JP2012222858A - 携帯情報機器、電子機器、および、接続検出機構 - Google Patents

Abstract

【課題】水分が付着した場合でも端末側接続端子の電気化学的腐食が生じにくく低コストで実現できる携帯情報機器を得ること。
【解決手段】端末側接続端子１３と、動作電源としての二次電池１８を含む内部回路１５と、前記端末側接続端子１３と前記内部回路１５との間に設けられたスイッチ素子１７と、制御部３１とを備え、前記制御部３１は、前記端末側接続端子１３の検出端子ピン３４に間欠的なパルス状電圧を印加し、前記パルス状電圧の電位の変化を測定することで、前記端末側接続端子１３に外部機器の接続端子が接続されているか否かを検出し、前記端末側接続端子１３に前記外部機器の接続端子が接続されている場合に、前記スイッチ素子１７を操作して前記端末側接続端子１３と前記内部回路１５とを接続する。
【選択図】図４

Description

本発明は、外部の機器と接続される端末側接続端子を有する携帯情報機器、携帯情報機器と拡張機器を備えた電子機器、接続端子に外部機器の接続端子が接続されたことを検出する接続検出機構に関し、特に、接続端子に水分が付着している状況でも端子の腐食を抑えることができ、高い接続信頼性を得ることができる携帯情報機器、電子機器、および、接続検出機構に関する。

近年、ノートパソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ナビゲーションシステム、携帯電話、携帯型ゲーム機器など、いわゆるモバイルユースの携帯情報機器の普及が進んでいる。また、インターホンや固定電話の子機、小型テレビジョン受像器などの、家庭内で用いられる機器としても、使用場所を選ばないポータブルユースの携帯情報機器が数多く用いられている。

モバイルユースまたはポータブルユースの携帯情報機器には、電源として充電可能な二次電池が用いられている。この二次電池を充電するとともに、例えば、携帯情報機器の画像データを据え置き型のテレビジョン装置で表示するなど、携帯情報機器と他の電子装置との間のデータ転送などを行うために、クレードルと呼ばれる拡張機器が用いられる。

クレードルは、携帯情報機器を載置できる受け構造を有するとともに、携帯情報機器をクレードルに搭載することで、携帯情報機器に設けられた端末側接続端子とクレードルに設けられた機器側接続端子とが接続されて、クレードルから携帯情報機器の二次電池を充電する充電電流が供給されるとともに、携帯情報機器とクレードルとの間で必要な情報の転送が行われる。

防水技術の進展に伴い、雨水などがかかる環境や、結露が生じるような温度変化の大きな厳しい環境で使用することができる携帯情報機器が登場している。従来、このような過酷な環境条件でも使用可能な携帯情報機器では、端末側接続端子を防水のカバーで覆うことが一般的であった。しかし、携帯情報機器の用途によっては、機器を速やかにクレードルに搭載して内部のデータを転送等する場合があるため、端末側接続端子を防水カバーで覆わずに常に露出させていなくてはならないものがある。

このような端末側接続端子を露出させている携帯情報機器において、露出した端子ピンに水分が付着して電気化学的な腐食が生じて端子ピンの表面抵抗が大きくなり、端末側接続端子をクレードルの機器側接続端子に接続した場合に正常な電気的接続が確保できなくなるという課題があった。

このような課題を解決するための手段として、二次電池で動作する携帯情報機器において、端末側接続端子の端子ピン間で電流が逆流しないように二次電池と端末側接続端子との間にダイオードを配置するとともに、携帯情報機器の筐体内にマグネットを配置し、クレードルに配置した磁気により作動できるスイッチを有する磁気センサによって、携帯情報機器がクレードルに搭載されたことを検出して充電電流を供給するという技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−３４２６１１号公報

上記特許文献１に記載の技術では、ダイオードによって、端末側接続端子と二次電池との間で電流が逆流することを防いでいるため、携帯情報機器に露出して設けられた端末側接続端子に水分などの導電性流体が付着した場合でも、二次電池からの電流が端子ピンに流れることがなく、端子ピンの電気化学的腐食を防止することができる。また、携帯情報機器内に設けられたマグネットの磁力をクレードルの磁気センサが感知して、携帯情報機器がクレードルに搭載されている場合には、ダイオードの順方向に流れる充電電流が印加されるため、携帯情報機器の二次電池の充電を支障なく行うことができる。

しかし、特許文献１に記載された従来の携帯情報機器では、携帯情報機器がクレードルに搭載されたことをクレードル側で検出する構成であるため、クレードルに検出機構と充電電流を供給するためのスイッチ機構を設けることが必要となってクレードルの構成が複雑となる。

また、携帯情報機器がクレードルに搭載されたことを検出する手段として、磁気的手段を用いているため、高価なマグネットとホール素子などの磁気検出素子を備えることが必要となり、携帯情報機器およびクレードルのコストが高くなることを回避できない。さらに、携帯情報機器の筐体として金属を用いた場合には、携帯情報機器筐体内部のマグネットの磁界をクレードルで検出することができなくなるため、過酷な環境で使用される携帯情報機器であるにも関わらず、強度の大きな金属製の筐体を使用することができないという制約が課されることとなる。

