JP2009266734A - 多方向検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作部材の操作を高い信頼性で検出することができる多方向検出装置を提供する。
【解決手段】多方向検出装置は、固定部材に対し傾動可能に支持された操作軸１６の操作位置を検出する。操作軸１６には、発光ダイオード２１からの光を案内するとともに、この案内された光を照射する複数の照射部２２が形成された導光部材２０が配置される。固定部材には、導光部材２０の照射部２２から照射された光を検出する複数のフォトダイオード１９が備えられる。操作軸１６が傾動操作されると、導光部材２０の照射部２２とフォトダイオード１９との相対位置が変化する。この相対位置の変化に伴い各フォトダイオード１９の受光量が変化することを利用して操作軸１６の操作位置を検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、車両のヘッドライト、ワイパー、方向指示器等を操作するためのレバーコンビネーションスイッチ等の操作位置の検出に用いられる多方向検出装置に関する。

この種の多方向検出装置は、例えば、車両のヘッドライト、ワイパー、方向指示器等の車載機器を操作するレバーコンビネーションスイッチに用いられ、そのレバーの傾動操作、あるいは同レバーの先端に設けられたノブの回動操作にともなって、摺動式の有接点スイッチを通じて電流経路が切り替えられることによってレバーやノブ、すなわち各種の車載機器を操作する操作部材の操作位置を検出する（例えば、特許文献１参照。）。同検出装置では、有接点スイッチが用いられるため、その使用に伴い接点が磨耗したり、塗料等に混ざっているシリコーン分子等が揮発して、これが接点部分に付着して絶縁膜が形成されたりすることにより、接触障害が発生するおそれがある。

そこで、こうした問題を回避するために、操作部材の操作を非接触で検出する多方向検出装置が従来提案されている。例えば、図１２に示されるように、この多方向検出装置は、操作軸１１６を傾動可能に支持する固定側の部材に設けられた複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１２１と、可動側となるレバー１０６（操作軸１１６）の先端に設けられた複数個のフォトダイオード１１９とを備えてなる。そして同検出装置は、これら発光ダイオード１２１とフォトダイオード１１９との相対位置の変化に伴うフォトダイオード１１９での受光量の変化を検出することによってレバー１０６の操作位置を検出する。
特開平１１−３２９１６２号公報

上記の非接触タイプの多方向検出装置では、前述したように、複数の発光ダイオード１２１を使用しているところ、こうした発光ダイオード１２１においては、稀にその輝度が既定値よりも小さいことがある。このため、例えば図１３に示されるように、複数個の発光ダイオードを設ける場合には、既定の輝度を有する発光ダイオード１２１ａに、既定値に満たない輝度しか有さない発光ダイオード１２１ｂが混ざることが懸念される。この場合、レバー１０６の操作位置に応じてフォトダイオード１１９が検出する受光量の変化が予め設定された検出結果とは異なる結果となり、レバー１０６の操作位置を正確に検出できなくなるおそれがある。このため、検査段階において、輝度が既定値よりも小さな発光ダイオード１２１ｂが含まれていることが発見された場合には、多方向検出装置そのものを廃棄するか又は新たな発光ダイオードに交換する必要があった。しかしこれには、製造コストの無駄が大きくなるという問題があった。そこで、輝度が既定値よりも小さな発光ダイオードが含まれていたとしても、操作部材の操作位置を高い信頼性で検出することができる多方向検出装置が求められていた。このような問題は、レバーコンビネーションに用いられる多方向検出装置に限らず、シフトレバーや、クルーズコントロールのスイッチ等の多方向に操作される操作部材を備えた別の装置に用いられる多方向検出装置においても同様に存在する。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作部材の操作位置を高い信頼性で検出することができる多方向検出装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、固定部材に対し傾動可能に支持された操作軸の操作位置を検出する多方向検出装置において、前記操作軸及び前記固定部材のいずれか一方に設けられて、光源からの光を案内するとともに、この案内された光を前記操作軸及び前記固定部材のいずれか他方に照射する複数の照射部が形成された導光部材が備えられるとともに、前記操作軸及び前記固定部材のいずれか他方に設けられて、前記導光部材の照射部から照射された光を検出しその受光量に応じた検出信号を出力する複数の光検出部が備えられ、前記操作軸の傾動操作に伴い前記導光部材の照射部と前記光検出部との相対位置が変化して同光検出部での受光量が変化するようにこれら導光部材及び光検出部を設け、同光検出部から出力される検出信号の変化に基づき前記操作軸の操作位置を検出することをその要旨としている。

