JP2007057345A - Tilt sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話機やカメラなどの小型機器に搭載され、水平位置からの傾きを検知する傾斜センサに関するものである。 The present invention relates to an inclination sensor that is mounted on a small device such as a mobile phone or a camera and detects an inclination from a horizontal position.
カメラでの撮影時における構図の縦横方向の傾きや玩具、ロボットなどの動きや姿勢を検知するために、カメラなどの機器の内部に傾斜センサを備えているものがある。従来の傾斜センサは、傾斜方向に設けられる複数の固定接点と、傾斜した際に前記固定接点のいずれかに接触する可動接点とを備えた接触式の検知手段を用いたものが多い。 In order to detect the vertical and horizontal inclinations of the composition at the time of shooting with a camera and the movement and posture of a toy, a robot, and the like, there are devices that include an inclination sensor inside a device such as a camera. Many conventional tilt sensors use contact-type detection means including a plurality of fixed contacts provided in the tilt direction and a movable contact that contacts one of the fixed contacts when tilted.
このような接触式の検知手段を用いた傾斜センサは、例えば、特許文献1に示されているように、内部に空間を有した箱型の筐体と、この筐体内の2方向又は4方向に設けられる複数の固定接点と、これらの固定接点に向けて転がる小型のボール体による可動接点とを備えて構成されている。この傾斜センサでは、筐体が傾斜した際、この傾斜した方向にある固定接点に前記ボール体が転がって接触することによるスイッチングによって、その傾斜を検知するようになっている。
上記従来の傾斜センサにあっては、可動接点であるボール体が筐体内に配置されている固定接点に転がって接触することで傾斜を検出しているため、前記ボール体にゴミなどが付着したり、長時間使用しているうちに、筐体や固定接点への摩擦や接触によって変形したりするおそれがある。このように、前記ボール体にゴミの付着や変形等が生じると、固定接点への移動がスムーズに行えず、傾斜した際や水平位置に戻った際のスイッチングに遅延が生じるなどの検出精度の低下を引き起こすといった問題がある。また、前記ボール体が移動する際に、筐体との摩擦音あるいは固定接点に衝突する際の衝突音等の異音を生じてしまうといった問題もある。 In the conventional tilt sensor, the ball body, which is a movable contact, detects the tilt by rolling and contacting the fixed contact disposed in the housing, so that dust or the like adheres to the ball body. Or may be deformed by friction or contact with the housing or the fixed contact during long-time use. In this way, if dust adheres to the ball body, deformation or the like occurs, the movement to the fixed contact cannot be performed smoothly, and detection accuracy such as a delay in switching when tilting or returning to the horizontal position occurs. There is a problem of causing a decrease. Further, when the ball body moves, there is a problem that an abnormal noise such as a friction sound with the housing or a collision sound when colliding with the fixed contact is generated.
また、前記ボール体が一定の厚みを有することと、このボール体が転がるスペースを持たせなければならないことから、筐体サイズが大きくなり、薄型化する携帯機器に搭載するのが困難となる。 Further, since the ball body has a certain thickness and a space for the ball body to roll, the housing size becomes large, and it becomes difficult to mount it on a thin portable device.
そこで、本発明の目的は、傾斜検出を精度よく行うことができると共に、使用頻度や経年変化等による劣化を防止し、小型の携帯機器などに搭載可能な薄型の傾斜センサを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin tilt sensor that can accurately detect tilt and prevents deterioration due to frequency of use or aging, and can be mounted on a small portable device. .
上記課題を解決するために、本発明の傾斜センサは、発光部及び受光部からなる光検出手段と、傾斜したときに前記光検出手段の受光部の上方を覆う回転羽根とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the tilt sensor of the present invention includes a light detection unit including a light emitting unit and a light receiving unit, and a rotary blade that covers the light receiving unit of the light detection unit when tilted. Features.
また、本発明の傾斜センサは、ケーシングと、このケーシング内に配置される発光部及び受光部からなる光検出手段と、前記ケーシングに回転可能に支持され、該ケーシングが傾斜したときに前記光検出手段の受光部の上方に回転して、該受光部を覆う回転羽根とを備えたことを特徴とする。 In addition, the tilt sensor of the present invention includes a casing, a light detection unit including a light emitting unit and a light receiving unit disposed in the casing, and is rotatably supported by the casing, and the light detection is performed when the casing is tilted. A rotating blade that rotates above the light receiving portion of the means and covers the light receiving portion is provided.
