(57)【要約】【課題】磁束密度が遷移状態であるときは磁束密度の変化への応答速度が速く、磁束密度が定常状態であるときは消費電流が少ない磁気検出装置を提供する。【解決手段】磁束密度Ｂの大きさが閾値以上であるかどうかを間欠的に検出する磁気検出部１は、周囲の磁束密度Ｂを検出する磁気センサ１１と、磁気センサ１１の出力電圧Ｖｓｎｓと予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆとの絶対差分値Ｖｄを算出する絶対差分値算出回路１２と、を有している。サンプルホールド回路２は、絶対差分値算出回路１２から間欠的に出力される絶対差分値Ｖｄをサンプリングして間欠動作の休止期間の間保持し、間欠動作制御部３は、サンプルホールド回路２に保持された絶対差分値の値Ｖｄｈが小さいほど間欠動作制御信号ＣＮＴの周期を短くして、磁気検出部１の間欠動作の間隔を短くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間欠動作を行って、周囲の磁界の強さを検出する磁気センサと、
間欠動作を行って、前記磁気センサの出力信号値と予め設定された基準値との絶対差分値を算出する絶対差分値算出手段と、
前記絶対差分値算出手段から間欠的に出力される前記絶対差分値をサンプリングして前記間欠動作の休止期間の間保持するサンプルホールド手段と、
前記サンプルホールド手段に保持された前記絶対差分値の値が小さいほど前記間欠動作の周期を短くして、前記磁気センサおよび前記絶対差分値算出手段の前記間欠動作を制御する間欠動作制御手段と
を備えることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記基準値として、
磁界の強弱を判定する閾値に対する前記磁気センサの出力信号値に相当する値が設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記絶対差分値算出手段が、
前記磁気センサの出力信号値と前記基準値との差分信号を全波整流する全波整流回路を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記間欠動作制御手段が、
前記サンプルホールド手段に保持された前記絶対差分値の電圧値を入力とし、前記間欠動作を制御する間欠動作制御信号を出力とする電圧―周波数変換回路を有し、
前記電圧―周波数変換回路が、
前記絶対差分値の電圧値が小さいほど前記間欠動作制御信号の周波数を高くする
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記間欠動作制御手段が、
一定周波数のクロック信号を発生させるクロック発生回路と、
前記サンプルホールド手段に保持された前記絶対差分値に応じて変化させた分周比で前記クロック信号を分周し、前記間欠動作を制御する間欠動作制御信号として出力する可変分周回路を有し、
前記可変分周回路が、
前記絶対差分値が小さいほど、前記分周比を小さくする
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば折畳み式携帯電話機等、様々な携帯端末に、折畳み機構等の開閉機構が備えられており、その開閉を検出する開閉検出装置が携帯端末に内蔵されている。そのような開閉検出装置における開閉検出方式の１つに、折り畳んだときに互いに対向する部分の、一方にマグネットを備え、もう一方にホール素子等の磁気センサを備えるようにし、携帯端末を折り畳んだときに、そのマグネットからの磁力を磁気センサで検出するようにしたものがある。
【０００３】
一方で、電池駆動される携帯端末には、低消費電力が求められる。そのため、上述の開閉検出に用いられる磁気センサについても、従来、電源電圧のＯＮ／ＯＦＦを制御して磁気センサを間欠動作させ、これにより消費電力の低減を図るようにした磁界検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この提案の磁界検出装置では、磁界検出の有無を周波数の異なる２種類のクロック信号で表すようにするとともに、この２種類のクロック信号で磁気センサの間欠動作を制御するようにしている。したがって、この２種類のクロック信号の周期を長くするほど、消費電力をより低減させることができる。
【０００５】