同構成によれば、操作軸の傾動操作に応じて導光部材の照射部と光検出部との相対位置が変化すると、光検出部での受光量も変化する。光検出部はその受光量に応じた検出信号を出力することから、この光検出部からの検出信号の変化に基づき操作軸の操作位置を非接触で検出することができる。こうした非接触タイプのものによれば、前述した有接点タイプのものと異なり、経時的な接点の摩耗等による接触障害は発生しない。そして、光源からの光を案内するとともに、案内された光を照射する複数の照射部が形成された導光部材を用いて光を照射しているため、従来のように複数の光源を設ける必要がなく、１つの光源からの光を複数の照射部から照射して、操作軸の操作位置を検出することができる。また、光源が１つで済むため、輝度が予め設定された既定値よりも小さな光源であっても、照射部から照射される光の全てが本来の輝度に対して相対的に小さくなるため、操作軸の操作位置を高い信頼性で検出することができる。なお、輝度を高くしたいときには、２つの光源にしてもよい。この場合であっても、予め設定された既定値よりも輝度の低い光源が混じる確率は、３つ以上の光源を使う場合と比較して小さくなり、従来の多方向検出装置より信頼度を高くすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多方向検出装置において、前記照射部及び前記光検出部は、前記操作軸の傾動方向となる傾動軸に沿う方向に対応させて配置されることをその要旨としている。

同構成によれば、照射部及び光検出部が操作軸の傾動軸に対応させて配置されるため、照射部及び光検出部が傾動軸に対応していない位置にあるときと比較して、操作軸の傾動軸方向への操作によって照射部と光検出部との相対位置が大きく変化することとなり、受光量の変化を大きくすることができ、操作軸の傾動操作位置を高い信頼性で検出することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の多方向検出装置において、前記操作軸は、さらに自身の軸線を中心として回動可能に設けられ、前記照射部及び前記光検出部の少なくとも一方は、前記操作軸が傾動していない状態における同操作軸の軸線を中心とした環状に配置されることをその要旨としている。

同構成によれば、操作軸の軸線を中心とする回動操作によって、この回動方向における照射部と光検出部との相対位置が変化する。これに伴い光検出部での受光量も操作軸の回動に応じて変化する。したがって、光検出部からの検出信号の変化に基づき、操作軸の軸線を中心とする回動方向における操作位置を高い精度で検出することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の多方向検出装置において、少なくとも各照射部を前記操作軸の軸線を中心とする環状に配設し、これら照射部は、それぞれの輝度が異なるように設けられることをその要旨としている。

同構成によれば、操作軸の軸線を中心とした環状に配置された照射部がそれぞれの輝度が異なるように形成されるため、操作軸がその軸線を中心として回動した際、各光検出部での受光量は、操作軸の回動位置に応じて明確に異なる。このため、各光検出部のいずれか１個のみからの検出信号の変化に基づき、操作軸の軸線を中心とする回動方向における操作位置を検出することも可能となる。また、複数個の光検出部からの検出信号の変化に基づき操作軸の回動操作位置を検出することにより、操作軸の回動操作位置をより高い精度で検出することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多方向検出装置において、前記照射部及び前記光検出部の少なくとも一方は、前記操作軸が傾動していない状態における同操作軸の軸線上に配置されることをその要旨としている。

同構成によれば、照射部及び光検出部の少なくとも一方は操作軸が傾動していない状態における操作軸の軸線上に配置される。このため、照射部及び光検出部の少なくとも一方が軸線上以外の位置にあるときと比較して、操作軸の軸線方向への操作によって照射部と光検出部との相対位置が大きく変化することとなり、受光量の変化を大きくすることができ、操作軸の軸線方向への操作位置を高い精度で検出することができる。また、操作軸が回動操作された際に、操作軸の軸線上における照射部と光検出部との相対位置の変化はないため、回動操作位置と操作軸の軸線方向への操作位置との両方を高い精度で検出することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多方向検出装置において、前記照射部及び前記光検出部は、前記操作軸が傾動していない状態における同操作軸の軸線に沿う方向において互いに対向するように配置されることをその要旨としている。

同構成によれば、照射部及び光検出部は操作軸が傾動していない状態における操作軸の軸線に沿う方向において互いに対向するように配置されるため、操作軸が傾動していない状態において光検出部が検出する照射部からの光の受光量を大きくすることができる。そして、操作軸が操作された際に照射部と光検出部との相対位置を大きく変化させることができ、操作軸の操作位置を高い精度で検出することができる。

本発明によれば、操作部材の操作位置を高い信頼性で検出することができる多方向検出装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる多方向検出装置をレバーコンビネーションスイッチ５に具体化した第１の実施形態について図１〜図９を参照して説明する。

図１に示されるように、ステアリングホイール１が設けられるステアリングコラム２には、ワイパースイッチユニット３やターンシグナルスイッチユニット４等からなるレバーコンビネーションスイッチ５が設けられている。ワイパースイッチユニット３のレバー６が傾動操作されたとき、そのレバー６の基端の位置が図示しない検出装置により検出され、その検出されたレバー６の基端の位置に応じたワイパーの動作が実現される。また、ターンシグナルスイッチユニット４のレバー６が傾動操作されたとき、そのレバー６の基端の位置が図示しない検出装置により検出され、その検出されたレバー６の基端の位置に応じた方向指示器の動作が実現される。さらに、ターンシグナルスイッチユニット４のレバー６の先端に設けられたノブ７が回動操作されたとき、ノブ７の回動位置が図示しない検出装置により検出され、その検出されたノブ７の回動位置に応じた前照灯の動作が実現される。

