JPH09502057A - マイクロプロセッサを用いた光学的回転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 受光器（５２），受光器（５２）から放射状に一定間隔離れて配置する複数の光源（５４），光源（５４）から受光器（５２）へ光を向ける手段、及び、指導子（１４）を回転させる手段を有する光指導子によって構成され、それによって選択的に光源（５４）から受光器（５２）へ光を向ける回転制御装置を提供する。本発明の別の面においては、光学的回転装置は、受光器（５２）の４つの側面、及び、光源の４つの側面を囲む不透明な材料から作られるアイソレータによってさらに構成される。本発明のさらなる面として光指導子は、光源（５４）から受光器（５２）に光を向けるための反射物（４６）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロプロセッサを用いた光学的回転制御装置 発明の分野 本発明は一般に光学的回転制御装置に関し、さらに詳しくは、無線周波数通信 装置のための光学的回転制御装置に関する。 発明の背景 電子装置のためのスイッチ、及び、他の調整用つまみ（ｃｏｎｔｒｏｌｓ）は 、一般に複数の部品を必要とする別々の組立部材である。部品の総数がより多く なり、装置だけでなくコストも収容することが要求される装置の大きさ、および 、空間の増大が一般に必要となる。さらに、部品の総数の増大により、信頼性の 面の減少が生ずる。多くの部品からなる別々の調整用つまみは、電子装置と相互 接続する事が難しい。別々の調整用つまみは、残りの電子装置に制御部材から作 られた別個の相互接続が必要であり、一般には、ＰＣＢ（印刷回路基板：Ｐｒｉ ｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）上に収容される。相互接続は、フレッ クス回路（ｆｌｅｘ ｃｉｒｃｕｉｔ），手でハンダ付けされた接合部（ｈａｎ ｄ ｓｏｌｄｅｒｅｄ ｊｏｉｎｔｓ）および配線接続（ｗｉｒｅ ｃｏｎｎｅ ｃｔｉｏｎ）を必要とし、これらすべてはコスト及び電子装置の大きさを増大さ せる。これらの相互接続は、携帯無線機のような小さな電子装置においてしばし ば高価な（ｐｒｅｍｉｕｍ）である貴重な空間を消費する。さらに、これらの相 互接続は、組立工程を困難にし、ＰＣＢの不純物（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ）及び接続不良（ｃｏｎｔａｃｔ ｆａｉｌｕｒｅ）によって起こる品質の問題 の可能性が生ずる。時間をかけ、そのような接続の品質を下げ、使用する結果、 信頼性のない制御装置ができる。 周知の技術である光学制御装置は、複合的な多数の光源（ｌｉｇｈｔ ｓｏ ｕｒｃｅ）、および／または、複合的な多数の受光器（ｌｉｇｈｔ ｒｅｃｅｐ ｔｏｒ）を一般に必要とする。少なくとも一つの受光器が各制御状態に必要とさ れる。従って、従来の光学装置は、高価な基板の空間 を必要とし、高価になる。さらに、従来の光学装置は、動き出したときに絶対的 な位置表示（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を 提供しない。換言すれば、そのような従来の光学装置は、未知の状態から適切な 情報を与えるだけである。あるいは、光学受信機に反射した光の強度を計測する 光学制御装置もまた周知であり、この件に関してはブラナン他による米国特許番 号４，９６４，６９３号に開示される。そのような装置は、反射した光の強度を 計測することができる適切な回路構成を必要とする。 消費者は、より小さくより信頼性の高い制御装置を要求するので、簡単に製 造でき装置の中の小さな部分しか専有しない絶対的な位置表示器としての信頼性 の高い光学スイッチの必要性が生ずる。 