一般に、開閉機構を備えた携帯端末が使用される際は、一旦携帯端末が開かれたり、閉じられたりしたら、暫くはその状態がそのまま継続されることが多い。すなわち、磁気センサ周囲の磁束密度に変化のない定常状態である期間が、ある時間継続する。したがって、その期間は、磁気センサの間欠動作の周期を長くして、磁束密度の検出間隔を広げても、特に不都合は生じない。
【０００６】
これに対して、開閉動作が行われるとき、すなわち、磁気センサの周囲の磁束密度が急激に変化するときは、その変化を即座に検知する必要がある。しかし、磁気センサの間欠動作の周期を長くしていると、そのような磁束密度の急激な変化を直ちに検知することができないことがある。その結果、例えば、携帯電話機を開いたときの画面表示に遅れが生じるなど、携帯端末の開閉動作への応答速度が低下する、という問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、磁束密度が遷移状態であるときは磁束密度の変化への応答速度が速く、磁束密度が定常状態であるときは消費電流が少ない磁気検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、間欠動作を行って、周囲の磁界の強さを検出する磁気センサと、間欠動作を行って、前記磁気センサの出力信号値と予め設定された基準値との絶対差分値を算出する絶対差分値算出手段と、前記絶対差分値算出手段から間欠的に出力される前記絶対差分値をサンプリングして前記間欠動作の休止期間の間保持するサンプルホールド手段と、前記サンプルホールド手段に保持された前記絶対差分値の値が小さいほど前記間欠動作の周期を短くして、前記磁気センサおよび前記絶対差分値算出手段の前記間欠動作を制御する間欠動作制御手段とを備えることを特徴とする磁気検出装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、磁束密度が遷移状態であるか定常状態であるかによって間欠動作の周期を変化させることにより、磁束密度が遷移状態であるときは磁束密度の変化に対する応答速度を向上させることができるとともに、磁束密度が定常状態であるときは消費電流を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る磁気検出装置の構成の例を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態に係る磁気検出装置の動作説明図。
【図３】本発明の実施例１に係る磁気検出装置の構成の例を示すブロック図。
【図４】実施例１の絶対値差分値算出回路に含まれる全波整流回路の構成の例を示す回路図。
【図５】実施例１の絶対値差分値算出回路の動作説明図。
【図６】実施例１のサンプルホールド回路の構成の例を示す回路図。
【図７】実施例１のサンプルホールド回路の動作説明図。
【図８】実施例１の間欠動作制御部に含まれる電圧−周波数変換回路の構成の例を示す回路図。
【図９】実施例１の電圧−周波数変換回路の動作説明図。
【図１０】本発明の実施例２に係る磁気検出装置の構成の例を示すブロック図。
【図１１】実施例２の間欠動作制御部の動作説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る磁気検出装置の構成の例を示すブロック図である。
【００１３】
本実施の形態の磁気検出装置は、周囲の磁束密度Ｂを検出する磁気センサ１１および磁気センサ１１の出力電圧Ｖｓｎｓと予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆとの絶対差分値Ｖｄを算出する絶対差分値算出回路１２を有して磁束密度Ｂの大きさが閾値以上であるかどうかを間欠的に検出する磁気検出部１と、絶対差分値算出回路１２から間欠的に出力される絶対差分値Ｖｄをサンプリングして間欠動作の休止期間の間保持するサンプルホールド回路２と、サンプルホールド回路２に保持された絶対差分値の値Ｖｄｈが小さいほど間欠動作制御信号ＣＮＴの周期を短くして、磁気検出部１の間欠動作の間隔を短くする間欠動作制御部３と、を備える。
【００１４】
ここで、磁気検出部１から出力される絶対差分値Ｖｄには、間欠動作制御信号ＣＮＴ入力からの動作遅延時間があるため、サンプルホールド回路２のサンプリング信号ＳＰＬは、間欠動作制御信号ＣＮＴを遅延回路２１で遅延させた信号とする。
【００１５】
なお、磁気検出部１には磁気センサ１１の出力電圧Ｖｓｎｓを基準電圧Ｖｒｅｆと比較する比較回路１００が含まれており、この比較回路１００から間欠的に出力される比較結果がラッチ回路２００にラッチされて、出力信号Ｖｏｕｔとして出力されるものとする。
【００１６】
