JP2007184796A - 水濡れ検出機能付き携帯端末機器 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯端末機器に常備されている機構の一部を共用して水濡れ検出機能を実現する。
【解決手段】水濡れ検出用端子25、26は携帯電話のキー押下検出用の回路のプリント基板の一部として水濡れを検出する必要のある位置設けられており、検出端子25はキー押下検出用のマトリクス回路の信号が出力されている信号出力部21の出力ポート23に接続され、検出端子26は同じマトリクス回路の信号を受け取る信号入力部22の入力ポート24に接続されている。水濡れ検出端子25、26間が水濡れすると、水濡れ検出端子25、26と接続されている信号出力線と信号入力線によって特定されるキー信号が制御部に入力され、制御部は、入力されたキー信号が通常のキー入力か、あるいは水濡れ検出端子からの信号であるかを入力信号の継続時間により判定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、水没等により筐体内部に水が浸入してきたことを検出する水濡れ検出機能を備えた携帯電話機等の携帯端末機器に関する。

現在の携帯電話機には、電話番号、氏名、住所、Ｅメールアドレスなどのデータが格納されている。しかし、多くの利用者はそのようなデータのバックアップをしていない。その為、携帯電話機を水没させた場合、上記のデータは消失することが多い。このようなケースに対応する為に、携帯電話機自体の防水性能を向上させるというアプローチがある。しかし、様々な稼動部（例：キー操作部、電池カバー、ヒンジ部分、イヤホンジャックカバー、等々）がある為、完璧な防水をすることは困難である。

従来、携帯電話機の水濡れ（水没）により筐体内部に浸入してきた水を検出する手段として、水濡れ検出ラベル（水等の液体に触れると滲むインクで印刷されたラベル）を、ケース側内面あるいはケース内のプリント基板に貼り付けておき、該貼り付けたラベルをケース外から確認する窓をケースに設けることにより、携帯電話機を分解せずに確認できるようにして携帯電話機の水濡れを検出する方法がある。

この方法は、一般的には、白色シールに水性インクで部分的に着色した水濡れ検出ラベルを水濡れしやすい場所に貼り付けておき、インクのにじみ具合で水濡れを判定するものである。しかし、このにじみの具合での判定は基準が曖昧になりやすく、また通常発生しうる高湿度環境においてもインクが滲んでしまい、正確な水濡れ判定が難しい。また、水濡れが判定できたとしても、水濡れによる携帯電話機の持つ情報は失われる可能性が高い。

このような問題を解消する手段として、携帯電話機本体が水没した場合に瞬時にそれを検出して、電源の切断、携帯電話内に保存している各種データを可能な限り保護することができるようにするために、携帯電話機の水濡れを電気的に検出する技術が、例えば特許文献１〜２等において提案されている。

特許文献１では、携帯電話機の水濡れしやすい場所に、その両端に一定の電圧が駆けられた一対の電極を配置しておき、携帯端末機器が水没等により水に濡れてこの一対の電極間に水が橋渡し状態に付着したときに、この一対の電極間が導通することによって流れる微弱電流を検出し、該検出したデータを電流検出記憶素子に記憶させることにより、携帯電話機の水濡れを電気的に検出するとともに、水漏れ発生日時の特定を可能にしている。

また特許文献２では、携帯電話機内のプリント配線基板上に、接地端子に接続された第１の端子と、抵抗を介してＣＰＵに設けた水濡れ検出ポートに接続されるとともに抵抗を介して定電圧電源に接続された第２の端子とを、接近した状態で配置しておき、配線基板上に浸入した液体が両端子間をショートさせることにより、ＣＰＵに設けた水濡れ検出ポートの電圧が所定レベル以下となったことを検出して、水濡れが生じたものと判断し、この検出結果をメモリに記憶するとともに警報の出力、電源の切断等を行っている。