本発明に係る傾斜センサによれば、傾斜した方向を検出する固定接点が光を感知する受光部を有する光検出手段で構成され、傾斜した際に移動する可動接点が前記受光部上を覆う回転羽根によって構成されているため、従来は接触方式で行っていた傾斜検出が光を媒介にした非接触方式で行うことができる。このような非接触での検出を受光部やこの受光部上を覆う回転羽根とによって構成したことで、傾斜検出を障害なくスムーズに行うことができると共に、長期に亘って安定した検出精度を維持することができる。 According to the tilt sensor according to the present invention, the fixed contact for detecting the tilted direction is constituted by the light detecting means having the light receiving unit for sensing light, and the movable contact that moves when tilted rotates the light receiving unit. Since it is composed of blades, tilt detection, which is conventionally performed by the contact method, can be performed by a non-contact method using light as a medium. By configuring such non-contact detection with the light receiving unit and the rotating blade covering the light receiving unit, the tilt detection can be performed smoothly without any obstacles, and stable detection accuracy can be maintained over a long period of time. can do.
また、前記傾斜を検知するための主要な構成要素が発光部及び受光部からなる反射型の光検出手段と、この光検出手段を覆う薄板状の回転羽根であるため、薄型のケーシング内に容易に組み込むことが可能となり、傾斜検出を行わせるカメラ等の電子機器の小型化及び薄型化が促進される。 Moreover, since the main components for detecting the inclination are the reflection type light detection means including the light emitting part and the light receiving part and the thin plate-like rotary blades covering the light detection means, it is easy to install in the thin casing. This makes it possible to reduce the size and thickness of an electronic device such as a camera that performs tilt detection.
以下、添付図面に基づいて本発明に係る傾斜センサの実施形態を詳細に説明する。ここで、図1は水平位置に置かれた場合の傾斜センサの内部を示す平面図で、図2は前記傾斜センサのA−A断面図、図3は前記傾斜センサのB−B断面図である。 Embodiments of a tilt sensor according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a plan view showing the inside of the tilt sensor when placed in a horizontal position, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the tilt sensor, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB of the tilt sensor. is there.
図1乃至図3に示すように本発明の傾斜センサ21は、基板22上に空間部29を有するケーシング20と、このケーシング20の中心部に回転可能に取り付けられる回転軸23と、この回転軸23の外周に取り付けられる回転羽根24と、前記基板22上に配置される発光部25と、この発光部25から発せられる光を受ける一対の受光部26a,26bとを備えている。前記基板22は、中心部に前記回転軸23の下端部を軸支持させる孔部27と、この孔部27に前記回転軸23の回転をスムーズにするための軸受部28が設けられている。前記ケーシング20は、回転羽根24が回転する広さの空間部29を囲う枠体30と、この枠体30上に載置される蓋体31によって構成されている。前記蓋体31には、中心部に前記回転軸23の上端部が嵌め込み可能な孔部32が設けられている。なお、前記ケーシング20は、傾斜検出を行う携帯電話機やカメラなどに機器への組み込みを容易にするために設けられたものであるが、発光部25及び受光部26a,26bや回転羽根24等が前記機器の内部に設置されているマザーボード等へ直接実装可能であれば、特に設けなくてもよい。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
前記回転軸23は、図2に示したように、基板22及び蓋体31の中心に設けた孔部27,32に回転支持される軸心部33と、この軸心部33の略中間位置に張り出した回転羽根固定部34とを有して構成されている。前記回転羽根24は、図3に示したように、軸心部33の上端部を通して前記回転羽根固定部34上に固定されるリング状の固定部35と、この固定部35の外周部から所定幅の円弧面を有する扇型の羽根部36とで一体形成されている。前記羽根部36は、中心角度が略90度に開いた扇型の樹脂板で形成され、前記基板22側に対向した面に反射防止対策が施される。この反射防止対策は、前記羽根部36の表面を黒色系の塗料で着色あるいは反射防止用のシート部材を貼付するといった方法がとられる。
As shown in FIG. 2, the
