KR20060111368A - 낙하 검출 장치 - Google Patents

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KR20060111368A
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야스노리 아베
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히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 회전을 수반하는 낙하를 검출할 수 있는 낙하 검출 장치를 제공한다. 가속도 검출부가 출력하는 가속도 신호의 파형, 또는 각속도 검출부가 출력하는 각속도 신호에 기초하여, 회전을 수반하는 낙하를 검출한다. 또한, 가속도 검출부가 검출하는 가속도 및 각속도 검출부가 검출하는 각속도에 의해서, 보호 대상 기기의 무게 중심점 가속도를 연산한다. 보호 대상 기기가 회전하면서 낙하하는 경우에도, 검출되는 가속도 또는 각속도로부터 기기의 낙하를 검출할 수 있다. 또한, 회전의 영향을 받지 않는 무게 중심점 가속도를 연산함으로써, 보호 대상 기기가 회전하고 있더라도 정밀도 좋게 기기의 낙하를 검출할 수 있다.
낙하, 회전, 축 방향, 가속도, 각속도, 무게 중심, 보호 대상 기기

Description

낙하 검출 장치{FREE FALL DETECTION DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예인 낙하 검출 장치의 기능 블록도.
도 2A, 도 2B는 회전 판정 처리의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 회전 판정 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 낙하 판정 방법의 적용 범위를 나타내는 도면.
도 5A, 도 5B, 도 5C는 본 발명의 다른 실시예인 낙하 검출 장치의 기능 블록도.
도 6A, 도 6B, 도 6C는 본 발명의 다른 실시예인 낙하 검출 장치의 기능 블록도.
도 7A, 도 7B, 도 7C, 도 7D, 도 7E는 도 6C의 실시예의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 8A, 도 8B는 본 발명의 또 다른 실시예인 낙하 검출 장치의 기능 블록도.
도 9는 본 발명에 따른 낙하 검출 장치가 탑재되는 휴대 기기의 실시예를 나타내는 도면.
도 10A, 도 10B는 낙하 검출 장치의 설계 지원 시스템을 나타내는 도면.
도 11A, 도 11B는 낙하 검출 장치 설계 지원 시스템의 인터페이스의 일례를 나타내는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1101 : 가속도 센서
1102 : 낙하 판정부
1103, 1104 : 논리 연산부
1105 : 회전 판정부
1106 : 낙하 검지 출력 단자
1107 : 스위치부
1108 : 셀렉터부
1109 : 매트릭스 스위치부
1110 : 각속도 센서
1111 : 무게 중심점 가속도 산출부
1112 : 무게 중심 위치, 센서 위치, 관성 모멘트 정보 입력부
1113 : 기하 형상 변형 정보·탈착 기기 정보 입력부
1114 : 각속도 센서 접속부
1115 : 가속도 센서 접속부
1116 : 파라미터 설정 단자
1117 : 상대 관계 판정부
1203 : 탈착 가능 부품
1204 : 마이크로컴퓨터
1205 : 프로그래밍 단자
1209 : 호스트 CPU
1210 : 가속도 출력 단자
1211 : 가속도 센서 모듈
1701 : 필터 특성 조정부
1702 : 고역 통과 필터부
1703 : 저역 통과 필터부
1704 : 연산부
1705 : 비교부
1706 : 논리 연산부
1707 : 회전 판정 출력부
1708 : 가속도 입력부
1709, 1710 : 비교 판정치 유지부
1711 : 전력 연산부
1905 : 가속도 센서 본체
1906 : 보
1907 : 추
1908 : 피에조 저항 소자
[특허 문헌 1] 일본 특개 2000-241442호 공보
본 발명은 회전을 수반하는 낙하를 검출할 수 있는 낙하 검출 장치에 관한 것이다.
낙하 종료 시를 미리 앎으로써, 충격내력을 향상시키는 것이 가능한 장치로서, 자기 디스크가 있다. 자기 디스크에 있어서는, 헤드가 디스크 상에서 데이터의 기입 및 판독을 행할 수 있는 상태보다도, 헤드가 퇴피 영역으로 이동하여 데이터의 기입 및 판독을 행하지 않는 퇴피 상태가 충격내성이 크다. 따라서, 낙하를 검지하여 착지 전에 헤드를 퇴피 상태로 이행하면, 낙하에 대한 자기 디스크의 충격내성을 높일 수 있다.