特開２００２−１１１８３８号公報 特開２００４−２３５７２４号公報

上記特許文献１〜２に記載の発明によれば、携帯電話機セットを分解せずに故障に繋がるような水分の浸入による水濡れの有無を正確にかつ速やかに判断することができ、該判断結果に基づいて制御部により、携帯電話機の電源切断等の処理が行われるので、携帯電話内に保存している各種データを可能な限り保護することができるが、特許文献１〜２に記載の発明では、そのために専用の水濡れ検出のための回路を携帯電話機内に設けなければならず、その分携帯電話機のコストアップ要因となるという問題がある。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、携帯電話機等の携帯端末機器に常備されている回路の一部を共用して水濡れ検出機能を実現することにより、安価で簡便、更に高精度に検出を行うことが可能な水漏れ検出手段を提供することにある。

本発明の水濡れ検出機能付き携帯電話機は、複数の出力ポートを有し、出力ポート毎に異なるキー押下検出用信号を出力する信号出力部と、前記複数の出力ポートからそれぞれ導出されている複数の信号出力線と、該複数の信号出力線と格子状に交差する複数の信号入力線と、該複数の信号入力線とそれぞれ接続された複数の入力ポートを有する信号入力部と、前記格子状に交差する複数の信号線の各交差位置に配置され、該交差位置の上部に設けられたキーが押下されたとき該交差位置で交差している前記信号出力線と信号入力線を接続するキースイッチを備え、前記信号出力部から当該信号出力線に出力されているキー押下検出用信号を前記交差位置で交差している信号入力線を介して前記信号入力部へ出力することにより押下されたキー情報を制御部へ出力するキー操作入力部を有する携帯電話機において、前記複数の信号出力線の少なくとも一本と前記信号入力線の少なくとも一本の間に、導電性の高い材料で作られた２つ１組で構成される水濡れ検出端子を接続したことを特徴としている。

前記水濡れ検出端子は、当該携帯電話機内部のプリント配線基板上に配置する等、筐体内に浸入した水を検出可能な適宜の位置に配置されるとともに、前記キースイッチと並列に接続されており、前記制御部は、前記信号入力部から入力された信号を、通常のキー入力と水濡れ検出の何れかに識別する機能を有している。

また、前記水濡れ検出端子は、当該携帯電話機内部のプリント配線基板上に配置する等、筐体内に浸入した水を検出可能な適宜の位置に配置され、前記複数の信号出力線と複数の信号入力線が交差する交差位置の中で、前記キースイッチとして利用していない交差位置に接続することができる。

本発明の水濡れ検出機能付き携帯電話機の他の実施形態では、複数の出力ポートを有し、出力ポート毎に異なるキー押下検出用信号を出力する信号出力部と、前記複数の出力ポートからそれぞれ導出されている複数の信号出力線と、該複数の信号出力線と格子状に交差する複数の信号入力線と、該複数の信号入力線とそれぞれ接続された複数の入力ポートを有する信号入力部と、前記格子状に交差する複数の信号線の各交差位置に配置され、該交差位置の上部に設けられたキーが押下されたとき該交差位置で交差している前記信号出力線と信号入力線を接続するキースイッチを備え、前記信号出力部から当該信号出力線に出力されているキー押下検出用信号を前記交差位置で交差している信号入力線を介して前記信号入力部へ出力することにより押下されたキー情報を制御部へ出力するキー操作入力部を有する携帯端末機器において、前記信号入力部に、前記信号出力部の複数の出力ポートからそれぞれ導出されている複数の信号出力線と交差する水濡れ検出専用の入力線と、該水濡れ検出専用の入力線からの信号を入力する水濡れ検出専用の入力ポートを設けるとともに、前記複数の信号出力線と前記水濡れ検出専用の入力線の間の少なくとも一つの交差位置に、導電性の高い材料で作られた２つ１組で構成される水濡れ検出端子を接続したことを特徴としている。

上記本発明の水濡れ検出機能付き携帯電話機はまた、前記信号入力部の複数の入力ポートに入力される信号から前記格子状に交差する複数の信号線の各交差位置を検出して所定の制御を行う制御部を有しており、該制御部は前記水濡れ検出端子が接続されている前記入力ポートに入力された信号が、所定のパターンを満たすときに水濡れ発生の判定を行う機能を有している。

