(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動操作によって複数のポジションのいずれかに配置される操作部と、
前記揺動操作によって配置された前記操作部のポジションをそれぞれ検出する光学センサユニットおよび磁気センサユニットと、
前記光学センサユニットおよび前記磁気センサユニットによって共有され、前記操作部の各ポジションに固有の姿勢になる被検出部と、
前記被検出部を、前記光学センサユニットによる光学式のポジション判定と前記磁気センサユニットによる磁気式のポジション判定との双方に使用する判定部と、
を有し、
前記被検出部は、前記操作部の揺動操作に応じた磁場を生じる磁石であるとともに、光が照射される被照射領域を備えており、
前記光学センサユニットは、
前記被検出部に前記光を照射する光源と、
前記被検出部の前記光が照射される前記被照射領域を撮像する撮像部と、
を有し、
前記磁気センサユニットは、前記被検出部が生じる前記磁場の変化を検出する磁気センサを有し、
前記判定部は、
前記光学式のポジション判定において、前記撮像部が撮像した撮像画像内における前記被照射領域の像を基に前記操作部のポジションを判定し、
前記磁気式のポジション判定において、前記磁気センサが検出した前記磁場の変化を基に前記操作部のポジションを判定する
多方向入力装置。
【請求項２】
前記被検出部の前記被照射領域に付されたマーカを有し、
前記判定部は、前記撮像画像内における前記マーカの像を基に、前記操作部のポジションを判定する
請求項１に記載の多方向入力装置。
【請求項３】
前記マーカは、前記被照射領域内の当該マーカの周囲の領域との間にコントラストを有している
請求項２に記載の多方向入力装置。
【請求項４】
前記操作部はシフトレバーであり、軸受を中心に揺動し、一端にシフトノブが設けられたシャフトを有し、
前記被検出部は、前記シャフトの前記軸受に対して前記シフトノブと反対側に設けられている
請求項１〜３のいずれかに記載の多方向入力装置。
【請求項５】
前記被検出部は、前記シャフトの前記撮像部側の端部に位置している
請求項４に記載の多方向入力装置。
【請求項６】
前記光源、前記撮像部および前記磁気センサを搭載した基板
を有する請求項１〜５のいずれかに記載の多方向入力装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記被検出部が移動開始前と移動開始後の前記撮像画像を用いて前記マーカの移動方向と移動量を特定し、当該特定した結果を基に前記操作部のポジションを判定する
請求項２または請求項３に記載の多方向入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動操作される操作部のポジションを検出する多方向入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のシフト装置においては、安全性確保のために、シフトレバーのシフト方向の検出を多重化することが求められている。例えば特許文献１に記載のシフト装置では、シャフトと一体で回動するマグネットの磁束の変化をＭＲＥ素子によって検出するとともに、２つのフォトインタラプタと突片によってシフトレバーのシフト方向の変化を検出することにより、シフト方向の検出の冗長化を図っている。ここで、突片は、シフト方向に回動可能とされたシャフトの先端に取り付けられた、ほぼ扇形状のプレートに形成されており、シフトレバーと一体で回動する。フォトインタラプタは、シフトレバーとともに移動する突片によって、受光状態又は遮光状態となるように構成されているため、フォトインタラプタからの出力信号によって、シフトレバーのシフト方向の変化が検出可能となる。磁気、光は非接触な検出手段であり接触式に比べ長寿命を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５４８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のシフト装置は、フォトインタラプタを用いたセンサユニットにおいて、シフトレバーと一体に揺動するシャフトと、このシャフトとともに回動するプレートと、このプレートに形成された突片と、２つのフォトインタラプタとを用いており、機構が複雑かつ大型化していた。
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされ、耐環境性に強く、且つ小規模な構成で操作部のポジションを高精度に検出できる多方向入力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】
【０００６】