また、前記回転羽根24が回転する上方には、前記発光部25から発せられる光を受光部26a,26bに向けて反射させるための反射板37が配置される。この反射板37は、前記基板22上に実装されている発光部25や受光部26a,26b全体をカバーするために、前記回転羽根24の回転半径を有した円盤状に形成される。この反射板37は、前記蓋体31の裏面側に配設される。また、このような反射板37を設けず、前記蓋体31を光反射率の高い金属板で形成するか、蓋体31の裏面に金属膜を蒸着するといった方法で形成してもよい。
In addition, a
前記一対の受光部26a,26bは、フォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光素子によって構成され、前記回転軸23を挟んだ基板22の両側に受光面を上に向けて前記基板22上にそれぞれ実装されている。この受光部26a,26bは、前記回転羽根24の回転半径内に配置される。
The pair of light receiving
前記発光部25は、発光ダイオードなどの発光素子によって構成され、前記反射板37を介して受光部26a,26b側で受光可能な範囲内に配置される。発光部25は、前記受光部26a,26bと同様に回転羽根24の回転半径内に少なくとも一つ以上配置される。
The
また、前記基板22上には、前記発光部25や受光部26a,26bを駆動させたり、受光部26a,26bで検出される光のON/OFFを電気信号に変換したりするための制御機能等を備えたICが実装される。
Also, a control function for driving the
上記図1に示した傾斜センサ21は、傾斜のない水平位置に置かれた場合においては、図4(a)に示すように、前記回転羽根24の羽根部36が受光部26a,26cにかからない中間位置で静止した状態となっている。羽根部36がこの位置にあるときは、前記発光部25から発せられた光が羽根部36の上方に配置されている反射板37を介して反射されるため、受光部26a,26b側で常時受光(ON)状態となっている。この図4(a)の状態から左側に傾斜すると、前記羽根部36は左側に回転して受光部26aの上方が覆われる(図4(b))。また、図4(a)の状態から右側に傾斜すると、前記羽根部36は右側に回転して受光部26bの上方が覆われる(図4(c))。このように、図4(b)又は図4(c)の位置に羽根部36が回転してきた場合は、発光部25から発せられた光が遮断(OFF)される。このように、ONからOFFにスイッチングされたことによって、傾斜したことの検出され、前記受光部26a,26bのどちらがOFFになっているかによって、傾斜した方向を検出することができる。
When the
上記実施形態の傾斜センサ21は、発光部25から発せられる光を受光部26a,26b側で常時検出できる状態にし、傾斜した際に、前記受光部26a,26bを羽根部36で遮光することによって、ONまたはOFFにスイッチングさせたが、これとは逆に、前記回転羽根24を介して反射された光を受光することによって、傾斜検出を行わせるように構成することもできる。図5は、前記傾斜センサ21をベースとして、反射光を利用して傾斜検出を行わせるように構成した傾斜センサ41の概略構成例を示したものである。この実施形態の傾斜センサ41では、回転羽根24の羽根部43に光反射作用を持たせると共に、この羽根部43が回転する方向に発光部及び受光部からなる反射型の光検出手段が設けられる。前記羽根部43は、全体が金属材料で形成されるか、光検出手段に対向する面に金属膜を蒸着したり、薄い金属材料を貼付したりすることによって形成される。前記光検出手段には、発光部と受光部とが一体になったフォトリフレクタ42a,42bが用いられ、前記羽根部43の回転半径内の所定位置に実装される。この傾斜センサ41では、前記フォトリフレクタ42a,42bから離れた位置で羽根部43が静止する水平状態にあっては、前記フォトリフレクタは42a,42bは共にOFFのままであるが、図5(b),(c)に示すような方向に傾斜した際に、前記フォトリフレクタ42a,42bのいずれか一方を遮る位置に前記羽根部43が回転することで、ONにスイッチングされる。そして、前記羽根部43が元の水平位置に戻ると、ONからOFFにスイッチングされる。このように、羽根部43を介した反射光によって、傾斜方向を検出することができる。なお、この実施形態の傾斜センサ41では、羽根部43に反射作用を持たせているので、前記傾斜センサ21のように、回転羽根24の上方に反射板37を設ける必要がない。
The
上記示した実施形態の傾斜センサ21は、受光部が回転軸を挟んで対向する位置に一対設けた構成であるので、前後又は左右のいずれか一方向の傾斜やその傾斜方向の確認を行うことができるが、前記受光部を前後及び左右の両方向に設けることによって、全方向の傾斜検出が可能となる。また、一方向だけの傾斜検出を行うものであれば、その傾斜方向に対して前記受光部を一つだけ設けるように構成することもできる。
Since the
以上、説明したように、本発明の傾斜センサによれば、受光部と、この受光部上を回転する回転羽根との非接触による重なり状態によって、傾斜検出を行うように構成されているため、検出部における磨耗や劣化が生じにくく、長期間に亘って安定した検出精度を維持することが可能となる。 As described above, according to the tilt sensor of the present invention, since it is configured to detect the tilt by the non-contact overlapping state between the light receiving portion and the rotating blade rotating on the light receiving portion, Wear and deterioration in the detection unit are unlikely to occur, and stable detection accuracy can be maintained over a long period of time.
20 ケーシング
21 傾斜センサ
22 基板
23 回転軸
24 回転羽根
25 発光部
26a,26b 受光部
27 孔部
28 軸受部
29 空間部
30 枠体
31 蓋体
32 孔部
33 軸心部
34 回転羽根固定部
35 固定部
36 羽根部
37 反射板
38 IC
41 傾斜センサ
42a,42b フォトリフレクタ
43 羽根部
DESCRIPTION OF
41
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