JP2008546518A - ポータブルデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】ポータブルデバイスは、振動を提供するモータ、このモータに動力を供給する動力源、前記モータの方向を制御するスイッチデバイス、面に係合してモータが振動するときにデバイスを推進する推進手段であって、垂直方向に対して角度を成して下方に延在する推進手段、及び前記スイッチデバイスに接続されている入力デバイスを具え、前記スイッチデバイスは入力デバイスが所定の信号を受信すると前記モータの方向を切りかえるように構成されている。有利なことに、推進手段は一セットの毛を具える。角度を付けた毛を使用することで、後方向の摩擦が増加し、振動したときに前記デバイスを前方へ動かす。振動が物体を後方へ移動させようとすると、この毛が面に食い込み、振動が物体を前方へ移動させようとすると、毛が面上を摺動する。
【選択図】図３

Description

本発明は振動モータによって推進するポータブルデバイスに関する。

英国の特許出願公開公報ＧＢ２３４３５３６は警報装置を開示している。当該装置は例えば携帯電話機であり、第１回転軸を有し、この装置を支持できる面に係合し、モータを具える。当該モータは第２回転軸を有するロータ軸を具える。このモータは装置のユーザに電話の呼び出し又はメッセージの受信などの事象を知らせるように動作する。モータは第２回転軸が第１回転軸にほぼ平行に装置内に配置されており、モータの起動によって回転モーメントが作られて、装置が第１軸を中心に回転する。この明細書に記載されているデバイスは呼び出し受信に応答して、単にその場で回転するのみであり、その動作は極めて限定されている。

別の同様のシステムが英国の特許出願公開公報ＧＢ２３７８６１７に開示されており、これは所定の条件に応答して振動するように設計された携帯機器を示す。当該携帯機器は、携帯電話機でもよく、プロセッサに接続されて、呼び出し受信などの所定の条件に応答して振動するように動作可能な振動デバイスを具える。この振動は下側部に側面を有する外部容器に伝わって、携帯機器が机などの面上に置かれており、この振動デバイスが動作すると、当該振動が携帯機器を面上で動かす。この動きは前記プロセッサによって携帯機器が面上で所定の軌跡を描くように制御されている。携帯機器は手で持てる大きさのゲーム機器、玩具、又はその他の電子機器でもよい。この振動デバイスは、載置面に対して回転軸が垂直であり、軸外に質量体を有する小型の多極コアレスマイクロモータである。この明細書に記載されているデバイスは所定の経路に沿って移動するように動作し、携帯電話機容器の前記下側面がモータ振動のエネルギィを特定方向の動きに伝達しないときには、制御可能な態様で、有効に又は正確に移動しない。これは利用可能な推力又は回転モーメントを最大にするものでもない。

それゆえ、本発明の課題は従来技術を改良することである。

本発明の第１態様によると、ポータブルデバイスが提供されており、当該ポータブルデバイスは、振動を提供するモータ、このモータに動力を供給する動力源、前記モータの方向を制御するスイッチデバイス、面に係合してモータが振動するときにデバイスを推進する推進手段であって、垂直方向に対して角度を成して下方に延在する推進手段、及び前記スイッチデバイスに接続されている入力デバイスを具え、前記スイッチデバイスは入力デバイスが所定の信号を受信すると前記モータの方向を切りかえるように構成されている。

本発明のこの態様によって、モータが方向を変えると、動きの形態が変わる単純な可動デバイスを提供できる。このデバイスでは、可動部品が最小化されており、様々な異なる入力を用いて前記モータの方向を切りかえることができる。下方に延在しており、垂直方向に角度を成すよう推進手段を設計することによって、前記デバイスが確実に制御可能に移動する。

有利なことに、推進手段は一セットの毛を具える。角度を付けた毛を使用することで、後方向の摩擦が増加し、振動したときに前記デバイスを前方へ動かす。振動が物体を後方へ移動させようとすると、この毛が面に食い込み、振動が物体を前方へ移動させようとすると、毛が面上を摺動する。

