JP5232646B2 - 民生用電子機器のための内部光ファイバヒンジシステム - Google Patents

Description

本出願は、２００５年７月２５日に出願された米国非仮特許出願通番第１１／１８８，４３７号に基づく優先権を主張する。

本発明は、一般的には民生用電子通信およびオーディオビジュアル機器の分野に関し、より具体的にはこのような機器のカバーとベース（基部）との間の、より速い情報転送速度のために光ファイバの利用を可能にするヒンジシステムに関する。

年間２桁の成長によって、２００４年１０月現在で米国には推定１億７千万人の携帯電話加入者が存在していた。携帯電話とポケベル（Pager）に加えてビデオまたはディジタルカムコーダー（ディジタル録画再生ビデオカメラ）といった他の携帯型民生用電子機器もまた極めて広く普及している。電話およびカムコーダーのビデオスクリーンまた更にキーパッドまたは他の制御機器は損傷を受け易いので、ヒンジの周りに「フリップして（跳ね上げ式に）」開き、あるいはスクリーンの面に沿ってスライド（滑動）して、スクリーンを見せたり隠したりするカバーまたは蓋を使用することが知られている。多くの場合、種々の動作可能位置を与えるために、カバーはスクリーンを取り囲み、通常はヒンジの回転軸に垂直な第２の軸の周りに旋回できる。ヒンジ止めされた蓋もまた、機器の全体サイズを減らすために用いられ、それによって機器を消費者にとって、より携帯し易く魅力的にする。

現在、携帯電話およびカムコーダーといった機器は通常、ダイヤルパッド／ベース部分をこのような機器の表示部に電気的に接続するために、ハーネスのような仕方で共に取り付けられた３０本以上の銅ワイヤを有する可撓性電気回路を使用する。中でも、より高解像度の静止カメラ、ビデオカメラおよびカメラ電話のために、そしてデータおよびビデオコンテンツさえも電話に送信するために利用できるより広い帯域幅のために、より多くのデータを送信する絶え間なく増加する需要により、通常の銅ワイヤは、必要とされる速度で必要な情報量を送信できない。したがって接続の容量と速度とを、また送信される情報を増加させるためのシステムと方法とを見出す必要が生じている。

光ファイバが所望の速度で必要な情報量を送信できることは知られているが、通常、実質的に水平な軸の周りに回転するフリップヒンジの操作と実質的に垂直な軸の周りにも回転する、スクリーンを収容するツイスト蓋またはカバーの操作は現在、より多くの情報をより速く送るために必要とされる光ファイバを挿入することを困難にしている。特に中でもガラスまたはプラスチックファイバは、もしこのファイバがフリップおよび／またはツイスト蓋の操作時に大きく曲げられすぎると、破損する可能性があり、それによってそれの情報伝送能力を破壊する可能性がある。したがってこれらの問題を克服するために、民生用電子機器がフリップ式に開いたり閉じたり、および／または、これに実質的に垂直である軸の周りにひねられること可能にするヒンジアセンブリまたはシステムを有する携帯電話または無線電話またはカムコーダーといった民生用電子機器のベース部分とスクリーン部分との間でデータを転送するために光ファイバを利用するためのシステムを製造する必要が存在する。

本発明は、１本の回転軸の周りでのスクリーンに関するベースまたはキーパッドのフリップ式開放を可能にし、更にまた第２の回転軸の周りでのベースに関するスクリーンのツイストを可能にする電話およびカムコーダーといった民生用電子機器の環境において、比較的脆弱な光ファイバの、より速いデータ転送速度の利点を利用できるようにする。

