(57)【要約】【課題】  簡易な構成で小型化と高い検出精度とを実現し得る傾斜センサー及び傾斜検出装置を提供する。【解決手段】  光透過可性の筐体３と、上記筐体３に光を照射する光源アレイ１と、上記光源アレイ１から出射され、上記筐体３を透過した光を受光するための複数の受光部７を有する受光部アレイ２とを備え、上記筐体３中に複数の粒状固体４が空間をもって封入されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の容器と、
上記容器に光を照射する光源アレイと、
上記光源アレイから出射され、上記容器を透過した光を受光するための複数の受光部を有する受光部アレイとを備え、
上記容器中に複数の粒状固体が空間をもって封入されていることを特徴とする傾斜センサー。
【請求項２】
前記粒状固体が、球体であることを特徴とする、請求項１に記載の傾斜センサー。
【請求項３】
前記粒状固体が、光源アレイから出射される光の波長に対して吸収性を有する材料からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の傾斜センサー。
【請求項４】
前記粒状固体が、金属であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の傾斜センサー。
【請求項５】
前記金属が、前記光源アレイから出射される光の反射を低減させるようなめっき処理が施されていることを特徴とする、請求項４に記載の傾斜センサー。
【請求項６】
前記光源アレイが赤外線光源であり、前記粒状固体が金属成分を含む多孔質ガラスであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の傾斜センサー。
【請求項７】
前記受光部の形状が四角形であって、各受光部が格子状に配置されており、
前記受光部の短辺の長さａが、前記粒状固体の最も短い径Ｒよりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の傾斜センサー。
【請求項８】
前記受光部の形状が円形であって、各受光部が格子状に配置されており、
前記受光部の直径ｒが、前記粒状固体の最も短い径Ｒよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の傾斜センサー。
【請求項９】
前記光源アレイと前記受光部アレイとが、前記容器の周囲に対向して配置されることを特徴とする、請求項１に記載の傾斜センサー。
【請求項１０】
前記光源アレイが、面発光レーザであることを特徴とする、請求項１に記載の傾斜センサー。
【請求項１１】
前記容器が、樹脂からなることを特徴とする、請求項１に記載の傾斜センサー。
【請求項１２】
前記光源アレイと前記受光部アレイとを２組以上備えることを特徴とする、請求項１に記載の傾斜センサー。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の傾斜センサーと、
傾斜センサーの非傾斜状態と傾斜状態との、受光部アレイの受光量の変化を検出する光量変化検出手段を備えることを特徴とする傾斜検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯機器に搭載する傾斜センサーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物がどの方向に傾いているかを感知する目的として傾斜センサーが広く使われており、例えば、特許文献１では容器中での球体の移動を利用した傾斜センサーが開示されている。
【０００３】
この傾斜センサーは、半球状の容器の底部にある開口部から一部突出している１個の球体の表面での、光源からの照射光の反射の度合いを検知する。すなわち上記傾斜センサーは、上記容器の傾斜により上記球体が開口部からずれることによって、上記球体表面での上記照射光の反射が減少することを利用して傾斜角度を検出するものである。
【０００４】
傾斜センサーのような姿勢センサーを携帯機器に搭載する場合には、その姿勢情報を検知する機構は、あまり大型化できない。しかし特許文献１に開示されている傾斜センサーは、上記球体が容器の開口部上で固定できる程度の重さをもつ必要があるために、センサーの小型化には限度があった。また、傾斜センサーの機構は小型化するほど高価になるなど、現状のセンサー形態はあまり簡単化できていない。
【０００５】
そこで、傾斜センサーの小型化を可能にするため、例えば特許文献２には、気体や液体といった無形のものを使ってセンサーを簡単に構成した傾斜センサーが開示されている。この傾斜センサーは、ドーム状に形成した光透過性の容器に気体と液体とを封入し、上記容器に光を入射させ、その反射光によって傾斜角度を検知する。すなわち、上記傾斜センサーは、上記容器の傾斜による気体と液体との界面状態の変化に基づき、傾斜角度を検知する。例えば、容器の傾斜により界面状態が変化すると、傾斜前には空気相であった所に、液相が移動する。その結果、界面の変化により、光を反射しない液相が光を受光することによって反射光が減少する。上記傾斜センサーは、傾斜による反射光の変化によって傾斜角度を検知することができる。
