５及び１０７によって電源レベルであるＨＩＧＨ状態をポートＰ１０４及びＰ１０２に夫々検出する。

このような構造を持った傾斜センサは、例えば特許文献１（特開平９−２６５８８１号公報）、特許文献２（特開平１０−２１８０４号公報）及び特許文献３（特開昭６２−１０３９３１号公報）に記載されている。

特許文献１には、中空円筒状のケース内上部、下部の夫々に、特定の導通パターンを有し、ケース内部にケース内部を自由運動できる導通性球体を配することにより、傾斜、振動スイッチを形成することが開示されている。

特許文献２には、傾斜振動スイッチにおいて、筒状ケースの両端を覆い夫々の４つの穴を有する１対の基板と、夫々の基板の穴に配置される４本の導電性ピンによって配置され導電性球体の移動によって、操作検知対象物の動作検知を全方位的に行うことが開示されている。

特許文献３には、上部キャップと凹面状の下部のベースの間に、ボールベアリングを挟み、傾斜していないときはボールベアリングのみに接触して傾斜するとある所定の角度で上部キャップに接触する構造の電気的傾斜スイッチが開示されている。

特開平９−２６５８８１号公報 特開平１０−２１８０４号公報 特開昭６２−１０３９３１号公報

しかしながら、図９に示す従来の傾斜検知装置では、導電性球体１０３が傾斜センサ１０１の内部に配置されたスイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１０４を導通状態／非導通状態にしなければならず、傾斜を検知するためには、ある程度の傾きが必要とされる。このため、このような傾斜センサ１０１を用いて傾斜を検知するためには、導電性球体１０３がスイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１０４を導通／非導通にできる方向、つまり、鉛直方向を含む平面内にスイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１０４のすべてを配置せねばならず、機器内部での配置に制限がある。

更に、上述のような配置をしたとしても、携帯機器等の使用時の方向の自由度の高い装置に配置された場合には、スイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１０４のすべてが鉛直方向を検知する面に常にあるわけではなく、例えば鉛直方向に対して垂直に機器が動かされた場合には、導電性球体１０３が傾斜センサスイッチＳＷ１０１〜ＳＷ１０４のいずれも導通状態にすることがない状態が発生する。

このような状態では、中央制御装置１１５がポートＰ１０４及びＰ１０２のＨＩＧＨ／ＬＯＷの検知で状態を特定しようとした時に、傾斜状態を判別することができなくなってしまう。例えば、導電性球体１０３がどのスイッチも導通状態にしない場合においては、傾斜状態Ｂ又はＤに導電性球体がある状態と等価となる。いずれの場合も、入出力制御装置１１３に印加される電圧状態は、ポートＰ１０４及びＰ１０２ともに、ＨＩＧＨ状態となるため、携帯機器が定常状態（傾斜状態Ｂ）でスイッチＳＷ１０４がオンされているのか、携帯機器が倒立状態（傾斜状態Ｄ）でスイッチＳＷ１０１がオンされているのか区別することができない。このため、実際には、携帯機器の状態が傾斜状態Ｂから、右に傾斜した傾斜状態Ｃに移行した後に倒立状態となった場合であっても、定常状態である正位置に戻ったと誤検知することがあるという問題がある。

また、図６（ａ）に示すように、導電性球体１０３が２枚の導体板に接している状態であれば、正常な検知が可能であるが、この状態から３６°程度傾けると、図６（ｂ）に示すように、導電性球体１０３が１枚の導体板のみと接するようになり、携帯機器がどの方向に傾斜しているのか検知することができなくなってしまう。更に、図６（ｃ）に示すような水平状態となると、導電性球体１０３が２枚の導体板上でほとんど拘束されることなく移動可能となるため、２枚の導体板に接している状態が保持されず、携帯機器がどの方向に傾斜しているのか検知することができない。

また、特許文献１〜３に記載された装置のいずれにおいても、傾斜を検知するためにはある程度の傾きが必要とされるため、重力方向に対して垂直方向に傾斜センサがない場合や、傾斜を検知するための傾斜角度が遷移している期間では、導電性球体又はこれに類するスイッチが不定状態になり、傾斜角度を検知できないという問題がある。

また、複数のスイッチが傾斜センサ内部に構成されているため、全ての傾斜角度において、複数のスイッチのうちの所望のスイッチのみを導通状態することが困難である。このため、中央制御装置等のポート間で出力信号同士が衝突してしまい、破壊に至る可能性もある。更に、多数のポートを使用して検知することも不可能ではないが、中央制御装置のポート数は限られているため、そのうちの多数のポートを傾斜センサ用に占有することは、他の処理に影響を与えることになる。

