JP2009222084A - 光伝達ヒンジ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 筐体を回動操作した際にも、光通信を維持できる光伝達ヒンジ構造を提供する。
【解決手段】 第１光素子６を備えた第１筐体と、第２光素子７を備えた第２筐体とを、第１軸芯８１の周りに回動可能となるよう第１ヒンジ部８を介して互いに連結すると共に、第１光素子６と第２光素子７とが、導光路体１０によって光伝達可能に接続してあり、導光路体１０が、屈曲部１３を有すると共に、屈曲部１３に対して一方側に形成した第１部位１１と、他方側に形成した第２部位１２とを有し、第１部位１１は、その先端部１５を第１光素子６に対向させつつ、第１ヒンジ部８と同軸芯状となるように第１筐体の側に配置され、第２部位１２は、その先端部１６を第２光素子７に対向させつつ第２筐体の側に配置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、折り畳み式の携帯電話、ノートパソコンなどの携帯機器において、ヒンジを介して回動自在に連結されている二つの筐体間の通信を光の伝播によって行う光伝達ヒンジ構造に関する。

従来、表示部と操作部とをそれぞれ有する両筐体を開閉中心軸の周りに折り畳み自在とし、かつ、開閉中心軸に垂直な垂直回転中心軸の周りに回転自在とする二軸ヒンジを備えた携帯無線端末があった。この端末では、両筐体が相対変位した場合でも両筐体間の光通信が可能となるよう、表示部側の筐体と操作部側の筐体とに光通信素子を各々設けると共に、開閉中心軸及び垂直回転中心軸上に光信号の通光経路空間と、両中心軸の交点にミラーを設けてある。

特開２００７−２７４０５７

上述の技術では、一方の光通信素子から照射された光が通光経路となる空間を通り、開閉中心軸及び垂直回転中心軸の交点に設置したミラーで反射され、他方の光通信素子に入光するという構成のため、ミラーと光通信素子との相対的な位置関係が非常に重要であり、組立てに高い精度が要求されていた。

通光経路としての空間が必要であるため、付近の電気配線の不意の移動や埃の進入により通光経路が簡単に遮られ、通信が妨げられるという問題があった。また、筐体自体の変形が通光経路の変形に直結するため、通光経路としての空間の寸法に余裕を持たせる必要があり、筐体の小型化の妨げとなる問題があった。

本発明は上記実情に鑑み、筐体を回動操作した際にも、光通信を維持できる光伝達ヒンジ構造を提供することを目的としている。

（第１特徴構成）
本発明の光伝達ヒンジ構造の特徴構成は、第１光素子を備えた第１筐体と、第２光素子を備えた第２筐体とを、第１軸芯の周りに回動可能となるよう第１ヒンジ部を介して互いに連結すると共に、前記第１光素子と前記第２光素子とが、導光路体によって光伝達可能に接続してあり、前記導光路体が、屈曲部を有すると共に、当該屈曲部に対して一方側に形成した第１部位と、他方側に形成した第２部位とを有し、前記第１部位は、その先端部を前記第１光素子に対向させつつ、前記第１ヒンジ部と同軸芯状となるように前記第１筐体の側に配置され、前記第２部位は、その先端部を前記第２光素子に対向させつつ前記第２筐体の側に配置されていることにある。

（作用効果）
本構成では、第１筐体に設置された第１光素子と第２筐体に設置された第２光素子との間の光伝播の経路として導光路体が設けられているため、光は導光路体内部を通って前記第１光素子から前記第２光素子に到達できる。よって、前記第１光素子及び第２光素子間の光伝播を確実に行える。
また、他の要素、例えば、電源などの配線部材や機器内へ侵入してきた埃が光伝播の経路に干渉する恐れがなく、安定した光通信が行える。さらに、光通信の経路が独立して設置されているため、配線部材の配線場所を自由に選択できる。したがって、前記導光路体と配線部材とが絡まり合わぬよう整理して配置することができる。この結果、配線部材の切断などが生じにくく、前記両筐体の回動角度も大きく確保できる。