【０００６】
また、傾斜センサーではないが、特許文献３には、ケースを被測液体に挿入し、反射光を検出することにより液面レベルを検出する計測装置が開示されている。この計測装置は、有底筒状のケース内の空洞中にある被測液体もしくは空気中を光が通過したときに生じる屈折率の差によって、液面を通過した光と空気中を通過した光とを判別し、液面の位置を検出する。
【特許文献１】特開平８−１８０７８０公報（平成８年７月１２日公開）
【特許文献２】特開平１０−２２７６３５公報（平成１０年８月２５日公開）
【特許文献３】特開平８−５４４０公報（平成８年１月１２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示されているような、容器内に封入された液体を利用して傾斜センサーは、容器内に水を封入するという構成上の難しさがある。また、その結果傾斜センサーの製造過程を複雑にするという問題を引き起こす。
【０００８】
また、特許文献２及び特許文献３に開示されたような液面レベルの変化を利用した装置では、傾斜以外の変動の影響を受けやすいなどの問題がある。このような制御性能の問題を具体的に述べれば、振動等による液面の変化や上下動によって液面に発生する波等の液面の変化を傾斜の場合に生じる液面の変化と明確に区別できなことがあげられる。そして、傾斜による液面の変化と傾斜以外による液面の変化を明確に区別できないことから、傾斜センサーの検出精度劣化の問題を引き起こす。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、簡易な構成によって小型化と高い検出精度とを実現し得る傾斜センサー及び傾斜検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の傾斜センサーでは、上記課題を解決するために、光透過性の容器と、上記容器に光を照射する光源アレイと、上記光源アレイから出射され、上記容器を透過した光を受光するための複数の受光部を有する受光部アレイとを備え、上記容器中に複数の粒状固体が空間をもって封入されていることを特徴としている。
【００１１】
上記の発明によれば、上記容器内に封入されている上記複数の粒状固体の集合した状態は、液体とは異なって上下動や振動等によって変形しない。ゆえに、傾斜センサーが傾斜状態以外の上下動や振動等を傾斜状態として誤って検出することがない。そのため、傾斜センサーの傾斜量測定での誤差低減につながる。従って、傾斜センサーの高い検出精度を実現することができる。
【００１２】
また、上記複数の粒状固体を容器内へ封入する構成は、封入物が固体であるため、液体を封入する場合のように容器に高い気密性をもたせなくても、容器からこぼれることがない。さらに、粒状固体は固体であるため、液体の気化による膨張に伴った容器へのストレスへの対処の手間もいらない。固体の封入は、以上のように液体に比べて高度な封入処理が必要でないため、製造過程がはるかに単純になる。しかも、構成が容易であるために、部材を多く必要しない。そのため、傾斜センサーの小型化も同時に可能になる。
【００１３】
また、本発明の傾斜センサーでは前記粒状固体が、球体であることが好ましい。
【００１４】
上記の発明によれば、粒状固体の形状が、摩擦係数の低い球体である。これにより、粒状固体間の摩擦係数が大きく低減し、傾斜センサー内の粒状固体の移動が容易になる。そのため、わずかな傾斜にも粒状固体が反応し、傾斜状態を検知することができるようになる。その結果、傾斜センサーの検出感度をさらに向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の傾斜センサーでは前記粒状固体が、光源アレイから出射される光の波長に対して吸収性を有する材料からなることが好ましい。
【００１６】
上記の発明によれば、上記光源アレイからの光に対して吸収性をもつ上記粒状固体によって、上記光源アレイから照射された光は吸収される。そのため、上記粒状固体の表面での光の散乱によって生じる迷光を抑えることができるようになる。その結果、検出誤差の原因になる迷光の受光部での検出が低減されるので、検出精度をさらに向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の傾斜センサーでは前記粒状固体は、金属であることが好ましい。
【００１８】
