DE10100554B4

DE10100554B4 - Optische Signalübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10100554B4
Application number: DE10100554A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kawai; Atsushi Sasaki; Shigeki Motomura; Takayuki Matsuoka; Eiji Ichii
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2000-01-13
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2021-01-10
Also published as: US20010033405A1; DE10100554A1

Abstract

Optische Signalübertragungsvorrichtung an einem Fahrzeug zur Steuerung eines am Fahrzeug angebrachten Gerätes,
mit einem Sender (10) mit nur einem lichtemittierenden Element (11),
mit einem Empfänger (5a) mit nur einem Lichtempfangselement (5b, 21),
mit einem vom Sender (10) ausgestrahlten ersten optischen Signal, das sich entlang einem ersten Übertragungsweg (A) im freien Raum ausbreitet,
mit einem vom Sender (10) ausgestrahlten zweiten optischen Signal, das sich entlang einem zweiten Übertragungsweg (B) im freien Raum ausbreitet,
mit einem Reflektor (2a), der außerhalb von Sender (10) und Empfänger (5a) angeordnet ist,
wobei sich der erste Übertragungsweg (A) vom Sender (10) zum Empfänger (5a) erstreckt,
wobei sich der zweite Übertragungsweg (B) vom Sender (10) über den Reflektor (2a) zum Empfänger (5a) erstreckt,
wobei die optische Achse des lichtemittierenden Elements (11) oder die optische Achse des Lichtempfangselements (5b, 21) so abgelenkt wird, daß am Empfänger (5a) ein Verhältnis einer...

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Signalübertragungsvorrichtung zur Übertragung eines optischen Signals zur Steuerung eines am Fahrzeug angebrachten Gerätes.
Stand der Technik
Ein Fahrzeug wird mit verschiedenen Geräten ausgestattet, um den Komfort des Fahrers und der Fahrgäste zu steigern, so z.B. mit einer Sitzeinheit zum Regulieren der Stellung und der Haltung eines Sitzes. Eine typische Sitzeinheit setzt sich aus eine Sitzeinstellungseinrichtung zum Einstellen der Höhen- und Längsstellung eines Sitzes und des Neigungswinkels einer Rücklehne und einem Betätigungsabschnitt zusammen, der Handschalter einschließt, die vom Fahrer oder von den Fahrgästen betrieben werden können. Die Sitzeinstellungseinrichtung wird mit beweglichen Teilen, die jeweils am Sitz und an der Rücklehne angekoppelt sind, und Elektromotoren bereitgestellt, um die beweglichen Teile unter der Steuerung einer Steuereinheit als Reaktion auf einen Handschaltbetrieb zu betreiben. Allgemein dient die Steuereinheit dazu, die Betriebe anderer im Fahrzeug angebrachten Geräte als den der Sitzeinheit zu steuern.
In der Sitzeinheit des zuvor erwähnten Typs werden der Betätigungsabschnitt, die Motoren, die Steuereinheit und die Stromquelle allgemein mittels Kabelbäumen miteinander verbunden, die um die Sitzeinstellungseinrichtung herum angeordnet werden. Solchermaßen kann ein Kabelbaum in einen beweglichen Teil der Sitzeinstellungseinrichtung hängenbleiben, was einen Betriebsfehler der Sitzeinstellungseinrichtung bewirkt und den Kabelbaum beschädigt.
Um derartige Probleme auszuschließen, wurden Versuche unternommen, um die Anzahl oder den Durchmesser der Kabelbäume zu reduzieren, um die Störung zwischen den Kabelbäumen und den beweglichen Teilen der Sitzeinstellungseinrichtung zu verhindern. Anstatt der Verwendung einer Anordnung zum Zuführen elektrischer Signale vom Betätigungsabschnitt an die Steuereinheit mittels eines Kabelbaums, wurde ein Versuch gemacht, eine optische Signalübertragungsvorrichtung zu verwenden, um die optischen Signale durch einen freien Raum vom Betätigungsabschnitt zur Steuereinheit auszubreiten. Eine solche Übertragungsvorrichtung umfaßt zum Beispiel einen Sender und einen Empfänger, die jeweils im Betätigungsabschnitt und in der Steuereinheit bereitgestellt werden, so daß ein vom Sender ausgegebenes optisches Signal vom Empfänger empfangen werden kann.
In Zusammenhang mit der zuvor erwähnten Übertragungsvorrichtung wird die optische Signalübertragung zwischen dem Sender und dem Empfänger verhindert, wenn am Übertragungsweg des optischen Signals, der sich dazwischen erstreckt, ein Hindernis vorliegt. Für den Fall einer an der Sitzeinheit angebrachten Übertragungsvorrichtung kann beispielsweise ein beweglicher Teil der Sitzeinstellungseinrichtung oder ein Kabelbaum während des Betriebs der Einstellungseinrichtung in den Übertragungsweg bewegt werden, um die optische Signalübertragung zu verhindern.

Hinsichtlich dieser Schwierigkeit wird in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung JP 03040616 A eine Licht-Raum-Übertragungsvorrichtung offenbart, die so aufgebaut ist, daß ein Teil eines aus einem Lichtsender ausgesandten optischen Signals von einem Reflektor ausgestrahlt wird, der weg von einer Stelle liegt, an der ein Hindernis vorliegen kann, und wobei ein Teil des reflektierten optischen Signals von einem Lichtempfänger empfangen wird.

Um eine fehlerhafte Übertragung auszuschließen, kann solchermaßen in Übereinstimmung mit den Lehren der zuvor erwähnten Veröffentlichung ein Reflektor in einer Sitzeinheit oder um die Sitzeinheit herum bereitgestellt werden, um der an der Sitzeinheit angebrachten Übertragungsvorrichtung zu erlauben, selbst dann eine optische Signalübertragung durchzuführen, wenn im Übertragungsweg ein Hindernis vorhanden ist.

Jedoch ist die in der Veröffentlichung beschriebene Licht-Raum-Übertragungsvorrichtung für eine Fernsteuerung eines Videosystems oder für die Raumübertragung von akustischen Signalen in einem Haus ausgebildet. Durch die einfache Anwendung der Lehren der Veröffentlichung auf eine Übertragungsvorrichtung für die Verwendung in einem im Fahrzeug angebrachten Gerät ist es schwierig, eine Übertragungsvorrichtung zu erhalten, die nicht von einer durch ein Hindernis verursachten fehlerhaften Übertragung betroffen ist. Die Gründe dafür, daß man auf ein solches Problem stößt, sind folgende:
Eine optische Signalübertragungsvorrichtung für eine Sitzeinheit, an der die Lehren der zuvor erwähnten Veröffentlichung angewandt werden, kann sich aus einem im Betätigungsabschnitt bereitgestellten Sender, einem in der Steuereinheit bereitgestellten Empfänger und einem Reflektor zusammensetzen, um das vom Sender ausgesandte Signal in Richtung Empfänger zu reflektieren. Der Sender und der Empfänger haben Richtwirkungseigenschaften. Das vom Sender ausgestrahlte optische Signal besteht aus Signalkomponenten, die an unterschiedlichen Ausstrahlungswinkeln in Bezug auf die optische Achse des Senders in verschiedene Richtungen ausgestrahlt werden. Die Ausstrahlungsstärke dir Signalkomponente wird in Übereinstimmung mit der Richtwirkungseigenschaft, d.h. mit dem Ausstrahlungswinkel vs. der Ausstrahlungsintensitätseigenschaft bestimmt. Hiernach wird ein Übertragungsweg des optischen Signals, der sich zwischen dem Sender und dem Empfänger erstreckt, als ein erster Übertragungsweg bezeichnet, und ein Übertragungsweg, der sich zwischen dem Sender, dem Reflektor und dem Empfänger erstreckt, als ein zweiter Übertragungsweg bezeichnet, der sich aus stromaufwärts und stromabwärts befindlichen Abschnitten davon zusammensetzt, die sich jeweils zwischen dem Sender und dem Reflektor und zwischen dem Reflektor und dem Empfänger erstrecken.

In der Übertragungsvorrichtung dieser Art muß die Stelle für die Anbringung des Reflektors so bestimmt werden, daß sich der stromaufwärts und stromabwärts befindliche Abschnitt des zweiten Übertragungswegs in Bezug auf den ersten Übertragungsweg in einem großen Winkel erstrecken kann, um die optische Signalübertragung entlang des zweiten Übertragungswegs zu gestatten, wenn auf dem ersten Übertragungsweg ein Hindernis vorliegt. Andererseits haben lichtemittierende Elemente und Lichtempfangselemente, die jedes für sich den Sender und den Empfänger bilden, ihre Richtwirkungseigenschaften, und in einem in einem Fahrzeug angebrachten Gerät gibt es hinsichtlich von Reflektorgliederarten, die den Reflektor bilden können, eine Einschränkung. Daher ist das optische Signal (auf das hiernach als "zweites optisches Signal" oder "reflektiertes optisches Signal" Bezug genommen wird), das sich am zweiten Übertragungsweg entlang ausbreitet, verglichen mit der Einfallsstärke des optischen Signals (auf das hiernach als "erstes optisches Signal" oder "direktes optisches Signal" Bezug genommen wird), das sich am ersten Übertragungsweg entlang ausbreitet, in seiner Einfallsstärke beträchtlich schwächer. Solchermaßen kann eine fehlerhafte Übertragung verursacht werden, wenn auf dem ersten Übertragungsweg ein Hindernis auftritt.