本発明は、機器電話またはカムコーダーまたはラップトップコンピュータといった従来のヒンジ付き民生用電子機器に対する改良であり、ヒンジ付き機器が光ファイバを利用する方法が独特で従来技術に対する改良を備えるものである。跳ね上げ型携帯電話のための本発明のヒンジシステムの一実施形態は、携帯電話のベースと蓋との間に光ファイバが安全に延びることを可能にするために、入れ子式に（多段望遠鏡式に）互いに回転可能にぴったりと嵌合した実質的に剛性の複数の管状部材を備える。図および開示内容は携帯電話に関して本発明の種々の実施形態を例示しているが、本発明は種々のヒンジ付き通信機器および／または民生用電子機器に適用可能であり、ここに図示され開示される特定のタイプの製品実施形態に限定されない。

フリップ型の携帯電話のためのヒンジの第１の実施形態は、ベースと蓋とにおけるそれぞれペアになっている光源と検出器との間で光ファイバが情報を伝送することを可能にするためにベースと蓋との間に延びる中空の導管を形成する１対の実質的にＬ字形で実質的に剛性の管状部材を備える。この導管はまた、電話がフリップ式に開閉されることを可能にするヒンジとしても機能する。特に第１の実質的にＬ字形で実質的に剛性の管状部材は、ベース内に延びて、ブラケット、ファスナー、接着、成形または他の既知の取付け方式によってこのベースに取り付けられる第１の端部（下部の端部）を有する。第２の端部は電話の水平フリップ軸に実質的に沿って延びる。第２の実質的にＬ字形で実質的に剛性の上部管状部材は、蓋内に延びて蓋に取り付けられる第１の端部と、実質的に水平フリップ軸に沿って延びて、これに取り付けられる第２の端部とを有する。実質的に剛性の管状部材の第２の端部は、蓋が開位置と閉位置との間で回転させられる、またはフリップされるときに下部管状部材に関する上部剛性管状部材の回転運動を可能にするような仕方でこれらの端部の一方が他方の端部内に入れ子式に嵌合するようにサイズ決めされる。

もし携帯電話が、蓋が：（１）フリップされること、および（２）フリップ軸に関して垂直な軸の周りにひねられることを許容するならば、本発明の代替実施形態は、回転を可能にするように重なり合って入れ子式に接続される少なくとも３個の実質的に剛性の管状部材を備える。これらの管状部材はまた、ベースと蓋との間に置かれた光ファイバがベースと蓋に在るそれぞれの光源と検出器との間で情報を伝送することを可能にするためにベースと蓋の間に延びる導管を形成するようにも機能する。特にこの導管は、電話のベース内に延びて、これに取り付けられる第１の端部を有する第１または実質的にＬ字形で実質的に剛性の下部管状部材を備える。第２の端部は、水平フリップ軸に実質的に沿って延びる。第２の中央の実質的にＬ字形で実質的に剛性の管状部材は、水平フリップ軸に実質的に沿って延びる第１の端部と垂直フリップまたはツイスト軸に実質的に沿って延びる第２の端部とを有する。実質的に剛性の上部管状部材は垂直フリップまたはツイスト軸に実質的に沿って延びる。中央管状部材の端部と下部管状部材および上部管状部材のそれぞれの端部は取り付けられるが、この場合、電話の蓋がフリップ式に開閉されるときに中央部材が下部管状部材の周りに回転できるように、また蓋が垂直フリップまたはツイスト軸の周りにひねられるときに上部管状部材が中央管状部材の周りに回転できるように取り付けられる。したがってこの導管は、機器の中に入れられた光ファイバを保持して保護するばかりでなく、ベースに関する蓋のフリップ式開閉と、ベースに関する蓋のひねりと、を可能にするこのような機器のヒンジとして機能し得る。

本発明の更に別の実施形態では、光ファイバは、ベースと蓋との間に延びる中空でスプリング状の柔軟な鞘を通って延びることができ、これにより、蓋が開位置と閉位置との間で旋回させられるとき、および／または垂直軸の周りにひねられるとき、鞘がその中に入れられた光ファイバを損傷することなく同様に動く、または回転することができる。この鞘は、機器自転車のキャリパーブレーキ・ケーブルアセンブリの金属ケーシングの、細い、きつく渦巻状に巻かれたリボン状構造のように構成され得、これにより、光ファイバが機器の従来のヒンジの機械的部分を安全に通り抜けるための中空の中央通路を与えることができる。したがって光ファイバは、過剰な屈曲から保護され、しかもこの鞘は、ある程度の許容可能な屈曲を可能にする。