上記の発明によれば、粒状固体が、より摩擦係数の低い性質を有する金属である。これにより、粒状固体間の摩擦係数が低減し、傾斜センサー内の粒状固体の移動が容易になる。そのため、わずかな傾斜にも粒状固体が反応し、傾斜状態を検知することができるようになる。その結果、検出感度をさらに向上させることができる。
【００１９】
さらに、金属が比重の大きい性質を有していることから、小さな粒状固体であっても十分な重さを持つことができる。そのため、粒状固体は、上下動や振動等の傾斜以外の変動では移動しにくくなり、傾斜以外の状態を検知する誤差が低減する。その結果、傾斜センサーの検出感度がさらに向上する。
【００２０】
また、本発明の傾斜センサーでは前記金属が、前記光源アレイから出射される光の反射を低減するためのめっき処理が施されていることが好ましい。
【００２１】
これにより、金属の表面での光の散乱がめっき処理された金属面で低減されるため、光の散乱によって発生する迷光を大幅に除去できる。その結果、検出誤差の原因になる迷光の受光部での検出が低減されるので、検出精度を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明の傾斜センサーでは前記光源アレイが赤外線光源であり、前記粒状固体が金属成分を有する多孔質ガラスであることが好ましい。
【００２３】
多孔質ガラスは内部散乱によって光をさえぎる性質があり、光源として安価な赤外線を発する半導体レーザの光なども効果的にさえぎる。金属材料を含ませることで、内部散乱光を吸収させることも容易で、そのため、上記粒状固体に光の散乱を抑制するための吸収性のめっきなどを施さなくても、すなわちめっきはがれなどの心配なく上記粒状固体の表面での光の散乱によって生じる迷光を抑えることができるようになる。また、樹脂と異なり摩擦係数を上げることもない。以上の結果、摩擦の影響を避けつつ、検出誤差の原因になる迷光の受光部での検出が低減されるので、検出精度をさらに向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の傾斜センサーでは、前記受光部の形状が四角形であって、各受光部が格子状に配置されており、前記受光部の短辺の長さａが、前記粒状固体の最も短い径Ｒよりも小さいことが好ましい。
【００２５】
上記の発明によれば、四角形の受光部が、格子状に配置されている。これにより、受光部同士の間の隙間を小さくして並べることが可能になる。ここで、受光部同士の間の隙間は、受光を行えない不感領域になるので、不感領域の少ないほうがよりわずかな傾斜による、わずかな受光量の変化を検出できる。そのため、粒状固体の移動量を確実に検知でき、傾斜センサーの検出精度をさらに向上させることができる。
【００２６】
さらに、上記受光部の短辺の長さａが上記粒状固体の最も短い径Ｒよりも小さい（Ｒ＞ａを満たす）ことから、上記粒状固体のわずかな変位によっても各々の受光部での光量変化が発生する。そのため、上記粒状固体の移動量を確実に検知でき、傾斜センサーの検出精度を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の傾斜センサーでは、前記受光部の形状が円形であって、各受光部が格子状に配置されており、前記受光部の直径ｒが、前記粒状固体の最も短い径Ｒよりも小さいことが好ましい。
【００２８】
上記の発明によれば、円形の受光部が、格子状に配置されている。これにより、受光部同士の間の隙間を、例えば四角形の受光部よりも、大きくして並べることが可能になる。ここで、受光部同士の間の隙間は、受光を行えない不感領域になるので、不感領域の多いほうが上記粒状固体での光の散乱によって生じる迷光を受光しにくくなる。そのため、検出誤差の原因になる迷光の受光部での検出が低減され、上記粒状固体の移動量を確実に検知できるようになる。その結果、傾斜センサーの検出精度をさらに向上させることができる。
【００２９】
また、本発明の傾斜センサーでは前記光源アレイと前記受光部アレイが、前記容器の周囲に対向して配置されることが好ましい。
【００３０】
これにより、偏光プリズム等の光を反射させる手段を用いなくても直線的に前記光源アレイから出射された光を前記受光部アレイで受光することが可能となる。その結果、偏光プリズム等の光の反射に用いる部材を省くことができ、傾斜センサーの小型化、軽量化が実現できる。
【００３１】
また、本発明の傾斜センサーでは前記光源アレイが、面発光レーザであることが好ましい。
【００３２】
上記の発明によれば、光源アレイが面発光レーザである。ここで、面発光レーザは基板に垂直方向に光を出す半導体レーザであるのに対し、一般の半導体レーザは基板の断面から光を出す。このため、面発光レーザを用いれば、光の出力方向が重ならないように平面上に光源を配置することが容易である。
【００３３】
