(57)【要約】【課題】  簡易な演算で具体化でき、かつ、加速度ベクトルの方向に対する小加速度検出実効閾値の一様性が改善された小加速度検知手段を備えた落下検知装置を提供する。【解決手段】  ３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値のそれぞれが共に第１の閾値以下であり、かつ、３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値の和が第１の閾値の１．５倍以上２倍以下のところの第２の閾値以下である時に検知出力を発生する小加速度検知手段とを備える。【選択図】      図１
2007042244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値のそれぞれが共に第１の閾値以下
であり、かつ、該３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値の和が第２の閾値
以下である時に、検知出力を発生する小加速度検知手段を有することを特徴とする落下検
知装置。
【請求項２】
小加速度検知手段は、３軸加速度センサが検出した第１軸の加速度値の絶対値が第１の
閾値より小であることの真否を判定する第１プロセスと、同じく第２軸の加速度値の絶対
値が第１の閾値より小であることの真否を判定する第２プロセスと、同じく第３軸の加速
度値の絶対値が第１の閾値より小であることの真否を判定する第３プロセスと、３軸加速
度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値の和が第２の閾値以下であることの真否を判
定する第４プロセスを巡回して実行し、該４種のプロセス全ての判定結果が真となった時
に検知出力を発生することを特徴とする請求項１に記載の落下検知装置。
【請求項３】
３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値のそれぞれが共に第１の閾値以下
であり、かつ、３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値の和が第２の閾値以
下である時に検知出力を発生する小加速度検知手段と、小加速度検知出力が所定時間以上
継続した時に落下検知出力を発生する小加速度継続時間判定手段を有することを特徴とす
る請求項１に記載の落下検知装置。
【請求項４】
第２の閾値は第１の閾値の１．５倍以上２倍以下であることを特徴とする請求項１から
３に記載の落下検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置を搭載した携帯型電子機器等の落下保護の目的に利用可能
な落下検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型機器ではその性格上、誤って落下させられる危険性が高い。ノート型パソコンや
一部のディジタル型音楽プレーヤのように、磁気ディスク装置を内蔵するものは特に衝撃
に対してデリケートであり、落下時に備えた保護策が必要である。このような保護策の従
来例が特許文献１及び２に記載されている。特許文献１では、３軸加速度センサを備え、
加速度信号が３軸共に略零の小加速度値になり、それが所定時間継続したときに自由落下
中であると判断して、磁気ヘッドを退避領域に移動させて、落下衝突時の衝撃による磁気
ディスク装置の破壊を防止している。特許文献２では、３軸の加速度の合成ベクトルの大
きさが、９０ミリ秒以上にわたって閾値を超えたときに落下を検知して、磁気ヘッドを退
避領域に移動させて落下衝突時の衝撃による磁気ディスク装置の破壊を防止している。こ
れら従来技術は、大きく分けて３つの要素技術で成り立っている。第１は、３軸加速度セ
ンサが検出した加速度の大きさが重力加速度値より小の所定の閾値以下である時に、検知
出力を発生する小加速度検知技術であり、第２は、小加速度検知出力が所定時間以上継続
した否かを判定する技術であり、第３は磁気ヘッドを退避領域に移動させる技術である。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４１４４２号公報
【０００４】
【特許文献２】米国特許第５９８２５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特に小加速度検知技術に着目して特許文献１および２に開示された技術を比較すると、
特許文献１は３軸加速度センサの各軸の検出値の絶対値が共に閾値以下の時に小加速度と
して検知し、特許文献２は３軸の検出値の合成ベクトルの大きさが閾値以下の時に小加速
度として検知するところが相違している点である。特許文献１および２の小加速度検出領
