JP4295335B2 - 棒状体の引出構造および機器 - Google Patents

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Description

本発明は、機器の内部に出し入れ可能に収納された棒状体の引出構造に関する。
電子機器には、さまざまな棒状の付属品が収納される場合がある。たとえば従来から、ポータブル・ラジオにはロッド・アンテナが収納されており、タブレット型コンピュータ、PDA、ゲーム機などにはタッチ・パネルに入力指示をするためのスタイラス・ペンが収納されている。ロッド・アンテナは近年、ノートブック型パーソナル・コンピュータ(以下、ノートPCという。)、PDA、もしくは携帯電話などにも装備されている。これらのロッド・アンテナやスタイラス・ペンの一部は、使用しないときには機器の筐体の中に収納されその一部が筐体の表面に露出している。ユーザはそれらを使用する際に、露出部分を指で摘んで所定の長さまで引き延ばしたり機器から分離させたりする。
携帯用の電子機器にアンテナなどの棒状体を取り出し可能に収納する技術としては、たとえば以下のようなものがある。特許文献1は、アンテナガイド筒先端とアンテナ・キャップとのそれぞれに互いに適合したネジが切られており、アンテナ収納時にアンテナ・キャップを回転させて端末機本体に固定できるという収納機構について記載している。特許文献2は、アンテナ摘み部が捻り部を有し、端末機本体に押し込むだけでアンテナ摘み部が必ず特定の方向に向く状態、たとえば商標マークが必ず前面に向く状態などでアンテナを収納できるという収納機構について記載している。
特開2002−344220号公報 特開2004−221728号公報
棒状体を収納する機器の筐体表面に十分なスペースがあり、また、収納状態で露出部分を筐体表面より十分に飛び出させることができる場合には、従来の収納構造でも問題がない。しかし、特に携帯用の電子機器のように、スペースの制約と外観上の美観が求められるような場合には棒状体の頭部または引出部を大きくすることができない。引出部を小さくすると引き出し部を摘むために大きな力を要したり、引き出し操作に手間取ったりするので操作性がよくない。さらに、携帯電話、PDA、またはノートPCなどでは、機器本体を持つ手で同時に棒状体の引き出し操作をしたい場合が多い。したがって、筐体表面に対する要求スペースを低減しつつ、ユーザが容易に棒状体を引き出せる引出構造が求められている。
また、棒状体を引き出しやすくするためには、機器の本体にバネやレバーなどを利用した棒状体の取り出し機構を設けたり、あるいは棒状体の先端周辺に位置する筐体部分に凹部を設けて先端をつまみやすい構造にしたりする方法がある。しかし、バネやレバーなどを利用した取り出し機構では、費用、機器の内部スペース、および重量などの制約がある。また、筐体に凹部を設ける場合も、凹部を形成するための加工コストがかかり、筐体の強度が低下し、さらに美観も損なうこととなる。さらに、その棒状体がアンテナである場合は、バネやレバーなどに金属部品を使用したり、凹部の形成によって低下した強度を確保するために金属部品を使用したりすると通信性能が低下する。
そこで本発明の目的は、簡単な構造で実現できる棒状体の引出構造を提供することにある。さらに本発明の目的は、筐体のスペースを低減することができる棒状体の引出構造を提供することにある。さらに本発明の目的は、大径部の形状を小さくしても容易に引き出すことができる棒状体の引出構造を提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような棒状体の引出構造を備えた機器を提供することにある。
本発明の原理は、棒状体の軸に対して傾斜して連絡する接触部と、同じく軸に対して傾斜した収納面と、棒状体のスライド方向を規定するガイドによって接触部の回転運動を棒状体の直進運動に変換するカム効果を利用する点にある。本発明の一の態様では、棒状体は先端に大径部を有し長手方向の軸を備えており筐体に収納される。ガイドは筐体に形成され棒状体を軸周りの回転と軸方向へのスライドが可能なように保持する。ガイドに挿入された棒状体は軸方向にスライドするので、棒状体の軸はガイドの軸と言い換えることもできる。