本発明によれば、キー押下検出回路の一部を水濡れ検出システムと共用しているので、別途専用の水濡れ検出回路を設ける場合と比較して、機器のコストダウンに寄与する。

本発明は、キー入力・検知システムの一部を水濡れ検出機能のために利用しているので、例えば回路基板のパターンの一部として作りこむことも可能であり、安価で簡便、更に高精度に検出を行うことが可能な水漏れ検出手段を提供することができる。

また、本発明の基本システムはキー入力・検知システムを利用している為に、水濡れ発生の判定を行うことが可能な所定の信号パターンを識別できるキーポートの全てを水濡れ検出機能と兼用させることができるので、水濡れ検出箇所を増やすことが容易であり、検出精度の向上を図ることが可能である。

図１は、本発明が適用される携帯電話機の回路構成を示すブロック図である。

携帯電話機は、アンテナ部１、無線部２、音声処理部３、マイク４、スピーカ５、制御部６、報知部７、ブザー８、ＶＩＢモータ９、キー操作入力部１０、表示部１１、データ管理部１２、メモリ部１３等を有している。これらの構成のうち、本発明と直接関係するブロックは、キー操作入力部１０および制御部６である。また、これらのブロックからなる携帯電話機としての機能については、当業者によく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成および説明は省略する。

図２は、本発明の第１の実施形態を示すキー操作入力部の概念図である。

信号出力部２１、および信号入力部２２にはそれぞれ複数のポートが設けられており、図２に示すように、信号出力部２１と信号入力部２２の各ポートからの信号線は格子状に配置され、その交差位置に各信号線の端子が露出しており、その端子をまたがるようにして導電体を有するキーが配置されている。それらのキーが押下されると、キーの持つ導電体が各交差位置の信号線端子を電気的に接続する。信号出力部２１からは、出力ポート毎に種類（内容）の異なるキー押下検出用信号が出力されており、これらのキーの内の１つが押下されてその交差位置が電気的に接続されると、信号出力部２１から当該交差位置に対応する出力ポートに出力されているキー押下検出用信号が信号入力部２２の当該交差位置に対応する入力ポートに到達する。

信号入力部２２は、信号出力部２１から入力されたキー押下検出用信号の種類（内容）と、信号入力部２２が信号を受けたポート位置（番号）により、どのキーが押下されたかを判別して制御部６へ送出する。あるいは、信号入力部２２は、信号出力部２１から入力されたキー押下検出用信号の種類（内容）と、信号入力部２２が信号を受けたポート位置（番号）情報を制御部６へ送出し、制御部６が、信号出力部２１から入力されたキー押下検出用信号の種類（内容）と、信号入力部２２が信号を受けたポート位置（番号）情報から、どのキーが押下されたかを判別する。ここまでは当業者にとって、よく知られている内容である。

本実施形態では、これらのキーのうち、Ｗｅｂキーの接点と並列に、水濡れ検出用の端子（２５、２６）が接続されている。この構成によりキー入力システムのＷｅｂキーの接点を水濡れ検知用に利用する。図３は図２の信号線の“Ｗｅｂ＆水濡れ”の交差部周辺の詳細図である。

図３において、水濡れ検出用の端子２５、２６は、導電性の高い金属材料によって構成され、携帯電話のキー押下検出用の回路のプリント基板の一部として、プリント基板の所望の位置に設けられている。そして、検出端子２５はキー押下検出用のマトリクス回路の信号が出力されている信号出力部２１の出力ポート２３に接続され、検出端子２６は同じマトリクス回路の信号を受け取る信号入力部２２の入力ポート２４に接続されている。図３では、水濡れ検出端子２５と２６がＷｅｂキーの接点の近傍に配置されているように示されているが、実際には、Ｗｅｂキーの接点とは物理的に離れた携帯電話機内の水濡れを検出する必要のある適宜の位置に配置することができる。

水濡れ検出端子２５と２６は互いに接近した状態で配置されており、この水濡れ検出端子２５と２６にまたがるように水が付着すると水濡れ検出端子２５と２６間が導通状態となる。理論上の水、つまり『純水』は非導体であるが、通常の生活シーンでは純水が存在することはほぼあり得ない為、『水＝導体』とみなすことができる。したがって、水が上記各信号線の端子（図３の水濡れ検知端子２５、２６）にまたがるように付着した場合、その２つの端子間は電気的に接続され、信号出力部２１の出力ポート２３から発せられるキー押下検出用信号は、２つの水濡れ検知端子２５、２６を経由し、入力ポート２４を通って信号入力部２２に到達する。