本発明の多方向入力装置は、揺動操作によって複数のポジションのいずれかに配置される操作部と、前記揺動操作によって配置された前記操作部のポジションをそれぞれ検出する光学センサユニットおよび磁気センサユニットと、前記光学センサユニットおよび前記磁気センサユニットによって共有され、前記操作部の各ポジションに固有の姿勢になる被検出部と、前記被検出部を、前記光学センサユニットによる光学式のポジション判定と前記磁気センサユニットによる磁気式のポジション判定との双方に使用する判定部と、有し、前記被検出部は、前記操作部の揺動操作に応じた磁場を生じる磁石であるとともに、光が照射される被照射領域を備えており、前記光学センサユニットは、前記被検出部に前記光を照射する光源と、前記被検出部の前記光が照射される前記被照射領域を撮像する撮像部と、を有し、前記磁気センサユニットは、前記被検出部が生じる前記磁場の変化を検出する磁気センサを有し、前記判定部は、前記光学式のポジション判定において、前記撮像部が撮像した撮像画像内における前記被照射領域の像を基に前記操作部のポジションを判定し、前記磁気式のポジション判定において、前記磁気センサが検出した前記磁場の変化を基に前記操作部のポジションを判定する。
【０００７】
この構成によれば、被検出部を、光学センサユニットによる光学式のポジション判定と、磁気センサユニットによる磁気式のポジション判定との双方に使用するため、簡単かつ少なく部品点数で小規模な構成で２つの異なる非接触の判定方式でポジションの判定をすることができる。ここで、使用環境において、磁気的なノイズが発生した場合には光学センサユニットによる判定は影響を受けず、意図しない外光が生じた場合には磁気センサユニットによる判定は影響を受けない。そのため、耐環境変動に強い、信頼性の高い判定を行うことができる。
また、この機構によれば、光学センサユニットおよび磁気センサユニットの双方が操作部のポジションを非接触で検出するため、長寿命を実現できる。
【０００８】
好適には本発明の多方向入力装置は、前記被検出部の前記被照射領域に付されたマーカを有し、前記判定部は、前記撮像画像内における前記マーカの像を基に、前記操作部のポジションを判定する。
【０００９】
この構成によれば、前記被検出部の前記被照射領域にマーカを付すので、撮像画像を基にしたポジション判定の精度を高めることができる。そのため、撮像部として比較的精度が低いものを用いることができ、小規模化および低価格化が図れる。
【００１０】
好適には本発明の多方向入力装置の前記マーカは、前記被照射領域内の当該マーカの周囲の領域との間にコントラストを有している。
この構成によれば、撮像画像内でコントラストを基にマーカの像を容易に検出でき、ポジション判定の精度を高めることができる。
【００１１】
好適には本発明の多方向入力装置の前記操作部はシフトレバーであり、軸受を中心に揺動し、一端にシフトノブが設けられたシャフトを有し、前記被検出部は、前記シャフトの前記軸受に対して前記シフトノブと反対側に設けられている
この構成によれば、前記被検出部を前記シフトノブの動きに連動させることができる。
【００１２】
好適には本発明の多方向入力装置の前記被検出部は、前記シャフトの前記撮像部側の端部に位置している。
この構成によれば、操作部の動きに応じて比較的長距離移動するシャフトの端部に前記被検出部を位置させるため、光学センサユニットおよび磁気センサユニットのいずれにおいても、被検出部の動きを検出しやすくなる。
【００１３】
好適には本発明の多方向入力装置は、前記光源、前記撮像部および前記磁気センサを搭載した基板する。
この構成によれば、前記光源、前記撮像部および前記磁気センサの位置決めが容易になり、高精度な検出が可能になる。
【００１４】
好適には本発明の多方向入力装置の前記判定部は、前記被検出部が移動開始前と移動開始後の前記撮像画像を用いて前記マーカの移動方向と移動量を特定し、当該特定した結果を基に前記操作部のポジションを判定する。
この構成によれば、マーカの移動方向と移動量を基に操作部のポジションを高精度に判定できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐環変動に強く、且つ小規模な構成で操作部のポジションを高精度に検出できる多方向入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る多方向入力装置の外観斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す被検出部の側から見た外観斜視図である。
【図３】図３Ａは本実施形態の多方向入力装置のセンサ系の配置を説明するための図、図３Ｂは図３Ａの上側から見たレンズと磁気センサの配置を説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示す多方向入力装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るシフト装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る多方向入力装置１の外観斜視図である。図２は、図１に示す被検出部３１の側から見た外観斜視図である。
図３Ａは本実施形態の多方向入力装置１のセンサ系の配置を説明するための図、図３Ｂは図３Ａの上側から見たレンズ４１と磁気センサ４３の配置を説明するための図である。
図４は、図１に示す多方向入力装置１の機能ブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、多方向入力装置１は、例えば、シフトノブ１１、シャフト１２、軸受１３で構成されるシフトレバー（操作部）１０を有する。