ガイドは筐体の内部に形成されてもよく、また筐体の表面に溝状に形成されてもよい。また、ガイドは棒状体の軸周りの回転と軸方向のスライドを許容すればよいので、軸方向の全体に渡って棒状体をガイドする必要はなく、部分的にガイドするものであってもよい。収納面は、ガイドの挿入口の周辺に形成され棒状体がガイドに挿入された状態で棒状体の軸に対して第1の角度で交差する。接触部は大径部に形成され棒状体の軸に対して第2の角度で棒状体に結合する。そして収納位置にある棒状体を筐体から引き出すために棒状体を軸周りに回転させるとき接触部は傾斜する収納面を摺動しながら上昇して収納面から力を受ける。
棒状体が筐体に完全に収納された収納位置では、接触部が傾斜する収納面の最も低い位置に存在する。その状態で棒状体を回転させると、第2の角度は回転中も維持されるので、上昇方向に傾斜している収納面から接触部が力を受けて棒状体を軸に直角な方向に回転させる回転モーメントが発生する。棒状体はガイドにより軸周りの回転は許容されているが軸に直角な方向に回転することは抑制されるため、棒状体は軸方向にスライドする。そして、大径部をユーザが容易に摘むことができる程度まで、棒状体を筐体から引き出すことが可能となる。この引出構造は、簡単な構成であるため筐体内部および挿入口近辺の筐体表面に大きなスペースを必要としないでも実現できる。
大径部が収納面に対向する内側面を備える場合には、接触部を内側面の一部で構成してもよい。この場合、収納面と内側面をともに平面で構成し、かつ第1の角度と第2の角度とを一致させると、棒状体の筐体に対する収納位置で大径部の内側面と収納面とが面接触して筐体に対する棒状体の収まりがよくなり美観的にも優れた状態となる。大径部は棒状体の一部となるように構成されていてもよいし、ネジ結合などで使用時だけ棒状体に固定されるように別部品で構成されていてもよい。また、大径部は円形である必要はなく、楕円状または矩形状などでもよい。
第1の角度と第2の角度はカム効果を発揮させるために、理論的に0度を超え90度未満である必要があるが、現実的には40度〜80度の範囲で選択するとよい。40度〜80度の範囲で選択すると、1/2回転程度の回転で大径部を指で摘み出せる程度まで棒状体をスライドさせることが可能であり、また大径部を回転させる力も人間の指で直接操作できる範囲に収めることができる。
第2の角度は、棒状体がガイドに収納された後に棒状体を引き出す時点で確保されていればよいが、棒状体を収納位置に収納する時点でも確保されているようにすれば、大径部をガイドの軸方向に押し込むだけで大径部および棒状体が軸周りに回転して棒状体および大径部を簡単に収納位置に納めることができる。収納面は、筐体の一部として形成してもよいが、筐体とは別の部材で形成してもよい。
大径部の形状が小さい場合には、収納位置の棒状体を大径部を指で摘んで引き出す力は入れにくいが、大径部を回転させる力は入れやすいので大径部の形状を小さくすることが可能になる。さらに、大径部に回転操作用の取っ手を形成すれば、大径部を棒状体の軸周りに一層容易に回転させることができる。特に、取っ手付きの大径部を携帯式機器に採用すれば、片手で機器本体の保持と棒状体の引き出し操作とを同時に行うことも可能になる。棒状体は大径部を残して全体が筐体に形成された孔に収納されてもよいし、棒状体の一部が露出するように筐体の表面に形成された溝に収納されてもよい。
大径部の回転量と棒状体のスライド量の関係は、第1の角度と第2の角度に依存する。カム効果の効率を向上させて少ない回転量で大きなスライド量を得ることができるようにすれば、その面では操作性が向上する。しかし、カム効果の効率を向上させるために第1の角度と第2の角度を小さくすると、大径部を回転させるために大きな力を必要とするのでその面での操作性は低下する。大径部を1/4回転〜1/2回転の範囲で回転させたときに収納面と大径部との間に形成される最大の間隔が5ミリメートル〜15ミリメートルの範囲になるように第1の角度と第2の角度を選択すれば2つの視点から調和のとれた操作性を実現することができる。
