JP2005502037A - 切換手段の切換位置を光電式に検出する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、個々の光電式受信器（５，６；Ｅ₁ −Ｅ₅ ），これらの受信器（５，６；Ｅ₁ −Ｅ₅ ）に照射するために配置された少なくとも１つの光源（３）及びシャッタ（２，１１）から構成され、この場合、装置が光源（３）を有し、これらの受信器（５，６；Ｅ₁ −Ｅ₅ ）は、シャッタ（２，１１）に対して可動であり、可動要素が、切換手段の可動部分に連結されている、機械式に操作可能な強制的に誘導される切換手段の切換位置を光電式に検出する装置に関する。少なくとも２つの受信器（５，６；Ｅ₁ ，Ｅ₂ ，Ｅ₃ −Ｅ₅ ）が、少なくとも１つの切換ステップごとに切換手段の切換方向に沿って互いに適切に隔てられていること、及び、シャッタ（２，１１）が、遮断領域（１３，１４）を有し、切換手段の切換位置が隣接した切換位置に移り変わるときに、唯一の受信器（５，６；Ｅ₁ −Ｅ₅ ）の状態だけがこの遮断領域によってその都度変化することを特徴とする。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械式に操作可能な強制的に誘導される切換手段の切換位置を光電式に検出する装置に関し、特に個々の光電式受信器，受信器に照射するために配置された少なくとも１つの光源及びシャッタから構成された装置に関する。この場合、装置は光源を有する。受信器が、シャッタに対して可動である。可動要素が、切換手段の可動部分に連結されている。
【背景技術】
【０００２】
切換位置を検出する装置は、例えばスイッチで使用される。ユーザに対して認識可能であるため、多数の機能がこれらのスイッチにある。このような多機能スイッチが、この切換位置又はスイッチの位置に存在する。このようなスイッチは、例えば照明スイッチ又はステアリングコラムスイッチとして車両内で使用される。多数の機能が互いに独立し互いに平行に実施され得るように、これらのスイッチは、多数の平面内で可動に構成される。その都度の切換位置を表示するため、後から照射される記号が、スイッチに割り当てられ得る。この場合、この記号又はこれらの記号は、その都度の切換位置に応じて後から照射されている。これらの記号は、実際に使用された機能に対して存在する。
【０００３】
このようなスイッチは、従来では接触スイッチとして構成されている。その結果、対応する電気接続がこの切換機構によって実現されるときに、１つの切換位置が得られる。多数の異なる機能がこのような多機能スイッチで切換可能である場合でも、それぞれの切換位置が上述した方法で検出されなければならないときは、経費が複雑なスイッチ構造に対して極端に上昇する。一般に、幾何的な接触用に設けられた要素は、摩耗し老化が現れる。
【０００４】
この場合、切換位置検出がこの切換位置検出をユーザに認識可能にするだけではなくて、その都度の切換位置が、データ入力としてもデータ処理装置に、例えば監視と制御目的の車両のボードコンピュータにアクセスできなくてはならない。
【０００５】
接触せずに光電式に作動するスイッチとして構成されている多機能スイッチが、ドイツ連邦共和国特許出願公開第43 32 748 号明細書から公知である。この明細書中に記されているスイッチは、切換手段が所定の切換位置に存在するときに、１つの切換位置を検出するために電気接触を引き起こす必要はなくて、受信器として光感知素子に光を照射することを特徴とする。このような光学スイッチは、光感知素子に加えて例えば光感知素子と同じボード上に配置され得る光源を有する。光導体の光を放つ側の面が光電素子の光感知面に指向して配置されているこの光導体によって、必要な光が光電素子に到達する。移動スリットが、光導体の出射側と光電素子との間に設けられている。切換手段の移動部分に連結されたシャッタが、この移動スリット内で可動である。シャッタは、所定の位置に１つの貫通孔を有する。その結果、切換手段が所定の切換位置に移動した後に、貫通孔が、光導体の出射側の面と光電素子の光感知面とに一致する。その結果、この光感知面が照射され得る。切換手段がこの位置から再び移動すると、光電素子が遮断され、この切換位置から離れる。したがってこの明細書の構成の場合、各切換位置は、唯一の光電素子によって実現されている。このような光学スイッチを多数適切に配置することによって、複雑な切換移動を実現することもできる。しかしながら取り付ける空間が狭い場合は、複雑な切換移動を説明した方法で実現することは時として不可能である。