図２に示されるように、レバーコンビネーションスイッチ５は、ステアリングコラム２の内部に固定される固定部材としての基台１１と、その基台１１の上面に設けられた一対の支持部１１ａ，１１ｂの間に回動軸１２ａ，１２ｂを介して基台１１の上面に対して平行となるように支承された円環状の第１円環部材１３と、第１円環部材１３の内部に回動軸１４ａ，１４ｂを介して基台１１の上面に対して垂直となるように支承された円環状の第２円環部材１５と、第２円環部材１５に挿通支持される円柱状の操作軸１６とを備えている。さらに、基台１１の一対の支持部１１ａ，１１ｂの間には長方形状の支持部材１７が固定されている。同支持部材１７の上面において、操作軸１６に対応する部位には、側部に設けられた光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）２１からの光を案内して操作軸１６側へ照射する複数の照射部２２が形成された円板状の導光部材２０が配置されている。一方、操作軸１６の基端には円板状の支持板１８が導光部材２０と対向して配置され、同支持板１８の導光部材２０側の底面には複数のフォトダイオード１９が配置されている。フォトダイオード１９は、導光部材２０の各照射部２２から照射された光を検出する光検出部として機能する。操作軸１６の第２円環部材１５から突出する部位にはレバー６が外挿されている。操作軸１６は、レバー６に対して回動可能とされ、同操作軸１６の先端にはノブ７が固定されている。

したがって、操作軸１６は、回動軸１２ａ，１２ｂを軸としてｘ１方向‐ｘ２方向へ円弧状に傾動可能であるとともに、回動軸１４ａ，１４ｂを軸としてｙ１方向‐ｙ２方向へ円弧状に傾動可能である。また、操作軸１６は、ｚ１及びｚ２方向へ上下動可能であるとともに、操作軸１６の軸線Ｐ１を中心としてθ１及びθ２方向へ回動可能である。すなわち、レバー６は、ｘ１方向‐ｘ２方向へ及びｙ１方向‐ｙ２方向へ円弧状に傾動可能であるとともに、ｚ１及びｚ２方向へ上下動可能である。ノブ７は、θ１方向及びθ２方向へ回動可能である。

図３に示されるように、支持板１８の導光部材２０側に配置されたフォトダイオード１９は制御部１０に接続され、受光量に応じて検出信号を制御部１０へ出力する。制御部１０は、入力された検出信号に基づいてレバー６及びノブ７の操作位置を検出し、この検出されたレバー６及びノブ７の操作位置に応じて制御対象となるワイパーや方向指示器等を制御する。導光部材２０の側部（図中左側の側部）には発光ダイオード２１が、導光部材２０の中心方向へ光を照射するように固定されている。導光部材２０は、例えばアクリル樹脂等の透明樹脂を材質とする。導光部材２０の底面２０ａには、多数の点状の凹ドット２３が形成されている。

図４に示されるように、凹ドット２３は、μｍ単位の微細なドットで形成され、導光部材２０の上面２０ｂにおいて、光を照射させたい位置、すなわち各照射部２２に対応して配置されている。凹ドット２３は、導光部材２０の底面２０ａから上面２０ｂへ向かうに従い収束するテーパ状を成した円錐形状を成している。導光部材２０は、発光ダイオード２１から入射した光を底面２０ａの凹ドット２３で反射させ、上面２０ｂから光を出射する。すなわち、導光部材２０の底面２０ａにおいて、凹ドット２３が形成された複数の領域が光源からの光を照射する照射部２２となる。このとき、凹ドット２３の分布密度が高いところほど、上面２０ｂから照射される光量が多くなり、輝度が高くなる。

ここでは、図５（ｂ）に示されるように、導光部材２０は、その底面２０ａに区画された９つの円形領域に多数の凹ドット２３を形成することにより９つの照射部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉが形成されている。詳しくは、８個の照射部２２ａ〜２２ｈが４５°の角度間隔をおいて導光部材２０の周縁近傍に環状に形成され、１個の照射部２２ｉが互いに直交するＸ軸とＹ軸との交点、すなわち導光部材２０の中心に配置されている。照射部２２ａ，２２ｅはＹ軸上に位置し、照射部２２ｃ，２２ｇはＸ軸上に位置する。円環状に配設された照射部２２ａ〜２２ｈの輝度は、照射部２２ａを最大として、照射部２２ａから照射部２２ｈへ段階的に小さくなるように設定されている。すなわち、前述したように、照射部２２ａ〜２２ｈの輝度は凹ドット２３の分布密度によることから、照射部２２ａ〜２２ｈの順に、凹ドット２３の分布密度は小さくされている。なお、導光部材２０の中心、すなわち照射部２２ｉは、操作軸１６が傾動されていない中立状態における操作軸１６の軸線Ｐ１上に位置する。

図５（ａ）に示されるように、支持板１８の導光部材２０側（図中では紙面奥側）には５個のフォトダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅが配置されている。具体的には、４個のフォトダイオード１９ａ〜１９ｄは、互いに直交するＸ軸とＹ軸と一致するように、９０°の角度間隔をおいて支持板１８の周縁近傍に環状に配置されている。また、１個のフォトダイオード１９ｅは、Ｘ軸とＹ軸との交点、すなわち円板状の支持板１８の中心に配置されている。フォトダイオード１９ａ，１９ｃはＹ軸上に位置し、フォトダイオード１９ｂ，１９ｄはＸ軸上に位置する。なお、ｘ１方向及びｘ２方向、並びにｙ１方向及びｙ２方向は、Ｘ軸及びＹ軸と対応している。支持板１８の中心は、操作軸１６が傾動されていない中立状態における操作軸１６の軸線Ｐ１上に位置する。

