JP2718536B2 - 光学式操作制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は操作制御装置、特に特定の光学式信号を使
用して被制御装置を操作できる光学式操作制御装置に関
連する。

従来の技術 本出願人は実願昭62−21731（実開昭63−129064号）
に開示された新しいロックシステムを開発した。このロ
ックシステムはロック装置から照射される光をキーに設
けた光学的装置により所定のコード信号に変換し、変換
された所定のコード信号を表す光がロック装置で受光し
たときにロック装置を解錠することができる。

発明が解決しようとする課題 この光学式ロック制御装置のキーの発光部はキーのヘ
ッド部に取り付けた複数の発光部が外部に露出している
ため、各発光部の露出状態から、キーコードを読み取る
ことができる。このため、露出する発光部に対応する受
光センサに赤外線を照射することにより不正に解錠する
ことが可能となる欠点がある。

また、前記の公報に示される光学式ロック制御装置で
は、導光部材から発射される光が拡散して、所定の対応
する受光部で受光されなかった。このため、正しいキー
コードを受光センサに与えることができず、正規のキー
を使用しているにも拘らず、被制御装置を操作できない
欠点があった。

この発明は、上記の欠点を解消して、発光部を目視す
ることができずかつ受光センサに対して光が拡散しない
光学式操作制御装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 この発明による光学式操作制御装置は、キーと、キー
により解錠されるロック装置とを有する。キーは導光性
材料で一体成形されたビームスプリッタと、不透明な導
光性材料で成形されかつビームスプリッタを遮閉するキ
ーカバーとを有する。ロック装置はキーのビームスプリ
ッタに光を供給する光源と、ビームスプリッタによる分
割された複数の光ビームを受光する複数の受光センサ
と、受光センサの前面に設けられかつ不透明な導光性材
料で成形されたロックカバーとを有する。ロックカバー
は各受光センサの位置に対応して集光突起が形成されて
いる。ロックカバーに形成された各集光突起はロックカ
バー本体に連絡する根底部と、根底部から突起する先細
の先端部とを有する。径方向外側に設けれた集光突起の
根底部は径方向内側に設けられた集光突起の先細の根底
部より大きい。ビームスプリッタの発光部はキーカバー
から一定距離離間して配置されている。

作 用 ロック装置の光源から照射された光はキーに設けられ
たビームスプリッタに入射する。その後、ビームスプリ
ッタに入射した光は複数の光ビームに分割されビームス
プリッタの外部に照射される。ビームスプリッタから照
射された光はキーカバーを通り、キーの外部に進行す
る。キーカバーは不透明な導光性材料で成形されている
ため、ビームスプリッタを目視することができない。

キーカバーを通った光はロックカバーに入射し、ロッ
クカバーに設けられた集光突起より受光センサに光が収
束する。従って、受光センサの直前での光の拡散を防止
することができる。この場合に、径方向外側に設けられ
た集光突起の根底部は径方向内側に設けられた集光突起
の根底部より大きいから、複数の集光突起が径方向に分
離して配置されていても、各受光センサはほぼ同時に光
を受光することができる。また、ビームスプリッタの発
光部はキーカバーから一定距離離間して配置されている
ので、ビームスプリッタから放出される光のうち受光セ
ンサに対し大きな角度でずれる光はキーカバーにより反
射され、対応しない受光センサに向かって進行すること
が阻止される。

実 施 例 以下、この発明による光学式操作制御装置の実施例を
第１図〜第11図について説明する。

まず、第１図に示すように、この光学式操作制御装置
は、キー12と、キー12により解錠されるロック装置18と
を有する。キー12は、導光性材料で一体成形されたビー
ムスプリッタ13と、不透明な導光性材料で成形されかつ
ビームスプリッタ13を遮閉するキーカバー40とを有す
る。第３図及び第４図に示すように、ロック装置18はキ
ー12のビームスプリッタ13に光を供給する光源としての
赤外線発光ダイオード22と、ビームスプリッタ13により
分割された複数の光ビームを受光する複数の受光センサ
14〜17と、受光センサ14〜17の前面に設けられかつ不透
明な導光性材料で成形されたロックカバー41とを有す
る。第８図〜第10図に示すように、ロックカバー41には
各受光センサ14〜17の位置に対応して切頭円錐状の集光
突起42が形成されている。各集光突起42はロックカバー
本体42cに連絡する根底部42aと、根底部42aから突出す
る先細の先端部42bとを有する。第10図に示すように、
径方向外側に設けれた集光突起42の根底部42aは径方向
内側に設けられた集光突起42の先細の根底部42bより大
きい。

図示の実施例では、自動車のステアリングシャフトを
施錠するステアリングロック装置のキー挿入部20に隣接
して基板21が配置される。また、キー挿入部20に対向し
て一対の赤外線発光ダイオード22が配置される。また、
第４図に示すように、ダイオード22に対し角度90度離れ
た位置に受光センサ14〜17が一列に配置される。キー12
は、金属製のキーブレード23と、キーブレード23の一端
に形成された導光性樹脂製のヘッド部24と、ヘッド部24
内に設けられたビームスプリッタ13とを有する。キー12
のキーブレード23は、第２図及び第３図に示すように解
錠時にステアリングロック装置のキーシリンダ25内に挿
入される。