가속도 센서를 이용하여, 상기 기능을 실현하는 종래 기술로서, 동일 평면 형상에 없는 3축 방향(예를 들면, 상호 직교하는 x, y, z축)의 가속도 센서의 출력이 동시에 대략 0으로 됨으로써 자유 낙하를 판정하는 기술이 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
상기 종래 기술에서는, 보호 대상 기기가 회전을 수반하면서 낙하할 경우, 가속도 센서가 원심력을 검출하게 된다. 이 때문에, 전체 축의 가속도 센서 출력이 동시에 대략 0으로 되지 않아, 낙하를 검출할 수 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 회전을 수반하는 낙하를 검출할 수 있는 낙하 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 낙하 검출 장치는, 가속도 검출부가 검출하는 가속도의 파형, 또는 각속도 검출부가 검출하는 각속도에 기초하여, 회전을 수반하는 낙하를 검출하는 회전 판정부를 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 낙하 검출 장치는, 가속도 검출부가 검출하는 가속도 및 각속도 검출부가 검출하는 각속도에 의해서, 보호 대상 기기의 무게 중심점 가속도를 연산하는 무게 중심점 가속도 산출부를 구비한다.
<실시 형태>
도 1은 본 발명의 일 실시예인 낙하 검출 장치의 기능 블록도이다. 우선 가속도의 임계치를 이용하는 낙하 검출부의 동작을 설명한다. 동일 평면 형상에 없는 3축 방향(상호 직교하는 x, y, z축)의 가속도를 검출하는 가속도 검출부인 다축 가속도 센서(1101)에서 검출한 각 축 방향의 가속도에 관한 것으로, 낙하 판정부(1102)에 의해서 임계치 판정 처리를 실시한다. 임계치 판정 결과를 논리 연산부(1103)에 의해서 논리곱을 취하고, 모든 축의 가속도가 임계치보다 작은 값으로 되는 경우, 즉 대략 0으로 되는 경우에 낙하 상태라고 판단하여, 낙하 검지 출력 단자(1106)로부터 판정 결과를 출력한다. 여기서 Atx, Aty, Atz는 각 축 방향의 낙하 판정용 가속도 임계치이며, 예를 들면 0.4G 등 0G에 가까운 값으로 한다.
또한, 본 실시예에서는, 다축 가속도 센서(1101)로부터의 출력에, 회전 판정부(1105)에 의해서 회전 판정 처리를 실시한다. 회전 판정부(1105)에서는, 회전을 수반하는 낙하 중의 원심력에 의한 가속도 파형의 특징으로부터 회전을 판단한다. 회전 판정 처리 결과는 논리 연산부(1104)에 의해, 전술한 임계치 판정 결과와 더불어 판정하여, 낙하 검지 출력 단자(1106)로 출력한다. 또한, 임계치 판정 결과 즉 비 회전 시의 낙하 판정 결과와 회전 시의 낙하 판정 결과는, 논리 연산부(1104)를 거치지 않고, 각각 개별로 출력하여도 된다.
도 2A, 도 2B에 회전 판정 처리 시의 일례를 도시한다. 도 2A는 1축 분의 회전 판정부를 도시한다. 본 처리에서는 낙하 중의 회전에 수반하여, 낙하 보호 대상 기기에 설치한 가속도 센서에서 검출되는 가속도 파형이, 비교적 매끄러운 정현파에 가까운 파형을 나타낸다고 하는, 본 발명자가 얻은 새로운 지견을 이용한 것이다. 정현파에 가까운 파형의 경우, 도 2B에 도시한 바와 같이, 가속도 파형의 스펙트럼은, 저주파 성분 PL에 비하여 고주파 성분 PH가 적은 형상을 나타낸다. 따라서, 임의의 주파수 fc를 경계로 한 고주파 성분과 저주파 성분의 파워의 비를 지표로 할 수 있다. 구체적으로는, 도 2A에 있어서, 가속도 입력부(1708)로부터의 가속도치를, 주파수 fc를 경계로 각각 고주파 성분 및 저주파 성분을 추출하는 고역 통과 필터부(1702) 및 저역 통과 필터부(1703)에 의해서 고주파 성분과 저주파 성분으로 나눈다. 이들 성분은, 전력 연산부(1711)에 의해 각각 전력치로 변환하고, 연산부(1704)에 의해서, 고주파 성분의 전력치를 저주파 성분의 전력치로 나눈 연산을 행한다. 연산 결과는 비교부(1705)에 의해서, 비교 판정치 유지부(1709)에 유지된 전력비의 임계치와 비교한다. 연산 결과가 임계치보다도 작은 경우, 즉 정현파에 가까운 파형의 경우에는, 비교부(1705)의 출력이 논리치 1로 된다. 여기서, 고주파와 저주파의 경계 fc는 필터 특성 조정부(1701)에 의해 설정된다. 