本発明はこのような従来技術の課題を解決するものであり、水分が付着した場合でも端末側接続端子の電気化学的腐食が生じにくく低コストで実現できる携帯情報機器、および、この携帯情報機器と拡張機器とを備えた電子機器、さらに、接続端子が外部の接続端子と接続されたことを検出することができる接続検出機構とを得ることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の携帯情報機器は、端末側接続端子と、動作電源としての二次電池を含む内部回路と、前記端末側接続端子と前記内部回路との間に設けられたスイッチ素子と、制御部とを備え、前記制御部は、前記端末側接続端子の検出端子ピンに間欠的なパルス状電圧を印加し、前記パルス状電圧の電位の変化を測定することで、前記端末側接続端子に外部機器の接続端子が接続されているか否かを検出し、前記端末側接続端子に前記外部機器の接続端子が接続されている場合に、前記スイッチ素子を操作して前記端末側接続端子と前記内部回路とを接続することを特徴とする。

また、本発明の電子機器は、端末側接続端子と、動作電源としての二次電池を含む内部回路と、前記端末側接続端子と前記内部回路との間に設けられたスイッチ素子と、制御部とを備えた携帯情報機器と、前記携帯情報機器が搭載されると前記携帯情報機器の前記端末側接続端子に接続される機器側接続端子を備え、前記機器側接続端子を介して少なくとも前記携帯情報機器の前記二次電池を充電する充電電流を供給する拡張機器とを備え、前記携帯情報機器の前記制御部が、前記端末側接続端子の検出端子ピンに間欠的なパルス状電圧を印加し、前記パルス状電圧の電位の変化を測定することで、前記端末側接続端子に前記拡張機器の機器側接続端子が接続されているか否かを検出し、前記端末側接続端子に前記機器側接続端子が接続されている場合に、前記スイッチ素子を操作して前記端末側接続端子と前記内部回路とを接続することを特徴とする。

さらに、本発明の接続検出機構は、端末側接続端子の検出端子ピンに印加される間欠的なパルス状電圧を出力する出力部と、前記出力部が前記パルス状電圧を印加した後所定時間の経過後に前記検出端子ピンの電位を測定する測定部と、前記測定部で測定された電位に基づいて、前記端末側接続端子が他の機器の接続端子に接続されているか否かを検出する検出部とを備えていることを特徴とする。

本発明の携帯情報機器は、制御部が、間欠的なパルス状電圧を検出端子ピンに印加して端末側接続端子に外部機器の接続端子が接続されているか否かを検出する。このため、露出している端末側接続端子に水分等が付着した場合でも電気化学的腐食が生じにくく、接続信頼性の高い携帯情報機器を低コストで実現することができる。

また、本発明の電子機器は、携帯情報機器の制御部が、間欠的なパルス状電圧を印加して端末側接続端子に拡張機器の機器側接続端子が接続されていることを検出し、端末側接続端子と内部回路とを接続する。このため、端末側接続端子に水分等が付着しても腐食が生じにくい、接続信頼性の高い携帯情報端末とこれを充電することができる拡張機器とを備えた電子装置を、低コストで得ることができる。

さらに、本発明の接続検出機構は、端末側接続端子の検出端子ピンに間欠的なパルス状電圧を印加する出力部と、検出端子ピンの電位を測定する測定部と、測定部で測定された電位に基づいて端末側接続端子が他の機器の接続端子に接続されているか否かを検出する検出部とを備えている。このため、接続を検出するために検出端子ピンに印加される電流の平均電流量を低減することができ、端末側接続端子の腐食を効果的に抑制することができる。

本発明の実施形態にかかるノートパソコンをクレードルに搭載した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態にかかるノートパソコンの端末側接続端子部が設けられている底面を示す平面図である。 本発明の実施形態にかかるノートパソコンが搭載されるクレードルの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態にかかるノートパソコンとクレードルの回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態にかかるノートパソコンの制御部における接続検出機構の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態にかかるノートパソコンにおいて、端末側接続端子部の検出端子ピンに印加される電圧波形を示す図である。 本発明の実施形態にかかるノートパソコンにおいて、端末側接続端子部の検出端子ピンの電位の変化を説明する図である。 検出端子ピンにパルス状電圧を印加することによって、接続端子の端子ピンの腐食を抑制することができる効果を示す図である。

本発明の携帯情報機器は、端末側接続端子と、動作電源としての二次電池を含む内部回路と前記端末側接続端子と前記内部回路との間に設けられたスイッチ素子と、制御部とを備え、前記制御部は、前記端末側接続端子の検出端子ピンに間欠的なパルス状電圧を印加し、前記パルス状電圧の電位の変化を測定することで、前記端末側接続端子に外部機器の接続端子が接続されているか否かを検出し、前記端末側接続端子に前記外部機器の接続端子が接続されている場合に、前記スイッチ素子を操作して前記端末側接続端子と前記内部回路とを接続する。

