JP2009117137A - 傾斜センサ - Google Patents

Abstract

【課題】搭載される機器の小型化・薄型化を図りつつ、当該機器の傾斜及び揺れを検知すること。
【解決手段】内部に収納部を有し、当該収納部における対向する面に第１及び第２の固定接点２、５を配設したケース１、４と、収納部に転動可能に収納され、第１及び第２の固定接点２、５と接離される球状の可動接点７とを具備し、第１及び第２の固定接点２、５の少なくとも一方を分割形成すると共に、第１及び第２の固定接点２、５を跨いで転がるように可動接点７を配置した傾斜センサにおいて、可動接点７を磁性体で構成する一方、ケース１、４における第１又は第２の固定接点２、５が配設された面に磁気感応素子９を配設したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、傾斜センサに関し、特に、各種携帯用電子機器や家庭用ゲーム機などに用いられる方向検知機能を有する製品に好適な傾斜センサに関する。

従来、第１及び第２の固定接点が配設された収納部を有するケースと、このケースの収納部に転動可能に収納され、第１及び第２の固定接点と接離される球状の可動接点とを備え、第１及び第２の固定接点と可動接点との接触状態に基づいて多方向の検知が可能である傾斜センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような傾斜センサは、例えば、デジタルカメラなどの機器に搭載され、撮影時におけるデジタルカメラの傾斜を検知する用途に用いられる。

一方、このような傾斜センサを搭載するデジタルカメラにおいて、撮影時における手振れ補正機能を備えるものが知られている。このような手振れ補正機能の１つである光学手振れ補正においては、デジタルカメラが手振れで揺れている際にかかる加速度を検知する加速度センサを備え、手振れを打ち消す程度にレンズやセンサを動かすことで撮影時の画像を補正するものである。
特開２００３−２３４０５０号公報

このようなデジタルカメラの傾斜を検知すると共に、撮影時における手振れを補正するためには、上述した傾斜センサ及び加速度センサを別々に備えなければならない。しかしながら、これらの傾斜センサ及び加速度センサの両方を備える場合には、これらを搭載するスペースが必要となり、デジタルカメラを小型化することが困難である。

また、加速度センサは、傾斜センサなどに比べて高価な部品であるため、製造コストを考慮した場合、全てのデジタルカメラに搭載することが困難である場合も想定される。このため、このような高価な加速度センサを必要とすることなく、手振れによる揺れを検知することができれば、製造コストを抑えつつ、手振れに簡易的に対応できる利用性の高いデジタルカメラを提供することが可能となる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、搭載される機器の小型化を図りつつ、当該機器の傾斜及び揺れを検知することができる傾斜センサを提供することを目的とする。

本発明の傾斜センサは、内部に収納部を有し、当該収納部における対向する面に第１及び第２の固定接点を配設したケースと、前記収納部に転動可能に収納され、前記第１及び第２の固定接点と接離される球状の可動接点とを具備し、前記第１及び第２の固定接点の少なくとも一方を分割形成すると共に、前記第１及び第２の固定接点を跨いで転がるように前記可動接点を配置した傾斜センサであって、前記可動接点を磁性体で構成する一方、前記ケースにおける前記第１又は第２の固定接点が配設された面に磁気感応素子を配設したことを特徴とする。

上記傾斜センサによれば、収納部に対向配置された第１及び第２の固定接点の少なくとも一方を分割形成すると共に、第１及び第２の固定接点を跨いで転がるように可動接点を配置したことから、可動接点が接触する固定接点の組み合わせに基づいて多方向の傾斜方向を検知することができる。また、可動接点を磁性体で構成する一方、ケースにおける第１又は第２の固定接点が配設された面に磁気感応素子を配設したことから、可動接点の位置に応じて変化する磁気に基づいて当該可動接点の揺動を検知することができる。このため、単一の傾斜センサで傾斜及び揺れを検知することができるので、搭載される機器の小型化を図りつつ、当該機器の傾斜及び揺れを検知することが可能となる。

特に、上記傾斜センサにおいては、ケースにおける第１又は第２の固定接点が配設された面に磁気感応素子を配設していることから、可動接点の揺動方向と平行に磁気感応素子を配設した状態で可動接点の揺動を検知することができるので、傾斜センサの薄型化を実現することが可能となる。

上記傾斜センサにおいては、前記ケースにおける前記第１又は第２の固定接点が配設された面に磁石を配設することが好ましい。この場合には、磁気感応素子に作用する磁気の変化を、磁性体である可動接点からの磁気のみが作用する場合よりも大きくすることができるので、搭載される機器の揺れをより感度良く検知することが可能となる。

