角度检测传感器及采用该传感器的车用控制系统.pdf

本发明关于一种角度检测传感器及采用该传感器的车用控制系统。该角度检测传感器用于检测一旋转轴杆的转角，其离开该轴杆一定距离设置；包括光源，用于发射光束至设于该轴杆上的颜色层递式装置，和光读取装置，用于读取自该颜色层递式装置反射回来的反射光束。该颜色层递式装置为一长形薄片，并沿圆周方向设于该轴杆的表面上，从而其可随轴杆同步旋转。该颜色层递式装置上纵向设置有一系列的色块，色块的排布使得其反射率可根据传感器的要求来变化。

1.  一种用于检测旋转轴杆转角的传感器，其离开该轴杆一定距离设置，包括一光源，以发射光束至设在轴杆上的颜色层递式装置，和一光读取装置，用于判读自该颜色层递式装置返回的反射光束。

2.  如权利要求1所述的用于检测旋转轴杆转角的传感器，其中该颜色层递式装置沿其圆周方向设于轴杆的表面上，以随轴杆同步旋转。

3.  如权利要求2所述的用于检测旋转轴杆转角的传感器，其中该颜色层递式装置沿其圆周方向粘贴于轴杆的表面上，以随轴杆同步旋转。

4.  如权利要求3所述的用于检测旋转轴杆转角的传感器，其中该颜色层递式装置为长形的薄片，其上纵向设置有一系列色块。

5.  如权利要求4所述的用于检测旋转轴杆转角的传感器，其中上述色块的排布使得其反射率可根据传感器的要求来变化。

6.  如权利要求5所述的用于检测旋转轴杆转角的传感器，其中该颜色层递式装置的色块的色调、明暗和/或色度可由浅至深变化。

7.  如权利要求6所述的用于检测旋转轴杆转角的传感器，其中上述色块可由白色、浅灰色、灰色、深灰色和黑色构成。

8.  如权利要求7所述的用于检测旋转轴杆转角的传感器，其中该传感器还具有微处理器，其可根据反射光束的变化来计算该旋转轴杆的转角，并产生相应的信号。

9.  一种用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的车用控制系统，包括：
一检测装置，包括传感器和设在连接至车辆方向盘的轴杆上的颜色层递式装置；和
一转向指示器控制装置，其与该检测装置电性连接，并根据该检测装置的传感器发出的指示信号来控制对应的转向指示器开启或关闭。

10.  如权利要求9所述的用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的车用控制系统，其中该传感器离开轴杆一定距离设置，以检测该颜色层递装置。

11.  如权利要求10所述的用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的车用控制系统，其中该颜色层递装置沿圆周方向设置于轴杆的表面上，以随其同步旋转。

12.  如权利要求11所述的用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的车用控制系统，其中该颜色层递装置为长形薄片，其上纵向设置一系列色块。

13.  如权利要求12所述的用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的车用控制系统，其中上述色块的排布使得其反射率可以根据传感器的要求来变化。

14.  如权利要求9或10或11所述的用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的车用控制系统，其中该传感器包括光源和光读取装置，其中光源发射光束至该颜色层递装置，该光读取装置接收相应的反射光束，并判读出反射光束的变化。

15.  如权利要求14所述的用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的车用控制系统，其中该传感器还设有微处理器，其可根据反射光束的变化来计算出该旋转轴杆的转角，并产生相应的指示信号。

16.  如权利要求15所述的用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的车用控制系统，其中该转向指示器控制装置包括一个控制单元，用以接收自传感器的微处理器发出的指示信号，从而控制对应的转向指示器开启或关闭。

17.  一种用于检测一物体的运动、速度或加速度的传感器，其离开该待测物体一定距离设置，包括一个光源，其可发射光束至该物体上的一个颜色层递区域，和一个光读取装置，用于接收相应的反射光束，并判读出反射光束的变化，从而检测出该物体的运动、速度或加速度。

18.  如权利要求17所述的用于检测一物体的运动、速度或加速度的传感器，其中通过判读自上述颜色层递区域返回的反射光束的变化或波长变化，该传感器可以检测出该物体的运动状况。

19.  如权利要求18所述的用于检测一物体的运动、速度或加速度的传感器，其中该颜色层递区域是贴设于该物体表面上，从而通过判读自该颜色层递区域返回的反射光束的变化，传感器可以检测出该物体的运动状况。

20.  如权利要求19所述的用于检测一物体的运动、速度或加速度的传感器，其中该颜色层递区域设于该物体的表面上，沿其外围形成一个封闭的环，使得其可随物体同步旋转，从而通过判读自该颜色层递区域返回的反射光束的变化，传感器可以检测出该物体的运动状况。