本発明の携帯情報機器は、上記構成を備えることで、端末側接続端子の検出端子ピンに印加される電圧が間欠的なパルス状であるため、露出している状態の端末側接続端子に水分が付着した場合でも端末側接続端子の端子ピン間に流れる平均電流量を低く抑えることができ、端子ピンの電気化学的腐食を抑制することができる。このため、外部機器の接続端子との間に高い導通信頼性を有する端末側接続端子を備えた携帯情報機器を得ることができる。また、磁気的手段を用いずに、端末側接続端子に外部機器の接続端子が接続されているか否かを検出することができるため、低コストで、かつ、金属製の筐体を用いることができる携帯情報端末を実現することができる。

上記本発明にかかる携帯情報端末において、前記パルス状電圧は、オン時間のデューティー比が１０００分の１以下であることが好ましく、さらに、前記パルス状電圧は、オン時間のデューティー比が１００００分の１以下であることがより好ましい。このようにすることで、端末側接続端子の検出端子ピンに流れる平均電流量を非通電状態に近づけることができ、端子ピンの電気化学的腐食を効果的に抑制することができる。

また、前記制御部は、前記パルス状電圧を印加した前記検出端子ピンを用いて、前記パルス状電圧の電位の変化を測定することが好ましい。このようにすることで、検出端子ピン１本で、端末側接続端子に外部機器の接続端子が接続されているか否かを検出することができるので、端末接続端子および外部機器双方の接続端子の小型化を実現することができる。

本発明の電子機器は、端末側接続端子と、動作電源としての二次電池を含む内部回路と、前記端末側接続端子と前記内部回路との間に設けられたスイッチ素子と、制御部とを備えた携帯情報機器と、前記携帯情報機器が搭載されると前記携帯情報機器の前記端末側接続端子に接続される機器側接続端子を備え、前記機器側接続端子を介して少なくとも前記携帯情報機器の前記二次電池を充電する充電電流を供給する拡張機器とを備え、前記携帯情報機器の前記制御部が、前記端末側接続端子の検出端子ピンに間欠的なパルス状電圧を印加し、前記パルス状電圧の電位の変化を測定することで、前記端末側接続端子に前記拡張機器の機器側接続端子が接続されているか否かを検出し、前記端末側接続端子に前記機器側接続端子が接続されている場合に、前記スイッチ素子を操作して前記端末側接続端子と前記内部回路とを接続する。

このようにすることで、本発明の電子機器は、携帯情報機器の制御部が、平均電流量の小さな間欠的なパルス状電圧を印加して、端末側接続端子に拡張機器の機器側接続端子が接続されていることを検出し、スイッチ素子を操作して端末側接続端子と内部回路とを接続することができる。このため、端末側接続端子に水分が付着しても端子ピンの腐食が生じにくい接続信頼性の高い携帯情報端末と、これを搭載することで簡易に充電することができる拡張機器とを備えた電子装置を実現することができる。また、コスト高の原因となる磁気的手段を用いず、拡張機器の構成も簡略化することができるため、低コストで電子機器を実現することができ、さらに、携帯情報機器の筐体として金属材料を用いることもできる。

前記本発明の電子機器において、前記端末側接続端子の前記検出端子ピンと接続される、前記拡張機器の前記機器側接続端子の機器側検出端子ピンが接地されていて、前記携帯情報機器の前記制御部が、前記パルス状電圧を印加した前記検出端子ピンを用いて、前記パルス状電圧の電位の変化を測定することが好ましい。このようにすることで、端末側接続端子が拡張機器の接続端子に接続されていることを、検出端子ピンで確実に検出することができ、端末側接続端子と機器側接続端子とを同時に小型化でき、電子機器の一層の小型化を実現することができる。

さらに、本発明の接続検出機構は、端末側接続端子の検出端子ピンに印加される間欠的なパルス状電圧を出力する出力部と、前記出力部が前記パルス状電圧を印加した後所定時間の経過後に前記検出端子ピンの電位を測定する測定部と、前記測定部で測定された電位に基づいて、前記端末側接続端子が他の機器の接続端子に接続されているか否かを検出する検出部とを備えている。

このような構成とすることで、本発明の接続検出機構は、接続の検出のために端末側接続端子の検出端子ピンに印加する電流の平均電流量を低減することができる。このため、端末側接続端子に水分等が付着した場合でも、端子ピンの電気化学的腐食を効果的に抑制することができる。

また、前記測定部が前記検出端子ピンの電位を測定した後、前記出力部が前記検出端子ピンに強制的にＬｏレベルの電位を印加することが好ましい。このようにすることで、端末側接続端子に他の機器の接続端子が接続されていない場合でも、検出端子ピンの電位を安定化して測定誤差が生じることを回避することができる。

さらに、前記検出部は、前記測定部が測定した前記測定端子ピンの電位が、３回連続してＬｏレベルであった場合に前記端末側接続端子が前記外部機器の接続端子に接続されていると判断することが好ましい。このようにすることで、実用上十分なレスポンスと検出誤差の回避とを実現することができる。