次に、図２を参照しながら、本実施の形態の磁気検出装置の動作について説明する。
【００１７】
例えば、開閉機構を備えた携帯端末に装着された磁気検出装置の場合、磁気センサ１１周囲の磁束密度Ｂは、携帯端末が開かれた状態が最小値Ｂｍｉｎ、携帯端末が閉じられた状態が最大値Ｂｍａｘを示す。この携帯端末の開閉動作を行うと、磁束密度Ｂは、最小値Ｂｍｉｎと最大値Ｂｍａｘの間で急激に変化する。このとき、携帯端末の開閉を判定する閾値の磁束密度をＢｔｈとすると、磁気検出装置は、磁束密度Ｂが閾値Ｂｔｈを横切るときの検出感度が高くなくてはならない。
【００１８】
そこで、本実施の形態では、磁束密度の閾値Ｂｔｈに対する磁気センサ１１の出力電圧に相当する電圧を基準電圧Ｖｒｅｆとして設定する。
【００１９】
いま、図２に示すように、磁束密度Ｂが最小値Ｂｍｉｎから最大値Ｂｍａｘへ遷移したとすると、磁気センサ１１の出力電圧Ｖｓｎｓは次第に増加する。
【００２０】
この磁気センサ１１の出力電圧Ｖｓｎｓの変化に対して、絶対差分値算出回路１２は、基準電圧Ｖｒｅｆとの絶対差分値Ｖｄ（＝｜Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ｜）を算出する。
【００２１】
したがって、絶対差分値Ｖｄは、磁束密度Ｂが最小値Ｂｍｉｎから閾値Ｂｔｈまで変化する間は次第に小さくなり、磁束密度Ｂが閾値Ｂｔｈのとき、Ｖｓｎｓ＝Ｖｒｅｆとなり絶対差分値Ｖｄ＝０となる。その後、磁束密度Ｂが閾値Ｂｔｈから最大値Ｂｍａｘへと増加すると、絶対差分値Ｖｄは次第に大きくなる。
【００２２】
すなわち、絶対差分値Ｖｄは、磁束密度Ｂが閾値Ｂｔｈへ近づくほど小さくなり、磁束密度Ｂが閾値Ｂｔｈから遠ざかるほど大きくなる。
【００２３】
サンプルホールド回路２は、絶対差分値算出回路１２から間欠的に出力される絶対差分値Ｖｄを間欠動作の休止期間の間保持し、出力Ｖｄｈとして出力する。
【００２４】
間欠動作制御部３は、サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値が小さいほど、間欠動作制御信号ＣＮＴの周期を短くするよう、動作する。
【００２５】
その結果、磁束密度Ｂが閾値Ｂｔｈへ近づくほど、磁気検出部１の間欠動作の間隔が短くなる。すなわち、磁束密度Ｂが閾値Ｂｔｈへ近づくほど、磁気センサ１１は、磁界の検出動作を頻繁に行う。これにより、磁束密度Ｂが閾値Ｂｔｈを横切るタイミングを速やかに検出することができ、出力信号Ｖｏｕｔの応答速度を速めることができる。
【００２６】
一方、磁束密度Ｂが最小値Ｂｍｉｎあるいは最大値Ｂｍａｘの定常状態であるときは、磁気検出部１の間欠動作の間隔が長くなる。その結果、磁気検出部１の動作休止期間が長くなり、消費電流が低減される。
【００２７】
このような本実施の形態の磁気検出装置によれば、磁束密度が遷移状態であるか定常状態であるかによって間欠動作の周期を変化させることにより、磁束密度が遷移状態であるときは磁束密度の変化に対する応答速度を向上させることができるとともに、磁束密度が定常状態であるときは消費電流を少なくすることができる。
【００２８】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【実施例１】
【００２９】
図３は、本発明の実施例１に係る磁気検出装置の構成の例を示すブロック図である。本実施例では、間欠動作制御部３を、電圧−周波数変換回路３１を用いて構成した例を示す。
【００３０】
図４は、絶対差分値算出回路１２の具体的な回路構成の例である。図４に示す回路は、全波整流回路として知られている回路であり、オペアンプＡ１で構成される反転型・半波整流回路と、オペアンプＡ２で構成される反転型・加算回路により構成される。
【００３１】
オペアンプＡ１で構成される反転型・半波整流回路の出力をＶ０とすると、Ｖｓｎｓ＞Ｖｒｅｆのとき、Ｖ０＝−（Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ）となり、Ｖｓｎｓ＜Ｖｒｅｆのとき、Ｖ０＝０となる。
【００３２】
オペアンプＡ２で構成される反転型・加算回路は、抵抗値の条件をＲ３＝Ｒ４／２とすると、（Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ）とＶ０を１：２の比で加算し、その値を反転して出力する。すなわち、その出力Ｖｄは、Ｖｄ＝−（Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ＋２Ｖ０）となる。