本発明は、中央制御装置の多数のポートを使用せずとも正確に傾斜状態を検知することができる傾斜検知装置及び傾斜検知方法を提供することを目的とする。

本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本発明に係る第１の傾斜検知装置は、非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサと、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせに応じて、前記傾斜センサの傾斜状態を検知する検知手段と、を有し、前記検知手段は、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断し、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせの他のいずれかに変化するまで、前記傾斜センサの傾斜状態の判断を保持し続けることを特徴とする。

本発明に係る第２の傾斜検知装置は、非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサと、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせに応じて、前記傾斜センサの傾斜状態を検知する検知手段と、を有し、前記検知手段は、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断し、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせのいずれにもなっていない場合は、前記傾斜センサの傾斜状態が、直近に判断した傾斜状態から変化していないと判断することを特徴とする。

本発明に係る第１の傾斜検知方法は、非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサの傾斜状態を検知する方法であって、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断し、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせの他のいずれかに変化するまで、前記傾斜センサの傾斜状態の判断を保持し続けることを特徴とする。

本発明に係る第２の傾斜検知方法は、非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサの傾斜状態を検知する方法であって、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断し、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせのいずれにもなっていない場合は、前記傾斜センサの傾斜状態が、直近に判断した傾斜状態から変化していないと判断することを特徴とする。

本発明に係る第１のプログラムは、非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサの傾斜状態を検知するためのプログラムであって、コンピュータに、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断する手順と、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせの他のいずれかに変化するまで、前記傾斜センサの傾斜状態の判断を保持し続ける手順と、を実行させることを特徴とする。

本発明に係る第２のプログラムは、非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサの傾斜状態を検知するためのプログラムであって、コンピュータに、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断する手順と、前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせのいずれにもなっていない場合は、前記傾斜センサの傾斜状態が、直近に判断した傾斜状態から変化していないと判断する手順と、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、傾斜センサの傾斜状態が従来の技術では誤検知が行われるような状態であっても、中央制御装置の使用ポート数を少なく抑えながら、正確に傾斜状態を検知することができる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る傾斜検知装置の構成を示すブロック図である。

第１の実施形態に係る傾斜検知装置には、傾斜センサ１が設けられている。傾斜センサ１では、非導電性の中空ケース内に、４個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４及びケース内を自在に運動可能な導電性球体３が収納されている。４個のスイッチスイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、互いに環状に接続されている。また、導電性球体３は、中空ケースの傾斜角度に応じてスイッチＳＷ１〜ＳＷ４に接触し、これに伴ってスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフが切り替わる。また、傾斜センサ１には、４個の端子Ｔ１〜Ｔ４が設けられている。端子Ｔ１は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２に接続され、端子Ｔ２は、スイッチＳＷ４及びＳＷ１に接続され、端子Ｔ３は、スイッチＳＷ３及びＳＷ４に接続され、端子Ｔ４は、スイッチＳＷ２及びＳＷ３に接続されている。

また、傾斜検知装置には、傾斜センサ１の状態を監視する入出力制御装置１３を備えた中央制御装置（ＣＰＵ）１５が設けられている。ＣＰＵ１５には、端子Ｔ１に接続されたポートＰ１、端子Ｔ２に接続されたポートＰ２、端子Ｔ３に接続されたポートＰ３、及び端子Ｔ４に接続されたポートＰ４が設けられている。更に、入力制御装置１３とポートＰ１との間に入出力ポート制御部９が接続され、入力制御装置１３とポートＰ３との間に入出力ポート制御部１１が接続されている。

入出力ポート制御部９及び１１には、夫々、トランジスタで構成され電源に接続され入出力制御装置１３で制御可能なプルアップ抵抗１７ａ及び１７ｂ、トランジスタで構成されグランドレベルに接続され入出力制御装置１３で制御可能なＬＯＷ（ロウ）レベル出力部１９ａ及び１９ｂ、トランジスタで構成されグランドに接続され入出力制御装置１３で制御可能なプルダウン抵抗２１ａ及び２１ｂ、並びに、トランジスタで構成され電源レベルに接続され入出力制御装置１３で制御可能なＨＩＧＨ（ハイ）レベル出力部２３ａ及び２３ｂが設けられている。そして、入出力制御装置１３は、ポートＰ２及びＰ４を介して傾斜センサ１の信号を読み取る。

端子Ｔ１とポートＰ１とを接続する信号線に、抵抗６が設けられている。同様に、端子Ｔ３とポートＰ３とを接続する信号線に、抵抗８が設けられている。また、端子Ｔ４とポートＴ４とを接続する信号線には、電源との間に抵抗７が接続されている。同様に、端子Ｔ２とポートＴ２とを接続する信号線には、電源との間に抵抗５が接続されている。

