JP2011123034A - ボール式方位センサ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の傾斜センサは携帯型電子機器が絶えず変化している傾斜角度に応じて動的に、画像の表示方向を連続的に変化させることはできない。
【解決手段】ケースと、発光素子と、二つの受光素子と、ボールとを備えたボール式方位センサである。前記ケースにはリング状チャネル部と、チャネル部に連通している第１の開口部と、二つの第２の開口部とが形成されている。発光素子は第１の開口部を介してチャネル部に光を出射する。受光素子はそれぞれ第２の開口部を介してチャネル部内の光の強さを検出する。ボールはチャネル部内に転動可能に対応して配設されている。これにより、ボールはボール式方位センサが傾斜したときには重力方向に向けて転動することで、発光素子が出射した光の一部を一つの受光素子に反射させるとともに、受光素子が特定強さの光をそれぞれ検出して、特定強さの電気信号をそれぞれ対応して出力する。
【選択図】図２

Description

本発明はセンサに関し、特にボール式加速度センサに関する。

携帯型電子機器、例えばデジタルカメラまたはカメラ機能を備えた携帯電話機の普及に伴い、その上で画像を見ることは常となってきている。したがって、画像の表示方向を携帯型電子機器の回転に伴って自動的に回転させる画像回転機能もまた徐々にこの携帯型電子機器に見られるようになってきている。

図１を参照されたい。これは特許文献１に開示されている、上記携帯型電子機器内に搭載されてその回転を検出するとともに、対応する信号を出力して画像の表示方向を変換することができる傾斜センサ１０である。図示するように、前記傾斜センサ１０は一つのＶ字状空隙部１１０を画成するケース１１と、前記Ｖ字状空隙部１１０に向けて発光する一つの発光素子１２と、前記Ｖ字状空隙部１１０内の光を受光する二つの受光素子１３と、前記Ｖ字状空隙部１１０内で転動可能に設けられている一つの転動体１４とを備えている。前記傾斜センサ１０が重力方向に対して順時計回りまたは逆時計回り方向に回転することで、前記転動体１４が下方の中央位置から前記傾斜センサ１０の左右両側方向の末端部位置にまで転動する。

前記転動体１４が中央位置に位置しているときは、前記転動体１４は前記発光素子１２を遮ることで、前記発光素子１２は前記Ｖ字状空隙部１１０内に発光することができず、このとき、前記複数の受光素子１３はいずれかの光も検出することはできない。前記転動体１４が前記Ｖ字状空隙部１１０の左側または右側の末端部位置に位置しているときには、前記転動体１４は一方の受光素子１３を遮ることでＶ字状空隙部１１０内の光を受光することはできないものの、他方の受光素子１３は影響されることなく受光することができる。これにより、前記傾斜センサ１０は対応する信号を出力して、画像の表示方向を対応して制御することができる。

台湾特許出願９５１４２８１５号公報

しかしながら、前記転動体１４は前記中央位置および左側または右側の末端部位置の三者の間でしか往復移動できず、つまり前記傾斜センサ１０は三種類の信号を対応して出力できるにとどまり、応用が制限されてしまう。例示して説明するに、このような傾斜センサ１０は、画像の表示方向は所定位置、左に９０度回転、右に９０度回転という三者の間でしか往復変換できず、携帯型電子機器が絶えず変化している傾斜角度に動的に応じて、画像の表示方向を連続的に変化させることはできない。

本発明の一つの目的は、応用においてより多くの変化を提供すべく、絶えず変化している傾斜または回転角に応じて、その出力する電気信号を連続的に変化させることができるボール式加速度センサを提供するところにある。

上記目的を達成するために、本発明では、ケースと、発光素子と、二つの受光素子と、ボールとを備えたボール式加速度センサを提供する。前記ケースにはリング状チャネル部と、前記チャネル部に連通している第１の開口部と、前記第１の開口部の両側にそれぞれ配設されている二つの第２の開口部とが形成されている。前記発光素子は前記第１の開口部に配設されるとともに前記第１の開口部を介して前記チャネル部に光を出射する。前記複数の受光素子は前記複数の第２の開口部にそれぞれ配設されるとともに前記複数の第２の開口部を介して前記チャネル部内の光の強さを検出する。前記ボールは前記チャネル部内に転動可能に対応して配設されている。これにより、前記ボールは前記ボール式加速度センサが傾斜したときには重力方向に向けて転動することで、前記発光素子が出射した光の一部を一つの受光素子に反射させるとともに、前記複数の受光素子が特定強さの光をそれぞれ検出して、特定強さの電気信号をそれぞれ対応して出力する。

従来の傾斜センサの概略図である。 本発明に係る第１の好ましい実施例におけるボール式加速度センサの構成要素の分解図である。 図２に示すボール式加速度センサの断面図である。 前記ボール式加速度センサの各種使用状態の概略図である。 前記ボール式加速度センサの各種使用状態の概略図である。 前記ボール式加速度センサの各種使用状態の概略図である。 前記ボール式加速度センサの各種使用状態の概略図である。 前記ボール式加速度センサの各種使用状態の概略図である。 前記ボール式加速度センサの各種使用状態の概略図である。 前記ボール式加速度センサの各種使用状態の概略図である。 本発明に係る第２の好ましい実施例におけるボール式加速度センサの断面図である。