【００３３】
したがって、Ｖｓｎｓ＞Ｖｒｅｆのとき、
Ｖｄ＝−｛（Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ）−２（Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ）｝＝Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ
となり、
Ｖｓｎｓ＜Ｖｒｅｆのとき、
Ｖｄ＝−（Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ＋２×０）＝−（Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ）
となる。
【００３４】
すなわち、絶対差分値算出回路１２の出力値として、磁気センサ１１の出力電圧Ｖｓｎｓと基準電圧Ｖｒｅｆの差（Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ）の絶対値｜Ｖｓｎｓ−Ｖｒｅｆ｜、すなわち絶対差分値Ｖｄが得られる。
【００３５】
したがって、図５に示すように、磁気センサ１１の出力電圧Ｖｓｎｓが最小値Ｖｍｉｎと最大値Ｖｍａｘとの間で変化するとき、絶対差分値算出回路１２から出力される絶対差分値Ｖｄは、出力電圧Ｖｓｎｓが最小値Ｖｍｉｎあるいは最大値Ｖｍａｘから基準電圧Ｖｒｅｆへ近づくほど小さくなり、Ｖｓｎｓ＝Ｖｒｅｆのとき最小値０となる。
【００３６】
次に、図６に、サンプルホールド回路２の具体的な回路構成の例を示す。
【００３７】
この例に示す回路は、一般的に用いられている回路であり、サンプリング信号ＳＰＬにより導通が制御されるアナログスイッチＳＷ１と、アナログスイッチＳＷ１がオンしたときに入力される絶対差分値Ｖｄの大きさに比例する電荷を蓄積するコンデンサＣ１と、アナログスイッチＳＷ１がオフしたときにコンデンサＣ１の出力電圧を保持するオペアンプＡ３と、から構成されている。
【００３８】
図７に、本実施例のサンプルホールド回路２の動作波形の例を示す。
【００３９】
間欠動作制御信号ＣＮＴの入力により磁気検出部１が動作を開始して、絶対差分値Ｖｄが出力されるまで、磁気検出部１の内部動作の遅延により、一定の遅延時間が生じる。
【００４０】
そこで、この遅延時間に相当する遅延を遅延回路２１で発生させ、サンプリング信号ＳＰＬの出力タイミングを絶対差分値Ｖｄの出力タイミングに合わせる。
【００４１】
これにより、間欠動作の動作中に磁気検出部１から出力される絶対差分値Ｖｄがサンプルホールド回路２に取り込まれ、間欠動作の休止期間中、サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈとして保持される。
【００４２】
次に、図８に、電圧−周波数変換回路３１の具体的な回路構成の例を示す。
【００４３】
電圧−周波数変換回路３１は、オペアンプＡ４で構成される減算回路と、オペアンプＡ５で構成される積分回路と、オペアンプＡ６で構成される比較回路と、比較回路に出力によりスイッチング動作が制御されるＮＭＯＳトランジスタＮＭ１と、から構成される。
【００４４】
オペアンプＡ４で構成される減算回路は、電源電圧ＶＣＣの値からサンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値を減算する。したがって、この減算回路の出力Ｖ１の大きさは、サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値が小さいほど、大きくなる。
【００４５】
オペアンプＡ５で構成される積分回路は、減算回路から入力される電流によりコンデンサＣ２を充電する。したがって、減算回路の出力Ｖ１の値が大きいほど、コンデンサＣ２の充電速度は速くなる。
【００４６】
オペアンプＡ６で構成される比較回路は、積分回路の出力Ｖ２の値を、電源電圧ＶＣＣを抵抗Ｒ１４、Ｒ１５で分圧した閾値電圧Ｖｔと比較し、積分回路の出力Ｖ２の値が閾値電圧Ｖｔに達すると、出力信号である間欠動作制御信号ＣＮＴを‘１’とする。
【００４７】
間欠動作制御信号ＣＮＴが‘１’になると、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１がオンし、積分回路のコンデンサＣ２に充電された電荷を放電する。
【００４８】