21.  如权利要求19所述的用于检测一物体的运动、速度或加速度的传感器，其中该颜色层递区域还可沿该物体的外围形成一个不封闭的环，并可随该物体同步运动，从而通过判读自该颜色层递区域返回的反射光束的变化，传感器可以检测出该物体的线性运动状况、速度或加速度。

22.  如权利要求20或21所述的用于检测一物体的运动、速度或加速度的传感器，其中该传感器还包括一个微处理器，其可根据反射光束的光强度变化来计算该物体的转角。

23.  如权利要求22所述的用于检测一物体的运动、速度或加速度的传感器，其中该传感器还设有一个微处理器，其可根据反射光束的变化来计算该物体的线性运动距离。

24.  如权利要求23所述的用于检测一物体的运动、速度或加速度的传感器，其中该颜色层递区域为设于该物体表面上的薄片，其上纵向设有一系列的色块，且这些色块的排布使得其反射率可以根据传感器的要求来变化。

25.  一种检测旋转轴杆的转角的方法，包括以下步骤：
步骤一：在轴杆上设置一颜色层递式装置，以使该颜色层递式装置随轴杆同步旋转；
步骤二：在轴杆旁边设置一传感器；
步骤三：该传感器向该颜色层递式装置发出第一束光束，并接收相应的第一反射光束；
步骤四：该传感器向该颜色层递式装置发出第二束光束，并接收相应的第二反射光束；和
步骤五：根据第一和第二反射光束的光强度变化来计算出该轴杆的转角。

26.  如权利要求25所述的一种检测旋转轴杆的转角的方法，其中在步骤一中，该颜色层递式装置沿圆周方向设于轴杆表面，以使其可随轴杆同步旋转。

27.  如权利要求26所述的一种检测旋转轴杆的转角的方法，其中在步骤一中，该颜色层递式装置为一长形薄片。

28.  如权利要求27所述的一种检测旋转轴杆的转角的方法，其中步骤一中，该颜色层递式装置上纵向设有一系列的色块，这些色块的排布使得其反射率可根据传感器的要求来变化。

29.  如权利要求28所述的一种检测旋转轴杆的转角的方法，其中步骤一中，该颜色层递式装置的上述色块可在色调、明暗和/或色度上自浅至深来变化。

30.  如权利要求29所述的一种检测旋转轴杆的转角的方法，其中步骤二中，该传感器离开该轴杆一定距离设置，以检测上述颜色层递式装置。

31.  如权利要求30所述的一种检测旋转轴杆的转角的方法，其中步骤四中，该传感器包括一光源和一光读取装置，其中该光源发射一光束至该颜色层递式装置，该光读取装置接收相应的反射光束并判读出反射光束的变化。

32.  如权利要求31所述的一种检测旋转轴杆的转角的方法，其中步骤五中，根据第一和第二反射光束的变化，该传感器还可由其微处理器来计算该旋转轴杆的转角。

33.  一种检测物体的运动状况、速度或加速度的方法，包括以下步骤：
步骤一：将一颜色层递式装置设置到该待测物体上，以使其可随该待测物体同步运动，该颜色层递式装置包括至少三个不同的色块，此等色块彼此具有不同的色调、明暗和/或色度；
步骤二：将一传感器设置在该物体旁边；
步骤三：该传感器向该颜色层递式装置发出第一光束，并接收相应的第一反射光束；
步骤四：该传感器向该颜色层递式装置发出第二光束，并接收相应的第二反射光束；和
步骤五：根据第一和第二反射光束的光强度变化，计算该物体的运动状况、速度或加速度。

34.  如权利要求33所述的一种检测物体的运动状况、速度或加速度的方法，其中步骤一中，该颜色层递式装置设于该物体的表面上，以使其可随物体同步运动，从而通过判读步骤三和四中自该颜色层递式装置返回的第一和第二反射光束的变化，该传感器能检测出该物体的运动状况、速度或加速度。

35.  如权利要求34所述的一种检测物体的运动状况、速度或加速度的方法，其中步骤一中，该颜色层递式装置设置于该物体的表面，并沿物体的外围形成一封闭的环，以使其可随物体同步运动，从而通过判读步骤三和四中自该颜色层递式装置返回的第一和第二反射光束的变化，该传感器能检测出该物体的运动状况、速度或加速度。

36.  如权利要求35所述的一种检测物体的运动状况、速度或加速度的方法，其中该传感器还设有一微处理器，其可根据第一和第二反射光束的变化来计算物体的转角。

37.  如权利要求34所述的一种检测物体的运动状况、速度或加速度的方法，其中根据预设的条件，该颜色层递式装置还可以沿物体的外围形成一个非封闭的环，以使其可随物体同步运动，从而通过判读步骤三和四中自该颜色层递式装置返回的第一和第二反射光束的变化，该传感器能检测出该物体的运动状况、速度或加速度。