運転者が把持するシフトノブ１１からシャフト１２が延び、このシャフト１２が軸受１３によって、Ｙ１−Ｙ２方向及びＸ１−Ｘ２方向に揺動可能に支持されている。軸受１３は、シャフト１２およびシフトノブ１１を揺動可能な状態で車体に固定する。
【００１９】
運転者がシフトノブ１１を操作してシャフト１２を揺動させることにより、シフトレバー１０が複数のポジションのいずれかにシフトされる。ここで、本実施形態に係る多方向入力装置１を車両用シフターとして使用する場合、上記複数のポジションに、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）、Ｒ（リターン）、Ｈ（ホーム）、Ｐ（パーキング）などのポジションを適宜割り当てることができる。
各ポジション間の移動は、例えば、図１に示すシフトノブ１１をＸ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向に移動して行われる。
【００２０】
また、多方向入力装置１は、運転者がシフトノブ１１から手を離しても操作後の位置に保持されるタイプ、及び、シフトノブ１１から手を離すとホームポジションに戻るタイプのいずれにも適用できる。さらにまた、ポジションの数及び配置は本実施形態に示すものに限定されない。
シャフト１２のシフトノブ１１とは反対側には被検出部３１が設けられており、被検出部３１がシフトレバー１０のポジションに応じた固有の姿勢になる。
【００２１】
多方向入力装置１は、シフトレバー１０のポジションを検出する光学センサユニット２１および磁気センサユニット４１を有する。
【００２２】
光学センサユニット２１は、例えば、被検出部３１、レンズ３３、光源３５、撮像部３７および判定部３９を有する。
被検出部３１は、シフトレバー１０の各ポジションに固有の姿勢になる。被検出部３１は、シャフト１２のＺ２方向の下端部に設けられている。被検出部３１は、例えば、磁石で構成され、少なくとも下面の一部にマーカ２７が設けられている。マーカ２７は、被照射領域３１ａ内の当該マーカ２７の周囲の領域との間にコントラストを有している。マーカ２７としては、例えば、白丸、蛍光剤で赤く光るものが用いられる。マーカ２７は、被照射領域３１ａに塗料等で付着してもよいし、接着剤等で接着してもよい。
【００２３】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、光源３５、撮像部３７および磁気センサ４３は基板２３上に設けられている。
撮像部３７の被検出部３１側にはレンズ３３が設けられている。
【００２４】
光源３５は、被検出部３１の被照射領域３１ａに光を照射する。
レンズ３３は、光源３５から照射された光の被照射領域３１ａでの反射光を撮像部３７に集光する。
撮像部３７は、レンズ３３を介して被照射領域３１ａからの反射光を結像する。すなわち、撮像部３７は、被検出部３１の被照射領域３１ａを撮像する。
撮像部３７としては、例えば、数十画素×数十画素のように低解像度で安価なものが用いられる。
【００２５】
判定部３９は、撮像部３７が被照射領域３１ａを撮像した撮像結果である撮像画像内における被照射領域３１ａの像を基に、シフトレバー１０のポジションを判定する。具体的には、判定部３９は、被照射領域３１ａの撮像画像内のマーカ２７の像を基に、シフトレバー１０のポジションを判定する。
このとき、判定部３９は、被検出部３１の移動開始前と移動開始後の上記撮像画像を基に、マーカ２７の移動方向と移動量を特定し、当該特定した結果を基に、シフトレバー１０のポジションを判定する。
本実施形態では、判定部３９は、撮像部３７が撮像した画像に基づいて、被検出部３１の被照射領域３１ａ内のマーカ２７の大まかな移動を検出する。そのため、判定部３９は、比較的処理能力が低いコンピュータで実現できる。
【００２６】
磁気センサユニット４１は、磁石である被検出部３１と、磁気センサ４３と、判定部３９とを有する。
磁気センサ４３は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、レンズ３３の近傍に設けられている。磁気センサ４３は、例えばホール素子、磁気抵抗効果素子、又は、巨大磁気抵抗効果素子であり、シフトレバー１０の揺動操作によって生じる磁場の変化を検出する。より具体的には、被検出部３１は多極着磁された磁石であり、シフトレバー１０の揺動操作に応じて被検出部３１が変位することにともなって、被検出部３１の下面の向きや、当該下面と磁気センサ４３との距離が変化することによって、発生する磁場（磁界）が変化する。磁気センサ４３においては、シフトレバー１０の揺動操作によって変化する磁場を電気抵抗の変化として検出し、検出結果を判定部３９に出力する。
【００２７】
判定部３９は、磁気センサ４３からの検出結果を基に、シフトレバー１０のポジションを判定する。
すなわち、判定部３９は、光学センサユニット２１における光学式と、磁気センサユニット４１における磁気式との双方の方式で、シフトレバー１０のポジションを判定する。
【００２８】
以下、多方向入力装置１の動作を説明する。
運転者がシフトノブ１１を操作してシャフト１２を揺動させることにより、シフトレバー１０が複数のポジションのいずれかにシフトされる。
多方向入力装置１では、シフトレバー１０のポジションを光学センサユニット２１および磁気センサユニット４１の双方で判定する。