もし携帯電話の蓋が、開位置と閉位置にベースに関してスライドするならば、本発明のヒンジシステムの更なる実施形態は、光ファイバを取り囲むための柔軟なスプリング状の鞘であって、好ましくはアーチ状の形状を持っており、蓋がベースに関して動かされるときに実質的に平面のベース内の空洞内を移動することが可能である柔軟なスプリング状の鞘を備える。

開示された実施形態の各々は更に、複数の光ファイバがベースと蓋との間でどちらの方向にも多数のタイプまたはセットの信号と情報とを伝送することを可能にするための複数のペアになった光源と検出器とを更に備えることができる。ヒンジはまた、電気ワイヤがベースから蓋に、または蓋からベースに電力を供給することを可能にするために追加の管状部材を備えることもできる。

代替として、もし機器の既存のヒンジが内部通路を形成するために十分な内部空間を用意するならば、光ファイバはこの光ファイバの周りに保護用の管または鞘があってもなくても、ベースから蓋へ引かれることが可能である。

したがって、より速い伝送速度を可能とする光ファイバを含む民生用電子機器のための新しい改良されたシステムを提供することが、本発明の目的である。

本発明の別の目的は、より速い速度でデータを搬送するための脆弱な光ファイバを破損することなく使用できるようにする民生用電子機器のためのヒンジシステムを提供することである。

本発明の更に別の目的は、ヒンジシステム内の光ファイバを保護された仕方で動作可能に保持し、システム内に入れられた光ファイバを損傷することなく、スクリーンまたはタッチパッドを保持するカバーに関するベースのフリップ式開閉と、更にベースに関する蓋またはカバーのひねりと、の両方を可能にするヒンジシステムを提供することである。

本発明の他の目的、特徴および利点は、同様の参照数字が同様の部分を指す、添付紙面の図面に関連付けて考慮される下記の詳細な開示から明らかになるであろう。

本発明は多くの異なる形式の実施形態を許容可能であるが、本開示は本発明の原理の単なる例示であると考えられるべきであり、適用は付属の請求項にだけ限定されるという理解をもって、幾つかの特定の実施形態が図面に示され、ここに詳細に説明されるであろう。

本発明は、一般にベースとこのベースにヒンジ止め的に取り付けられた蓋とを備える民生用電子機器のためのシステムに向けられている。図と説明はフリップ（跳ね上げ）、スライド（滑動）および／またはツイスト（ひねり）型の携帯式またはセルラー式電話を開示するが、本発明がカムコーダー、ＰＤＡおよびタブレットといった、しかしこれらに限定されないフリップ、スライドおよび／またはツイスト型のヒンジ構造を利用する如何なるタイプの電子通信機器にも利用可能であることが認められる。

図を参照すると、一般に番号１０によって示される本発明のヒンジ付き通信機器は、ベース１２と、蓋１４と、ヒンジアセンブリ１６、６０または８８と、少なくとも１つの光ファイバ１８と、少なくとも１つの光源２０と、光ファイバ１８を通して光を送信しまた光ファイバ１８から光を受信する、ペアになっている検出器２２と、を有するものとして示されている。この機器は、フリップヒンジ１６、フリップアンドツイストヒンジ６０およびスライドヒンジ８８を含むがこれらに限定されない、電子通信機器による使用のための既知のタイプのヒンジのうちの任意のタイプのヒンジアセンブリを備えても、備えなくてもよい。フリップヒンジ１６は、フリップヒンジ１６の周りに蓋１４を回転させることによって蓋１４が開かれ、閉じられ、またある幾つかの機器では蓋が回転させられ、またはひねられることを可能にする連結装置である。これらのヒンジまたは通信機器の各々は、好適には、これに収容されている光ファイバに対する損傷を防止するために、蓋の過剰な横方向の動きおよび／または水平軸および垂直軸の周りの蓋の過剰な回転を防止するストッパ（図示せず）を含む。

