(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大加速度検出実効閾値の一様性が改善された大加速度検知回路を備えた加速度センサ装置を提供する。【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少なくともいずれか一つが第１の閾値以上であるか、または、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の閾値以上である時に大加速度を検知して出力信号を発生する大加速度検知回路を備える。【選択図】      図１
2007309721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３軸加速度センサと大加速度検知回路を少なくとも有する加速度センサ装置であって、
大加速度検知回路は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少なくとも一
つが第１の閾値以上であるか、または、３軸加速度センサが検出した３軸の加速度値の絶
対値の和が第２の閾値以上である時に、大加速度を検知して出力信号を発生することを特
徴とする加速度センサ装置。
【請求項２】
大加速度検知回路は、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
閾値以上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の閾値以上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の閾値以上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の閾値以上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、第１から第４のプロセスのいずれかの判定結果が真とな
った時に、大加速度を検知して出力信号を発生することを特徴とする請求項１に記載の加
速度センサ装置。
【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少なくとも一つが第１の閾値以
上であるか、または、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和が第２の
閾値以上である時に、大加速度を検知して出力信号を発生する大加速度検知回路と、大加
速度を検知した出力信号が所定時間以上継続した時に、大加速度検知出力信号を発生する
大加速度継続時間判定回路を有することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ装置
。
【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に記載の加速度センサ装置。
【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衝撃保護の目的に利用可能
な加速度センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型機器ではその性格上、取扱中に衝撃が加えられたり誤って落下させられる危険性
が高い。そして、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、衝撃や落下に備えた保護
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から３に記載されている。特許
文献１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、落下衝突前に磁気ヘッドを退
避領域に移動させて、磁気ディスク装置の破壊を防止している。特許文献２は、３軸加速
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。特許文献３は、加速度センサを備え、携帯型機器が激しく動かされたと
きに、加速度センサに大きな加速度が検出されることを利用して、その値が閾値以上に大
きな場合は磁気ヘッドを退避領域に移動させて衝撃に備えている。
【０００３】
これらの従来技術は、大きく分けて４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。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。第３は激しく動いたことを検知する大加速度検知技術。第４は磁
気ヘッドを退避領域に移動させる技術である。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４１４４２号  公報
【０００５】
【特許文献２】米国特許第５９８２５７３号  公報
【０００６】
【特許文献３】特開２００２−２０８２３９号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術の第３の要素技術である大加速度検知技術に着目すると、特許文献３には大加
速度検知技術の詳細は開示されていないが、特許文献１及び２に記載されている方法を転
用できると推定される。即ち、３軸加速度センサの各軸の検出値の絶対値を閾判定し、少
なくとも一つが閾値以上の時に大加速度として検知する第１の方法と、３軸の検出値の合
成ベクトルの大きさが閾値以上の時に大加速度として検知する第２の方法である。これら
２つの方法の大加速度検出領域を３次元的に表現して図示したのが図５である。第１の方
法の検出領域は、３軸の原点に中心を置く立方体の外側として図５（ａ）のように表現さ
れる。第２の方法の検出領域は同じく原点に中心を置く球体の外側として図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、その方向について大加速度として検出する実効閾値Ｔｈである。立方体の場合の
大加速度検出実効閾値Ｔｈ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
場合の大加速度検出実効閾値Ｔｈは、加速度ベクトルの方向にかかわらず一様である。大
加速度検出実効閾値Ｔｈ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、第２の方法の大加速度検知技術の方が優れていると言える。しかし
、第２の方法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、Ｉ
Ｃの小形化を進める上で障害になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みて成されたもので、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大加速度検出実効閾値の一様性が改善された大加速度検知を
備えた加速度センサ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】
【０００９】
本発明の加速度センサ装置は、少なくとも３軸加速度センサと大加速度検知回路を有し
、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少なくとも一つが第１の閾値以
上であるか、または、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和が第２の
閾値以上である時に、大加速度を検知して出力信号を発生する大加速度検知回路を備える
ことが好ましい。
【００１０】
本願の加速度センサ装置を搭載した携帯機器が激しく動かされた時に、３軸加速度セン
サで検出される加速度値が大きな値となり、大加速度検知回路は３軸のいずれか少なくと
も一つの軸の加速度値が第１の閾値以上であるか、または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和が、第２の閾値以上であると判定した時に検知出力信号を発生
する。
【００１１】
加速度センサ装置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
加速度を超えるまで大加速度検知回路は、加速度検出値が第１の閾値以上であると判定し
ない。しかし、３軸の加速度値の絶対値の和が第２の閾値以上であることという判定条件
を加えることにより、大加速度を検知して出力信号を発生できる。これにより、軸の姿勢
の如何に拘らず大加速度検知の実効的な閾値の変化を縮減できる。
【００１２】
これにより、加速度検出軸の姿勢の如何に拘らず大加速度検知の実効的な閾値の一様性
を改善できる。
【００１３】
