JP4992213B2

JP4992213B2 - 開閉角度検出装置及び折り畳み型電子機器

Info

Publication number: JP4992213B2
Application number: JP2005259022A
Authority: JP
Inventors: 敦史清田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2025-09-07
Also published as: JP2007071696A

Description

本発明はヒンジによって連結される二つの部材がなす角度を検出する装置に関し、特に、二つの部材がなす角度を連続的に検出できる角度検出装置に関する。

携帯電話をはじめとする携帯端末の使用環境は、多機能化に伴って多様化している。例えば、近年ではテレビ放送を受信する機能を備えた携帯電話端末が製品化されているが、テレビ放送を視聴する場合は、端末を完全に折り畳んだ状態であったり、「く」の字に折って途中まで曲げた状態で卓上に置いたりすることとなる。よって、画面を見ながら音を聞く環境は、本体の開閉状態によっても異なってくる。

携帯電話機などの折りたたみ式の携帯端末において、開閉状態を検出する方法の一つとしてホール素子を用いる方法がある。しかし、ホール素子を用いる方法では、開閉途中の状態（開き具合）を検出することは難しい。

この他の方法としては、ＭＲセンサなどのようにマグネットを利用するものがある。
しかし、外部磁場を利用する方法では、ホール素子を用いた構成と同様に、外部の環境に左右され、実装場所を決める上で制約を受けることとなる。

ヒンジを介して連結された二つの筐体の開閉状態を検出するための従来技術として、特許文献１に開示される「開閉角度検出装置及び折り畳み式機器」や、特許文献２に開示される「開閉検出構造」がある。
特開２００１−１２７８５５号公報特開平１０−７０５９４号公報

しかし、特許文献１に開示される発明は、第一筐体と第二筐体との開閉角度をスイッチによって検出する構成である。スイッチなどのレベル検出器を用いる場合には、検出器を小型化すればするほど機械加工が困難となるため、小型化が難しく、無理に小型化すれば検出精度を維持できなくなる恐れがある。
また、スイッチによる機械的な切換では、開閉状態を段階的にしか検出できない。

特許文献２に開示される発明は、端末が閉じているか開いているかを検出できるのみであり、開き具合を検出することはできない。しかも、ホルダとリフタとを用いた機械的な構成は、小型化すると機械加工が困難になるばかりでなく、強度を高めることが難しくなる。例えば、携帯端末を落下させてしまい衝撃が加わった場合に、リフタが破断してしまう恐れがある。

このように、従来は、ヒンジによって連結された二つの筐体の開閉状態を連続的に検出可能な開閉角度検出装置は提供されていなかった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ヒンジによって連結された二つの筐体の開閉状態を連続的に検出可能な開閉角度検出装置及びこれを備えた折り畳み型電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、第１の態様として、ヒンジを介して開閉自在に連結された第１の筐体と第２の筐体との開閉角度を検出する開閉角度検出装置であって、前記第１及び第２の筐体の一方に収容された磁性素子と、前記ヒンジの開閉角度に応じた強さで前記磁性素子を圧迫してインピーダンスを変化させる加圧手段と、前記磁性素子のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、を有し、前記磁性素子は、中心部と外周部とが異なる材料で形成されており、前記中心部の材料は前記外周部の材料よりも磁歪効果が高く、前記外周部の材料は前記中心部の材料よりも透磁率が高く、上面の中央部が厚くなるように前記磁性素子の上面を凸状もしくはドーム状にしたことを特徴とする開閉角度検出装置を提供するものである。

上記本発明の第１の態様においては、加圧手段は、磁性素子を圧迫してインピーダンスを変化させるための加圧部材と、加圧部材の姿勢をヒンジの開閉角度に応じて変化させて磁性素子との接触圧を連続的に変化させる手段とを有することが好ましい。これに加えて、加圧部材は、磁性部材との接触方向に沿った断面の形状が楕円であることが好ましい。また、磁性素子は、加圧部材との接触箇所に近い位置ほど加圧方向に垂直な断面積が小さいことがより好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様のいずれかの構成にかかる開閉角度検出装置を備えた折り畳み型電子機器を提供するものである。