【０００６】
光電式に作動するように構成されているもう１つの切換位置検出装置が、ドイツ連邦共和国実用新案第298 17 668号明細書から公知である。この明細書の対象の場合、光源が、切換手段の移動部分に連結されていて、したがって運動時にこの切換手段と連動する。光源が、多数の個々の変換素子、例えばカメラセンサから構成された２次元センサアレイに照射する。センサアレイのどの変換素子が切換手段の位置に応じて照射されているかに依存して、切換位置が検出される。しかしながらこの公知の切換位置検出装置は、その評価のためにマイクロプロセッサを必要とし、それ故に先に説明した切換位置検出装置よりも経費がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、この説明した従来の技術から出発して冒頭で述べた種類の切換位置検出装置が簡単な手段で実現可能であるだけでなくて、公知の従来の技術に対して示された欠点が同様に回避されているように、この換位置検出装置を改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明により、少なくとも２つの受信器が、少なくとも１つの切換ステップごとに切換手段の切換方向に沿って互いに適切に隔てられていること、及び、シャッタが、遮断領域を有し、切換手段の切換位置が隣接した切換位置に移り変わるときに、唯一の受信器の状態だけがこの遮断領域によってその都度変化することによって解決される。
【０００９】
さらにこの発明は、１つの光電式受信器，受信器に照射するために配置された少なくとも多数の光源及び１つのシャッタを有し、機械式に操作可能な強制的に誘導される切換手段の切換位置を光電式に検出する装置によって解決される。この場合、この装置は光源を有する。受信器は、シャッタに対して可動である。可動要素は、切換手段の移動部分に連結されている。この場合、少なくとも２つの光源が、少なくとも１つの切換ステップごとに切換手段の切換方向に沿って互いに適切に隔てられて配置されている。この場合、シャッタが、遮断領域を有する。切換手段の切換位置が隣接した切換位置に移り変わるときに、唯一の受信器の状態だけが、この受信器の照射を考慮してこの遮断領域によってその都度変化する。
【００１０】
第１の解決手段による本発明の切換位置検出装置の場合、公知の従来の技術とは違って、少なくとも２つの受信器から構成された受信装置及び遮断領域を有するシャッタを使用することが提唱されている。切換位置が移り変わるごとに、１つの受信器だけがその状態を変えるように、このシャッタは形成されている。例えば、全ての受信器が同時に遮断されているように、遮断領域が形成され得る。このような構成の場合、２つの受信器を使用したときに、基本的に４つの切換ステップが検出可能である。これらの少なくとも２つの受信器は、少なくとも１つの切換ステップごとに切換手段の切換方向に沿って互いに適切に隔てられて配置されている。シャッタが遮断領域を有するので、一方の受信器だけを遮断すること、他方の受信器を遮断すること又は受信器を遮断しないことが同様に可能である。場合によっては、両受信器が同時に遮断され得る。１つの切換位置が、これによって規定されている。以上により、３つのさらなる切換位置が、このような構成で規定されている。４つの切換ステップが存在する場合、部分遮断が個々の受信器に設けられていないときには、受信器は２つだけで済む。その結果、使用される受信器の数は、公知の従来の技術で必要な受信器の数に比べて50％だけ低減されている。部分遮断が存在する場合、必要な受信器の数は、公知の従来の技術に比べてさらに低減できる。エラーインタープリテーションを回避するため、使用される切換位置検出装置の構成の場合、切換手段の切換位置が隣接した切換位置に移り変わるごとに、ただ１つの受信器がその状態を変えることがさらに提唱されている。この状態の変化は、先に照射されなかった受信器を照射することによって、先に照射された受信器を照射しないことによって又は照射強度を変えることによって、例えばシャッタで受信器を領域ごとに遮断することによって引き起こされ得る。