以下、本発明にかかる電子機器の実施形態として、携帯情報機器としてのモバイルパソコンと、モバイルパソコンに充電電流を供給するとともに周辺の他の機器との接続ポートの役割を果たす拡張機器としてのクレードルとを備えたものを例示して説明する。

図１は、本実施形態のモバイルパソコンをクレードルに搭載した状態の電子機器の全体構成を示す斜視図である。

本実施形態の電子機器１００は、モバイルパソコン１０とクレードル２０とを備えている。図１に示すように、モバイルパソコン１０をクレードル２０に搭載することにより、後述するモバイルパソコン１０の拡張コネクタと、クレードル２０の接続コネクタが接続状態となる。このため、モバイルパソコン１０をクレードル２０に搭載することによって、クレードル２０を介してモバイルパソコン１０の動作電源である図示しない二次電池を充電する充電電流が供給されるとともに、クレードル２０に設けられたＵＳＢポートやＬＡＮコネクタ、シリアルコネクタなどの外部機器に接続するための入出力端子２１を介して、外部の他の機器との接続が行われてデータ転送が可能となる。

なお、本実施形態の電子機器１００のモバイルパソコン１０として、画像表示面１１と操作ボタン１２とを備えたものとして例示しているが、モバイルパソコン１０の形態に制限はなく、操作ボタン１２の数や配置位置などは、用途に応じて適宜設計すべき事項である。このため、操作ボタンをモバイルパソコン１０の画像表示面１１が形成されている面とは異なる面に配置する場合もあり、また、操作ボタン１２の代わりにキーボードを備えることもできる。

また、本実施形態の電子機器１００のクレードル２０として、モバイルパソコン１０を載置したときにその画像表示面１１が向く側に入出力端子２１を配置した例を示したが、入出力端子２１の配置位置や個数、その内容に制限はない。例えば、外部の大型モニタに画像を表示できるように、映像出力、音声出力の端子を設けることができる。さらに、クレードル２０に光学ディスクドライブ装置を設けたり、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を備えたり、その用途とユーザの利便性向上のために必要な、各種の機能と構成を備えることができる。

図２は、本実施形態の電子装置１００のモバイルパソコン１０において、図１に示したクレードル２０への搭載時の底面１０ａを示した平面図である。

図２に示すように、モバイルパソコン１０の底面１０ａには、クレードル２０との接続を行う端末側接続端子である拡張コネクタ１３が配置されている。拡張コネクタ１３は、複数の端子ピン１４を備えている。

図３は、本実施形態の電子装置１００のクレードル２０を示す斜視図である。

図３に示すように、本実施形態にかかるクレードル２０は、モバイルパソコン１０が搭載される搭載面２２に機器側接続端子である接続コネクタ２３を有している。接続コネクタ２３は、その形状と端子ピン２４の配置がモバイルパソコン１０の拡張コネクタ１３に対応していて、クレードル２０の搭載面２１にモバイルパソコン１０を搭載すると、モバイルパソコン１０の底面１０ａに設けられた拡張コネクタ１３とクレードル２０の搭載面２２の接続コネクタ２３とが勘合して接続されるようになっている。

図４は、本実施形態にかかる電子装置１００の、回路構成を示すブロック図である。

図４に示すように、本実施形態の電子装置１００は、モバイルパソコン１０とクレードル２０とが、互いの接続端子である拡張コネクタ１３と接続コネクタ２３とで接続されて、電子装置１００全体を構成している。

モバイルパソコン１０は、パソコンとしての機能を果たす内部回路である本体回路１５を備えている。本実施形態のモバイルパソコン１０において、本体回路１５はＣＰＵや画像表示のための回路、ハードディスクドライブなどのデータを保存する各種メモリとそれを駆動する回路、ＬＡＮボードなどのインターフェースに関する回路などの、パソコンが通常備える回路群であるため、その詳細の説明は省略する。なお、図４では、便宜上本体回路１５を１つのブロックとして示しているが、これは本体回路１５が一枚の基板から構成されていることを示しているのではなく、上記通常のパソコンが備える回路群をひとまとまりのものとして図示しているに過ぎない。

また、本実施形態の電子機器１００、もしくは、モバイルパソコン１０において内部回路とは、本体回路１５の他に、少なくともモバイルパソコン１０の駆動電源である二次電池１８を含む概念である。

本実施形態のモバイルパソコン１０では、本体回路１５の入出力端子１６と拡張コネクタ１３の端子ピン１４とを接続する接続配線に、それぞれスイッチ素子１７が設けられていて、これらのスイッチ素子１７は、制御部３１によってそのオン／オフが制御される。

制御部３１は、拡張コネクタ１３にクレードル２０の接続コネクタ２３が接続されていることを検出する検出機構３２（接続検出機構に相当）と、検出機構３２が拡張コネクタ１３にクレードル２０の接続コネクタ２３が接続されていることを検出した場合に、スイッチ素子１７を操作して拡張コネクタ１３と本体回路１５の入出力端子１６とを導通させるスイッチ操作部３３とを備えている。このような機能を果たす制御部３１としては、マイコンなど通常の制御機能を有する電子回路が利用できる。