また、面発光レーザはウエハプロセスで電極も形成されるので、給電部も同時形成しやすい。さらに放射角が小さい特性を有しているため、上記粒状固体に対して水平に近い角度で光を常に出力できる。そのため、上記粒状固体で遮られるパターンと形状的にあまり変化しない遮光領域を上記受光部アレイ上に形成できる。よって、実際の上記粒状固体の移動をより正確に反映した遮光パターンを検出できる。
【００３４】
従って、傾斜センサーの検出精度をさらに向上させることが実現できる。
【００３５】
また、本発明の傾斜センサーでは前記容器が、樹脂を材料とすることが好ましい。
【００３６】
これにより、前記容器の重さがガラス等を用いた場合に比較して軽くなる。その結果、傾斜センサーの軽量化が実現できる。
【００３７】
また、本発明の傾斜センサーでは前記光源アレイと前記受光部アレイとを２組以上備えることが好ましい。
【００３８】
これにより、上記２組の受光部アレイそれぞれでの遮光状態を同時に独立して観測することが可能になる。つまり、異なった２方向からの遮光状態の観測が可能になる。そのため、１方向だけから遮光状態を観測するよりも、より詳細な遮光状態を観測することができる。その結果、傾斜以外の上下動などによる粒状固体の動きと、傾斜による粒状固体の動きを明確に区別できるだけの精度をもつ遮光状態の観測が可能になり、傾斜センサーでの傾斜検出精度をより向上させることが実現できる。
【００３９】
なお、２組以上の光源アレイと受光部アレイとは、光源アレイ同士または受光部アレイ同士が重ならないよう配置することが好ましい。また、各組の光源アレイと受光アレイとは、容器の周囲に、互いに対向して配置することがより好ましい。
【００４０】
また、本発明の傾斜検出装置は、上記の課題を解決するために、前記いずれかの傾斜センサーと、傾斜センサーの非傾斜状態と傾斜状態との、受光部アレイの受光量の変化を検出する光量変化検出手段を備えることを特徴としている。
【００４１】
上記の構成によれば、光量変化検出手段が、傾斜センサーの非傾斜状態と傾斜状態との、受光部アレイの受光量の変化を検出する。これにより、上記受光部アレイでの遮光状態の検出が、受光した光によって直接行われるのではなくて、傾斜センサーの傾斜状態の変化による光の変化量として検出され、傾斜センサーの傾斜角が算出されるようになる。ここで、常にバックグラウンドとして存在する、前記粒状固体での光の散乱によって生じるそれぞれの受光部への迷光は、常にバックグラウンドとして存在することから光量の変化はない。よって、迷光量の変化量は検出されず、照射光の光量の変化だけを検出することができる。その結果、検出誤差となる迷光の影響をほとんど受けずに遮光状態の検出が行える。従って、より傾斜検出精度の高い傾斜検出装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の傾斜センサーは、以上のように、光透過可能な容器と、上記容器の周囲に配置された、光源アレイと、上記光源アレイから出射され、上記容器を透過した光を受光するための複数の受光部を有する受光部アレイとを備え、上記容器中に複数の粒状固体が空間をもって封入されている構成である。
【００４３】
それゆえ、簡易な構成によって小型化と高い検出精度とを実現し得る傾斜センサー及び傾斜検出センサーを提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について図１ないし図６に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００４５】
図１は、本実施の形態における傾斜センサー１００の概略的構成を示す斜視図である。図２は図１における光源アレイ１を示す斜視図である。図３は図１における受光部アレイを２示す斜視図である。図４〜図６は、本発明における傾斜センサー１００の傾斜判定方法を示した矢視図である。図１〜図６を用いて傾斜センサー１００の概要を説明する。
【００４６】
本実施の形態における傾斜センサー１００は、直方体の形状をした透明（光透過性）の筐体（容器）３の側面に一組の光源アレイ１と受光部アレイ２とが対向して貼り合わされた形態になっている。
【００４７】
筐体３の中には、複数の粒状固体４が、定常レベルライン５まで、ほぼ隙間なく封入されており、定常レベルライン５よりも上には空間をもっている。すなわち、筐体３の内部には、粒状固体４からなる固相と、空間部分の気相とが形成される。後述のように、筐体３の粒状固体４の領域は、光源アレイ１からの光を遮る部分となる遮光領域１２となり、空間部分の領域は光源アレイ１からの光が透過する受光領域１１となる（図５等参照）。
【００４８】
光源アレイ１には、筐体３に光を照射するために、マトリクス状に発光部６が複数形成される（図２）。また、受光部アレイ２には、筐体３を透過した発光部６からの出射光を受光する複数の受光部７が、同じようにマトリクス状に複数形成される（図３）。
【００４９】
