JP2008076141A - 位置検出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ナビゲーションの技術において、施設が営業時間内か否かに応じてアイコンの表示形態を変えるという本質的かつ簡明な処理により、煩雑な操作無しで情報を把握可能とする。
【解決手段】本発明の位置検出装置は、スライド部材の位置を２つの櫛形のセンサ板を用いて検出するもので、これらセンサ板と、光センサと、制御処理部であるマイコンと、を含む。各センサ板の高低（Ｈｉ／Ｌｏｗ）の構造は、各センサの出力（Ｈｉ／Ｌｏｗ）と同じで、ＦＵＬＬ ＣＬＯＳＥ状態（閉位置Ｄ）と、ＦＵＬＬ ＯＰＥＮ状態（開位置Ｅ）との間の所定の基準位置（例えばＴＩＬＴ限界位置やＴＩＬＴ位置と呼ぶ）Ｂを境に、一方のセンサ板は、閉位置Ｄから基準位置Ｂまでの部分を、高低を凸凹に繰り返す櫛状部とし、他方のセンサ板は、基準位置Ｂから開位置Ｅまでの部分を、同様の櫛状部としている。
【選択図】図３

Description

本発明は、機器の可動パネルの位置角度を検出する技術の改良に関する。

近年、機械や電子などの技術進歩に伴い、各種機構の高度化や部材の小型化複合化も進展し、カーナビゲーションやカーオーディオなどのシステムにおいても、液晶モニタなどの可動パネルをモーターなどで回動させて角度調整（ＴＩＬＴ）を可能とするなど、車内の限られたスペースを有効活用する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このように可動部の制御において、その位置や角度の検出には、可動部と連動する櫛状のセンサ板と、それを検出する光などのセンサを用いる。この種のセンサ板は、櫛状や櫛形と呼ばれ、出力をＨＩにしたい部分は光センサを遮るため幅を高く形成し、出力をＬＯＷにしたい部分は幅を低く形成するので、場所により凸凹の櫛状となる。このようなセンサ板としては、従来、可動範囲両端の全開（オープン）位置と全閉（クローズ）位置を検出するためのセンサ板と、両端の途中のどのあたりかを検出するためのセンサ板の２つを用いてきた。

この場合、センサ板（「櫛」や「クシ」とも表すものとする）の一つは、ＯＰＥＮ／ＣＬＯＳＥ検出用（仮に「終端用」と呼び、対応するセンサ出力を「終端センサ」と呼ぶこととする）で、終端用はその両端のみが、端であることを表すためにＨＩ（「Ｈｉ」や「Ｈ」とも表す）で、残りの部分はＬＯＷ（「Ｌｏｗ」や「Ｌ」とも表す）となっている。もう一つはＨＩ／ＬＯＷが交互の角度検出用（仮に「角度用」と呼び、対応するセンサ出力を「角度センサ」と呼ぶこととする）で、角度用の両端はどちらの端かを表し、開側でＨＩ、閉側でＬＯＷである。このため、終端センサ−角度センサの組合せがＨＩ−ＨＩなら全開位置、ＨＩ−ＬＯＷなら全閉位置、のように判断していた。

この場合、図６（１）に示すように、両端において、終端センサでのＨＩの検出と同時に、角度センサでも同じ位置で全開ならＨＩ、全閉ならＬＯが検出されることが前提とされてきた。しかし、この場合は、そのセンサ板の位置や形が部材や組立の誤差、歪み等でずれるとセンサの検出タイミングもずれ、終端センサのＨＩのみを先にセンサが認識し、その瞬間にはまだ角度センサが本来の両端位置に達せず逆の値のままとなり、全開と全閉を逆に取り違える誤認識が生じる。

このため、本出願人は、図６（２）に示すように、終端センサのＨＩ部への切替り位置（図中の円で示す）を、角度用の両端におけるＨＩ及びＬＯＷへの切替り位置より意図的に端側へずらしておき、角度センサが両端のＨＩ又はＬＯＷの正しい値を必ず先にとるように余裕を持たせることで、クシの歪みを許容する改善を提案している。
特公平６−４６４９３

ところで、上記のような改善によれば、全開（ＦＵＬＬ ＯＰＥＮ）と全閉（ＦＵＬＬ ＣＬＯＳＥ）は、図３（２）従来例で示す点Ｄ，Ｅで終端として正確に検知可能であるが、その間の適宜な位置、例えば点Ｂのような途中の位置については、例えば角度調整の限界値のような意味のある位置であっても、手動や衝撃で検出位置が移動してしまい、角度センサーを読み飛ばしてしまったような場合、実際と異なる位置が制御回路に認識され、Ｄ−Ｅ間のどこにいるかが分からなくなってしまうなど、位置検出の精度には限界があり、より効果的な改善が希求されていた。