しかし、この２端子間が電気的に接続されただけでは、本来割り当てられているＷｅｂキーの押下との識別ができない。また、内部に存在する埃などによる誤動作や、携帯電話機の動作に支障が無い程度の一時的な水濡れ現象の可能性もあるので、即水濡れと判断することはできない。そこで、本実施形態では、Ｗｅｂキーの押下なのか水濡れかどうかの判断をする為に、この２つの端子間からの信号が継続して接続されている時間を測定する。そして、通常のキー押下操作時間から予測して設定されているキーの押下時間よりも長い時間接続状態となっていれば、Ｗｅｂキーの押下では無く、水濡れ状態とみなして、図１の制御部６は即座に自身の電源を遮断し、携帯電話機内の情報を保護する。上記判別の基準となる設定時間は、一意的に決まるものではなく、様々な設計条件や携帯電話機の全体のシステム構成等に依存して決定することができる。

携帯電話機の電源がＯＦＦ（切断）されている状態で水没して機器内部の水濡れが発生したときには、記憶データを再生することができる場合がある。そこで、水没により実際の携帯電話機内の情報を司る機能ブロックが機能停止する前に水濡れを検出して電源を切断することにより記憶データの保護を図る。その際、検知する手段として専用の水濡れ検知手段を設けることは、製造コストに多大な影響を与えるため、本実施形態では上記のように、既に利用されているキー押下の検出回路、具体的には、プリント基板上にあるキーの検出パターンと並列に接続される回路となるように、水濡れ検出パターン・端子を設ける。この端子間の導通をある一定時間以上確認できたら『水濡れ状態』と判断し、データ保護の為に電源を強制的に切断する。

図４は、本実施形態における水濡れ検出の動作を示すフローチャートである。以下、図１〜図４を参照して本実施形態の動作について説明する。

制御部６は、キー操作入力部１０からのキー入力信号を監視しており、ｓ１１にてキー入力信号が水濡れ検出を兼ねているＷｅｂキーからの信号である（ｓ１１の“Ｙｅｓ”）ときは、ｓ１２にて水濡れ状態の時間を記録するタイマーを初期化（Ｔｉｍｅ＝０）し、ｓ１３にてタイマーの動作を開始させる。この時、タイマーのカウント幅はα［ｍｓ］とする。ｓ１４にて水濡れ検出兼用のＷｅｂキーからの信号入力を再検索する。ｓ１５にて信号入力が維持されているかどうかを確認し、入力が維持されていない場合（ｓ１５の“Ｎｏ”）は、通常のキー入力と判定し、割り当てられているキーの機能（Ｗｅｂ機能）を実行する。

一方、入力が維持されていた場合（ｓ１５の“Ｙｅｓ”）は、さらにｓ１６にて、タイマーの値が水濡れ判定時間（β［ｍｓ］）を超えているかの判定を行い、超えている場合（ｓ１６の“Ｙｅｓ”）は、水濡れ検出用の端子（２５、２６）間に水が付着していると判断し、機器の電源を切断する（ｓ１７）。超えていない場合（ｓ１６の“Ｎｏ”）は、更に継続してタイマーの加算を行い（ｓ１３）、タイマーのカウント幅α［ｍｓ］後に再度、ｓ１４以降を実行する。この時のタイマーのカウント幅（単位時間）"α［ｍｓ］"や水濡れ判定時間"β［ｍｓ］"は、設計思想やシステム構成等により異なるが、"α"と"β"の関係は、α ≦ βに設定される。

したがって、Ｗｅｂキーからの信号の継続時間がα［ｍｓ］未満であるときには、通常のＷｅｂキー入力であると判定されてＷｅｂ機能が実行され、Ｗｅｂキーからの信号の継続時間がβ［ｍｓ］を超えたときには、水濡れが発生したと判定されて機器の電源が切断される。