特に、上記傾斜センサにおいては、ケースにおける第１又は第２の固定接点が配設された面に磁石を配設していることから、可動接点の揺動方向と平行に磁気感応素子及び磁石を配設した状態で可動接点の揺動を検知することができるので、傾斜センサの薄型化を実現することが可能となる。

本発明によれば、収納部に対向配置された第１及び第２の固定接点の少なくとも一方を分割形成すると共に、第１及び第２の固定接点を跨いで転がるように可動接点を配置し、可動接点を磁性体で構成する一方、ケースにおける第１又は第２の固定接点が配設された面に磁気感応素子を配設したことから、可動接点が接触する固定接点の組み合わせに基づいて多方向の傾斜方向を検知すると共に、可動接点の位置に応じて変化する磁気に基づいて当該可動接点の揺動を検知することができる。このため、単一の傾斜センサで傾斜及び揺れを検知することができるので、搭載される機器の小型化を図りつつ、当該機器の傾斜及び揺れを検知することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態に係る傾斜センサは、例えば、デジタルカメラや携帯電話などの撮像手段を有する機器に搭載され、当該機器における傾斜及び揺れの検知に好適なものである。しかし、本実施の形態に係る傾斜センサが搭載される機器については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。機器における傾斜や揺れを検知する必要があるものであれば、いかなる機器にも適用することが可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る傾斜センサの分解斜視図である。図２は、実施の形態１に係る傾斜センサの断面図である。図３は、実施の形態１に係る傾斜センサが有する第１のケースの下面図である。図４は、実施の形態１に係る傾斜センサが有する第２のケースの上面図である。図５は、実施の形態１に係る傾斜センサの下面図である。なお、図５においては、説明の便宜上、傾斜センサが有する可動接点を省略している。

図１及び図２に示す傾斜センサにおいて、第１のケース１は、合成樹脂などの絶縁材で下面が開口された箱状に形成されている。この第１のケース１には、開口内に有底で円形状の第１の収納部１ａが形成されている（図２及び図３参照）。そして、この第１の収納部１ａの内底面には、導電性の金属板からなる第１の固定接点２が略全面にわたって配設されている。

第１の固定接点２は、図３に示すように、その中央で略４５度の斜線で２分割されており、それぞれ対向された一対の個別固定接点２ａ、２ｂが形成されている。また、第１の固定接点２の中央部分には、第１の収納部１ａの底面側へ突出する第１の凹状部２ｃが形成されている。そして、この第１の凹状部２ｃの周縁部が円弧状に形成され、この円弧状の周縁部が後述する可動接点７と接離される接触部２ｄとなっている。

また、第１のケース１の外側面には、一対の個別固定接点２ａ、２ｂから導出され、外部へ突出された外部端子３ａ、３ｂが形成されている。この外部端子３ａ、３ｂは、第１のケース１の下面側（開口側）に向かって屈曲されて延設されたものとなっている。

第２のケース４は、第１のケース１と同様に、合成樹脂などの絶縁材で上面が開口された箱状に形成されている。この第２のケース４には、開口内に有底で円形状の第２の収納部４ａが形成されている。そして、この第２の収納部４ａの内底面には、導電性の金属板からなる第２の固定接点５が略全面にわたって配設されている。

第２の固定接点５は、図４に示すように、その中央で略４５度の斜線で２分割されており、それぞれ対向された一対の個別固定接点５ａ、５ｂが形成されている。なお、第１のケース１と第２のケース４とは、互いに、第１の収納部１ａと第２の収納部４ａとを向かい合わせた状態で係合されるようになっている。また、第２の固定接点５の一対の個別固定接点５ａ、５ｂの形成位置と、第１の固定接点２の一対の個別固定接点２ａ、２ｂの形成位置とは、互いに９０度ずらせて対向されて形成されたものとなっている。

このように、第２の固定接点５の一対の個別固定接点５ａ、５ｂの形成位置と、第１の固定接点２の一対の個別固定接点２ａ、２ｂの形成位置とが、互いに９０度ずらせて対向されて形成されていることから、後述する可動接点７が接触する固定接点の組み合わせに基づいて４方向以上の多方向の傾斜方向の検知が可能となっている。

また、第２の固定接点５の中央部分には、第１のケース１と同様に、第２の収納部４ａの底面側へ突出する第２の凹状部５ｃが形成されている。そして、この第２の凹状部５ｃの周縁部が円弧状に形成され、この円弧状の周縁部が後述する可動接点７と接離される接触部５ｄとなっている。