発明の概要 図面の簡単な説明 第１図は、本発明による光学的回転制御装置の断面図である。 第２図は、本発明による放射状配列の平面図である。 第３図は、本発明による第２実施例の放射状配列の斜視図である。 第４図は、本発明による別の実施例の光指導子（ｌｉｇｈｔ ｄｉｒｅｃｔｏ ｒ）の斜視図である。 第５図は、本発明による別の実施例の放射状配列の平面図である。 第６図は、第５図に示す別の実施例によるＬＥＤおよびフォトトランジスタの ためのタイミング図である。 第７図は、第５図に示す別の実施例によるフォトトランジスタおよび複数のＬ ＥＤのためのタイミング図である。 第８図は、第５図にの別の実施例による別の実施例の概略図である。 発明の詳細な説明 第１図は、本発明による光学的制御装置１０の断面図を示す。制御装 置１０は、無線機筐体１６の中のフレキシブル回路又はＰＣＢ（印刷回路基板） などの回路組立部品の上に搭載された放射状の配列１２を含む。ノブ２０は、音 量やチャネル撰択などの無線機のパラメータを制御するために無線機筐体１６の 外側に位置する。ノブ２０の中に搭載されるものは、光指導子１４である。光指 導子１４は、無線機筐体１６を介して伸張し、放射状配列１２と一定間隔を置く か、回路組立部品１８状の放射状配列１２と回転可能に接続する。あるいは、光 指導子１４は、回転可能に無線機筐体に付き、放射状配列を超えて回転できるよ うに一定間隔を置く。 第２図に本発明による放射状配列の好適な実施例を示す。示される放射状配列 １２は、円形であるが、半円形でも又は、中心開口部３４の周りに８つの放射状 に位置する開口部３６によって囲まれるアイソレータ部２６の放射状の模様が中 心開口部３４で定義されれば、どのような形状でも可能である。応用例によって は、中心開口部３４の周りに位置する開口部３６の放射の数は変化してもよい。 アイソレータ部２６の中心開口部３４は、ＬＥＤ（光放射ダイオード）などの光 源を受信（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ）および絶縁（ｉｓｏｌａｔｉｎｇ）するための ものである。中心の開口部３４の周りに８つの放射状に配列した開口部３６は、 受信及び、絶縁するためのフォトトランジスタ又はフォト・ダイオード２４など の受光器である。 アイソレータ部分２６は、どのような不透明な材料（ｏｐａｑｕｅｍａｔｅ ｒｉａｌ）から出来ていてもよい。フォトトランジスタ２４は、放射状に配列し た１２のアイソレータ部分２６の中にセットされる。それぞれのフォトトランジ スタ２４は、アイソレータ部分２６の不透明な材料によって４つの側面を囲まれ る。ＬＥＤ２２は、同様にアイソレータ部分２６の不透明な材料によって４つの 側面を囲まれる。放射状の配列と一定間隔に配置された光指導子１４が、一度に ＬＥＤ２２から１つか２つのフォトトランジスタ２４に可視又は赤外の光に向く ようにアイソレータ部分２６は、設計される。アイソレータ部分２６は、励起し た（ｅｘｃｉｔｉｎｇ）フォトトランジスタ２４から包囲した光を保持する。ア イソレータ部分２６は、フレキシブル回路やＰＣＢ１８などの回路組立部品に個 別に粘着力を有し接着される。フォトトランジスタ２４からの信号は、放射状の 配列１２及びマイクロプロセッサ又はコントローラの下を走る回路の配線によっ て、無線機のマイクロプロセッサ又はコントローラに直接出力される。球状の頂 面又は他の適切な材料である一般的な透明なエポキシは、保 護するための被覆としてＬＥＤ２２，フォトトランジスタ２４及びワイヤ・ボン ディングを覆う。 