なお、図４では、モバイルパソコン１０内の回路ブロックとして、本体回路１５と制御部３１とを別々の回路ブロックとして示したが、これはそれぞれが別々の機能を果たす回路ブロックとして機能的に別のものとして把握できることを示しているに過ぎず、物理的に別の回路基板を構成しているということを示すものではない。このため、制御部３１の少なくとも一部を、本体回路１５を構成するマイコンチップの一部として形成することを妨げるものではない。

制御部３１の検出機構３２は、拡張コネクタ１３を構成する一つの検出端子ピン３４に接続されている。

クレードル２０は、接続コネクタ２３とクレードル回路２５とを備えている。

接続コネクタ２３は、それぞれがクレードル回路２５と接続されている端子ピン２４を備え、モバイルパソコン１０の拡張コネクタ１３の対応する端子ピン１４と接続される。モバイルパソコン１０の制御部３１のスイッチ操作部３３がスイッチ素子１７をオンにした場合に、モバイルパソコン１０の拡張コネクタ１３とクレードル２０の接続コネクタ２３とを介して、本体回路１５とクレードル回路２５とが接続される。本体回路１５とクレードル回路２５とが接続されると、モバイルパソコン１０の二次電池１８を充電する充電電流の供給や、モバイルパソコン１０とクレードル２０に接続される他の機器との間のデータ通信が可能となる。

クレードル回路２５は、モバイルパソコン１０への充電電流の供給や、外部の他の機器であるモニタ、ハードディスクドライブなどの各種メモリ装置、インターネット回線との接続など、クレードル２０が果たす機能に応じて、それぞれの接続端子、コネクタ類、データ変換回路などを回路素子として備えるが、その内容は従来周知の回路構成をそのまま使用できるので、図示と詳細な説明を省略する。また、クレードル２０に、ハードディスクドライブや、光学ディスクドライブ装置を備える場合には、これらの機能を果たすために必要とされる各種の回路構成や各種電子機器も、本実施形態におけるクレードル回路２５に包含される。

さらに、図４では、クレードル回路２５が外部の商用電源と接続されるＡＣコード２６を備えた例を示しているが、クレードル２０の動作電源は商用のＡＣ電源に限られず、クレードル２０自体を外部に持ち出して使用する可能性を考慮する場合には、クレードル内に備えられた二次電池を電源とすることもできる。

クレードル２０の接続コネクタ２３には、モバイルパソコン１０の検出端子ピン３４と接続される機器側検出端子ピン３５を備えている。図に示すように本実施形態の電子機器１００において、機器側検出端子ピン３５はクレードル１０内部で接地（ＧＮＤ）されている。

図５は、本実施形態の電子機器１００において、モバイルパソコン１０の拡張コネクタ１３にクレードル２０の接続コネクタ２３が接続されていることを検出する、検出機構３２の構成を示すブロック図である。

図５に示すように、本実施形態にかかるモバイルパソコン１０の検出機構３２は、出力部３６、測定部３７、検出部３８と、出力部３６および測定部３７と接続された抵抗ＲとこれをクランプするコンデンサＣとを備えている。

出力部３６は、間欠的なパルス状電圧を印加する。図６に、出力部３６が検出端子ピン３４に印加するパルス状電圧の波形の一例を示す。

本実施形態のモバイルパソコン１０における出力部３６は、図６に示すように、オン時間４２が２μｓ、周期４３が２０ｍｓであるオン時間のデューティー比が１００００分の１の間欠的なパルス状電圧を印加している。なお、印加電圧の電圧値（Ｖ）には特別な制約がなく、本実施形態の出力部３６では、検出機構３２が搭載されているマイコンの動作電源電圧である３．３Ｖをそのまま印加電圧として用いている。

出力部３６がパルス状の電圧を出力し終わると、一例として１μｓ以上の待機時間をおいた後、検出端子ピン３４に接続されていた出力部３６が切り離され、かわりに、測定部３７が接続される。そして、測定部３７が検出端子ピン３４の電圧を測定する。

図７は、本実施形態の検出機構３２の構成において、モバイルパソコン１０の拡張コネクタ１３にクレードル２０の接続コネクタ２３が接続されていることを検出する検出機構３２の原理を示す図である。

図７に示す４１が、図６において説明した出力部３６からのパルス状電圧波形である。

パルス状電圧波形４１は、本実施形態の場合２μｓであるオン時間４２の経過後にオフとなるため、検出端子ピン３４に印加される電圧は０Ｖとなる。本実施形態の場合における信号電圧レベルは、この０ＶがＬｏレベルであり、パルス状電圧の電位３．３ＶがＨｉレベルとなる。

