用于检测沿轴线的运动的仪器和方法与流程

本发明涉及一种用于检测控制器沿轴线的运动的仪器和方法，尤其是但不是必须地涉及一种用于与旋转编码器一起使用的方法和仪器。

背景技术：

1、在传统机械手表的领域中，手表的“表冠”是从手表的边缘突出的按钮或旋钮，以允许用户设置时间和日期并控制其它功能。表冠固定到“杆”或轴上，该“杆”或轴是将表冠连接到内部机构的细长管。为了简洁起见，除非另有说明，下文中使用的术语“表冠”是指常规冠和杆的组合。

2、智能手表是传统手表的高级迭代，并且当然包括更多的特征，通常实现智能电话的许多功能。然而，许多这样的智能手表共同的是使用冠型旋钮以允许用户访问和控制功能。表冠的优点是它不仅允许用简单的按钮按压来控制某些“二进制”类型的操作，例如开/关，它还可以用于通过旋转来滚动通过许多功能状态。因此，通过滚动一定范围的数字，滚动菜单选项、缩放相机特征等，可以使用表冠的旋转来设置时间。图1示意性地示出了包括显示器131和表冠110的智能手表130的主体。还示出了一系列图形用户接口(gui)屏幕132，其可用于与表冠(以及可能的其它开关和旋钮，图中未示出)一起控制智能手表。

3、为了执行这些操作，智能手表可以包括用于检测表冠围绕其旋转轴线的角位置以及沿着该轴线的位置的装置。该装置可以检测绝对位置以及旋转速度。这种装置通常称为“旋转编码器”(有时称为“轴编码器”)。由旋转编码器获得的度量可以被转换成模拟或数字输出用于进一步处理。旋转编码器可以包括一个或多个机械的、光学的、磁性的和/或电容性的部件。例如，旋转编码器可以实现为机电设备。当然，在智能手表的情况下，对于旋转编码器关键的两个因素是小型化和成本。

4、图2示出了用于(i)测量经由杆111联接到表冠110的旋转轴102的角位置和/或运动，以及(ii)检测旋转轴102的纵向运动的系统。系统150包括光学旋转编码器系统100、计算机系统154和由计算机系统154提供给它的显示控制信号156控制的显示器131。系统150可用于例如控制诸如智能手表的电子设备。

5、在插图图示a中示出了旋转轴102的端视图，从该插图中可以看出，多个凹槽104沿着轴的长度同轴地形成。旋转编码器100包括系统101，系统具有可操作以产生光的至少一个光产生元件105以及可操作以检测光并将检测到的光转换成信号的一对光检测元件106a、106b。显而易见的是，控制旋钮110的旋转引起旋转轴102的对应旋转，从而使得朝向光检测元件反射的光108a、108b被调制。由光检测元件106a、106b产生的电信号155被提供给计算机系统154，允许计算机系统解调信号，从而检测旋转轴102绕其轴线111a的旋转和位置。

6、系统150包括位于旋转轴102端部附近的开关接触机构152(例如，按钮机构)。此外，该系统包括弹簧元件151，该弹簧元件将旋转轴102偏置远离开关接触机构152。当用户不按压控制旋钮110时，旋转轴102远离开关接触机构152定位，并且开关接触机构152保持电断开。当用户向内(例如，沿箭头158的方向)按压控制旋钮/表冠110时，旋转轴102抵靠开关接触机构152按压，并使开关接触机构152电闭合。计算机系统154可以通过监测(例如，经由电线或柔性印刷电路板)控制信号153来检测开关接触机构152的断开和闭合，并相应地控制电子设备130的操作。