本構成のヒンジ構造では、前記第１筐体と第２筐体とが第１軸芯の周りに回動可能な第１ヒンジ部を介して互いに連結されるとともに、前記導光路体が前記第１筐体に設置された前記第１光素子と前記第２筐体に設置された前記第２光素子とを光伝達可能に接続しているため、第１ヒンジ部を介して回動自在な前記両筐体間の光通信を確実に行うことができる。

前記導光路体の屈曲部に対して一方側に形成された第１部位は前記第１ヒンジ部と同軸芯状に前記第１筐体の側へ配置されていると共に、前記第１部位の先端部は前記第１光素子に対向している。一方、前記屈曲部に対して他方側に形成された第２部位は前記第２筐体の側に配置されていると共に、前記第２部位の先端部は前記第２光素子に対応している。このため、前記両筐体が前記第１ヒンジ部を介して前記第１軸芯の周りに回動操作された際に、前記導光路体は前記両筐体の回動動作に同期して前記第１軸芯の周りに回動する。したがって、安定した光通信を維持できると共に、前記両筐体の回動操作に伴う前記導光路体の損傷を抑えられる。

（第２特徴構成）
本発明の光伝達ヒンジ構造の特徴構成は、前記屈曲部に、前記第１光素子と前記第２光素子との間で光の経路を変更する反射部を備えていることにある。

（作用効果）
前記導光路体が前記第１光素子と前記第２光素子との間の光伝達を可能とすると共に、その屈曲部に光の経路を変更する反射部を備えているため、前記第１部位及び第２部位の先端部を各々前記第１光素子及び第２光素子に対向するよう前記導光路体を位置固定するだけで、前記反射部を介する反射によって前記第１光素子からの光が前記第２光素子の方向へ確実に反射され、前記両光素子間の光伝達を確実に行うことができる。

（第３特徴構成）
本発明の光伝達ヒンジ構造の特徴構成は、前記第２筐体は、前記第１ヒンジ部を構成する部材に取り付けられると共に前記第１軸芯に対して直角であって前記第２光素子への入光方向を中心とする第２軸芯の周りに回動自在な第２ヒンジ部を構成する部材に取り付けてあることにある。

（作用効果）
本構成であれば、前記第１軸芯と直交する第２軸芯の周りに回動自在な第２ヒンジ部を介して前記両筐体が前記第２軸芯の周りに回動自在となるため、前記両筐体同士を様々な姿勢に設定できる。前記第２ヒンジ部が前記第１ヒンジ部を構成する部材に取り付けられていると共に、前記第２軸芯が前記第２光素子の入光方向の中心軸（導光路体の中心軸）と一致しているため、前記両筐体が前記第２軸芯の周りに回動操作された際でも、前記第２光素子と前記導光路体との相対位置は変化しない。したがって、安定した光通信を維持できると共に、筐体の回動操作に伴う導光路体の損傷を抑えられる。

（第４特徴構成）
本発明の光伝達ヒンジ構造の特徴構成は、前記第１ヒンジ部に対する前記導光路体の取付部、及び、前記第２ヒンジ部に対する前記導光路体の取付部のうち少なくとも何れか一方が、前記導光路体を挿通保持する構造であると共に、前記導光路体の挿通部に隙間を設けたことにある。

（作用効果）
本構成によると、前記第１ヒンジ部に対する前記導光路体の取付部及び前記第２ヒンジ部に対する前記導光路体の取付部のうち少なくとも一方が前記導光路体を挿通保持する構造であって、前記導光路体の挿通部に隙間が設けられているため、前記導光路体を位置固定すると共に、前記隙間に電源配線などの配線部材を通すことができる。

［概要］
本発明の光伝達ヒンジ構造（以下、本発明装置という）は、主に携帯電話、ノートパソコンなどの折りたたみ式の携帯機器において、複数の筐体を回動自在に結合するヒンジを介して基板間の光通信を行うための光伝達ヒンジ構造である。
本発明装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

