(57)【要約】【課題】操作素子の制御装置において、従来技術の場合よりも格段に高い信頼性と比較的僅かな技術的コストでもって、"信号の有効／無効"の決定のための一義的でかつ正確な閾値を確定することができるように改善を行うこと。【解決手段】操作素子の受信装置が第１の入力結合素子と第２の入力結合素子とを有し、前記第１の入力結合素子と前記第２の入力結合素子とが評価軸線上で互いに所定の間隔をおいて配置されるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車における操作素子（３）の制御装置であって、
前記操作素子（３）に割り当てられた受信装置（４）を有し、該受信装置には信号が乗員（１）を通って入力可能である制御装置において、
前記操作素子（３）の受信装置（４）が第１の入力結合素子（６）と第２の入力結合素子（７）とを有し、
前記第１の入力結合素子（６）と前記第２の入力結合素子（７）とが評価軸線（８）上で互いに所定の間隔（Ａ）をおいて配置されるように構成されていることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記受信装置（４）の第１の入力結合素子（６）において検出された信号強度と、前記受信装置（４）の第２の入力結合措置（７）において検出された信号強度との商が、信号源（１）と前記操作素子（３）との間の離間距離（Ｅ）を測定ないし検出するための基礎となる、請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置に対して１つのセンサ機器が割り当てられ、該センサ機器は乗員（１）によって携帯可能であり、かつ該センサ機器を用いて前記乗員（１）に対して特定された信号が送信可能である、請求項１または２記載の制御装置。
【請求項４】
前記乗員（１）の体内へ、信号として機能を果たす電界が入力結合可能である、請求項１または２記載の制御装置。
【請求項５】
前記受信装置（４）の第１の入力結合素子（６）と第２の入力結合素子（７）とが、フィールドセンサ（６，７）として構成されている、請求項１から４いずれか１項記載の制御装置。
【請求項６】
受信側のフィールドセンサ（６，７）は磁界センサ（６，７）として構成され、該磁界センサを用いて、送信機器から送信された特定信号に相応する磁界、ないしは乗員（１）の体内に入力結合された電界に相応する磁界が評価可能である、請求項５記載の制御装置。
【請求項７】
前記受信側のフィールドセンサ（６，７）は、フィールドプレートとして構成されている、請求項５または６記載の制御装置。
【請求項８】
前記受信側のフィールドセンサ（６，７）は、フィールドコイル（６，７）として構成されている、請求項５または６記載の制御装置。
【請求項９】
前記各フィールドコイル（６，７）に１つのコンデンサが割り当てられており、該コンデンサは前記フィールドコイル（６，７）と供に共振回路を形成し、該共振回路によって信号として機能する電界の周波数に調整される、請求項８記載の制御装置。
【請求項１０】
結合素子（５）を有しており、該結合素子（５）を用いて信号が乗員（１）の体内に入力結合可能である、請求項４から９いずれか１項記載の制御装置。
【請求項１１】
前記結合素子（５）は、車両シート（２）に設けられている、請求項１０記載の制御装置。
【請求項１２】
前記結合素子（５）は、ステアリングホイールに設けられている、請求項１０記載の制御装置。
【請求項１３】
自動車内に存在する複数の乗員ないし複数の車両シート（２）に対応付けられた信号の特定化が、それぞれの信号の予め設定可能なタイムシーケンスを用いて実現されている、請求項１から１２いずれか１項記載の制御装置。
【請求項１４】
前記第１の入力結合素子（６）と前記第２の入力結合素子（７）は、当該第１の入力結合素子（６）と前記第２の入力結合素子（７）とによって検出された信号強度が、所定の間隔のもとで、例えば所定の反応間隔のもとで、前記第１及び第２の入力結合素子（６，７）と信号源との間で、同じ大きさとなるように設計されている、請求項１から１３いずれか１項記載の制御装置。
【請求項１５】
信号源からより離れた方の入力結合素子（７）のフィールドプレートないしフィールドコイルは、信号源により近い方の入力結合素子（６）のフィールドプレートないしフィールドコイルよりも、面積的に相応に大きく構成されているか、より多くの接続ラインを有している、請求項１４記載の制御装置。
【請求項１６】
前記信号源により近い方の入力結合素子（６）は、相応に設計された信号減衰器を有している、請求項１４記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置を有しており、該受信装置は前記操作素子に割り当てられ、乗員を通って信号が入力可能である自動車における操作素子の制御装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