本発明の第２実施例において、放射状の配列１２'は、選択的に金属化する （即ち、第３図に示すような３次元のモールドされた回路）個別にモールド内包 された回路キャリア部品(ｍｏｌｄｅｄ-ｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｒｒｉｅｒ ｐｉｅｃｅ) であってもよく、全体の回路キャリア部品は、回路組立部品上に リフローはんだ（ｒｅｆｌｏｗ ｓｏｌｄｅｒｅｄ）又は表面実装することが出 来る。片持ち梁（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）３０は、光指導子１４を放射状の配列 １２'に回転可能に接続し、使用される。フック４０は、光指導子１４のスナッ プ取付け配列（ｓｎａｐ ｆｉｔ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の補助として使用され る。ガイド３２は、放射状の配列１２'上にぴったり付く場合に、光指導子１４ が正確に回転するように使用される。 ロジック・ダイ（ｌｏｇｉｃ ｄｉｅ）３８は、放射状の配列１２'のアイ ソレータ部分２６に不可欠（ｉｎｔｅｇｒａｌ）で、回路組立部品１８上に別々 に搭載される。ロジック・ダイ３８は、フォトトランジスタ２４からの入力を受 信し、入力による別々の制御状態を無線機のマイクロプロセッサに出力する。ロ ジック・ダイ３８は、励起されたフォトトランジスタ２４を復号化し、それに従 って所望の制御状態を出力する。真理値表（ｔｒｕｔｈ ｔａｂｌｅ）に基づく 簡単な復号化形式は、ロジック・ダイ３８の中で実行することができる。複数の スイッチ入力がスイッチ出力に組み合わされた符号化に不可欠な集積回路は、周 知であり、特に米国特許第５、１５３、３１９号にスイッチの組立機構が開示さ れる。不可欠なデジタル復号化形式を使用することによって、本発明による好適 な実施例は、従来のアナログ制御装置より干渉および雑音に対する抵抗力が増す 。 第４図に本発明による光指導子１４の斜視図を示す。光指導子１４は、ＬＥ Ｄ２２からの光をフォトトランジスタ２４に反射するための反射部分４６又は凹 形の表面を有する円形部分４８を含む。反射部分４６は、実質的には三角形であ り、円形部分４８に伸張する。反射部分４６は、ＬＥＤ２２から１つのフオトト ランジスタ２４、又は、２つのフォトトランジスタ２４への光を反射するように 幾何学的に定義する。本発明の別の面として、光導体（ｌｉｇｈｔ ｐｉｐｅ） 配列は、反射部分４６の代わりに光をフォトトランジスタ２４に向けることがで きる。 光指導子１４は、光指導子１４の円形部分４８を回転させるための軸部分４ ４を含む。軸部分４４は、円形部分４８に不可欠で、その円形部分４８より小さ い直径を一般には有する。軸部分４４は、無線機筐体１６（第１図に示す）のノ ブに伸張するか、又は、軸部分４４は無線機筐体１６から伸張し、オペレータに よって光学的回転制御装置１０を制御するノブとして機能する。簡単に軸部分４ ４を回転させることによって、オペレータは、無線機の所望の出力を選択する。 動作中において、ＬＥＤ２２は、マイクロプロセッサによってストロボ発光 され、電流ドレインが低減する。光指導子１４は、フォトトランジスタ２４と一 定間隔をおいて配置され、フォトトランジスタ２４は、ＬＥＤ２２からフオトト ランジスタ２４へ光を向ける場合、光が１つ又は２つのフォトトランジスタ２４ に向かうように一定間隔をおいて離れる。従って、図示するように配置される８ つのフォトトランジスタ２４を有する光制御装置１０のための１６の可能な出力 状態がある。好適な実施例において、２つのフォトトランジスタ２４は、偶数番 号を付けられた位置の出力のために使用される。あるいは、光指導子１４および 放射状の配列１２は、ただ１つのフォトトランジスタ２４に光を反射するか、全 くフォトトランジスタ２４に反射させないかできるように設計され、一定の間隔 を空けて配置され、光制御装置１０がスイッチをオンおよびオフした場合に簡単 に使用できる。