携帯電話の場合、蓋は好適にはそれの内部表面に表示スクリーン２４を備えることが認められる。適当な表示スクリーンの例は、液晶表示機器（ＬＣＤ）を含むが、これに限定されない。携帯電話１０はまた、本技術分野で一般に知られたタイプのキーパッド２６とスピーカ２８とマイクロフォン３０とを備える。

本発明の範囲から逸脱することなく、光ファイバのためにガラス等の種々の異なる材料が使用可能であり（「ＧＯＦ」）、好適な材料は直径２５０ミクロンのプラスチック光ファイバ（「ＰＯＦ」）である。特に光ファイバは好適には、設置に先立って予め僅かにひねられた長ピッチファイバを有するプラスチックファイバから作られる。このプレローディング（事前加重）は、ヒンジが回転させられるときにファイバが真っ直ぐになろうとする際の損失を最小にするために役立つ。ＰＯＦはまた、柔軟性を最大にして破損を防止するために、きつく巻かれたらせん状スプリングのように予め渦巻状に巻かれることも可能である。同様に光ファイバのための既知の光源の如何なるものでも使用可能であるが、光源は好適にはＶＩＸＥＬまたは垂直空洞（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃａｖｉｔｙ）ＬＥＤである。本発明のヒンジシステムを通る情報の転送速度は、理想的には少なくとも１．３ギガバイト／秒である。このヒンジシステムが動作可能でなければならない温度範囲は、摂氏４０度から摂氏８５度の間である。

図１、２を参照すると、フリップヒンジタイプ（跳ね上げヒンジ型）の携帯電話での使用のための本発明のフリップヒンジの第１の実施形態が示されている。フリップヒンジ１６は一般に、ベース１２内に延びる第１の端部４０ａと、好適には実質的にフリップ軸４４に沿って延びる第２の端部４０ｂとを有する実質的にＬ字形で実質的に剛性の下部管状部材４０と;蓋１４内に延びる第１の端部４２ａと、実質的にフリップ軸４４に沿って延びる第２の端部４２ｂとを有する実質的にＬ字形で実質的に剛性の上部管状部材４２と；を備える。こうして、この管は、光ファイバがベースと蓋との間を通るための導管を与える。

下部管状部材４０の第２の端部４０ｂの直径は好適には、第２の端部４０ｂが上部管状部材４２の第２の端部４２ｂ内に入れ子式に受け入れられて、蓋１４が開いた位置と閉じた位置との間で旋回するときに下部管状部材４０に関して回転できるように、上部管状部材の第２の端部４２ｂの直径より僅かに小さいようにサイズ決めされる。管状部材４０および４２の第２の端部４０ｂおよび４２ｂの間の直径差は、上部管状部材４２が下部管状部材４０に関して回転することを可能にしながら、汚染物などから光ファイバを保護することができるように決められる。上部管状部材の第２の端部は下部管状部財の第２の端部を入れ子式に受け入れるように示されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、上部管状部材の第２の端部が下部管状部材の第２の端部内で回転するように、下部管状部材が上部管状部材を受け入れるようにサイズ決めされることが可能であることが認められる。本発明のヒンジシステムは、蓋がベースに関してフリップ式に開閉することを可能にするヒンジとして役立つこともできるし、あるいはこのシステムは機器に設けられた従来の機械式ヒンジと連携して機能することもできる。