38.  如权利要求37所述的一种检测物体的运动状况、速度或加速度的方法，其中该传感器设有一个微处理器，其可根据第一和第二反射光束的变化来计算出该物体的运动距离、速度或加速度。

39.  如权利要求38所述的一种检测物体的运动状况、速度或加速度的方法，其中步骤一中，该颜色层递式装置为一设于物体表面上的薄片。

40.  如权利要求39所述的一种检测物体的运动状况、速度或加速度的方法，其中步骤一中，该颜色层递式装置上设置有一系列的色块，这些色块的排布使得其反射率可根据传感器的要求来变化。

41.  一种用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的控制系统，包括：
一个设于连接至车辆方向盘的旋转轴杆上的传感器，其可随该轴杆同步旋转；和
一个颜色层递式装置，其离开该旋转轴杆一定距离设置，并能接收到由传感器发出的光束；
其中，该传感器发射光束至该颜色层递式装置，并读取相应的反射光束的变化，从而可产生对应的指示信号以自动控制相应的转向指示器打开或关闭。

42.  如权利要求41所述的一种用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的控制系统，其中该传感器还设有一个微处理器，其可根据反射光束的变化来计算该旋转轴杆的转角，并产生相应的指示信号。

43.  如权利要求42所述的一种用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的控制系统，其中该传感器包括一光源和一光读取装置，其中该光源向该颜色层递式装置发射光束，光读取装置接收相应的反射光束并判读出反射光束的光强或波长变化。

44.  如权利要求43所述的一种用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的控制系统，其中该系统进一步包括一控制单元，以接收自该传感器的微处理器发出的指示信号，从而控制相应的转向指示器自动开启或关闭。

45.  如权利要求44所述的一种用于自动控制车辆转向指示器开启或关闭的控制系统，其中该颜色层递式装置为一长形的薄片，其上纵向设置有一系列的色块，这些色块的排布使得其反射率可根据传感器的要求来变化。

46.  一种用于自动化机械系统的机械手臂控制装置，设有一个机械手臂和一个主体，该机械手臂通过一个可枢转部分连接至主体，该控制装置包括一个发射装置和一个反射装置，二者之一设于该可枢转部分的一个固定部上；而另一个则设于该可枢转部分的一个活动部上，以随该机械手臂同步运动。

47.  如权利要求46所述的一种用于自动化机械系统的机械手臂控制装置，其中该发射装置为一光源部分，并包括一个光读取部分，用于接收自该反射装置的反射光束。

48.  如权利要求47所述的一种用于自动化机械系统的机械手臂控制装置，其中该反射装置包括至少一个拱形表面。

49.  如权利要求48所述的一种用于自动化机械系统的机械手臂控制装置，其中该反射装置的外表面上设置有复数个块点，这些块点的色调、明暗和/或色度可以预先设定为各不相同，从而由于该反射装置随机械手臂同步旋转，在光源发射光束至该反射装置后，该光读取装置可以读取自反射装置返回的反射光束的变化。。

50.  如权利要求49所述的一种用于自动化机械系统的机械手臂控制装置，其中该控制装置进一步包括一个微处理器，该微处理器与该对光源和光读取装置相连，其可产生相应的指示信号以控制机械手臂的运动。