한 편, 가속도 입력부(1708)로부터의 가속도치를 필터부를 통하지 않고서 전력 연산부(1711)에 의해 전체 전력치로 변환한다. 이 전체 전력치와 비교 판정치 유지부(1710)에 의해 유지되는 전체 전력 임계치가, 비교부에 의해 비교된다. 비교한 결과, 전체 전력치가 전체 전력 임계치보다도 큰 경우, 비교부의 출력이 논리치 1로 된다. 이들 2개의 비교부의 출력치의 논리곱이, 논리 연산부(1706)에 의해 연산되고, 2개의 출력치가 모두 논리치 1인 경우, 논리곱 1 즉 회전을 수반하는 낙하라고 하는 판정 결과가, 회전 판정 출력부(1707)로부터 출력된다. 또한, 가속도 파형의 전체 전력치를 연산하는 것은, 연산부(1704)에 의한 제산에 있어서, 분모·분자가 모두 작은 값일 때에 우발적으로 회전 상태와 동일한 정도의 연산 결과(몫)를 출력하는 경우가 있기 때문이다. 또한, 본 실시예에서는, 전체 전력치의 하한치로 마스크를 행했지만, 상한치를 이용하는 윈도우 컴퍼레이터로 함으로써, 임펄스 형상의 가속도에 의한 오동작을 경감하여, 판정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 3에 회전 판정 결과의 일례를 도시한다. 파형(1801)이 가속도치, 파형(1802)이 낙하 중의 회전을 판정한 결과 즉 도 2A에서의 회전 판정 출력부(1707)의 출력이다. 파형(1802)의 꼭대기부(Rot)가 자유 낙하 중의 회전을 검출한 상태, 바닥부(Not Rot)가 비 검출 상태이다. 가속도의 파형이 대략 정현파 형상을 나타내는, 회전을 수반하는 낙하 시(1803)와, 파형(1802)의 회전을 검출한 상태 부분은 거의 일치하고 있다. 또한, 가속도 파형이 대략 정현파 형상인 경우에 한하지 않고, 비교적 매끄럽고, 고주파 성분이 적은 반복 파형이면, 도 2A, 도 2B에 도시한 회전 판정 처리를 적용할 수 있다.
여기서, 도 1에서의 각 축 방향의 회전 판정 처리(1∼3)는, 도 2A, 도 2B에 도시한 것에 한하지 않고, 다양한 판정 처리가 가능하며, 또한 반드시 동일한 처리가 아니어도 된다. 이것은 보호 대상 장치의 질량 분포에 의존하여, 각 축 방향의 주 관성 모멘트치가 일반적으로 동일하지 않기 때문에, 각 축 방향의 가속도 파형의 특징이 상이하기 때문이다. 따라서, 보호 대상 장치의 질량 분포에 기초한 회전 운동의 시뮬레이션이나 질량 분포를 모의한 실험 장치에 의한 실측에 의해, 회전 판정 처리(1∼3)의 내용을 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 주 관성 모멘트(principal moment of inertia)란, 2층의 텐서(tensor)인 관성 모멘트 텐서를 대각화한 것이다. 이하의 기재에 있어서, 관성 모멘트란 주 관성 모멘트를 가리키는 것으로 한다.
도 4에 낙하 판정 방법의 적용 범위를 나타낸다. 검출 가속도가 전체 축 임계치 이하로 됨으로써 검출하는 방법은, 보호 대상 장치의 낙하 시의 회전이 저속인 경우에 적용하고, 회전 판정 처리에 의한 낙하 중의 회전 검출은, 낙하 시의 회전이 고속인 경우에 적용한다. 중간 속도로 회전하는 경우에는, 두 가지 방법의 판정 결과에 적절하게 가중 부여를 한 다음에, 종합적으로 판정한다.
도 5A∼도 5C는 본 발명의 다른 실시예인 낙하 검출 장치의 기능 블록도이며, 회전 판정 처리를, 축마다 비대칭으로 한 경우나 절환 가능하게 한 경우의 실시예를 도시한다.
도 5A는 회전 판정부(1105)를, 1축 예를 들면 x축에 대해서만 형성하는 실시예이다. 통상적으로, 회전 판정의 축을 1개로만 한정하면, 그 축을 중심으로 안정 된 회전이 발생한 경우, 가속도의 변화로부터 회전의 특징을 판정하기가 어렵다. 그런데, 일반적으로 주 관성 모멘트의 값은, 각 축 방향에서 동일하지 않다. 특히 중간 값의 관성 모멘트를 갖는 축 주위의 회전 운동은, 변동이 크고 불안정하다는 것이 알려져 있어, 그 축의 변동을 검출할 수 있는 방향의 가속도 축을 회전 판정 처리용으로 선택함으로써, 회전 판정부(1105)를 1개만으로 줄일 수 있다. 도 5A에서는, x축을 검출축으로 선택하고 있다. 이 경우, x, y, z축 주위의 주 관성 모멘트를 각각, Ix, Iy, Iz라고 하면, Iy> Ix> Iz 혹은 Iz> Ix> Iy의 관계로 되어 있다. 회전 판정 처리부를 1개로만 함으로써, 낙하 검출 장치의 회로 규모, 제조 비용, 소비 전력, 조정 점수를 삭감할 수 있다.