なお、本実施の形態では、光源アレイ１と受光部アレイ２が対向しているが、本発明では、必ずしもこれに限らず、例えば偏光用プリズム等の光を全反射する構造体によって光路を曲げることによって、光源アレイ１から出射されて筐体３を透過した光を、対向していない受光部アレイ２で受光しても良い。
【００５０】
また、本実施の形態では、筐体３は直方体の形状をしているが、本発明ではこれに限らず例えば多方体や円筒状等の形状をしていても良い。
【００５１】
光源アレイ１の形成方法としては、種々の方法があるが、例えば、アレイ状の発光部６を有する面発光レーザを用いる方法や、光ファイバーの出射端面をアレイ状に配置する方法、チップ半導体レーザまたはチップダイオードをアレイ状に並べる方法などがある。但し、チップ半導体レーザ、チップダイオードは給電のための電極を形成したダイボンド用ベースに配置して並べるのが好ましい。
【００５２】
さらに、光源アレイ１に面発光レーザを使用することによって、その放射角が小さいことを生かし、粒状固体４によって遮られるパターンと形状的にあまり変化しない遮光領域１２とを受光部アレイ２上に形成できる。
【００５３】
また、受光部アレイ２としては、複数の受光領域１１を形成したフォトダイオードを用いる方法や、光ファイバーの入射端面をアレイ状に配置する方法がある。
【００５４】
また、透明の筐体３には、光を透過する限りにおいて材料の種別は問わないが、アクリルなどの樹脂性の材料を用いることが軽量化のうえで好ましい。
【００５５】
粒状固体４としては、固体であればガラスやゴム、プラスチック等であっても良いが、光源アレイ１の波長に対して吸収性を有する材料、例えば、光源アレイ１が青紫色レーザなら、着色した高屈折率ガラスを粒状固体材料に選ぶなどの選択が好ましく、また、傾斜時に粒状固体４の移動が滑らかにできることから、この形状は球体であることが好ましい。さらには、粒状固体４どうしの接触部での摩擦係数を低く抑えることができることから、金属を用いることも好ましい。さらに、ここでの金属には反射低減するためのメッキ処理がしてあることによって、金属表面での散乱によって発生する迷光を大幅に除去できることが好ましい。
【００５６】
次に傾斜センサーの動作について図４と図５とを用いて説明する。まず、例えばセンサー１００が傾斜していない非傾斜姿勢の場合、受光部アレイ２には、光源アレイ１からの光を遮る部分である遮光領域１２と、光源アレイ１からの光が到達する受光領域１１とが、非傾斜姿勢時での粒状固体４の封入状態に対応して形成される（図４）。次に、傾斜姿勢になった場合、受光部アレイ２には、光源アレイ１からの光を遮る部分である遮光領域１４と光源アレイ１からの光が到達する受光領域１３とが、傾斜に伴う粒状固体４の移動に対応して形成される（図５）。つまり、粒状固体４の界面が、傾斜に応じて変化する。ここで、光源アレイ１からの光を遮る部分である遮光領域１２・１４は、筐体３中の粒状固体４の占める領域に対応している。それに対して、光源アレイ１からの光が到達する受光領域１１・１３は、筐体３中の粒状固体の占めていない空間の領域に対応している。次に、光源アレイ１から出射された光１５は、一部遮光されて受光部アレイ２に到達する（図６）。そして、この遮光の割合によって受光部アレイ２上で傾斜センサー１００の傾斜状態が傾斜パターン化される。ここでの傾斜パターンとは、遮光領域１２・１４の形状を言う（図４・図５）。
【００５７】
本発明の傾斜センサー１００では、筐体３に液体を封入する場合と異なって、傾斜時には粒状固体４が移動するだけである。よって、傾斜時に波が表面に発生すること等による遮光領域１４の不必要な乱れはない。そのため、傾斜角度を検出するのに良好である。それゆえ、正確な傾斜パターンが受光部アレイ２から求められ、傾斜検出精度が向上する。
【００５８】
この他に、面発光レーザを用いて、その主要な波長（発振波長が近赤外領域にあるものが多い）領域に吸収ピークを持つ材料、例えば金属成分を含有させた多孔質ガラスを用いて、球状に粒状固体４を形成しても良い。そうすると、粒状固体４間の接触抵抗が少なく、かつ、その粒状固体４による散乱光が迷光になる悪影響を低減することができる。ここで、金属成分を含む多孔質ガラスは内部散乱によって光をさえぎる性質があり、光源として近赤外光を発するレーザ光を効果的にさえぎる。そのため、上記粒状固体に光の散乱を抑制するための吸収性のめっきなどを施さなくても、すなわちめっきはがれなどの心配なく使用できる。また、樹脂と異なり摩擦係数を上げることもない。以上の結果、摩擦の影響を避けつつ、検出誤差の原因になる迷光の受光部での検出が低減されるので、傾斜の検出精度をさらに向上させることができる。
【００５９】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図７ないし図１５に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