本発明はさらに、筐体に棒状体を収納する機器を提供する。棒状体は、無線モジュールに接続された棒状アンテナであってもよい。棒状アンテナとは、たとえばユニポール・アンテナ、ロッド・アンテナ、ホイップ・アンテナなどである。また、棒状体は、情報機器のディスプレイに対して入力操作をするためのスタイラス・ペンであってもよい。
本発明により、簡単な構造で実現できる棒状体の引出構造を提供することができた。さらに本発明により、筐体のスペースを低減することができる棒状体の引出構造を提供することができた。さらに本発明により、大径部の形状を小さくしても容易に引き出すことができる棒状体の引出構造を提供することができた。さらに本発明により、そのような棒状体の引出構造を備えた機器を提供することができた。
図1は、本発明の実施の形態に係るノートPC10の外観を示す斜視図である。ノートPC10は、表面にキーボードおよびポインティング・デバイスを搭載し内部に多くのデバイスを収納したメイン筐体11と、表面に液晶ディスプレイ(LCD)15を搭載したディスプレイ側筐体13とで構成される。ディスプレイ側筐体13は、メイン筐体11に対して開閉自在に取り付けられている。ディスプレイ側筐体13には、ノートPC10を開いてユーザが使用する状態で上に位置する上面17に、無線データ通信に使用されるロッド・アンテナ100が収納されている。ディスプレイ側筐体13は、骨格となる金属のフレームにLCD15およびアンテナ100などの部品を取り付けた後、硬質プラスチック製の外装を取り付けて形成される。本発明にかかる引出構造によれば、アンテナ100の周辺には、高周波回路との電気的な接続に必要な部材などを除いては、通信性能に悪影響を及ぼす金属部品は使う必要がない。
ディスプレイ側筐体13の上面17は、ディスプレイ側筐体13の表面および裏面に対して直角ではなく、表面および裏面に垂直な面に対して約30度の傾斜をもった面として構成されている。この傾斜は外観に対する意匠的な視点やディスプレイ側筐体13の開閉操作の容易性などに基づいて設けられたものであるが、本実施の形態における引出構造の一部を構成する。なお、ロッド・アンテナ100は無線WAN用のアンテナである。ディスプレイ側筐体13は、それとは別個に無線LAN用のアンテナ(図示せず)を内蔵する。
図2は、図1におけるロッド・アンテナ100の周辺を拡大した斜視図である。図3は、図2において、ロッド・アンテナ100の軸Aを含む平面で切断した断面を側面19の方向から見た断面図である。ロッド・アンテナ100は、ロッド101とガイド筒151とで構成される。ロッド101とガイド筒151は、軸Aを中心とした円筒形状である。ガイド筒151は、ディスプレイ側筐体13に固定されている。ロッド101は、軸Aを中心とする方向Bの回転と、軸Aの方向へのスライドが可能なようにガイド筒151に保持される。ガイド筒151は、ロッド101が軸Aの方向にスライドするためのガイドの役割を果たす。軸Aの方向は、ディスプレイ側筐体13の表面、側面19、および裏面に対して概略平行になっているが、本発明はロッド101がディスプレイ側筐体13に収納される構造であればよいので、これに限定されるものではない。また、ガイド筒151はロッド101と電気的に接触しており、メイン筐体11に内蔵された無線WANモジュール(図示せず)とロッド101との間の電気的な接続を確保する。ロッド101の上側の先端には、大径部またはキャップ103が固定されている。
キャップ103は円板形状であり、円板の中心を軸Aが通過するようにキャップ103に固定されている。図2は、ロッド・アンテナ100が完全にディスプレイ側筐体13に収納された状態を示しており、以後、この状態におけるロッド・アンテナ100の位置を収納位置ということにする。キャップ103は、円板の下側に位置する内側面と上側に位置する外側面が収納位置でともに上面17と平行になるように形成され、内側面が軸Aに対して傾斜するようにロッド101の先端に固定されている。したがって、ロッド・アンテナ100が収納位置におかれたときに、キャップ103の内側面は全体が上面17と面接触した状態になる。以後、キャップ103の内側面のことを接触面105という。