さて図３、４を参照すると、フリップアンドツイスト型（跳ね上げ・ひねり型）携帯電話での使用のための本発明のフリップヒンジの代替実施形態が示されている。フリップヒンジ６０は一般に、ベース１２内に延びる第１の端部６６ａと、好適には実質的に水平フリップ軸４４に沿って延びる第２の端部６６ｂとを有する実質的にＬ字形で実質的に剛性の下部管状部材６６と;実質的に垂直ツイスト軸６８に沿って延びる第１の端部６４ａと、実質的に水平フリップ軸４４に沿って延びる第２の端部６４ｂとを有する実質的にＬ字形で実質的に剛性の中央管状部材６４と；蓋１４内に延びる第１の端部６２ａと、実質的に垂直ツイスト軸６８に沿って延びる第２の端部６２ｂと、を有する実質的に真っ直ぐで実質的に剛性の上部管状部材６２と；を備える。本発明のヒンジシステムは、蓋がベースに関してフリップ式に開閉すること、および／またはひねることを可能にするヒンジとして役立つこともできるし、あるいはこのシステムは機器に設けられた従来の機械式ヒンジと連携して機能することもできる。

好適な実施形態では下部および上部管状部材６２、６６の直径は好適には、上部管状部材の端部が入れ子式に（伸縮自在に）受け入れられて垂直軸６８の周りを中央管状部材６４に関して回転できるように、また下部管状部材６６が入れ子式に受け入れられて蓋１４が開位置と閉位置との間で旋回するときに水平軸の周りを中央管状部材６４に関して回転できるように、中央管状部材６４の第１、第２の端部の直径より僅かに小さいようにサイズ決めされる。管状部材の端部間の直径差は、上部および下部管状部材６２、６６が中央管状部材６４に関して回転することを可能にしながら、汚染物などから光ファイバ１８を保護することができるように決められる。中央管状部材は上部および下部管状部材に受け入れられるように示されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、中央管状部材が、上部および下部管状部材の端部を入れ子式にまた回転可能に受け入れるようにサイズ決めされることが可能であることが認められる。

さて図５〜８を参照すると、本発明の範囲から逸脱することなく、光ファイバ１８が複数の実質的に剛性の管状部材ではなくスプリング状の柔軟な鞘８０を通って延びることができることが認められる。スプリング状の柔軟な鞘は、金属の、または弾性を有する他の既知の材料の渦巻状に巻かれた細いストリップから作られることが可能であり、これにより、蓋が開位置と閉位置との間で旋回し、および／または機器の従来の水平または垂直な機械式ヒンジと連携して蓋が垂直軸の周りでひねられるときに、鞘が同様に動き、または回転ことができる。破損と高損失とを防止するために鞘の特性は好適には、鞘の曲げまたは動きの範囲を限定し、これにより、光ファイバを安全な領域内に保持して、その破損または過剰な損失を防止する。

さて図９、１０を参照すると、スライド蓋タイプの携帯電話での使用のための本発明のヒンジシステムの代替実施形態が示されている。ヒンジ８８は一般に、光ファイバ１８を取り囲む柔軟なスプリング状の鞘９０を備える。一実施形態ではスプリング状の鞘９０は、ベース１２における鞘９０の実質的に横向きの動きに適合するためにアーチ型に形成される。操作時にスプリング状の鞘９０は、蓋１４が開位置と閉位置との間でスライドするときベース１２内の空洞（図示せず）内で必要に応じて動く。

更なる実施形態（図示せず）では光ファイバは、外側の鞘または管を持つ、または持たない機器内に存在する既存の通常のヒンジにおいてベースと蓋との間の内部通路を通り抜けることができる。同様にスプリング状の鞘は、機器に設けられた通常のヒンジの外側輪郭に従うことによって蓋とベースとの間を通ることができる。

図１１に示されるように、複数の、ペアとなる光源と検出器は、本発明の範囲から逸脱することなく蓋１４とベース１２との間に延びる複数の光ファイバ１８で使用可能であることが認められる。更に第２の鞘または管（図示せず）は電気ワイヤを通して電力を搬送するためにヒンジシステムで使用可能であり、および／または回路のための陰極部または接地部として機能することが可能である。

