WO2010035307A1 - 携帯情報端末 - Google Patents

Abstract

　本発明の目的は、表示部の手動回転動作、及び、表示部の電動による回転動作の双方の動作が可能な構造を有するヒンジ部、を含む携帯情報端末の提供することである。 　上記の問題を解決するため、本発明によれば、第１の回転力を発生する駆動部と、前記第１の回転力を受け、可動範囲の一部において、前記第１の回転力を伝達する第１の歯車と、前記第１の歯車とかみ合い、前記第１の回転力を受け取る、第２の歯車と、前記第２の歯車より、前記第１の回転力を受け、中心軸を中心として回転可能な表示部と、を備える携帯情報端末が供給される。                                

Description

携帯情報端末

　縦横に回転可能な表示部を有するヒンジ部、を含む携帯情報端末

　近年、携帯電話、ノートＰＣ等の携帯情報端末は、表示部が回転可能となっている。そして、携帯情報端末の使用の際に、使用するアプリケーションに応じて、表示部を縦又は横に回転させることが想定される。
　そこで、表示部の回転を容易とするため、表示部の回転の電動化が望まれているが、以下のような問題がある。

　第１に、回転力を伝達する機構の存在により、表示部を手動により回転させた場合のように、なめらかな表示部の回転動作及び姿勢引き込み動作の実現が困難である。
　また、第２に、表示部の回転をすべて電動で行うこととすると、表示部の回転動作に自由度がなくなり、さまざまな使用シーンを想定する場合に不都合がある。

　そこで、通常は電動によって表示部の回転動作を行い、電動による回転力よりも大きな回転力が手動によって与えられた場合は、手動による回転力が優先して、表示部の回転動作が行われる構造が考えられている。
　しかし、上記の構造では、電動による回転力が働いているため、手動による表示部の回転動作を自由に行えるというわけではなく、なめらかな回転動作を実現することが難しいという問題がある。
特許文献１：特開２００７－３００６１８号公報

(発明が解決しようとする課題)
　そこで、本発明は、表示部の手動による回転動作、及び、表示部の電動による回転動作の双方の動作をスムーズに行うことが可能な携帯情報端末を提供することを目的とする。

(課題を解決するための手段)
　第1の回転力を発生する駆動部と、
　前記第1の回転力を受け、可動範囲の一部において、前記第1の回転力を伝達する第１の歯車と、
　前記第１の歯車とかみ合い、前記第１の回転力を受け取る第２の歯車と、
　前記第２の歯車より、前記第1の回転力を受け、中心軸を中心として回転可能な表示部と、を備える携帯情報端末。

(発明の効果)
　表示部の手動回転動作、及び、表示部の電動による回転動作の双方の動作が可能な構造を有するヒンジ部、を含む携帯情報端末の提供が可能となる効果がある。

図１は、実施例１の携帯情報端末を示す。 図２はディスプレー回転部１１ａの動作について説明する図である。 図３は、実施例２の携帯情報端末を示す。 図４は、実施例３の携帯情報端末を示す。 図５は、手動動作と、角度センサ３１の静電容量との関係を示す。 図６は、Ｃ－Ｖ変換回路４０の回路図を示す。 図７は、モータ１８、スイッチ４７、スイッチ４７の動作を制御する制御回路５０を示す。

符号の説明

１０、２０、３０　携帯情報端末
１１ａ　ディスプレー回転部
１１ｂ　ディスプレー固定部
１１ｃ　本体
１３ａ、２３ａ　引き込み用カム板
１３ｂ、１４、１５、１６、１７、２４　歯車
１８　モータ
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ　歯列
２３ｂ　アーム
２３ｃ　ピン
２３ｄ　レバー
２３ｅ　スライドガイド
３１　角度センサ
４０　Ｃ－Ｖ変換回路
４３　制御回路
４７　スイッチ
５０　制御回路

以下、本発明の実施例１、実施例２、及び、実施例３について説明する。
（実施例１）
　図１は、実施例１の携帯情報端末を示す。実施例１の携帯情報端末１０は、ディスプレー回転部１１ａ、ディスプレー固定部１１ｂ、本体部１１ｃ、引き込み用ばね１２、引き込み用カム板１３ａ、歯車１３ｂ、歯車１４、歯車１５、歯車１６、歯車１７、モータ１８、歯列１９ａ、１９ｂ、１９ｃから構成されている。
　ディスプレー固定部１１ｂの一方の面上に、引き込み用ばね１２、引き込み用カム板１３ａ、歯車１３ｂ、歯車１４、歯車１５、歯車１６、歯車１７、及び、モータ１８が配置されている。ディスプレー固定部１１ｂの他方の面上に、ディスプレー回転部１１ａが配置されている。

　モータ１８は、ディスプレー回転部１１ａに対する回転動作が指示されると、その指示に応じて、モータ１８の回転軸の回りに回転力を発生するものである。
　歯車１７は、モータ１８の回転軸にとりつけられている円筒上の歯車、いわゆる、ウォームギヤであり、上記の回転軸を中心として回転する。
　歯車１５と歯車１６とは、同一軸を回転軸とする歯車である。歯車１６は半径が歯車１５より大きく、上記歯車１７とかみ合うはす歯歯車、いわゆる、ウォームギヤと噛み合うウォームホイールである。
　歯車１５は、歯車１６が回転すると、同時に回転する。また、歯車１５はホイール状の歯車である。通常の歯車においては、歯列は一周切れ目がないが、歯車１５においては、歯列は、歯列１９ａ、歯列１９ｂ、歯列１９ｃの３部分からなり、それぞれの歯列１９ａ、１９ｂ、１９ｃの間は歯が途切れている。歯列１９ａ、１９ｂ、１９ｃは決められた角度範囲を占める。上記の決められた角度範囲は、歯車１５において、ディスプレー回転部１１ａに電動による回転を起こさせる範囲であり、一例として、歯列１９ａに対応する角度範囲を図１に電動回転角度α１９ｄとして示す。また、歯列が途切れている部分が占める角度範囲は、歯車１５において、ディスプレー回転部１１ａに手動による動作をさせることが可能な角度範囲である。