このように構成された傾斜センサ１においては、傾斜センサ１の傾斜状態に応じて、鉛直方向に落下する導電性球体３によりスイッチＳＷ１〜ＳＷ４の導通／遮断が切り替えられる。

例えば、図２（ａ）に示すように、スイッチＳＷ１側が鉛直方向の下側になっている場合（傾斜状態Ａ）、導電性球体３はスイッチＳＷ１を導通状態とし、スイッチＳＷ１のみがオンとなる。また、図２（ｂ）に示すように、スイッチＳＷ４側が鉛直方向の下側になっている場合（傾斜状態Ｂ）、導電性球体３はスイッチＳＷ４を導通状態とし、スイッチＳＷ４のみがオンとなる。図２（ｃ）に示すように、スイッチＳＷ３側が鉛直方向の下側になっている場合（傾斜状態Ｃ）、導電性球体３はスイッチＳＷ３を導通状態とし、スイッチＳＷ３のみがオンとなる。図２（ｄ）に示すように、スイッチＳＷ２側が鉛直方向の下側になっている場合（傾斜状態Ｄ）、導電性球体３はスイッチＳＷ２を導通状態とし、スイッチＳＷ２のみがオンとなる。

次に、上述のように構成された傾斜検知装置の動作について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る傾斜検知装置の動作を示すタイミングチャートである。

入出力制御装置１３は、ポートＰ１に対し、ＬＯＷ出力／ＰＵ制御のスキャン制御信号を出力し、ポートＰ３に対し、ＰＵ制御／ＬＯＷ出力のスキャン制御信号を出力する。このため、ポートＰ１及びＰ３は互いに排他的に制御され、同じタイミングでこれらに同じ制御が行われることはない。また、入出力制御装置１３は、ポートＰ２及びＰ４を入力ポートとして使用する。

上述のように、傾斜センサ１の傾きにより、導電性球体３の位置が変位するため、導通されるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４も変化する。例えば、傾斜状態Ｂの場合には、スイッチＳＷ４が導通状態になるため、この状態で、ポートＰ１及びＰ３に対して上述のような制御を行うと、入出力ポート制御部１１においてプルアップ抵抗１７ｂがオンされている期間（Ｐ３：ＰＵ）では、ポートＰ２が抵抗５と並列に接続されることによって電源レベルとなり、ＨＩＧＨ状態がポートＰ２に検出される。一方、プルアップ抵抗１７ｂと排他的に制御されるＬＯＷレベル出力部１９ｂがオンされている期間（Ｐ３：Ｌｏｗ）では、抵抗５が存在していても、導電性球体３がスイッチＳＷ４を導通する位置にあるため、ポートＰ２にグランドレベルが入力され、ＬＯＷ状態がポートＰ２に検出される。一方、ポートＰ４に関しては、常にスイッチＳＷ２及びＳＷ３が遮断状態であるため、ポートＰ１の制御に拘わらず（Ｐ１：Ｌｏｗ、ＰＵ）、常にＨＩＧＨ状態がポートＰ４に検出される。即ち、傾斜状態Ｂの場合には、スイッチＳＷ４が導通状態になるため、ポートＰ２及びＰ４の状態が、時系列にＰ２：Ｐ４＝［１：１］［０：１］（ＬＯＷは０、ＨＩＧＨは１とする）と検出される。そして、傾斜センサ１が、この検出結果に該当する傾斜状態になっていると判断する。

また、傾斜センサ１が傾斜状態Ｃにある場合には、傾斜センサ１の端子Ｔ３と端子Ｔ４との間を導電性球体３が導通していることになるため、この状態で、ポートＰ１及びＰ３に対して上述のような制御を行うと、ＬＯＷレベル出力部１９ａ及びプルアップ抵抗１７ｂがオンされている期間（Ｐ１：Ｌｏｗ、且つＰ３：ＰＵ）では、ポートＰ２及びＰ４でＨＩＧＨ状態が検出される。一方、プルアップ抵抗１７ａ及びＬＯＷレベル出力部１９ｂがオンされている期間（Ｐ１：ＰＵ、且つＰ３：Ｌｏｗ）では、ポートＰ３からＬＯＷレベルが出力されているので、ポートＰ４でＨＩＧＨ状態が検出されると共に、ポートＰ２でＨＩＧＨ状態が検出される。即ち、傾斜状態Ｃの場合には、スイッチＳＷ３が導通状態になるため、ポートＰ２及びＰ４の状態が、時系列にＰ２：Ｐ４＝［１：１］［１：０］と検出される。そして、傾斜センサ１が、この検出結果に該当する傾斜状態になっていると判断する。