Das Folgende bildet in Zusammenhang mit der obigen Situation eine konkretere Erklärung. Die lichtemittierenden Elemente und die Lichtempfangselemente der Übertragungsvorrichtung verfügen, wie in den 11 und 12 gezeigt, über Richtwirkungseigenschaften. In einem Fall, in dem die Übertragungsvorrichtung so aufgebaut ist, daß sich beide stromaufwärts und stromabwärts befindlichen Abschnitte des zweiten Übertragungswegs in Bezug auf den ersten Übertragungsweg zum Beispiel an einem Winkel von beispielsweise 30 Grad erstrecken, beträgt die relative Intensität des zweiten optischen Signals zum ersten optischen Signal am lichtemittierenden Element in Übereinstimmung mit der Richtwirkungseigenschaft des lichtemittierenden Elements 30%. Weiterhin ist eine relative Intensität des zweiten optischen Signals zum ersten optischen Signal am Lichtempfangselement in Übereinstimmung mit der Richtwirkungseigenschaft des Lichtempfangselements 90%, wenn das erste und das zweite optische Signal unmittelbar vor Eintritt in das Lichtempfangselement dieselbe Intensität haben. Eine relative Intensität (Reflexionsfaktor) vor und nach der Reflexion am Reflektor beträgt 25%, wenn ein aus Eisen hergestellte Sitzpolsterrahmen gemäß der in Tabelle 1 aufgelisteten Sitzpolsterkomponenten als der Reflektor verwendet wird.

In der Übertragungsvorrichtung, die den zuvor erwähnten Aufbau aufweist, wird demnach eine relative Intensität des zweiten optischen Signals zum ersten optischen Signal am Lichtempfangselement durch das Produkt der gerade erwähnten drei relativen Intensitäten dargestellt, das etwa 7% beträgt.

Wie es aus Tabelle 1 ersichtlich ist, hat der Sitzpolsterrahmen unter den Sitzeinheitkomponenten den höchsten Reflexionsfaktor von 25%. Solchermaßen wird die relative Intensität des reflektierten optischen Signals zum direkten optischen Signal an der Eintrittsstelle des Lichtempfangselements weiterhin gesenkt, wenn der Reflektor aus einer anderen Sitzeinheitkomponente besteht.

Tabelle 1

Die in Tabelle 1 gezeigten Reflexionsfaktoren sind Werte, die gemessen werden, indem Licht einer Wellenlänge von 950 nm verwendet wird.

Wie oben erklärt, vermindert sich die Einfallsstärke des reflektierten optischen Signals, verglichen mit der des direkten optischen Signals, in der optischen Signalübertragungsvorrichtung, die an einem im Fahrzeug angebrachten Gerät angebracht wird. Solchermaßen kann eine fehlerhafte Übertragung verursacht werden, wenn das direkte optische Signal blockiert ist.

Eine fehlerhafte Übertragung, die durch ein niederpegeliges reflektiertes optisches Signal bewirkt wird, kann verhindert werden, indem im Empfänger ein Verstärker bereitgestellt wird, um das reflektierte optische Signal zu verstärken, oder indem der Empfänger mit einem hochempfindlichen Lichtempfangselement bereitgestellt wird, das ein niederpegeliges reflektiertes optisches Signal empfangen kann, oder indem der Reflektor verwendet wird, der einen hohen Reflexionsfaktor hat. Jedoch sorgen diese Maßnahmen dafür, daß die optische Signalübertragungsvorrichtung teuer wird, oder sie erfordern eine Änderung eines bestehenden im Fahrzeug angebrachten Geräts, an dem die Übertragungsvorrichtung angebracht ist.

Gemäß der DE 41 41 387 C2 nachstkommen der Stand der Technik wird im Falle eines blockierten Lichtübertragungswegs eine automatische Verstärkungsregelung vorgesehen, deren elektrisches Ausgangssignal mittels eines Verstärkers auf einen zweckmäßigen Pegel angehoben wird. Der Verstärker muß jedoch einen hohen Dynamikumfang haben, wenn man allen in der Praxis möglichen Einbausituationen und Einstellpositionen des Sitzes Rechnung tragen will. Dies bedeutet nicht nur einen hohen Aufwand für die Verstärkungsregelung, sondern auch eine erhöhte Anfälligkeit für fehlerhaftes Ansprechen auf Fremdlicht.

Aus der JP 05 344 070 A ist eine optische Signalübertragungsvorrichtung bekannt, die mit mehreren lichtemittierenden Elementen auf der Senderseite und mit nur einem Lichtempfangselement auf der Empfängerseite arbeitet. Dabei ist das eine Empfangselement so gestaltet, daß es die vom Sender ausgestrahlten optischen Signale direkt oder reflektiert erhält. Die Einfallstärke der reflektierten optischen Signale am Empfangselement ist auch bei Unterbrechung des direkten optischen Weges für eine sicherer Signalübernagung ausreichend hoch.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine optische Signalübertragungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine zuverlässige und stabile optische Signalübertragung in einem in einem Fahrzeug angebrachten Gerät – wie beispielsweise eine Sitzeinheit, eine Klimaanlage und ein Audiosystem – durchzuführen, ohne daß besondere Maßnahmen wie beispielsweise eine Verstärkerschaltung bereitgestellt werden müssen und wobei die Anzahl der lichtemittierenden Elemente minimiert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 bzw. 7 bis 10 ausgeführt.

In der vorliegenden Erfindung wird die optische Achse des lichtemittierenden Elements oder des Lichtempfangselements abgelenkt, und zwar beispielsweise vom ersten Übertragungsweg in Richtung des zweiten Übertragungswegs, wobei das lichtemittierende Element im allgemeinen eine Richtwirkungseigenschaft hat, die steiler ist als dasjenige des Lichtempfangselements, um mit dem Anstieg eines zwischen der Ausstrahlungsrichtung des optischen Signals und der optischen Achse des lichtemittierenden Elements gebildeten Winkels eine niedrige Ausstrahlungsintensität des optischen Signal bereitzustellen. Verglichen mit einem Fall, wo die optische Achse des lichtemittierenden Elements mit dem ersten Übertragungsweg zusammenfällt, wird die Ausstrahlungsintensität des optischen Signals vom lichtemittierenden Element auf dem ersten Übertragungsweg kleiner und auf dem zweiten Übertragungsweg größer, so daß das Verhältnis der Einfallsstärke des zweiten optischen Signals zu der des ersten optischen Signals am Lichtempfangselement größer wird. Die Abweichung der optischen Achse des lichtemittierenden Elements oder des Lichtempfangselements, beispielsweise vom ersten Übertragungsweg, wird derart eingestellt, daß das Verhältnis der Einfallsstärken gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird: z.B. 25%. Selbst wenn das erste optische Signal, z.B. durch ein Hindernis, blockiert wird, gelangt das zweite optische Signal bei einem erforderlichen Pegel in den Empfänger, so daß keine fehlerhafte Übertragung verursacht wird. Ferner ist es nicht nötig, ein hochempfindliches lichtemittierendes Element und/oder ein hochempfindliches Lichtempfangselement zu verwenden oder den Empfänger mit einer Verstärkerschaltung auszustatten, um das optische Signal zu verstärken, wodurch eine preiswerte optische Signalübertragungsvorrichtung bereitgestellt werden kann. Selbst wenn der Reflektor aus einem Glied besteht, das einen niedrigen Reflexionsfaktor aufweist, kann man zusätzlich das zweite optische Signal eines erforderlichen Pegels erhalten, so daß sich der Reflektor aus einem Bestandteil eines Fahrzeugs oder eines am Fahrzeug angebrachten Geräts bestehen kann, wodurch es möglich ist, die Kosten der Übertragungsvorrichtung zu senken.

In der vorliegenden Erfindung wird mindestens eines des lichtemittierende Elements des Senders oder des Lichtempfangselements des Empfängers nach oben gerichtet angeordnet.

Die optische Signalübertragungsvorrichtung, die verwendet wird, um den Betrieb eines am Fahrzeug angebrachten Geräts zu steuern, wird in einem Fahrzeug, z.B. auf einem Fahrzeugboden montiert, auf dem die Ansammlung von Staub wahrscheinlich ist. Andererseits kann eine fehlerhafte Übertragung bewirkt werden, wenn Staub am lichtemittierenden und Lichtempfangselement der Übertragungsvorrichtung anhaftet. Das Anhaften des vom Fahrzeugboden herrührenden Staubs kann gelindert werden, indem diese Elemente beispielsweise vom Fahrzeugboden entfernt angeordnet werden. Jedoch gibt es eine Einschränkung in Bezug auf die zur Montage der Übertragungsvorrichtung verfügbaren Stelle. In Zusammenhang mit der bevorzugten Übertragungsvorrichtung, die über das lichtemittierende und Lichtempfangselement verfügt, von denen mindestens eines oben angeordnet wird, wird unterdrückt, daß Staub, vor allem großkörniger Staub, der vom Fahrzeugboden herrührt, am lichtemittierenden und/oder Lichtempfangselement anhaftet, und zwar selbst dann, wenn die Übertragungsvorrichtung dicht am Fahrzeugboden angeordnet wird, wodurch eine durch das Anhaften des Staubs bewirkte fehlerhafte Übertragung verhindert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine am Fahrzeug angebrachte optische Signalübertragungsvorrichtung bereitgestellt, um ein optisches Signal auszubreiten, das verwendet wird, um den Betrieb eines am Fahrzeug angebrachten Geräts durch einen freien Raum von einem Sender zu einem Empfänger zu steuern. Die Übertragungsvorrichtung verfügt über einen außerhalb des Senders und Empfängers angeordneten Reflektor, der mit einer ersten und einer zweiten geneigten Reflexionsebene ausgebildet wird, wobei der Sender ein lichtemittierendes Element einschließt, dessen optische Achse von einer imaginären Linie, die den Sender und den Empfänger verbindet, derart in Richtung des Reflektors abweicht, daß ein Verhältnis zwischen den Einfallsstärken von ersten und zweiten optischen Signalen, die vom Sender ausgestrahlt werden und die jedes für sich durch die erste und die zweite geneigte Reflexionsebene reflektiert werden und dann in den Empfänger eintreten, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert, z.B. 25%, ist, an oder über dem keine fehlerhafte optische Signalübertragung verursacht wird.