　歯車１４は、その中心軸が歯車１５とは異なり、また、歯車１５の歯列１９ａ、１９ｂ、１９ｃとかみ合い、全周切れ目がない歯列を有するホイール状の歯車である。歯車１４の中心軸は、ディスプレー回転部１１ａの回転中心軸と同一である。歯車１４は、その歯列が歯列１９ａとかみあっているときには、ディスプレー回転部１１ａに、左横電動回転をおこさせる。同様に歯列１９ｂとかみあっているときには、ディスプレー回転部１１ａに、右横電動回転をおこさせる。歯列１９ｃとかみ合っているときにも、ディスプレー回転部１１ａは回転動作をする。ただし、歯列１９ｃはディスプレー回転部１１ａが倒れ過ぎないように歯止めの役割をしている。そして、歯車１５において歯列が途切れている部分に、歯車１４の歯列があたるときには、歯車１４は回転力を歯車１５から得られない。すなわち、歯車１４は、歯車１５に影響されない回転をすることが可能であるし、とまったままでいることもできる。

　歯車１３ｂは、歯車１４の歯列とかみ合う歯列を有するホイール状の歯車である。歯車１３ｂの中心軸は、歯車１４の中心軸とはことなる軸である。しかし、歯車１３ｂと歯車１４はかみあっているので、歯車１４が一方向に回転しているときには、歯車１３ｂは同時に逆方向に回転する。従って、歯列１９ａに歯車１４の歯列がかみあっているときは、歯車１３ｂも左横電動回転角α１９ｅの範囲で回転する。同様に、歯列１９ｂに歯車１４の歯列がかみあっているときは、歯車１３ｂも右横電動回転角α１９ｆの範囲で回転する。

　引き込み用カム板１３ａは、丸めた角部を有する四角形であり、歯車１３ｂと同一の回転中心軸をもつ。
　引き込み用ばね１２は、いわゆる、押圧バネである。引き込み用ばね１２の形状は、くの字型形状であり、くの字を閉じる方向に変形させると、引き込み用ばね１２は弾性エネルギーを蓄積する。また、引き込み用ばね１２の一端はディスプレー固定部１１ｂに固定され、もう一端は、引き込み用カム板１３ａの一辺にそうように、引き込み用ばね１２が設置されている。
　そして、引き込み用カム板１３ａが回転すると、引き込み用カム板１３ａの一辺に沿っていた引き込み用ばね１２の端は、角部に移動する。その結果、引き込み用ばね１２は、引き込み用カム板１３ａの角部に押し上げられ、くの字が閉じる方向に変形し、弾性エネルギーを蓄積する。その後、さらに、引き込み用カム板１３ａが回転すると、引き込み用ばね１２の端は、引き込み用カム板１３ａの角部の頂点を過ぎるように移動し、引き込み用ばね１２は弾性エネルギーを放出する。上記のようになるのは、歯列１９ａ、１９ｂが、図面１のような位置、角度範囲にあることによって、生み出された回転力が、引き込み用カム板１３ａの角部を、引き込み用ばね１２の力にさからう方向に、回転させるからである。

　すなわち、図１において、左横姿勢の引込み角度１９ｇの範囲内にある、引き込み用カム板１３ａの辺に、引き込み用ばね１２の一端があたるときには、引き込み用カム板１３ａをさらに右回転をさせる。縦姿勢の引込み角度１９ｉの範囲内にある、引き込み用カム板１３ａの辺に、引き込み用ばね１２の一端があたるときには、引き込み用カム板１３ａが左にずれているときには右回転を、右にずれているときには左回転を、引き込み用カム板１３ａに起こさせる。右横姿勢の引込み角度１９ｈの範囲内にある、引き込み用カム板１３ａの辺に、引き込み用ばね１２の一端があたるときには、引き込み用カム板１３ａをさらに左回転をさせる。
　なお、引き込み用カム板１３ａにおける、左横電動回転角度α１９ｅと左横姿勢の引き込み角度１９ｇとは一部において重なっている。左横電動回転角度α１９ｅ、及び、右横電動回転角度α１９ｆと縦姿勢の引き込み角度１９ｉとは一部において重なっている。右横電動回転角度α１９ｆと右横姿勢の引き込み角度１９ｈとは一部において重なっている。また、引き込み用カム板１３ａの回転方向と、歯車１４の回転方向は逆である。

　図２はディスプレー回転部１１ａの動作について説明する図である。ここで、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃにおいて、図１と同一の番号を付した構成要素については、図１を用いて説明した構成要素と同一のものであるため、説明を省略する。
　そして、ディスプレー回転部１１ａがディスプレー固定部１１ｂに対して左側において、真横に傾いた状態を、ディスプレー回転部１１ａが０度の位置状態、又は、左水平位置状態であるとする。また、ディスプレー回転部１１ａがディスプレー固定部１１ｂに対して同一方向にある状態を、ディスプレー回転部１１ａが９０度の位置状態、又は、垂直位置状態であるとする。ディスプレー回転部１１ａがディスプレー固定部１１ｂに対して右側において、真横に傾いた状態を、ディスプレー回転部１１ａが１８０度の位置状態、又は、右水平位置状態であるとする。

　まず、図２Ａを参照しながら、ディスプレー回転部１１ａの動作を説明する。モータ１８により、すなわち、電動により歯車１６及び歯車１５が右回転をすると、歯列１９ａにより、歯車１４は左回転をし、その結果、ディスプレー回転部１１ａは、ディスプレー固定部１１ｂに対して、左側に傾くような回転動作をする。
　次いで、図２Ｂを参照しながら、歯列１９ａと歯車１４の歯列のかみ合いが終了した直後におきる、ディスプレー回転部１１ａの動作を説明する。まず、歯列１９ａと歯車１４の歯列のかみ合いが終了する直前において、引き込み用カム板１３ａが回転した結果、引き込み用ばね１２の端は、引き込み用カム板１３ａのＦ面とＧ面の間にある角部の頂点を過ぎるように移動している。そうすると、歯列１９ａと歯車１４の歯列のかみ合いが終了する直後において、引き込み用ばね１２において、くの字が開く方向に力が働く。その結果、引き込み用カム板１３ａの角部の頂点から、引き込み用カム板１３ａの辺部に向かって、引き込み用ばね１２の端が動くため、引き込み用カム板１３ａは、右回転をする。
　そうすると、引き込み用カム板１３ａの回転力が歯車１３ｂに伝わり、歯車１３ｂも右回転をする。その結果、歯車１４が左に回転するため、歯車１４と中心軸が共通であるディスプレー回転部１１ａは左回転をする。すなわち、いわゆる、ディスプレー回転部１１ａは、左水平位置状態に引き込まれたような動作をする。
　その結果、歯列１９ａと歯列１９ｃの間に、「歯車１４における歯車１５とかみ合う部分」がくるため、モータ１８が止まると、ディスプレー回転部１１ａは０度の位置状態となる。この状態において、歯車１４と歯車１５とはかみ合っていないため、ディスプレー回転部１１ａに対して手動操作が可能である。

