JP2004214058A - Operation panel input device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に家電機器へ種々の入力操作を行う為の操作パネル入力装置に関し、更に詳しくは、操作パネルに触れずに入力操作が可能な操作パネル入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【0003】
給湯器や洗濯機等の家電機器には、これらの機器を操作するための操作スイッチが集中して取り付けられた操作パネルが備えられている。操作者は、この操作スイッチのいずれかを指で操作することによって、機器に対して所定の動作制御を行う。
【0004】
しかしながら、通常の操作パネルは、操作スイッチを直接指で押圧して操作する構造である為、可動部品を使用せざるを得ず、その耐久性に問題があり、また、操作スイッチの表面を指が触れることによって汚れ、操作パネルの美感を損なうという問題があった。
【0005】
このようなことから、操作パネルを直接指で触れずに所定の操作を実行することができる非接触式の操作パネル入力装置が知られている(例えば、特許文献1)。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−100287(第4頁、図2)
【0007】
図6は、この従来の操作パネル入力装置100を示すもので、透明のアクリル板で形成された操作パネル101の内方に、家電機器への制御内容(例えば、家電機器の電源をON制御する)に対応させて複数組の光スイッチユニットU1、U2・・が配置されている。
【0008】
各組の光スイッチユニットUは、固有周波数の赤外信号(以下、固有光信号という)を発光する赤外発光素子102と、赤外発光素子102から発光される固有光信号を受光可能な赤外受光素子103とで構成されている。
【0009】
各光スイッチユニットUから発光される固有光信号は、図7に示すように、互いに他の光スイッチユニットU1、U2・・から発光される固有光信号と重複しないようように、所定の走査周期Tで繰り返し赤外発光素子102から発光される。
【0010】
図6に示すように、同一の光スイッチユニットUで対となる赤外発光素子102と赤外受光素子103は、隣り合うようにプリント配線基板104の表面上に実装され、これらの光スイッチユニットUと操作パネル101の間には、赤外線のみを透過させる赤外フィルタ105が配設されている。
【0011】
従って、各組の赤外発光素子102から発光される固有光信号は、その上方の赤外フィルタ105と操作パネル101を通過して外方に出力され、又、外来光の内、固有光信号を含む赤外線のみが、その近傍の操作パネル101と赤外フィルタ105を透過して赤外受光素子103に到達する。
【0012】
赤外受光素子103の出力側には、固有周波数の光電変換信号を通過させるバンドパスフィルタを介して、光スイッチユニットUへの入力操作を判定する図示しないマイコンが備えられている。従って、赤外受光素子103が、固有周波数の固有光信号を受光した場合にのみ、その光電変換信号がマイコンへ入力され、これにより、自然光、他のリモコン送信信号などと、赤外発光素子102から発光された固有光信号とを識別することができる。
【0013】
光スイッチユニットUの近傍に、固有光信号を反射させるような物体が存在しない場合には、赤外発光素子102から発光される固有光信号を、同一光スイッチユニットUの対となる赤外受光素子103が受光することはなく、マイコンに、光電変換信号が入力されない。この状態では、マイコンは、光スイッチユニットUに対する入力操作は行われていないものと判定する。
【0014】
一方、下方に光スイッチユニットU1が配置された操作パネル101へ、例えば指を近づけて入力操作を行うと、赤外発光素子102から発光される固有光信号は、操作パネル101の上方に接近する指で反射され、再び、操作パネル101と赤外フィルタ105を透過して、同じ光スイッチユニットU1の赤外受光素子103に入力される。マイコンは、赤外受光素子103で光電変換された光電変換信号を、同じ光スイッチユニットU1の赤外発光素子102が固有光信号を発光したタイミングとほぼ同時に入力すると、その光スイッチユニットU1に対して入力操作が行われたものと判定し、家電機器に対して例えば電源をONとする制御信号を出力する。
【0015】
このときに、他の光スイッチユニットU2の赤外受光素子103においても、指で反射された固有光信号を受光することがあるが、その光スイッチユニットU2の赤外発光素子102が固有光信号を発光するタイミングと異なるタイミングで、光電変換信号がマイコンに入力されるので、その光スイッチユニットU2に対する入力操作とは認識しない。
【0016】
尚、一般に、操作パネル101の内方には、図8に示すように、各光スイッチユニットUによる制御内容や操作方法若しくは家電機器の動作状態を表示する為の液晶表示パネル106、更にその内方に、表面側に拡散シート107が、背面側に反射板109が貼り付けられた透明基板108が配置されている。透明基板108は、図示しない光源からの光を液晶表示パネル106の背面全体に導光し、液晶表示パネル108のバックライトとして作用する。