また、傾斜センサ１が傾斜状態Ｄにある場合には、傾斜センサ１の端子Ｔ４と端子Ｔ１との間を導電性球体３が導通していることになるため、この状態で、ポートＰ１及びＰ３に対して上述のような制御を行うと、ＬＯＷレベル出力部１９ａ及びプルアップ抵抗１７ｂがオンされている期間（Ｐ１：Ｌｏｗ、且つＰ３：ＰＵ）では、ポートＰ１からＬＯＷレベルが出力されているので、ポートＰ４でＬＯＷ状態が検出されると共に、ポートＰ２でＨＩＧＨ状態が検出される。一方、プルアップ抵抗１７ａ及びＬＯＷレベル出力部１９ｂがオンされている期間（Ｐ１：ＰＵ、且つＰ３：Ｌｏｗ）では、ポートＰ２及びＰ４でＨＩＧＨ状態が検出される。即ち、傾斜状態Ｄの場合には、スイッチＳＷ２が導通状態になるため、ポートＰ２及びＰ４の状態が、時系列にＰ２：Ｐ４＝［１：０］［１：１］と検出される。そして、傾斜センサ１が、この検出結果に該当する傾斜状態になっていると判断する。

また、傾斜センサ１が傾斜状態Ａにある場合には、傾斜センサ１の端子Ｔ１と端子Ｔ２との間を導電性球体３が導通していることになるため、この状態で、ポートＰ１及びＰ３に対して上述のような制御を行うと、ＬＯＷレベル出力部１９ａ及びプルアップ抵抗１７ｂがオンされている期間（Ｐ１：Ｌｏｗ、且つＰ３：ＰＵ）では、ポートＰ１からＬＯＷレベルが出力されているので、ポートＰ２でＬＯＷ状態が検出されると共に、ポートＰ４でＨＩＧＨ状態が検出される。ポートＰ２及びＰ４でＨＩＧＨ状態が検出される。即ち、傾斜状態Ａの場合には、スイッチＳＷ１が導通状態になるため、ポートＰ２及びＰ４の状態が、時系列にＰ２：Ｐ４＝［０：１］［１：１］と検出される。そして、傾斜センサ１が、この検出結果に該当する傾斜状態になっていると判断する。

更に、本実施形態では、ポートＰ２及びＰ４の状態として、Ｐ２：Ｐ４＝［０：０］［０：０］、［０：０］［０：１］、［０：０］［１：０］、［０：０］［１：１］、［０：１］［０：０］、［０：１］［０：１］、［０：１］［１：０］、［１：０］［０：０］、［１：０］［０：１］、［１：０］［１：０］、［１：１］［０：０］又は［１：１］［１：１］のいずれかが検出された場合は、上記の４種類の状態のうちでその直前で検出されたものを保持し続ける。即ち、予め定められた４種類の状態（Ｐ２：Ｐ４＝［０：１］［１：１］、［１：０］［１：１］、［１：１］［０：１］又は［１：１］［１：０］）以外の状態が検出された場合は、新たに検出された状態を無視することとする。

例えば、初期状態からの変化が、Ｐ２：Ｐ４＝［０：１］［１：１］（１番目）→［１：０］［１：０］（２番目）→［１：１］［０：０］（３番目）→［１：０］［１：１］（４番目）→［１：０］［１：１］（５番目）と検出された場合には、２番目の［１：０］［１：０］及び３番目の［１：１］［０：０］を無視し、実際の処理で用いる時系列の状態を、Ｐ２：Ｐ４＝［０：１］［１：１］→［０：１］［１：１］（直前の状態を保持）→［０：１］［１：１］（直前の状態を保持）→［１：０］［１：１］（更新）→［１：０］［１：１］（更新）とする。

なお、図３には、ポートＰ１及びＰ３の制御１周期ごとに傾斜状態が変化している様子を示してあるが、これは図の簡略化のためであり、実際の動作では、傾斜状態が不規則に変化すると共に、そのタイミングも制御の切り替えタイミングからずれることとなる。

図４は、傾斜センサ１の傾き角度とオンになるスイッチとの関係を示す図である。上述のように、傾斜状態Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＡにおいては、夫々スイッチＳＷ４、ＳＷ３、ＳＷ２及びＳＷ１がオンになる。また、これらの状態からずれた場合であっても、各状態からのずれが５５°±８°の範囲内で、これらのスイッチがオンになる。