この制御装置は、近接領域通信システムを用いて人物認識が可能となるように構成可能である。その際には特に同乗者とドライバーとの間の区別ないしはドライバーの完全な認識が実施可能である。
【０００３】
それにより所定のアクションや機器への介入制御、例えばオートマチックギヤーにおける走行段の選択等がドライバーだけによって実施可能となる。
【０００４】
ＤＥ４３０１１６０Ｃ２明細書からは、運転席側シートと助手席側シートを特定の信号でマーキングする相応の制御装置が公知である。この公知のケースでは、信号の周波数だけが異なっており、それぞれ運転席側シートないし助手席側シートに一義的に割り当てられている。
【０００５】
シートフレームを介して又は適切な結合面を介して、マーキング信号はそれぞれのシーシート上に存在する人の体内に入力結合される。それぞれの操作素子ないし操作要素は、付加的に信号受信器としても構成されている。それぞれの操作素子または操作要素が操作された場合には、当該乗員の身体がマーキング信号にとっての信号パスを形成する。操作素子は特定の信号周波数に基づいて乗員を識別し、対応するアクションをトリガしたり、抑圧したりする。
【０００６】
マーキング信号の入力結合も、その信号の伝送も、大きな変動下におかれる。操作要素側の受信素子における信号レベルは十分に１００倍も変化する可能性がある。このことは、例えば乗員がどのような衣服を身につけているか、場合によっては運転席側でシートクッションが使用されているか、あるいは操作する乗員が例えば冬場に手袋を着用しているかどうかなどに依存する。
【０００７】
公知の制御装置のケースにおいては、受信側要素において検出された信号強度の基準に基づいて、それぞれの人物による操作の有無が区別された。しかしながら前述したような信号強度の変動が生じた場合には、そのような解決手段は不十分となる。なぜなら信号の有効／無効を決定するための閾値を確定するのが比較的低い精度でしか対応できないからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＤＥ４３０１１６０Ｃ２明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した従来技術における欠点に鑑みて本発明の課題は、冒頭に述べたような自動車における操作素子の制御装置において、従来技術の場合よりも格段に高い信頼性と比較的僅かな技術的コストでもって、"信号の有効／無効"の決定のための一義的でかつ正確な閾値を確定することができるように改善を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題は本発明により、操作素子の受信装置が第１の入力結合素子と第２の入力結合素子とを有し、前記第１及び第２の入力結合素子が、評価軸線上で互いに所定の間隔をおいて配置されている構成によって解決される。
【００１１】
物理学上では、電界若しくは磁界源との間の間隔が広がれば広がるほど、電界ないし磁界も勾配の減少と供に低下することが公知である。本発明によれば、信号の電界若しくは磁界の勾配を評価することによって、信号源と操作素子との間の離間距離が非常に高い信頼性でもって検出可能である。その際には磁界と電界とがマクスウェルの方程式に相応して関連付けられる。
【００１２】
本発明によれば有利には、前記受信装置の第１の入力結合素子において検出された信号強度と、前記受信装置の第２の入力結合措置において検出された信号強度との商が、信号源と前記操作素子との間の離間距離を測定ないし算出するための基礎として用いられる。
【００１３】
本発明によれば、離間距離の測定尺度として２つの信号強度の商が用いられるため、当該離間距離が２つの信号の信号強度の比にしか依存しなくなり、絶対信号強度にはもはや依存しない。
【００１４】
該当する乗員に対して特定された信号は、例えばそれぞれの乗員が携帯している送信機器を用いて送信される。
【００１５】
代替的に信号として、該当する乗員の体内に入力結合される電界が機能を果たす場合には、体内へ信号が入力結合する際の可変の要素は重要ではない。同じことは人体の伝送特性に対しても当て嵌まる。手袋の使用も、求める離間距離には影響を及ぼさない。
【００１６】
有利には、受信装置の第１の入力結合素子と第２の入力結合素子がフィールドセンサとして構成されている。
【００１７】