域を３次元的に表現して図示したのが図５である。特許文献１の検出領域は、３軸の原点
に中心を置く立方体の内側として図５（ａ）のように表現され、特許文献２の検出領域は
同じく原点に中心を置く球体の内側として図５（ｂ）のように表現される。原点から引い
た任意方向の直線が立方体又は球体の内壁に交わるまでの距離が、その方向について小加
速度として検出する実効閾値である。立方体の場合の小加速度検出実効閾値は、加速度ベ
クトルが立方体の面に垂直方向の時に最小で、頂点方向の時に最大となり、最大と最小の
比率は約１．７３である。これに対して、球体の場合の小加速度検出実効閾値は、加速度
ベクトルの方向にかかわらず一様である。小加速度検出実効閾値は加速度ベクトルの方向
にかかわらず一様であることが望ましく、この観点において、特許文献２の小加速度検知
技術の方が優れている。しかし、これを具体化するのに必須の２乗和演算は一般に演算回
路規模が大きいので、ＩＣの小形化を進める上で障害になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みて成されたもので、加速度ベクトルの方向に対する小
加速度検出実効閾値の一様性が改善された小加速度検知手段を、簡易な演算で具体化でき
る落下検知装置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】
【０００７】
本発明の落下検知装置は、３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値のそれ
ぞれが共に第１の閾値以下であり、かつ、３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の
絶対値の和が第２の閾値以下である時に検知出力を発生する小加速度検知手段とを備える
ことが好ましい。
【０００８】
本願の落下検知装置を搭載した携帯機器が落下した時に、３軸加速度センサで検出され
る加速度値が３軸共にゼロ近傍の小さな値となり、小加速度検知手段はそれらが共に第１
の閾値以下であり、かつ３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値の和が、第
２の閾値以下であると判定した時に検知出力を発生する。加速度センサに加わっている合
成加速度ベクトルの大きさが同じであっても、３軸それぞれの軸の加速度検出値は、軸の
姿勢によって異なる。３軸の検出値が第１の閾値に等しくなるような姿勢の時の合成加速
度ベクトルの大きさは第１の閾値の１．７３倍である。即ち、このような姿勢においては
、第１の閾値の１．７３倍と言う非希望的に大きな加速度に対しても小加速度検知手段は
、３軸の加速度検出値が共に第１の閾値以下であると判定する。しかし、このような条件
では３軸の加速度値の絶対値の和が第２の閾値以下であることという判定条件により検知
出力の発生を阻止でき、結果として、軸の姿勢の如何による小加速度検知の実効的な閾値
の変化を縮減できる。
【０００９】
本発明の落下検知装置では、小加速度検知手段は３軸加速度センサが検出した第１軸の
加速度値の絶対値が、第１の閾値より小であることの真否を判定する第１プロセスと、同
じく第２軸の加速度値の絶対値が第１の閾値より小であることの真否を判定する第２プロ
セスと、同じく第３軸の加速度値の絶対値が第１の閾値より小であることの真否を判定す
る第３プロセスと、該３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値の和が第２の
閾値以下であることの真否を判定する第４プロセスを巡回して実行し、該４種のプロセス
の全ての判定結果が真となった時に検知出力を発生することが好ましい。
【００１０】
落下はある程度長い時間継続するものであるから、前述のように４種のプロセスを時系
列に実行してもよく、これにより、各プロセスに用いる演算器を兼用することが出来るの
で、装置の簡略化に有効である。
【００１１】
本発明の落下検知装置は、３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶対値のそれ
ぞれが共に第１の閾値以下であり、かつ、３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の
絶対値の和が第２の閾値以下である時に検知出力を発生する小加速度検知手段と、小加速
度検知出力が所定時間以上継続した時に落下検知出力を発生する、小加速度継続時間判定
手段を備えることが好ましい。
【００１２】
これにより、短時間だけ小加速度条件を満たすようなケースでは、落下検知しないよう
にできる。例えば、上下振動の途中で生ずる擬似的落下を真の落下として誤検知すること