또한, 도 5A의 실시예에서는 바람직하게는, 회전 판정 처리에 이용하는 가속도 검출축이 관성 주축 방향을 벗어나도록 가속도 센서를 설치한다. 이에 의해, 회전 운동의 변동이 커지고, 검출 정밀도가 향상된다. 또한, 일어날 수 있는 회전 상태에 따라서는, 2개 이상의 가속도 검출축, 단 전체 축 수보다 적은 검출축에 대하여 회전 처리 판정부를 설치하여도 된다.
도 5B는 스위치부(1107)와 셀렉터부(1108)에 의해, 회전 판정 처리에 이용하는 축을 선택 가능하게 한 실시예이다. 본 실시예에 의해, 보호 대상 기기 내에서의 가속도 센서를 포함하는 낙하 검출 장치부의 실장 방향의 제약을 완화할 수 있다. 스위치부(1107)와 셀렉터부(1108)에 의한 축의 선택은 보호 대상 기기의 설계 시에 행한다. 또한, 회전 판정부에서의 파라미터 설정치, 예를 들면 도 2A에서의 fc나 임계치 등을 변경하기 위해서, 파라미터 설정 단자(1116)를 구비한다. 본 실 시예 이외의 실시예에서도, 기술은 생략하지만, 파라미터 설정 단자를 설치하여도 된다.
도 5C는 3축 모두를 회전 판정 처리에 사용하는 경우에, 회전 판정 처리에 사용하는 축을 절환하는 실시예를 도시한다. 본 실시예에서는, 매트릭스 스위치부(1109)를 이용하여, 검출축 x, y, z와 회전 판정부(1, 2, 3)의 접속을 임의로 변경할 수 있다. 본 실시예에 의해, 3축 모두를 회전 판정 처리의 대상으로 하면서, 보호 대상 기기 내에서의 가속도 센서를 포함하는 낙하 검출 장치부의 실장 방향의 제약을 완화할 수 있다. 회전 판정 처리에 이용하는 축 수는, 전체 가속도 검출축 수와 반드시 동일할 필요는 없다. 또한, 예를 들면, 회전 판정부(1)만 회로 규모를 요하는 파형 판정을 행하고, 회전 판정부(2, 3)는 회로 규모를 요하지 않는 간편한 처리로 하는 등, 회로 규모를 요하는 회전 판정부의 수와, 가속도 검출축의 수를 서로 다른 수로 하여도 된다. 또한 상대 관계 판정부(1117)를 이용하여, 복수 축의 회전 판정부에 의해 추출된 회전 운동의 특징량의 상대 관계를 이용하여, 회전 판정의 정밀도를 높여도 된다. 상대 관계의 판정 기준의 예로서는, 각 축에서 얻어진 가속도 파형의 중심 주파수의 상대치가 소정의 비율 내로 들어가 있는지의 여부, 혹은, 시간 영역 가속도 파형의 최대 진폭이, 낙하 기간 중에는 각 축 모두 소정의 진폭 내인지의 여부, 등을 들 수 있다. 또한, 상대 관계 판정부는, 도 5C의 실시예에 한하지 않고, 복수의 회전 판정부를 이용하는 다른 구성에 적용해도 된다. 또한, 상대 관계 판정부(1117)를 회전 판정 처리부(1105)의 내부에 포함하여, 복수 축의 회전 판정 처리부(1105) 사이를 상호 접속하는 구성으로 하여도 된 다.
도 6A∼도 6C는 본 발명의 다른 실시예인 낙하 검출 장치의 기능 블록도이며, 가속도 센서와, 각속도 검출부인 각속도 센서(자이로)를 병용하는 실시예를 도시한다.
도 6A는 3축의 가속도 센서(1101)와 1축의 각속도 센서(1110)를 병용하는 실시예이다. 회전 판정부(1105)는 각속도 센서(1110)가 검출하는 각속도 신호 파형의 특징으로부터 회전을 수반하는 낙하를 판정한다. 또한, 도 3A의 실시예와 마찬가지로, 회전 운동의 변동이 큰 축을 각속도 센서(1110)의 검출축으로서 선택하는 것이 바람직하다. 혹은, 각속도 검출축을, 안정된 관성 주축 방향을 벗어나도록 설치하여도 된다.
또한, 도 6B는 3축의 가속도 센서(1101)와 3축의 각속도 센서(1110)를 병용하는 실시예이다. 도 6B의 실시예에 있어서, 회전 판정부는, 가속도 센서 접속부(1115)를 경유하여 가속도 센서(1101)로부터 출력되는 가속도 신호를 입력하고, 각속도 센서(1110)로부터 출력되는 각속도 신호와 병용하여 회전을 수반하는 낙하를 판정한다. 또한, 각속도 센서 접속부(1114)를 분리 가능하게 하여, 각속도 센서가 없는 경우에는 가속도 센서 접속부(1115)를 통하여 가속도 센서가 출력하는 가속도 신호만을 회전 판정 처리에 이용해도 된다. 또한, 각속도 센서의 축 수는 3축에 한정되지 않는다. 또한, 각속도 센서는 가속도 센서와 동일한 패키지 혹은 모듈 내에 실장되어도 되고, 별도의 패키지 혹은 모듈 내에 실장되어도 된다.