また有利には、受信側のフィールドセンサは磁界センサとして構成され、該磁界センサを用いて、送信機器から送信された特定信号に相応する磁界、ないしは乗員内に入力結合された電界に相応する磁界が評価可能である。また本発明によれば、信号として電界を人体内へ入力結合させることも可能である。但しその際にも受信装置側の結合素子を磁界センサとして構成し、該磁界センサを用いて、電界に相応する磁界を評価することが可能である。
【００１８】
基本的には、受信装置側のフィールドセンサは、磁気依存性抵抗ないしフィールドプレートとして構成可能である。
【００１９】
別の有利な実施例によれば、前記受信側のフィールドセンサは、フィールドコイルとして構成されている。このフィールドコイルはポテンシャルフリーの評価が可能であり、前記フィールドプレートのインピーダンスよりも格段に低いインピーダンスを有する。フィールドコイルの感度は、非常に少ないコストで巻かれた巻線の数によって制御可能である。
【００２０】
さらに別の有利な実施形態によれば、前記各フィールドコイルに１つのコンデンサが割り当てられており、該コンデンサは前記フィールドコイルと供に共振回路を形成し、該共振回路によって信号としての機能を果たす電界の周波数に調整される。これによりフィールドコイルの感度は格段に向上する。
【００２１】
さらに本発明の別の有利な実施形態によれば、前記制御装置が結合素子を有しており、該結合素子を用いて信号が乗員の体内に入力結合可能である。前記結合素子は、例えば車両シートに設けられていてもよいし、あるいは前記結合素子は、ステアリングホイールに設けられていてもよい。
【００２２】
自動車内に存在する様々な乗員ないし様々な車両シートに対応付けられた信号の特定化が、それぞれの信号の予め設定可能なタイムシーケンスを用いて実現されるならば、コストのかからない技術的構造の手段を用いて、自動車内に存在する様々な乗員の区別が達成可能となる。それにより、例えば著しく長い時間間隔をおいて再び運転席に割り当てられた信号が送信される前に、まず運転席に割り当てられた信号が送信され、その後所定の間隔をおいて助手席に割り当てられた信号が送信され、同じ時間間隔をおいて右後方座席に割り当てられた信号が送信され、その後で同じ時間間隔をおいて後部中央座席に割り当てられた信号が送信され、さらにその後同じ時間間隔をおいて左後方座席に割り当てられた信号が送信される。その際様々な乗員ないし車両座席に割り当てられた信号間のさらなる区別は不要である。
【００２３】
本発明による制御装置の別の有利な構成例によれば、前記第１の入力結合素子と前記第２の入力結合素子は、それらの検出する信号強度が、所定の間隔のもとで、例えば所定の反応間隔（Schaltabstand/reacting distance）のもとで、それらと信号源との間において同じ大きさとなるように設計されている。相応に設計された入力結合素子を用いることにより、距離に依存したスイッチを形成することが回路技術的に非常に簡単になる。それにより、受信装置によって検出された信号強度からの商の形成は不要となる。なぜなら制御装置において、商が値１を上回っているか又は下回っているか、あるいは２つの入力結合された信号のどちらが大きいかないしは強いかを決定するだけでよくなるからである。このために必要とされることはただ簡素な比較器を準備するだけである。信号源の間隔が所定の間隔ないし切り替え間隔よりも大きいならば、信号源からより離れた方の入力結合素子の信号は、信号源により近い方の入力結合素子の信号よりも大である。信号源と入力結合素子との間の間隔距離が、予め定められた所定の間隔ないし反応間隔に正確に相応するならば、２つの入力結合素子の信号強度は正確に同じ大きさとなる。信号源と２つの入力結合素子の間の間隔距離が所定の間隔ないし反応間隔よりも小さいならば、信号源により近い方の入力結合素子の信号の信号強度は、信号源からより離れた方の入力結合素子の信号強度よりも大となる。
【００２４】
信号源からより離れた方の入力結合素子のフィールドプレートとフィールドコイルを、信号源により近い方の入力結合素子のフィールドプレートとフィールドコイルよりも、面積的に見て相応に大きく構成するか、より多くのビンディングを有するように構成すれば、入力結合素子の相応の仕様が技術的にも構造的にも少ないコストで実現される。
【００２５】
信号源により近い方の入力結合素子が相応に設計され後置接続された信号減衰器を有するならば、前述したような入力結合素子の設計が技術的にも構造的にさらに簡単な形式で達成される。
【００２６】
以下では本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】自動車における操作素子の本発明による制御装置の実施形態の基本原理を示した図
【実施例】
【００２８】
