時計表冠柄軸的光學位置檢測的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及時計表冠柄軸(stem)的移動或位置檢測的領域。更具體地說，本發明涉及一種光學地檢測時計撥針柄軸(setting stem)的移動的方法。本發明還涉及一種對應的傳感器布置。
【背景技術】
[0002]通常，可以使用增量或絕對編碼方案來測量諸如音量控制旋鈕或電子手表的表冠之類的旋轉設備的角位置。在許多應用中，此類旋轉控制元件還可軸向移置以便觸發或激活設備的各種功能。因此，還可能需要測量同一旋鈕或表冠的軸向位置。在手表應用中，使用撥針柄軸(撥針柄軸通常在其遠端由表冠終止)的軸向位置來更改手表的模式，例如當前時間顯示、日期設置和時間設置。如果將表冠拉出一個不連續的軸向位置以便進入日期設置模式，則表冠的角旋轉用于從一天移動到下一天。如果將表冠拉出兩個不連續的軸向步長，則表冠的角旋轉將用于設置時間。
[0003]為了確定或測量旋轉設備的軸向和/或角移動和/或位置，通常需要傳感器布置以便檢測旋轉設備上的編碼模式。希望此類傳感器布置提供高分辨率角和/或平移移動或位置檢測，并且希望最小化傳感器布置中的磨損。此外，希望獲得組裝簡單并占據很小空間的位置或相對移動檢測布置。
【發明內容】
[0004]本發明的一個目標是提供一種滿足以上條件的時計撥針柄軸的位置或相對移動檢測布置。
[0005]根據本發明的第一方面，提供一種如權利要求1中所述的檢測時計撥針柄軸的移動的方法。
[0006]所建議的新解決方案具有能夠非常精確地檢測相對移動的優點。例如，使用本解決方案，可以實現表冠的每個完整旋轉的大約9600個位置的相對角位置檢測分辨率，這遠遠多于目前使用其它種類的柄軸可以實現的分辨率。因為光學地檢測至少某些移動，所以還最小化系統中的磨損，并且因此改善撥針柄軸的使用期限。此外，所建議的布置占用很小的空間，這在可用空間有限的手表中非常有利。
[0007]根據本發明的第二方面，提供一種如權利要求14中所述的傳感器布置。
[0008]根據本發明的第三方面，提供一種包括所述傳感器布置的時計。
[0009]在本發明所附的從屬權利要求中描述了本發明的其它方面。
【附圖說明】
[0010]從以下參考附圖的非限制性示例性實施例的描述中，本發明的其它特性和優點將變得顯而易見，這些附圖是:
[0011]圖1是示出根據本發明優選實施例的用于確定撥針柄軸的軸向位置并且測量撥針柄軸的旋轉移動的布置的框圖；以及
[0012]圖2是示出根據本發明優選實施例的傳感器布置和撥針柄軸的實際結構的透視圖。
【具體實施方式】
[0013]現在將參考附圖詳細描述本發明的一個實施例。在不同附圖中出現的相同或對應的功能和結構元件被分配相同的參考標號。
[0014]圖1以簡化方式示出用于檢測旋轉設備(例如電子手表的撥針柄軸I)的位置的布置的框圖。圖2示出可以應用于此類功能性布置的結構的透視圖。圖1和2中示出撥針柄軸的軸10。當應用于手表時，軸的直徑通常在0.5到2mm(毫米)的范圍內。該軸10的一端(在該實例中為左端)可以具有例如表冠或旋鈕，用戶可以使用該表冠或旋鈕推、拉或旋轉軸10。軸10在其表面上具有反射區域3。該反射區域可以簡單地是具有缺陷的不完美的軸表面，這些缺陷例如包括稍有不同顏色的點或表面形狀缺陷。反射區域還可以包括圖像或圖案。在該實例中，反射區域3圍繞軸的整個圓周延伸，并且具有給定寬度。該寬度例如可以在lmm(毫米)與lcm(厘米)之間。如果反射區域3包括圖像，則該圖像不限于任何特定類型的圖像。可以使用許多不同種類的圖像。但是，優選地，它包含自身不重復的圖案，或者不包含重復的圖案以便避免混淆錯誤。