拡張コネクタ１３の検出端子ピン３４が、クレードル２０の接続コネクタ２３の機器側検出端子ピン３５に接続されている場合には、機器側検出端子ピン３５がクレードル２０内で接地されているために、検出端子ピン３４の電圧は図７に４４として示すように、すぐに低下してＬｏレベルを示すことになる。一方、拡張コネクタ１３の検出端子ピン３４が、クレードル２０の接続コネクタ２３の機器側検出端子ピン３５に接続されていない場合には、検出端子ピン３４がコンデンサＣでクランプされているために、その電圧は図７に４５として示すように、低下せずにＨｉレベルを保つ。

したがって、パルス状電圧４１が印加された後、本実施形態では上記したように一例として１μｓ以上の待機時間４６が経過した後に、検出端子ピン３４の電位を測定することで、その電位がＨｉレベルの場合には、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続されておらず、その電位がＬｏレベルの場合には、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続されていることを検出することができる。

このように、検出機構３２の検出部３８は、上記所定の待機時間４６が経過した後に、測定部３７が測定した検出端子ピン３４の電位がＨｉレベルであるかＬｏレベルであるかを判別して、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続されているか否かを検出する。

ここで、本実施形態の検出部３８は、入力部３６が検出端子ピン３４に印加したパルス状電圧の電位が３回連続してＬｏレベルとなった場合に、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続されていると判断し、スイッチ操作部３３に信号を送ってスイッチ操作部３３がスイッチ素子１７をオンにする。

このように、３回連続して検出端子ピン３４の電位がＬｏレベルとなった場合に、初めて拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続されていると判断するのは、１回のみの信号では何らかの誤動作やノイズ等の場合があるため全面的に信頼できない場合があるからである。また、３回の信号受領を待ったとしても、上記図６に示したように本実施形態の出力部３６は２０μｓの周期で検出端子ピン３４にパルス状電圧を印加しているため、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続された後６０μｓで検出することができ、実用上のタイムラグは問題とならない。

なお、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続されたと判断するまでに必要な信号の数は３つに限られず、出力部３６が検出端子ピン３４に印加するパルス状電圧の周期や、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３接続された後の信号処理のタイミングなどを考慮して、適宜必要な信号の数を定めればよい。

また、本実施形態の検出機構３２は、図７に示すように、測定部３７が検出端子ピン３４の電位を測定した後、一例として２〜３μｓである一定時間４７経過後に、出力部３６からＬｏレベルである０Ｖの電位を印加している。このようにすることで、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続されていない状態４５では、検出端子ピン３４がＨｉレベルの電位を保った状態であるものをリセットすることができ、次の周期でパルス状電圧が印加された場合の検出精度を向上することができる。

また、本実施形態の検出機構３２では、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続されていることを検出した後も、引き続き入力部３６から検出端子ピン３４にパルス状電圧を印加し、所定時間４６経過後に測定部３７でその電位を検出し続ける。そして、測定部３７で測定した検出端子ピン３４の電位がＨｉレベルになったことを検出すると、検出部３８は、拡張コネクタ１３と接続コネクタ２３との接続が解消されたと判断して、スイッチ操作部３３に信号を送り、スイッチ操作部３３がスイッチ素子１７をオフとする。このようにして、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続されていない場合に、拡張コネクタ１３とモバイルパソコン１０の本体回路１５との接続を解消する。

図８に、本実施形態のモバイルパソコン１０において、拡張コネクタ１３に接続コネクタ２３が接続されていることを検出するために、間欠的なパルス状電圧を印加することによる効果を確認した実験結果を示す。

図８は、モバイルパソコン１０の拡張コネクタ１３について、付着した水分によって端子ピン１４の電気化学的な腐食が進行する度合いを確認した実験結果である。

実験は、拡張コネクタ１３の端子ピンに所定のデューティー比で電圧を印加した状態で一晩（約１５時間）拡張コネクタ１３を水中に放置した際の、それぞれの電圧が印加された部分での端子ピン１４の状態を示している。

図８（ａ）が拡張コネクタ１３の全体を示す。図８（ｂ）は、図８（ａ）に５１として示す図中右上部分の拡張コネクタ１３の端子ピン１４の拡大図である。この図８（ｂ）として示す部分の端子ピン１４には、連続して電圧を印加し続けていたため、オン時間のデューティー比は１となる。

図８（ｃ）は、図８（ａ）に５２として示す図中右下部分の拡張コネクタ１３の端子ピン１４の拡大図である。この図８（ｃ）として示す部分の端子ピン１４には、本実施形態の検出端子ピン３４と同じく、パルス幅が２μｓ、周期が２０ｍｓの電圧を印加した。この図８（ｃ）に示す部分に印加された電圧のオン時間のデューティー比は、１００００分の１である。

図８（ｄ）は、図８（ａ）に５３として示す図中左下部分の拡張コネクタ１３の端子ピン１４の拡大図である。この図８（ｄ）として示す部分の端子ピン１４には、電圧を印加しておらず、オン時間のデューティー比が０に相当する。