本発明の第２の態様においては、第１及び第２の筐体の一方は、折りたたんだ場合に内側となる側に配置された表示装置と、該表示装置と同じ方向に音声を出力する第１のスピーカと、該表示装置と反対方向に音声を出力する第２のスピーカとを備え、インピーダンス検出手段の検出結果に応じて、第１のスピーカからの音声出力と第２のスピーカからの音声出力との比率を変化させることが好ましい。
又は、第１及び第２の筐体の一方は、折りたたんだ場合に内側となる側に配置された表示装置と、該表示装置を筐体内から照明するバックライトとを有し、インピーダンス検出手段の検出結果に応じて、バックライトが発する照明光の光量を変化させることが好ましい。
或いは、第１及び第２の筐体の一方は、筐体外へ光を発する発光手段を有し、インピーダンス検出手段の検出結果に応じて、発光手段が発する光の光量を変化させることが好ましい。

本発明の第２の態様の上記のいずれの構成においても、移動体通信機能を備えた無線通信端末であることが好ましい。

本発明によれば、ヒンジによって連結された二つの筐体の開閉状態を連続的に検出可能な開閉角度検出装置及びこれを備えた折り畳み型電子機器を提供できる。

本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１に、本実施形態にかかる携帯電話端末の構成を示す。この携帯電話端末は、上部筐体１と下部筐体２とがヒンジ部１５を介して連結された構成である。図中、下部筐体２及びヒンジ部１５の一部を切り欠いてその内部の構造を示している。
上部筐体１は、正面側に正面スピーカ１１及びレシーバ１３が実装されており、背面側に背面スピーカ１２が実装されている。一方、下部筐体２は、正面側にマイク１４が実装されており、内部に磁性素子１７が実装されている。ヒンジ部３の内部には加圧機構部１６が実装されている。

図２に、加圧機構部１６の構成を示す。加圧機構部１６は、ヒンジ同期部２１及び加圧部２２を有する。ヒンジ同期部２１は、筐体の開閉に同期して（換言するとヒンジ部１５と共に）回転する。加圧部２２は、ヒンジ部１５の回転に伴って磁性素子１７に対する接触圧が変化する形状（例えば断面が楕円形状）である。
磁性素子１７は、下部筐体２に収容された基板２３上に実装されている。

ヒンジ同期部２１及び加圧部２２は、落下などによって衝撃力が作用した場合にも容易に破損しないように、機械的強度の高い形状とすることが好ましい。

加圧部２２は、ヒンジ同期部２１がヒンジ部１５とともに回転することによって、端末を閉じた状態で磁性素子１７に最も強い圧力を加え、端末を完全に開いた状態では磁性素子１７に圧力を加えないようになっている。そして、端末を開ききっていない状態では、開き加減に応じて磁性素子１７に加える圧力が連続的に変化する。
なお、これとは逆に、端末を完全に開いた状態で磁性素子１７に最も強い圧力を加え、端末を閉じた状態では磁性素子１７に圧力を加えないようにしてもよい。以下の説明は前者で行う。

筐体の開閉に同期する加圧機構部１６と、加圧機構部１６によって加圧される磁性素子１７とを設けることにより、磁性素子１７のインピーダンスを検出して筐体の開閉状態を連続的に検知できる。
磁性素子１７は、インダクタンスを有する形状（コイルなど）を内部に有する。磁性材料は外部からの応力を受けることで磁歪が変化して透磁率が下がる。これに伴い、磁性素子１７のインダクタンスが下がり、インピーダンスも変化する。インピーダンスの変化率は磁性素子１７の材料の種類と構造とによって一定のカーブを描く。

図３に、磁性素子１７の構成例を示す。
磁性素子１７は、図３（ａ）に示すように端子電極３１を有する基板実装型であり、磁性層の内部にインダクタンスを有するな内部導体３２（コイルなど）を備える。内部導体３２は、図３（ｂ）に示すような積層型、もしくはフィルム層を磁性板で挟み込む形とすることができる。

さらに、周囲への漏れ磁束を低減すると共にインピーダンスを高めて精度を向上させるために、中心部と外周部とで材料を変えても良い。この場合には、中心部は磁歪効果が大きい材料を用い、外周部は高透磁率の材料を適用することが好ましい。