本発明の加速度センサ装置の、大加速度検知回路は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の閾値以上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の閾値以上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の閾値以上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
上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、第１から第４のプロセス
のいずれかの判定結果が真となった時に、大加速度を検知して出力信号を発生することが
好ましい。
【００１４】
本発明の加速度センサ装置は、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
少なくとも一つが第１の閾値以上であるか、または、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和が第２の閾値以上である時に、大加速度を検知して出力信号を発生
する大加速度検知回路と、大加速度検知出力信号が所定時間以上継続した時に、大加速度
検知出力信号を発生する大加速度継続時間判定回路を備えることが好ましい。
【００１５】
短時間だけ大加速度条件を満たすようなケースでも、大加速度継続時間判定回路を設け
ることで、大加速度検知出力信号を発生しないようにできる。例えば、大加速度継続時間
判定回路を持たない場合、携帯型機器を机上においた瞬間の衝撃でも過敏に感知して、磁
気ディスク装置の磁気ヘッドを退避領域への移動を行う。大加速度継続時間判定回路を設
けることで、過剰と判断されるような退避動作は中止させることができる。
【００１６】
本発明の加速度センサ装置では、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。また、静止状態での重力加速度で大加速度検知出力信号を発生し
ないように、第１の閾値は重力加速度の１．５倍以上が好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による加速度センサ装置では、大加速度検知回路を２乗和演算を用いない簡易な
演算で具現化でき、かつ、加速度ベクトルの方向に対する大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】
【００１８】
上述の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】
【００１９】
本発明の第１の実施例を図１示す。図１に示す加速度センサ装置は、３軸加速度センサ
１、大加速度検知回路２、継続時間判定回路３等から構成している。大加速度検知回路２
は、加速度検出値Ａｘ，Ａｙ，Ａｚの各絶対値が第１の閾値Ｔｈ以上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
和が前記第１の閾値の√３倍である第２の閾値以上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、２４の比較判定結果の少なくともいず
れか一つが真（Ｙｅｓ）である時に、大加速度を検知して大加速度検知出力信号を発生す
る。この大加速度検知出力信号をそのまま用いるか、または、更に継続時間判定回路２に
よって大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、大加速度検知出
力信号として用いた。
【００２０】
本発明による大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、Ｘ，Ｙ
，Ｚ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２１，２２，２３の比較判定結果の少なくともいずれか一つが真（Ｙｅｓ）となる領域
を立方体の外側として示す。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
の平面の外側（原点と反対側）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、その外側を表す数学式は、絶対値で考えているのでＸ，Ｙ，Ｚ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。
【００２１】
図２（ｃ）は、図２（ａ）と図２（ｂ）のＯＲ領域である。比較判定手段２１，２２，
２３，２４の比較判定結果の少なくともいずれか一つの比較判定結果が真（Ｙｅｓ）であ
る領域を多面体の外側で示す。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。
【００２２】
図２（ｃ）はＸ，Ｙ，Ｚ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大加速度検知領域は変形１
４面体の外側となる。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】
【００２３】
本発明の第２の実施例を図３に示す。図３には、大加速度検知回路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、反転と非反転が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
りも高い時に論理１を出力する。なお、閾電圧Ｖｔｈは加速度ゼロに対応する基準電圧Ｖ
ｒｅｆ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。
【００２４】
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、（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大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，Ｔｓｕ
ｍ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
ータの論理和を取ることにより、大加速度検知出力信号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。ま
た、大加速度検知出力信号の継続時間判定を行わないで衝撃検知する場合は、データラッ
チ回路と論理和回路を省略して比較器の論理出力を直接に大加速度検知出力信号とするこ
ともできる。
【実施例３】
【００２５】
本発明の第３の実施例を図４に示す。図４は、大加速度検知回路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の閾値の格納レジスタ２１６、データラッチ回路２２０等から構成している。
【００２６】
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２１
４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よりも大
の時に引き算結果は負となり、符号ビットは１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
りも大の時に最終引き算回路２１９の引き算結果は負となり、符号ビットが１になる。こ
れらの符号ビットをラッチ回路２２０で順次ラッチし、ラッチ回路の出力Ｑの論理和を取
ることで大加速度検知出力信号を得ることができる。なお、上記の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。
【００２７】
以上説明した通り、大加速度検知回路を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大加速度検出の実効閾値の一様性を改善した加速
度センサ装置が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の大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】従来技術による大加速度検出領域を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ３軸加速度センサ、２  大加速度検知回路、
３  継続時間判定回路、２１，２２，２３、２４  比較判定手段、
２５  論理和ロジック、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】
2007309721.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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