図示の例では、ビームスプリッタ13の発光部32はキー
カバー40に密着して取り付けられているが、発光部32を
キーカバー40からから一定距離離間して配置すると、ビ
ームスプリッタ13から放出される光のうち受光センサ14
〜17に対し大きな角度でずれる光はキーカバー40により
反射され、対応しない受光センサ14〜17に向かって進行
することが阻止される。

第５図〜第７図に示すように、ビームスプリッタ13
は、一端に形成された受光部30と、受光部30から４つに
分岐された導光部31と、各導光部31の他端に形成された
４つの発光部32と、受光部30から導光部31内に入射しか
つ導光部31内を直進する光ビームをほぼ直角方向に反射
する第一の反射面53と、第一の反射面53で反射しかつ直
進する光ビームを複数の光ビームに分割する分岐部54
と、分岐部54により分割されかつ直進する複数の光ビー
ムをそれぞれ対応する発光部32に向かって反射する複数
の第二の反射面55とを有する。ビームスプリッタ13は図
示の例ではほぼＴ字形にかつ左右対称に形成される。ビ
ームスプリッタ13、キーカバー41及びロックカバー41を
形成する導光性材料は、例えばアクリル樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、アクリルグリコールカーボネート樹脂
（CR39）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）等の合成
樹脂又はガラスを使用することができる。ビームスプリ
ッタ13の全面は鏡面仕上げされており、表面は凹凸のな
い円滑な面を形成する。これは、ビームスプリッタ13を
形成する金型の内面を鏡面仕上げすることにより容易に
得ることができる。

受光部30には傾斜する第三の反射面56が形成される。
これは、光源である赤外線発光ダイオード22から照射さ
れかつ受光部30から導光部31に入射した光ビームを第一
の反射面53に向かって第三の反射面56で反射させるため
である。第三の反射面56で反射した赤外線は、第一の反
射面53に向かって直進する。図示の実施例では、第５図
に示す第一の反射面53は受光部30から一定距離離れて配
置された赤外線発光ダイオード22の光源を焦点とする放
物面である。この場合に、光源としての赤外線発光ダイ
オード22は、導光部31に対しほぼ直角方向に離れている
が、第一の反射面53で光ビームが反射されるため、幾何
学的に放物面の焦点に配置することが可能である。ま
た、放物面の代わりに、第一の反射面53は受光部30から
入射して直進する光ビームの進路に対し50〜30度の角度
αで傾斜する平面、好ましくは、α＝約43〜47度で傾斜
する平面でもよい。第一の反射面53はほぼＶ字状に形成
されているが、導光部31をＴ字形の対称でなく、第一の
反射面53を片側のみに形成してもよい。因に、導光部31
をポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートで成形
した場合には、空気との臨界角が39度、42度である。従
って、光ビームと第一の反射面53とのなす角度αは第一
の反射面53での臨界角より僅かに小さい角度であること
が望ましい。こ臨界角αは導光部31の材質による屈折率
と空気との屈折率で決定されることは明かである。従っ
て、導光部31内を直進せずに導光部31の周壁で反射する
光又は発光部32から照射される光の指向性を阻害する危
険のある光は第一の反射面53から外部に放出することが
できる。

分岐部54は、第一の反射面53で反射した光ビームを２
方向に分割する２又状に形成されている。分岐部54から
外側に向けて段差部57が形成されている。段差部57はキ
ーブレード23の厚さを補償して、受光センサ14〜17に沿
って発光部32をほぼ一直線状に配置するためである。

第二の反射面55は第一の反射面53で反射した光ビーム
をほぼ直角方向に反射する平面である。勿論、第二の反
射面55を放物面等の曲面として形成してもよい。

受光部30はキーブレード23の片側に設けられ、赤外線
発光ダイオード22からの赤外光を受光する。現在の自動
車用キーは180度角度回転した状態でキーシリンダ25内
に挿入しても解錠できるリバーシブルキーが多用されて
いる。このため、キー12は第３図に示す状態から180度
角度回転してキーシリンダ25内に挿入しても、受光部30
から発射される赤外光を受光できるように、180度分離
した位置に一対のダイオード22が設けられる。

ビームスプリッタ13の導光部31はヘッド部24内を通
り、発光部32の各端面はヘッド部24の直線状縁部26から
露出される。ステアリングロック装置のキーシリンダ内
にキー12を挿入して、ロック位置からスタート位置へ回
転したとき、スタート位置において発光ダイオード22か
ら照射された赤外光は、ビームスプリッタ13の受光部30
から導光部31を通り発光部32に達する。発光部32からビ
ームスプリッタ13の外部に照射された赤外光は受光セン
サ14〜17で受光される。図示の例ではビームスプリッタ
13の導光部31は４つに分岐され、４つの発光部32が設け
られるが、４つの発光部32のうちいくつかは選択的に切
断され、キーコードが設定される。即ち、受光センサ14
〜17への赤外光の有無により光学式のキーコードが設定
される。