そして、スイッチＳＷ４がオンされている状態が定常状態（通常の使用状態）と決められている場合、例えば、図５Ａに示すような定常状態（傾斜状態Ｂ：θ＝０°）では、スイッチＳＷ４のみがオンとなっているが、図５Ｂに示すように、この状態から傾斜状態Ｃ（θ＝９０°）に近づき、回転角度が５５°程度となると、スイッチＳＷ４がオンになったまま、スイッチＳＷ３もオンになる。この場合、ポートＰ２及びＰ４の状態は、Ｐ２：Ｐ４＝［１：１］［０：０］となる。しかし、本実施形態では、このような状態が検出された場合には、この状態を無視し、その直前の状態を保持するため、ポートＰ２及びＰ４の信号の衝突を防ぐことができる。

傾斜状態Ｃから傾斜状態Ｄ（θ＝１８０°）への遷移、及び、傾斜状態Ｄから傾斜状態Ａ（θ＝２７０°）への遷移においても、同様に、２個のスイッチが同時にオンになっていることがあり得るが、ポートＰ２及びＰ４の信号の衝突を防ぐことができる。また、逆方向遷移する場合も同様である。更に、導電性球体３を収納する容器内の寸法によっては、図６に示すように、いずれのスイッチもオンにならない状態も生じうるが、このような場合でも誤検知を回避することができる。

このように、本実施形態によれば、誤検出が避けられない予め設定された４種類の状態以外の状態を無視し、また、内部インピーダンスが高い状態で電源に接続されているプルアップ抵抗をオンにする動作と、ＬＯＷを出力する動作とを排他的に交互に制御しているため、ＣＰＵ（中央制御装置）１５のＩＯポートＰ２及びＰ４同士の衝突を防ぐことができる。このため、破壊等の回路上の問題を回避することができる。そして、４方向重力方向検知でも、傾斜センサ１が、水平方向（鉛直方向に対して垂直である状態）に傾く場合の誤検出を防止することができる。そして、このような傾斜検出装置は、携帯機器に設けることにより、当該機器における傾斜検知に好適である。

なお、入出力ポート制御部９及び１１は、中央制御装置１５内にある必要はなく、中央制御装置１５の外部に設けられていてもよい。また、抵抗６及び８は、必ずしも必要ではなく、端子Ｔ１及びＴ３を、夫々ポートＰ１及びＰ３に直結してもよい。なお、抵抗６及び８を設ける場合には、入出力ポート制御部９のＬＯＷレベル出力部１９ａがＬＯＷを出力したときに、その出力レベルが、入出力制御装置１３がＬＯＷレベルを検知可能な入力電圧の閾値よりも低くなるようにする必要がある。従って、抵抗６及び８の各抵抗値を、夫々抵抗７及び５の抵抗値よりも小さく設定する必要がある。即ち、「抵抗５の抵抗値」＞「抵抗８の抵抗値」及び「抵抗７の抵抗値＞抵抗６の抵抗値」という関係が成り立つことが必要である。

また、上記の条件を満たす抵抗６及び８が設けられている場合には、入出力ポート制御部９及び１１に、プルアップ抵抗１７ａ及び１７ｂ、並びにプルダウン抵抗２１ａ及び２１ｂが設けられていなくても、第１の実施形態と同様の動作が可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る傾斜検知装置の構成を示すブロック図である。

第２の実施形態に係る傾斜検知装置では、傾斜センサ１の端子Ｔ１が抵抗５を介して電源に接続され、端子Ｔ３が接地されている。また、入出力ポート制御部９には、プルアップ抵抗１７ａ及びプルダウン抵抗２１ａのみが設けられ、ＬＯＷレベル出力部１９ａ及びＨＩＧＨレベル出力部２３ａは設けられていない。同様に、入出力ポート制御部１１には、プルアップ抵抗１７ｂ及びプルダウン抵抗２１ｂのみが設けられ、ＬＯＷレベル出力部１９ｂ及びＨＩＧＨレベル出力部２３ｂは設けられていない。

また、プルアップ抵抗１７ａ及びプルダウン抵抗２１ａ間の接続部とポートＰ４との間のレベルが入出力制御装置１３に入力され、プルアップ抵抗１７ｂ及びプルダウン抵抗２１ｂ間の接続部とポートＰ２との間のレベルが入出力制御装置１３に入力される。他の構成は、第１の実施形態のものと同様である。

次に、上述のように構成された傾斜検知装置の動作について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る傾斜検知装置の動作を示すタイミングチャートである。

入出力制御装置１３は、ポートＰ２に対し、ＰＤ制御／ＰＵ制御のスキャン制御信号を出力し、ポートＰ４に対し、ＰＵ制御／ＰＤ制御のスキャン制御信号を出力する。即ち、プルアップ抵抗１７ａ及び１７ｂ並びにプルダウン抵抗２１ａ及び２１ｂに対し、例えば、プルアップ抵抗１７ａをオンにし、プルダウン抵抗２１ａをオフにしている期間では、プルダウン抵抗２１ｂをオンにし、プルアップ抵抗１７ｂをオフにするという排他制御を行うことにより、入出力ポート制御部９及び１１に対する排他制御を行う。また、入出力制御装置１３は、ポートＰ２及びＰ４を入力ポートとしても使用する。