［携帯電話機本体］
本発明装置を適用した例として、折りたたみ式の携帯電話機を示す。携帯電話機本体１は、図１及び図３に示すごとく、第１光素子６を有すると共に送信側基板４が設置された第１筐体２と、第２光素子７を有すると共に受信側基板５が設置された第２筐体３と、前記両筐体２、３を第１軸芯８１の周りに回動可能に連結する第１ヒンジ部８と、第１軸芯８１に対して直交する第２軸芯９１の周りに回動自在とする第２ヒンジ部９と、光信号の伝播経路となる導光路体１０とから構成される。

操作キーにて入力操作がなされた場合、前記入力操作による信号は送信側基板４を介して第１光素子６から光信号として照射される。第１光素子６から照射された光信号は、導光路体１０の第１部位１１の側の先端部１５より導光路体１０内に入光し、第２部位１２の側の先端部１6から出光し、第２光素子７へと入光する。第２光素子７へ入光した光信号は、受信側基板５を介して表示部の表示内容を入力操作に応じた表示内容に変更する。

本構成によると、第１ヒンジ部８と第２ヒンジ部９を介した両筐体２、３の回動動作に拘らず、第１光素子６と第２光素子７との間の光通信を、導光路体１０を介して確実に行うことができる。

前記手順とは逆に、表示内容に応じた信号が第２筐体３の側から第１筐体２の側へ送られる場合があるが、その際は、光信号が前記手順と逆の経路をたどることは何ら妨げられない。

第１光素子６及び第２光素子７に使用される発光素子としては、ＬＥＤ、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などが用いられ、受光素子としては、フォトダイオードなどが用いられる。

［ヒンジ構造］
第１軸芯８１の周りの回動操作及び第２軸芯９１の周りの回動操作を可能にするヒンジ構造は、図２及び図３に示すごとく、第１筐体２と第２筐体３を第１軸芯８１の周りに回動自在に連結する第１ヒンジ部８と、第１ヒンジ部８を構成する部材である第１回動板８４に取り付けられていると共に第１軸芯８１と直交する第２軸芯９１の周りに前記両筐体２、３を回動自在に連結する第２ヒンジ部９とから構成される。

第１ヒンジ部８は、第１筐体２に固定された脚部８３と、第１軸芯８１の周りに脚部８３に対して回動自在な第１回動板８４と、脚部８３と第１回動板８４とを第１軸芯８１の周りに回動可能に連結する第１ヒンジリング８５及び第２ヒンジリング８６とから構成される。第１ヒンジリング８５には、導光路体１０の第１部位１１を挿通保持する円筒状の取付用第１貫通穴８２が第１軸芯８１に沿って設けられている。第１貫通穴８２の中心軸は第１軸芯８１と一致している。

第２ヒンジ部９は、第１ヒンジ部８を構成する部材である第１回動板８４と、第２筐体３に固定されると共に第２軸芯９１の周りに第１回動板８４に対して回動自在な第２回動板９３と、第１回動板８４と第２回動板９３とを第２軸芯９１の周りに回動自在に連結する第３ヒンジリング９４とから構成される。第３ヒンジリング９４には、導光路体１０の第２部位１２を挿通保持する円筒状の取付用第２貫通穴９２が第２軸芯９１に沿って設けられている。第２貫通穴９２の中心軸は第２軸芯９１と一致している。

本構成によれば、図４（ａ）及び（ｂ）に示すごとく、両筐体２、３が第１ヒンジ部８を介して第１軸芯８１の周りに回動操作された際に、導光路体１０は両筐体２、３の回動動作に同期して第１軸芯８１の周りに回動し、第１光素子６と導光路体１０との相対位置は変化しない。したがって、安定した光通信を維持できると共に、両筐体２、３の回動操作に伴う導光路体１０の損傷を抑えられる。

また、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すごとく、第１軸芯８１の周りの回動操作に加えて、両筐体２、３が第２ヒンジ部９を介して第２軸芯９１の周りに回動操作された際に、第２光素子７と導光路体１０との相対位置は変化しない。したがって、安定した光通信を維持できると共に、両筐体２、３の回動操作に伴う導光路体１０の損傷を抑えられる。