照射部２２ａ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｇ及びフォトダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは操作軸１６が傾動していない状態における操作軸１６の軸線Ｐ１に沿う方向において互いに対向するように配置されている。

次に、レバー６の操作にともない操作軸１６がｘ１方向及びｘ２方向へ傾動された際の同操作軸１６の操作位置の検出について図６を参照して説明する。
まず、レバー６を通じて操作軸１６がｘ２方向（図中右側）へ傾動された状態を図６（ａ）に示す。この状態において、支持板１８は、その右側が破線で示される中立状態よりも導光部材２０に近接し、同じくその左側が中立状態よりも導光部材２０から離間する。そして、このときの支持板１８と導光部材２０との相対変位は、フォトダイオード１９ｂと照射部２２ｃとの相対変位、及びフォトダイオード１９ｄと照射部２２ｇとの相対変位に伴うフォトダイオード１９ｂ，１９ｄの受光量の変化として、次のようにして検出される。

すなわち、フォトダイオード１９ｂは操作軸１６が中立位置にあるときよりも照射部２２ｃに近接することから、その近接した分だけ受光量が増大する。このため、フォトダイオード１９ｂと照射部２２ｃとの相対位置の変化、すなわち互いに近接したことを、フォトダイオード１９ｂの受光量が増大することにより検出することができる。一方、フォトダイオード１９ｄは操作軸１６が中立位置にあるときよりも照射部２２ｇから離間することから、その離間した分だけ受光量が減少する。このため、フォトダイオード１９ｄと照射部２２ｇとの相対位置の変化、すなわち互いに離間したことを、フォトダイオード１９ｄの受光量が減少することにより検出することができる。

制御部１０は、フォトダイオード１９ｂから入力される検出値が増加するとともに、フォトダイオード１９ｄから入力される検出値が減少した場合には、レバー６がｘ２方向へ傾動操作されたと判断して、制御対象に対してレバー６のｘ２方向への傾動操作に対応した制御を行う。なお、フォトダイオード１９ｂから入力される検出値の増加と、フォトダイオード１９ｄから入力される検出値の減少とのいずれか一方に基づいてレバー６がｘ１方向へ傾動操作されたと判断してもよい。

次に、レバー６を通じて操作軸１６がｘ１方向（図中左側）へ傾動された状態を図６（ｂ）に示す。この状態において、支持板１８は、その右側が破線で示される中立状態よりも導光部材２０から離間し、同じくその左側が中立状態よりも導光部材２０に近接する。そして、このときの支持板１８と導光部材２０との相対変位は、フォトダイオード１９ｂと照射部２２ｃとの相対変位、及びフォトダイオード１９ｄと照射部２２ｇとの相対変位に伴うフォトダイオード１９ｂ，１９ｄの受光量の変化として、次のようにして検出される。

すなわち、フォトダイオード１９ｂは操作軸１６が中立位置にあるときよりも照射部２２ｃから離間することから、その離間した分だけ受光量が減少する。このため、フォトダイオード１９ｂと照射部２２ｃとの相対位置の変化、すなわち互いに離間したことを、フォトダイオード１９ｂの受光量が減少することにより検出することができる。一方、フォトダイオード１９ｄは操作軸１６が中立位置にあるときよりも照射部２２ｇに近接することから、その近接した分だけ受光量が増加する。このため、フォトダイオード１９ｄと照射部２２ｇとの相対位置の変化、すなわち互いに近接したことを、フォトダイオード１９ｄの受光量が増加することにより検出することができる。

制御部１０は、フォトダイオード１９ｂから入力される検出値が減少するとともに、フォトダイオード１９ｄから入力される検出値が増加した場合には、レバー６がｘ１方向へ傾動操作されたと判断して、制御対象に対してレバー６のｘ１方向への傾動操作に対応した制御を行う。なお、フォトダイオード１９ｂから入力される検出値の減少と、フォトダイオード１９ｄから入力される検出値の増加とのいずれか一方に基づいてレバー６がｘ１方向へ傾動操作されたと判断してもよい。

また、操作軸１６がｙ１方向及びｙ２方向へ傾動された際には、前述と同様に、支持板１８と導光部材２０との相対変位が、フォトダイオード１９ａと照射部２２ａとの相対変位、及びフォトダイオード１９ｃと照射部２２ｅとの相対変位に伴うフォトダイオード１９ａ，１９ｃの受光量の変化として検出される。制御部１０は、フォトダイオード１９ａ，１９ｃからの検出値の変化に基づいて、レバー６がｙ１方向及びｙ２方向のいずれかへ傾動操作されたと判断した場合には、制御対象に対して同傾動操作に対応した制御を行う。