本発明の技術内容および詳細な説明については、図面を合わせて下記のとおり説明する。

図２および図３を参照されたい。これは本発明に係る第１の好ましい実施例におけるボール式加速度センサである。前記ボール式加速度センサは主に、ケース２０と、回路基板２３と、発光素子２４と、二つの受光素子２５と、ボール２６とを備えている。

前記ケース２０は第１のケース部２１と、第２のケース部２２とからなる。前記第１のケース部２１は前記第２のケース部２２に対応してリング状に延在しているチャネル部２１０が形成されており、本実施例においては、前記チャネル部２１０は円形リング状を例としているものの、実際にはこれに限定されない。前記第１のケース部２１はその一側面に位置している平面部２１１を備えており、前記平面部２１１は前記チャネル部２１０の延在方向と略平行している。前記平面部２１１上には、前記チャネル部２１０に連通している第１の開口部２１２と、二つの第２の開口部２１３とを備えている。前記第１の開口部２１２および前記複数の第２の開口部２１３は前記チャネル部２１０の延在方向に配列され、かつ前記二つの第２の開口部２１３は前記第１の開口部２１２の両側にそれぞれ配設されている。

前記複数の第２の開口部２１３を結ぶ線が前記円形リング状のチャネル部２１０の図形的な中心を通るのが好ましい。しかも、前記第１の開口部２１２から前記第２の開口部２１３の各々までの距離は等しい。

また、前記第２のケース部２２は、前記第１のケース部２１のリング状嵌合溝２１５内に対応して嵌合することで、前記第２のケース部２２を前記第１のケース部２１に固定するためのリング状突起部２２１を備えている。

前記回路基板２３は前記第１のケース部２１の前記平面部２１１上に設けられている。前記回路基板２３はプリント配線基板またはフレキシブル回路基板とすることができる。しかも、前記回路基板２３は、前記第１のケース部２１側とは反対の平面部上には複数の導電性端子２３１が形成されている。前記複数の導電性端子２３１は前記回路基板２３の表面または内部から前記回路基板２３の前方に延びて、前記発光素子２４および前記複数の受光素子２５に電気的に接続されることで、前記発光素子２４および前記複数の受光素子２５に電源を供給するか、または前記受光素子２５が出力した信号の受信用とされる。

前記発光素子２４は前記回路基板２３上に設けられるとともに前記第１の開口部２１２に配設され、かつ光を前記第１の開口部２１２を介して前記チャネル部２１０内に出射する。本実施例においては、前記発光素子２４は発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）であるが、実際の実施時にはこれに限定されない。

前記複数の受光素子２５は前記回路基板２３上に設けられるとともに前記複数の第２の開口部２１３に配設され、かつ前記複数の第２の開口部２１３を介して前記チャネル部２１０内の光の強さを検出する。本実施例においては、前記複数の受光素子２５はフォトトランジスタ（ｐｈｏｔｏ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、実際の実施時にはこれに限定されない。

前記ボール２６は前記チャネル部２１０内に対応して設けられている。前記ボール２６の表面上には反射性の高いめっき膜が形成されているのが好ましい。

また、前記ボール２６が移動時に前記第１の開口部２１２および第２の開口部２１３内に落ちて自在に移動できなくなる事態を防止すべく、本実施例のボール式加速度センサは、前記第１の開口部２１２と前記チャネル部２１０との間に設けられている透明板２７と、前記複数の第２の開口部２１３と前記チャネル部２１０との間に設けられている二枚の透明板２８とをさらに備えている。

図４ないし図１０では前記ボール式加速度センサの実際の作動時における数種類の異なる状況をそれぞれ説明している。まず、図４を参照する。仮に前記重力方向が図面下方方向であったとすると、前記ボール２６は前記チャネル部２１０の下方に、つまり前記ボール２６の位置エネルギーが最小となる場所に自然に位置することになる。このとき、前記ボール２６は前記発光素子２４が出射した光をそれぞれ左側および右側の受光素子２５に同時に反射し、このとき前記複数の受光素子２５は対応する電気信号、つまり前記ボール式加速度センサが出力する第１の電気信号組をそれぞれ出力する。

図５を参照されたい。前記ボール式加速度センサを図４に対して順時計回り方向に回転させると、前記ボール２６は前記チャネル部２１０の下方にまで自然に転動する。このとき、前記ボール２６は左側の受光素子２５から離れる一方で右側の受光素子２５に近づくので、発光素子２４が出射した光は前記ボール２６により左側の受光素子２５に反射されることないものの、前記ボール２６により右側の受光素子２５には反射される。しかも、図４と比較するに、図５における前記ボール２６は前記発光素子２４から遠く離れているので、前記ボール２６により右側の受光素子２５に反射される光量は顕著に少なくなる。このとき、前記複数の受光素子２５は、前記ボール式加速度センサが出力する電気信号である第２の電気信号組をそれぞれ出力する。