乗員１は、車両シート２上に着席しており、当該車両シート２を備え、その他は図示されていない自動車内には、操作素子３が設けられている。この操作素子３は後置接続された機器の起動、操作、制御等に用いられる。例えば操作素子３としてセレクトレバーのスイッチングつまみが設けられていてもよい。
【００２９】
前記操作素子３は受信装置４を有している。この受信装置４を用いて、車両シート２上に存在する乗員１が操作信号を当該操作素子３に入力し得る。
【００３０】
本発明による制御装置の図示の実施例によれば、車両シート２の内部若しくは表面に結合素子５が設けられており、この結合素子５を用いて乗員１の体内に特定の信号が入力可能である。ここでの信号とは、本発明による制御装置の場合、有利には電気的信号である。従って乗員１の体はほぼ信号源になる。
【００３１】
一方の側における乗員１ないし信号源の一部を形成する乗員１の手と、もう一方の側における操作素子３との間の離間距離Ｅを、前記乗員１内へ入力結合された信号の信号強度に左右されることなく高い信頼性のもとで求めるために、前記操作素子３の受信装置４は、第１の入力結合素子６と第２の入力結合素子７とを有している。
【００３２】
これらの２つの入力結合素子６，７は、評価軸線８上に配置されている。前記２つの入力結合素子６、７は互いに予め定められた所定の間隔距離Ａを有している。
【００３３】
なおここでは、結合素子５を介して前記乗員１内へ入力される電気的な信号が車両シート２毎に特定され、特徴付けられることを述べておく。前記受信装置４の前記第１の入力結合素子６と前記第２の入力結合素子７とが接続されている、前記受信装置４の評価ユニット９においては、そのつどの受信信号と各車両シートとの対応付けが実施可能である。そのように構成された近距離通信によって、前述したような操作素子３の制御装置が次のような状態に置き換わる。すなわち操作素子３が操作された場合に、自動車内に存在している乗員１の誰がその操作素子３を使用しているかを特定する状態である。とりわけここでは自動車のドライバーと当該自動車内にいるその他の乗員との間の区別が行われ得る。これにより、専ら自動車ドライバーによって行われた所定の操作過程と、自動車ドライバーによらずに行われたその他の操作過程の区別が保証される。
【００３４】
図示の制御装置の実施例によれば、受信装置４の評価ユニットにおいて、受信装置の第１の入力結合素子６において検出された信号強度と、受信装置４の第２の入力結合素子７において検出された信号強度の商が形成される。
【００３５】
評価ユニット９内では、乗員１の体内に入力結合された信号に由来する電気的ないし磁気的信号領域の勾配が評価され、その際にはマクスウェルの方程式に応じて磁界が電界と関連付けられる。
【００３６】
相応に図示の実施形態のケースでは、信号として電界が乗員１の体内に入力結合され、その際には受信装置４の第１の入力結合素子６と第２の入力結合素子７とが磁気センサないしフィールドコイル６，７として磁界の評価のために構成されている。
【００３７】
前記フィールドコイル６，７の代わりに、フィールドプレートが設けられていてもよい。但しフィールドコイル６，７としての入力結合素子６，７の構成では、フィールドコイル６，７によって検出された信号のポテンシャルフリーの評価が可能になる。その上さらにフィールドコイル６，７は、代替的に使用されるフィールドプレートよりも格段に低いインピーダンスを有している。
【００３８】
操作素子３の受信装置４に対する要求プロファイルに応じて、フィールドコイル６，７として構成された入力結合素子６，７には相応の数の巻かれた巻線が備わっている。
【００３９】
感度を高めるために、フィールドコイルとして構成された入力結合素子６，７が、付加的に設けられたコンデンサと供に共振回路を形成し、この共振回路によって乗員１の体内に入力された電気信号の周波数に調整することも可能である。
【００４０】
電界又は磁界は、フィールドないし信号源との間隔距離が増加すればするほど小さくなる勾配と供に低下するので、受信装置４の評価ユニット９においては、操作素子３と信号源（例えば乗員１の手）との間の離間距離Ｅが正確に検出できる。この正確な検出は、操作素子３の受信装置４において受信された、乗員１の体内へ入力された電気信号の信号レベルに依存することなく可能である。
【００４１】
図面中に原理的に示されている、評価軸線８上の２つのフィールドコイル６，７の相前後した配置構成は、第１のフィールドコイル６が第２のフィールドコイル７に対して磁界ないし電界を遮蔽することを回避している。
【００４２】