【００１１】
第２の解決手段では、切換位置検出装置が類似に構成されている。先に説明した切換位置検出装置とは違って、光源と受信器の役割が交換されている。この第２の解決手段の場合、唯一の受信器の場合と比べて、少なくとも２つの光源が設けられている。これらの光源から放射された光は、コード化、例えば時間的に周期化されている。切換位置が、受信される信号を適切に評価することによって検出可能である。光源は、例えば波長によってもコード化できる。この場合、異なる光源が、異なる波長の光を放射する。
【００１２】
さらに、本発明の切換位置検出装置は、切換手段が２方向又は多方向に移動可能であるときに、切換位置を検出するのにも適している。切換手段の各移動方向に沿って、少なくとも２つの受信器から構成される１つの受信装置及び遮断領域を有するシャッタが−上述したように−構成されている。公知の従来の技術と比べてより僅かなハードウェアセットによって、より大きい構造空間が必要であることなしに、複雑な切換移動もこの切換位置検出装置で光電式に検出することができる。
【００１３】
この切換位置検出装置を評価するために、マイクロプロセッサを使用する必要が基本的にない。評価は、デジタル回路によって実行できる。出力信号が、デジタル回路を通じて切換位置検出装置のこの出力信号を再処理する装置に直接送られ得る。例えば、このようなデジタル回路は、二進デコーダでもよい。
【００１４】
このような切換位置検出装置を作動させるためには、赤外線の光源を使用することが好ましい。このような構成の場合、赤外線を透過するフィルタが、使用される受信器の前方にそれぞれ接合されている。その結果、この切換位置検出装置は、さもなければ邪魔をする自然光に対して露出される。
【００１５】
マイクとプロセッサが、例えば車両内のように切換位置検出装置の周辺で任意に使用できる場合、使用される独立した光電式受信器の代わりに、多数の個々の光電式受信器から構成されたセンサアレイ、例えばラインセンサ又はカメラセンサを使用してもよい。
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１ａは、切換位置検出装置１を概略図で示す。シャッタ２が、図示しなかった切換手段に対して配置されている。このシャッタ２は、図１ａ中に示したその全幅内でシェーディング領域を形成する。このシャッタ２は、切換手段の移動部分に連結されていて、二重矢印によって示された平面内で移動可能である。この平面内でのシャッタ２のこの移動の表示は、表現を分かりやすくするためである。実際には、切換手段が回転軸周りに旋回可能に移動する。その結果、シャッタ２も、円い軌道上で移動する。光源３が、シャッタに対して固定されてこのシャッタの片側上に配置されている。この光源３は、この示された実施の形態では赤外線光を照射するＬＥＤである。受信装置４が、シャッタ２に対して同様に固定されてこのシャッタ２の片側上に形成されている。この受信装置４は、独立した２つの光電式の受信器５，６から構成される。この光源３及びこれらの受信器５，６は、目的に合わせて共通のボード上に配置されている。これらの受信器５，６は、赤外線を感知する。自然光の反射を抑制するため、赤外線だけを透過させるフィルタが、受信器５，６に直列に接合されている。これらの受信器５，６は、評価回路７に接続されている。
【００１８】