角度检测传感器及采用该传感器的车用控制系统
技术领域
本发明关于一种角度检测传感器及采用该传感器的车用控制系统，尤其是关于一种通过采用一个颜色层递式装置及一对光源和光读取装置来检测旋转杆件的转角的传感器，以及一种使用该传感器以自动控制车辆相应的转向指示灯开启或关闭的车用控制系统。
背景技术
现已有各种各样的装置或系统被用于控制车辆的转向指示灯，以指示该车辆是否在转弯及/或正在向哪个方向转弯。
一类用于车辆转向指示灯的控制系统可以参考第5,955,944号美国专利(下称‘944号专利)，该专利是特别针对汽车，例如小轿车而设计的。其控制系统大体包括一个具有环形把手的方向盘，一个耦合至方向盘轴杆的毂，围绕该毂设置、并自毂水平向外延伸至前述环形把手的轮辐，以及设于该毂、把手和/或轮辐靠近其外围位置上的开关孔或穴。还包括一个转向信号指示器，该指示器设计为一对推钮开关的形式，每个推钮开关设于一个分开的开关孔内，从而形成一左推钮开关和一个右推钮开关。
上述推钮也可以是如美国专利第4,839,579号(下称‘579号专利)所揭示的手动操作的手柄。该专利的手柄位于方向盘和一个转向开关组合装置之间，并通过第一和第二齿轮与方向盘连接，因此可随方向盘同步旋转，并产生相应的信号传递给转向开关组合装置，以控制对应的指示灯打开或关闭。
第6,034,600号美国专利(下称‘600)也提供了一种利用位于方向盘上的转向选择器的车用转向信号系统。该系统设有左、右转向信号指示电路，分别用于控制指示车辆向左或向右的转向运动。一个微控制器用来控制该左、右转向信号指示电路的激活。每一左、右转向选择器可以第一方式来触发该微控制器分别激活上述转向信号指示电路去执行第一指示运作，或以第二方式来触发该微控制器分别激活上述转向信号指示电路去执行第一指示运作。在其中一个实施例中，第一方式的选择器的驱动需要一个相对较短的时间，而第二方式的选择器的驱动需要一个相对较长的时间。此外，在其中另一个实施例中，第一指示运作是一个换档的时控指示，而第二指示运作是传统的转向指示(例如，指示直至取消)。
上述所讨论的‘600，‘579和‘944号专利中揭露的车用转向指示系统都需要手动控制选择器(可以是按钮或手柄等形式)来打开或关闭相应的转向指示器。此即意味着，当驾驶人想要将车辆向左、或向右转向时，须得推或按下左或右选择器，并当转向完成之后，需将相应的选择器归位。从而，相应的转向指示灯被打开或关闭以警示周围的行人或其它车辆。
另一种车用控制系统可参第4,030,066号美国专利(下称‘066号专利)，其采用一个双掷开关。‘066中转向信号的自动取消是由一个回转仪来控制的，除对最轻微程度的转动之外，例如在一个换档过程中可能发生的，可提供一个有效且可靠的取消动作。一个手动操作的双掷开关从一个中间开路的开关位置，移至两个闭路的开关位置中的某一个位置上，以激活一个闪光电路来驱动一个左转或右转的信号。该手动开关由一个棘销结构或类似结构来固定在所选的闭路位置上。
当车辆按所指示的方向转向时，设在车辆上的一个回转仪即被激活进行进动；当转向完成时，会有一个弹性制动装置使该回转仪回到其起点位置。回转仪的进动运动，特别是它的回复运动，即被用来实现转向信号的取消。因此，若可实现转向信号的取消取决于车辆的行进或方向的改变，而不依赖于车辆的倾斜或其方向盘轴杆的运动，将会是受欢迎的。
我们知道，汽车转向指示灯控制系统的一个非常重要的关键问题是：如何获得方向盘转角的信息或信号。包括上述专利在内的现有技术的一般作法是：采用适当的旋转传感器来检测方向盘的转角，该旋转传感器通常是装设在一个直接连接至方向盘的旋转杆或柱体上，该旋转杆或柱体由方向盘带动共同旋转。所以，检测方向盘转角的问题实质即转化为测量一个旋转杆体的转角的问题了。
传统的旋转传感器可以是‘066号专利中的回转仪，其被同心地装设在连接至方向盘上的杆体上，如此方向盘的转角即可通过检测该杆体的转角来判断。除回转仪外，还有各种装置可以用来检测一个旋转杆体的转角，比如一种共振旋转率地传感器，这种传感器具有一个通常由石英制成的共振叉体结构，例如在第4,899,587号、第5,284,059号和第5,796,002号等美国专利中所揭示的。
电容传感器也已被广泛用于检测旋转杆体的转角，相关专利可参考第3,732,553、4,864,295、5,099,386、5,537,109和6,218,803号等美国专利。电容传感器一般包括两个静止的电容盘和一个设于旋转杆体上的可动盘，可动盘由旋转杆体带动旋转。可动盘可以是导电体或绝缘体，并夹设于两个静止的电容盘之间。电容传感器的电容量由可动盘的旋转位置来决定，这样该杆体的转角即可通过测量传感器的电容量来获得。