図３（ｃ）に示すように、円心に密着した導体パターンをめっき法などで形成し、ヨークし、さらに磁性樹脂でモールドしても良い。

また、図３（ｂ）に示した積層型の構成の場合には、図３（ｄ）に示すように中央部が厚くとなるように磁性素子１７の上面を凸状やドーム状にしてもよい。このような形状とすれば、磁界が最も集中する中心部に応力が最も強く作用するようになるため、インピーダンスが大きく変化し、読取精度が向上する。

加圧部２２はヒンジ同期部２１を介してヒンジ部１５と連結されているため、上下筐体の開閉に同期した（開き具合に応じた）圧力を磁性素子１７に加える。このため、磁性素子１７のインピーダンスは上下筐体の開閉状態に応じて変化することとなる。上記のように、磁性素子１７のインピーダンスは、連続性のあるカーブを描くように変化するため、上下筐体の開閉状態は連続的に検出できる。

上記構成では、外部磁場を利用して開閉状態を検出するのではなく、磁性素子１７のインピーダンスの変化を検出することによって開閉状態を検出するため、他のデバイスなどに磁気の影響を与えたり、他のデバイスから磁気の影響を受けたりすることはない。よって、実装上の制約が小さく、融通性が高い。

上記構造の開閉角度検出機構の使用例について説明する。
折り畳み型の携帯端末に搭載されている背面スピーカ１２は、画面とは反対方向に音声を発するため、ここから発せられる音は画面を見ながらでは聞き取りにくい。位相を調整することによって音を広げてステレオ効果を持たせる技術もあるが、左右の干渉を抑える必要があるため、大きな音を出力することは困難である。

よって、携帯電話端末には、背面スピーカ１２とは別に正面スピーカ１１が設けられている。
ここでは上部筐体１に正面スピーカ１１を配置した構成を示しているが、下部筐体２に正面スピーカ１１を設けてもよい。ただし、正面スピーカ１１は、レシーバ１３から離れた位置に実装することが好ましい。

制御部２４は、検知した開閉状態に応じて、正面スピーカ１１及び背面スピーカ１２のそれぞれの駆動状態を制御する。これにより、端末の開閉角度に応じて最適な音響空間が得られる。

図４に、本実施形態にかかる携帯電話端末の動作の流れを示す。なお、フロー開始時には携帯電話端末は折りたたまれている。
折りたたまれていた携帯電話端末が開かれると（ステップＳ１０１／Ｙｅｓ）、ヒンジ同期部２１はヒンジ１５と共に回転し、これに伴って加圧部２２の姿勢が変化する。
加圧部２２は、姿勢の変化に応じて磁性素子１７に圧力を加えるため、磁性素子１７のインピーダンスは、上下筐体の開閉状態に応じてインピーダンスが変化する。制御部２４は、インピーダンスの変化を検出する（ステップＳ１０２）。

制御部２４は、磁性素子１７のインピーダンスの変化後の値に応じて上部筐体１と下部筐体２とがなす角度を検知し、その角度において最適な正面スピーカ１１及び背面スピーカ１２の作動条件を読み込む（ステップＳ１０３）。

制御部２４は、正面スピーカ１１及び背面スピーカ１２に対して駆動制御信号を出力する（ステップＳ１０４）。

正面スピーカ１１及び背面スピーカ１２は、制御部２４からの駆動制御信号に応じてそれぞれ出力比率を調整する（ステップＳ１０５）。

制御部２４は、上部筐体１と下部筐体２とのなす角度の変化を監視する（ステップＳ１０６）。

上部筐体１と下部筐体２とのなす角度が変化した場合（ステップＳ１０６／Ｙｅｓ）、端末が閉じられたのでなければ（ステップＳ１０７／Ｎｏ）、加圧部２２は、姿勢の変化に応じて磁性素子１７に圧力を加えるため、磁性素子１７のインピーダンスは、上下筐体の開閉状態に応じてインピーダンスが変化する。制御部２４は、インピーダンスの変化を検出する（ステップＳ１０２）。以下、上記同様にステップＳ１０３以降の処理を繰り返す。

端末が閉じられたのであれば（ステップＳ１０６／Ｙｅｓ）、加圧部２２が磁性素子１７を圧迫しなくなるため、磁性素子１７のインピーダンスが変化する。制御部２４は、インピーダンスの変化を検出する（ステップＳ１０７）。