４つの切換位置が、切換位置検出装置１によって実現可能である。これらの切換位置のうちの１つの第１切換位置が図１ａ中に示されている：両受信器５，６が、この切換位置で光源３によって照射されている。切換手段の第２切換位置が、図１ｂ中に示されている。この切換位置では、受信器６が、シャッタ２の前部分８によって遮断されている。その結果、この切換位置は、受信器５だけの照射を示す出力信号によって区別されている。図１ｃは、切換位置検出装置１の第３切換位置を示す。この第３切換位置では、両受信器５，６が、光源３から放射された光に対して遮断されている。この位置では、シャッタ２の前領域８が受信器５を遮断し、シャッタ２の後領域９が受信器６を遮断する。第４切換位置が図１ｄ中に示されている。この第４切換位置では、シャッタ２の後領域９が受信器５を遮断する。その結果、切換位置検出装置の出力信号が、受信器６の照射だけを示す。
【００１９】
この示された切換順序では、位置の移り変わりが唯一の受信器５又は６の状態を変化させるだけであることが分かる。こうして、エラーインタープリテション(Fehlinterpretationen)が阻止されている。このエラーインタープリテションは、２つの受信器が連続しかつ非同時にその状態を変化するときに起こりうる。
【００２０】
図２は、もう１つの切換位置検出装置１０を概略図で示す。この切換位置検出装置１０は、図１ａ−１ｄの切換位置検出装置１０とは違って切換位置の検出をに２方向で可能にする。切換位置検出装置１０の切換手段が、２つの回転軸周りに旋回可能に軸支されている。シャッタ１１が、切換手段の移動部分に連結されている。このシャッタ１１は、この示された実施の形態では２つのシェーディングストリップ１３，１４を支持する保持部から構成されている。各遮断領域１３，１４は、それぞれの受信装置の切換位置を検出するために使用される。受信器Ｅ₁ ，Ｅ₂ から構成された受信装置が、切換手段のｙ方向の移動の切換位置を検出するために使用される。受信器Ｅ₃ −Ｅ₅ から構成された別の検出装置が、切換手段のｘ方向の切換位置を検出するために使用される。受信器Ｅ₁ ，Ｅ₂ 又はＥ₃ −Ｅ₅ は、切換ステップごとに互いに適切に隔てられている。シェーディングストリップ１３，１４は、切換手段の異なる切換位置を明確にするために複数のボックスに分割されている。ｙ方向では、４つの切換位置が、２つの受信器Ｅ₁ ，Ｅ₂ を使用することによって検出可能である。この実施の形態の場合、ｘ方向では、５つの切換位置が、受信器Ｅ₃ −Ｅ₅ を使用することによって検出可能である。切換位置検出装置１０の異なる切換位置での個々の受信器Ｅ₁ −Ｅ₅ の状態が、以下の表中に示されている：
【００２１】
【表１】

６つのｘ切換位置を検出するためには、シェーディングストリップ１３が６つのボックス幅であるように、説明した装置が変更され得る。このとき、ｘ＝６つの位置は、受信器Ｅ₃ −Ｅ₅ が照射されていることによって決定されている。シャッタ１１の表示を簡単にするため、このシャッタ１１は、図２中では展開して平面上に示されている。実際には、このシャッタ１１は湾曲している。この場合、湾曲部分の中心点が、切換手段の両回転軸の交点に存在する。同様に、図２中に示さなかった光源が、切換手段の回転軸の交点に対して直近に配置されている。
【００２２】
車両の例えばステアリングコラムスイッチの多数の切換位置が、説明した切換位置検出装置によって最小構造空間上でも検出可能であり、かつ僅かなハードウェアを使用するだけで検出可能であることが、本発明のこの説明から明らかである。シャッタが可動であり、受信器及び光源が固定に配置されている図中に示された配置の代わりに、シャッタを固定し、その他の要素を可動に配置することも同様に可能である。基本的には、使用された独立した受信器の代わりに、切換位置の独立した領域が割り当てられているセンサアレイ，例えばカメラセンサを使用することが同様に可能である。
【００２３】
この明細書中で利用される概念遮断領域又はシェーディング領域は、一方では図中で説明されているような配置を含む。その結果、直接的な遮断が、このような遮断領域によって実施される。しかしながらこの概念下では、鏡がシャッタとして使用されている構造もある。その結果、この場合は、光源及び受信器がシャッタに対して同じ側に配置されていて、受信器が対応する鏡の位置で照射される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】４つの切換位置が１つの切換方向に沿って実現可能である光電式に作動する切換位置検出装置の概略図である。