　次いで、電動により歯車１６及び歯車１５が左回転をすると、歯列１９ａにより、ディスプレー回転部１１ａは、ディスプレー固定部１１ｂに対して、同一の方向に立つような回転動作をする。さらに、引き込み用カム板１３ａと引き込み用ばね１２との作用により、ディスプレー回転部１１ａは、垂直位置状態に引き込まれるような動作をする。
　そして、歯列１９ａと歯列１９ｂの間に、「歯車１４における歯車１５とかみ合う部分」がきたときに、モータ１８が止まると、ディスプレー回転部１１ａは９０度の位置状態となる。この状態において、歯車１４と歯車１５とはかみ合っていないため、ディスプレー回転部１１ａに対して手動操作が可能である。

　次いで、電動により歯車１６及び歯車１５がさらに左回転をすると、歯列１９ｂにより、ディスプレー回転部１１ａは、ディスプレー固定部１１ｂに対して、右側に傾くような回転動作をする。さらに、引き込み用カム板１３ａと引き込み用ばね１２との作用により、ディスプレー回転部１１ａは、右水平位置状態に引き込まれるような動作をする。
　そして、歯列１９ｂと歯列１９ｃの間に、「歯車１４における歯車１５とかみ合う部分」がきたときに、モータ１８が止まると、ディスプレー回転部１１ａは１８０度の位置状態となる。この状態において、歯車１４と歯車１５とはかみ合っていないため、ディスプレー回転部１１ａに対して手動操作が可能である。
　なお、歯列１９ｃが、歯車１５に配置されている理由は、歯車１５の形成において、歯車１４と噛み合わない間隔を確保した上で、歯列１９ａ、ｂ、ｃ、を均等に設けておけば、歯車１５を取り付ける際に、その初期の向きを考慮しなくても良いからである。ここで、仮に、歯列１９ｃが配置されていないとすると、歯列１９ａと歯列１９ｂとの間隔の一方は大きく、他方は小さくなる。そうすると、ディスプレー回転部１１ａが１８０度の位置状態において、歯車１５の間隔大の部分を歯車１４と対抗するように組み立てると、電動動作の待時間が長くなる問題が生じる。すなわち、歯列１９ａ、ｂ、ｃ、をほぼ均等に設けておけば、このような組み立てミスを防ぐことができる。

　さらに、上記では、歯列をホイール状に構成していたが、図２Ｃに示すようにラック歯車１９ｍを使用することも許される。
　図２Ｃを参照し、間欠歯車１５に代えて使用するラック車１９ｍは、直線状の基体と、基体状に配置された連続する歯を有する歯列１９ｌ、１９ｊ、１９ｋを有する。歯列１９ｌは、歯列１９ｊ及び歯列１９ｋが配置されている面とは反対の面に、配置されている。ただし、通常のラック歯車では、歯列において欠損部分が無いのに対し、ラック歯車１９ｍでは、歯列１９ｊ、歯列１９ｋ間には、歯列が配置されていない欠損部分がある。ここで、ディスプレー回転部１１ａが１８０度の位置状態にあるとき、歯列１９ｊと歯列１９ｋの間の欠損部分が、歯車１４の歯列に対抗するように配置されるようになる。
　そして、歯列１９ｌによって、モータ１８からの回転力を、歯車１５ｂ及び歯車１６を介して受けるため、ラック状の歯車１９ｍは並進し、歯車１４の歯列が歯列１９ｊ又は１９ｋと噛み合って、歯車１４が回転すると、ディスプレー回転部１１ａが回転することになる。すなわち、図２Ａ、Ｂに示す歯列１９ａ、１９ｂは、ラック状の歯車１９ｍの歯列１９ｋ、１９ｊに対応する。

　以上より、携帯情報端末１０は、回転力を発生する駆動部（モータ１８）と、前記回転力により回転し、全周の一部の角度範囲において、前記回転力を伝達する第１の歯列（歯列１９ａ、１９ｂ、又は、１９ｃ）を有する第１の歯車（歯車１５）と、第１の歯車（歯車１５）とかみ合い、前記回転力を受け取る、第２の歯車（歯車１４）と、前記第２の歯車より、前記回転力を受け、中心軸を中心として回転可能な表示部（ディスプレー回転部１１ａ）と、を備える携帯情報端末である。
　そうすると、全周の一部の角度範囲においてのみ、モータ１８からの回転力がディスプレー回転部１１ａに伝わり、その角度範囲においては、電動による回転動作が可能である。一方、歯列の存在しない、その他の角度範囲においては、表示部の手動回転動作が可能である。
　従って、表示部の回転自由度の大きな手動回転動作、及び、表示部の電動による回転動作の双方の動作が可能な構造を有するヒンジ部（ディスプレー回転部１１ａ、及び、ディスプレー固定部１１ｂ）、を含む携帯情報端末の提供が可能となる。

