(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口（１０、１５）を有するインクリメントホイール（５）を有し、光源（２０）の光が前記開口（１０、１５）を通って出射し、前記２つの開口（１０、１５）の間にそれぞれ光を通さないウェブ（２５、３０）が配置されている、光学的インクリメント発信器（１）において、
ただ１つの光受信器（３５）が設けられており、
該光受信器（３５）で光源（２０）の光が開口（１０、１５）を介して受信され、
前記開口（１０、１５）及び前記ウェブ（２５、３０）が少なくとも２つの異なる大きさで設けられており、
前記光受信器（３５）が、前記インクリメントホイール（５）の回転方向に依存して開口及びウェブの大きさに関して開口（１０、１５）とウェブ（２５、３０）の異なる列を検出し、
前記開口（１０、１５）とウェブ（２５、３０）の検出された列と前もって与えられたパターン（４０、４５）とを比較することにより前記インクリメントホイール（５）の回転方向を検出し、
前記開口（１０、１５）とウェブ（２５、３０）の大きさは、前記インクリメントホイール（５）上で周期的に交番しており、
前記開口（１０、１５）とウェブ（２５、３０）の周期は、それぞれパターン（４０、４５）として２つの回転方向に対して前もって決められており、
前記開口（１０、１５）とウェブ（２５、３０）は複数の周期で、前記インクリメントホイールに設けられている、ことを特徴とする光学的インクリメント発信器。
【請求項２】
回転つまみ（５０）が伝動装置（５５）を介してインクリメントホイール（５）に連結されており、前記伝動装置（５５）の変速比が、光受信器（３５）が前記回転つまみ（５０）の操作の際に開口（１０、１５）及びウェブ（２５、３０）の最小値を検出するように選択されることを特徴とする請求項１に記載の光学的インクリメント発信器（１）。
【請求項３】
光受信器（３５）が、回転方向に依存して１つの周期長で開口（１０、１５）とウェブ（２５、３０）の異なる列を該開口とウェブの大きさに関して検出することを特徴とする請求項１に記載の光学的インクリメント発信器（１）。
【請求項４】
光受信器（３５）が、インクリメントホイール（５）の回転運動の際に少なくとも１つの周期長で開口（１０、１５）及びウェブ（２５、３０）を検出することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の光学的インクリメント発信器（１）。
【請求項５】
インクリメントホイール（５）の動作中に生じる回転角が、検出された開口（１０、１５）とウェブ（２５、３０）の数から検出可能であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の光学的インクリメント発信器（１）。
【請求項６】
光源（２０）が赤外線発光ダイオードとして構成されており、光受信器（３５）が赤外線ホトダイオードとして構成されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の光学的インクリメント発信器（１）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開口を有するインクリメントホイールを有し、光源の光が開口を通って出射し、２つの開口の間にそれぞれ光を通さないウェブが配置されている光学的インクリメント発信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
未だ未公開のドイツ特許出願第１９７１７２１５．６号明細書から、光源の光が出射する複数の開口を有するインクリメントホイールを具備した光学的インクリメント発信器が既に公知である。ここでは２つの隣接した開口がそれぞれ１つの光を通さないウェブによって相互に隔てられている。この光学的インクリメント発信器はさらに２つの光受信器を具備しており、これら２つの光受信器はインクリメントホイールの動作の際に回転方向に依存して位相のずれが生じた信号パルスを送出する。２つの光受信器には、開口の１つを介して光が供給されるにすぎない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、製造コストとスペースを節約したインクリメント発信器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、ただ１つの光受信器が設けられており、該光受信器で光源の光が開口を介して受信され、開口及び前記ウェブが少なくとも２つの異なる大きさで設けられており、光受信器が、インクリメントホイールの回転方向に依存して開口及びウェブの大きさに関して開口とウェブの異なる列を検出し、前記開口とウェブの検出された列と前もって与えられたパターンとを比較することにより前記インクリメントホイールの回転方向を検出し、前記開口とウェブの大きさは、前記インクリメントホイール上で周期的に交番しており、前記開口とウェブの周期は、それぞれパターンとして２つの回転方向に対して前もって決められており、前記開口とウェブは複数の周期で、前記インクリメントホイールに設けられている、ことにより解決される。