図６を参照されたい。前記ボール式加速度センサを図５に対して順時計回り方向に回転させると、前記ボール２６は前記チャネル部２１０の下方にまで自然に転動する。このとき、前記ボール２６は下方の受光素子２５に近づき、発光素子２４が出射した光は前記ボール２６により上方の受光素子２５に反射されることなく、前記ボール２６により下方の受光素子２５にのみ反射される。図５の状態と比較するに、図６における前記ボール２６は前記発光素子２４からさらに遠く離れているので、前記ボール２６により右側の受光素子２５に反射される光量はさらに少なくなる。このとき、前記複数の受光素子２５は、前記ボール式加速度センサが出力する電気信号である第３の電気信号組をそれぞれ出力する。

このように類推すれば、前記ボール式加速度センサは図７ないし図１０の異なる状況下でも、複数種類の異なる電気信号組をそれぞれ送出することができる。前記受光素子２５の各々が検出する光の強さは前記ボール２６との相対的な距離と反比例する関係になり、しかも前記距離の長短に伴って連続的に変化して、前記受光素子２５の各々が出力する電気信号はアナログに近い効果で変化させることができる。したがって、本発明におけるボール式加速度センサは応用における制限はなくなる。例をあげると、携帯型電子機器の傾斜または回転角が動的に変化しているとき、画像を複数の異なる表示方向で同期して変化させることができる。

図１１に示すように、本発明の第２の好ましい実施例におけるボール式加速度センサは、その構造は第１の好ましい実施例と略同じであるものの、相違点は、第２の好ましい実施例における前記ボール式加速度センサでは前記発光素子２４および前記複数の受光素子２５を前記ケース２０における対向する両側にそれぞれ配設したところである。

前記複数の受光素子２５は同じく前記ケース２０における第１のケース部２１の一方の側の回路基板２３上に設けられている。ところが、前記発光素子２４は前記ケース２０における他方の側に設けられている他方の回路基板２９上に設けられている。しかも、前記発光素子２４が前記第１の開口部２１２を介して前記チャネル部２１０内に光を出射するように、前記第１の開口部２１２もまた第２のケース部２２上に形成されている。

上記したものは本発明における好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するためのものではない。本発明の特許請求の範囲に基づいて行われる等価の変化および付加はいずれも本発明が保護する範囲に含まれるものである。

２０ ケース
２１ 第１のケース部
２１０ チャネル部
２１１ 平面部
２１２ 第１の開口部
２１３ 第２の開口部
２１５ リング状嵌合溝
２２ 第２のケース部
２２１ リング状突起部
２３ 回路基板
２３１ 導電性端子
２４ 発光素子
２５ 受光素子
２６ ボール
２７、２８ 透明板
２９ 回路基板

Claims (9)

1. ボール式加速度センサであって、
   リング状チャネル部と、前記チャネル部に連通している第１の開口部と、前記第１の開口部の両側にそれぞれ配設されている二つの第２の開口部とが形成されているケースと、
   前記第１の開口部に配設されるとともに前記第１の開口部を介して前記チャネル部に光を出射する発光素子と、
   前記複数の第２の開口部にそれぞれ配設されるとともに前記複数の第２の開口部を介して前記チャネル部内の光の強さを検出する二つの受光素子と、
   前記チャネル部内に転動可能に対応して配設されているボールと、を備えており、
   これにより、前記ボールは前記ボール式加速度センサが傾斜したときには重力方向に向けて転動することで、前記発光素子が出射した光の一部を一つの受光素子に反射させるとともに、前記複数の受光素子が特定強さの光を検出して、特定強さの電気信号をそれぞれ対応して出力することを特徴とするボール式加速度センサ。
2. 前記ケースの一方の側に設けられるとともに、その上に前記発光素子および前記複数の受光素子が設けられる回路基板をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のボール式加速度センサ。
3. 前記ケースの一方の側に設けられるとともに、その上に前記複数の受光素子が設けられる一方の回路基板と、前記ケースの他方の側に設けられるとともに、前記発光素子が設けられる他方の回路基板と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のボール式加速度センサ。
4. 前記チャネル部が円形リング状であることを特徴とする請求項１に記載のボール式加速度センサ。
5. 前記複数の第２の開口部を結ぶ線が前記円形リング状のチャネル部の図形的な中心を通るとともに、前記第１の開口部から前記第２の開口部の各々までの距離が等しいことを特徴とする請求項１に記載のボール式加速度センサ。
6. 前記回路基板は、前記ケースとは反対の表面に複数の導電性端子が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のボール式加速度センサ。
7. 前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のボール式加速度センサ。
8. 前記複数の受光素子がフォトトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のボール式加速度センサ。
9. 前記ボールの表面上に反射性の高いめっき膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボール式加速度センサ。

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