図７は本実施の形態における傾斜センサー２００の概略的構成を示す斜視図である。図８と図９とは本実施の形態における遮光状態を示した矢視図である。図１０と図１１とは本実施の形態における傾斜パターンを示した平面図である。図１２は本実施の形態における遮光パターンを示した平面図である。図１３〜図１５とは本実施の形態における受光部形状と遮光状態を示した平面図である。図７〜図１５を用いて傾斜センサー２００の概要を説明する。
【００６１】
本実施の形態の傾斜センサー２００は、前記実施の形態１の傾斜センサー１００とは、もう一組の光源アレイ２１と、受光部アレイ２２とを備えている点が異なっている。
【００６２】
すなわち、本実施の形態における傾斜センサー２００では、図７に示すように、光源アレイ１、受光部アレイ２、筐体３及び粒状固体４を備えている点は同じであり、さらにその性状についても、前記の実施の形態１と同じである。
【００６３】
本実施の形態では、２組の光源アレイ１・２１と受光部アレイ２・２２とを用いて検出するので、ＸＺ平面及び、ＹＺ平面の２方向で傾斜パターンが受光部アレイ２と、受光部アレイ２２とによってそれぞれ観測される点が実施の形態１と異なっている（図８、図９）。詳しく説明すると、傾斜センサー２００がＸ方向とＹ方向の２方向に傾いている場合、ＸＺ平面とＹＺ平面の２方向で受光領域３１に対する遮光領域３２（図８）と受光領域３３に対する遮光領域３４（図９）との傾斜パターンがそれぞれ観察できる。このように、２方向からの傾斜パターンをそれぞれ観察することで傾斜状態をより詳細に検出することができるようになる。
【００６４】
以下に、２方向からの傾斜パターンの観察が傾斜状態のより詳細な検出に有用である例を図１０〜図１２を用いて説明する。ここで図１０では傾斜していない場合のＸＺ、ＹＺ平面での傾斜パターン４１・４２を、図１１では１方向にのみ傾斜している場合のＸＺ、ＹＺ平面での傾斜パターン４３・４４を、そして、図１２では２方向に傾斜している場合のＸＺ、ＹＺ平面での傾斜パターン４５・４６を用いて説明する。また、受光領域１１と遮光領域１２の境界線として傾斜パターン境界５０を用いて説明する。
【００６５】
まず、傾斜センサー２００がＸ方向にもＹ方向にも傾いていない場合、つまり傾斜していない場合は、ＸＺ平面では傾斜パターン境界５０がＸ軸に平行になる傾斜パターン４１が形成される。また、ＹＺ平面では傾斜パターン境界５０がＹ軸に平行になる傾斜パターン４２が形成される（図１０）。
【００６６】
それに対して、傾斜センサー２００がＸ軸方向にのみ傾斜している場合は、ＸＺ平面では傾斜パターン境界５０がＸ軸に対して傾いた傾斜パターン４３が形成される。また、ＹＺ平面では傾斜パターン境界５０がＹ軸に平行になる傾斜パターン４４が形成される（図１１）。
【００６７】
ここで、上記２つの異なる傾斜状態によるＹＺ平面での傾斜パターン４２・４４は同一の形状になる。つまり、傾斜センサー２００がＹＺ平面で傾斜パターン４２・４４を形成する受光部アレイ２２のみしか備えていなかった場合、上記の２つの異なる傾斜状態を同一の傾斜状態として検出することになる。
【００６８】
次に、傾斜センサー２００がＸ軸に図１１の場合のＸ軸方向への傾斜と同じ角度傾斜しており、Ｙ軸方向に任意の角度で傾斜している場合、ＸＺ平面では傾斜パターン境界５０がＸ軸に対して傾斜パターン４３での傾斜パターン境界５０の傾きと同じ角度だけ傾いた傾斜パターン４５が形成される。また、ＹＺ平面では傾斜パターン境界５０がＹ軸に対して傾いた傾斜パターン４６が形成される。
【００６９】
ここで上記２つの異なる傾斜状態によるＸＺ平面での傾斜パターン４３・４５は同一の形状になる。つまり、傾斜センサー２００がＸＺ平面で傾斜パターン４３・４５を形成する受光部アレイ２のみしか備えていなかった場合、上記の２つの異なる傾斜状態を同一の傾斜状態として検出することになる。
【００７０】
しかし、傾斜センサー２００が受光部アレイ２・２２を備えた本実施の形態では、ＸＺ平面での傾斜パターン４１・４３・４５とＹＺ平面での傾斜パターン４２・４４・４６とを基に傾斜状態を検出することができる。そのため、１方向の傾斜パターン４１・４２・４３・４４・４５・４６が同一であっても、もう一方が異なっていた場合には異なった傾斜状態として検出することができる。
【００７１】
このように、２組の受光部アレイ２・２２を備えることでより詳細な傾斜状態の検出を行うことが可能となる。
【００７２】