【０００５】
従属請求項に記載の方法により、メインクレームに記載の光学的インクリメント発信器の有利な実施形態および改善が実現可能である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に本発明を実施の形態に基づき図を用いて詳細に説明する。
【０００７】
図２に、例えば音量調節のためにカーラジオに設けられる光学的インクリメント発信器１が示されている。図２において横断面略図で示した光学的インクリメント発信器１はインクリメントホイール５を具備しており、インクリメントホイール５は軸線６０の回りを回転可能に支承されている。伝動装置（ギヤー装置）５５を介してインクリメントホイール５が回転つまみ５０と連結されており、この回転つまみ５０によりユーザーが、電気装置の操作機能または操作機能の機能値を調整することたとえばカーラジオの音量調整することが可能になる。
【０００８】
図１ではインクリメントホイール５はディスク形に構成されており、インクリメントホイール５は中心７０に対して同心な、ウェブ２５、３０によって相互に隔てられた順次連続する開口１０、１５から成るリング部を有している。ウェブ２５、３０は光を通さない材質によって構成されている。開口１０、１５はそれぞれ大きさが異なる。図１において、大きい方の開口は参照番号１０で示されており、小さい方の開口は参照番号１５で示されている。これに相応してウェブ２５、３０もそれぞれ大きさが異なる。大きい方のウェブは参照番号２５で示されており、小さい方のウェブは参照番号３０で示されている。図１の実施形態では、開口１０、１５とウェブ２５、３０とが周期的に配置されており、１周期長は４分円にわたって延在しており、従って図１に全部で４周期長が示されている。
【０００９】
インクリメントホイール５は光電検出系６５の中に配置されており、光電検出系６５は例えば発光ダイオードとして形成されている光源２０と、例えばホトダイオードとして形成されている光受信器３５とを含んでいる。このとき、光源２０および光受信器３５は例えば赤外線波長領域で動作する。光源２０および光受信器３５は、開口１０、１５及びウェブ２５、３０の高さに設けられており、従って光受信器３５に開口１０、１５を介して、対向している光源２０からの光が供給される。このとき光受信器３５は、光源２０と光受信器３５との間に開口１０、１５が位置している場合の最大輝度を検出し、光源２０と光受信器との間にウェブ２５、３０が設けられている場合の最小輝度を検出する。
【００１０】
図１では、大きい開口１０は小さい開口１５の２倍の幅を有しており、大きいウェブ２５は小さいウェブ３０の２倍の幅を有している。このようにして、インクリメントホイール５の回転速度が一定であると、大きい方の開口１０は小さい方の開口１５の２倍の長さで光受信器３５によって検出され、大きい方のウェブ２５は小さい方のウェブ３０の２倍の長さで光受信器３５によって検出される。インクリメントホイール５が回転すると、その際光電検出系６５によって順次交互に開口１０、１５とウェブ２５、３０が走査される。そのため、インクリメントホイール５が軸線６０の回りを回転する際に、インクリメントホイール５の開口１０、１５及びウェブ２５、３０を有するリング部は、光源２０と光受信器３５との間に正確に配置される。
【００１１】
図３に、光学的インクリメント発信器１のブロック回路図が示されている。ここでは、光源２０から放射される光がインクリメントホイール５の開口１０、１５を介して光受信器３５に供給され、検出される。光受信器３５から発生され、その振幅において検出された輝度に比例した信号が評価装置７５に供給される。この評価装置７５は、インクリメントホイール５の回転運動の回転方向および回転角を求め、相応の機能または機能値を調整することができる。
【００１２】
その際、光受信器３５から評価装置７５に供給される信号は閾値操作よってディジタル化され、従って、輝度経過が０と１とから成るビット列８０に変換される。大きい開口１０の検出によって、ビット列８０において２つの連続する１が供給される。大きいウェブ２５の検出によって、ビット列８０において２つの連続する０が供給される。小さい開口１５の検出によって、ビット列８０において１つの１が供給され、小さいウェブ３０の検出によって、ビット列８０において１つの０が供給される。
【００１３】