また、上記のような従来技術では、位置判断の基準値をいずれか一方の終端もしくはその近くとしていたため、逆端までの距離が長く、その分誤差が大きくなる問題もあった。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもので、その目的は、櫛形の範囲が途中までで互いに異なるセンサ板２つの組合せにより、位置検出の精度を改善することである。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様は、スライド部材の変位に伴い可動パネルの一端付近を移動させることにより、そのパネルを閉位置と開位置との間の所定移動範囲で回動させる機構に用いられ、前記スライド部材の位置を２つの櫛形のセンサ板を用いて検出する位置検出装置において、前記閉位置と開位置との間の所定の基準位置を境に、一方のセンサ板は前記閉位置から前記基準位置までの部分を櫛状部とし、他方のセンサ板は前記基準位置から前記開位置までの部分を櫛状部とし、これら２つのセンサ板に基づく各センサの出力に基いて、前記可動パネルの角度位置を検出する制御処理部を有することを特徴とする。

このように、２つのセンサ板において、適当な基準位置を境に互いに異なる端までの部分を、センサ出力を変化させる櫛状部とすることにより、位置が基準位置か又はそのどちら側かを各センサの出力から誤差の影響無く一意に判定可能となり、位置検出の精度が従来よりも大幅に改善できる。

本発明の他の態様は、さらに、前記各センサ板はそれぞれ対応するセンサの出力を、いずれも前記基準位置においてＨＩとするように構成され、前記制御処理部は、両方の前記センサの出力がＨＩとなったことをもって前記基準位置を特定するとともに、その基準位置からのいずれかの前記センサの出力におけるパルス数又は経過時間の少なくとも一方に基いて、前記可動パネルの角度位置を検出することを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。

さらに、このように、基準位置を両センサ出力のＨＩで特定し、そこからのパルス数や経過時間で角度位置を検出することにより、単純明快なアルゴリズムによる効率的な処理と高精度な位置検出の両立が可能となる。

以上のように、本発明によれば、櫛形の範囲が途中までで互いに異なるセンサ板２つの組合せにより、位置検出の精度を改善することができる。方法についても同様である。

次に、本発明の位置検出装置（以下「本装置」と呼ぶ）及び方法を実施するための最良の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、背景技術や課題での説明と共通の前提事項は適宜省略する。

〔１．構成〕
図１は、本装置を含むカーナビゲーション装置の一部を側面から透視した模式図である。この図に示すカーナビゲーション装置は、本体Ａ前面の可動表示パネルＰの下部が、モーター駆動力で本体Ａから進退するスライド部材３の先端と回動可能に連結されている。そして、スライド部材３が本体Ａに引き込まれ切った状態では、可動表示パネルＰは直立し、この位置や状態を閉位置、全閉、ＦＵＬＬ ＣＬＯＳＥのように呼ぶ（図３）。また、スライド部材３が本体Ａから伸び切った状態では可動表示パネルＰはほぼ水平に寝た姿勢となり、この位置や状態を開位置、全開、ＦＵＬＬ ＯＰＥＮのように呼ぶ（図３）。

スライド部材３には、進退方向に沿って２つのセンサ板（櫛／クシ）Ｋ１，Ｋ２が固定され、本体Ａ側には各センサ板Ｋ１，Ｋ２に対応して光センサＳ１，Ｓ２が固定されている。各センサ板Ｋ１，Ｋ２は、幅方向の高さの高い部分と低い部分があり、高い部分は光を遮ることでセンサ出力をＨｉとし、低い部分は光を遮らずセンサ出力をＬｏｗとする。

ここで、図１に示すように、モーター等の駆動力によって駆動されるスライド部材３の前後動（進退）などの変位に伴い可動表示パネルＰの一端付近を移動させることにより、そのパネルＰを閉位置と開位置との間の所定移動範囲で回動させる機構を、スロープ機構と呼ぶ。図２は、このスロープ機構と、上記の各櫛Ｋ１，Ｋ２、センサＳ１，Ｓ２、これら全体を制御する演算制御部であるマイコンＣを示すブロック図である。

すなわち、本発明の位置検出装置は、スライド部材３の位置を２つの櫛形のセンサ板Ｋ１，Ｋ２を用いて検出するもので、これらセンサ板Ｋ１，Ｋ２と、光センサＳ１，Ｓ２と、制御処理部であるマイコンＣと、を含む。