角度付の毛は「後方ストローク」時に撓んでエネルギィを蓄え、前方ストローク時に真っ直ぐになって前記エネルギィを放出するように、特に剛性が選択されており、このことが前記物体を前方へ推進させるのに役立つ。毛が柔軟すぎると、毛がエネルギィを吸収してしまうためエネルギィが無駄になり、毛が固すぎると、毛が撓まないのでエネルギィが蓄えられず、後方ストローク時に逆に後方に物体が進められてしまう。ＧＢ２３７８６１７に開示されている発明ではこのようなことが起こる。

好ましくは、モータ軸は垂直方向及び水平方向に対して角度を成している。モータがある角度で設定されており、振動運動は、面にかかる力が大きくなるため後方向における摩擦が増えて、振動運動が面から離れると、前方向における摩擦が小さくなるように作用する。

理想的には、前記モータが重量体を回転させて、この重量体の重心がモータ軸からオフセットしており、この重量体の重心がポータブルデバイスの重心から離れている。角度付モータは当該デバイスの重心から離して下側に配置されており、前記運動の効果を強化している。これはデバイスの重心は静止する傾向にあり、全てのポイントはその周りを回転するからである。

移動するオフセット重量体を物体の重心から離して取り付けることにより、回転揺動運動が生じる。この運動は、ユニットが前方へ動くとき旋回運動を起こす。当該ユニットの重心からの重量体の距離を変えることで、ユニットの旋回半径を変えることができる。モータの回転方向を逆にすることで、物体の旋回方向を変えることができる。

有利なことに、デバイスはさらに、基部、当該基部に取り付けられたモータ、動力源、及びスイッチデバイスを具え、推進手段が前記基部から下方に延在している。モータは基部に固定して取り付けられており、動力源とスイッチデバイスは基部にフレキシブルに取り付けられている。振動モータは基部に剛性支持体で直接連結されており、端部への振動エネルギィと運動の伝達が最大になるようにしている。ユニットの他の要素、特に重い要素は、可撓性のある台に取り付ける。これは、運動量の保存によって、振動モータに連結しているあらゆる質量が移動量を減らすためである。

好ましくは、前記入力デバイスは電磁放射を検出する検出器を具え、前記所定の信号は検出した電磁放射レベルを含む。および／または、入力デバイスが音響を検出する検出器を具え、前記所定の信号が特定の音を含む。ポータブルデバイスは、携帯電話機がデバイスの近くに来ると反応する、又は、指を鳴らすもしくは笛を吹くなど、その他のあらゆる好適な音に反応するように構成することができる。さらなる実施形態では、前記制御手段が光源であり、光源の検出方向を利用して、モータの回転方向を決定するようにしている。

本発明の実施形態について例示によって、添付図面を参照して述べる。

図１にポータブルデバイス１０及び携帯電話機１２を示す。ポータブルデバイス１０は検出器１４の形式の入力デバイス１４を具え、電磁放射を検出する。検出器１４は例えば、携帯電話分野で使用されている無線周波（ＲＦ）通信受信用の標準のアンテナである。又、ポータブルデバイス１０には出力手段１６が設けられており、図１に示すデバイス１０では、；この出力手段はポータブルデバイス１０を動かすための推進手段１８、オーディオ手段２０、及び表示手段２２の３つの構成要素である。

電話機１２の音が鳴ると（図２に示すように）、デバイス１０は、休眠状態から起動してオーディオ手段２０から音を出す（ビーッビーッと音を出す）。次いで、デバイス１０がＲＦを検出している限り、（すなわち、電話機がＲＦを発しており、範囲内にある限り）、デバイス１０はオーディオ手段２０から音を出し続ける。

デバイス１０は受信したＲＦのレベルも検出できるので、電話機１２が検出器１４に大体どの程度近いかを大まかに知らせることができる。従って、図３に示すように、電話機１２がデバイス１０に近づくと、ポータブルデバイス１０が動作モードになる。図４に示すように、デバイス１０は、電話機１２の近接度を変えることによって操縦できる。簡単なスキームによれば、電話機が近づくとデバイス１０は左へ曲がり、電話機が離れると、デバイス１０は右へ曲がり、電話機が遠くへ離れるとデバイス１０は停止する。所定時間ＲＦを受信しないと、デバイス１０は待受モードに戻り、ＲＦの検出を待つ。