In der vorliegenden Erfindung werden das erste und zweite optische Signal, die vom lichtemittierenden Element ausgestrahlt werden, dessen optische Achse von der imaginären Linie, die zwischen dem Sender und dem Empfänger verbindet, in Richtung des Reflektors abweicht, von der ersten und der zweiten geneigten Reflexionsebene des Reflektors in Richtung des Empfängers reflektiert, so daß zwischen dem Sender und dem Empfänger zwei Übertragungswege des optischen Signals gebildet werden, um die Einfallsstärke des optischen Signals am Empfänger zu erhöhen, wodurch vom Sender über den Reflektor zum Empfänger eine geeignete optische Signalübertragung erzeugt werden kann. Zusätzlich können der Sender und der Empfänger dicht am Reflektor angeordnet werden, und zwar in der Richtung, wie sie aus einer Ebene gesehen wird, an der die Übertragungsvorrichtung an de Übertragungsvorrichtung angebracht wird. Das bedeutet, daß sie entfernt von der Übertragungsvorrichtungs-Installationsebene montiert werden können, wodurch verhindert wird, daß der von der Installationsebene herrührende Staub am Sender und am Empfänger anhaftet, so daß einer fehlerhaften Übertragung vorgebeugt wird.

In der Übertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung kann das lichtemittierende Element so angeordnet werden, daß seine optische Achse mit einem sich vom Sender zum Reflektor erstreckenden stromaufwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs zusammenfällt. In diesem Fall erhöht sich die Ausstrahlungsintensität des zweiten optischen Signals vom lichtemittierenden Element bis auf ihr Maximum, was den Anstieg der Einfallsstärke des zweiten optischen Signals am Empfänger erlaubt. In der Übertragungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt dieser Erfindung kann die optische Achse des lichtemittierenden Elements so eingestellt werden, daß sie zwischen der ersten und der zweiten geneigten Reflexionsebene ausgerichtet wird, wodurch die Intensität der reflektierten optischen Signale erhöht wird.