7、wo2019156629a1描述了对图1的旋转编码器的改进，其包括通过在给定的轴向位置处围绕旋转轴102引入另外的标记来替换开关接触机构152。当控制旋钮110处于其静止位置时，这位于轴的照明区域之外。然而，当按下旋钮时，另一标记移动到该照明区域中并产生反射光的调制，该调制可由光检测元件106a、106b和联接的计算机系统154检测。标记可以是例如与旋转轴的其余部分的反射金属表面形成对比的暗黑条带。wo2019156629a1的旋转编码器减少了总的部件数并且因此提供了降低成本的可能性。

8、us20190317454a1还描述了一种适用于智能手表的旋转编码器。该方法依靠从手表旋转轴反射的光与光源光的相干混合来检测轴的旋转。

技术实现思路

1、在所附权利要求中叙述了本发明的各方面。

2、各种实施例可以允许检测控制器沿着轴线的运动，而不管控制器的角度取向如何，从而允许该仪器另外包括旋转编码器。

技术特征：

1.一种用于取决于沿着轴线可移位的控制器的轴向位置来提供控制信号的仪器，所述仪器包括：

2.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述辐射源和所述检测器结构被配置为在基本上垂直于所述轴线的方向上将辐射引向所述目标区域，并且所述部件的所述反射表面围绕所述部件的周围区域延伸。

3.根据权利要求2所述的仪器，其中，所述部件基本上为圆形或椭圆形柱体的形状。

4.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述辐射源和所述检测器结构被配置为在基本上平行于所述轴线的方向上将辐射引向所述目标区域，并且所述反射表面由所述部件的基本上横向的端部区域提供。

5.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述部件限定以下中的一项：

6.根据权利要求1所述的仪器，并且包括弹簧机构，用于沿所述轴线提供回复力，以抵抗所述控制器的按压。

7.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述辐射源和所述检测器结构包括辐射源和辐射检测器。

8.根据权利要求7所述的仪器，其中，所述辐射源和所述辐射检测器基本上共处一地。

9.根据权利要求7所述的仪器，其中，所述辐射源和所述辐射检测器被设置在间隔开的位置处，并且所述仪器包括用于将辐射转向到所述辐射检测器的装置。

10.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述距离是从所述辐射源到所述反射表面区域的距离。

11.根据权利要求10所述的仪器，其中，所述辐射源是vcsel。

12.根据权利要求11所述的仪器，其中，所述辐射检测器是光电二极管。

13.根据权利要求1所述的仪器，其中，所述辐射源和所述检测器结构是用于可见光、红外辐射和紫外辐射中的一项或多项的源和检测器结构。

14.根据权利要求1所述的仪器，并且还包括旋转编码器，用于确定所述部件关于所述轴线的角位置或角位置变化。

15.一种包括根据权利要求1所述的仪器的手表，所述控制器是所述手表的表冠。

16.根据权利要求15所述的手表，所述手表是智能手表，并且所述计算机处理器被配置以使用经确定的距离或距离变化的度量来控制所述智能手表的一个或多个功能。

17.一种用于取决于可沿着轴线移位的控制器的轴向位置来提供控制信号的方法，所述方法包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述距离是与辐射源和辐射检测器结构的辐射源或辐射检测器的距离。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述辐射源是vcsel，并且所述辐射检测器是光电二极管。

技术总结用于检测沿轴线的运动的仪器和方法，用于取决于沿轴线可移位的控制器的轴向位置来提供控制信号的仪器。该仪器包括：用于与控制器一起沿轴线移动的部件；辐射源和检测器结构，被配置为将辐射引向目标区域并取决于从目标区域内反射的辐射来生成检测器信号；以及计算机处理器，被配置为处理检测器信号以确定与目标区域内的反射表面区域的距离或距离变化的度量，并使用该度量来提供控制信号。部件限定了穿过目标区域的反射表面，使得反射表面区域存在于目标区域内，其距离随部件沿轴线的轴向位置而变化。技术研发人员：马库斯·丹特勒,洛朗·尼沃,延斯·盖格尔,马库斯·罗西,费伦·苏亚雷斯受保护的技术使用者：艾迈斯-欧司朗亚太私人有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15