[0015]圖1和2還示出光源5，其被布置為將光束或光線定向到軸上，并且更具體地說定向到反射區域3上。光源可以例如是發光二極管(LED)。當在操作中時，光源朝向反射區域3發送詢問光信號7。當詢問光束擊中軸表面(其至少具有某種程度的反射性)時，于是向光傳感器12反射回反射光束9，光傳感器12也被稱為光檢測器，其被布置為檢測反射光束9。根據未示出的一個備選實施例，反射區域3可以由衍射區域取代，該衍射區域也具有缺陷，以便也將光束重定向到光傳感器12上。注意，軸上接收詢問光信號7的不同點以不同方式將光反射到傳感器，尤其是缺陷所在的位置。然后光傳感器12或信號處理單元13可以從反射光束9形成像素陣列，條件是缺陷的尺寸足夠大以覆蓋整個像素以便被實質化，實際上始終是這種情況。根據一個優選實施例，光傳感器12將配備有30*30像素直到100*100像素的陣列。形成的像素陣列包含不同強度的像素。某些像素可能非常暗，而某些像素可能非常亮。像素陣列然后由信號處理器13進一步處理，如以下解釋的那樣。
[0016]當照亮時，光源5不斷地發出詢問信號。它還優選地被布置為斷續地(例如每毫秒一次)發光以便節省能量，而不是連續地發光。上述傳感器布置被布置為以與包括在100與10000次/秒之間的頻率對應的給定時間間隔，從反射信號(即光束9)提取像素圖案。信號處理器13被布置為比較形成的兩個連續像素圖案。為了簡化采樣過程，信號處理器13使用的采樣頻率可以與用作光源5的LED的閃爍頻率一致，并且信號處理器還控制該LED以實現同步目的。因此，每次接通LED時進行采樣。為了節省處理能力，可以有利的是，在每個像素圖案中僅集中在像素的子集上，例如集中在某些黑暗像素上。通過比較來自從兩個連續反射光束9產生的兩個連續像素圖案的這些像素，可確定軸10的角移動或相對角位置以及軸10的旋轉方向。實際上，光學位置確定遵循的原理與傳統光學鼠標采用的原理相同。
[0017]可以在信號處理器中實現遞增移動計數器14，或者計數器14可以連接到信號處理器13。每次當檢測到最新像素圖案相對于前一個像素圖案沿著第一方向移位例如一個像素時，向該計數器加上值I。另一方面，如果檢測到最新像素圖案沿著第二方向移位一個像素，而第一方向與第二方向相反，則從計數器減去值I。因此，在任何給定時刻的計數器值間接地表示當產生第一像素圖案時，軸10相對于軸10的原始位置的旋轉程度。可以在計數器值與軸10的旋轉角度之間創建映射。角位置檢測分辨率可以被定義為多達軸10的每個完整旋轉(360度)的大約9600個角位置，其在數量級上至少是布置在當前電子手表中的常規撥針柄軸的常見最大分辨率的100倍，常規撥針柄軸的分辨率通常設置在100個可能的不連續角位置以下。因此，相對角位置檢測布置作為遞增位置檢測器操作。但是要注意，可以定義僅當移位量是任何其它給定數值時才發生遞增和/或遞減，而不是每次當第二圖案移位一個像素時將計數器值遞增和/或遞減I。
[0018]旨在僅偶發地執行相對移動測量的上述光學檢測布置通常能夠在大部分時間內處于休眠模式以便節省盡可能多的能量。它可以例如通過激活信號喚醒，以便當檢測到表冠的軸向移動時執行測量。可以通過如下所述的軸向移動檢測布置來檢測軸向移動。備選地，可以具有特定移動檢測器以檢測表冠11的軸向和/或角移動，以便負責觸發移動測量的激活。還可以在給定時刻將光學檢測布置置于休眠模式。這可以例如在以下時刻完成:在表冠11移動之后，檢測到表冠11在給定時間段內未移動。
[0019]在圖1和2中，進一步示出軸向位置閂鎖彈簧15，其充當軸向移動閉鎖裝置并且被布置為軸向地鎖住軸以使軸就位。為此，在表冠軸上提供凹槽17以便一個凹槽17對應于一個不連續的軸向位置。在其中閂鎖彈簧15位于一個凹槽的軸向位置中(如圖1和2中所示)，軸10的任何軸向移動都被阻止。閂鎖彈簧15還可以具有另一個用途，即，將軸10設置為所需電勢。如果通過電流完成旋轉設備的軸向位置檢測(如在本實例中那樣)，則需要閂鎖彈簧15的這種屬性。如果不使用閂鎖彈簧15將旋轉設備的導電部分設置為所需電勢，則將需要單獨的額外觸點以形成電接觸以便設置電勢。
[0020]實際上，根據圖1示出的本實例，軸向位置檢測裝置或電流傳感器19通過電流檢測軸向位置。在該實例中，具有