도 6C는 가속도 센서로부터의 가속도 신호 및 각속도 센서로부터의 각속도 신호를 이용하여, 보호 대상 기기의 무게 중심점에서의 가속도를 연산하여 낙하를 검출하는 무게 중심점 가속도 산출부(1111)를 구비하는 실시예이다. 본 실시예의 동작을 도 7A 내지 도 7E를 이용하면서 설명한다.
도 7A, 도 7B에 도시하는 좌표계, 축 주위의 각속도(ωa, ωb, ωc) 및 무게 중심(GC)으로부터 가속도 센서 위치로 향하는 위치 벡터(ra, rb, rc)에 대하여, 보호 대상 기기가 낙하 상태에 있고 외력의 작용이 없는 경우에는, 이하의 수학식 1이 성립됨으로써 낙하를 판정할 수 있다. 여기서 Da, Db, Dc는 각각 a, b, c축 방향의 가속도 센서에 의한 가속도 값이다.
Figure 112006011547918-PAT00001
도 7C에 도시한 무게 중심 위치, 센서 위치, 관성 모멘트 정보 입력부(1112)에서는, 상기 수학식 1의 연산에 필요한 정보를 제공한다. 또한, 실제로는, 공기 저항이나 사용하는 센서의 정밀도에 의한 오차를 고려하는 것이 바람직하다. 또한, 보호 대상 장치의 형상이 비대칭형인 경우, 관성 주축의 기울기를 고려하여, 적절하게 좌표 변환을 행한다. 본 실시예에 의해, 보호 대상 장치의 무게 중심 위치의 가속도를 알 수 있으므로, 센서가 보호 대상 장치의 무게 중심 부근으로부터 떨어진 위치에 설치해도 된다. 따라서 센서 실장 위치의 제약이 완화되는 것 외 에, 도 7C와 같이, 무게 중심(GC)이 보호 대상 기기의 외부에 있는 경우에도 적용 가능하다. 또한, 도 6C의 기하 형상 변형 정보·탈착 기기 정보 입력부(1113)를 이용하면, 보호 대상 장치에 무게 중심 위치의 변화를 발생할 수 있는 형상 변화에 관한 정보를 얻을 수 있다. 따라서, 도 7D와 같이, 플립형의 휴대 단말기가 접힌 경우의 무게 중심 위치의 변화를 고려하여, 낙하의 판정을 할 수 있다. 또한, 무게 중심 위치가 변화하면, 수학식 1에서의 무게 중심으로부터 센서까지의 위치 벡터가 변화한다. 무게 중심 위치의 변화를 가져오는 별도 예로서, 도 7E와 같이, 착탈 가능 부품(1203)의 장착이 있다. 착탈 가능 부품에는 기능 추가를 위한 부품 외에, 내장 배터리와는 용량이 상이한 외장 배터리 팩 등도 포함한다. 동일 부품의 장착에 의해 무게 중심 위치가 변화하는 경우(1202)에 있어서도, 기하 형상 변형 정보·착탈 기기 정보 입력부(1113)로부터 입력되는 정보를 이용하여, 무게 중심 위치를 보정한다. 본 실시예에서 설명한 각속도는, 각속도 센서로부터 취득한 각속도치에 한하지 않고, 특정한 기하 형상으로 배치한 복수의 가속도 센서에 의해 산출한 각속도치를 이용해도 된다.
도 8A, 도 8B는 본 발명의 또 다른 실시예인 낙하 검출 장치의 기능 블록도이다.
도 8A는 낙하의 판정에, 마이크로 컴퓨터(1204)를 이용하는 실시예이다. 마이크로 컴퓨터(1204) 내의 프로그램에 의해, 전술한 각 실시예에서의 낙하 판정 처리, 예를 들면, 동일 평면 상에 없는 3축 방향의 가속도가 동시에 대략 0으로 됨으로써 자유 낙하를 검출하는 비 회전 시의 낙하 검출 처리와, 자유 낙하 중의 회전 을 검출하는 회전 판정 처리를 행한다. 회전의 판정에는 반드시 각 센서의 전체 축 수를 이용하지 않아도 된다. 또한, 다축 가속도 센서(1101) 외에 추가로, 각속도 센서(1110)도 사용하는 경우에는, 도 6C에 도시한 구성과 마찬가지로 보호 대상 장치의 무게 중심의 운동을 구하는 수학식 1에 의해 낙하 판정을 행하여도 된다. 프로그래밍 단자(1205)로부터는, 낙하의 판정을 위한 프로그램 혹은 설정 파라미터의 적어도 한쪽을 입력 가능하게 한다. 이 프로그램은 적어도, 낙하 중의 원심력에 의한 가속도 파형의 특징으로부터 회전을 판정하는 부분, 혹은 수학식 1에 의해 낙하를 판정하는 부분의 적어도 한쪽을 포함하는 것으로 한다. 또한, 파선으로 둘러싼 부분(1206), 점선으로 둘러싼 부분(1207), 및 일점쇄선으로 둘러싼 부분(1208)은, 각각 1 모듈화 혹은 1 칩화되는 부분을 나타낸다.