図８（ａ）、および、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）各図を比較すると明らかなように、端子ピン１４に連続して電圧を印加した図８（ａ）の５１の部分では、端子ピン１４間に流れた電流により端子ピン１４の電気化学的な腐食が進み、端子ピン１４が緑青の発生によって緑色に変色している。このため、拡大図である図８（ｂ）においては、電圧を印加していない図８（ａ）の５３の部分の拡大図である図８（ｄ）と比べると、端子ピン１４が確認しづらくなっている。

これに対し、本実施形態の検出端子ピン３４のように、オン時間のデューティー比が１００００分の１である電圧を印加した状態を示す図８（ａ）の５２の部分では、ほとんど電気化学的腐食が生じていない。拡大図である図８（ｃ）においては、電圧を印加していない図８（ａ）の５３の部分の拡大図である図８（ｄ）と同様に、端子ピン１４を明瞭に確認することができる。

このように、本実施形態のモバイルパソコン１０の検出機構３２によれば、接続端子が接続されているか否かの検出のための電圧を、間隙的なパルス状電圧としてオン時間のデューティー比を下げることで、端子ピン１４に水分等の導電性物質が付着した場合の電気化学的腐食を効果的に防止しつつ、接続端子が接続されているか否かを検出することができる。

なお、図６および図７に示したように、本実施形態のモバイルパソコン１０では、制御部３１の検出機構３２の出力部３６が、検出端子ピン３４に印加する間欠的なパルス状電圧のデューティー比として、１００００分の１のものを例示した。しかし、パルス状電圧のデューティー比は１００００分の１に限られるものではなく、図８で示したように、端子ピン１４の電気化学的腐食が進んでその表面に緑青が生じるような状態とならなければよい。具体的には、オン時間のデューティー比として、１０００分の１程度より小さい値であれば、平均電流量を下げて電気化学的な腐食を防止する効果を十分に得ることができる。

また、本実施形態における出力部３６では、検出端子ピン３４に印加するパルス状電圧のオン時間が２μｓの場合を例示したが、これは、平均電流量を下げて電気化学的腐食を防止する効果が十分に得られる数値であることと、出力部３６が搭載されているマイコンの基準クロック周波数が２μｓであったため、これをそのまま用いることが回路設計上容易であったからである。

このため、例えば出力部３６を構成する回路設計上、オン時間４１が２μｍよりも大きく、例えば６〜１０μｓ程度となることに何らの問題はない。また、オン時間４１と同様に、パルス状電圧が印加された後の待機時間４６、さらには、測定部３７で検出端子ピン３４の電圧値を測定した後、電圧をＬｏレベルにするリセットまでの時間４７も、例示した、それぞれ１μｓ、１〜２μｓに限られず、その目的に応じて、接続端子の接続を検出する上で問題のない範囲で適宜変更することができる。

また、パルス状電圧のオン時間のデューティー比は、その値が小さいほどより非導通状態に近づいて検出端子ピン３４の電気化学的な腐食を防止する効果が大きくなることから、特別な回路上の負担が生じないのであれば、オン時間のデューティー比をより小さくすることが好ましい。このため、回路設計上の負担がないのであれば、オン時間のデューティー比を１００００分の１よりもさらに小さな間欠的なパルス状電圧を印加することが、検出端子ピン３４の電気化学的腐食を低減する効果としてより高いものが得られることは言うまでもない。

なお、図４および図５に示す本実施形態の検出機構３２では、出力部３６がパルス状電圧を印加する検出端子ピン３４の電圧を、測定部３７が測定する構成を例示した。このようにすることで、接続端子の接続を検出するために必要な端子ピン１４が、検出端子ピン３４の１本のみとなり、拡張コネクタ１３と接続コネクタ２３との限られた端子ピン１４、２４の本数を無駄にすることなく有効に使用できるからである。

しかし、この構成は一例に過ぎず、検出機構３２として同じ検出端子ピン３４への出力部３６と測定部３７との切換が困難となる場合などでは、出力部３６がパルス状電圧を印加する検出端子ピン１４と、この電圧を測定する測定のための端子ピンとを異なるピンにすることもできる。この場合には、例えば、出力部３６がパルス状電圧を印加する検出端子ピン３４に接続される機器側検出端子ピン３５と、測定部３７が電圧値を測定するための拡張コネクタ１３の端子ピン１４に接続される接続コネクタ２３側の端子ピン２４とが、クレードル２０内で接続されることとなる。

また、図５に示した検出機構３２では、出力部３６に接続された検出端子ピン３４が、抵抗Ｒを介してコンデンサＣでクランプされた構成を示した。しかし、検出機構３２の回路構成はこれに限らず、パルス状の電圧を印加することで、検出端子ピン３４の接続状態を検出することができればその構成に制約はない。例えば、抵抗Ｒと検出端子ピン３４との間にコンデンサＣを直列に挿入して、出力部３６から出力されるパルス状電圧の交流成分が、クレードル２０側で機器側検出端子ピン３５が接地されていることによる変化を測定する構成とすることができる。この場合には、図５に示した本実施形態の構成と比較して、印加する電圧を生成する回路やこれを検出する回路構成が複雑になるが、検出端子ピン３４に直流電流が流れることがないために、検出端子ピン３４の電気化学的腐食をさらに効果的に防止することができる。