上記の教示を考慮し、本発明の多くの修正形と変形が可能である。したがって付属の請求項の範囲内で、本発明が特定的に説明されたものとは異なるように実施可能であることは理解されるべきである。ここに開示された本発明の構成、動作および構造詳細において種々の修正、変更および変形例が、本発明の精神と範囲から逸脱することなく実施可能である。本開示は、本発明を限定することなく例示するように意図されている。

本システムの設計は、ここに述べられた図面の説明にしたがってより良く理解され得る。各図の簡単な説明が、ここに含まれる。
光ファイバがベースと蓋との間に延びることを可能にするための管を示す本発明のフリップヒンジ通信機器の上面図である。 図１のフリップヒンジ通信機器のヒンジ付き領域の部分拡大図である。 光ファイバがベースと蓋との間に延びることを可能にするための管を示す本発明のフリップアンドツイスト型ヒンジ通信機器の上面図である。 図３のフリップアンドツイスト・ヒンジ通信機器のヒンジ付き領域の部分拡大図である。 光ファイバがベースと蓋との間に延びることを可能にするためのスプリング状の鞘を示す本発明のフリップヒンジ通信機器の別の実施形態の上面図である。 図５のフリップヒンジ通信機器のヒンジ付き領域の部分拡大図である。 光ファイバがベースと蓋との間に延びることを可能にするためのスプリング状の鞘を示す本発明のフリップアンドツイスト・ヒンジ通信機器の別の実施形態の上面図である。 図７のフリップアンドツイスト・ヒンジ通信機器のヒンジ付き領域の部分拡大図である。 光ファイバがベースと蓋との間に延びることを可能にするためのスプリング状の鞘を示す本発明のスライドヒンジ通信機器の上面図である。 図９のスライドヒンジ通信機器のスプリング状の鞘の一部分の部分拡大図である。 多数のファイバと光源と検出器と共に使用するための本発明のスプリング状の鞘の上面図である。

Claims (9)

1. ベースと蓋とを有する民生用電子機器のためのヒンジシステムであって、
   前記蓋に前記ベースを接続するヒンジと、
   前記ベースと前記蓋との間に延びていて、第１の端部と第２の端部とを有する少なくとも１つの光ファイバと、
   前記少なくとも１つの光ファイバの前記第１の端部の近くに動作可能に配置された光源と、
   前記少なくとも１つの光ファイバの前記第２の端部の近くに動作可能に配置された検出器と、
   前記ベースと前記蓋との間に延び、前記蓋と同様に動き、前記少なくとも１つの光ファイバを取り囲んで保護するための保護用の柔軟なスプリング状の鞘と、を備えるヒンジシステム。
2. 前記スプリング状の鞘は金属の渦巻状に巻かれたストリップを備える、請求項１に記載のヒンジシステム。
3. 前記ヒンジは、開位置と閉位置との間で前記ベースに関して前記蓋を回転させるための水平フリップ軸を画定し、また前記スプリング状の鞘は前記蓋が前記ベースに関して回転させられるのを可能にするよう、前記水平フリップ軸に沿って延びる中央部分を備える、請求項１又は２に記載のヒンジシステム。
4. 前記蓋はそれを通って延びる垂直ツイスト軸を画定し、また前記スプリング状の鞘は前記蓋が前記ベースに関してひねられるのを可能にするために前記垂直ツイスト軸に沿って延びる上部部分を備える、請求項１〜３のいずれかに記載のヒンジシステム。
5. 前記機器はフリップタイプ電話である、請求項１〜３のいずれかに記載のヒンジシステム。
6. 前記機器はフリップアンドツイストタイプ電話である、請求項１〜４のいずれかに記載のヒンジシステム。
7. 前記蓋は前記ベースに関してスライドする、請求項１又は２に記載のヒンジシステム。
8. 前記柔軟なスプリング状の鞘は、少なくともアーチ型の形状である、請求項７に記載のヒンジシステム。
9. 前記ベースは空洞を備え、また前記スプリング状の鞘は、前記蓋が開位置または閉位置に前記ベースに関してスライドさせられるとき前記空洞内を移動する、請求項７又は８に記載のヒンジシステム。

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