【図１ｂ】４つの切換位置が１つの切換方向に沿って実現可能である光電式に作動する切換位置検出装置の概略図である。
【図１ｃ】４つの切換位置が１つの切換方向に沿って実現可能である光電式に作動する切換位置検出装置の概略図である。
【図１ｄ】４つの切換位置が１つの切換方向に沿って実現可能である光電式に作動する切換位置検出装置の概略図である。
【図２】切換手段が２方向に移動可能であるもう１つの切換位置検出装置の概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ スイッチング位置検出装置
２ シャッタ
３ 光源
４ 受信装置
５ 受信器
６ 受信器
７ 評価回路
８ シャッタの前領域
９ シャッタの後領域
１０ スイッチング位置検出装置
１１ シャッタ
１２ 保持部
１３ シェーディングストリップ
１４ シェーディングストリップ
Ｅ₁ 〜Ｅ₅ 受信器

Claims (7)

1. 個々の光電式受信器（５，６；Ｅ₁ −Ｅ₅ ），これらの受信器（５，６；Ｅ₁ −Ｅ₅ ）に照射するために配置された少なくとも１つの光源（３）及びシャッタ（２，１１）から構成され、この場合、装置が光源（３）を有し、これらの受信器（５，６；Ｅ₁ −Ｅ₅ ）は、シャッタ（２，１１）に対して可動であり、可動要素が、切換手段の可動部分に連結されている、機械式に操作可能な強制的に誘導される切換手段の切換位置を光電式に検出する装置において、少なくとも２つの受信器（５，６；Ｅ₁ ，Ｅ₂ ，Ｅ₃ −Ｅ₅ ）が、少なくとも１つの切換ステップごとに切換手段の切換方向に沿って互いに適切に隔てられていること、及び、シャッタ（２，１１）が、遮断領域（１３，１４）を有し、切換手段の切換位置が隣接した切換位置に移り変わるときに、唯一の受信器（５，６；Ｅ₁ −Ｅ₅ ）の状態だけがこの遮断領域によってその都度変化することを特徴とする切換位置検出装置。
2. １つの光電式受信器，受信器に照射するために配置された少なくとも多数の光源及び１つのシャッタを有し、機械式に操作可能な強制的に誘導される切換手段の切換位置を光電式に検出する装置において、この場合、この装置は光源を有し、受信器は、シャッタに対して可動であり、可動要素は、切換手段の移動部分に連結されていて、この場合、少なくとも２つの光源が、少なくとも１つの切換ステップごとに切換手段の切換方向に沿って互いに適切に隔てられて配置されていて、この場合、シャッタが、遮断領域を有し、切換手段の切換位置が隣接した切換位置に移り変わるときに、唯一の受信器の状態だけが、この受信器の照射を考慮してこの遮断領域によってその都度変化する切換位置検出装置。
3. 切換手段は、２方向又は多方向に移動可能であり、これらの方向に沿ってそれぞれ切換位置を実現するために設けられている受信装置又は光源装置を有し、シャッタ（２，１１）の遮断領域（１３，１４）が適切に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の切換位置検出装置。
4. 切換手段は、１つ又は多数の軸周りに回転可能に軸支されていて、光源又は受信器は、回転軸の交点の領域内に存在し、シャッタ（１１）は、回転軸の交点内の湾曲中心点を有する遮断領域内に湾曲面を少なくとも有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切換位置検出装置。
5. 赤外線光を放射する光源が、１つの光源（３）として又は複数の光源として使用されていて、１つの受信器又は複数の受信器が、赤外線を感知し、かつ赤外線光を透過するフィルタを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の切換位置検出装置。
6. デジタル出力信号を直接生成する二進復号化回路が、各受信装置（４）に割当てられていることを特徴とする請求項１又は３〜５のいずれか１項に記載の切換位置検出装置。
7. 多数の個々の光電式受信器から構成されたセンサアレイ、例えばカメラセンサが、受信器として使用されていることを特徴とする請求項１又は３〜５のいずれか１項に記載の切換位置検出装置。