如上所分析的，目前我们一般采用旋转传感器去检测车辆方向盘的转角。而旋转传感器通常需装设在一个固定连接至方向盘上的旋转杆体或柱体上，从而将对方向盘转角的检测转化为检测该杆体的转角。旋转传感器于是即可向控制转向指示灯开/灭的装置发出指示车辆转向状态的信号。本专利申请的发明人于2003年9月即向美国专利和商标局提交了一件具有类似发明内容的专利申请，发明名称是“车辆转向指示装置”(“Vehicular Turning Indicator”)。
但是，由于上述现有技术的传感器都直接装设在方向盘的旋转轴杆上的，该轴杆及汽车在运行中的长期的旋转运动和震动不可避免地会使传感器和轴杆之间的连接出现松动，甚至导致传感器产生滑动、或者从轴杆上脱落下来，从而对传感器的精度产生负面影响，甚至使其不能正常工作。而且，长期工作在旋转及震动的环境下，传感器还容易由于疲劳的原因而发生错误或报废。一旦传感器发生了错误或报废，由于这些传感器是装在连接至方向盘的轴杆上，要更换或修理它们不但很不方便而且还很复杂，并且相应的成本也不便宜。
而且，不同厂商提供的方向盘轴杆具有不同的直径尺寸，因而只能根据不同的轴杆来更换掉整个的旋转传感器，这样不仅不方便，还会提升相应的生产及/或修理的成本。
因此，就存在对一种新型传感器的现实需求，这种新型传感器无需整个装于轴杆上即可检测该旋转轴杆的转角，并且相应的更换或生产也十分地方便且经济，因而得以避免上述可能的问题。
相应地，对一种使用上述新型传感器的车用控制系统也就同样有需求，这种控制系统能以一种与现有技术完全不同的方式来自动控制车辆的转向指示灯打开或关闭，并得以避免上述使用传统旋转传感器的现有技术的缺点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种新型的角度检测传感器，其无需装设于轴杆上即可检测该轴杆的转角。
本发明的第二目的在于提供一种检测装置，其包括一个设于一旋转轴杆上的颜色层递式装置，和一个离开该轴杆一定距离设置的传感器，其可通过检测该颜色层递式装置来检测该旋转轴杆的运动状况。
本发明的第三目的在于提供一种检测装置，包括一个与连接至车辆方向盘的旋转轴杆分离设置的传感器，和一个设于该轴杆上的颜色层递式装置，该颜色层递式装置的尺寸和设置方式可以根据轴杆来调整，因此本发明的检测装置可满足各种使用要求。
本发明的第四目的在于提供一种车用控制系统，该系统使用一种用于检测连接至方向盘的轴杆的转角的传感器，该传感器无需装在该轴杆上，因而如果传感器发生故障，相应的修理或更换变得容易且方便，从而得以保证整个系统的正常运转。
本发明的第五目的在于提供一种车用转向指示灯控制系统，其使用的检测装置包括一个传感器和一个设于连接至方向盘的轴杆上的颜色层递式装置，该颜色层递式装置的尺寸和设置可以根据轴杆来进行调整，因而该控制系统可使用在各种车辆上。
本发明的第六目的在于提供一种检测装置，其包括一个设于一物体上的颜色层递式装置和一个传感器，通过检测自该颜色层递式装置上反射光的光强的变化，来检测出该物体的线性及/或旋转运动。
为达成上述目的，本发明用于检测一个旋转轴杆的转角的传感器与该轴杆分开一定距离设置。该传感器包括一个光源，用以发射一束光束至一个设在该轴杆上的颜色层递式装置，及一个光读取器，用于读取自该颜色层递式装置反射回来的反射光。
本实施例中，该颜色层递式装置是一个长形的薄片，沿轴杆的圆周方向贴于其表面上，因此该颜色层递式装置可随该轴杆同步旋转。该颜色层递式装置上设置有一系列色块。该系列色块沿其纵向排列，且其色调、明暗和/或色度各不相同；这些色块的排布可使得其反射率根据传感器的要求来变化。该颜色层递式装置的色块可以是从浅色至深色的排列方式，可由白色、浅灰色、灰色、深灰色和黑色的色块组成。
该传感器还连接至一个微处理器，该微处理器用于根据对应反射光束的光强的变化来计算该旋转轴杆的转角，并产生相应的信号。
本发明所提供的用于检测一个旋转轴杆的转角的检测装置，包括一个设在该轴杆上的颜色层递式装置和一对光源及光读取装置，这对光源和光读取装置离开轴杆一定距离设置，以检测到该颜色层递式装置。该光源发射一束光束至该颜色层递式装置，光读取装置接收反射回来的光束并读出反射光束的光强度变化。该检测装置连接至一个微处理器，该微处理器可根据反射光束的光强度变化来计算该旋转轴杆的转角。
本发明还提供一种检测旋转轴杆的转角的方法，该方法包括以下步骤：步骤一，将一颜色层递式装置装设至该轴杆上，使其可随该轴杆同步旋转；步骤二，将一对光源和光读取装置设置在轴杆旁；步骤三，该对光源和光读取装置发射第一光束至该颜色层递式装置，并接收对应的第一反射光束；步骤四，该对光源和光读取装置发射第二光束至该颜色层递式装置，并接收相应的第二反射光束；步骤五，根据第一和第二反射光束的光强度变化来计算轴杆的转角。