第１軸芯８１の周りの回動操作と第２軸芯９１の周りの回動操作は、第１筐体２と第２筐体３とが干渉し合わない限り、互いの回動操作を妨げるものではない。両筐体が干渉しないための措置は必要であるが、当然の設計事項であるため、ここでは説明を省略する。

［導光路体］
導光路体１０は、図3に示すごとく、第１光素子６から発せられた光信号を第２光素子７の方向へ反射する反射部１４を有する屈曲部１３と、屈曲部１３に対して一方側に形成した円筒状の第１部位１１と、他方側に形成した円筒状の第２部位１２とから構成されている。

第１部位１１は第１筐体２の側の第１貫通穴８２に挿通されており、第２部位１２は第２筐体３の側の第２貫通穴９２に挿通されている。屈曲部１３は、第１部位１１と同様に第１筐体２の側に配置されている。第１部位１１と第２部位１２とは直交しており、第１部位１１の側の先端部１５は第１光素子６に対向しており、第２部位１２の側の先端部１６は第２光素子７に対向している。

本構成によると、電源などの配線部材（図示しない）や機器内へ侵入してきた埃が光伝播の経路に干渉する恐れがなく、安定した光通信が行える。さらに、光通信の経路が独立して設置されているため、配線部材の配線場所を自由に選択できる。したがって、導光路体１０と配線部材とが絡まり合わぬよう整理して配置することができる。この結果、配線部材の切断などが生じにくく、両筐体２、３の回動角度も大きく確保できる。

屈曲部１３に備えられた反射部１４は、第１光素子６からの光信号を第２光素子７の方向へ確実かつ正確に反射するため、適切に光通信を達成するには、導光路体の第１部位を第１光素子６に対向させるように、及び、第２部位を第２光素子に対向させるように、導光路体１０を位置固定するだけで良い。

導光路体の素材としては、伝播する光の波長に対して透過率と屈折率とがともに高い素材であれば良く、ガラス製及びアクリル樹脂などのポリマー製としても良い。光ファイバーで構成すれば、屈曲部に関する制限が少なくなり利用の幅が広がる。

導光路体１０は、その先端部１５、１６が第１光素子６及び第２光素子に対向していれば良く、屈曲部１３の箇所数が増えても構わない。しかし、屈曲部が多くなれば、導光路体１０の第１部位１１を第１貫通穴８２に挿通すること、又は、第２部位１２を第２貫通穴９２へ挿通することが困難になる場合がある。導光路体１０自体の製造が困難になる場合もある。その場合には、図５（ａ）に示すごとく、屈曲部が一箇所であるＬ字型の導光路体１０を連結して使用することも可能である。連結した箇所１７からの光量損失低減を抑えるためには、連結した箇所１７に屈折率マッチングオイルを挿入すれば良く、また、連結した箇所１７における両導光路体のずれを防止するためには、例えば、図５（ｂ）に示すごとく、その両端から両導光路体を各々挿入することでずれを生じさせないガイド部材１８を追加すれば良い。

［別実施の形態］
上述した光伝達ヒンジ構造において、配線部材の配線経路としての隙間を第２ヒンジ部に確保した光伝達ヒンジ構造を例示した。図６に示すごとく、導光路体１０の直径を第１ヒンジリング８５の第１貫通穴８２及び第３ヒンジリング９４の第２貫通穴９２の直径よりも小さく設定し、第１貫通穴８２の直径及び第２貫通穴９２の直径とそれぞれ等しい直径の円筒状のフランジ部１９、２０を、導光路体１０の第１部位１１の外周面上及び第２部位１２の外周面上とに設ける。前記の両フランジ部１９、２０の位置は、導光路体１０が第１貫通穴８２及び第２貫通穴９２に挿通された際に、第１貫通穴８２の内周面及び第２貫通穴９２の内周面に当接して保持されるよう設定されている。第２部位１２の側のフランジ部２０には、第２貫通穴９２の内周面との間に隙間２２が形成されるように凹部２１が設けられている。上記以外の点は、上述の実施形態と同じであるので説明を省略する。