デバイス１０内部には、検出器１４と出力手段１６に接続されたコントロールデバイスがある。このコントロールデバイス（図７に詳細を示す）は検出器１４の出力に応じて出力手段１６を制御するためのデバイスである。検出した電磁放射が第１閾値を超えると出力手段１６は第１の態様で動作し、検出した電磁放射が第２閾値を超えると出力手段は第２態様で動作し、第１及び第２の態様は互いに異なる。第２閾値は第１閾値より大きい。

ユーザが電話中は、デバイス１０は応答し続けることが可能であるが、電話機１２が終了したら、デバイス１０は動作モードになる。電話機１２の近接度を変えることによって、ポータブルデバイス１０を操縦することができる（又はその他の動作変化が生じるようにする）。電話機１２からのＲＦの発生は、必ずしも呼び出しを行う又は受信することによって生じる必要はなく、ユーザが１１１１又は別の実在しない番号に電話をかけた場合に、標準の携帯電話が接続しようとしている間、ＲＦを流す、このサービスに対してはユーザに費用がかからない。

ポータブルデバイス１０は、携帯電話機１２の近接度に応じたデバイスの動作（音／動き／光、他）の制御／操縦及び変換に対応している。図５はデバイス１０の代替の態様を示し、ここでは携帯電話機１２の近接度によってデバイス１０のオーディオ手段の動作を変えている。携帯電話機１２がデバイス１０の近くに来ると、デバイスは動作モードになり、デバイス１０から発する音響の特徴が、デバイス１０が低レベルのＲＦを検出したときの音響から変わる。ＲＦの検出レベルが設定閾値を越えると（電話機１２がデバイス１０に近接していることを示す）、異なるオーディオ出力が使用される。

図６はポータブルデバイス１０の構成要素をさらに詳細に示す図である。この図には、３つの異なる構成が示されているが、これらの構成はデバイス１０を前方に推進する推進手段１８として用いる毛２４のレイアウトが異なるだけである。ポータブルデバイス１０は振動を提供するモータ２６、このモータに動力を供給する動力源を具えるユニット２８、及びモータの速度と方向を制御するスイッチデバイスを具える。推進手段１８は、モータ２６の振動時に、デバイスを推進するための手段である。

デバイス１０を駆動し、操縦するために、モータ２６にはオフセット重量体３０が設けられている。この重量体３０の重心はモータ２６の軸からオフセットしている。又、ユニット２８はスイッチデバイスに接続された入力デバイスを具え、このスイッチデバイスは入力デバイスが所定の信号を受信するとモータ２６の方向を切りかえるように構成されている。デバイス１０を前方に駆動する振動を用いて、モータ２６の回転方向を変えることで、デバイス１０の構造によって、デバイス１０が左又は右へ弧状に動き、デバイス１０を操縦することができる。

モータ２６を基部３２に直接取り付けることが、毛２４への振動の伝達を助け、より一層の前方推力を提供する。角度付の毛２４は２つの機能を提供している。すなわち、毛２４は後方向の摩擦を大きくして、モータの振動時にデバイス１０を前方に動かし、デバイス１０が後方に移動しようとするときに、エネルギィを蓄えて、デバイス１０が前方に動くときに、そのエネルギィを解放する。これによって円振動をより一層前方への動きに変えることができる。その他の装置（例えば、ミニポーゴスティックなどのばね、又は小さな緩衝装置）もこの前方への移動に利用できる。

このように、前方を向いた面に振動が生じるようにモータ２６に角度を付けることで、面にあたる力が大きくなり、後方向の摩擦が大きくなる。後方への運きは毛２４を圧縮する方向にあるので、より一層のエネルギィが毛２４に蓄えられる。この動きが表面から離れていると、前方向の摩擦が減る。