検出された輝度経過に基づいて光受信器３５から発生され、評価装置７５に供給されるビット列８０は、評価装置７５において、インクリメントホイール５の回転方向を検出するためにたとえば評価装置７５に記憶されているパターン４０、４５と比較される。ただしパターン４０、４５を、評価装置７５に対応して配置されたメモリのなかに記憶することも可能である。このとき第１のパターン４０は、時計回り方向とは逆方向の、図１のインクリメントホイールの回転方向を識別するために用いられ、第２のパターン４５は、時計回り方向の、インクリメントホイール５の回転運動を識別するために用いられる。しかしながらこのとき２つのパターン４０、４５に対して、開口１０、１５及びウェブ２５、３０の１つの列のそれぞれ１周期長を記憶することで十分である。
【００１４】
図５（ａ）に、評価装置７５に供給されるビット列８０の１つの例が示されている。図５（ｂ）には、第１のパターン４０のための１つの例が示されており、図５（ｃ）には、第２のパターン４５のための１つの例が示されている。
【００１５】
図４に評価装置７５の機能のフローチャートが示されている。この場合プログラムステップ１００において、第１のパターン４０が、光受信器３５から評価装置７５に供給されるビット列８０にわたってシフトされる。プログラムステップ１１０にて、第１のパターン４０がビット列８０の一部と同じであるかどうかが検査される。イエスの場合、プログラムステップ１１５に進み、ノーの場合、プログラムステップ１２０に進む。プログラムステップ１１５にて、インクリメントホイール５の回転運動が時計回り方向と逆方向であることを検出する。
【００１６】
プログラムステップ１２０において、第２のパターン４５がビット列８０にわたってシフトされる。プログラムステップ１３０にて、第２のパターン４５がビット列８０の一部と同じであるかどうかが検査される。イエスの場合、プログラムステップ１３５に進み、ノーの場合、プログラムステップ１４０に進む。プログラムステップ１３５にて、インクリメントホイール５の回転運動が時計回り方向であることを検出する。
【００１７】
プログラムステップ１１５からプログラムステップ１２５へと、プログラムステップ１３５からプログラムステップ１２５へとのブランチがある。プログラムステップ１２５では、ビット列８０において０−１移行の数がインクリメントホイール５の回転運動の回転角の尺度として求められ、所属の操作機能あるいは所属の操作機能値の相応するインクリメント又はディクリメントを示す。プログラムステップ１４０にて、新しいビット列８０の到来を待機する。引き続いてプログラムステップ１００に再び戻る。
【００１８】
ビット列８０がパターン４０、４５のどちらとも一致しない場合には、インクリメントプロセス又はディクリメントプロセスは評価装置７５によって開始されず、従って、回転方向を評価するために新たなビット列８０が必要であり、ひいてはインクリメントホイール５の新たな回転プロセスが必要である。しかしながら付加的にインクリメントホイール５の回転速度を評価することもできるので、種々の回転速度においてインクリメントホイール５の１回転の間にビット列８０に生じる誤りが検知される。
【００１９】
インクリメントホイール５の回転方向を検出するために、ビット列８０が２つのパターン４０、４５と比較できるように、ビット列８０が少なくとも１つの周期長を有していることが必要である。このことは、伝動装置５５を相応して選択された変速により保証される。従って回転つまみ５０の最小の回転運動により、連続した開口１０、１５およびウェブ２５、３０の少なくとも１つの周期長を走査することが光電検出系６５によって行われる。このようにビット列８０はいかなる場合にも、２つのパターン４０、４５と比較されるのに十分な長さを有している。
【００２０】
ビット列８０を２つのパターン４０、４５と比較するために、ビット列８０から任意の位置で１周期長が取り出され、周期的に相応するパターン４０、４５と比較される。２つのパターン４０、４５のどちらもビット列８０と一致しない場合、ビット列８０が十分な大きさであると、相応するパターン４０、４５と比較するために別の部分を取り出すこともできる。従って、インクリメントホイール５の回転速度の変化によって生じる開口１０、１５またはウェブ２５、３０の幅のエラーのある検出の場合にも、ビット列８０から誤差のない周期長が取り出されるかぎり、回転方向の検出方法が得られる。
【００２１】
図５（ａ）の実施形態において、ビット列８０が次のような構造を有している。
【００２２】
０−１−００−１−００−１−０−１−００−１−０−１−０−１１−０−１−００−１
図５（ｂ）では、第１のパターン４０が図１の１周期長に基づいて次のような構造を有している。
【００２３】
００−１−０−１−０−１１−０−１−００−１−００−１−０−１
図５（ｃ）では、インクリメントホイール５の回転運動のための第２のパターン４５が、図５（ｂ）の第１のパターン４０と逆の順序で互いに逆方向の構造を有している。
【００２４】