도 8B는 보호 대상 장치 내의 호스트 CPU(1209)에서 낙하 판정을 행하는 실시예이다. 도면 중, 일점쇄선으로 둘러싼 부분이, 가속도 센서 모듈(1211)로서 1 모듈화되거나, 1 칩화된다. 호스트 CPU(1209) 내의 낙하 판정에 관한 프로그램은, 도 8A와 마찬가지로, 비 회전 시의 낙하 검출과 회전 판정 처리와의 조합에 의한 낙하 판정, 혹은 보호 대상 장치의 무게 중심의 운동을 구하는 수학식 1의 낙하 판정을 행한다. 호스트 CPU가 취득하는 데이터는, 가속도 출력 단자(1210)로부터 출력되는 3축 가속도 출력만, 혹은 2축 이하의 가속도 출력과, 낙하 검지 출력 단자(1106)로부터 출력되는 센서 모듈 내에서 임계치 판정한 비 회전 시의 낙하 검지 출력의 조합이어도 된다. 호스트 CPU가 3축 가속도를 취득하여 임계치 판정에 의해 비 회전 시의 낙하를 판정하는 경우에는, 도 8B에 있어서, 가속도 센서 모듈 (1211)이, 낙하 판정부(1102), 논리 연산부(1103), 낙하 검지 출력 단자(1106)를 포함하지 않고, 가속도 센서(1101)와 가속도 출력 단자(1210)로 이루어지는 것이어도 된다. 또한, 각속도 센서를 병용해도 된다. 또한, 전술한 호스트 CPU의 기능은, 보호 대상 장치의 탑재 기기 제어/관리 등을 행하는 CPU가 겸비되어 있어도 된다.
도 9는 본 발명에 따른 낙하 검출 장치가 탑재되는 휴대 기기의 실시예를 도시한다. 낙하 보호 대상 기기인 휴대 기기(1901)는, 예를 들면 휴대 전화 등이다. 휴대 기기(1901)에는 자기 디스크 장치(1903)가 탑재된다. 또한, 가속도 센서 본체(1905)를 포함하는 패키지 혹은 모듈이 휴대 기기 내의 탑재 위치(1902)에 설치된다. 본 실시예에서는, 휴대 기기 내에서의 각종 부품의 레이아웃 상의 제한 때문에, 가속도 센서의 탑재 위치(1902)는 휴대 기기(1901)의 무게 중심(1904)으로부터 떨어져 있다. 가속도 센서 본체(1905)는, 확대도가 나타내는 바와 같이, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 프로세스에 의해 제조되는 반도체 센서이다. 가속도 센서 본체(1905)에서는, 보(1906)에 의해서 추(1907)가 지지된다. 가속도에 의한 보(1906)의 변형을, 가속도 센서 본체에 형성되는 피에조 저항 소자(1908)에 의해 검출함으로써, 3축의 가속도를 검출할 수 있다. 이러한 가속도 센서에 의해 낙하가 검출되면, 센서 모듈 또는 센서 패키지 혹은 이들의 주변 회로로부터 자기 디스크 헤드 퇴피 명령 신호(1909)가 자기 디스크 장치(1903)에 전달된다. 이에 의해, 휴대 기기(1901)가 착지하기 전에 헤드가 퇴피 상태로 되기 때문에 낙하 시의 충격내력이 향상된다. 본 실시예에서는 반도체 기판을 MEMS 프로세 스에 의해서 미세 가공하여 제조되는 반도체 가속도 센서를 이용하고 있지만, 다른 다양한 센서를 적용할 수 있다.
도 10A, 도 10B는 낙하 검출 장치의 설계 지원 시스템을 도시한다. 낙하 검출 장치의 설계에서는, 기기 내에서의 센서 탑재 위치 외에, 센서의 종류나, 설치 방향, 사용축 수 등, 많은 요건을 필요로 한다. 따라서, 낙하 검출 장치의 설계 업무를 지원하는 프로그램을, 센서 부속 소프트 혹은, 단독 팩키지 소프트, 혹은 프리웨어(freeware)로서 제공함으로써, 검출 정밀도나 신뢰성이 높은 낙하 검출 장치를 설계할 수 있다.