In der Übertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung kann der Sender, wenn die Übertragungsvorrichtung so aufgebaut ist, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg ein großer Winkel gebildet wird, aus einer Mehrzahl an lichtemittierenden Elementen bestehen, die jedes für sich das erste und zweite optische Signal auszustrahlen, oder er kann aus einem einzigen lichtemittierenden Element bestehen, um beide optischen Signale auszustrahlen. Im ersten Fall kann eine optische Achse aus der Gesamtheit der Mehrzahl an lichtemittierenden Elementen so eingestellt werden, daß sie vom ersten Übertragungsweg in Richtung des zweiten Übertragungswegs abgelenkt wird. Zum Beispiel können die optischen Achsen der lichtemittierenden Elemente für das erste und zweite optische Signal jeweils mit dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg zusammenfallen. Die Anordnung des ersten Falls erleichtert die Einstellung der Übertragungswege, um einen großen Winkel dazwischen zu bilden, und man kann eine Kostenersparnis erreichen, indem lichtemittierende Elemente verwendet werden, die hinsichtlich ihrer maximalen Lichtausstrahlungsintensität relativ schwach sind. Im Fall der Verwendung von lichtemittierenden Elementen, die eine relativ hohe maximale Ausstrahlungsintensität aufweisen, kann ein Antriebsstrom für die Elemente reduziert werden, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Andererseits können im letzteren Fall, wo der Sender mit einem einzigen lichtemittierenden Element bereitgestellt wird, ein oder mehrere Reflektorglieder in entweder einem oder beiden stromaufwärts gelegenen Abschnitten des ersten und des zweiten Übertragungswegs, die sich in den Sender erstrecken, angeordnet werden, wodurch es leicht wird, den ersten und zweiten Übertragungsweg derart anzuordnen, um einen großen Winkel dazwischen zu bilden. Da es bezüglich des Bestandteilmaterials des im Sender angeordneten Reflektorglieds eine kleine Einschränkung gibt, kann das Reflektorglied aus einem Material hergestellt werden, das einen hohen Reflexionsfaktor aufweist, wodurch eine Abschwächung in der Intensität des ersten oder zweiten optischen Signals vermieden wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine in Einzelteile aufgelöste perspektivische Ansicht, die einen Primärteil einer Sitzeinheit zeigt, an der eine optische Signalübertragungsvorrichtung dieser Erfindung angebracht wird;
2 ist eine schematische Ansicht, die einen Sender einer optischen Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
3 ist eine schematische Seitenansicht, die eine Anordnung einer Sitzschaltereinheit und einer Stellungssteuereinheit in der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist eine Ansicht, die ein Stellungsverhältnis zwischen dem in 3 gezeigten lichtemittierenden und dem Lichtempfangselement darstellt;
5 ist eine Ansicht, die Licht-Reflexionsfaktoren eines Sitzpolsterrahmens und einer Innenwandfläche als eine Funktion der Wellenlänge zeigt;
6 ist eine Ansicht, die eine Änderung in den Einfallsstärken des direkten und reflektierten optischen Signals am Lichtempfangselement mit Verstreichen der Zeit zeigt;
7 ist eine Ansicht, die ein Stellungsverhältnis zwischen dem lichtemittierenden und Lichtempfangselement in einer optischen Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
8 ist eine schematische Ansicht des in 7 gezeigten lichtemittierenden Elements;
9 ist eine schematische Ansicht, die ein Stellungsverhältnis zwischen einem lichtemittierenden Element, einem Lichtempfangselement und einem Reflektor in einer optischen Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
10 ist eine schematische Ansicht, die ein Stellungsverhältnis zwischen einem lichtemittierenden Element, einem Lichtempfangselement und einem Reflektor in einer optischen Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
11 ist eine Ansicht, die eine Richtwirkungseigenschaft eines typischen lichtemittierenden Elements zeigt;
12 ist eine Ansicht, die eine Richtwirkungseigenschaft eines typischen Lichtempfangselements zeigt;
13 ist eine schematische Draufsicht, die ein Stellungsverhältnis zwischen einer Sitzschaltereinheit und einer Stellungssteuereinheit in einer optischen Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
14 ist eine bruchstückhafte Ansicht, die eine Platine der in 13 gezeigten Sitzschaltereinheit und ein an dieser Platine angebrachtes lichtemittierendes Element zeigt;
15 ist eine schematische Draufsicht, die eine Platine der in 13 gezeigten Stellungssteuereinheit und ein daran angebrachtes Lichtempfangselement zeigt;
16 ist eine schematische Seitenansicht der Platine und des Lichtempfangselements, die in 13 gezeigt werden;
17 ist eine Ansicht, die ein Stellungsverhältnis zwischen dem lichtemittierenden Element, dem Lichtempfangselement und dem Reflektor in der Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform zeigt;
18 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine mittige Gruppensteuereinheit und eine Klimaanlageneinheit zeigt, die mit einer optischen Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform dieser Erfindung bereitgestellt werden;
19 ist eine schematische Ansicht, die ein Stellungsverhältnis zwischen dem lichtemittierenden Element und Lichtempfangselement in der Übertragungsvorrichtung der sechsten Ausführungsform zeigt; und
20 ist eine Ansicht, die ein Stellungsverhältnis zwischen dem in 19 gezeigten lichtemittierenden Element, dem Lichtempfangselement und dem Reflektor darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf die 1–6 wird eine optische Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt.
In 1 setzt sich eine Sitzeinheit 1, an der eine optische Signalübertragungsvorrichtung dieser Erfindung angebracht wird, aus einem Sitzpolsterrahmen 2, der einen Sitz trägt (nicht gezeigt), einer Sitzeinstellungseinrichtung 3, der den Sitzpolsterrahmen 2 trägt und unterhalb des Sitzpolsterrahmens 2 und oberhalb einer auf einem Fahrzeugboden angeordneten Bodenmatte 6 angeordnet ist, einer an einem Polsterschutz (nicht gezeigt) befestigten Sitzschaltereinheit 4 (hiernach als "SW-Einheit" bezeichnet) und einer an der Sitzeinstellungseinrichtung 3 angebrachten Stellungssteuereinheit 5 (hiernach als "ECU" bezeichnet) zusammen.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, besteht die Übertragungsvorrichtung aus einem Sender 10 und einem Empfänger 5a, die jeweils in der SW-Einheit 4 und ECU 5 untergebracht sind. Der Sender 10 setzt sich aus einem lichtemittierenden Element 11 zum Ausstrahlen eines optischen Signals, z.B. Infrarotlicht, und einer Platine 12 zusammen, die mit einer Ausstrahlungssteuerschaltung ausgestattet wird, um das lichtemittierende Element 11 als Reaktion auf ein Schaltsignal, das von einem in der SW-Einheit 4 bereitgestellten Sitzschalter (nicht gezeigt) zugeführt wird, betreibend zu steuern. Die SW-Einheit 4 verfügt über ein Gehäuse 41, das mit einem Ausstrahlungsfenster 42 aus Glas, Kunststoff oder dergleichen bereitgestellt wird. Wie in 1 gezeigt, wird ein Gehäuse 51 der ECU 5 mit einem Empfangsfenster 52 aus Glas, Kunststoff oder dergleichen ausgebildet.
In der Übertragungsvorrichtung setzt sich ein vom lichtemittierenden Element ausgestrahltes optisches Signal aus Signalkomponenten zusammen, die in Bezug auf die optische Achse des lichtemittierenden Elements 11 in verschiedene Richtungen ausgestrahlt werden. Das optische Signal passiert durch das Ausstrahlungsfenster 42 und breitet sich durch einen freien Raum in Richtung ECU 5 aus. Hiernach wird ein Übertragungsweg des optischen Signals, der sich zwischen dem lichtemittierenden und dem Lichtempfangselement 11, 5b erstreckt, als ein erster Übertragungsweg A bezeichnet, und ein Übertragungsweg des optischen Signals, der sich zwischen dem lichtemittierenden Element 11, einem besonderen Teil (Reflektor) 2a des Sitzpolsterrahmens 2 und einem Lichtempfangselement 5b erstreckt, als ein zweiter Übertragungsweg B bezeichnet. Eine Signalkomponente, die sich entlang dem ersten Übertragungsweg A fortpflanzt, wird als ein erstes optisches Signal, direktes optisches Signal oder direktes bezeichnet. Eine Signalkomponente, die sich am zweiten Übertragungsweg B entlang fortpflanzt, wird als ein zweites optisches Signal, reflektiertes optisches Signal oder reflektiertes Licht bezeichnet. Die Symbole A und B werden manchmal einzeln an das erste und zweite optische Signal angebracht.
Die ersten und zweiten optischen Signale A und B werden durch das Empfangsfenster 52 der ECU 5, die die Sitzeinstellungseinrichtung 3 in Übereinstimmung mit den optischen Signalen betreibt, vom Lichtempfangselement 5b der ECU 5 empfangen. Streng genommen, verzögert sich das zweite optische Signal infolge der Gangdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg A und B hinter dem ersten optischen Signal. Jedoch ist diese Verzögerung in der Signalübertragung vernachlässigbar, da die Entfernung zwischen dem lichtemittierenden und dem Lichtempfangselement, verglichen mit der Übertragungsgeschwindigkeit des optischen Signals, sehr klein ist.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die SW-Einheit 4 und die ECU 5, wie in den 3 und 4 gezeigt, angeordnet. Genauer erläutert, wird der Abstand zwischen dem lichtemittierenden und dem Lichtempfangselement 11, 5b auf 250 mm eingestellt, und die senkrechten Abstände zwischen dem Lichtempfangselement 5b und dem Sitzpolsterrahmen 2 und zwischen dem lichtemittierenden Element 11 und dem Sitzpolsterrahmen 2 werden jeweils auf 60 mm und 70 mm eingestellt, so daß der senkrechte Abstand zwischen dem lichtemittierenden und dem Lichtempfangsgerät 11, 5b 10 mm ist.
Ein erster und ein zweiter Winkel, die jeder für sich zwischen dem ersten Übertragungsweg A und einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B und zwischen dem ersten Übertragungsweg A und einem stromabwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B ausgebildet sind, werden abhängig vom Stellungsverhältnis zwischen dem lichtemittierenden Element 11, dem Reflektor 2a und dem Lichtempfangselement 5b geometrisch bestimmt. In der in den 3 und 4 gezeigten exemplarischen Anordnung sind der erste und der zweite Winkel jeweils etwa 30 Grad und etwa 25 Grad. Das lichtemittierende Element 11 hat ein in 11 gezeigte Richtwirkungseigenschaft und ist so angeordnet, daß seine optische Achse mit dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B zusammenfällt. Das bedeutet, daß sich der erste Übertragungsweg A in Bezug auf die optische Achse des lichtemittierenden Elements 11 in einem Winkel von 30 Grad erstreckt. Das Lichtempfangselement 5b hat ein in 12 gezeigte Richtwirkungseigenschaft und ist so angeordnet, daß seine optische Achse zwischen dem ersten Übertragungsweg A und dem stromabwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B ausgerichtet ist.
In der exemplarischen Anordnung betragen die Ausstrahlungsintensitäten des ersten und des zweiten optischen Signals jeweils 20–30% und 100 der maximalen Ausstrahlungsintensität des lichtemittierenden Elements 11 (d.h. der in Richtung seiner optischen Achse beobachteten Ausstrahlungsintensität). Der Reflexionsfaktor des Sitzpolsterrahmens 2, der den Reflektor 2a bildet, wird als eine Funktion der Wellenlänge des optischen Signals dargestellt, wie es durch die durchgezogene Linie in 5 gezeigt wird. Für das optische Signal in dieser Ausführungsform, das im Wellenlängenbereich von 850 nm bis 950 nm variiert, ist der Reflexionsfaktor des Reflektors 2a etwa 25%. Unterdessen ist der Reflexionsfaktor einer Innenwandfläche des Sitzpolsterrahmens, wie durch die strichpunktierte Linie in 5 gezeigt, etwa 10%. Angesichts der Reflexionsvermögenmerk male und der Ausrichtung des Lichtempfangselements 5b sind die Eingabepegel des ersten und zweiten optischen Signals A und B an das Lichtempfangselement 5b annähernd gleich zueinander.
Da das direkte optische Signal, das bei einer geringen Intensität vom lichtemittierenden Element 11 ausgestrahlt wird, direkt vom Lichtempfangselement 5b empfangen wird, wohingegen das bei einer höheren Intensität ausgestrahlte reflektierte optische Signal vom Reflektor reflektiert wird, sind die Einfallsstärken der direkten und reflektierten optischen Signale am Lichtempfangselement 5b, wie in 6 gezeigt, annähernd gleich zueinander. Das bedeutet, daß in dieser Ausführungsform das Verhältnis der Einfallsstärke des reflektierten optischen Signals zur Einfallsstärke des direkten optischen Signals etwa 100 ist. In der vorliegenden Erfindung kann dieses Verhältnis jedoch 25% oder höher sein, um eine geeignete optische Signalübertragung durchzuführen.