を防止できる。
【００１３】
本発明の落下検知装置では、第２の閾値を第１の閾値の１．５倍以上２倍以下に選定す
ることが好ましい。
【００１４】
第２の閾値を第１の閾値の１．５倍以上２倍以下にすることで、加速度検出軸の姿勢の
如何に対する小加速度検知の実効的な閾値の一様性を改善できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による落下検知装置では、小加速度検知手段を２乗和演算を用いない簡易な演算
で具体化でき、かつ、加速度ベクトルの方向に対する小加速度検出の実効閾値の一様性を
改善できると言う効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係るさらに詳しい形態について、以下に説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の第１の実施例を図１示す。図１に示す落下検知装置は、３軸加速度センサ１、
小加速度検知手段２、継続時間判定手段３等から構成している。小加速度検知手段２は、
加速度検出値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚの各絶対値が、第１の閾値Ｔｈより小であることの真否を
判定する比較判定手段２１，２２，２３と、加速度検出値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚの各絶対値の
和が、第１の閾値の√３倍である第２の閾値より小であることの真否を判定する比較判定
手段２４を備え、比較判定手段２１，２２，２３の比較判定結果が全て真（Ｙｅｓ）であ
り、かつ、比較判定手段２４の比較判定結果が真（Ｙｅｓ）である時に、小加速度検知出
力を発生する。この小加速度検知出力はそのまま落下検知出力として用いられるか、また
は、更に継続時間判定手段２によって小加速度状態が所定時間以上継続したか否かを判定
された結果を、落下検知出力として用いた。
【００１８】
本発明による小加速度検知領域を図２に示す。加速度の絶対値を取り扱う時は、ＸＹＺ
軸の正の領域について考えるだけでよく、図２では３軸の正領域だけを描いている。残り
の領域は軸又は原点について対称であると見なせばよい。図２（ａ）は、比較判定手段２
１，２２，２３の比較判定結果が、全て真（Ｙｅｓ）となる領域を示す。各軸上の閾値が
Ｔｈの時、立方体頂点方向についての閾値は√３・Ｔｈである。図２（ｂ）は、比較判定
手段２４の比較判定結果が真（Ｙｅｓ）となる領域を示す。各軸上で√３・Ｔｈの３点を
通る平面が斜線で表した３角形で示され、この平面の内側（原点側）が比較判定手段２４
の比較判定結果が真（Ｙｅｓ）となる領域である。この平面を表す数学式は、
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝√３・Ｔｈ――――――（式１）
であり、その内側を表す数学式は、絶対値で考えているのでＸＹＺが正として、
Ｘ＋Ｙ＋Ｚ≦√３・Ｔｈ――――――（式２）
である。原点Ｏからこの平面に下ろした垂線は前記立方体の頂点方向に一致し、垂線の長
さはＴｈに等しい。
【００１９】
図２（ｃ）は、図２（ａ）と図２（ｂ）の共通領域である。比較判定手段２１，２２，
２３の比較判定結果が全て真（Ｙｅｓ）で、かつ、比較判定手段２４の比較判定結果が真
（Ｙｅｓ）である領域を示す。図２（ａ）の立方体の頂点廻りが図２（ｂ）の平面によっ
て切り除かれた形を示す。これにより、立方体頂点方向についての閾値は√３・Ｔｈから
Ｔｈに圧縮される。実効閾値が最大になるのは、図２（ｃ）に示された変形６角形の頂点
においてであり、その値は約１．２４Ｔｈである。このように、実効閾値の最大値と最小
値の比率は、本発明適用前の１．７３から１．２４へと圧縮され、実効閾値の一様性が向
上する。
【００２０】
図２（ｃ）はＸＹＺ軸の正領域について描いているが、これを軸対称又は原点対称にし
て残る領域に展開できる。展開して出来た全方位に対する小加速度検知領域は変形１４面
体となる。そして、第２の閾値を第１の閾値の√３倍に設定した時には、原点から各面へ
おろした垂線の長さがＴｈで、原点から各頂点迄の距離が１．２４Ｔｈとなり、全体とし
てバランスの良い小加速度検知領域が得られる。ここで、第２の閾値を第１の閾値の√３
倍を中心にして前後に振ると、このバランスが崩れるが、概ね１．５倍以上２倍以下の間
であれば、バランスは良好である。
【実施例２】
【００２１】
本発明の第２の実施例を図３に示す。図３には、小加速度検知手段の具体的な構成例を
記載している。絶対値回路２０１，２０２，２０３は、３軸加速度センサ（図示せず）の
検出出力であるアナログ電圧Ａｘ，Ａｙ，Ａｚを受け、加速度ゼロに対応する基準電圧Ｖ