このように、後述する可動接点７と第１及び第２の固定接点２、５とが接触する接触部２ｄ、５ｄを円弧状に形成したので、可動接点７が第１及び第２の固定接点２、５と接触する際には、円弧状の接触部２ｄ、５ｄに沿って転がりながら接触点が常に変化することになるので、接点間のバラツキや異物の付着などによる接触不良の発生を防止することが可能となっている。

また、第２のケース４の外側面には、一対の前記個別固定接点５ａ、５ｂから導出され、外部へ突出された外部端子６ａ、６ｂが形成されている。この外部端子６ａ、６ｂは、第２のケース４の下面側（底面側）に向かって屈曲されて延設されたものとなっている。

可動接点７は、導電性を有する磁性体から成る金属材で構成され、球状に形成されている。また、可動接点７は、第１のケース１の第１の収納部１ａと、第２のケース４の第２の収納部２ａとで構成される空洞部内に配設され、傾きによって自ら転動することにより、第１の固定接点２及び第２の固定接点５の接触部２ｄ及び５ｄと接離するものとなっている。この際、球状の可動接点７は、第１の固定接点２の第１の凹状部２ｃ又は第２の固定接点５の第２の凹状部５ｃの平面上を転動して、接触部２ｄ及び５ｄと接離する。

導電体８は、導電性を有する円環状の金属板材から形成され、第１のケース１及び第２のケース４の、互いに対向する面の間に挟持される。この導電体８には、円環状の外縁から外方へ延出する一対の突状部８ａが形成されており、この一対の突状部８ａが、第１及び第２のケース１、４の側面から外方に突出されて受電部を構成している。

そして、この受電部を通して電流を流すことにより、導電体８が加熱され、当該導電体８を挟持する第１のケース１及び第２のケース４の、互いに対向する面同士が溶融される。その後、冷却硬化させることにより第１のケース１と第２のケース４とを固着させることが可能となっている。

さらに、第２のケース４の下面の中央には、図２及び図５に示すように、磁気感応素子９が配設されている。磁気感応素子９は、概して正方形状を有する板状体で構成され、第２の固定接点５の裏側に配置された状態で第２のケース４の下面に埋め込まれている。磁気感応素子９は、詳細について後述するように、可動接点７から発生する磁気の変化に応じて、可動接点７の揺動の有無を示す検知信号を出力するものである。磁気感応素子９としては、例えば、磁性体である可動接点７から発生する磁場の強度を検出するホールＩＣや、可動接点７から発生する磁束の向きを検出する磁気抵抗素子などを適用可能である。

また、第２ケース４の外側面には、図５に示すように、磁気感応素子９から導出され、外部へ突出された外部端子１０ａ〜１０ｄが形成されている。これらの外部端子１０ａ〜１０ｄは、外部端子３ａ、３ｂ及び外部端子６ａ、６ｂとは異なる側面から導出されている。外部端子１０ａは、可動接点７の揺動の有無を示す検知信号を出力する外部出力端子であり、外部端子１０ｃは、電源電圧＋ＶＣＣに接続される給電端子である。また、外部端子１０ｂ、１０ｄは、アースに接続される接地端子である。

このような磁気感応素子９が第２ケース４に配設された状態で、収納部１ａ、４ａ内を可動接点７が転動すると、当該可動接点７の位置に応じて磁気感応素子７における抵抗値が変化する。これにより、外部端子１０ａを介して出力される電圧信号が変化する。この電圧信号は、可動接点７の揺動の有無を示す検知信号を構成するものである。

次に、上記構成を有する傾斜センサの動作を説明する。図６及び図７は、実施の形態１に係る傾斜センサの動作を説明するための断面図である。なお、図６及び図７は、それぞれ実施の形態１に係る傾斜センサが左方側及び右方側に傾斜した場合について示している。また、図６及び図７に示す傾斜センサにおいては、図２と同一の断面について示している。

実施の形態１に係る傾斜センサが搭載された機器（以下、適宜「搭載機器」という）が、どちらにも傾かないで略平行状態とされている際には、図２に示すように、可動接点７は、第２のケース４の第２の固定接点５の第２の凹状部５ｃの平面上を転動して円弧状の周縁部のどこかに静止するようになっている。この場合、可動接点７は、第２の固定接点５の第２の凹状部５ｃの一対の個別固定接点５ａ、５ｂのどちらかと接触した状態となっているが、第１の固定接点２とは離間された状態となっている。