そして、キャップ103の外側面には、取っ手107が形成されている。取っ手107は、キャップ103とロッド101を一体に回転させるとき、ユーザの指先に引っ掛かるように外側面から上方に飛び出している。ユーザは、指先に取っ手107を引っ掛けて、キャップ103を軸Aの周りで矢印B方向に回転させることが可能である。
図2および図3(a)の状態では、取っ手107は上面17の傾斜の下降方向に向いて形成されている。取っ手107の位置を下降方向に向けるように形成すると、収納位置を目視で容易に判断できるようになり都合がよい。ただし、取っ手107の位置はこれに限定されるものではない。接触面105の一部には接触部109が定義されている。接触部109は、図3(a)に示す収納位置において、接触面105の中で上面17の最も傾斜の低い位置に対応する位置に存在する。
ここで、収納位置におかれたロッド・アンテナ100をキャップ103を回転させて引き出す操作について説明する。今、ユーザが指先に取っ手107を引っ掛けて、キャップ103を軸Aを中心に180度回転させるものとする。なお、方向Bは右回りと左回りのどちらでもよい。キャップ103の接触面105が上面17と面接触した状態を維持しながらロッド101が180度回転できるためには、回転に伴いロッド101が軸Aに対して傾斜していく必要がある。しかしロッド101は、周囲がガイド筒151で保持されているため、軸Aを中心にした回転運動と軸Aの方向への直進運動以外は抑制されている。
したがって、接触部109が軸Aを中心に回転すると、接触部109は上面17と接触した状態を保ったまま傾斜する上面17を上昇する方向に回転移動するので、接触部109は上面109から上に持ち上げられる矢印C方向の力を受ける。矢印C方向の力はロッド101を軸Aに対して矢印D方向に傾斜させる回転モーメントとなるが、矢印D方向の回転モーメントに対してガイド筒151が反力を与えるためロッド101は軸Aの方向へスライドする。したがってキャップ103の回転に伴ってロッド101はガイド筒151から引き出される方向に移動する。キャップ103を軸Aを中心に180度回転させると、接触部109は上面17に接触しているが、接触面105において接触部109と軸Aに対して対称な位置に定義された引出部111は、上面17との間に間隔が形成されて図3(b)に示された状態となる。
図3(b)に示した状態で、上面17と軸Aに垂直な平面との間でなす角をθ、キャップ103の直径をRとする。キャップ103と軸Aに垂直な平面との間でなす角もθである。キャップ103を軸Aを中心に180度回転させると、ロッド101は軸Aの方向にRsinθ引き出される。それに対して、引出部111は傾斜している上面17の最も低い位置に対応する方向を向き、引出部111と上面17との距離は2Rsinθとなる。
たとえばR=1.0cm、θ=30度とすると、ロッド101はRsinθ=0.5cm引き出されるのに対して、引出部111と上面17との距離は2Rsinθ=1.0cmとなる。つまり、ロッド101がガイド筒151から引き出される量の倍の間隔が上面105と引出部111との間に形成される。ユーザは、引出部111と上面17との間に指を入れれば、直接取っ手107を摘むよりも容易にロッド101を引き出すことができる。ユーザの指の太さなどによる個人差はあるが、引出部111と上面17との距離が5mm程度あれば、ユーザがアンテナ・ロッド101を引き出すには十分である。
角度θの値が大きいほど、回転量に対してロッド101のスライド量を大きくすることができる。ただし、角度θの値が大きくなるほど、接触部105と上面17との間の摩擦力およびロッド101とガイド筒151との間の摩擦力が大きくなり、キャップ103を回転させるために大きな力が必要になる。このため角度θの値は、1/2回以内のキャップ103の回転運動によりロッド101の先端のスライド量を引き出しに必要な程度だけ確保でき、かつキャップ103の回転運動を摩擦力に対抗してスムースに行える範囲で決定するとよい。より具体的には、θ=10度〜50度の範囲とすることが望ましい。なお、角度θは、軸Aに対する角度に置き換えると、40度〜80度の範囲に相当する。