なお上記実施形態では、説明を分かり易くする為に、水濡れ検出位置（水濡れ検出端子の組数）はＷｅｂキー位置に１組設けた構成としたが、本発明では、水濡れ検出を、キー押下検出システムと兼用としているので、例えば『長押し』等の特別の機能割り当てがされているキー以外であれば、水濡れ検出の役割を担わせることができる。また、水濡れ検出精度を向上させる為には、複数位置での並行検出を行う方がより望ましい。

図５は、本発明の第２の実施形態を示すキー操作入力部の概念図である。

本実施形態の基本的構成は第１の実施形態と同様であるが、本実施形態においては、信号入力部３２に水濡れ検出専用の入力ポート３３を設定しており、この水濡れ検出専用の入力ポート３３に接続されている入力信号線を介して、信号出力部３１の出力ポート（３５〜４０）の数だけの水濡れ検出箇所を設定することが可能になる。その為、水濡れの検出精度の向上を容易に実現できる。また、入力ポートが専用となる為、原則的には他のキー入力を気にする必要がなくなる為、第１の実施形態で示した水濡れの判定のための時間β［ｍｓ］をもっと短く設定することができ、より早く携帯端末機器の電源を切断することが可能となる。

また図５において、入力ポート３４と接続されている信号入力線には、信号出力部３１の出力ポート３５と３６の信号出力線と交差する位置にサイドキー１、２が接続されているだけで、信号出力部３１の出力ポート３７〜４０の信号出力線と交差する位置は、キースイッチとして利用されていないが、このようなキースイッチとして利用していない交差位置に対応する信号出力線と信号入力線の間に、水濡れ検出端子を接続することもできる。この場合も水濡れ検出専用として使用できるので、第１の実施形態で示した水濡れの判定のための時間β［ｍｓ］をもっと短く設定することができ、より早く携帯端末機器の電源を切断することが可能となる。

図６は、本発明を適用した携帯電話機の分解斜視図の一例を示している。通常、携帯電話機の筐体は、フロントケース４１とリアカバー４２で構成され、フロントケース４１には多数のキー（ボタン）が設けられている。この携帯電話機の内部にはプリント配線基板４３が内包されている。このプリント配線基板４３の表面の外部からの水が最初に浸入してくる可能性のある場所に、水濡れ検出端子４４を配置する。そして、この水濡れ検出端子４４からの配線を、キー操作入力部１０の格子状に交差している信号出力線と信号入力線の間に接続する。

このプリント配線基板４３の水濡れ検出端子４４が配置されている何れかの場所で、携帯電話機筐体内に浸入した水が検出されると、当該水濡れ検出端子４４と接続されている信号出力線と信号入力線によって特定されるキー信号が制御部６に入力され、制御部６は、入力されたキー信号が通常のキー入力か、あるいは水濡れ検出端子４４からの信号であるかを、例えば図４に示すフローチャートに従って判定する。

このように、本発明によれば、キー信号判定のためにキー信号出力部から出力されている押下キー判定用の信号を、水濡れ検出用の信号として兼用しているので、水濡れ検出システムを安価に実現できるとともに、水濡れ検出端子数も容易に増やすことが可能であるので、精度の高い水漏れ検出を実現できる。

本発明が適用される携帯電話機の回路構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態を示すキー操作入力部の概念図である。 図２に示す信号線の“Ｗｅｂ＆水濡れ”の交差部周辺の詳細図である。 本実施形態における水濡れ検出の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を示すキー操作入力部の概念図である。 本発明を適用した携帯電話機の分解斜視図である。

符号の説明

１ アンテナ
２ 無線部
３ 音声処理部
４ マイク
５ スピーカ
６ 制御部
７ 報知部
８ ブザー
９ ＶＩＢモータ
１０ キー操作入力部
１１ 表示部
１２ データ管理部
１３ メモリ部
２１ 信号出力部
２２ 信号入力部
２３，３５〜４０ 出力ポート
２４，３３，３４ 入力ポート
２５，２６ 水濡れ検出用の端子
４１ フロントケース
４２ リアカバー
４３ プリント配線基板
４４ 水濡れ検出端子

Claims (10)