次に、レバー６が操作されたことにともない操作軸１６がｚ１方向及びｚ２方向へ移動された際の同操作軸１６の操作位置の検出について図７を参照して説明する。
まず、レバー６を通じて操作軸１６がｚ１方向（図中下側）へ下動された状態を図７（ａ）に示す。この状態において、支持板１８は、その全体が破線で示される中立状態よりも導光部材２０に近接する。よって、全てのフォトダイオード１９ａ〜１９ｅは全ての照射部２２ａ〜２２ｉに近接することから、操作軸１６が中立状態にあるときと比較して、各フォトダイオード１９ａ〜１９ｅの受光量は増大する。このため、フォトダイオード１９ａ〜１９ｅと照射部２２ａ〜２２ｉとの相対位置の変化、すなわちこれらが互いに近接したことを、各フォトダイオード１９ａ〜１９ｅの受光量が増加することにより検出することができる。

制御部１０は、フォトダイオード１９ａ〜１９ｅから入力される検出値が全て増加した場合には、レバー６がｚ１方向へ操作されたと判断して、制御対象に対してレバー６のｚ１方向への操作に対応した制御を行う。なお、支持板１８の中心に位置するフォトダイオード１９ｅから入力される検出値の増加のみに基づいてレバー６がｚ１方向へ操作されたと判断してもよい。

次に、レバー６を通じて操作軸１６がｚ２方向（図中上側）へ上動された状態を図７（ｂ）に示す。この状態において、支持板１８は、その全体が破線で示される中立状態よりも導光部材２０から離間する。よって、全てのフォトダイオード１９ａ〜１９ｅは全ての照射部２２ａ〜２２ｉから離間することから、操作軸１６が中立状態にあるときと比較して、各フォトダイオード１９ａ〜１９ｅの受光量は減少する。このため、フォトダイオード１９ａ〜１９ｅと照射部２２ａ〜２２ｉとの相対位置の変化、すなわちこれらが互いに離間したことを、各フォトダイオード１９ａ〜１９ｅの受光量が減少することにより検出することができる。

制御部１０は、フォトダイオード１９ａ〜１９ｅから入力される検出値が全て減少した場合には、レバー６がｚ２方向へ操作されたと判断して、制御対象に対してレバー６のｚ２方向への操作に対応した制御を行う。なお、支持板１８の中心に位置するフォトダイオード１９ｅから入力される検出値の減少のみに基づいてレバー６がｚ２方向へ操作されたと判断してもよい。

次に、ノブ７が軸線Ｐ１を中心として回動操作されたことにともない操作軸１６がθ１方向へ回動された際の同操作軸１６の操作位置の検出について図８及び図９を参照して説明する。

まず、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、説明のために、支持板１８の中心以外のフォトダイオード１９ａ〜１９ｄに時計回りにＡ〜Ｄを付し、導光部材２０の中心以外の照射部２２ａ〜２２ｈに時計回りに１〜８を付す。

ノブ７が回動されていない、すなわち操作軸１６が回動していない中立状態を図９（ａ）に示す。中立状態では、フォトダイオード１９ａが照射部２２ａに、フォトダイオード１９ｂが照射部２２ｃに、フォトダイオード１９ｃが照射部２２ｅに、フォトダイオード１９ｄが照射部２２ｇに対向して位置する。

さて、ノブ７の回動操作を通じて操作軸１６がθ１方向（図中時計回り）へ４５°回動された状態を図９（ｂ）に示す。この状態では、フォトダイオード１９ａが照射部２２ｂに、フォトダイオード１９ｂが照射部２２ｄに、フォトダイオード１９ｃが照射部２２ｆに、フォトダイオード１９ｄが照射部２２ｈに対向して位置する。よって、フォトダイオード１９ａ〜１９ｄは中立状態と比較して、輝度の低い照射部２２ｂ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｈとそれぞれ対向する。すなわち、フォトダイオード１９ａ〜１９ｄと照射部２２ａ〜２２ｈとの相対位置がθ１方向において変化し、この相対変化を各フォトダイオード１９ａ〜１９ｄの受光量が減少することにより検出することができる。

次に、ノブ７がθ１方向へ９０°回動されたことにともない操作軸１６がθ１方向へ９０°回動された状態を図９（ｃ）に示す。この状態では、フォトダイオード１９ａが照射部２２ｃに、フォトダイオード１９ｂが照射部２２ｅに、フォトダイオード１９ｃが照射部２２ｇに、フォトダイオード１９ｄが照射部２２ａに対向して位置する。よって、フォトダイオード１９ａ〜１９ｃは中立状態と比較して、輝度の低い照射部２２とそれぞれ対向し、フォトダイオード１９ｄは中立状態と比較して、輝度の最も高い照射部２２ａと対向する。すなわち、フォトダイオード１９ａ〜１９ｄと照射部２２ａ〜２２ｈとの相対位置がθ１方向において変化し、この相対変化を各フォトダイオード１９ａ〜１９ｄの受光量が減少又は増加することにより検出することができる。

以後、ノブ７のθ１方向における回動位置は、各フォトダイオード１９ａ〜１９ｄの検出値の組み合わせに基づき、４５度ずつ検出される。
なお、操作軸１６がθ２方向（図中反時計回り）へ回動された際には、フォトダイオード１９ａ〜１９ｄが上記と同様に、相対変化を受光量が減少又は増加することにより検出する。