１−０−１−００−１−００−１−０−１１−０−１−０−１−００
この実施形態では、図４のプログラムステップ１１０において、第１のパターン４０とビット列８０の１部との間に一致が検出され、従って、時計回り方向とは逆方向にインクリメントホイール５の回転運動が検出される。
【００２５】
開口１０、１５およびウェブ２５、３０がそれぞれ異なる大きさである必要はない。開口１０、１５又はウェブ２５、３０のどちらかが２つの異なる大きさで設けられていれば十分である。しかしながら、開口１０、１５又はウェブ２５、３０を２つ以上の種々の大きさで設けることも可能である。
【００２６】
前記周期長を、回転方向に依存して開口及びウェブの大きさに関して開口及びウェブの異なる列が求められるように選択することが望ましい。その際、それぞれの列は対応する回転方向に対して特徴的でなければならない、つまりそれぞれの列は相応する回転方向の場合にのみ検出可能にすべきである。最大周期長として、インクリメントホイール５に設けられている開口１０、１５及びウェブ２５、３０の列全体が用いられる。さらに伝動装置５５の変速を、回転つまみ５０の動作の際に光受信器３５によって検出される開口１０、１５及びウェブ２５、３０の最小数が１周期長より大きくなるように選択することも可能である。従って、開口１０、１５及びウェブ２５、３０の検出の際の誤りは、冗長情報により場合によって補償することができる。
【００２７】
赤外線波長領域の代わりに、光源２０及び光受信器３５のために別の、たとえば可視光線の波長領域を用いることも出来る。
【００２８】
本発明の光学的インクリメント発信器１は、カーラジオにおける操作機能および機能値の調整に限定されず、一般に、調整可能な操作機能および機能値を有する全ての電気装置に適用される。
【００２９】
【発明の効果】
有利には、回転つまみが伝動装置を介してインクリメントホイールに連結されており、伝動装置の変速が、光受信器が回転つまみの動作の際に開口及びウェブの最小数を検出するように選択される。このようにして、回転つまみの僅かな回転の際に多数の開口及びウェブが検出される。従って、回転方向の誤りのない検出と実施すべきインクリメントステップの数の正確な測定とが可能である。さらに、できるだけ大きな最小数を予め設定することにより回転つまみの回転運動の高い分解能が得られ、そのような場合に、回転運動の種々の速度の、異なる大きさの開口及び／又はウェブの検出への影響が低減可能である。なぜなら多数の検出される開口及びウェブに基づいて回転方向に関して冗長な情報が、誤り検出のために評価されるからである。
【００３０】
別の利点は、開口及びウェブがその開口及びウェブの大きさに関してインクリメントホイール上で周期的に交互に変化していることにある。この構造により、周期性によって付加的に冗長情報が回転運動の際に形成されることにより、誤り検出はさらに改善される。また、この構成によりインクリメントホイールの製造が簡単化される。
【００３１】
さらに別の利点は、光受信器が、回転方向に依存して１つの周期長で開口及びウェブの異なる列を該開口及びウェブの大きさに関して検出することにある。この方法で、インクリメントホイールの回転方向を求めるために周期長を評価することのみが必要であるにすぎず、従って特に回転方向の迅速な検出が可能である。
【００３２】
さらに別の利点は、光受信器が、インクリメントホイールの回転運動の際に少なくとも１つの周期長で開口及びウェブを検出することにある。このようにして、インクリメントホイールの回転方向の検出が保証される。
【００３３】
同時に、光源が赤外線発光ダイオードとして構成されており、光受信器が赤外線ホトダイオードとして構成されていることは有利である。この構造により、２つのパターンのための記憶場所のコストが最小に制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクリメントホイールの略線図である。
【図２】光学的インクリメント発信器の横断面略図である。
【図３】光学的インクリメント発信器のブロック回路図である。
【図４】光学的インクリメント発信器の評価装置のためのフローチャートを示す。
【図５】開口およびウェブの検出された列と、前もって与えられたパターンの列との１つの例を示す。
【符号の説明】
１  光学的インクリメント発信器
５  インクリメントホイール
１０、１５  開口
２０  光源
２５、３０  ウェブ
３５  光受信器
５０  回転つまみ
５５  伝動装置
６０  軸線
６５  光電検出系
７０  中心
７５  評価装置
【図１】
0004253373.tif 000002
【図２】
0004253373.tif 000003
【図３】
0004253373.tif 000004
【図４】
0004253373.tif 000005
【図５】
0004253373.tif 000006