　さらに、携帯情報端末１０は、引き込み用ばね１２と、
第２の歯車と噛み合う第３の歯車（歯車１３ｂ）と、
第３の歯車（歯車１３ｂ）と回転軸を共有し、第３の歯車（歯車１３ｂ）とともに回転し、
第２の歯車と第１の歯車が噛み合いをしているときには、回転角度に応じて、前記引き込み用ばね１２に変形を加え、
第２の歯車と第１の歯車が噛み合いをしていないときには、
前記引き込みばねの復元によって、前記引き込み用ばね１２は前記第３の歯車（歯車１３ｂ）を介して、前記第２の歯車に回転力を与える、引き込み用カム板１３ａと、をさらに備える。
第１の歯車において、第１の歯列がない角度範囲においては、第２の歯車と第１の歯車との噛み合いがない。一方、前記引き込みばねはその形状を復元しようとするため、引き込み用カム板１３ａの辺を押すことになる。その結果、引き込み用カム板１３ａに回転力が発生し、引き込み用カム板１３ａと中心軸を共有する歯車１３ｂに回転力が発生する。そうすると、歯車１４に歯車１３ｂから回転力が伝達され、歯車１４と中心軸を共有するディスプレー回転部１１ａが、引き込まれたように、回転する。
　なお、実施例１では、第２の歯車（歯車１４）と、ディスプレー回転部１１ａの中心軸が共通であるため、前記第２の歯車より、表示部（ディスプレー回転部１１ａ）は前記回転力を受け、回転動作をした。しかし、引き込み用カム板１３ａ及び歯車１３ｂと表示部（ディスプレー回転部１１ａ）とが、中心軸を共有することであっても同様な効果を生じる。
　さらに、回転動作を容易に行えるようにするため、表示部（ディスプレー回転部１１ａ）が回転動作を行うとともに、上下動をも伴うことであってもよく、その例を実施例２に示す。

（実施例２）
　図３は、実施例２の携帯情報端末を示す。実施例２の携帯情報端末２０は、ディスプレー回転部１１ａ、ディスプレー固定部１１ｂ、本体部１１ｃ、引き込み用ばね１２、引き込み用カム板２３ａ、アーム２３ｂ、ピン２３ｃ、レバー２３ｄ、スライドガイド２３ｅ、歯車２４、歯車１５、歯車１６、歯車１７、モータ１８、歯列１９ａ、１９ｂ、１９ｃから構成されている。
　ディスプレー固定部１１ｂの一方の面上に、引き込み用ばね１２、引き込み用カム板２３ａ、アーム２３ｂ、ピン２３ｃ、レバー２３ｄ、スライドガイド２３ｅ、歯車２４、歯車１５、歯車１６、歯車１７、及び、モータ１８が配置されている。ディスプレー固定部１１ｂの他方の面上に、ディスプレー回転部１１ａが配置されている。

　歯車１５、歯車１６、歯車１７、モータ１８は、実施例１の携帯情報端末において同一番号を付したものと同一であり、説明を省略する。

　なお、歯車１５は、以下の点でも、実施例１の歯車１５と同様である。すなわち、歯車１５は、歯車１６が回転すると、同時に回転する。また、歯車１５はホイール状の歯車である。通常の歯車においては、歯列は一周切れ目がないが、歯車１５においては、歯列は、歯列１９ａ、歯列１９ｂ、歯列１９ｃの３部分からなり、それぞれの歯列１９ａ、１９ｂ、１９ｃの間は歯が途切れている。歯列１９ａ、１９ｂ、１９ｃは決められた角度範囲を占める。上記の決められた角度範囲は、電動によりディスプレー回転部１１ａに回転力を与える範囲である。また、歯列が途切れている部分が占める角度範囲は、ディスプレー回転部１１ａに手動による動作をさせることが可能な角度範囲である。

　歯車２４は、その中心軸が歯車１５とは異なり、また、歯車１５の歯列１９ａ、１９ｂ、１９ｃとかみ合う歯列を有するホイール状の歯車である。歯車２４は、その歯列が歯列１９ａ、１９ｂ、１９ｃとかみ合っているときには、回転動作をするが、その歯列が歯車１５において歯列が途切れている部分にあたるときには、回転動作をしない。

　引き込み用カム板２３ａは、丸めた角部を有する四角形と三角形とが、四角形の中心に三角形の頂点を配置して合体させた形状であって、四角形の辺と三角形の辺が交差する部分には丸みを持たせた形状をした、板状体である。また、引き込み用カム板２３ａの回転軸は四角形の中心にある。
　アーム２３ｂは、円板と、円板の中心から放射状に配置された２本の直線状の突起とが合体した形状であって、２本の直線状の腕間の角度約１２０度程度である形状をした、板状体である。また、アーム２３ｂの回転軸は円板の中心にある。アーム２３ｂの円板の中心と引き込み用板２３ａの四角形の中心とは同一場所にあり、すなわち、双方の回転軸は同一の位置にあり、回転軸を介して、引き込み用カム板２３ａとアーム２３ｂは接続している。さらに、その回転軸はディスプレー回転部１１ａの回転軸と同一である。

　ピン２３ｃは、アーム２３ｂの突起の先端部分の上面上に配置され、上面から垂直に突出した突起である。
　スライドガイド２３ｄは、楕円状の開口が、その中心線と楕円の中心線が一致するように、配置された、四角形の板状体ある。スライドガイド２３ｄを挟んで、上にアーム２３ｂ、下に引き込み用カム板２３ａが配置されており、引き込み用カム板２３ａとアーム２３ｂとを接続している回転軸は、楕円状の開口内部に配置されている。

　レバー２３ｅは、円板と、円板の中心から放射上に配置された４本の直線状の突起とが合体した形状をした板状体である。４本の直線状の突起の内、２本は水平方向、左右に配置されている。残りの２本の突起は、水平方向に配置された突起それぞれから概ね垂直（約８０度程度）の方向に配置されている。レバー２３ｅの垂直方向に延びた直線状の突起と、アーム２３ｂの突起は向かいあうように配置されている。より詳細には、レバー２３ｅの右水平方向に延びた直線状の突起と、それに概ね垂直方向に延びた直線状の突起との間に、アーム２３ｂ上のピン２３ｃが配置されるように、アーム２３ｂの直線上の一方の突起が延びている。レバー２３ｅの左水平方向に延びた直線状の突起と、それに概ね垂直方向に延びた直線状の突起との間に、アーム２３ｂ上のピン２３ｃが配置されるように、アーム２３ｂの直線上の他方の突起が延びている。
　そして、歯車２４が回転し、レバー２３ｅが回転すると、ピン２３ｃが、レバー２３ｅの水平方向に延びた直線状の突起の辺にそって動く。その結果、ピン２３ｃが配置された、アーム２３ｂの直線状の突起は、上方に押し上げられ、アーム２３ｂの中心軸に回転力と、上方への押し上げ力が発生する。その結果、ディスプレー回転部１１ａの回転軸にも回転力及び押し上げ力が発生し、ディスプレー回転部１１ａは、右又は左に傾くとともに、上方に動く。