この状態から、搭載機器がどちらかの一方向（ここでは左方側とする）に傾斜されると、図６に示すように、可動接点７が第２の固定接点５の第２の凹状部５ｃの円弧状の周縁部に形成された接触部５ｄと接触する。そして、この接触部５ｄを支点として更に回転することにより、対向して配設された第１の固定接点２の第１の凹状部２ｃの円弧状の周縁部に形成された接触部２ｄと接触するものとなる。

この状態においては、可動接点７が第１の固定接点２と第２の固定接点５とに跨った状態であり、この可動接点７を介して、個別固定接点２ａと個別固定接点５ａとが接続されるものとなる。そして、この接続状態に基づくオン信号を外部端子３ａ、６ａを通して搭載機器側の制御部に送信することにより、制御部で当該搭載機器が左方側に傾斜したことを検知できるようになっている。

次に、搭載機器がどちらか他方向（ここでは右方側とする）に傾斜されると、図７に示すように、可動接点７は、第１の固定接点２から離間して第２の固定接点５の第２の凹状部５ｃの平面上を転動して、第２の固定接点５の第２の凹状部５ｃの円弧状の周縁部に形成された接触部５ｄと接触する。そして、この接触部５ｄを支点として更に回転することにより、対向して配設された第１の固定接点２の第１の凹状部２ｃの円弧状の周縁部に形成された接触部２ｄと接触するものとなる。

この状態においては、可動接点７が第１の固定接点２と第２の固定接点５とに跨った状態であり、この可動接点７を介して、個別固定接点２ｂと個別固定接点５ｂとが接続されるものとなる。そして、この接続状態に基づくオン信号を外部端子３ｂ、６ｂを通して搭載機器側の制御部に送信することにより、制御部で搭載機器が右方側に傾斜したことを検知できるようになっている。

なお、図６及び図７においては、実施の形態１に係る傾斜センサが、左右方向に傾斜された場合について説明しているが、左右方向以外の上下方向に傾斜された場合においても、上述した動作と同様の動作となるので、ここでの説明は省略するものとする。

一方、収納部１ａ、４ａ内において可動接点７が揺動している場合には、可動接点７から発生する磁気が磁気感応素子９に作用し、その位置に応じて磁気感応素子９における抵抗値が変化する。そして、この抵抗値に基づく検知信号を外部端子１０ａを通して搭載機器側の制御部に送信することにより、制御部で搭載機器が揺れていることを検知できるようになっている。

このように搭載機器が揺れていることを検知した制御部は、この揺れに対応した処理を実行することが可能となる。例えば、搭載機器がデジタルカメラである場合には、制御部が撮影時におけるデジタルカメラの揺れを検知した場合には、シャッタースピードを上げることにより、撮影時の画像が乱れるのを防止することが可能となる。この場合には、手振れ補正機能を実現するための高価な加速度センサを必要とすることなく、手振れに対応するデジタルカメラを提供することが可能となる。

このように実施の形態１に係る傾斜センサによれば、第１の収納部１ａ及び第２の収納部４ａに対向配置された第１及び第２の固定接点２、５の少なくとも一方を分割形成すると共に、第１及び第２の固定接点２、５を跨いで転がるように可動接点７を配置したことから、可動接点７が接触する固定接点の組み合わせに基づいて多方向の傾斜方向を検知することができる。また、可動接点７を磁性体で構成する一方、第１及び第２のケース１、４における第１又は第２の固定接点２、５が配設された面に磁気感応素子９を配設したことから、可動接点７の位置に応じて変化する磁気に基づいて当該可動接点７の揺動を検知することができる。このため、単一の傾斜センサで傾斜及び揺れを検知することができるので、搭載される機器の小型化を図りつつ、当該機器の傾斜及び揺れを検知することが可能となる。

特に、実施の形態１に係る傾斜センサにおいては、第２のケース４における第２の固定接点５が配設された面に磁気感応素子９を配設していることから、可動接点７の揺動方向と平行に磁気感応素子９を配設した状態で可動接点７の揺動を検知することができるので、傾斜センサの薄型化を実現することが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る傾斜センサは、磁気感応素子９に作用する磁気を発生させる磁石を更に備える点で実施の形態１に係る傾斜センサと相違する。以下、実施の形態２に係る傾斜センサの構成について図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る傾斜センサの断面図である。なお、図８において、図２と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８に示すように、実施の形態２に係る傾斜センサにおいては、第１のケース１の上面の中央に磁石１１が配設されている点で、実施の形態１に係る傾斜センサと相違する。磁石１１は、磁気感応素子９と略同様の形状を有しており、第１の固定接点２の裏側に配置された状態で第１のケース１の上面に埋め込まれている。すなわち、磁石１１は、収納部１ａ、４ａを挟んで磁気感応素子９に対応する位置に配設されている。