Selbst wenn das direkte Licht A durch ein Hindernis 7 blockiert wird, tritt in Zusammenhang mit dieser Ausführungsform das reflektierte Licht B, das einen Einfallspegel hat, der äquivalent zu dem des direkten Lichtes A ist, in das Lichtempfangselement 11, so daß das optische Signal eines Pegels, der etwa der Hälfte des gewöhnlichen Pegels entspricht, in das Lichtempfangselement 11 eintreten kann. Als Ergebnis kann eine zuverlässige optische Signalübertragung selbst dann erreicht werden, wenn das direkte Licht A durch ein Hindernis wie beispielsweise einen beweglichen Teil der Sitzeinstellungseinrichtung 3 oder einen Kabelbaum blockiert wird, die in den ersten Übertragungsweg des optischen Signals der Vorrichtung bewegt werden können.
Aus dem Grund, daß die Differenz zwischen den Empfindlichkeiten des Lichtempfangselements 5b beim Empfangen der direkten und reflektierten optischen Signale klein ist, da die optische Achse des Lichtempfangselements 11 so ausgerichtet wird, daß sie zwischen dem direkten Licht- und dem reflektierten Lichtübertragungsweg A und B liegt, besteht kein Erfordernis für die Bereitstellung einer Verstärkerschaltung oder eines hochempfindlichen Lichtempfangselements im Empfänger 5a, was zu reduzierten Herstellungskosten führt.
Da der Reflektor 2a dieser Ausführungsform durch den Sitzkissenrahmen 2 aufgebaut wird, der eine bestehende Sitzeinheitkomponente bildet und der einen niedrigen Reflexionsfaktor hat, ist es nicht nötig, eine besondere Maßnahme wie beispielsweise einen Reflektor mit einem hohen Reflexionsfaktor bereitzustellen oder ein Reflexionsglied mit einem hohen Reflexionsfaktor – z.B. eine aufgedampfte Aluminiumschicht – am Sitzpolsterrahmen 2 zu befestigen, wodurch es ermöglicht wird, die Herstellungskosten zu senken.
Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, daß die optische Achse des lichtemittierenden Elements 11 der SW-Einheit 4 bei der Montage der SW-Einheit 4 und der ECU 5 an der Sitzeinheit 2 mit derjenigen des Lichtempfangselements 5b der ECU 5 zusammenfällt. Dies beseitigt das Erfordernis für eine Feineinstellung der SW-Einheit 4 und der ECU 5, was zur Senkung der Herstellungskosten beiträgt.
Im folgenden wird mit Bezug auf die 7 und 8 eine optische Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung erklärt.
Diese Ausführungsform erwägt die Implementierung einer geeigneten optischen Signalübertragung sogar mittels der Verwendung einer Anordnung, die zwischen dem lichtemittierenden und dem Lichtempfangselement einen kleinen Abstand und daher einen relativ großen Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg A und B aufweist. In einer Anordnung, deren erster und zweiter Übertragungsweg einen moderaten Winkel dazwischen aufweisen, können die Einfallspegel des direkten und des reflektierten Lichtsignals am Empfänger passend eingestellt werden, indem z.B. das lichtemittierende Element so angeordnet wird, daß seine optische Achse, wie im Falle der ersten Ausführungsform, mit dem zweiten Übertragungsweg zusammenfällt. Im Gegensatz dazu ist es angesichts der Richtwirkungseigenschaft des lichtemittierenden Elements schwierig, die direkten und reflektierten Lichtsignale eines erforderlichen Einfallspegels in einer Anordnung zu erhalten, worin zwischen dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg ein großer Winkel gebildet wird.
Die Übertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform wird so angeordnet, daß sich der oberste Abschnitt des ersten Übertragungswegs A in einem relativ kleinen Winkel in Bezug zur optischen Achse des lichtemittierenden Elements erstreckt, um die Ausstrahlungsintensität des ersten optischen Signals aus dem lichtemittierenden Element zu erhöhen, und daß zwei Reflexionsplatten in diesem sich in den Sender erstreckenden Abschnitt des ersten Übertragungsweges bereitgestellt werden, um dadurch an der stromabwärts gelegenen Seite des Senders den erste Übertragungsweg A in einem großen Winkel in Bezug zum zweiten Übertragungsweg B zu erstrecken. Weiterhin ist der zweite Übertragungsweg B so angeordnet, um mit der optischen Achse des lichtemittierenden Elements zusammenzufallen (allgemeiner: um sich in Bezug auf die optische Achse des lichtemittierenden Elements in einem relativ kleinen Winkel zu erstrecken). Das bedeutet, daß es die Übertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform ermöglicht, selbst in einer Anordnung, worin der erste und der zweite Übertragungsweg A und B einen großen Winkel dazwischen bilden, gewünschte Ausstrahlungsintensitäten der ersten und der zweiten optischen Signale aus dem lichtemittierenden Element zu erzielen.
Wie in 7 gezeigt, wird genauer erläutert der Abstand zwischen dem lichtemittierenden und dem Lichtempfangselement 11, 5b auf 60 mm eingestellt, bilden der erste Übertragungsweg A und ein stromaufwärts gelegener Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B einen Winkel von etwa 75 Grad dazwischen, und bilden der erste Übertragungsweg A und ein stromabwärts gelegener Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B eine Winkel von etwa 57 Grad dazwischen. Das lichtemittierende und das Lichtempfangselement 11, 5b sind so angeordnet, daß ihre optischen Achsen jeweils mit dem stromaufwärts und dem stromabwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B zusammenfallen. Wie in der 8 gezeigt, verfügt die SW-Einheit 4 über ein mit Fenstern 45, 46 ausgebildetes Gehäuse 41, und zwei Reflexionsplatten 43, 44 werden innerhalb der SW-Einheit 4 bereitgestellt. Die Reflexionsplatten 43, 44 setzten sich aus einem Glied zusammen, das einen Reflexionsfaktor von z.B. 90% hat. Die an einer Stelle in der Nähe des lichtemittierenden Elements 11 angeordnete Reflexionsplatte 43 dient dazu, das vom ersten lichtemittierenden Element 11 reflektierte erste optische Signal in Richtung der Reflexionsplatte 44 zu reflektieren.
Das erste optische Signal verläuft am obersten Abschnitt des ersten Übertragungswegs A entlang, der sich in einem Winkel von 10 Grad zur optischen Achse des lichtemittierenden Elements erstreckt. Das von der Reflexionplatte 44 reflektierte erste optische Signal wird durch das Fenster 45 in einen freien Raum ausgestrahlt und breitet sich am stromabwärts gelegenen Abschnitt des ersten Übertragungswegs A aus, der sich an der stromabwärts vom Sender 10 gelegenen Seite in einem Winkel von 75 Grad in Bezug zum zweiten Übertragungsweg B erstreckt, in Richtung Lichtempfangselement 5b.
Andererseits breitet sich das zweite optische Signal, das vom lichtemittierenden Element 11 ausgestrahlt wird und durch das Fenster 46 dringt, durch einen freien Raum in Richtung des besonderen Teils des Sitzpolsterrahmens 2, d.h. zum Reflektor 2a hin. Der aus Eisen hergestellte Sitzpolsterrahmen 2 hat einen Reflexionsfaktor von etwa 25% bei einer Wellenlänge des optischen Signals, die von 850 nm bis 950 nm reicht (s. 5). Das zweite vom Reflektor 2a reflektierte optische Signal pflanzt sich zum Lichtempfangselement 5b fort.
Die Einfallsstärke des zweiten optischen Signals B auf das Lichtempfangselement 5b ist gleich einem Wert, der erhalten wird, indem die maximale Ausstrahlungsintensität des optischen Signals des lichtemittierenden Elements 11 um den Reflexionsfaktor des Reflektors 2a multipliziert wird, wobei der Wert etwa 25% der maximalen Ausstrahlungsintensität des lichtemittierenden Elements 11 beträgt.
Andererseits beträgt die Ausstrahlungsintensität des vom lichtemittierenden Element 11 ausgestrahlten ersten optischen Signals A an einem Winkel von 10 Grad in Bezug auf die optische Achse des lichtemittierenden Elements angesichts der in 11 gezeigten Richtwirkungseigenschaft des lichtemittierenden Elements etwa 80% der maximalen Ausstrahlungsintensität. Das erste optische Signal A wird durch die Reflexionsplatten 43, 44 reflektiert, die jeweils einen Reflexionsfaktor von 90% aufweisen, und tritt dann in einem Winkel von etwa 57 Grad zur optischen Achse des Lichtempfangselements in das Lichtempfangselement 5b ein. Wie im Zusammenhang mit der Richtwirkung des Lichtempfangselements 5b verständlich, tritt das erste optische Signal an einem Eingabepegel in das Lichtempfangselement 5b, der bei etwa 40% der maximalen Einfallsstärke des optischen Signals des Lichtempfangselements 5b liegt. Die Einfallsstärke des ersten optischen Signals A auf das Lichtempfangselement 5b ist gleich einem Wert, den man erhält, indem die Ausstrahlungsintensität des ersten optischen Signals A um das Produkt der Reflexionsfaktoren der Reflexionsplatten 43, 44 und des Eingabepegels des ersten optischen Signals A zum Lichtempfangselement 5b multipliziert wird, wobei der Wert etwa 25% der maximalen Ausstrahlungsintensität des lichtemittierenden Elements 11 erreicht.
Wie es aus der vorherigen Erklärung ersichtlich wird, haben in der Vorrichtung dieser Ausführungsform beide Einfallsstärken des ersten und des zweiten optischen Signals A, B auf das Lichtempfangselement 5b etwa 25% der maximalen Ausstrahlungsintensität des lichtemittierenden Elements 11, weshalb sie annähernd gleich zueinander sind. Selbst wenn das direkte Licht A von einem Hindernis 7 blockiert wird, dringt das optische Signal an einem Eingabepegel in das Lichtempfangselement 5b, der einer Hälfte des gewöhnlichen Eingabepegels entspricht, so daß eine zuverlässige optische Signalübertragung erreicht wird.
Zusätzlich gewährleistet die Übertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform, die mit den Reflexionsplatten 43, 44 am stromaufwärts gelegenen Abschnitt des ersten Übertragungswegs A des optischen Signals bereitgestellt wird, um dadurch die Differenz zwischen den Ausstrahlungsintensitäten der vom lichtemittierenden Element 11 ausgestrahlten ersten und zweiten optischen Signale zu unterdrücken und um den zwischen dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg A und B gebildeten Winkel zu vergrößern, daß die optische Signalübertragung das Hindernis 7 am ersten Übertragungsweg A sogar in einer Vorrichtungsanordnung vermeidet, die zwischen dem lichtemittierenden Element und dem Lichtempfangselement einen kleinen Abstand hat. Es ist einfach, die Reflexionsplatten 43, 44 herzustellen, die einen hohen Reflexionsfaktor aufweisen und die aus einer Eisenplatte bestehen können, die über eine Außenfläche verfügt, auf die eine Aluminiumschicht aufgedampft wird.
Streng genommen, verzögert sich das zweite optische Signal B hinter dem ersten optischen Signal A infolge des Vorliegens der Gangdifferenz dazwischen; jedoch ist eine solche Verzögerung in der optischen Signalübertragung vernachlässigbar, da der Abstand zwischen dem lichtemittierenden Element und dem Lichtempfangselement, verglichen mit der Übertragungsgeschwindigkeit des optischen Signals, sehr kurz ist.
Um die optische Signalübertragungsvorrichtung eines Typs aufzubauen, der die Ausstrahlungsintensitätsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten optischen Signal unterdrückt und der einen großen Winkel, z.B. etwa 75 Grad, zwischen dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg A, B aufweist, können, anstatt der Verwendung der Vorrichtungsanordnung der zweiten Ausführungsform, im Sender 10 zwei lichtemittierende Elemente bereitgestellt werden, um einzeln die ersten und die zweiten optischen Signale auszustrahlen. In diesem Fall können die lichtemittierenden Elemente für die ersten und zweiten optischen Signale so angeordnet werden, daß ihre optischen Achsen jede für sich mit dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg zusammenfallen. Wie aus der Erörterung in Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform ersichtlich, ist es erforderlich, daß das lichtemittierende Element für das zweite optische Signal nur eine Ausstrahlungsintensität aufweist, die bei etwa 40% von derjenigen des gewöhnlichen lichtemittierenden Elements der zweiten Ausführungsform liegt, um sowohl erste als auch zweite optische Signale auszustrahlen, wodurch es möglich wird, den Sender kompakt herzustellen und die Herstellungskosten zu senken. Wenn das lichtemittierende Element für das zweite optische Signal derselben Art wie das gewöhnliche lichtemittierende Element ist, kann aus diesem Grund ein Betriebsstrom gegenüber demjenigen für ein gewöhnliches lichtemittierendes Element auf 40% reduziert werden.