あるいは、キャップ103を1/4回転〜1/2回転の範囲で回転させることによりロッド101の先端が5mm〜15mm程度引き出されるようにすることが望ましい。キャップ103を1/2回転すれば先端が引き出される量を最も大きくできるが、ユーザがロッド101の先端を摘み出せるだけの引き出し量を確保できれば、1/2回転より少ない回転量であってもよい。
ユーザがロッド101を収納するときには、単純に引出部111に対応するキャップ103の外側面を上から下に向かって押すだけでよい。このときロッド101を引き出すときとは逆の作用で、上から押す力がキャップ103を回転させる運動に変換され、キャップ103の接触部109が上面17の傾斜の高い位置から最も傾斜の低い位置へ回転し、それによってロッド101が最も深くガイド筒151内に押し込まれて収納位置に戻る。今までの説明から明かなように、本実施の形態ではロッド・アンテナ100の引き出し構造はキャップ103の接触部109と上面17とガイド筒151のみで構成されその他の特別な構成を存在しない。したがって、ディスプレイ側筐体13の内部にはロッド101とガイド筒151を収納できるスペースのみを確保すればよい。また、ロッド101およびガイド筒151の周辺には、高周波回路との電気的な接続に必要な部材などを除いて、金属部品を使用する必要はない。
収納位置からキャップ103を回転させたときに接触部109が接触する上面17の領域は本発明の収納面に相当する。
図3では、収納位置において接触面105は上面17と全体に渡って面接触していた。しかし、本発明においては、収納位置において接触面105と上面17が全体に渡って面接触しないで接触部109と上面17との間に隙間があってもよい。その場合でも、引出部111が収納位置で上面17に接触していれば、キャップが180度回転する前に接触部109が上面17に接触して矢印C方向の力を受けるようにしてロッド101がスライドするように構成することができる。
図4は、本発明の別の実施の形態を説明する図である。ここでは、図1〜3で示した先の実施の形態と同一の要素には、同一の参照番号を付して説明を省略する。図4(a)はロッド201を有するアンテナ200の周辺の外観を示す斜視図であり、図4(b)は図4(a)において、ロッド201の軸Aを含む平面で切断した断面を側面19の方向から見た断面図である。キャップ203は円板形状ではなく円柱で構成され、軸Aに対する上面17の角度と同じ角度でロッド201の先端に固定されている。
キャップ203には上面17に接触する接触部109と、接触部109に対して軸Aを中心に対称となる位置に引出部111が存在する。円柱のキャップ203自体がそのままユーザの指先が引っ掛かる取っ手となって機能するので、図2のように取っ手107を設ける必要はない。また、上面17にキャップ203を回転できる面積範囲を確保できれば、引出部111と軸Aとの間の距離を、接触部109と軸Aとの間の距離に比べて大きくすることも可能である。引出部111と軸Aとの間の距離を大きくすれば、引出部111が回転運動によって移動する距離は長くなるが、てこの原理によってキャップ203を小さい力で回転させることができる。
本発明は、機器筐体の外装面の傾斜を利用して実施することができる。しかし、機器筐体313の外装面に、本発明に利用できる傾斜が存在しない場合がある。その場合、たとえば図4(c)に示すように、ガイド筒151を筐体313に取り付ける際に、傾斜部材302を介在させて取り付けることもできる。図4(c)は、機器の筐体313に取り付けられたロッド・アンテナ100の、軸Aを含む側面19の方向から見た断面を示す断面図である。傾斜部材302はロッド・アンテナ100の周辺に傾斜した上面317を提供する。筐体に傾斜面を形成することが困難な場合であっても傾斜部材302を利用して本発明を実現することができる。
本発明は、引き出しおよび収納が自在な棒状のアンテナであれば、そのアンテナの周波数帯域などの特性には特に関係なく適用可能である。そのため、ここまでの実施例で示したノートPCだけでなく、携帯電話、トランシーバー、情報端末、テレビ受信機、ラジオ受信機などに棒状アンテナを収納する場合にも、本発明にかかる引出構造を適用することができる。