また、図１３のように受光部５２の形状も検出方法を左右するため、受光部アレイ２・２２では受光部の形状の選択を行う必要がある。まず、受光部アレイ２・２２上に形成される各受光部５２を同図のように四角形とし、格子状に配置することで、受光部５２のない不感領域５３を減らすことができる。これにより、各受光部５２を粒状固体４が遮るときの状態変化を細かく検出することができる（図１４）。さらに、各受光部５２は感度を確保するために粒状固体４の最も短い径をＲとした場合、受光部５２の短辺ａを、Ｒ＞ａの関係にしたほうが好ましい。これは、粒状固体４のわずかな変位（図１４）に応じて各々の受光部５２での光量変化が発生するからである。つまり、粒状固体４の変位に対しての感度が向上する。
【００７３】
一方で、粒状固体４が光を吸収するようなめっき処理を行っていない金属球のように散乱が多い物質である場合、図１５のように不感領域６３を大きくする方法によって対応してもよい。この方法では、不感領域６３を増やせば、各々の受光部６２への散乱光入射のレベルを下げることができる。これにより受光部６２での光量の微小変化を高散乱状況下でも検出できるようになる。
【００７４】
〔実施の形態３〕
本発明の実施の形態について図１６と図１７とに基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
本実施の形態では、傾斜センサー２００を傾斜検出装置２０１・２０２として構成する形態を２つ示す。図１６は、そのうちの１つの傾斜検出装置２０１の構成を表したものであり、傾斜検出装置２０１は傾斜センサー２００に加えて、判別・算出手段である受光部光量検出手段３０１、受光部単位遮光状態算出手段３０２、遮光状態判定手段３０３、傾斜平滑化手段３０４、及び傾斜角算出手段３０５を備えている。
【００７６】
最初に、傾斜検出装置２０１の動作について図１６を用いて説明する。
【００７７】
まず、傾斜センサー２００の受光部アレイ２・２２それぞれの受光部光量検出手段３０１によって、受光部アレイ２・２２からの出力をもとに、それぞれ独立して、受光部単位ごとに受光部アレイ２・２２が受光した光量を検出する。そして、検出後、各受光部光量検出手段３０１の結果に基づき、受光した光量を基に受光部単位遮光状態算出手段３０２によって、各受光部単位ごとの遮光状態が算出される。
【００７８】
次に、受光部アレイ２の受光部単位遮光状態算出手段３０２と受光部アレイ２２の受光部単位遮光状態算出手段３０２との検出結果が、それぞれ１つの遮光状態判定手段３０３に出力される。そして、受光部５２ごとの遮光状態をそれぞれをマトリクス化した後、遮光状態判定手段３０３を用いて、傾斜しているかどうか判定する。次に、傾斜平滑化手段３０４によって受光部５２ごとにマトリクス化されている遮光状態を平滑化することによって傾斜パターンを算出する。そして、最後に傾斜パターンを基に傾斜角算出手段３０５によって傾斜角を算出する。また、このような受光部出力をそのまま用いる傾斜検出装置２０１では、四角い形状の受光部２・２２を隙間なく配置することによって、受光を行わない不感領域５３を減らした方が良い。これによって、照射光を効率良く受光することができることから、より感度の高い検出を行うことができる。
【００７９】
また、図１７は、本実施の形態の傾斜センサー２００を備えた他の傾斜検出装置２０２の構成を表したものである。傾斜検出装置２０２は、受光部光量検出手段３０１と受光部単位遮光状態算出手段３０２の処理の間に光量変化を予め算出する光量変化算出手段３０６による処理を備えている点のみが異なっている。すなわち、本実施の形態における傾斜検出装置２０２では、図１７に示すように、受光部光量検出手段３０１、受光部単位遮光状態算出手段３０２、遮光状態判定手段３０３、傾斜平滑化手段３０４、及び傾斜角算出手段３０５を備えている点は同じであり、さらにその性状についても、上記の傾斜検出装置２０１の場合と同じである。
【００８０】
次に、傾斜検出装置２０２の動作について図１７を用いて説明する。
【００８１】
まず、傾斜センサー２００の受光部アレイ２・２２それぞれの受光部光量検出手段３０１によって、受光部アレイ２・２２からの出力をもとに、それぞれ独立して、受光部単位ごとに受光部アレイ２・２２が受光した光量を検出する。次に受光部光量検出手段３０１での光量の検出結果を基に、光量変化算出手段３０６によって受光部ごとの光量の変化を予め算出する。そして光量変化算出手段３０６によって算出された光量の変化を基に受光部単位遮光状態算出手段３０２によって、各受光部単位ごとの遮光状態を算出する。
【００８２】
ここで、常にバックグラウンドとして存在する、上記粒状固体での光の散乱によって生じるそれぞれの受光部への迷光は、迷光が常に存在するバックグラウンドであって、迷光の光量は変化していないと考えられることから光の変化量としては検出されない。そのため、検出誤差の原因である受光における迷光の影響を抑えて、傾斜の検出精度を向上させることができる。また、受光部６２への迷光入射が多いと懸念される粒状固体４を用いる場合では、丸い形状の受光部２・２２を隙間をもって配列することによって、受光を行わない不感領域６３を増やした方が良い。これによって、検出誤差の原因になる迷光が受光部で受光される割合が減少することから、より感度の高い検出を行うことができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、傾斜検出装置２０１・２０２に２組の対向した光源アレイ１・２１と受光部２・２２アレイとを備えた傾斜センサー２００を用いているが、本発明ではこれに限らず、例えば傾斜検出装置２０１・２０２に傾斜センサー１００を用いても良い。