本構成によると、導光路体は両フランジ部１９、２０を介して両貫通穴に位置固定されるよう取付けられると共に、凹部２１と第２貫通穴９２の内周面との隙間２２は、第１筐体２と第２筐体３との間の配線部材の配線経路を形成する。したがって、配線部材と導光路体１０とが絡み合うことがなく、両筐体２、３の回動操作の妨げとならない。また、軸芯近傍に配線するため、前記両筐体の相対変位に際して、配線部材の伸びや捻れなどは生じにくい。

凹部の代わりにフランジ部に孔を設けて隙間を形成すること、導光路体にフランジ部を設けずに第３ヒンジリング９４の内周面側に導光路体１０を保持する突起を設けその突起によって隙間を構成すること、または、第３ヒンジリング９４の外周面側に開口や隙間を設けることなども可能である。導光路体を挿通保持する取付部の形状は、両筐体の回動操作を妨げないと共に導光路体を保持できる形状であれば、ヒンジリングのような輪環形状に拘らない。

携帯電話機、ノートパソコン、ＰＤＡ、電子手帳、電子辞書、デジタルビデオカメラ、等の複数の筐体が回動可能に結合されている電子機器において、筐体間の光通信を安定かつ確実に行うことができる光伝達ヒンジ構造が得られた。

光伝達ヒンジ構造を備えた携帯電話機本体の斜視図 光伝達ヒンジ構造の斜視図 光伝達ヒンジ構造の模式図 光伝達ヒンジ構造を備えた携帯電話機の回動動作を示す斜視図であって、（ａ）は携帯電話を第１軸芯の周りに１８０度回動した状態、（ｂ）は（ａ）から第１軸芯の周りに４５度程度回動した状態、（ｃ）は（ｂ）から第２軸芯の周り４５度程度時計回りに回動した状態を示す。 （ａ）は複数のＬ字型の導光路体を接続した状態を示す斜視図で、（ｂ）は（ａ）の状態の導光路体にリング部材を設置した状態を示す斜視図 凹部を有するフランジを備えた導光路体を示す斜視図 凹部を有するフランジを備えた導光路体を示す斜視図

符号の説明

２ 第１筐体
３ 第２筐体
６ 第１光素子
７ 第２光素子
８ 第１ヒンジ部
９ 第２ヒンジ部
１０ 導光路体
１１ 第１部位
１２ 第２部位
１３ 屈曲部
１４ 反射部
１５ 先端部
１６ 先端部
８１ 第１軸芯

Claims (4)

1. 第１光素子を備えた第１筐体と、第２光素子を備えた第２筐体とを、第１軸芯の周りに回動可能となるよう第１ヒンジ部を介して互いに連結すると共に、
   前記第１光素子と前記第２光素子とが、導光路体によって光伝達可能に接続してあり、
   前記導光路体が、屈曲部を有すると共に、当該屈曲部に対して一方側に形成した第１部位と、他方側に形成した第２部位とを有し、
   前記第１部位は、その先端部を前記第１光素子に対向させつつ、前記第１ヒンジ部と同軸芯状となるように前記第１筐体の側に配置され、
   前記第２部位は、その先端部を前記第２光素子に対向させつつ前記第２筐体の側に配置されている光伝達ヒンジ構造。
2. 前記屈曲部に、前記第１光素子と前記第２光素子との間で光の経路を変更する反射部を備えている請求項１に記載の光伝達ヒンジ構造。
3. 前記第２筐体は、前記第１ヒンジ部を構成する部材に取り付けられると共に前記第１軸芯に対して直角であって前記第２光素子への入光方向を中心とする第２軸芯の周りに回動自在な第２ヒンジ部を構成する部材に取り付けてある請求項１又は２に記載の光伝達ヒンジ構造。
4. 前記第１ヒンジ部に対する前記導光路体の取付部、及び、前記第２ヒンジ部に対する前記導光路体の取付部のうち少なくとも何れか一方が、前記導光路体を挿通保持する構造であると共に、前記導光路体の挿通部に隙間を設けてある請求項３に記載の光伝達ヒンジ構造。

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