光指導子１４および放射状の配列１２は、多重化されたフォトト ランジスタ２４の組合せに光を反射するように設計することもできる。光の反射 は、放射状の配列１２上のフォトトランジスタ２４の配列から一定間隔離れて配 置される光指導子１４の表面の機能であり、光指導子１４が回転させ、ＬＥＤ２ ２からフォトトランジスタ２４への光を向ける。従って、多くのフォトトランジ スタ２４および光指導子１４によるどのような多数の絶対的な出力状態もできる 。本発明は、組み合わせ又は単独で励起するフォトトランジスタによる絶対的な 位置制御状態をフォトトランジスタ２４から出力する。スタート・アップ状態で あっても、フォトトランジスタ２４の出力によって、絶対的な状態又は位置を決 定する。 簡単には、不可欠な放射の配列１２は、光源２２，受光器２４，およびアイ ソレータ２６を提供する。光指導子１４は、それに従って、光源に向かう。本発 明は、単一の移動部分（ｍｏｖｉｎｇ ｐａｒｔ）を使用し、光学的回転制御装 置を達成する。従って、縮小された光回転スイッチは、 特に携帯および移動無線機などの、回転制御機能が要求されるどのような装置に おいても、応用例にとって十分に信頼性があり、かつ、小さい光回転スイッチが 提供される。 本発明の別の実施例において、第５図に示すように、光源５４は受光器５２ の周りに配置される場合、受光器５２は放射状の配列５０の中心に位置する。Ｌ ＥＤのような光源５４は、フォトトランジスタ等の受光器５２より一般に小さい 。従って、ＬＥＤの周りのフォトトランジスタの代わりにフォトトランジスタ５ ２の周りを放射状に配置されたＬＥＤ５４によって、空間が節約される。前述の ように、光学的回転装置は、さらに、受光器５２の４つの面および光源５４の４ つの面を囲む、不透明な材料によって作られるアイソレータ５６を含む。 前述し、第４図に示す光指導子１４は、１つの光源５４又は複数の光源５４ からフォトトランジスタ５２への光を選択的に向けることができる。簡潔には、 光指導子１４は、光源５４からフォトトランジスタ５２への光を反射するための 反射部分４６又は凹状の表面を含む。 第６図に、好適な実施例によるＬＥＤ５４、詳しくは、モトローラ社製ＭＬ ＥＤＣ１０００、および、フォトトランジスタ５２、詳しくは、モトローラ社製 ＭＲＤ２００のタイミング図を示す。代表的なＬＥＤ（モトローラ社製ＭＬＥＤ Ｃ１０００）５４は、６００マイクロ秒の立ち上がり／下がり時間を有する。代 表的なフォトトランジスタ（モトローラ社製ＭＲＤ２００）５２は、８マイクロ 秒の立ち上がり／下がり時間を有する。ＬＥＤ５４は、使用者が所望するほど出 来る限り長い間点灯させ続けることができるが、フォトトランジスタ５２は出来 る限り短い時間点灯し、どのＬＥＤ５４がフォトトランジスタ５２を励起させる かを判断させる必要がある。好適な実施例において、第７図に示すように、フォ トトランジスタ５２が５６マイクロ秒間ストロボ発光している間に、各ＬＥＤ５ ４は４２００マイクロ秒間ストロボ発光する。第７図にＬＥＤ５４およびフォト トランジスタ５２が、３つのＬＥＤに対してストロボ発光する周期を示す。マイ クロプロセッサ８２は、フォトトランジスタがストロボ発光し、ＬＥＤ５４又は それらの組合せがフォトトランジスタ５２を励起するかを決定する時間毎の状態 を読む。 第８図に別の実施例の概略図を示す。マイクロプロセッサ８２は、ＬＥＤ５ ４およびフォトトランジスタ５２をともに制御する。上述のように、 各ＬＥＤ５４は、任意の時間間隔で交互にストロボ発光する。好適な実施例にお いて時間間隔は、４２００マイクロ秒である。各ＬＥＤ５４がストロボ発光する 時間の間、マイクロプロセッサ８２は、フォトトランジスタ５２を読み、フォト トランジスタ５２が励起されるかどうかを調べる。