その結果、積分回路の出力Ｖ２の値‘０’に戻る。積分回路の出力Ｖ２の値が‘０’に戻ると、比較回路の出力である間欠動作制御信号ＣＮＴは‘０’となり、ＮＭＯＳトランジスタＮＭ１がオフし、積分回路は再び積分動作を開始する。
【００４９】
図９に、本実施例の電圧−周波数変換回路３１の動作波形の例を示す。
【００５０】
サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値と減算回路の出力Ｖ１の大きさの関係を見ると、サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値が小さいほど、減算回路の出力Ｖ１の大きさは大きい。
【００５１】
減算回路の出力Ｖ１の大きさが大きいほど、積分回路の出力Ｖ２の値が閾値電圧Ｖｔに到達するまでの時間が短くなる。すなわち、サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値が小さいほど、比較回路の出力である間欠動作制御信号ＣＮＴの周期が短くなる。
【００５２】
このような本実施例によれば、間欠動作制御部３に電圧−周波数変換回路３１を用いることにより、絶対差分値算出回路１２から出力される絶対差分値Ｖｄの値が小さいほど周期が短くなる間欠動作制御信号ＣＮＴを生成することができる。
【実施例２】
【００５３】
実施例１では、積分回路を用いたアナログ回路により間欠動作制御信号ＣＮＴを生成する例を示したが、アナログ動作のため、コンデンサＣ２の容量値の変動などにより間欠動作制御信号ＣＮＴの周期が変動することがある。そこで、本実施例では、そのような変動要素の少ないデジタル回路により間欠動作制御信号ＣＮＴを生成する例を示す。
【００５４】
図１０は、本発明の実施例２に係る磁気検出装置の構成の例を示すブロック図である。本実施例では、間欠動作制御部３Ａを、クロック発生回路３２と、可変分周回路３３と、を用いて構成する。
【００５５】
クロック発生回路３２は、水晶発振回路などにより、安定した一定の周波数のクロック信号ＣＬＫを発生させる。
【００５６】
可変分周回路３３は、クロック発生回路３２から出力されたクロック信号ＣＬＫを分周して、間欠動作制御信号ＣＮＴを生成する。その分周比は可変であり、サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値の大きさによって分周比が変化する。分周比は、サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値が小さいほど小さくなるように設定されている。
【００５７】
したがって、サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値が小さいほど、可変分周回路３３分周比は小さくなり、可変分周回路３３から出力される間欠動作制御信号ＣＮＴの周波数は高くなる。すなわち、サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値が小さいほど、間欠動作制御信号ＣＮＴの周期は短くなる。
【００５８】
図１１に、本実施例の間欠動作制御部３Ａの動作波形の例を示す。
【００５９】
可変分周回路３３へ入力されるサンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値が小さいほど、可変分周回路３３の分周比は小さくなる。したがって、サンプルホールド回路２の出力Ｖｄｈの値が小さいほど、可変分周回路３３から出力される間欠動作制御信号ＣＮＴの周期は短くなる。
【００６０】
このような本実施例によれば、安定した発振を行うクロック発生回路３２から出力されるクロック信号ＣＬＫを、デジタル回路である可変分周回路３３により分周して、間欠動作制御信号ＣＮＴを生成するので、安定した周期の間欠動作制御信号ＣＮＴを得ることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  磁気検出部
２  サンプルホールド回路
３、３Ａ  間欠動作制御部
１１  磁気センサ
１２  絶対差分値算出回路
２１  遅延回路
３１  電圧−周波数変換回路
３２  クロック発生回路
Ａ１〜Ａ６  オペアンプ
Ｄ１〜Ｄ２  ダイオード
Ｒ１〜R１６  抵抗
Ｃ１〜Ｃ２  コンデンサ
ＮＭ１  ＮＭＯＳトランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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