制御部１０は、フォトダイオード１９ａ〜１９ｄから入力される検出値が変化した場合には、レバー６がθ１方向又はθ２方向へ回動操作されたと判断する。各照射部２２ａ〜２２ｈはそれぞれ輝度が異なるため、制御部１０は、各フォトダイオード１９ａ〜１９ｄの検出値から各回動位置を検出し、制御対象に対してθ１方向又はθ２方向、及び回動位置に対応した制御を行う。

上記実施形態では、１個の発光ダイオード２１から照射された光を導光部材２０によって案内し、複数の照射部２２から照射している。このため、発光ダイオード２１を複数使わずにレバー６の操作を検出することができる。また、発光ダイオード２１が１個で済むため、輝度が予め設定された既定値よりも小さな発光ダイオード２１であっても、各照射部２２から照射される光の全てが本来の輝度に対して相対的に小さくなる。従来のように複数の発光ダイオードを使う場合における、これらに輝度が既定値より低い発光ダイオードが含まれたことによる検出精度の低下という問題は発生しない。

したがって、レバー６やノブ７の操作位置を高い信頼性で検出することができる。
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）操作軸１６の傾動操作に応じて導光部材２０の照射部２２とフォトダイオード１９との相対位置が変化すると、フォトダイオード１９の受光量も変化する。フォトダイオード１９はその受光量に応じた検出信号を出力することから、このフォトダイオード１９からの検出信号の変化に基づき操作軸１６の操作位置を非接触で検出することができる。こうした非接触タイプのものによれば有接点タイプのものと異なり、経時的な接点の磨耗等による接触障害は発生しない。そして、発光ダイオード２１からの光を案内するとともに、案内された光を照射する複数の照射部２２が形成された導光部材２０を用いて光を照射しているため、従来のように複数の発光ダイオード２１を設ける必要がなく、１個の発光ダイオード２１からの光を複数の照射部２２から照射して、操作軸１６の操作を検出することができる。また、発光ダイオード２１が１個で済むため、輝度が予め設定された既定値よりも小さな発光ダイオード２１であっても、照射部２２から照射される光の全てが本来の輝度に対して相対的に小さくなるため、操作軸１６の操作位置を高い信頼性で検出することができる。

（２）照射部２２及びフォトダイオード１９が傾動軸（Ｘ軸、Ｙ軸）に対応させて配置される。このため、照射部２２及びフォトダイオード１９が傾動軸に対応していない位置にあるときと比較して、操作軸１６の傾動軸方向への操作によって照射部２２とフォトダイオード１９との相対位置が大きく変化することとなり、受光量の変化を大きくすることができ、操作軸１６の傾動操作位置を高い信頼性で検出することができる。

（３）照射部２２及びフォトダイオード１９は操作軸１６が傾動していない状態における操作軸１６の軸線Ｐ１を中心とした環状に配置される。このため、操作軸１６の軸線Ｐ１を中心とする回動操作によって、この回動方向における照射部２２とフォトダイオード１９との相対位置が変化する。これに伴いフォトダイオード１９の受光量も操作軸１６の回動に応じて変化する。したがって、フォトダイオード１９からの検出信号の変化に基づき、操作軸１６の軸線Ｐ１を中心とする回動方向における操作位置を高い精度で検出することができる。

（４）操作軸１６の軸線Ｐ１を中心とした環状に配置された照射部２２がそれぞれの輝度が異なるように形成されるため、操作軸１６がその軸線Ｐ１を中心として回動した際、各フォトダイオード１９の受光量は、操作軸１６の回動位置に応じて明確に異なる。このため、複数個のフォトダイオード１９からの検出信号の変化に基づき操作軸１６の回動操作位置を検出することにより、操作軸１６の回動操作位置をより高い精度で検出することができる。

（５）照射部２２及びフォトダイオード１９は操作軸１６が傾動していない状態における操作軸１６の軸線Ｐ１上に配置される。このため、照射部２２及びフォトダイオード１９が軸線Ｐ１上以外の位置にあるときと比較して、操作軸１６の軸線Ｐ１方向への操作によって照射部２２とフォトダイオード１９との相対位置が大きく変化することとなり、受光量の変化を大きくすることができ、操作軸１６の軸線Ｐ１方向への操作を高い精度で検出することができる。また、操作軸１６が回動操作された際に、操作軸１６の軸線Ｐ１上における照射部２２ｈとフォトダイオード１９ｅとの相対位置の変化はないため、回動操作位置と操作軸１６の軸線Ｐ１方向への操作位置との両方を高い精度で検出することができる。

（６）照射部２２ａ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｇ及びフォトダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄは操作軸１６が傾動していない状態における操作軸１６の軸線Ｐ１に沿う方向において互いに対向するように配置される。このため、操作軸１６が傾動していない状態においてフォトダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄが検出する照射部２２ａ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｇからの光の受光量を大きくすることができる。そして、操作軸１６が操作された際に照射部２２ａ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｇ及びフォトダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの相対位置を大きく変化させることができ、操作軸１６の操作位置を高い精度で検出することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる多方向検出装置をレバーコンビネーションスイッチ５に具体化した第２の実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。この実施形態の多方向検出装置は、照射部２２が形成された導光部材２０が操作軸１６の基端に固定された支持板１８に配置される点、及び光検出部としてのフォトダイオード１９が支持部材１７に配置されている点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１０に示されるように、支持部材１７には複数のフォトダイオード１９が配置されている。操作軸１６の基端には円板状の支持板１８が配置されている。支持板１８の支持部材１７側には、光源としての発光ダイオード２１からの光を案内して支持部材１７側へ照射する複数の照射部２２が形成された円板状の導光部材２０が配置されている。導光部材２０の上面２０ｂには、多数の点状の凹ドット２３が形成されている。