移動オフセット重量体３０をデバイス１０の重心から離して取り付けることで、わずかな回転揺動運動が生じる。この運動によって、デバイス１０が前方に動くときに旋回運動が生じる。従って、モータが回転する方向を変えることで、当該物体を操縦することができる。重量体３０のデバイス１０の重心からの距離を変えることによって、デバイス１０の旋回半径を変えることができる。モータ２６が重心の近くにあると、デバイス１０の動きは直線からわずかに旋回するのに対し、モータ２６が重心から離れていると、この動きはどちらかの方向に比較的急に旋回する。

モータ、基部及び毛をデバイス１０の主重量物（バッテリィなど）から独立して振動させることで、毛／基部がさらに動くようになり、前方へのより早い移動を提供する。ユニットと面との間の接触域はどのような形であってもよい。振動モータ２６を垂直方向に対して角度付けることで、推進手段から生じる前方への推力が最大になる。角度付の毛を使用することによって、振動モータ２６から前方への動きが生じる。携帯電話機の近接によるデバイス１０の操縦を利用して、携帯電話機などのデバイスの近接によって車両を操縦することができる。

上述した駆動／操縦方法は、電話などのＲＦ源を用いて制御する必要はない。たとえば、指をならすなどの音響的トリガを用いて、モータの方向（従って、デバイス１０の移動方向）を変えることもできる。又、周波数に応答するデバイス１０を設けて、ユーザがデバイス１０に対して笛を鳴らす又は音楽を流すことで、デバイス１０の移動を制御できるようにしてもよい。

デバイス１０は、電波を送信している携帯電話機の近接によるモータ方向の転換、及び、携帯電話機の近接によるモータの始動と停止に対応している。同様に、電話機の近接によってスピーチ／音響的出力を変化させるというように、デバイスの動作変化が、電話機の近接によって生じるようにしてもよい。

図７は、ポータブルデバイス１０で用いる電子回路をさらに詳細に示す。アンテナ１４（検出器として機能する）は、ＲＦ検出器３４、増幅器３６及び比較器３８を介してコントロールデバイス４０に接続されている。コントロールデバイス４０は出力手段１６（ここではオーディオ手段として示されている）とモータドライバ４２と通信する。モータドライバは、モータ３０の回転軸からオフセットしている重量体３０を具えるモータ２６に動力を供給する。

周波数範囲９００ＭＨｚ乃至２０００ＭＨｚ（携帯電話機で利用する周波数）の、ＲＦが、ＲＦ検出器３４によって検出され、増幅されて、携帯電話機をデバイス１０近傍で使用中に（使用可能範囲は増幅を変えることで調整できる）、パルス列が比較器３８の入力に与えられる。この信号の振幅はアンテナ１４に提供されるＲＦの強さに比例する。基準電圧は比較器３８の他方の入力に印可される。次いで、ＲＦの値が基準電圧（閾値）よりも高い又は低いかどうかを決定するために、マイクロコントローラ４０によって比較器３８の出力を確認する。比較器の基準電圧を変えることで、マイクロコントローラは、携帯電話機１２が使用中であるかどうか、使用中であれば、及び携帯電話機が近くにあるか又は遠くにあるかを決定する。代替的に、アナログディジタルコンバータを使用することもできる。

このようにして決定した携帯電話機１２の近接に基づいて、マイクロコントローラ４０が音を出力して、モータ２６の回転の状態および／または方向を変える。又、マイクロコントローラ４０は入力パルスのタイミングを確認して、ＲＦが携帯電話機からのものであり、無線ＬＡＮ（ＷＩＦＩ）、マイクロ波又はブルートゥースデバイスなど別のＲＦ源からのものではないかどうかを決定する。

図８は、携帯電話機１２がデバイス１０に向けて移動したときのＲＦの検出レベルの変化を示すグラフである。このグラフには閾値１及び２が記載されている。これらの閾値の位置の選択は設計上の選択事項であり、デバイス１０で使用されるハードウェア及び電気回路によって異なる。