步骤一中，该颜色层递式装置是一长形的薄片，并沿圆周方向设于轴杆表面上，则该颜色层递式装置将随轴杆同步旋转。该颜色层递式装置上纵向设有一系列的色块，这些色块的排布使得其反射率可根据传感器的要求来变化。
步骤二中，这对光源和光读取装置离开轴杆一定距离设置，以检测该颜色层递式装置。步骤三中的光源发射第一和第二光束至颜色层递式装置，步骤四中的光读取装置接收对应的第一和第二反射光束，并读出反射光束的光强度变化。步骤四中，传感器还连接至一个微处理器，以根据第一和第二反射光束的光强度变化来计算轴杆的转角，并产生相应的指示信号。
本发明还揭示了一种用于自动控制车辆转向指示灯的控制系统，该系统包括一对光源和光读取装置及一个颜色层递式装置。这对光源和光读取装置离开连接至方向盘的轴杆一定距离设置，而颜色层递式装置则设在该轴杆上。该系统还包括一个控制单元，用以接收连接至该光源和光读取装置的微处理器发出的指示信号，从而控制相应的转向指示灯自动打开或关闭。
光源发射光束至颜色层递式装置，光读取装置接收相应的反射光束，并读出反射光束的光强度变化；微处理器根据反射光束的光强度变化来计算旋转轴杆的转角，并产生相应的指示信号；于是控制单元即可根据该指示信号来自动控制车辆转向灯打开或关闭。
本发明还可进一步提供一检测物体运动状况的方法。该方法包括以下步骤：步骤一，将一颜色层递式装置装设在该物体上，或将一颜色层递区域印在该物体上，使得该颜色层递式装置或颜色层递区域可随物体同步运动；步骤二，将一对光源和光读取装置设置在该物体旁；步骤三，该对光源和光读取装置发射第一光束至该颜色层递式装置或颜色层递区域，并接收对应的第一反射光束；步骤四，该对光源和光读取装置发射第二光束至该颜色层递式装置或颜色层递区域，并接收相应的第二反射光束；步骤五，根据第一和第二反射光束的光强度变化来计算该物体的运动状况。
步骤一的颜色层递式装置或颜色层递区域可以是采用贴或印的方法设置到该物体的表面，并沿该物体的外围形成一个封闭环，以使其随物体同步运动。这样，通过读取步骤三和步骤四中自该颜色层递式装置或该颜色层递区域反射回来的反射光束的光强度变化，即可检测出该物体的旋转角度。
该颜色层递式装置或颜色层递区域也可以是贴或印到该物体的表面上，以使其同步运动。这样，通过读取步骤三和四中自该颜色层递式装置反射回来的反射光束，即可检测出该物体的线性运动及/或旋转运动状况。该传感器还连接至一个微处理器，该微处理器可根据第一和第二反射光束的光强度变化来计算该物体的线性运动和/或旋转运动距离。
本发明还可应用于一个自动机械系统中，可自动控制系统中的机器手臂的精确位置，具体可参照下文的实施例中相应的说明内容。
另外，本发明中的颜色层递式装置及一对光源和光读取装置的位置可互换。也就是说，该对光源和光读取装置可以设置在车用控制系统的轴杆上，而该颜色层递式装置则可设在离开该轴杆一定距离的位置。
附图说明
图1揭示本发明应用于车用转向指示灯控制系统的实施例，显示其方向盘组合结构的示意图；
图2是本发明的工作原理方块图；及
图3是本发明中另一实施例的示意图。
元件符号说明：
方向盘               1        颜色层递式装置       2
轴杆                 3        检测装置             4
色块                 20       球体                 6
光源和光读取装置     62       枢轴                 50
枢轴主体             51       机械手臂             52
色块                 63
具体实施方式
现结合说明书附图，对本发明角度检测传感器及其具体应用实例作进一步详细说明。
请参阅图1，所示为本发明一个用于检测旋转轴杆3的转角的检测装置4(即传感器4)。该检测装置4包括一个光源(图2)，用以发射一束光束至一个颜色层递式装置2，颜色层递式装置2装设于轴杆3上；和一个光读取装置(如图2所示)，用于读取自颜色层递式装置2反射回来的反射光束。
颜色层递式装置2是一长形的薄片，沿圆周方向设于轴杆3的表面上，故而可以随轴杆3同步旋转。颜色层递式装置2可以由任何合适的软质材料制成，也可以直接印制到轴杆3上。
颜色层递式装置2上纵向设有一系列具有不同色调、明暗和/或色度的色块20。色块20的排布使得其反射率可根据传感器的不同要求而相应变化，其排布可以自浅色向深色变化，例如，可以是由白色、浅灰色、灰色、深灰色和黑色色块组成。