第２の実施形態においても、傾斜センサ１の傾きにより、導電性球体３の位置が変位するため、導通されるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４も変化する。例えば、傾斜センサ１が傾斜状態Ａ（図２（ａ））にある場合には、傾斜センサ１の端子Ｔ１と端子Ｔ２との間を導電性球体３が導通していることになるため、この状態で、ポートＰ２及びＰ４に対して上述のような制御を行うと、プルアップ抵抗１７ａ及びプルダウン抵抗２１ｂがオンされている期間（Ｐ２：ＰＤ、且つＰ４：ＰＵ）では、ポートＰ２でＨＩＧＨ状態が検出され、Ｐ４でＨＩＧＨ状態が検出される。一方、プルアップ抵抗１７ｂ及びプルダウン抵抗２１ａがオンされている期間（Ｐ２：ＰＵ、且つＰ４：ＰＤ）では、ポートＰ２でＨＩＧＨ、及びＰ４でＨＩＧＨ状態が検出される。即ち、傾斜状態Ａの場合には、スイッチＳＷ１が導通状態になるため、ポートＰ２及びＰ４の状態が、時系列にＰ２：Ｐ４＝［１：１］［１：０］と検出される。そして、傾斜センサ１が、この検出結果に該当する傾斜状態になっていると判断する。

また、傾斜センサ１が傾斜状態Ｂ（図２（ｂ））にある場合には、傾斜センサ１の端子Ｔ２と端子Ｔ３との間を導電性球体３が導通していることになるため、この状態で、ポートＰ２及びＰ４に対して上述のような制御を行うと、プルアップ抵抗１７ａ及びプルダウン抵抗２１ｂがオンされている期間（Ｐ２：ＰＤ、且つＰ４：ＰＵ）では、ポートＰ２でＬＯＷ、Ｐ４でＨＩＧＨ状態が検出される。一方、プルアップ抵抗１７ｂ及びプルダウン抵抗２１ａがオンされている期間（Ｐ２：ＰＵ、且つＰ４：ＰＤ）では、ポートＰ２でＬＯＷ状態が検出され、Ｐ４でＬＯＷ状態が検出される。即ち、傾斜状態Ｂの場合には、スイッチＳＷ４が導通状態になるため、ポートＰ２及びＰ４の状態が、時系列にＰ２：Ｐ４＝［０：１］［０：０］と検出される。そして、傾斜センサ１が、この検出結果に該当する傾斜状態になっていると判断する。

また、傾斜センサ１が傾斜状態Ｃ（図２（ｃ））にある場合には、傾斜センサ１の端子Ｔ３と端子Ｔ４との間を導電性球体３が導通していることになるため、この状態で、ポートＰ２及びＰ４に対して上述のような制御を行うと、プルアップ抵抗１７ａ及びプルダウン抵抗２１ｂがオンされている期間（Ｐ２：ＰＤ、且つＰ４：ＰＵ）では、ポートＰ２でＬＯＷ状態が検出され、Ｐ４でＬＯＷ状態が検出される。一方、プルアップ抵抗１７ｂ及びプルダウン抵抗２１ａがオンされている期間（Ｐ２：ＰＵ、且つＰ４：ＰＤ）では、ポートＰ２でＨＩＧＨ、Ｐ４でＬＯＷ状態が検出される。即ち、傾斜状態Ｃの場合には、スイッチＳＷ４が導通状態になるため、ポートＰ２及びＰ４の状態が、時系列にＰ２：Ｐ４＝［０：０］［１：０］と検出される。そして、傾斜センサ１が、この検出結果に該当する傾斜状態になっていると判断する。

また、傾斜センサ１が傾斜状態Ｄ（図２（ｄ））にある場合には、傾斜センサ１の端子Ｔ４と端子Ｔ１との間を導電性球体３が導通していることになるため、この状態で、ポートＰ２及びＰ４に対して上述のような制御を行うと、プルアップ抵抗１７ａ及びプルダウン抵抗２１ｂがオンされている期間（Ｐ２：ＰＤ、且つＰ４：ＰＵ）では、ポートＰ２でＬＯＷ、Ｐ４でＨＩＧＨ状態が検出される。一方、プルアップ抵抗１７ｂ及びプルダウン抵抗２１ａがオンされている期間（Ｐ２：ＰＵ、且つＰ４：ＰＤ）では、ポートＰ２でＨＩＧＨ状態が検出され、Ｐ４でＨＩＧＨ状態が検出される。即ち、傾斜状態Ｄの場合には、スイッチＳＷ４が導通状態になるため、ポートＰ２及びＰ４の状態が、時系列にＰ２：Ｐ４＝［０：１］［１：１］と検出される。そして、傾斜センサ１が、この検出結果に該当する傾斜状態になっていると判断する。