　引き込み用ばね１２は、いわゆる、押圧バネである。引き込み用ばね１２の形状は、くの字型形状であり、くの字が閉じる方向に変形させると弾性エネルギーを蓄積する。また、引き込み用ばね１２の一端はディスプレー固定部１１ｂに固定され、もう一端は、引き込み用カム板２３ａの一辺にそうように、引き込み用ばね１２が設置されている。
　そして、引き込み用カム板２３ａが回転すると、引き込み用カム板２３ａの一辺に沿っていた引き込み用ばね１２の端は、角部に移動する。その結果、引き込み用ばね１２は、引き込み用カム板２３ａの角部に押し上げられ、くの字が閉じる方向に変形し、弾性エネルギーを蓄積する。その後、さらに、引き込み用カム板２３ａが回転すると、引き込み用ばね１２の端は、引き込み用カム板２３ａの角部の頂点を過ぎるように移動し、引き込み用ばね１２は弾性エネルギーを放出する。その結果、引き込み用カム板２３ａの回転軸に、同一方向であって、より大きな回転力が発生する。そうすると、引き込み用カム板２３ａと回転軸を共有するディスプレー回転部１１ａは、一方向に傾く動作をしたときに、一定の傾き角度を過ぎると、さらに、傾く速度をあげる。いわゆる、ディスプレー回転部１１ａは、一定の角度を過ぎると、その方向に引き込まれたような動作をする。

　上記より、歯車２４の歯列と、歯車１５の歯列１９ａとが噛み合っている範囲において、モータ１８が動作し、歯車１５に回転力を与え、歯車１５が右回転をすると、歯車２４は左回転をするため、ディスプレー回転部１１ａは左に倒れる。そして、歯列１９ａと歯列１９ｃの間に歯車２４の噛み合い部がくると、引き込み用カム板２３ａと引き込み用ばね１２の作用により、ディスプレー回転部１１ａはさらに回転速度が増し、引き込まれるように左水平位置状態となる。
　また、歯車２４の歯列と、歯車１５の歯列１９ａとが噛み合っている範囲において、歯車１５が左回転をすると、歯車２４は右回転し、ディスプレー回転部１１ａは右方向に立ち上がる動作をする。そして、歯列１９ａと歯列１９ｂの間に歯車２４の噛み合い部がくると、引き込み用カム板２３ａと引き込み用ばね１２の作用により、ディスプレー回転部１１ａはさらに回転速度が増し、引き込まれるように垂直位置状態となる。
　さらに、歯車２４の歯列と、歯車１５の歯列１９ｂとが噛み合っている範囲において、歯車１５が左回転をすると、歯車２４は右回転し、ディスプレー回転部１１ａは右方向に倒れる動作をする。そして、歯列１９ａと歯列１９ｂの間に歯車２４の噛み合い部がくると、引き込み用カム板２３ａと引き込み用ばね１２の作用により、ディスプレー回転部１１ａはさらに回転速度が増し、引き込まれるように右水平位置状態となる。

　以上より、携帯情報端末２０は、回転力を発生する駆動部（モータ１８）と、前記回転力により回転し、全周の一部の角度範囲において、前記回転力を伝達する第１の歯列（歯列１９ａ、１９ｂ、又は、１９ｃ）を有する第１の歯車（歯車１５）と、前記第１の歯列とかみ合い、前記回転力を受け取る、第２の歯列を有する第２の歯車（歯車２４）と、前記第２の歯車より、前記回転力を受け、中心軸を中心として回転可能な表示部（ディスプレー回転部１１ａ）と、を備える携帯情報端末である。
　そうすると、全周の一部の角度範囲においてのみ、モータ１８からの回転力がディスプレー回転部１１ａに伝わり、その角度範囲においては、電動による回転動作が可能である。一方、歯列の存在しない、その他の角度範囲においては、表示部の手動回転動作が可能である。なお、実施例２でも、その他の角度範囲とは、実施例１において説明した左水平位置状態、垂直位置状態、右水平位置状態が実現される角度範囲である。
　従って、表示部の回転自由度の大きな手動回転動作、及び、表示部の電動による回転動作の双方の動作が可能な構造を有するヒンジ部（ディスプレー回転部１１ａ、及び、ディスプレー固定部１１ｂ）、を含む携帯情報端末の提供が可能となる。
　また、歯車２４が回転し、歯車２４の回転とともに、レバー２３ｅが回転すると、ピン２３ｃが、レバー２３ｅの水平方向に延びた直線状の突起の辺にそって動く。その結果、ピン２３ｃが配置された、アーム２３ｂの直線状の突起は、上方に押し上げられ、アーム２３ｂの中心軸に回転力と、上方への押し上げ力が発生する。その結果、ディスプレー回転部１１ａの回転軸にも回転力及び押し上げ力が発生し、ディスプレー回転部１１ａは、右又は左に回転とともに、上方に動く。従って、ディスプレー回転部１１ａは、回転動作とともに、上下動も行う。

　なお、実施例１及び実施例２では、左水平位置状態、垂直位置状態、右水平位置状態における、手動動作について、単に手動でディスプレー回転部１１ａを回転可能なこととしていたが、決められた手順をともなう手動動作であってもよく、具体的には、実施例３に示すような動作が考えられる。
（実施例３）