도 10A는 전용 프로그램을 이용한, 낙하 검출 장치 설계 지원 시스템의 일례를 도시한다. 입력 데이터(1301)로서, 보호 대상 장치의 질량 분포, 레이아웃 제약 데이터를 이용한다. 질량 분포의 작성에 있어서는, 재질과 형상으로 이루어지는 CAD 데이터를 직접 판독하고, 재질마다의 비중 데이터를 가미하여 내부적으로 작성해도 된다. 레이아웃 제약 데이터는 센서를 설치 가능한 장소, 기판 상의 범위, 설치 가능 방향 등의 데이터이다. 이들의 보호 대상 기기에 대한 데이터와, 유저가 지시하는 설계 옵션(1305) 및 트레이드 오프(trade-off) 정보(1306)에 기초하여, 낙하 센서 설계 프로그램(1302)이, 낙하 검출 장치의 설계를 지원한다. 유저는 유저 컨솔(1304)로부터, 예를 들면, 질문에 대답하는 형식의 간편한 작업을 행하는 구성으로 하여도 된다. 옵션과 트레이드 오프의 지정은, 컨솔 이외에, 파일 등을 이용하여 지정하는 형식으로 하여도 된다. 출력 데이터(1303)에는 센서의 추장 설치 위치, 추장 설치 방향, 사용하는 센서의 축, 설정 파라미터, 회전 검출 루틴, 추장 센서 수, 검출 성능의 적어도 하나를 포함한다.
도 10B는 레이아웃 제약 데이터(1301)의 사용 예이다. 참조 부호 1401이 보호 대상 기기, 참조 부호 1402가 무게 중심 위치의 센서 설치 평면에의 투영, 참조 부호 1403이 설계치 컨투어이다. 설계치 컨투어(1403)는 예를 들면, 임의의 초기 회전 수로 다양한 방향으로 회전하는 초기 조건을 부여하여 낙하시킨 경우의, 최대 가속도의 분포이다. 이 때, 이상적으로는 무게 중심 투영 위치(1402)에 센서를 설치하는 것이 마땅하지만, 레이아웃 제약(1404)이 있기 때문에, 설치하기가 어렵다. 따라서, 무게 중심으로부터의 거리가 최단이라고 하는 관점만으로는, 설치 포인트(1405) 및 설치 포인트(1406)를 설치 위치 후보로서 들 수 있는데, 설계치 컨투어(1403)를 참조하여, 설치 포인트(1405) 쪽이 적절하다고 판단한다. 또한, 제2 후보 지점을 예로 든다고 한다면, 설계치 컨투어(1403)로부터, 적절한 위치는, 설치 포인트(1406)가 아닌, 설치 포인트(1405) 부근의 어느 지점이라고 하는 것으로 된다. 낙하 검출의 설계 지원에서는 이러한 동작을, 필요에 따라서 유저에게 지시를 받으며 행한다.
도 11A, 도 11B는 낙하 검출 장치 설계 지원 시스템의 인터페이스의 일례를 도시한다.
도 11A는 설계 옵션(도 10A, 참조 부호 1305)의 설정 인터페이스로 되는 컨솔(도 10A, 참조 부호 1304)의 디스플레이 표시를 도시한다. 디스플레이 표시(1501)에서는 사용하는 센서의 종류를 지정한다. 예를 들면, 가속도 센서뿐인지, 각속도 센서 등 그 밖의 센서와의 병용을 행할지 등을 지정한다. 디스플레이 표시 (1502)에서는 센서의 코드 번호를 지정한다. 이들은 설계의 진행에 수반하여, 자동적으로 후보를 좁혀 들어가더라도 된다. 디스플레이 표시(1503)의 센서 사용축 수의 지정도, 자동적으로 좁혀갈 수 있다. 디스플레이 표시(1504)의 희망 검출 감도의 지정에서는, 고/저 등의 지정 이외에, 판정율이나 검출 가능 낙하 거리 등으로 나타내어도 된다. 디스플레이 표시(1505)는 성능 우선 순위의 지정으로, 어느 성능치를 우선하여 설계를 행할지의 지정을 행한다. 디스플레이 표시(1506)의 HDD 퇴피 시간의 지정은, 사용하는 자기 디스크가 퇴피 신호를 받고나서, 실제로 퇴피 상태로 되기까지의 시간을 지정한다. 이들은 자기 디스크의 코드 번호로 지정해도 된다. 디스플레이 표시(1507)는 검출 가능하게 하는 낙하 높이의 지정이다. 일반적으로 낙하 검출 높이가 높을수록, 낙하를 판정하는 시간이 길어지기 때문에, 낙하 검출 정밀도를 높일 수 있다. 디스플레이 표시(1508)의 HDD 액세스 듀티의 지정은, 자기 디스크가 사용하는 빈도를 지정한다. 예를 들면, 보호 대상 기기에서 사용하는 어플리케이션이 요구하는 데이터 레이트가 낮은 경우, 보호 대상 기기의 동작 시간에 차지하는, 자기 디스크 동작 시간의 비율이 낮아진다. 따라서, 낙하의 오판정율(낙하가 아닌 상태를 낙하라고 판정하는 오판정)을 높이더라도 폐해가 적다. 일반적으로, 상기 오판정율이 높은 상태는, 참인 낙하의 검출율도 높은 상태이기 때문에, 허용 범위 내에서 오판정율을 높임으로써 낙하의 검출을 고감도화하여 자기 디스크의 보호 성능을 향상시키는 것이 가능하다.