受信装置４の評価ユニット９における評価は、２つの入力結合素子６，７ないしフィールドコイル６，７における信号強度の簡単な測定と検出によって行われる。評価に対する測定尺度として検出された２つの信号強度の商が用いられる。それに応じて離間距離Ｅの評価ないし算出は、専ら、前記フィールドコイルないし入力結合素子６，７において検出された２つの信号の比に依存し、絶対信号強度には依存しなくなる。重要なのは、前記２つの入力結合素子６，７の間の間隔距離Ａの設定と特定である。
【００４３】
電気信号が結合素子５を介して乗員１の体内へ入力する際に発生し得る何らかの可変結合要因は、操作素子３の受信装置４内における評価に関連してもはや重要ではなくなる。乗員１の人体の伝送特性も、例えば手袋の使用も、絶対信号強度を除いて、受信装置４の評価ユニット９内で形成される商には影響を及ぼさない。
【００４４】
信号源ないしフィールド源と操作素子３との間の離間距離Ｅが小さければ小さいほど、入力結合素子６，７を用いて検出された２つの信号から形成される商は大きくなる。この商は前記離間距離Ｅの検出ないし算出に対する基礎として用いられる。
【００４５】
前述してきた実施例では、結合素子５（これを介して電気信号が乗員１の体内に入力される）が車両シート２に設けられている。もちろん前記結合素子５は、車両シート２に取付ける代わりに例えばステアリングホイールに取付けることも可能である。
【００４６】
前述した実施形態においては、相互に間隔を置いて評価軸線上に配置されている前記入力結合素子６，７が同一に構成されている。但しこのことは技術的に次のような欠点を有している。すなわち信号源、例えば乗員１の手から、より離れている方の入力結合素子７が著しく減衰した信号強度の信号しかピックアップできないことである。そのため後続の信号処理ユニットないし評価ユニット９においては、とりわけ当該入力結合素子７に対してはより多くの信号増幅が必要とされる。しかしながら２つの入力結合素子６，７に対して同一の信号パスが用いられる場合には、技術的に有利となる。
【００４７】
これについては本発明による制御装置のさらに別の実施形態によれば、入力結合素子６，７が次のように設計される。すなわち前記信号源と２つの入力結合素子６，７との間で、予め設定され得る所定の間隔ないし所定の反応間隔のもとで、最後に入力した信号が同じ大きさとなるように設計されている。このことはフィールドプレートを備えた入力結合素子６、７の場合に例えば次のことによって実現され得る。すなわち信号源からより離れている方の入力結合素子７のフィールドプレートを、信号源により近い方の入力結合素子６のフィールドプレートよりも面積的に相応に大きく設計することによって実現される。入力結合素子６がフィールドコイルを備えている場合には、信号源からより離れている方の入力結合素子７のフィールドコイルは、信号源により近い方の入力結合素子６のフィールドコイルよりも相応に多くのビンディングを有し得る。
【００４８】
代替的に信号源により近い方の入力結合素子６は、相応に設計された後置接続される信号減衰器を備えていてもよい。
【００４９】
前記入力結合素子６，７が、前記入力結合素子６，７から評価ユニットへ転送された信号強度が当該入力結合素子６，７と信号源との間で、所定の間隔ないしは所定の反応のもとで、同じ大きさとなるように設計されている場合には、回路技術的に特に簡単に、離間距離に依存するスイッチを形成することが可能となる。２つの信号強度の間で商を形成することは余分になる。なぜなら、当該信号強度間の商が、値１以上であるか否か、又は値１以下であるか否か、だけを区別するだけでよいからである。このことは、前記信号強度のうちのいずれが大きいのかを決定することに相応している。これに対しては簡単な比較器で十分である。
【００５０】
信号源ないし乗員１と、操作素子３との間の離間距離Ｅが所定の間隔ないし所定の反応間隔よりも大きいときには、信号源ないし乗員１からより離れた方の入力結合素子７の信号強度が、信号源ないし乗員１により近い方の入力結合素子６の信号強度よりも大である。
【００５１】
前記離間距離Ｅが予め定められた所定の間隔ないし反応間隔に相応する場合には、前記２つの信号強度は同じ大きさである。
【００５２】
前記信号源ないし乗員１と、前記受信装置４との間の離間距離Ｅが所定の間隔ないし所定の反応間隔よりも小さいときには、信号源ないし乗員１により近い方の入力結合素子６の信号強度が、信号源ないし乗員１からより離れた方の入力結合素子７の信号強度よりも大である。
【符号の説明】
【００５３】
１      乗員
２      車両シート
３      操作素子
４      受信装置
５      結合素子
６      第１の入力結合素子
７      第２の入力結合素子
８      評価軸線
９      評価ユニット
Ａ      間隔距離
Ｅ      離間距離
【図１】
2013193737.tif 000003