检测装置4还连接至一个微处理器(如图2所示)，以根据对应的反射光束的光强度变化来计算旋转轴杆3的转角，并产生相应的指示信号。光读取装置可以是CMOS数组芯片，而光源可以是红外线光源或白光LED。
因此，本发明的原理可以阐述为：检测装置4(即传感器4)的光源首先发射第一光束至颜色层递式装置2的某第一色块，然后该第一色块会实时反射回第一反射光束至检测装置4的光读取装置。由于颜色层递式装置2是设在旋转轴杆3，因而可以随该轴杆3同步旋转。当装置4发出第二光束至该颜色层递式装置2时，由于轴杆3在转动，第二光束将会到达其不同于前述第一色块的某第二色块，并随即会反射相应的第二反射光束回到检测装置4。
由于颜色层递式装置2的色块20沿其纵向排列，并由数个具有反射率各不同的色块组成，因此，颜色层递式装置2自反射回装置4的第一和第二反射光束的光强会不相同。
由于轴杆3的半径是可以测量的，相邻两色块20之间的距离、第一和第二反射光束的光强的差量、以及发射第一和第二光束的时间间隔也是可以测量得到的，因此，通过一个预先建立的恰当的数学运算法则，装置4的微处理器就能够根据上述第一和第二反射光束的光强差量或波长的区别来计算出轴杆3相应的转角。
而且，包括轴杆3的半径、相邻两色块20之间的间距、装置4与颜色层递式装置2之间的距离、和相邻两色块20之间的反射率的差异量等在内的所有相关的参量都是可以预先设定的，而发射两光束至颜色层递式装置2的时间间隔也可以根据不同的要求来控制。
并且，我们可以通过适当地安排颜色层递式装置2的色块20，来使其反射率满足微处理器的预定的数学运算规则的要求。一般来说，可沿颜色层递式装置2纵向设置色块20，相邻两色块20之间的距离可以设为相等，或者按照预设的数学运算规则的要求来设置。
总而言之，通过恰当地设置该颜色层递式装置2、装置4与该颜色层递式装置2之间的距离、及发射第一和第二光束至颜色层递式装置2的时间间隔，本发明的检测装置4是可以用来检测各种具有不同直径的旋转轴杆的转角的。
于是，根据对应的反射光束的变化(例如光强度或波长的变化)，微处理器即可计算在检测装置4发射第一和第二光束的时间间隔内，或者确切地说是在第一光束到达颜色层递式装置2和第二光束到达颜色层递式装置2的时间间隔内，物体所转过的转角。
因此，本发明检测旋转轴杆转角的检测装置将光源、光读取装置和颜色层递式装置2集为一体。该检测装置包括设于轴杆3上的颜色层递式装置2，和该对离开轴杆3一定距离的光源和光读取装置，以检测该颜色层递式装置2。装置4包括光源、光读取装置和一个微处理器。
光源向颜色层递式装置2发出一束光束，光读取装置接收到相应的反射光束，并可判读出反射光束的变化(例如光强度的变化)。微处理器则根据该反射光束的光强度变化，应用上面讨论过的算术公式来计算出旋转轴杆的转角。
正如从以上讨论中可得出的，本发明包含了一种检测旋转轴杆的转角的方法。该方法可以包括以下步骤：
步骤一：将颜色层递式装置2设置至轴杆3上，从而该颜色层递式装置2可以随轴杆3同步旋转；
步骤二：将检测装置4(即传感器4)设置在轴杆3旁边；
步骤三：该检测装置4向颜色层递式装置2发出第一束光束并接收相应的第一反射光束；
步骤四：该检测装置4向颜色层递式装置2发出第二束光束，并接收相应的第二反射光束；并且
步骤五：根据第一和第二反射光束的光强度变化计算轴杆3的转角。
步骤一中，该颜色层递式装置2为一长形的薄片，并沿圆周方向黏贴到轴杆3的表面上，从而其可随轴杆3同步旋转。该颜色层递式装置2上纵向设置有系列的色块20，这些色块20的设置可使得其反射率可以根据装置4的要求来变化。
步骤二中，装置4与轴杆3分开一定距离设置，以检测到颜色层递式装置2。该装置4包括一个光源和一个光读取装置，其中步骤三和步骤四中的光源依次发出第一和第二光束至该颜色层递式装置2，步骤三和步骤四中的光读取装置接收相应的第一和第二反射光束，并判读出反射光束的变化(例如光强度的变化)。步骤五中，通过其微处理器，装置4根据第一和第二反射光束的光强度变化计算该旋转轴杆3的转角，并产生对应的指示信号。
从以上描述中，我们可以看出，本发明的装置4除了检测旋转轴杆的转角外，还可以用于检测一个运动物体的线性或其它运动。
当将本发明用于检测某旋转或线性移动的物体的运动状态时，本发明装置4仍与待测物体分开一定距离设置。
装置4的光源发出第一和第二光束至颜色层递式装置2，此时颜色层递式装置2是设于待测物体上而不是设于旋转轴杆3上；装置4的光读取装置接收相应的第一和第二反射光束；装置4的微处理器根据第一和第二反射光束的光强度变化，应用上面讨论过的算术公式来计算出该待测物体在光源发射第一和第二光束的时间间隔内的不同运动状态。