更に、本実施形態では、ポートＰ２及びＰ４の状態として、Ｐ２：Ｐ４＝［０：０］［０：０］、［０：０］［０：１］、［０：０］［１：１］、［０：１］［０：１］、［１：１］［０：０］、［１：０］［０：０］、［１：０］［０：１］、［１：０］［１：０］、［１：０］［１：１］、［１：１］［０：０］、［１：１］［０：１］、又は［１：１］［１：１］のいずれかが検出された場合は、上記の４種類の状態のうちでその直前で検出されたものを保持し続ける。即ち、予め定められた４種類の状態（Ｐ２：Ｐ４＝［０：０］［１：０］、［０：１］［０：０］、［０：１］［１：１］又は［１：１］［１：０］）以外の状態が検出された場合は、新たに検出された状態を無視することとする。なお、無視される状態であるＰ２：Ｐ４＝［０：１］［１：０］は、図８に示すように、傾斜センサ１が水平状態に置かれている場合に出現する。

例えば、初期状態からの変化が、Ｐ２：Ｐ４＝［０：１］［０：０］（１番目）→［０：１］［１：０］（２番目）→［１：１］［１：０］（３番目）と検出された場合には、実際の処理で用いる時系列の状態を、Ｐ２：Ｐ４＝［０：１］［０：０］→［０：１］［０：０］（直前の状態を保持）→［１：１］［１：０］（更新）とする。

なお、図８には、ポートＰ２及びＰ４の制御１周期ごとに傾斜状態が変化している様子を示してあるが、これは図の簡略化のためであり、実際の動作では、傾斜状態が不規則に変化すると共に、そのタイミングも制御の切り替えタイミングからずれることとなる。

このような第２の実施形態によっても、ポートＰ２及びＰ４の信号の衝突を防ぐことができる。また、ＣＰＵ１５の使用ポート数を低減することが可能である。

なお、第１の実施形態と同様に、入出力ポート制御部９及び１１は、中央制御装置１５内にある必要はなく、中央制御装置１５の外部に設けられていてもよい。

また、他の検知方法として、上記のＰ２：Ｐ４の検知において、オフ状態のみを検知することによってオン状態の導電性球体３の接触状態（例えばチャタリング）の不定状態を無視することができる。例えば、傾斜センサ１が傾斜状態Ｄ（図２（ｄ））にある場合には、傾斜センサ１の端子Ｔ４と端子Ｔ１との間を導電性球体３が導通していることになるため、この状態で、ポートＰ２及びＰ４に対して上述のような制御を行うと、プルアップ抵抗１７ａ及びプルダウン抵抗２１ｂがオンされている期間（Ｐ２：ＰＤ、且つＰ４：ＰＵ）では、ポートＰ２でＬＯＷ、Ｐ４でＨＩＧＨ状態が検出される。一方、プルアップ抵抗１７ｂ及びプルダウン抵抗２１ａがオンされている期間（Ｐ２：ＰＵ、且つＰ４：ＰＤ）では、ポートＰ２でＨＩＧＨ状態が検出され、Ｐ４でＨＩＧＨ状態が検出される。しかしながら、導電性球体３が、内部等価スイッチのいずれかに接触する際に振動等の外的要因において確実に接触せずにスイッチの導通状態が安定しない場合においては、スイッチのオン状態であるＬＯＷ信号が検知できない場合も生じうる。このため、傾斜状態Ｄの場合には、スイッチＳＷ４が導通状態になるが、不安定状態がありうるため、ポートＰ２及びＰ４の状態は、時系列にＰ２：Ｐ４＝［Ｘ：１］［１：１］と検出される。“Ｘ”は、不定状態である。そして、このＨＩＧＨ＝１となっている組み合わせによって傾斜センサ１が、この検出結果に該当する傾斜状態になっていると判断するものとする。また、この際には、複数回連続し、上記検出状態が検出された場合において、確定としてもよい。

なお、本発明の実施形態は、例えばコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。

本発明の第１の実施形態に係る傾斜検知装置の構成を示すブロック図である。 傾斜センサ１の４種類の傾斜状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る傾斜検知装置の動作を示すタイミングチャートである。 傾斜センサ１の傾き角度とオンになるスイッチとの関係を示す図である。 傾斜センサ１の傾斜状態の定常状態を示す図である。 傾斜センサ１が定常状態から傾いた状態を示す図である。 傾斜センサ１の回転を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る傾斜検知装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る傾斜検知装置の動作を示すタイミングチャートである。 従来の傾斜検知装置を示すブロック図である。