さらに、本発明はアンテナに限らず、棒状体を筐体に収容する構造を持った機器に広く適用可能である。その棒状体が機器本体と分離可能であるか否かまた機器の付属品であるか否かについては問題としない。タッチ・パネル式入力に使用されるスタイラス・ペンは、その棒状体の代表的なものである。この場合、棒状体の断面は回転が可能な構造で筐体のガイドに挿入されてスライドが可能であれば、円筒形状に制限されるものではない。さらに、棒状体は機器の筐体の内部に収納されていても、筐体の表面に形成された溝に一部が露出するように収納されていてもよい。
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることは言うまでもないことである。
棒状体を筐体に収容する機器において利用可能である。
本発明の実施の形態に係るノートPCの外観を示す斜視図である。 図1の中のアンテナ周辺を拡大して示す斜視図である。 図2の軸Aを含む側面の方向から見た断面について示す、アンテナの断面図である。 本発明の別の実施の形態を説明する図である。
符号の説明
10…ノートPC
11…メイン筐体
13…ディスプレイ側筐体
15…LCD
17、317…上面
19…側面
100…ロッド・アンテナ
101、201…ロッド
103、203…キャップ
105…接触面
107…取っ手
109…接触部
111…引出部
151…ガイド筒
302…傾斜部材
313…機器筐体

Claims (8)

  1. 先端に大径部を有し長手方向の軸を備える棒状体を筐体から引き出すための引出構造であって、
    前記筐体に形成され前記棒状体を前記軸周りの回転と前記軸方向へのスライドが可能なように保持するガイドと、
    前記ガイドの挿入口の周辺に形成され前記棒状体が前記ガイドに挿入されたときに前記軸に対して所定の角度で交差する収納面と、
    前記大径部に形成され前記軸に対して前記所定の角度で前記棒状体に結合し前記棒状体が前記軸周りに回転するとき前記収納面から力を受ける接触部とを有し、
    前記大径部が前記収納面に対向する内側面を備え、前記接触部が前記内側面の一部で構成され、前記収納面と前記内側面が平面で構成されている引出構造。
  2. 前記所定の角度が40度〜80度の範囲である請求項に記載の引出構造。
  3. 前記ガイドが前記筐体の内部に形成され、前記収納面が前記筐体の一部で構成されている請求項1または請求項2に記載の引出構造。
  4. 前記大径部に回転操作用の取っ手が形成された請求項1から請求項3のいずれかに記載の引出構造。
  5. 前記棒状体が前記ガイドに挿入された状態で前記大径部を1/4回転〜1/2回転の範囲で回転させたときに前記収納面と前記大径部との間に最大で5ミリメートル〜15ミリメートルの範囲の間隔が形成される請求項1から請求項4のいずれかに記載の引出構造。
  6. 筐体を備える機器であって、
    先端に大径部を有し長手方向の軸を備える棒状体と、
    前記筐体に形成され前記棒状体を前記軸周りの回転と前記軸方向のスライドが可能なように保持するガイドと、
    前記ガイドの挿入口の周辺に形成され前記棒状体が前記ガイドに挿入されたときに前記軸に対して所定の角度で交差する収納面と、
    前記大径部に形成され前記軸に対して前記所定の角度で前記棒状体に結合し前記棒状体が前記軸周りに回転するとき前記収納面から力を受ける接触部とを有し、
    前記大径部が前記収納面に対向する内側面を備え、前記接触部が前記内側面の一部で構成され、前記収納面と前記内側面が平面で構成されている機器。
  7. 前記機器が無線モジュールを備え前記棒状体が該無線モジュールに接続された棒状アンテナである請求項に記載の機器。
  8. 前記機器がディスプレイを備え前記棒状体が該ディスプレイに入力操作をするスタイラス・ペンである請求項に記載の機器。
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