フォトトランジスタ５２が点 灯すると、光指導子１４がＬＥＤ５４からフォトトランジスタ５２にストロボ発 光する光を向ける。フォトトランジスタ５２が点灯しないと、光指導子１４は、 ＬＥＤ５４からストロボ発光する光を向けない。マイクロプロセッサ８２は、多 数の方法がプログラムされ、どのＬＥＤ５４からの光を光指導子１４が反射し、 またＬＥＤ５４のどの組合せからの光を光指導子１４が反射するかを決定する。 動作中において、使用者は、制御ノブ２０を所望の位置に回す。各ＬＥＤ５ ４は、所望の時間の間ストロボ発光し、フォトトランジスタ５２を読んで、ＬＥ Ｄ５４又は複数のＬＥＤ５４がフォトトランジスタ５２を励起するか決定する。 各特定のＬＥＤ５４および近接するＬＥＤの組合せは特定の制御状態を示す。従 って、８つのＬＥＤには、１６の可能な制御状態がある。 本発明は特定の例について示し、いくつかの好適な実施例を参照して説明す るが、本発明の趣旨および目的から離れることなく形式や詳細の種々の変更が可 能であることを当業者には、理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブラナン，マック ウィリアム アメリカ合衆国フォート・ローダーデー ル、サウス・イースト11ストリート1211 (72)発明者 ズング，ジョン・シー アメリカ合衆国フロリダ州プランテーショ ン、ノース・ウエスト９ストリート12340

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光学的回転制御装置であって： 受光器； 前記受光器から放射状に離れ配置される複数の光源； 少なくとも前記光源の一つから前記受光器へ光を向ける手段を有する光指導 子； 前記光源のどれが前記受光器に光を向けるか決定する手段； から構成されることを特徴とする光学的回転制御装置。 ２．前記光指導子であって： 第１直径を有する円形部分および前記円形部分に接続する不可欠な軸部分、前 記円形部分の前記第１直径よりも小さな第２直径を有する前記軸部分、によって さらに構成されることを特徴とする請求項１記載の光学的回転制御装置。 ３．前記受光器の４つの側面、及び、前記光源のそれぞれ４つの側面を囲む不 透明な材料を含むアイソレータ、によってさらに構成されることを特徴とする請 求項１記載の光学的回転制御装置。 ４．前記光指導子が前記光指導子を回転させる手段を有することを特徴とする 請求項１記載の光学的回転制御装置。 ５．光を向けるための前記手段が凹形状表面を有するの反射物を含むことを特 徴とする請求項１記載の光学的回転制御装置。 ６．光を向けるための前記手段が光導体であることを特徴とする請求項１記載 の光学的回転制御装置。 ７．光学的回転制御装置であって： 中心に開口部を有する不透明な放射状の光アイソレータであって、前記中心の 開口部の回りに少なくとも２つの放射状に配置されたアイソレータ； 前記アイソレータの前記中心開口部の内部に配置される受光器； 前記アイソレータの前記放射状に配列する開口部の内部に配置される光源； 前記光源のうち少なくとも１つから前記受光器に光を向ける手段を有する回転 可能な光指導子； から構成されることを特徴とする光学的回転制御装置。 ８．前記光指導子が前記光源のうち少なくとも１つから前記受光器に同期して 光を向けることを特徴とする請求項７記載の光学的回転制御装置。 ９．前記光指導子が前記アイソレータから一定間隔離れて配置される凹形状の 表面を有する反射物を含み、前記反射物部分が前記光源から前記受光器への光を 向けることを特徴とする請求項７記載の光学的回転制御装置。 １０．前記光源のうちどれが前記受光器に光を向けるかを決定する手段をさら に含むことを特徴とする請求項７記載の光学的回転制御装置。