このうち、各センサ板Ｋ１，Ｋ２の高低（Ｈｉ／Ｌｏｗ）の構造は、図３（１）に示す各センサＳ１，Ｓ２の出力（Ｈｉ／Ｌｏｗ）と同じである。すなわち、ＦＵＬＬ ＣＬＯＳＥ状態（閉位置Ｄ）と、ＦＵＬＬ ＯＰＥＮ状態（開位置Ｅ）との間の所定の基準位置（例えばＴＩＬＴ限界位置やＴＩＬＴ位置と呼ぶ）Ｂを境に、センサ板Ｋ１は、基準位置Ｂから開位置Ｅまでの部分のみを、高低を凸凹に繰り返す櫛状部とし、センサ板Ｋ２は、閉位置Ｄから基準位置Ｂまでの部分のみを、同様の櫛状部としている。

また、センサ板Ｋ１とＫ２それぞれの櫛状部は、図３（１）に示すように、各センサの出力を、いずれも基準位置Ｂにおいて同時にＨＩとするように構成する。

〔２．作用〕
上記のように構成した本装置では、マイコンＣ（図２）が、２つのセンサ板Ｋ１，Ｋ２に基づく各センサＳ１，Ｓ２の出力に基いて、可動表示パネルＰの角度位置を検出する制御処理を行い、この際、マイコンＣは、両方のセンサＳ１，Ｓ２の出力がＨＩとなったことをもって基準位置Ｂを特定するとともに、その基準位置ＢからのいずれかのセンサＳ１もしくはＳ２の出力におけるパルス数又は経過時間の少なくとも一方に基いて、可動表示パネルＰの角度位置を検出する。

例えば、図３に示したＤ点を全閉、Ｅ点を全開の位置とし、全閉⇒全開へと移行する場合、各センサＳ１，Ｓ２の出力は、図４のような組合せとなる。この図において、両方Ｈｉは基準位置Ｂのみで、「？」の部分は、ＬＯＷ／ＨＩが切り替わる範囲である。従来では、二つのセンサ出力の組合せから判別可能なのは、図７に示すように、全閉位置Ｄと全開位置Ｅのみであったが、本実施形態では、図４に示すように、基準位置Ｂのどちら側かに応じて、ＬＯＷ／ＨＩを繰り返すセンサが切り替わるため、そのパルスをカウントすることにより、角度すなわちスロープの位置をより正確に検出可能となる。

この際、櫛Ｋ１，Ｋ２のＨＩ部が重複し両センサ出力がＨＩ／ＨＩとなり得るのは所定の基準位置（Ｂ位置）のみとなり、ここを位置判断の基準値とすれば、どちらのセンサーがパルスを出力するかで、現在位置がＢ位置のどちら側かを明確に検出可能となる。また、Ｂ点を基準値とすることで、櫛のパルスから角度を推定する範囲が狭まるため、角度推定の精度が向上する。

また、図３（１）に示すように、基準位置を中央付近とすれば、一端を基準に他端について判断する場合と比べて単純計算では誤差は半分となり、パルスの読み落としがあったとしても最低でも基準位置のどちら側か（ＤＢ間かＥＢ間か）わかり、角度調整（ＴＩＬＴ）の限界範囲を全閉のＤ点から基準位置（ＴＩＬＴ位置）Ｂまでとして制御動作を行うなど、角度や位置の検出が従来より確実かつ高精度となる。

また、手動や衝撃による強引な動作で角度を無理やりＢの左方向に持っていかれたような場合も、ＨＩを出力しているセンサが切り替わるためその事が確実に認識できる。つまり、ＴＩＬＴ範囲はＨＩ／ＨＩとなるＢ位置を変えることで設計者の任意かつ確実に設定することができる。

上記のような角度検出をしながらのモータ駆動の処理手順を図５のフローチャートに示す。すなわち、全閉の位置から、スイッチ操作などで全開（ＦＵＬＬ ＯＰＥＮ）を命令すると、モータ駆動を開始し（ステップ１）、センサ出力Ｓ１：Ｓ２がＨｉ：Ｈｉになると（ステップ２）、基準点（Ｂ点）を通過したものとして角度を例えばＢ点を表す０などに初期化し、ＴＩＬＴ限界位置に来たことを認識する。ＴＩＬＴ限界位置では、例えば角度調整動作途中ならモータ駆動を停止するなど、予め設定した動作を行う。

さらにモータ駆動を進めると（ステップ４）、基準位置Ｂのどちら側であっても、スライド部材３の動いている間はいずれか一方のセンサからパルスが出力され続けるはずなので、一定時間、センサが反応せずパルスの出力が止まった場合は（ステップ５）障害物に当たったか又はＯＰＥＮ終端に到達したものとして、動作を終了する（タイムアウト処理）。