【００８４】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明にかかる傾斜センサー及び傾斜検出装置は、傾斜状態が安定して検知しやすく、小型化を保ったまま傾斜量測定の精度を向上させることができる。したがって、本発明は、デジタルカメラ、携帯ゲーム機、携帯電話等の傾斜センサー及び傾斜検出装置を搭載する携帯機器を製造する産業分野に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の一形態における傾斜センサーの概略的構成を示す斜視図である。
【図２】上記傾斜センサーの光源アレイを示す斜視図である。
【図３】上記傾斜センサーの受光部アレイを示す斜視図である。
【図４】本発明における傾斜センサーの傾斜判定方法を示した矢視図である。
【図５】本発明における傾斜センサーの傾斜判定方法を示した矢視図である。
【図６】本発明における傾斜センサーの傾斜判定方法を示した矢視図である。
【図７】本発明における傾斜センサーのさらに他の実施の形態を示す斜視図である。
【図８】本発明の他の実施の形態における遮光状態を示した矢視図である。
【図９】本発明の他の実施の形態における遮光状態を示した矢視図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態における傾斜パターンを示した平面図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態における傾斜パターンを示した平面図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態における遮光パターンを示した平面図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態における受光部形状と遮光状態を示した平面図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態における受光部形状と傾斜状態変化を示した平面図である。
【図１５】本発明の他の実施の形態における受光部形状と遮光状態を示した平面図である。
【図１６】本発明の他の実施の形態における傾斜センサーを備えた傾斜検出装置の概略的構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の他の実施の形態における傾斜センサーを備えた傾斜検出装置の概略的構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８７】
１              光源アレイ
２              受光部アレイ
３              筐体（容器）
４              粒状固体
５              定常レベルライン
６              発光部
７              受光部
１１              受光領域
１２              遮光領域
１３              受光領域
１４              遮光領域
２１              光源アレイ
２２              受光部アレイ
５０              傾斜パターン境界
５２              受光部
５３              不感領域
６２              受光部
６３              不感領域
１００              傾斜センサー
２００              傾斜センサー
２０１              傾斜検出装置
２０２              傾斜検出装置
３０１              受光部光量検出手段（判別手段）
３０２              受光部単位遮光状態算出手段（算出手段）
３０３              遮光状態判定手段（判別手段）
３０４              傾斜平滑化手段（判別手段）
３０５              傾斜角算出手段（算出手段）
３０６              光量変化検出手段
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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