符号の説明

１：傾斜センサ
５、６、７及び８：抵抗
９、１１：入出力ポート制御部
１３：入出力制御装置
１５：ＣＰＵ（中央制御装置）
１７ａ、１７ｂ：プルアップ抵抗
１９ａ、１９ｂ：ＬＯＷレベル出力部
２１ａ、２１ｂ：プルダウン抵抗
２３ａ、２３ｂ：ＨＩＧＨレベル出力部
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４：ポート
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４：端子
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４：スイッチ

Claims (11)

1. 非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサと、
   前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせに応じて、前記傾斜センサの傾斜状態を検知する検知手段と、
   を有し、
   前記検知手段は、
   前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断し、
   前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせの他のいずれかに変化するまで、前記傾斜センサの傾斜状態の判断を保持し続けることを特徴とする傾斜検知装置。
2. 非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサと、
   前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせに応じて、前記傾斜センサの傾斜状態を検知する検知手段と、
   を有し、
   前記検知手段は、
   前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断し、
   前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせのいずれにもなっていない場合は、前記傾斜センサの傾斜状態が、直近に判断した傾斜状態から変化していないと判断することを特徴とする傾斜検知装置。
3. 前記複数の電気的スイッチのいずれかの一端に接続され、オン及びオフの切り替えが可能な対電源に接続されたプルアップ抵抗を有し、
   前記検知手段は、
   前記プルアップ抵抗をオンする動作と、前記プルアップ抵抗が接続された電気的スイッチにロウの信号を出力する動作とを排他的に行う排他制御によって前記傾斜センサに信号を送出し、
   前記プルアップ抵抗が接続された電気的スイッチの他端に接続された信号線の電位レベルに応じて、前記傾斜センサの傾斜状態を検知することを特徴とする請求項１に記載の傾斜検知装置。
4. 前記プルアップ抵抗が接続された電気的スイッチの一端と前記プルアップ抵抗との間に直列に接続された抵抗を有することを特徴とする請求項３に記載の傾斜検知装置。
5. 前記複数の電気的スイッチのいずれかの一端に接続され、オン及びオフの切り替えが可能な対電源に接続されたプルアップ抵抗と、
   前記複数の電気的スイッチのいずれかの一端に接続され、オン及びオフの切り替えが可能な対接地に接続されたプルダウン抵抗と、
   を有し、
   前記プルアップ抵抗をオンする動作と、前記プルダウン抵抗をオンする動作とを排他的に行う排他制御によって前記傾斜センサに信号を送出し、
   前記プルアップ抵抗が接続された信号線の電位レベル及び前記プルダウン抵抗が接続された信号線の電位レベルに応じて、前記傾斜センサの傾斜状態を検知することを特徴とする請求項１に記載の傾斜検知装置。
6. 前記切り替え手段は、前記ケース内を移動可能な導電性球体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の傾斜検知装置。
7. 前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせとして、非導通状態になっているスイッチの組み合わせのみを用いて前記傾斜センサの傾斜状態の判断を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の傾斜検知装置。
8. 非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサの傾斜状態を検知する方法であって、
   前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断し、
   前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせの他のいずれかに変化するまで、前記傾斜センサの傾斜状態の判断を保持し続けることを特徴とする傾斜検知方法。
9. 非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサの傾斜状態を検知する方法であって、
   前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断し、
   前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせのいずれにもなっていない場合は、前記傾斜センサの傾斜状態が、直近に判断した傾斜状態から変化していないと判断することを特徴とする傾斜検知方法。
10. 非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサの傾斜状態を検知するためのプログラムであって、
    コンピュータに、
    前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断する手順と、
    前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせの他のいずれかに変化するまで、前記傾斜センサの傾斜状態の判断を保持し続ける手順と、
    を実行させることを特徴とするプログラム。
11. 非導電性のケースと、前記ケース内に配置された複数の電気的スイッチと、前記ケースの傾斜状態に応じて前記電気的スイッチの導通及び非導通を切り替える切り替え手段と、を備えた傾斜センサの傾斜状態を検知するためのプログラムであって、
    コンピュータに、
    前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、予め設定された組み合わせのいずれかとなっている場合は、前記傾斜センサが、前記組み合わせに該当する傾斜状態にあると判断する手順と、
    前記複数の電気的スイッチの状態の組み合わせが、前記予め設定された組み合わせのいずれにもなっていない場合は、前記傾斜センサの傾斜状態が、直近に判断した傾斜状態から変化していないと判断する手順と、
    を実行させることを特徴とするプログラム。

Images