図１１（ｂ）に示されるように、支持部材１７の上面には５個のフォトダイオード１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅが配置されている。具体的には、４個のフォトダイオード１９ａ〜１９ｄが、互いに直交するＸ軸とＹ軸と一致するように９０°の角度間隔をおいて支持板１８の周縁近傍に環状に配置され、１個のフォトダイオード１９ｅがＸ軸とＹ軸との交点、すなわち円板状の支持板１８の中心に配置されている。フォトダイオード１９ａ，１９ｃはＹ軸上に位置し、フォトダイオード１９ｂ，１９ｄはＸ軸上に位置する。なお、支持板１８の中心は、操作軸１６が傾動されていない中立状態における操作軸１６の軸線Ｐ１上に位置する。

図１１（ａ）に示されるように、支持板１８に固定された導光部材２０は、その側部に設けられた発光ダイオード２１から入射した光を案内し、この光を支持板１８側の面に形成された多数の凹ドット２３で反射させ、支持板１８と反対側の面から出射させることにより９つの照射部２２ａ〜２２ｉを形成する。詳しくは、８個の照射部２２ａ〜２２ｈが４５°の角度間隔をおいて導光部材２０の周縁近傍に環状に形成され、１個の照射部２２ｉが、互いに直交するＸ軸とＹ軸との交点、すなわち導光部材２０の中心に配置されている。照射部２２ａ，２２ｅはＹ軸上に位置し、照射部２２ｃ，２２ｇはＸ軸上に位置する。円環状に形成された照射部２２ａ〜２２ｈの輝度は、照射部２２ａを最大として、照射部２２ａから照射部２２ｈへ段階的に小さくなるように設定されている。なお、導光部材２０の中心は、操作軸１６が傾動されていない中立状態における操作軸１６の軸線Ｐ１上に位置する。

レバー６がｘ１方向、ｘ２方向、ｙ１方向、ｙ２方向、ｚ１方向、及びｚ２方向へ操作されたことにともない操作軸１６がｘ１方向、ｘ２方向、ｙ１方向、ｙ２方向、ｚ１方向、及びｚ２方向へ移動された際には、第１の実施形態と同様に、各フォトダイオード１９の受光量、すなわちこれらからの検出値の変化としてレバー６の操作位置を検出する。

また、ノブ７がθ１方向及びθ２方向へ回動操作されたことにともない操作軸１６が回動された際には、第１の実施形態と同様に、各フォトダイオード１９の受光量、すなわちこれらからの検出値の変化としてレバー６の操作位置を検出する。

以上、説明した実施形態によれば、第１の実施形態の（１）〜（６）の作用効果を奏することができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。

・上記実施形態では、光源を１個の発光ダイオード２１を用いて導光部材２０に照射したが、輝度を高くしたいときには、２個の発光ダイオード２１を用いて導光部材２０に照射してもよい。この場合であっても、予め設定された既定量よりも輝度の低い発光ダイオード２１が混じる確率は、３個以上の発光ダイオード２１を使う場合と比較して小さくなり、従来の多方向検出装置より信頼度を高くすることができる。

・上記実施形態では、操作軸１６の回動操作位置を検出する際に、４個のフォトダイオード１９ａ〜１９ｄによって検出するようにしたが、いずれか１個のフォトダイオード１９のみによって検出するようにしてもよい。

・上記実施形態では、照射部２２及びフォトダイオード１９を操作軸１６が中立状態における操作軸１６の軸線Ｐ１上に配置したが、照射部２２及びフォトダイオード１９のどちらか一方のみ配置するようにしてもよい。また、位置の検出精度が確保されるのであれば、操作軸１６の軸線Ｐ１上に照射部２２及びフォトダイオード１９の両方を配置しなくてもよい。

・上記実施形態では、環状に配置された照射部２２の輝度が順番にそれぞれ異なるように形成したが、順番に異ならなくともよい。
・上記実施形態では、環状に配置された照射部２２の輝度がそれぞれ異なるように形成したが、操作軸１６の回動操作に応じて照射部２２とそれらの間とにおいて受光量が変化することからこれらの受光量の変化をカウントすることによって操作軸１６の回動操作を検出できるならば、環状に配置された照射部２２の輝度を同じにしてもよい。

・上記実施形態では、照射部２２及びフォトダイオード１９を操作軸１６が中立状態における操作軸１６の軸線Ｐ１を中心とした環状に配置したが、照射部２２及びフォトダイオード１９のどちらか一方のみ環状に配置するようにしてもよい。また、操作軸１６の軸線Ｐ１を中心とした環状に照射部２２及びフォトダイオード１９の両方を配置しなくともよい。