　図４は、実施例３の携帯情報端末を示す。実施例３の携帯情報端末は、実施例１の携帯情報端末を構成する要素（ディスプレー回転部１１ａ、ディスプレー固定部１１ｂ、本体部１１ｃ、引き込み用ばね１２、引き込み用カム板１３ａ、歯車１３ｂ、歯車１４、歯車１５、歯車１６、歯車１７、モータ１８、歯列１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）に加えて、角度センサ３１を備える。
　そこで、角度センサ３１は、基板と、基板の中心にある、回転可能な中心軸と、中心軸に固定され、１８０度の角度範囲において配置され、回転可能な半円形の電極３２ａと、基板上に配置され、中心軸の周囲に１８０度の角度範囲において配置された半円形の電極３２ｂとを有している。なお、電極３２ａ、及び、電極３２ｂは半円形としたが、幅を有する円弧状であってもよい。そして、角度センサ３１の中心軸と、歯車１４と中心軸とは、共通している。

　図４Ａは、ディスプレー回転部１１ａは垂直位置状態にあるときにおいて、角度センサ３１の２つの電極の位置関係を示す図である。電極３２ｂは上半分に固定されている。一方、電極３２ａは回転可能である。そこで、ディスプレー固定部１１ｂが垂直位置状態になるように回転した結果、電極３２ａが回転すると、電極３２ａは左半分を占め、電極３２ａと電極３２ｂとは左４半分において重なる。
　図４Ｂは、ディスプレー回転部１１ａは左水平位置状態にあるときにおいて、角度センサ３１の２つの電極の位置関係を示す図である。ディスプレー固定部１１ｂが左水平位置状態になるように回転した結果、電極３２ａが回転すると、電極３２ａは下半分を占め、電極３２ｂとの重なり部分がなくなる。
　図４Ｃは、ディスプレー回転部１１ａは右水平位置状態にあるときにおいて、角度センサ３１の２つの電極の位置関係を示す図である。ディスプレー固定部１１ｂが右水平位置状態になるように回転した結果、電極３２ａが回転すると、電極３２ａは上半分を占め、電極３２ｂとは、まったく重なる。

　図５は、手動動作と、角度センサ３１の静電容量との関係を示す。図５Ａを参照しながら、決められた手順をともなう手動動作を以下に説明する。まず、ディスプレー回転部１１ａが手動動作可能な範囲にあるときに、ディスプレー回転部１１ａの回転希望方向に、指でディスプレー回転部１１ａを小さく回転させる。次いで、指をディスプレー回転部１１ａから離して、ディスプレー回転部１１ａに、垂直位置状態への引き込み動作をさせる。

　図５Ｂを参照して、ディスプレー回転部１１ａの手動回転可能な範囲における、角度センサ３１の静電容量との関係を示す。まず、図５Ｂに示すグラフにおいて、横軸に回転角度、縦軸に静電容量比を示す。なお、静電容量比とは、最大静電容量値に対する静電容量値の比を示す。そして、角度センサ３１は、その電極３２ａの回転角度とともに、静電容量値が変化する。従って、ディスプレー回転部１１ａが左水平位置状態のときには、静電容量は０。ディスプレー回転部１１ａが垂直位置状態のときには、静電容量は最大値の半分となり、静電容量比は０．５となる。ディスプレー回転部１１ａが右水平位置状態のときには、静電容量は最大値となり、静電容量比は１となる。すなわち、各電極３２ａ、３２ｂの重なり合う部分の面積と、各電極３２ａ、３２ｂ間の静電容量とは正比例の関係にある。
　そして、ディスプレー回転部１１ａが垂直位置状態のときに、指で、ディスプレー回転部１１ａに小回転を与えると、静電容量比が変化する範囲を実線により示す。なお、点線は静電容量比が０．５となる位置を示す。

　図６は、Ｃ－Ｖ変換回路４０の回路図を示す。図６には、Ｃ－Ｖ変換回路４０の回路図の他に、制御回路４３、その制御信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）、及び、出力信号（Ｖｓｙ）が示されている。Ｃ－Ｖ変換回路４０は、固定容量コンデンサＣ２、帰還コンデンサ（帰還容量素子）Ｃｆ、オペアンプ４２、スイッチ４１、制御回路４３を備えたスイッチトキャパシタ回路からなる。

　図６Ａを参照して、制御回路４３は、スイッチ４１を制御するための制御信号Ｓ１と、各コンデンサＣ１、Ｃ２を制御するための制御信号Ｓ２、Ｓ３を生成して出力する。
　可変容量コンデンサ（センサ容量素子）Ｃ１と固定容量コンデンサ（固定容量素子）Ｃ２とは直列接続され、可変容量コンデンサＣ１には制御信号Ｓ３が印加され、固定容量コンデンサＣ２には制御信号Ｓ２が印加される。なお、各制御信号Ｓ２、Ｓ３は互いに逆相の搬送波である。

　図５Ｂのグラフに示すように、可変容量コンデンサＣ１は、角度センサ３０の中心軸の回転角度に正比例して静電容量が変化する。そして、固定容量コンデンサＣ２は、可変容量コンデンサＣ１との容量差を求めるための基準容量として機能する。
　よって、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量差の変化を検出すれば、角度センサ３０の中心軸の回転角度の変化を検出できる。

　オペアンプ４２の反転入力端子には、コンデンサＣ１、Ｃ２の接続ノードが接続されている。オペアンプ４２の非反転入力端子には、基準電圧Ｖｒ（例えば、２．５Ｖ）が印加されている。
　オペアンプ４２の反転入力端子と出力端子の間には、スイッチ４１とコンデンサＣｆが並列に接続されている。スイッチ４１は、スイッチング素子（例えば、バイポーラトランジスタやＦＥＴなど）によって構成され、その開閉動作は制御信号Ｓ１によって切り替えられる。

　そして、Ｃ－Ｖ変換回路４０は、各制御信号Ｓ２、Ｓ３の反転に伴って生じるコンデンサＣ１、Ｃ２の容量差の変化を電圧信号（検出信号）Ｖsyに変換してオペアンプ４２の出力端子から出力する。