携帯電話機１２がデバイス１０に向けて移動するときのデバイス１０の動きの比例的変化を含めて、複数の閾値と複数のそれに対応する動きを利用できる。例えば、電話機１０がデバイス１０に向けて移動すると、デバイス１０のオーディオ手段からの出力音量が大きくなるようにすることができる。又は、モータの速度を変えるようにしてもよい。この場合、デバイス１０は多数のインクリメンタルな閾値を操作して、各デバイス１０の動作の変更を決定するように構成できる。

デバイス１０は、使用中の携帯電話機の距離、又は検出した外部ＲＦ信号の強度に基づく振動モータ２６方向の転換に対応している。同様に、使用中の携帯電話機への近接、又は検出したＲＦ信号の強度に基づいてデバイス１０が弧を描く方向を転換し、デバイス１０を操縦できる。又、デバイス１０のオーディオ出力は、使用中の携帯電話機の近接に基づいて、又は検出したＲＦ信号の強度によって、出力音量が変わるように構成することもできる。

図９は、面４４に係合する推進手段１８（毛２４）を有するポータブルデバイス１０を示す。毛２４は、モータが振動しているときに、矢印４６の方向に前方へデバイス１０を推進させるためのものである。推進手段１８は垂直方向に対してある角度を成して下方向に延在している。図１０は、モータ２６の回転（矢印４８）とデバイス１０の前方への動き（矢印５０）との関係を示す。

図１１に、デバイス１０の重心５２を示す。重量体３０の重心はポータブルデバイス１０の重心５２から離れている。矢印５４は、重量体３０がポータブルデバイス１０の重心５２の周りをどのように効率的に振動するかを示す。デバイス１０用のバッテリィを具えるユニット２８とその電子部品は比較的重く、デバイス１０の重量のほとんどがユニット２８に集中している。図１２は、重量体３０の回転がどのようにデバイス１０を前方へ移動させているかを示す図である。図１２の左側の図では、重量体３０は面４４から離れて回転しており最も高い地点にある（重量体３０はモータ２６の回転軸からオフセットしている）。これによって、毛２４が曲がり、エネルギィが蓄えられる。重量体３０が回転を続けると（図１２の右側の図）、毛２４は曲がらなくなり、デバイス１０を前方へ進める。このサイクルが繰り返されて、デバイス１０は振動モータ２６の動力の下、前方へ滑って移動する。

図１３は、ポータブルデバイス１０の更なる実施形態を示す図であり、この形態ではオーディオ手段２０がプリント回路基盤（ＰＣＢ）５６の後部に取り付けられている。このデバイスは、基部３２、基部３２に取り付けたモータ２６、動力源及びユニット２８内側のスイッチデバイスを具え、基部３２から下方に延在している推進手段１８を有する。モータ２６は基部３２に固定して取り付けられており、動力源とスイッチデバイスは基部３２にフレキシブルに取り付けられている。図１４は、部品を固定的に取り付けた場合（左側の図）と、フレキシブルに取り付けた場合（右側の図）を比較したときの、デバイス１０の動きの差を示す図である。デバイス１０において可能であれば、これらの要素（モータを除く）はフレキシブルに取り付ける。なぜなら、運動量の保存によって、振動モータに連結しているあらゆる質量が総振動量を減らし、従ってデバイス１０の総移動量が小さくなるためである。従って、バッテリィなどの部品を基部３２にフレキシブルに取り付けることは有益である。

デバイス１０は２個のモータと、これに対応する２個の重量物を使用するように変形することができる。これによって、モータを様々に組み合わせて使用して、左、右及び前方など様々な動きをさせることができる。ユーザが電話機をデバイス１０に近接させると、検出レベルが異なる放射を用いて、組み合わせた両モータを制御することができる。ユーザは、おそらくポータブルデバイス１０に設けた一又はそれ以上のノブによって、ポータブルデバイス１０の動きを変える閾値を調整できる。これによって、ユーザは、デバイス１０の動きが変わる距離を設定できる。