ｒｅｆより低いか高いかによって、反転と非反転を切換ることで絶対値に変換して出力す
る。比較器２０５は絶対値回路の出力を順次に閾電圧Ｖｔｈと比較して、閾電圧Ｖｔｈよ
りも低い時に論理１を出力する。なお、閾電圧Ｖｔｈは前記加速度ゼロに対応する基準電
圧Ｖｒｅｆの分だけオフセットされているが、ここではオフセットを省略して表記してい
る。加算回路２０４は絶対値回路の出力を抵抗加算により１／３ずつの比率で加算し、更
にそれを１．７３倍に増幅する。１．７３倍は√３倍に相当し、１／３ずつの加算比率と
√３倍との積により、実効的にＡｘ，Ａｙ，Ａｚの各絶対値の和に対して１／√３倍の係
数が掛けられたことと等しい。
【００２２】
加算回路の出力を比較器２０５で閾電圧Ｖｔｈと比較すると、実効的にはＡｘ，Ａｙ，
Ａｚの各絶対値の和を√３・Ｖｔｈと比較することと等価であり、前述（式２）に相当す
る判定を行うことと等しい。比較器２０５は、このようにＡｘ，Ａｙ，Ａｚの各絶対値な
らびにその和に対する小加速度比較判定を順次に行う。データラッチ回路２０６，２０７
，２０８，２０９は、比較器の入力切換と同期したラッチパルスＴｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｓ
ｕｍのタイミングで比較器の論理出力をデータラッチする。データラッチ回路はラッチし
たデータを次のデータラッチタイミングまで保持するので、全データラッチ回路のラッチ
データの論理積を取ることにより、小加速度検知出力を得ることができる。本実施例によ
れば、閾値との比較判定を順次行うので、比較器が１系統で済むという利点がある。
【実施例３】
【００２３】
本発明の第３の実施例を図４に示す。図４は、小加速度検知手段のディジタル信号処理
による構成例を記載している。マルチプレクサ２１１、Ａ／Ｄ変換器２１２、絶対値回路
２１３、引き算回路２１４，２１７，２１８，２１９、第１の閾値の格納レジスタ２１５
、第２の閾値の架空レジスタ２１６、データラッチ回路２２０等から構成している。３軸
加速度センサ１のアナログ出力電圧はマルチプレクサ２１１により時分割されて、Ａ／Ｄ
変換器２１２に伝えられディジタルデータとなる。ディジタルデータは２の補数形式とし
、通常は正負符号ビットを含む複数ビットのパラレルデータ線であるが、図４では１本の
線で簡便に表示している。絶対値を得る方法は、符号ビットが負数を表す１の時に、符号
ビットを含む全ビットを反転した上で１を加えることで得られる。引き算回路２１４は第
１の閾値Ｔｈから加速度値の絶対値を引き算する。加速度値絶対値がＴｈよりも小の時に
引き算結果は正となり、符号ビットはゼロになる。同様に引き算回路２１７は第２の閾値
√３ＴｈからＸ軸加速度値の絶対値を引き算し、続いて、引き算回路２１８，２１９にお
いてＹ軸、Ｚ軸の加速度絶対値を差し引く。各軸の加速度絶対値の和が第２の閾値よりも
小の時に最終引き算回路２１９の引き算結果は正となり、符号ビットがゼロになる。これ
らの符号ビットをこれをラッチ回路２２０で順次ラッチし、ラッチ回路の反転出力ＱＢの
論理積を取ることで小加速度検知出力を得ることができる。なお、Ａ／Ｄ変換以降のディ
ジタル信号処理は、マイクロプロセッサ上で動作するソフトウエアによっても達成される
ことは自明である。
【００２４】
以上説明した通り、小加速度検知手段を２乗和演算を用いない簡易な演算で具体化でき
、かつ、加速度ベクトルの方向に対する小加速度検出の実効閾値の一様性を改善した落下
検知装置が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の小加速度検出領域を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図５】従来技術による小加速度検出領域を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ３軸加速度センサ、
２  小加速度検知手段、
３  継続時間判定手段、
２１，２２，２３、２４  比較判定手段、
２５，２６  論理積ロジック、
２０１，２０２，２０３  絶対値回路、
２０４  加算回路、
２０５  比較器、
２０６，２０７，２０８，２０９  データラッチ回路、
２１１  マルチプレクサ、
２１２  Ａ／Ｄ変換器、
２１３  絶対値回路、
２１４，２１７，２１８，２１９  引き算回路、
２２０  データラッチ回路。
【図１】
2007042244.tif 000003
【図２】
2007042244.tif 000004
【図３】
2007042244.tif 000005
【図４】
2007042244.tif 000006
【図５】
2007042244.tif 000007