도 11B에 트레이드 오프 정보(도 10A, 참조 부호 1306)의 예를 도시한다. 낙하 센서 설계 프로그램에서는, 주로 고지(1601), 문의(1602), 트레이드 오프의 지정(1603), 해석 결과 표시(1604) 등을 행하여, 유저와의 인터페이스를 취함으로써, 설계 업무를 추진한다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명했지만, 상기의 실시예에 한하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형 예가 가능하다.
본 발명에 따르면, 보호 대상 기기가 회전하면서 낙하하는 경우에도, 검출되는 가속도 또는 각속도로부터 기기의 낙하를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전의 영향을 받지 않는 무게 중심점 가속도를 연산함으로써, 보호 대상 기기가 회전하고 있더라도 정밀도 좋게 기기의 낙하를 검출할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기기에 설치되고, 상기 기기의 가속도를 검출하는 가속도 검출부와,
    상기 가속도 검출부가 검출하는 가속도의 파형에 의해, 상기 기기의 회전을 수반하는 낙하를 검출하는 회전 판정부
    를 구비하는 낙하 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파형이 매끄러운 반복 파형인 낙하 검출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파형이 대략 정현파 형상인 낙하 검출 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가속도 검출부는, 상기 기기의 복수 축 방향의 가속도를 검출하고, 상기 회전 판정부는, 상기 가속도 검출부가 검출하는 상기 복수 축 방향의 가속도 중, 적어도 1축 방향의 상기 가속도의 파형에 기초하여, 상기 기기의 회전을 수반하는 낙하를 검출하는 낙하 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 1축 방향을, 상기 복수 축 방향 중, 중간 값의 관성 모멘트를 갖는 축 방향으로 하는 낙하 검출 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 복수 축 방향의 상기 가속도의 각각이 대략 0으로 됨으로써 상기 기기의 낙하를 검출하는 낙하 판정부를 더 구비하는 낙하 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 낙하 판정부는, 상기 복수 축 방향의 상기 가속도의 각각이 소정의 임계치보다 작아짐으로써 상기 기기의 낙하를 검출하는 낙하 검출 장치.
  8. 기기에 설치되고, 상기 기기의 복수 축 방향의 가속도를 검출하는 가속도 검출부와,
    상기 복수 축 방향의 상기 가속도의 각각이 대략 0으로 됨으로써 상기 기기의 낙하를 검출하는 낙하 판정부와,
    적어도 1축 방향의 각속도를 검출하는 각속도 검출부와, ·
    상기 각속도 검출부가 검출하는 각속도에 의해서, 상기 기기의 회전을 수반하는 낙하를 검출하는 회전 판정부
    를 구비하는 낙하 검출 장치.
  9. 복수 축 방향의 가속도를 검출하는 가속도 검출부와,
    상기 복수 축 방향의 상기 가속도의 각각이 대략 0으로 됨으로써 상기 기기의 낙하를 검출하는 낙하 판정부와,
    상기 가속도 검출부의 출력을, 회전을 수반하는 낙하를 검출하기 위한 회전 판정부에 접속하기 위한 단자
    를 구비하는 낙하 검출 장치.
  10. 기기에 설치되고, 상기 기기의 복수 축 방향의 가속도를 검출하는 가속도 검출부와,
    기기에 설치되고, 상기 복수 축 방향의 적어도 1축 방향의 각속도를 검출하는 각속도 검출부와,
    상기 가속도 검출부가 검출하는 가속도 및 상기 각속도 검출부가 검출하는 각속도에 의해, 상기 기기의 무게 중심점 가속도를 연산하는 무게 중심점 가속도 산출부
    를 구비하는 낙하 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 파형이 매끄러운 반복 파형인 낙하 검출 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 파형이 대략 정현파 형상인 낙하 검출 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 가속도 검출부는, 상기 기기의 복수 축 방향의 가속도를 검출하고, 상기 회전 판정부는, 상기 가속도 검출부가 검출하는 상기 복수 축 방향의 가속도 중, 적어도 1축 방향의 상기 가속도의 파형에 기초하여, 상기 기기의 회전을 수반하는 낙하를 검출하는 낙하 검출 장치.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 가속도 검출부는, 상기 기기의 복수 축 방향의 가속도를 검출하고, 상기 회전 판정부는, 상기 가속도 검출부가 검출하는 상기 복수 축 방향의 가속도 중, 적어도 1축 방향의 상기 가속도의 파형에 기초하여, 상기 기기의 회전을 수반하는 낙하를 검출하는 낙하 검출 장치.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 복수 축 방향의 상기 가속도의 각각이 대략 0으로 됨으로써 상기 기기의 낙하를 검출하는 낙하 판정부를 더 구비하는 낙하 검출 장치.
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