如果是要检测某物体的旋转运动，颜色层递式装置2粘贴至其上，沿该物体的周边形成一个封闭的环，以随其同步旋转。装置4于是可以通过读取自颜色层递式装置2回来的反射光束的变化(例如光强度的变化)，来检测该物体的转角，详可参前述相关内容。
如果该物体是作线性移动，则该颜色层递式装置2即贴于其表面上，以随之同步运动。装置4可以通过读取自颜色层递式装置2返回的反射光束的光强度变化，来检测其线性运动状况。根据相应反射光束的变化(例如光强度的变化)，装置4的微处理器可以计算出该物体在光源发射第一和第二光束之间的时间间隔内的线性位移，或确切地说，是该物体在第一和第二光束到达颜色层递式装置2的时间间隔内的线性位移。而且，基于运动的距离和装置4发出和接收到第一和第二光束的时间间隔，该微处理器还可相应地计算出该物体的速度或加速度。
如上所述，本发明亦内在地包含了一种用于检测某物体运动状况的方法，其通过采用本发明的装置4来实现。
该方法包括以下步骤：
步骤一：将颜色层递式装置2设置到该待测物体上，以使颜色层递式装置2能随其同步运动；
步骤二：将传感器设于待测物体旁边；
步骤三：该传感器向颜色层递式装置2发出第一光束，并接收第一反射光束；
步骤四：传感器向颜色层递式装置2发出第二光束，并接收第二反射光束；
步骤五：根据第一和第二反射光束的光强度变化来计算该待测物体的运动状况。
如果待测物体在作转动，该颜色层递式装置2即可设于其表面上，并沿其外周形成一个封闭的环，以随其同步旋转。通过在步骤三和四中对第一和第二反射光束的变化(例如光强度的变化)进行判读，装置4即能检测出该待测物体的转角。如果需要且其它条件允许，颜色层递式装置2也可以沿待测物体外周形成一个非封闭的环。
如果要检测线性运动，颜色层递式装置2可设于待测物体的表面上，以与其同步移动。根据相应的反射光束的变化(例如光强度的变化)，装置4的微处理器还可以计算出待测物体在装置4发射第一和第二光束的时间间隔内的线性距离，或者确切地说，是在第一和第二光束到达颜色层递式装置2的时间间隔内的线性距离。
本发明的装置4还可以用于一个自动控制车用转向指示器的控制系统中，请参阅图2，详细说明如下。
该控制系统包括装置4，其离开连接至车辆方向盘1(图2)的旋转轴杆3一定距离设置，颜色层递式装置2设于轴杆3上。该系统进一步包括一个控制单元，其可接收自装置4的微处理器发出的指示信号，从而可以根据由微处理器产生的指示信号，来控制对应的转向指示器(光发射单元1，2...n)自动打开或关闭。
另外，该系统还可包括一个如图2所示的讯号输入装置。该讯号输入装置可以输入相应的指令讯号至控制单元，所述指令讯号可能是车辆驾驶人随机输入的讯号。控制单元会综合由微处理器发出的指示讯号和由该讯号输入装置随机输入的讯号，并根据其预先内设好的运算法则或程序，产生讯号并发给相应的光发射单元1，2...n。讯号输入装置还可由驾驶人或其它相应车辆内设的装置来输入诸如车辆速度或加速度。
装置4的光源向颜色层递式装置2发射光束，光读取装置接收相应的反射光束并判读出反射光束的光强度变化，微处理器根据反射光束的变化(例如光强度的变化)计算出该旋转轴杆的转角，并产生相应的指示信号；控制单元根据该指示信号自动控制车辆对应的转向指示器或指示灯打开或关闭。
图3中的(a)、(b)和(c)显示的为本发明的另一实施例。在该实施例中，本发明应用于一个自动机械系统中，包括一个球体6和一对光源和光读取装置62。球体6固定于一个可枢转部分50(例如，其可以是一个枢轴50)的静止部上，该可枢转部分50连接至自动机械系统主体51的机械手臂52。该对光源和光读取装置62则设置在该枢轴50的一个活动部上，因而可随该机械手臂52同步旋转或移动。
球体6的外表面可布设许多色块63，并且这些色块63的色调、明暗和/或色度可以预先设定为各不相同。因此，球体6即实质上为前述的颜色层递式装置2。
实际操作过程中，机械手臂52围绕该枢轴50旋转，枢轴50的活动部亦同步运动，这样该对光源和光读取装置62即随手臂52同步旋转，而该球体6保持不动。因此，当光源发射光束至球体6的外表面时，光读取装置接收自球体6的不同色块63返回的反射光束，从而微处理器根据光读取装置的判读信号来产生不同的指示信号，其方式与上文讨论的方式实质相同。
而且，本发明的颜色层递式装置及该对光源和光读取装置的位置可以互换。也就是说，该对光源和光读取装置4可以设置在前述车辆控制系统方向盘的轴杆3上，而该颜色层递式装置2可以设置在离开该轴杆3一定距离的位置。光源向该颜色层递式装置2发射光束，光读取装置接收自颜色层递式装置2上不同色块20返回的反射光束。微处理器于是可以根据光读取装置的判读信号产生不同的指示信号，其方式与上文讨论的方式实质相同。