Mit Bezug auf 9, wird als nächstes eine optische Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die Vorrichtung dieser Ausführungsform erwägt die Verhinderung einer fehlerhaften Übertragung, die vom an der Vorrichtung anhaftenden Staub herrührt. In einer optischen Signalübertragungsvorrichtung für eine Sitzeinheit, die einer Art ist, die unterhalb eines Sitzes und oberhalb einer auf dem Fahrzeugboden ausgelegten Bodenmatte angeordnet ist, steigt Staub von der Bodenmatte auf, wenn z.B. ein Fahrgast in das Fahrzeug einsteigt oder daraus aussteigt, so daß er am Sender und am Empfänger der Übertragungsvorrichtung anhaftet. Dies senkt eine Stärke des optischen Signals, z.B. von Infrarotlicht, das vom Sender ausgestrahlt wird und in den Empfänger dringt, so daß eine fehlerhafte Übertragung bewirkt werden kann. Um Maßnahmen gegen ein solches Problem zu ergreifen, kann die Vorrichtung von der Bodenmatte weg angeordnet werden, wodurch das Anhaften des Staubs an der Vorrichtung – insbesondere das Anhaften des Staubs einer großen Partikelgröße, der dazu neigt, eine fehlerhafte Übertragung zu verursachen – verhindert wird. Jedoch gibt es eine Einschränkung in Bezug auf die zur Montage der Übertragungsvorrichtung für die Sitzeinheit verfügbaren Stelle, wodurch es erschwert wird, solche Maßnahmen vorzunehmen.
In dieser Ausführungsform sind das lichtemittierende Element 1 des Senders und das Lichtempfangselement 21 des Empfängers so angeordnet, daß sie nach oben ausgerichtet sind – d.h. zum Sitzpolsterrahmen hin – wodurch verhindert wird, daß von der Bodenmatte 6 herrührender Staub an diesen Elementen anhaftet.
Die Vorrichtung dieser Ausführungsform verfügt über denselben grundlegenden Aufbau wie den der ersten Ausführungsform und wird kurz erläutert.
Das lichtemittierende Element 11 wird so angeordnet, daß seine optische Achse mit dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B des optischen Signals zusammenfällt, und das Lichtempfangselement 21 wird so angeordnet, daß seine optische Achse zwischen dem ersten Übertragungsweg A und dem stromabwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B ausgerichtet ist. Der Abstand zwischen dem lichtemittierenden und dem Lichtempfangselement 11, 21 wird auf 300 mm eingestellt, und die Abstände zwischen dem Sitzpolsterrahmen 2 und dem lichtemittierenden Element 11 und zwischen dem Rahmen 2 und dem Lichtempfangselement 21 werden jeweils auf 300 mm und 50 mm eingestellt. Solchermaßen bilden der erste Übertragungsweg A des optischen Signals und der stromaufwärts gelegene Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B einen Winkel von etwa 18 Grad dazwischen, und der erste Übertragungsweg A und der stromabwärts gelegene Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B bilden einen Winkel von etwa 18 Grad dazwischen.
Das lichtemittierende Element 11 hat die in der 11 gezeigte Richtwirkungseigenschaft. Solchermaßen ist die Ausstahlungsintensität des zweiten optischen Signals, das vom lichtemittierenden Element 11 in Richtung des stromaufwärts gelegenen Abschnitts des zweiten Übertragungswegs B ausgestrahlt wird, der angeordnet ist, um mit der optische Achse des lichtemittierenden Elements zusammenzufallen, gleich der maximalen Ausstrahlungsintensität 100 des lichtemittierenden Elements. Das zweite optische Signale B wird durch den Sitzpolsterrahmen 2 reflektiert, der als Reflektor 2a dient, der wiederum einen Refexionsfaktor von etwa 25% aufweist, und dringt daraufhin in das Lichtempfangselement 21. Die Einfallsstärke des zweiten optischen Signals (reflektiertes Licht) B in das Lichtempfangselement 21 liegt bei etwa 25% der maximalen Ausstrahlungsintensität des lichtemittierenden Elements 11.
Andererseits liegt die Ausstrahlungsintensität des ersten optischen Signals, das vom lichtemittierenden Element 11 in Richtung des ersten Übertragungswegs A ausgestrahlt wird, der sich in einem Winkel von etwa 18 Grad in Bezug auf die optische Achse des lichtemittierenden Elements 11 erstreckt, bei etwa 50% der maximalen Ausstrahlungsintensität des lichtemittierenden Elements 11. Das erste optische Signal breitet sich vom lichtemittierenden Element 11 durch einen freien Raum aus, um in das Lichtempfangselement 21 zu dringen, und solchermaßen liegt die Einfallsstärke des ersten optischen Signals (direktes Licht) A auf das Lichtempfangselement 21 bei etwa 50% der maximalen Ausstrahlungsintensität des Lichtempfangselements.
In dieser Ausführungsform liegt die Einfallsstärke des reflektierten Lichtes B in das Lichtempfangselement 21, wie oben erwähnt, bei der Hälfte von derjenigen des direkten Lichtes A. Solchermaßen dringt das optische Signal, selbst wenn das direkte Licht A durch ein Hindernis 7 blockiert wird, an einem Eingabepegel in das Lichtempfangselement 21, der einem Drittel des gewöhnlichen Eingabepegels entspricht, wodurch eine fehlerhafte Übertragung verhindert werden kann.
Wie erklärt, kann diese Ausführungsform ähnliche Vorteile wie die der ersten Ausführungsform erzielen und ebenfalls verhindern, daß der von der Bodenmatte 6 herrührende Staub am lichtemittierende und Lichtempfangselement anhaftet, indem diese Elemente nach oben gerichtet installiert werden.
Im folgenden wird eine optische Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung erläutert.
Die Übertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform erwägt selbst in einer Anordnung, in der das Lichtempfangs- und das lichtemittierende Element dicht am Reflektor angeordnet sind, die Gewährleistung einer geeigneten optischen Signalübertragung, und verhindert das Anhaften von Staub an diesen Elementen.
In einer optischen Signalübertragungsvorrichtung für eine Sitzeinheit setzt sich der am Sender und am Empfänger anhaftenden Staub vorrangig aus von der Bodenmatte 6 herrührendem Staub zusammen, und das Anhaften von Staub, der eine große Partikelgröße aufweist, ist eine Hauptursache für eine fehlerhafte Übertragung. In der Vorrichtung dieser Ausführungsform besteht der Reflektor aus dem von der Bodenmatte 6 entfernt liegenden Teil des Sitzpolsterrahmens 2, und das lichtemittierende und Lichtempfangselement werden an Stellen in der Nähe des Sitzpolsterrahmens 2 plaziert, um das Anhaften großkörnigen Staubs zu verhindern. Allgemein wenn der Sender und der Empfänger dicht am Sitzpolsterrahmen 2 liegen, wird jedoch ein übermäßig kleiner Winkel zwischen dem direkten Lichtübertra gungsweg und dem reflektierten Lichtübertragungsweg gebildet. Dies erschwert es dem reflektierten Licht, sich vom Sender zum Empfänger auszubreiten, während es um ein Hindernis auf dem direkten Lichtübertragungsweg herum verläuft. In dieser Hinsicht ist die Vorrichtung dieser Ausführungsform so aufgebaut, daß zwei sich zwischen dem Sender, dem Reflektor und dem Empfänger erstreckende Wege in der Nähe des Sitzpolsterrahmes 2 bereitgestellt werden, so daß sich die optischen Signale ungeachtet des Vorhandenseins oder der Abwesenheit eines Hindernisses an diesen Wegen entlang ausbreiten.
Wie in 10 gezeigt, werden genauer erläutert das lichtemittierende und das Lichtempfangselement 11, 21 dicht am Sitzpolsterrahmen 2 und entfernt von der Bodenmatte 6 angeordnet. Das lichtemittierende Element 11 wird an einer Stelle montiert, die sich senkrecht 11 mm vom Sitzpolsterrahmen 2 entfernt befindet und nach oben geneigt angeordnet ist, wobei sich seine optische Achse C in einem Winkel von 50° zu einer imaginären Linie A erstreckt, die das lichtemittierende und das Lichtempfangselement 11, 21 verbindet. Da das lichtemittierende Element 11 die in der 11 gezeigte Richtwirkungseigenschaft aufweist, liegt die Ausstrahlungsintensität des optischen Signals des lichtemittierenden Elements 11, die in Richtung der imaginären Linie A gemessen wird, bei annähernd 0% der maximalen Ausstrahlungsstärke des optischen Signals des lichtemittierenden Elements. Das bedeutet, daß das in Richtung imaginäre Linie A ausgestrahlte optische Signal in der optischen Signalübertragung vernachlässigbar ist. Das Lichtempfangselement 21 wird an einer Stelle montiert, die etwa 10 mm vom Sitzpolsterrahmen 2 entfernt liegt, wenn in der senkrechten Richtung der Übertragungsvorrichtung betrachtet.
Jenes Teil des Sitzpolsterrahmens 2, das zum lichtemittierenden Element 11 hin gerichtet ist, dient als Reflektor 2a, der für das optische Signal, dessen Wellenlänge von 850 bis 950 nm variiert, einen Reflexionsfaktor von etwa 25% aufweist. Der Reflektor 2a wird mit zwei geneigten Reflexionsebenen 24, 25 ausgebildet. Die Reflexionsebene 24 wird in dem Teil des Sitzpolsterrahmens ausgebildet, der sich mit einer imaginären Linie (hiernach als ein stromaufwärts gelegener Abschnitt eines ersten Übertragungswegs B1 bezeichnet) überschneidet, die sich in einem Winkel von 60° zur imaginären Linie A erstreckt. Die Reflexionsebene 24 erstreckt sich geneigt zum stromaufwärts gelegenen Abschnitt des ersten Übertragungswegs B1, um das optische Signal in Richtung des Lichtempfangselements 21 zu reflektieren. Die Reflexionsebene 25 wird in dem Teil des Sitzpolsterrahmes ausgebildet, der sich mit einer imaginären Linie (hiernach als ein stromaufwärts gelegener Abschnitt eines zweiten Übertragungswegs B2 bezeichnet) überschneidet, die sich in einem Winkel von 40° zur imaginären Linie A erstreckt. Die Reflexionsebene 25 erstreckt sich geneigt zum stromaufwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B2, wodurch das optische Signal in Richtung des Lichtempfangselements 21 reflektiert wird. Hiernach wird auf die optischen Signale, die sich entlang dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg B1, B2 vom lichtemittierenden Element 11 in einem freien Raum zum Lichtempfangselement 21 ausbreiten, jeweils als erstes und zweites optisches Signal (oder erstes und zweites reflektiertes optisches Signal) Bezug genommen.
Wie es aus der vorherigen Erklärung ersichtlich wird, erstrecken sich die stromaufwärts gelegenen Abschnitte der ersten und zweiten Übertragungswege B1, B2 jeweils in einem Winkel von 10° zur optischen Achse des lichtemittierenden Elements 11, und daher liegen die Ausstrahlungsintensitäten der ersten und zweiten optischen Signale, die vom lichtemittierenden Element 11 in die Richtungen der ersten und zweiten Übertragungswege ausgestrahlt werden, angesichts ihrer in der 11 gezeigten Richtwirkungseigenschaft bei etwa 80% der maximalen Ausstrahlungsstärke des lichtemittierenden Element 11. Die ersten und zweiten optischen Signale werden jeweils von den Reflexionsebenen 24 und 25 reflektiert und dringen dann in das Lichtempfangselement 21 ein, das derart angeordnet ist, daß seine optische Achse zwischen den stromabwärts gelegenen Abschnitten der ersten und des zweiten Übertragungswege B1, B2 ausgerichtet wird. Solchermaßen sind die Eingabepegel der ersten und zweiten optischen Signale im wesentlichen dieselben wie der maximale Eingabepegel des optischen Signals des Lichtempfangselements 21.
Wie bereits erklärt, ist die Übertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform aufgebaut, um ungeachtet davon, ob ein Hindernis vorliegt oder nicht, auf der Grundlage von ersten und zweiten optischen Signalen die optische Signalübertragung durchzuführen. Diese optischen Signale werden selbst dann niemals blockiert, wenn ein beispielhaft in 10 gezeigtes Hindernis 7 an einer Stelle in der Nähe des Sitzpolsterrahmens 2 vorhanden ist. Wenn der Einfallspegel des optischen Signals auf das Lichtempfangselement 21 gleich oder größer als etwa 20% der maximalen Einfallsstärke ist, kann keine fehlerhafte Übertragung verursacht werden, obwohl der minimale Einfallspegel abhängig vom Typ des Lichtempfangselements variiert. Mit der Vorrichtung dieser Ausführungsform kann eine fehlerhafte Übertragung verhindert werden.
Da sich das lichtemittierende und das Lichtempfangselement 11, 21 dieser Ausführungsform entfernt von der Bodenmatte 6 befinden, ist zusätzlich die Möglichkeit, daß sich Staub, vor allem großkörniger Staub, an diesen Elementen anhaftet, nachdem er von der Bodenmatte 6 hochsteigt, relativ gering. Vor allem haftet kein Staub am lichtemittierenden Element 11, das geneigt oben angeordnet ist.
Die Übertragungsvorrichtung der vierten Ausführungsform kann verschiedenartig modifiziert werden. Zum Beispiel werden in der vierten Ausführungsform zwei Übertragungswege des optischen Signals durch zwei Reflexionsebenen gebildet, die am aus dem Sitzpolsterrahmen bestehenden Reflektor bereitgestellt werden. Statt dessen können eine einzelne Reflektorebene oder drei oder mehrere Reflektorebenen am Reflektor bereitgestellt werden, um einen einzigen Übertragungsweg des optischen Signals oder drei oder mehrere Übertragungswege zu bilden. In diesem Fall ist die Übertragungsvorrichtung so aufgebaut, daß die Einfallsstärke des optischen Signals auf das Lichtempfangselement gleich oder größer als etwa 20% der maximalen Einfallsstärke wird, um eine fehlerhafte Übertragung zu verhindern. Zu diesem Zweck kann ein Reflektorglied, das einen hohen Reflexionsfaktor aufweist, an der Reflektorebene befestigt werden.
Mit Bezug auf die 13–17, wird als nächstes eine optische Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung erklärt.
Der grundlegende Aufbau der Vorrichtung dieser Ausführungsform ist im wesentlichen derselbe wie der der ersten Ausführungsform.