　図６Ｂは、Ｃ－Ｖ変換回路４０の動作を説明するためのタイミングチャートである。以下、各コンデンサＣ１、Ｃ２およびコンデンサＣｆの静電容量をそれぞれ「Ｃ１」「Ｃ２」「Ｃｆ」と表記する。また、コンデンサＣ１、Ｃ２およびコンデンサＣｆに蓄積される電荷量をそれぞれ「Ｑ１」「Ｑ２」「Ｑｆ」と表記する。そして、各制御信号Ｓ２、Ｓ３は、ハイレベルの電圧Ｖｐ（例えば、５Ｖ）とローレベルの電圧（＝０Ｖ）の２つの電圧値をとり、その電圧振幅はＶｐ（Ｖ）である。また、スイッチ４１は、ハイ（Ｈ）レベルの制御信号Ｓ１によって閉じられ、ロー（Ｌ）レベルの制御信号Ｓ１によって開かれる。

　時刻Ｔ０では、各コンデンサＣ１、Ｃ２にそれぞれ電荷量Ｑ１（＝Ｃ１×（０－Ｖｒ）），Ｑ２（＝Ｃ２×（Ｖｐ－Ｖｒ））が蓄積され、各電荷量Ｑ１、Ｑ２を合わせた総電荷量Ｑｔ（＝Ｑ１＋Ｑ２）が蓄積される。

　時刻Ｔ１では、制御信号Ｓ１に従ってスイッチ４１が開かれ、オペアンプ４２の反転入力端子と出力端子との間が開放状態となる。

　時刻Ｔ２では、各コンデンサＣ１、Ｃ２にそれぞれ電荷量Ｑ１（＝Ｃ１×（Ｖｐ－Ｖｒ）），Ｑ２（＝Ｃ２×（０－Ｖｒ））が蓄積され、各電荷量Ｑ１、Ｑ２を合わせた総電荷量Ｑｔ′（＝Ｑ１＋Ｑ２）が蓄積される。

　このとき、スイッチ４１が開かれており、オペアンプ４２の反転入力端子と出力端子との間が開放状態であるため、コンデンサＣｆには電荷量Ｑｆ（＝Ｑｔ－Ｑｔ′）が蓄積される。そのため、オペアンプ４２の出力端子の電圧信号Ｖsyは、コンデンサＣｆの電荷量Ｑｆを静電容量Ｃｆで除算した電圧値（Ｑｆ／Ｃｆ）で安定する。

　時刻Ｔ３では、制御信号Ｓ１に従ってスイッチ４１が閉じられ、オペアンプ４２の反転入力端子と出力端子との間が短絡状態（ボルテージフォロアの状態）となり、コンデンサＣｆに蓄積された電荷が放電されると共に、オペアンプ２２の反転入力端子が基準電圧Ｖｒと同電位となる。

　そして、以降の時刻Ｔ４～Ｔ６では同様の動作が繰り返される。そのため、オペアンプ４２の出力端子の電圧信号Ｖsyは、数式１によって表される最大電圧Ｖｓ（Ｖ）を電圧振幅とする矩形波となる。
　　Ｖｓ＝Ｖｐ×（Ｃ１－Ｃ２）／Ｃｆ　………（数式１）。

図７は、モータ１８、スイッチ４７、スイッチ４７の動作を制御する制御回路５０を示す。
　スイッチ４７は、制御回路５０から出力された出力信号４９を受け、その論理に応じて高電位を供給する電源５１とモータ１８との接続、切断を行う。
　モータ１８はスイッチ４７を介して電源５１を接続している期間に動作し、歯車１７に回転力を与える。

　制御回路５０は、Ｃ－Ｖ変換回路４０と、制御回路４３と、アペアンプ４４と、フリップフロップ４５と、カウンタ４６と、を備え、出力信号４９を出力する回路である。
　Ｃ－Ｖ変換回路４０と制御回路４３は、図６において説明したＣ－Ｖ変換回路４０及び制御回路４３と同一なものであるため、説明を省略する。
　オペアンプ４４は、一方の端子に、一定電圧Ｖｒｆｅを受け、他方の端子でＣ－Ｖ変換回路４０から出力される信号Ｖsyを受ける。そして、オペアンプ４４は、クロック４８を受けたときに、一定電圧Ｖｒｆｅに比較し、信号Ｖsyの電圧が大きいときは、論理”Ｈ”の信号を、信号Ｖsyの電圧が小さいときは、論理”Ｌ”の信号を出力する。すなわち、オペアンプ４４は、信号Ｖsyの電圧の大小に応じた論理を有する信号を出力する。なお、クロック４８は制御回路４３に同期した信号である。

　フリップフロップ４５はクロック４８を受けたときに、オペアンプ４４から出力された信号の論理をラッチする回路である。そして、カウンタ４６から出力されたｒｅｓｅｔ信号を受けて、リセットされたときは、論理”Ｌ”の信号を出力する。
　カウンタ４６はフリップフロップ４５から出力された信号の論理が”Ｈ”であるときに、クロック４８を受けると、論理”Ｈ”の信号を出力する。次いで、スイッチ４７は接続状態となる。一方、カウンタ４６はカウントアップを開始し、クロック４８の立ち上がりを所定数カウントしたところで、フリップフロップ４５にリセット信号を出力するとともに、論理”Ｌ”の信号を出力する。その結果、フリップフロップ４５から出力される信号の論理は”Ｌ”となる。次いで、スイッチ４７が開放状態となるため、モータ１８は止まる。

　そこで、手動で、ディスプレー回転部１１ａに小回転を与え、角度センサ３１における容量が減少すると、信号Ｖsyの値が減少する。その結果、フリップフロック４５から論理”Ｈ”の信号が出力され、モータ１８から回転力が発生する。さらに、カウンタ４６が所定数のカウントを終了すると、モータ１８は止まる。

　なお、制御回路５０は、角度センサ３１における容量が減少するように、ディスプレー回転部１１ａに小回転を与えた場合の例であるが、オペアンプ４４を複数設けるとともに、オペアンプ４４へ入力する一定電圧Ｖｒｅｆの電圧レベルを異なるものとすれば、ディスプレー回転部１１ａが垂直位置状態、左水平状態、右水平状態にあるときにも同様に、ディスプレー回転部１１ａに小回転を与えた場合にモータ１８が回転力を発生するようにすることはゆるされる。