実施の形態２に係る傾斜センサにおいて、磁石１１からの磁場は、図９に示すような態様で発生する。図９は、実施の形態２に係る傾斜センサが有する磁石から発生する磁場を説明するための図である。なお、図９においては、説明の便宜上、可動接点７を省略している。図９に示すように、磁石１１からは、第１のケース１及び第２のケース４を同図に示す上下方向に通るような磁場が発生している。

このような磁場が発生している傾斜センサにおいては、可動接点７が揺動している場合、可動接点７が磁石１１からの磁力線を遮断することになる。このため、磁気感応素子９に作用する磁場の変化が、磁性体である可動接点７からの磁気のみが作用する実施の形態１に係る傾斜センサよりも大きくなる。このため、可動接点７の位置に応じて磁気感応素子９における抵抗値の変化を大きくすることができるので、この抵抗値に基づく検知信号を外部端子１０ａを通して搭載機器側の制御部に送信することにより、制御部で搭載機器が揺れていることをより感度良く検知することが可能となる。

このように実施の形態２に係る傾斜センサによれば、第１のケース１における第１の固定接点２が配設された面に磁石１１を配設したことから、磁気感応素子９に作用する磁気の変化を、磁性体である可動接点７からの磁気のみが作用する場合よりも大きくすることができるので、搭載される機器の揺れをより感度良く検知することが可能となる。

特に、第１のケース１における第１の固定接点２が配設された面に磁石１１を配設していることから、可動接点７の揺動方向と平行に磁気感応素子９及び磁石１１を配設した状態で可動接点７の揺動を検知することができるので、傾斜センサの薄型化を実現することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態においては、磁気感応素子９が第２のケース４に埋め込まれた場合、並びに、磁石１１が第１のケース１に埋め込まれた場合について説明しているが、磁気感応素子９及び磁石１１を配設する態様についてはこれに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、平面形状の第１のケース１及び第２のケース４の両表面に磁石１１を貼り付けるようにしても良い。

また、上記実施の形態においては、磁石１１が第１のケース１に配設された場合について説明しているが、磁石１１が配設される箇所については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。磁気感応素子９に作用する磁気を発生させる箇所であれば、いかなる箇所に配設しても良い。例えば、磁気感応素子９が配設されている第２のケース４に配設しても良い。この場合には、磁気感応素子９の位置を維持しつつ、磁石１１を第２のケース４の内部に埋め込むことか、磁石１１を磁気感応素子９の位置に置換し、磁気感応素子９を第２のケース４の内部に埋め込むことが考えられる。

本発明の実施の形態１に係る傾斜センサの分解斜視図である。 実施の形態１に係る傾斜センサの断面図である。 実施の形態１に係る傾斜センサが有する第１のケースの下面図である。 実施の形態１に係る傾斜センサが有する第２のケースの上面図である。 実施の形態１に係る傾斜センサの下面図である。 実施の形態１に係る傾斜センサの動作を説明するための断面図である。 実施の形態１に係る傾斜センサの動作を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態２に係る傾斜センサの断面図である。 実施の形態２に係る傾斜センサが有する磁石から発生する磁場を説明するための図である。

符号の説明

１ 第１のケース
１ａ 第１の収納部
２ 第１の固定接点
２ａ、２ｂ 個別固定接点
２ｃ 第１の凹状部
２ｄ 接触部
３ａ、３ｂ 外部端子
４ 第２のケース
４ａ 第２の収納部
５ 第２の固定接点
５ａ、５ｂ 個別固定接点
５ｃ 第２の凹状部
５ｄ 接触部
６ａ、６ｂ 外部端子
７ 可動接点
８ 導電体
９ 磁気感応素子
１０ａ〜１０ｄ 外部端子
１１ 磁石

Claims (2)

1. 内部に収納部を有し、当該収納部における対向する面に第１及び第２の固定接点を配設したケースと、前記収納部に転動可能に収納され、前記第１及び第２の固定接点と接離される球状の可動接点とを具備し、前記第１及び第２の固定接点の少なくとも一方を分割形成すると共に、前記第１及び第２の固定接点を跨いで転がるように前記可動接点を配置した傾斜センサであって、
   前記可動接点を磁性体で構成する一方、前記ケースにおける前記第１又は第２の固定接点が配設された面に磁気感応素子を配設したことを特徴とする傾斜センサ。
2. 前記ケースにおける前記第１又は第２の固定接点が配設された面に磁石を配設したことを特徴とする請求項１記載の傾斜センサ。

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