制御部２４は、正面スピーカ１１及び背面スピーカ１２に対して駆動制御信号を出力する（ステップＳ１０８）。

正面スピーカ１１及び背面スピーカ１２は、制御部２４からの駆動制御信号に応じて、背面スピーカ１２のみから音声が出力されるように出力レベルを変更する（ステップＳ１０９）。
なお、携帯電話端末が開かれなかった場合も（ステップＳ１０１／Ｎｏ）、背面スピーカ１２のみから音声を出力する（ステップＳ１０９）。

なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態は、携帯電話端末を例に説明を行ったが、移動体通信機能を備えない携帯端末に対しても本発明が適用可能であることは言うまでもない。すなわち、ノート型コンピュータ端末や携帯情報端末に対しても適用可能である。
また、上記実施形態においては、筐体表裏のスピーカからの出力比率を端末の開閉角度に応じて変化させる場合を例としたが、端末の開閉角度に応じて表示装置のバックライトの明るさを変化させたり、ライトの明るさを変化させたりしても良い。
このように、本発明は様々な変形が可能である。

本発明の好適な実施の形態にかかる携帯電話端末の構成を示す図である。開閉検知機構の構成例を示す図である。磁性素子の構成例を示す図である。本発明の好適な実施の形態にかかる携帯電話端末の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１上部筐体
２下部筐体
１１正面スピーカ
１２背面スピーカ
１３レシーバ
１４スピーカ
１５ヒンジ部
１６加圧機構部
１７磁性素子
２１ヒンジ同期部
２２加圧部
２３基板
２４制御部
３１端子電極
３２内部導体

Claims

ヒンジを介して開閉自在に連結された第１の筐体と第２の筐体との開閉角度を検出する開閉角度検出装置であって、
前記第１及び第２の筐体の一方に収容された磁性素子と、
前記ヒンジの開閉角度に応じた強さで前記磁性素子を圧迫してインピーダンスを変化させる加圧手段と、
前記磁性素子のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段と、
を有し、
前記磁性素子は、中心部と外周部とが異なる材料で形成されており、前記中心部の材料は前記外周部の材料よりも磁歪効果が高く、前記外周部の材料は前記中心部の材料よりも透磁率が高く、上面の中央部が厚くなるように前記磁性素子の上面を凸状もしくはドーム状にしたことを特徴とする開閉角度検出装置。
前記加圧手段は、
前記磁性素子を圧迫してインピーダンスを変化させるための加圧部材と、
前記加圧部材の姿勢を前記ヒンジの開閉角度に応じて変化させて前記磁性素子との接触圧を連続的に変化させる手段とを有することを特徴とする請求項１記載の開閉角度検出装置。
前記加圧部材は、前記磁性部材との接触方向に沿った断面の形状が楕円であることを特徴とする請求項２記載の開閉角度検出装置。
前記磁性素子は、前記加圧部材との接触箇所に近い位置ほど加圧方向に垂直な断面積が小さいことを特徴とする請求項２又は３記載の開閉角度検出装置。
請求項１から４のいずれか１項記載の開閉角度検出装置を備えた折り畳み型電子機器。
前記第１及び第２の筐体の一方は、折りたたんだ場合に内側となる側に配置された表示装置と、
該表示装置と同じ方向に音声を出力する第１のスピーカと、
該表示装置と反対方向に音声を出力する第２のスピーカとを備え、
前記インピーダンス検出手段の検出結果に応じて、前記第１のスピーカからの音声出力と前記第２のスピーカからの音声出力との比率を変化させることを特徴とする請求項５記載の折り畳み型電子機器。
前記第１及び第２の筐体の一方は、折りたたんだ場合に内側となる側に配置された表示装置と、
該表示装置を筐体内から照明するバックライトとを有し、
前記インピーダンス検出手段の検出結果に応じて、前記バックライトが発する照明光の光量を変化させることを特徴とする請求項５記載の折り畳み型電子機器。
前記第１及び第２の筐体の一方は、筐体外へ光を発する発光手段を有し、
前記インピーダンス検出手段の検出結果に応じて、前記発光手段が発する光の光量を変化させることを特徴とする請求項５記載の折り畳み型電子機器。
移動体通信機能を備えた無線通信端末であることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項記載の折り畳み型電子機器。