以上より、実施例３の携帯情報端末は、実施例１の携帯情報端末に加え、歯車１４の中心軸を同一とする角度センサ３１が、歯車１４の裏側に配置されている。そうすると、ディスプレー回転部１１ｂが縦一状態、右水平位置状態、及び、左水平位置状態にあるときに、ディスプレー回転部１１ｂに小回転を手動で与えると、回転を与えた方向に、電動によるディスプレー回転部１１ｂの回転動作をおこさせることができる。従って、実施例３の携帯情報端末は、実施例１の携帯情報端末が有する効果の他に、ディスプレー回転部１１ｂが手動回転可能な範囲にあるときに、ディスプレー回転部１１ｂへの手動回転によって、ディスプレー回転部１１ｂの電動動作を起こさせる機能を有する。

　本発明によれば、表示部の手動回転動作、及び、表示部の電動による回転動作の双方の動作が可能な構造を有するヒンジ部、を含む携帯情報端末の提供が可能となる効果がある。

Claims (12)

1. 　第１の回転力を発生する駆動部と、
   　前記第１の回転力を受け、可動範囲の一部において、前記第１の回転力を伝達する第１の歯車と、
   　前記第１の歯車とかみ合い、前記第１の回転力を受け取る、第２の歯車と、
   　前記第２の歯車より、前記第１の回転力を受け、中心軸を中心として回転可能な表示部と、
   を備える携帯情報端末。
2. 　前記第１の歯車はホイール状であって、前記第１の回転力により回転し、全周の一部の角度範囲において、前記回転力を前記第２の歯車に伝達することを特徴とする請求項１記載の携帯情報端末。
3. 前記第２の歯車はホイール状であって、前記第１歯車は全周の一部の角度範囲において、前記第１の回転力を前記第２の歯車に伝達する第１の歯列を有することを特徴とする請求項２記載の携帯情報端末。
4. 前記第１の歯車は、さらに、前記第１の歯列と異なる位置にあり、前記第１の歯車の全周の一部の角度範囲において、前記第１の回転力を前記第２の歯車に伝達する第２の歯列をさらに有することを特徴とする請求項３記載の携帯情報端。
5. 　前記第２の歯車の回転角度に応じた電圧レベルを有する角度信号を出力する角度センサを備えることを特徴とする請求項３記載の携帯情報端末。
6. 　前記角度センサを含み、前記角度センサから出力される前記角度信号の電圧レベルに応じて、制御信号を出力する制御回路と、
   　電源と前記モータとの間にあって、前記制御信号の論理レベルに応じて、前記電源と前記モータとを接続又は切断するスイッチと、を備えることを特徴とする請求項５記載の携帯情報端末。
7. 　引き込み用ばねと、
   　前記第２の歯車と噛み合い、ホイール状の第３の歯車と、
   　前記第３の歯車と回転軸を共有し、前記第３の歯車とともに回転し、
   前記第２の歯車と前記第１の歯車が噛み合いをしているときには、前記引き込み用ばねに変形を加え、
   前記第２の歯車と前記第１の歯車が噛み合いをしていないときには、
   前記引き込み用ばねの復元によって、第２の回転力を受け、前記第３の歯車を介して、前記第２の歯車に前記第２の回転力を与える、引き込み用カム板と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の携帯情報端末。
8. 　前記第１の歯車は直線状のラック歯車であって、可動範囲の一部に配置され、独立した複数の歯列によって、前記第１の回転力を第２の歯車に伝達することを特徴とする請求項１記載の携帯情報端末。
9. 　引き込み用ばねと、
   　前記第２の歯車と噛み合い、ホイール状の第３の歯車と、
   　前記第３の歯車と回転軸を共有し、前記第３の歯車とともに回転し、
   前記第２の歯車と前記第１の歯車が噛み合いをしているときには、前記引き込み用ばねに変形を加え、
   前記第２の歯車と前記第１の歯車が噛み合いをしていないときには、
   前記引き込み用ばねの復元によって、第２の回転力を受け、前記第３の歯車を介して、前記第２の歯車に前記第２の回転力を与える、引き込み用カム板と、をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の携帯情報端末。
10. 　前記第１の歯車は直線状のラック歯車であって、可動範囲の一部に配置され、独立した複数の歯列によって、前記第１の回転力を第２の歯車に伝達することを特徴とする請求項１記載の携帯情報端末。
11. 　第１の回転力を発生する駆動部と、
    　前記第１の回転力により回転し、全周の一部の角度範囲において、前記第１の回転力を伝達する第１の歯車と、
    　前記第１の歯車とかみ合い、前記第１の回転力を受け取る、第２の歯車と、
    　引き込み用ばねと、
    　前記第２の歯車と噛み合う第３の歯車と、
    　前記第３の歯車と中心軸を共有する回転可能な表示部と、
    　前記第３の歯車と回転軸を共有し、前記第３の歯車とともに回転し、
    前記第２の歯車と前記第１の歯車が噛み合いをしているときには、前記引き込み用ばねに変形を加え、
    前記第２の歯車と前記第１の歯車が噛み合いをしていないときには、
    前記引き込み用ばねの復元によって、第２の回転力を与えられ、前記第３の歯車を介して、前記第２の歯車に前記第２の回転力を与える、引き込み用カム板と、をさらに備えることを特徴とする携帯情報端末。
12. 　第１の回転力を発生する駆動部と、
    　前記第１の回転力により回転し、全周の一部の角度範囲において、前記第１の回転力を伝達する第１の歯車と、
    　前記第１の歯車とかみ合い、前記第１の回転力を受け取る、第２の歯車と、
    　引き込み用ばねと、
    　前記第２の歯車と中心軸を共有するレバー付き回転板と、
    　前記レバー付き回転板から前記第１の回転力と上下動方向への動力をうけとるアーム付き回転板と、
    　前記アーム付き回転板と中心軸を共有する回転可能な表示部と、
    　前記アーム付き回転板と回転軸を共有し、前記アーム付き回転板とともに回転し、
    前記第２の歯車と前記第１の歯車が噛み合いをしているときには、前記引き込み用ばねに変形を加え、
    前記第２の歯車と前記第１の歯車が噛み合いをしていないときには、
    前記引き込み用ばねの復元によって、第２の回転力を与えられ、前記アーム付き回転坂に前記第２の回転力を与える、引き込み用カム板と、をさらに備えることを特徴とする携帯情報端末。
     

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