上述の実施形態では、デバイス１０はＲＦ信号の検出によって制御される。しかしながら、モータ方向の切りかえを制御する入力デバイスは、オーディオを検出する検出器を具えることができる。この場合、デバイス１０は、笛、音声命令、又はユーザが手をたたく音もしくは指を鳴らす音などの特定の音に応答する。同様に、デバイス１０が、可視光を検出する検出器を具え、デバイス１０が応答する信号が特定の光レベルを含んでおり、デバイス１０に当たる光に基づいてデバイス１０がその動きを変えるようにしてもよい。

図１は、ポータブルデバイス及び携帯電話機を示す斜視図である。 図２は、図１と同様にポータブルデバイス及び携帯電話機を示す図であり、携帯電話機が呼び出しを受信している。 図３は、図２と同様にポータブルデバイス及び携帯電話機を示す図であり、異なる態様で応答しているポータブルデバイスを示す。 図４は、図１と同様の図であり、携帯電話機に近接したポータブルデバイスの効果を示す。 図５は、図４と同様の図であり、携帯電話機の近接のポータブルデバイスへの異なる効果を示す。 図６は、ポータブルデバイスの３つの実施形態の上面、側面、前面のセットを示す。 図７は、ポータブルデバイスの内部構成要素の回路図である。 図８は、検出したＲＦのレベルに対するデバイスからの携帯電話機の距離を示すグラフであり、動きの閾値が記載されている。 図９は、ポータブルデバイスのさらなる側面図である。 図１０は、モータの回転方向対移動方向を矢印で示す図である。 図１１は、図９と同様の図であり、ポータブルデバイスの側面図である。 図１２は、一対のポータブルデバイスの側面図であり、デバイスの毛の運動を説明する図である。 図１３は、ポータブルデバイスのさらなる実施形態を示す側面図である。 図１４は、一対のポータブルデバイスの側面図である。

Claims (11)

1. ポータブルデバイスにおいて、ポータブルデバイスは、振動を提供するモータと、当該モータに動力を供給する動力源と、前記モータの方向を制御するスイッチデバイスと、面に係合して前記モータが振動するときに前記デバイスを推進する推進手段であって、垂直方向に対して角度を成して下方に延在する推進手段と、及び前記スイッチデバイスに接続されている入力デバイスとを具え、前記スイッチデバイスが前記入力デバイスが所定の信号を受信すると前記モータの方向を切りかえるように構成されていることを特徴とするポータブルデバイス。
2. 請求項１に記載のデバイスにおいて、前記モータが重量体を回転させ、当該重量体の重心は前記モータ軸からオフセットしていることを特徴とするデバイス。
3. 請求項２に記載のデバイスにおいて、前記重量体の重心が前記ポータブルデバイスの重心から離れていることを特徴とするデバイス。
4. 請求項１、２又は３のいずれか一項に記載のデバイスにおいて、前記モータ軸が垂直方向及び水平方向に対して角度を成していることを特徴とするデバイス。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデバイスがさらに、基部と、当該基部に取り付けられた前記モータと、前記動力源と、前記スイッチデバイスとを具え、前記推進手段が前記基部から下方に延在していることを特徴とするデバイス。
6. 請求項５に記載のデバイスにおいて、前記モータが前記基部に固定して取り付けられており、前記動力源と前記スイッチデバイスは前記基部にフレキシブルに取り付けられていることを特徴とするデバイス。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のデバイスにおいて、前記推進手段が一セットの毛を具えることを特徴とするデバイス。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のデバイスにおいて、前記モータの方向を変えることで、前記ポータブルデバイスの動く方向を変えることを特徴とするデバイス。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載のデバイスにおいて、前記入力デバイスが電磁放射を検出する検出器を具え、前記所定の信号は検出した電磁放射レベルを含むことを特徴とするデバイス。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のデバイスにおいて、前記入力デバイスが音響を検出する検出器を具え、前記所定の信号が特定の音を含むことを特徴とするデバイス。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のデバイスにおいて、前記入力デバイスが可視光を検出する検出器を具え、前記所定の信号が特定の光レベルを含むことを特徴とするデバイス。

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