【００２９】
シャフト１２の搖動に応じて、被検出部３１の被照射領域３１ａに設けられたマーカ２７が搖動する。マーカ２７には光源３５が光が照射されており、レンズ３３を介してマーカ２７からの反射光がレンズ３３で集光されて撮像部３７に結像する。
【００３０】
そして、判定部３９は、撮像部３７の撮像画像に基づいて、被検出部３１の被照射領域３１ａ内のマーカ２７の移動方向および移動量を検出して、シフトレバー１０の移動後のポジションを判定する。これが光学センサユニット２１による判定である。
また、多方向入力装置１では、上述した光学センサユニット２１による判定と同時に以下の磁気センサユニット４１による判定を行う。
【００３１】
すなわち、多方向入力装置１では、シフトレバー１０の揺動操作に応じて被検出部３１が変位することにともなって、被検出部３１の下面の向きや、当該下面と磁気センサ４３との距離が変化することによって、発生する磁場（磁界）が変化する。磁気センサ４３においては、シフトレバー１０の揺動操作によって変化する磁場を電気抵抗の変化として検出し、検出結果を判定部３９に出力する。
判定部３９は、磁気センサ４３からの検出結果を基に、シフトレバー１０のポジションを判定する。
【００３２】
判定部３９は、光学センサユニット２１および磁気センサユニット４１による判定が一致していれば、それをシフトレバー１０のポジションとして出力する。
また、判定部３９は、光学センサユニット２１および磁気センサユニット４１による判定が不一致の場合は、エラーを出力する。
【００３３】
以上説明したように、多方向入力装置１によれば、被検出部３１を、光学センサユニット２１による光学式のポジション判定と、磁気センサユニット４１による磁気式のポジション判定との双方に使用するため、簡単かつ少なく部品点数で小規模な構成で２つの異なる非接触の判定方式でポジションの判定をすることができる。
ここで、多方向入力装置１の使用環境において、磁気的なノイズが発生した場合には光学センサユニット２１による判定は影響を受けず、意図しない外光が生じた場合には磁気センサユニット４１による判定は影響を受けない。そのため、耐環境変動に強い、信頼性の高い判定を行うことができる。
【００３４】
また、多方向入力装置１では、判定部３９は、撮像画像内の被検出部３１の被照射領域３１ａに付されたマーカ２７の像を基にシフトレバー１０のポジションを判定する。そのため、撮像画像を基にしたポジション判定の精度を高めることができる。その結果、撮像部３７として比較的精度が低いものを用いることができ、多方向入力装置１の小規模化および低価格化が図れる。
【００３５】
また、多方向入力装置１のマーカ２７は、被検出部３１の被照射領域３１ａ内のマーカ２７の周囲の領域との間にコントラストを有している。そのため、撮像画像内でコントラストを基にマーカ２７の像を容易に検出でき、シフトレバー１０のポジション判定の精度を高めることができる。
【００３６】
また、多方向入力装置１では、光学センサユニット２１および磁気センサユニット４１の双方がシフトレバー１０のポジションを非接触で検出するため、長寿命を実現できる。
【００３７】
また、多方向入力装置１では、被検出部３１は、シャフト１２の撮像部３７側の端部に位置している。この構成によれば、シフトレバー１０の動きに応じて被検出部３１を比較的長距離移動させることができ、光学センサユニット２１および磁気センサユニット４１のいずれにおいても、被検出部３１の動きを検出しやすくなる。
【００３８】
また、多方向入力装置１では、光源３５、撮像部３７および磁気センサ４３は基板２３上に設けられている。そのため、光源３５、撮像部３７および磁気センサ４３の位置決めが容易になり、ポジション検出精度を高めることができると共に、製造コストを抑えられる。
【００３９】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
【００４０】
例えば、上述した実施形態では、マーカ２７として図２に示す円形のものを例示したが、マーカ２７は楕円、四角形、三角形等の形状であってもよい。
また、上述した実施形態では、被検出部３１を、シャフト１２の撮像部３７側の端部に設けた場合を例示したが、シャフト１２の端部以外の箇所、あるいはシャフト１２と連動する他の部材に設けてもよい。
【００４１】
また、上述した実施形態では、本発明の多方向入力装置をシフト装置に適用した場合を例示しが、操作部のポジションを検出するものであればシフト装置以外の装置に本発明を適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、車両等のシフト装置等の分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１…多方向入力装置
１０…シフトレバー（操作部）
１１…シフトノブ
１２…シャフト
１３…軸受
２７…マーカ
３１…被検出部
３１ａ…被照射領域
３３…レンズ
３５…光源
３７…撮像部
３９…判定部
【図１】
0006498584.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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