1. 複数の出力ポートを有し、出力ポート毎に異なるキー押下検出用信号を出力する信号出力部と、前記複数の出力ポートからそれぞれ導出されている複数の信号出力線と、該複数の信号出力線と格子状に交差する複数の信号入力線と、該複数の信号入力線とそれぞれ接続された複数の入力ポートを有する信号入力部と、前記格子状に交差する複数の信号線の各交差位置に配置され、該交差位置の上部に設けられたキーが押下されたとき該交差位置で交差している前記信号出力線と信号入力線を接続する複数のキースイッチを備え、前記信号出力部から当該信号出力線に出力されているキー押下検出用信号を前記交差位置で交差している信号入力線を介して前記信号入力部へ出力することにより押下されたキー情報を制御部へ出力するキー操作入力部を有する携帯端末機器において、
   前記交差する信号出力線と信号入力線の間に、導電性の高い材料で作られた２つ１組で構成される水濡れ検出端子を接続するとともに、前記制御部に、前記キー操作入力部から入力された信号に対して通常のキー入力と水濡れ検出を識別する機能を付加したことを特徴とする水濡れ検出機能付き携帯端末機器。
2. 前記水濡れ検出端子は、複数の前記交差する信号出力線と信号入力線の間にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の水濡れ検出機能付き携帯端末機器。
3. 前記水濡れ検出端子は、前記キースイッチと並列に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の水濡れ検出機能付き携帯端末機器。
4. 前記水濡れ検出端子は、前記複数の信号出力線と複数の信号入力線が交差する交差位置の中で、前記キースイッチとして利用していない交差位置に対応する信号出力線と信号入力線の間に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の水濡れ検出機能付き携帯端末機器。
5. 前記水濡れ検出端子は、当該携帯端末機器内部のプリント配線基板上の適宜の位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水濡れ検出機能付き携帯端末機器。
6. 複数の出力ポートを有し、出力ポート毎に異なるキー押下検出用信号を出力する信号出力部と、前記複数の出力ポートからそれぞれ導出されている複数の信号出力線と、該複数の信号出力線と格子状に交差する複数の信号入力線と、該複数の信号入力線とそれぞれ接続された複数の入力ポートを有する信号入力部と、前記格子状に交差する複数の信号線の各交差位置に配置され、該交差位置の上部に設けられたキーが押下されたとき該交差位置で交差している前記信号出力線と信号入力線を接続するキースイッチを備え、前記信号出力部から当該信号出力線に出力されているキー押下検出用信号を前記交差位置で交差している信号入力線を介して前記信号入力部へ出力することにより押下されたキー情報を制御部へ出力するキー操作入力部を有する携帯端末機器において、
   前記信号入力部に、前記信号出力部の複数の出力ポートからそれぞれ導出されている複数の信号出力線と交差する水濡れ検出専用の入力線と、該水濡れ検出専用の入力線からの信号を入力する水濡れ検出専用の入力ポートを設けるとともに、前記複数の信号出力線と前記水濡れ検出専用の入力線の間の少なくとも一つの交差位置に対応する信号出力線と前記水濡れ検出専用の入力線の間に、導電性の高い材料で作られた２つ１組で構成される水濡れ検出端子を接続したことを特徴とする水濡れ検出機能付き携帯端末機器。
7. 前記水濡れ検出端子は、当該携帯端末機器内部のプリント配線基板上の適宜の位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の水濡れ検出機能付き携帯端末機器。
8. 前記制御部は、前記信号入力部の複数の入力ポートに入力される信号から前記格子状に交差する複数の信号線の各交差位置を検出してキー入力判定制御を行うとともに、前記水濡れ検出端子が接続されている前記入力ポートに入力された信号が、所定のパターンを満たすときに水濡れ発生の判定および制御を行う機能を有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の水濡れ検出機能付き携帯端末機器。
9. 前記制御部は、前記水濡れ検出端子が接続されている前記入力ポートに入力された信号の継続時間が所定時間を超えたときに、前記所定のパターンを満たしていると判定する手段を有していることを特徴とする請求項８に記載の水濡れ検出機能付き携帯端末機器。
10. 前記制御部は、前記水濡れ発生の判定を行ったときに当該携帯端末機器の電源を強制切断する機能を有していることを特徴とする請求項８または９に記載の水濡れ検出機能付き携帯端末機器。
    

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