上記の構成において、赤外線発光ダイオード22から照
射されかつ受光部30から導光部31に入射した光ビームは
第一の反射面53ではほぼ直角方向に反射される。このと
き、第一の反射面53での臨界角を越える大きな角度で第
一の反射面53に入射する光の一部は第一の反射面53から
外側に放出される。第一の反射面53から反射されかつ直
進する光ビームは分岐部54で複数の光ビームに分割され
た後、対応する第二の反射面55で反射される。第二の反
射面55でも臨界角を越える入射角で入射する光の一部は
導光部31の外側に放出されることもある。また、発光部
32で反射した光が第二の反射面55から放出されることも
ある。第二の反射面55で反射しかつ直進する光ビームは
発光部32から放出される。このように、所定の角度範囲
から逸脱して導光部31を進行する光は反射面において導
光部31の外部に放出されるから、発光部32から導光部31
の外部に放射される光ビームに指向性が与えられる。こ
のため、受光センサ14〜17に対応する発光部32から放出
される光が対応しない受光センサ14〜17で検出される誤
動作を防止することが可能となる。この発明では受光部
30で受光した光のほぼ全量を発光部32に伝達することは
できないが、発光部32から照射される光は実用上十分な
光量と指向性とを有する。

ビームスプリッタ13の発光部32から放射された光はキ
ーカバー40を通り、キー12の外部に進行する。キーカバ
ー40は不透明な導光性材料で成形されているため、ビー
ムスプリッタ13を目視することができない。

キーカバー40を通った光はロックカバー41に入射し、
ロックカバー41に設けられた集光突起より受光センサ14
〜17に光が収束する。従って、受光センサ14〜17の直前
での光の拡散を防止することができる。この場合に、径
方向外側に設けられた集光突起42の根底部は径方向内側
に設けられた集光突起42の根底部42aより大きいから、
複数の集光突起42が径方向に分離して配置されていて
も、各受光センサ14〜17はほぼ同時に光を受光すること
ができる。また、ビームスプリッタ13の発光部32はキー
カバー40から一定距離間して配置されているので、ビー
ムスプリッタ13から放出される光のうち受光センサ14〜
17に対し大きな角度でずれる光はキーカバー40により反
射され、対応しない受光センサ14〜17に向かって進行す
ることが阻止される。

この発明の上記の実施例は種々の変更が可能である。
例えば、ビームスプリッタ13を他の種々の形状に変更す
ることができる。また、発光部32を３つ以下又は５つ以
上の数にすることもできる。更に、赤外線以外の可視光
等の光を使用することができる。本発明の上記の実施例
では、赤外線を使用するロック装置について実施する例
を示したが、ロック装置以外の他の装置において、光ビ
ームの伝送にこの発明を応用できよう。集光突起42は、
切頭円錐状でなく凸レンズ状に部分的に球面状に突出す
る形状でもよい。

発明の効果 上述のように、この発明によれば、ロックカバーによ
り発光部が遮閉され、目視できないので、不正にキーを
模倣することができない。また、発光部から放出される
光の指向性を向上することができるので、誤動作のない
光学的装置を得ることができる。更に、径方向に離れて
配置された受光センサは、発光部から照射された光をほ
ぼ同時に受光することができるので、誤動作のない光学
式操作制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による光学式操作制御装置の斜視図、
第２図は断面図、第３図は第２図に示す断面とは直角方
向の断面図、第４図は第２図のＡ−Ａ線に沿う断面図、
第５図はビームスプリッタの正面図、第６図は第５図の
底面図、第７図は第５図の側面図、第８図はロックカバ
ーの断面図、第９図は第８図の側面図、第10図は、集光
突起の正面図、第11図は第５図に示すビームスプリッタ
に光ビームを通過させた状態を示すシミュレーション図
である。 12……キー、14〜17……受光センサ、18……ロック装
置、13……ビームスプリッタ、22……発光ダイオード
（光源）、40……キーカバー、41……ロックカバー、42
……集光突起、42a……根底部、42b……先端部、

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キーと、キーにより解錠されるロック装置
   とを備え、キーは、導光性材料で一体成形されたビーム
   スプリッタと、不透明な導光性材料で成形されかつビー
   ムスプリッタを遮閉するキーカバーとを有し、ロック装
   置は、キーのビームスプリッタに光を供給する光源と、
   ビームスプリッタにより分割された複数の光ビームを受
   光する複数の受光センサと、受光センサの全面に設けら
   れかつ不透明な導光性材料で成形されたロックカバーと
   を有し、各受光センサの位置に対応して集光突起をロッ
   クカバーに形成したことを特徴とする光学式操作制御装
   置。
2. 【請求項２】ロックカバーに形成された各集光突起はロ
   ックカバー本体に連絡する根底部と、根底部から突出す
   る先端部とを有し、径方向外側に設けられた集光突起の
   根底部は径方向内側に設けられた集光突起の根底部より
   大きい請求項（１）に記載の光学式操作制御装置。
3. 【請求項３】ビームスプリッタの発光部はキーカバーか
   ら一定距離離間して配置された請求項（１）に記載の光
   学式操作制御装置