Wie in den 13–16 gezeigt, wird das lichtemittierende Element 11 senkrecht an einer in der SW-Einheit 4 untergebrachten Platine 12 angebracht, und das Lichtempfangselement 21 wird senkrecht an einer Platine 12 der ECU 5 angebracht. Das lichtemittierende Element und das Lichtempfangselement 11, 21 werden in Abständen von jeweils 70 mm und 240 mm in der Längs- und der Breitenrichtung eines Fahrzeugs voneinander getrennt. Solchermaßen ist der Abstand zwischen diesen Elementen 11, 21 250 mm. Wie in 17 gezeigt, werden die senkrechten Abstände zwischen dem lichtemittierenden Element 11 und dem Sitzpolsterrahmen 2 und zwischen dem Lichtempfangselement 21 und dem Sitzpolsterrahmen 2 auf 60 mm eingestellt. Ein Winkel von etwa 26 Grad wird zwischen dem ersten Übertragungsweg A, der sich zwischen dem lichtemittierenden und dem Lichtempfangselement 11 21 erstreckt, und einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B, der sich zwischen dem lichtemittierenden Element 11 und dem Reflektor 2a (d.h. einem besonderen Teil des Sitzpolsterrahmens 2) erstreckt, gebildet. Ein Winkel von etwa 26 Grad wird zwischen dem ersten Übertragungsweg A und einem stromabwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B gebildet. In der folgenden Erklärung wird vorausgesetzt, daß das lichtemittierende und das Lichtempfangselement 11, 21 im wesentlichen in der gleichen Höhe angeordnet sind, wie in der senkrechten Richtung des Fahrzeugs gesehen, obwohl das lichtemittierende Element 11 eigentlich an einer Stelle angeordnet wird, die z.B. in der senkrechten Richtung 10–20 mm tiefer liegt als das Lichtempfangselement.
Die optische Achse des lichtemittierenden Elements 11 erstreckt sich in Winkeln von etwa 16 und etwa 10 Grad in Bezug zum ersten Übertragungsweg A und dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B. Die optische Achse des Lichtempfangselements 21 erstreckt sich in einem Winkel von etwa 13 Grad in Bezug zum ersten Übertragungsweg A und dem stromabwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B. Das lichtemittierende Element und das Lichtempfangselement 11, 21 verfügen jeweils über ihre in den 11 und 12 gezeigten Richtwirkungseigenschaften.
In der zuvor erwähnten Anordnung liegt die Ausstrahlungsintensität des ersten optischen Signals (direktes Licht), die vom lichtemittierenden Element 11 in Richtung des ersten Übertragungswegs ausgestrahlt wird, der sich in einem Winkel von etwa 16 Grad in Bezug zur optischen Achse des lichtemittierenden Elements erstreckt, bei etwa 70% der maximalen Ausstrahlungsintensität des optischen Signals des lichtemittierenden Elements 11. Der Eingabepegel des ersten optischen Signals, das in einem Winkel von etwa 16 Grad an das Lichtempfangselement 21 dringt, liegt bei annähernd 95% des maximalen Eingabepegels des optischen Signals des Lichtempfangselements. Solchermaßen liegt die Einfallsstärke des ersten optischen Signals auf das Lichtempfangselement bei etwa 66% der maximalen Ausstrahlungsintensität des optischen Signals des lichtemittierenden Elements 11. Andererseits liegt die Ausstrahlungsintensität des zweiten optischen Signals (reflektiertes Licht), das vom lichtemittierenden Element 11 in Richtung des stromaufwärts gelegenen Abschnitts des zweiten Übertragungswegs ausgestrahlt wird, der sich in einem Winkel von etwa 30° zur optischen Achse des lichtemittierenden Elements erstreckt, bei annähernd 25% der maximalen Ausstrahlungsintensität des optischen Signals des lichtemittierenden Elements 11. Das zweite optische Signal wird durch den Reflektor 2a reflektiert, der durch eine Aluminiumschicht gebildet wird, die einen 75%igen Reflexionsfaktor aufweist und am Sitzpolsterrahmen 2 befestigt ist, und tritt in einem Winkel von etwa 30° in das Lichtempfangselement 21. Solchermaßen liegt die Eingabestärke des zweiten optischen Signals auf das Lichtempfangselement bei etwa 17% der maximalen Ausstrahlungsintensität des optischen Signals des lichtemittierenden Elements 11, wohingegen die Eingabestärke des ersten optischen Signals auf das Lichtempfangselement bei etwa 25% der maximalen Ausstrahlungsintensität des optischen Signals des lichtemittierenden Elements liegt. Selbst wenn das erste optische Signal (direktes Licht) von einem Hindernis blockiert wird, dringt folglich das zweite optische Signal an einem Pegel von etwa 20% des gewöhnlichen Eingabepegels des optischen Signals in das Lichtempfangselement 21, wodurch eine fehlerhafte Übertragung verhindert wird.
Die Übertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden. Zum Beispiel kann der Sitzpolsterrahmen 2 nicht mit dem Reflektor eines hohen Reflexionsfaktors bereitgestellt werden. In diesem Fall kann der Reflektor wie in der ersten Ausführungsform aus einem besonderen Teil des Sitzpolsterrahmens eines 25%igen Reflexionsfaktors bestehen. Zusätzlich zu einem solchen Reflektor werden vorzugsweise – wie in der vierten Ausführungsform – eine oder mehrere geneigte Reflexionsebenen im Sitzpolsterrahmen 2 bereitgestellt, um insgesamt zwei oder mehrere Reflektoren bereitzustellen, so daß zwei oder mehrere reflektierte optische Lichtsignale in das Lichtempfangselement dringen können, wodurch positiv eine fehlerhafte Übertragung verhindert wird, wenn das direkte optische Signal blockiert wird.
Gemäß dieser Ausführungsform können ähnliche Vorteile wie jene aus der ersten Ausführungsform erhalten werden. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, Befestigungsböcke für das lichtemittierende und das Lichtempfangselement zu verwenden und eine Feineinstellung an diesen Elementen nach der Herstellung der Übertragungsvorrichtung vorzunehmen, da das lichtemittierende und das Lichtempfangselement senkrecht an den Platinen angebracht werden, wodurch die Herstellungskosten vermindert werden können.
Im folgenden wird mit Bezug auf die 18–20 eine optische Signalübertragungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform dieser Erfindung erläutert.
Die Übertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform ist für die optische Signalübertragung zwischen einer mittigen Gruppensteuereinheit und einer Klimaanlageneinheit eines Fahrzeugs aus gebildet. Wie in den 18–20 gezeigt, wird die mittige Gruppensteuereinheit 61 mit einer lichtemittierenden und -empfangseinheit 61a bereitgestellt, die mit einer Reihe von Schaltern zusammenwirkt, um den Betrieb der Klimaanlageneinheit 62 und eines am Fahrzeug angebrachten Audiosystems (nicht gezeigt) zu steuern. Die mittige Gruppensteuereinheit wird am Instrumentenbrett (nicht gezeigt) des Fahrzeugs angebracht. Die Klimaanlageneinheit 62, die sich aus einem Klimaanlagensteuergerät, einem Gebläsemotor (beides nicht gezeigt) und einer lichtemittierenden und -empfangseinheit 63 zusammensetzt, wird an einem Körperglied innerhalb des Instrumentenbretts angebracht.
Die Übertragungsvorrichtung dieser Ausführungsform umfaßt die lichtemittierende und -empfangseinheit 61a der mittigen Gruppensteuereinheit 61 und die lichtemittierende und -empfangseinheit 63 der Klimaanlageneinheit 62. Jede lichtemittierende und -empfangseinheit besteht aus einem Sender und einem Empfänger. Der Sender schließt eine Platine ein, die mit einem lichtemittierenden Element für die Erzeugung eines optischen Signals – z.B. eines Infrarotstrahls – und einer Ausstrahlungssteuereinheit für die Steuerung des lichtemittierenden Elements ausgestattet ist. Der Empfänger schließt ein Lichtempfangselement ein, um ein aus dem lichtemittierenden Element ausgestrahltes optisches Signal zu empfangen. Verschiedene optische Signale werden zwischen den Einheiten 61a und 63 übertragen. Zum Beispiel wird ein optisches Signal für die Klimaanlagensteuerung von der Einheit 61a der mittigen Gruppensteuereinheit 61 an die Einheit 63 der Klimaanlageneinheit 62 übertragen, und ein optisches Signal zur Beleuchtung eines Anzeigegeräts wird von der Einheit 63 zur Einheit 61a übertragen. Die mittige Gruppensteuereinheit 61 und die Klimaanlageneinheit 62 verfügen über ihre Gehäuse, die jeweils mit einem Fensterglied aus Glas oder Kunststoff für die optische Signalübertragung bereitgestellt werden. Wie in 19 gezeigt, erstreckt sich eine Verstärkung 64 zwischen der mittigen Gruppensteuereinheit 61 und der Klimaanlageneinheit 62. Ein besonderer Teil der Verstärkung 64 bildet einen Reflektor 64a.
Die Verstärkung 64 wird aus Eisen hergestellt und verfügt über einen Reflexionsfaktor von 65%, wie unten in Tabelle 2 gezeigt wird. In den 19 und 20 bezeichnet das Symbol A einen ersten Übertragungsweg des optischen Signals, der sich zwischen den Einheiten 61a, 63 erstreckt, und Symbol B bezeichnet einen zweiten Übertragungsweg des optischen Signals, der sich zwischen der Einheit 61a, dem Reflektor 64a und der Einheit 63 erstreckt. Wie in der 20 gezeigt, ist die Entfernung zwischen den Einheiten 61a, 63 300 mm, und die Verstärkung 64 ist in der senkrechten Richtung 22 mm weg vom ersten Übertragungsweg A entfernt. In dieser Anordnung wird zwischen dem ersten Übertragungsweg A und einem Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B an der mittigen Gruppensteuereinheitseite und zwischen dem ersten Übertragungsweg A und einem anderen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs B an der Klimaanlagenseite ein Winkel von etwa 6 Grad gebildet. Das lichtemittierende und Lichtempfangselement einer jeden der Einheiten 61a, 63 werden so angeordnet, daß ihre optischen Achsen zwischen dem ersten und dem zweiten Übertragungsweg A und B ausgerichtet sind, so daß sich jede optische Achse in einem Winkel von etwa 4 Grad zu einer entsprechenden Achse des Übertragungswegs A, B erstreckt. In den 18 und 19 bezeichnen die Bezugsziffern 61b und 61c jeweils das lichtemittierende und Lichtempfangselement der lichtemittierende und -empfangseinheit 61a, und 63a und 63b bezeichnen jene der Einheit 63.
Die Ausstrahlungsintensitäten der ersten und zweiten optischen Signale, die von den lichtemittierenden Elementen der Einheiten 61a, 63 in Richtung der ersten und zweiten Übertragungswege ausgestrahlt werden, die sich in einem Winkel von 4 Grad zu den optischen Achsen der lichtemittierenden Elemente erstrecken, sind gleich oder größer als etwa 95% der maximalen Ausstrahlungsstärke de optischen Signals des lichtemittierenden Elements. Die Eingabepegel der ersten und zweiten optischen Signale, die in einem Winkel von etwa 4 Grad in das Lichtempfangselement eintreten, sind gleich oder größer als etwa 95% des maximalen Eingabepegels des optischen Signals des Lichtempfangselements. Der Reflexionsfaktor des Reflektors 64a ist 65%.
Solchermaßen ist die Einfallsstärke des ersten optischen Signals in das Lichtempfangselement gleich oder größer als etwa 90% der maximalen Ausstrahlungsintensität des optischen Signals des lichtemittierenden Elements. Andererseits ist die Einfallsstärke des zweiten optischen Signals auf das Lichtempfangselement gleich oder größer als etwa 58% der maximalen Ausstrahlungsintensität des optischen Signals des lichtemittierenden Elements. Selbst wenn das erste optische Signal (direktes Licht) von einem Hindernis gesperrt wird, dringt folglich das zweite optische Signal (reflektiertes Licht) bei einem Pegel von etwa 39% oder mehr eines gewöhnlichen optischen Signalausgabepegels in das Lichtempfangselement, der erhalten wird, wenn die ersten und zweiten optischen Signale dahineintreten, wodurch eine fehlerhafte Übertragung verhindert wird.
Zum Beispiel ist der reflektierte Lichtübertragungsweg anzahlmäßig nicht auf einen beschränkt, sondern es können eine Mehrzahl von Übertragungswegen bereitgestellt werden. In diesem Fall kann eine Mehrzahl an besonderen Abschnitten eines Sitzpolsterrahmens beispielsweise als Reflektoren dienen. Falls erforderlich können diese Reflektoren, wie in der vierten Ausführungsform mit geneigten Reflexionsebenen ausgebildet werden.
Anstatt des Reflektors, der aus dem aus Eisen erzeugten Sitzpolsterrahmen besteht, kann der Reflektor aus einem Reflektorglied wie beispielsweise Aluminium und Aluminiumoxid bestehen, oder er kann aus dem mit einem solchen Reflektorglied ausgestatteten Sitzpolsterrahmen bestehen. Typische Reflexionglieder werden zusammen mit ihren Refexionsfaktoren, die tatsächlich mittels der Verwendung eines Lichtes einer 1 μm-Wellenlänge gemessen werden, in der Tabelle 2 aufgelistet.
Tabelle 2
Wie es aus der Tabelle 2 klar ist, wird, wenn der Reflektor aus einem Aluminium oder einem Aluminiumoxid besteht, die einen höheren Reflexionsfaktor als Eisen haben, daraufhin die Einfallsstärke des reflektierten optischen Signals zum Sender höher, so daß eine fehlerhafte optische Signalübertragung, die verursacht würde, wenn das direkte optische Signal blockiert wird, positiv verhindert wird, womit die Zuverlässigkeit der Übertragung verbessert wird.