以上、本発明の電子装置について、携帯情報機器としてモバイルパソコンを、拡張機器としてクレードルを用いた場合を例示して説明した。しかし、本発明の電子機器としては、これらに限られず、携帯情報機器としては、内部に電源としての二次電池を備え外部の機器と接続するための端末側接続端子を備える各種の端末、具体的には、携帯電話や携帯型ゲーム機、ＰＤＡやメモリ型オーディオ機器、携帯型ナビゲーション装置や携帯型テレビジョンなどの各種モバイル機器、さらには、電話機やインターホンの子機など、屋内で使用されるポータブル機器全般に適用することができる。

なお、この場合において、端末側接続端子が接続される外部機器は、本実施形態で説明したクレードルに限られず、コネクタを介して接続される各種の電子装置全般と接続することができる。

また、拡張機器としても、本実施形態として例示した各種の機能を備えたクレードルに限られず、携帯情報機器の二次電池を充電するための機能のみを備えた卓上ホルダを用いることができる。さらに、その他、携帯情報機器の端末側接続端子に接続される機器側接続端子を備え、他の電子装置との接続の媒介として用いられる、各種の外部機器に適用することができる。

本発明の携帯情報端末、電子機器、および、接続検出機構は、モバイルユース、ポータブルユースを中心として、各種の用途に使用することができる。

１０ モバイルパソコン（携帯情報端末）
１３ 拡張コネクタ（端末側接続端子）
１４ 端子ピン
１５ 本体回路（内部回路）
１７ スイッチ素子
１８ 二次電池
２０ クレードル（拡張機器）
２３ 機器側接続端子
３１ 制御部
３２ 検出機構（接続検出機構）
３４ 検出端子ピン

Claims (9)

1. 端末側接続端子と、
   動作電源としての二次電池を含む内部回路と、
   前記端末側接続端子と前記内部回路との間に設けられたスイッチ素子と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、前記端末側接続端子の検出端子ピンに間欠的なパルス状電圧を印加し、前記パルス状電圧の電位の変化を測定することで、前記端末側接続端子に外部機器の接続端子が接続されているか否かを検出し、前記端末側接続端子に前記外部機器の接続端子が接続されている場合に、前記スイッチ素子を操作して前記端末側接続端子と前記内部回路とを接続することを特徴とする携帯情報機器。
2. 前記パルス状電圧は、オン時間のデューティー比が１０００分の１以下である請求項１に記載の携帯情報機器。
3. 前記パルス状電圧は、オン時間のデューティー比が１００００分の１以下である請求項２に記載の携帯情報機器。
4. 前記制御部は、前記パルス状電圧を印加した前記検出端子ピンを用いて、前記パルス状電圧の電位の変化を測定する請求項１〜３のいずれかに記載の携帯情報機器。
5. 端末側接続端子と、動作電源としての二次電池を含む内部回路と、前記端末側接続端子と前記内部回路との間に設けられたスイッチ素子と、制御部とを備えた携帯情報機器と、
   前記携帯情報機器が搭載されると前記携帯情報機器の前記端末側接続端子に接続される機器側接続端子を備え、前記機器側接続端子を介して少なくとも前記携帯情報機器の前記二次電池を充電する充電電流を供給する拡張機器とを備え、
   前記携帯情報機器の前記制御部が、前記端末側接続端子の検出端子ピンに間欠的なパルス状電圧を印加し、前記パルス状電圧の電位の変化を測定することで、前記端末側接続端子に前記拡張機器の機器側接続端子が接続されているか否かを検出し、前記端末側接続端子に前記機器側接続端子が接続されている場合に、前記スイッチ素子を操作して前記端末側接続端子と前記内部回路とを接続することを特徴とする電子機器。
6. 前記端末側接続端子の前記検出端子ピンと接続される、前記拡張機器の前記機器側接続端子の機器側検出端子ピンが接地されていて、前記携帯情報機器の前記制御部が、前記パルス状電圧を印加した前記検出端子ピンを用いて、前記パルス状電圧の電位の変化を測定する請求項５に記載の電子機器。
7. 端末側接続端子の検出端子ピンに印加される間欠的なパルス状電圧を出力する出力部と、
   前記出力部が前記パルス状電圧を印加した後所定時間の経過後に前記検出端子ピンの電位を測定する測定部と、
   前記測定部で測定された電位に基づいて、前記端末側接続端子が他の機器の接続端子に接続されているか否かを検出する検出部とを備えていることを特徴とする接続検出機構。
8. 前記測定部が前記検出端子ピンの電位を測定した後、前記出力部が前記検出端子ピンに強制的にＬｏレベルの電位を印加する請求項７に記載の接続検出機構。
9. 前記検出部は、前記測定部が測定した前記測定端子ピンの電位が、３回連続してＬｏレベルであった場合に前記端末側接続端子が前記外部機器の接続端子に接続されていると判断する請求項７または８に記載の接続検出機構。