〔３．効果〕
本実施形態では、以上のように、２つのセンサ板において、適当な基準位置を境に互いに異なる端までの部分を、センサ出力を変化させる櫛状部とすることにより、位置が基準位置か又はそのどちら側かを各センサの出力から誤差の影響無く一意に判定可能となり、位置検出の精度が従来よりも大幅に改善できる。

さらに、このように、基準位置を両センサ出力のＨＩで特定し、そこからのパルス数や経過時間で角度位置を検出することにより、単純明快なアルゴリズムによる効率的な処理と高精度な位置検出の両立が可能となる。

〔４．他の実施形態〕
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するものやそれ以外の他の実施形態も含むものである。例えば、上記実施形態ではセンサが一定時間無反応になったことをもって移動範囲の終端（全開と全閉）の位置を検出したが、これら各位置の検出は、例えば別途専用のセンサやスイッチを設けたり、それらをスライド部材やセンサ板の一部や他の別途部材などで押したり光を遮るなどで検出するようにしてもよい。また、一旦検出した基準位置から数えてパルス数が一定数に達すれば開位置や閉位置と判断するようにすれば、予期せぬ電源断などで角度位置の情報を失ったような場合にも対応可能となる。

また、上記実施形態では、センサ板を動く側のスライド部材に固定し、センサを静止側の本体に固定した例を示したが、センサ板とセンサは相対的に位置が変わればよいので、逆に、センサを動く側、センサ板を静止側としてもよい。また、本発明は、カーナビゲーション装置に限らず、テレビモニタや、他の機器でも利用可能である。

本発明の実施形態におけるナビゲーション装置の一部の構成を示す模式図。 本発明の実施形態の構成を示す機能ブロック図。 本発明の実施形態（１）及び従来（２）におけるパネル状態ごとのセンサ出力を示す概念図。 本発明の実施形態における位置ごとのセンサ出力状態を示す図。 本発明の実施形態における位置検出の処理手順を示すフローチャート。 従来技術における位置ごとのセンサ出力状態を示す図。 従来技術におけるセンサ出力状態の一例を示す図。

符号の説明

Ａ…本体
３…スライド部材
Ｂ…基準位置の点
Ｃ…マイコン
Ｄ…全閉位置
Ｅ…全開位置
Ｋ１，Ｋ２…センサ板（櫛）
Ｐ…可動表示パネル
Ｓ１，Ｓ２…センサ

Claims (4)

1. スライド部材の変位に伴い可動パネルの一端付近を移動させることにより、そのパネルを閉位置と開位置との間の所定移動範囲で回動させる機構に用いられ、
   前記スライド部材の位置を２つの櫛形のセンサ板を用いて検出する位置検出装置において、
   前記閉位置と開位置との間の所定の基準位置を境に、一方のセンサ板は前記閉位置から前記基準位置までの部分を櫛状部とし、他方のセンサ板は前記基準位置から前記開位置までの部分を櫛状部とし、
   これら２つのセンサ板に基づく各センサの出力に基いて、前記可動パネルの角度位置を検出する制御処理部を有する
   ことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記各センサ板はそれぞれ対応するセンサの出力を、いずれも前記基準位置においてＨＩとするように構成され、
   前記制御処理部は、両方の前記センサの出力がＨＩとなったことをもって前記基準位置を特定するとともに、その基準位置からのいずれかの前記センサの出力におけるパルス数又は経過時間の少なくとも一方に基いて、前記可動パネルの角度位置を検出することを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
3. スライド部材の変位に伴い可動パネルの一端付近を移動させることにより、そのパネルを閉位置と開位置との間の所定移動範囲で回動させる機構に用いられ、
   前記スライド部材の位置を２つの櫛形のセンサ板を用いて検出する位置検出方法において、
   前記閉位置と開位置との間の所定の基準位置を境に、一方のセンサ板は前記閉位置から前記基準位置までの部分を櫛状部とし、他方のセンサ板は前記基準位置から前記開位置までの部分を櫛状部とし、
   これら２つのセンサ板に基づく各センサの出力に基いて、前記可動パネルの角度位置をコンピュータの制御処理部により検出する
   ことを特徴とする位置検出方法。
4. 前記各センサ板はそれぞれ対応するセンサの出力を、いずれも前記基準位置においてＨＩとするように構成し、
   前記制御処理部により、両方の前記センサの出力がＨＩとなったことをもって前記基準位置を特定するとともに、その基準位置からのいずれかの前記センサの出力におけるパルス数又は経過時間の少なくとも一方に基いて、前記可動パネルの角度位置を検出することを特徴とする請求項３記載の位置検出方法。

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