Claims

Optische Signalübertragungsvorrichtung an einem Fahrzeug zur Steuerung eines am Fahrzeug angebrachten Gerätes, mit einem Sender (10) mit nur einem lichtemittierenden Element (11), mit einem Empfänger (5a) mit nur einem Lichtempfangselement (5b, 21), mit einem vom Sender (10) ausgestrahlten ersten optischen Signal, das sich entlang einem ersten Übertragungsweg (A) im freien Raum ausbreitet, mit einem vom Sender (10) ausgestrahlten zweiten optischen Signal, das sich entlang einem zweiten Übertragungsweg (B) im freien Raum ausbreitet, mit einem Reflektor (2a), der außerhalb von Sender (10) und Empfänger (5a) angeordnet ist, wobei sich der erste Übertragungsweg (A) vom Sender (10) zum Empfänger (5a) erstreckt, wobei sich der zweite Übertragungsweg (B) vom Sender (10) über den Reflektor (2a) zum Empfänger (5a) erstreckt, wobei die optische Achse des lichtemittierenden Elements (11) oder die optische Achse des Lichtempfangselements (5b, 21) so abgelenkt wird, daß am Empfänger (5a) ein Verhältnis einer Einfallsstärke des zweiten optischen Signals zu einer Einfallsstärke des ersten optischen Signals gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, und wobei eine fehlerfreie optische Signalübertragung vorliegt, wenn das Verhältnis größer oder gleich als der vorbestimmte Wert ist.
Optische Signalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das lichtemittierende Element (11) und das Lichtempfangselement (5b, 21) nach oben gerichtet sind.
Optische Signalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Wert 25% beträgt.
Optische Signalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das lichtemittierende Element (11) derart angeordnet ist, daß seine optische Achse mit einem stromaufwärts gelegenen Abschnitt des zweiten Übertragungswegs (B) zusammenfällt, der sich vom Sender (10) zum Reflektor (2a) erstreckt.
Optische Signalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein oder mehrere Reflektorglieder (43, 44) in einem oder beiden stromaufwärts gelegenen Abschnitten der ersten und zweiten Übertragungswege (A, B) angeordnet sind, die sich im Sender erstrecken.
Optische Signalübertragungsvorrichtung an einem Fahrzeug zur Steuerung eines am Fahrzeug angebrachten Gerätes, mit einem Sender (10) mit nur einem lichtemittierenden Element (11), mit einem Empfänger (5a) mit nur einem Lichtempfangselement (21), mit einem vom Sender (10) ausgestrahlten ersten optischen Signal, das sich entlang einem ersten Übertragungsweg (B1) im freien Raum ausbreitet, mit einem vom Sender (10) ausgestrahlten zweiten optischen Signal, das sich entlang einem zweiten Übertragungsweg (B2) im freien Raum ausbreitet, mit einer ersten geneigten Reflexionsebene (24) und einer zweiten geneigten Reflexionsebene (25) eines Reflektors (2a), der außerhalb von Sender (10) und Empfänger (5a) angeordnet ist, mit einer imaginären Linie (A), die das lichtemittierende Element (11) mit dem Lichtempfangselement (21) verbindet, wobei sich der erste Übertragungsweg (B1) vom Sender (10) über die erste geneigte Reflexionsebene (24) zum Empfänger (5a) erstreckt, wobei sich der zweite Übertragungsweg (B2) vom Sender (10) über die zweite Reflexionsebene (25) zum Empfänger (5a) erstreckt, wobei die optische Achse des lichtemittierenden Elements (11) von der imaginären Linie (A) derart in Richtung des Reflektors (2a) abgelenkt wird, daß am Empfänger (5a) ein Verhältnis zwischen den Einfallsstärken der ersten und zweiten optischen Signale gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, und wobei eine fehlerfreie optische Signalübertragung vorliegt, wenn das Verhältnis größer oder gleich als der vorbestimmte Wert ist.
Optische Signalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das lichtemittierende Element (11) und das Lichtempfangselement (21) nach oben gerichtet sind.
Optische Signalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Wert 25% beträgt.
Optische Signalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die optische Achse des lichtemittierenden Elements (11) eingestellt wird, um zwischen der ersten und der zweiten geneigten Reflexionsebene (24, 25) ausgerichtet zu sein.
Optische Signalübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, worin der Reflektor (2a) mit einer gekrümmten Reflexions-ebene ausgebildet ist.