・上記実施形態では、照射部２２及びフォトダイオード１９を傾動軸（Ｘ軸、Ｙ軸）に対応させて配置したが、照射部２２及びフォトダイオード１９を傾動軸に対応していない位置に照射部２２及びフォトダイオード１９を配置して検出精度が満たされるならば、照射部２２及びフォトダイオード１９を傾動軸に対応させなくともよい。

・上記実施形態では、レバー６がｚ１方向及びｚ２方向へ操作されたことによって操作軸１６がｚ１方向及びｚ２方向へ移動されるようにした。しかしながら、レバー６に操作軸１６の軸線Ｐ１を中心としてθ１方向及びθ２方向へ回動する回動部と、同回動部がθ１方向又はθ２方向へ回動操作されると、この回動操作をｚ１方向又はｚ２方向へ変換する変換機構とを備え、２種類の回動操作位置を検出できるようにしてもよい。

・上記実施形態では、５個のフォトダイオード１９を設けたが、操作部材の操作方向や検出精度に対応させて、フォトダイオードの個数を変更してもよい。
・上記実施形態では、９個の照射部２２を形成したが、操作部材の操作方向や検出精度に対応させて、照射部２２の個数を変更してもよい。

・上記実施形態では、多方向検出装置をレバーコンビネーションスイッチに適用したが、シフトレバー等の他の装置に適用してもよい。なお、多方向検出装置を他の装置の操作部材の操作方向に対応させて任意に変更して適用する。

多方向検出装置が内蔵されたレバーコンビネーションスイッチを示す斜視図。 多方向検出装置の概略構成を示す斜視図。 多方向検出装置の概略構成を示す断面図。 導光部材の構造を示す側面図及び拡大図。 （ａ）光検出部の配置を示す上面図、（ｂ）導光部材の照射部の配置を示す上面図。 （ａ）（ｂ）操作軸の傾動時の光検出部と導光部材との相対位置を示す断面図。 （ａ）（ｂ）操作軸の上下動時の光検出部と導光部材との相対位置を示す断面図。 （ａ）光検出部の配置を示す上面図、（ｂ）導光部材の照射部の配置を示す上面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）操作軸の回動操作時の光検出部と導光部材との相対位置を示す断面図。 多方向検出装置の概略構成を示す断面図。 （ａ）光検出部の配置を示す上面図、（ｂ）導光部材の照射部の配置を示す上面図。 従来の多方向検出装置の概略構成を示す断面図。 従来の多方向検出装置の光源の輝度を示す図。

符号の説明

１…ステアリングホイール、２…ステアリングコラム、３…ワイパースイッチユニット、４…ターンシグナルスイッチユニット、５…レバーコンビネーションスイッチ、６…レバー、７…ノブ、１０…制御部、１１…基台、１１ａ，１１ｂ…支持部、１２ａ，１２ｂ…回動軸、１３…第１円環部材、１４ａ，１４ｂ…回動軸、１５…第２円環部材、１６…操作軸、１７…支持部材、１８…支持板、１９…フォトダイオード、２０…導光部材、２０ａ…底面、２０ｂ…上面、２１…発光ダイオード、２２…照射部、２３…凹ドット、Ｐ１…軸線。

Claims (6)

1. 固定部材に対し傾動可能に支持された操作軸の操作位置を検出する多方向検出装置において、
   前記操作軸及び前記固定部材のいずれか一方に設けられて、光源からの光を案内するとともに、この案内された光を前記操作軸及び前記固定部材のいずれか他方に照射する複数の照射部が形成された導光部材が備えられるとともに、
   前記操作軸及び前記固定部材のいずれか他方に設けられて、前記導光部材の照射部から照射された光を検出しその受光量に応じた検出信号を出力する複数の光検出部が備えられ、
   前記操作軸の傾動操作に伴い前記導光部材の照射部と前記光検出部との相対位置が変化して同光検出部での受光量が変化するようにこれら導光部材及び光検出部を設け、同光検出部から出力される検出信号の変化に基づき前記操作軸の操作位置を検出する
   ことを特徴とする多方向検出装置。
2. 請求項１に記載の多方向検出装置において、
   前記照射部及び前記光検出部は、前記操作軸の傾動方向となる傾動軸に沿う方向に対応させて配置される
   ことを特徴とする多方向検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の多方向検出装置において、
   前記操作軸は、さらに自身の軸線を中心として回動可能に設けられ、
   前記照射部及び前記光検出部の少なくとも一方は、前記操作軸が傾動していない状態における同操作軸の軸線を中心とした環状に配置される
   ことを特徴とする多方向検出装置。
4. 請求項３に記載の多方向検出装置において、
   少なくとも各照射部を前記操作軸の軸線を中心とする環状に配設し、これら照射部は、それぞれの輝度が異なるように設けられる
   ことを特徴とする多方向検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の多方向検出装置において、
   前記照射部及び前記光検出部の少なくとも一方は、前記操作軸が傾動していない状態における同操作軸の軸線上に配置される
   ことを特徴とする多方向検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の多方向検出装置において、
   前記照射部及び前記光検出部は、前記操作軸が傾動していない状態における同操作軸の軸線に沿う方向において互いに対向するように配置される
   ことを特徴とする多方向検出装置。

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