【0017】
赤外発光素子102と赤外受光素子103の上方の反射板109には、それぞれ出力側小孔110と入力側小孔111が穿設され、これらの小孔110、111を固有光信号が通過するようにしている。
【0018】
透明基板108の表面を覆う拡散シート107は、出力側小孔110と入力側小孔111が操作パネル101の外方からは見えないように、通過する光を拡散するものである。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
【0020】
この操作パネル入力装置100によれば、指が直接操作パネル101に触れてその表面を汚すことがなく、また、可動部品を用いないので、耐久性にすぐれたものとすることができる。
【0021】
しかしながら、赤外発光素子102から発光される固有光信号は、操作パネル101上に放射状に分散するので、その一部のみが、操作パネル101の上方の指で反射され、同じ光スイッチユニットUの赤外受光素子103に再び入力される。
【0022】
また、この固有光信号は、指で反射される際に大きく減衰し、更に、その光路に介在する操作パネル101、赤外フィルタ105、液晶表示パネル106、透明基板108等を往復して通過するので、これらの境界面で図8に示すように反射し、赤外受光素子103に到達する受光量は、極めて微弱なものとなっていて検出が困難なものであった。
【0023】
以上の理由で、赤外受光素子103では固有光信号を検出しにくく、特に拡散シート107を介在させる場合には、固有光信号も拡散されてしまうので、更に検出が困難となるものであった。
【0024】
一方、赤外受光素子103には、操作パネル101外から侵入する外来光や、操作パネル101内の上記反射による内部散乱光等、固有光信号以外の光(以下、一般光という)も侵入するので、単に赤外受光素子103に入力される固有光信号のみを増幅して検出することはできなかった。
【0025】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、簡単な構成で、受光手段に到達する固有光信号を増加させ、入力操作による固有光信号の検出を容易にする操作パネル入力装置を提供することを目的とする。
【0026】
また、固有光信号以外の受光手段に到達する一般光を減少させ、一般光に対する固有光信号の相対受光量を増加させて、入力操作による固有光信号の検出を容易にする操作パネル入力装置を提供することを目的とする。
【0027】
【課題を解決するための手段】
【0028】
請求項1の操作パネル入力装置は、操作エリアが設定された透光性操作パネルと、拡散シートと反射板が表裏に積層配置された透明基板で構成され、バックライト光を散乱させながら操作パネルの背面側から外方に導光するバックライトパネルと、バックライトパネルの内方に配置され、反射板に形成された出力側小孔と操作パネルの操作エリアを通して、固有光信号を外方へ発光する発光手段と、操作エリアと反射板に形成された入力側小孔を通して、外方から固有光信号を受光する受光手段とを備え、発光手段による固有光信号の発光タイミングで、受光手段が固有光信号を検出した際に、操作エリアに対する入力操作が実行されたものと判定する操作パネル入力装置であって、
バックライトパネルの透明基板は、発光手段及び/又は受光手段と操作エリアとを結ぶ光路と交差する部位が、表面を凸曲面とした収束レンズ部となっていることを特徴とする。
【0029】
発光手段と操作エリアとを結ぶ光路と交差するバックライトパネルの透明基板の部位が、表面を凸曲面とした収束レンズ部となっている場合には、発光手段から拡散して発光される固有光信号は、収束レンズ部で収束するので、操作エリア外に漏れる固有光信号が減少し、操作エリア上方の固有光信号の光束が増加する。
【0030】
また、受光手段と操作エリアとを結ぶ光路と交差するバックライトパネルの透明基板の部位が、表面を凸曲面とした収束レンズ部となっている場合には、固有光信号を含む操作エリアの上方から侵入する光を収束レンズ部で収束して受光手段に導光するので、内部散乱光や操作エリア外から侵入する一般光の受光手段における受光量が相対的に減少し、固有光信号の検出が容易になる。
【0031】
収束レンズ部は、バックライトパネルの透明基板の表面を凸曲面とするだけで形成できるので、別部材を用意することなく、操作エリアを通過する固有光信号を収束できる。
【0032】
また、請求項2の操作パネル入力装置は、操作エリアが設定された透光性操作パネルと、拡散シートと反射板が表裏に積層配置された透明基板で構成され、バックライト光を散乱させながら操作パネルの背面側から外方に導光するバックライトパネルと、バックライトパネルの内方に配置され、反射板に形成された出力側小孔と操作パネルの操作エリアを通して、固有光信号を外方へ発光する発光手段と、操作エリアと反射板に形成された入力側小孔を通して、外方から固有光信号を受光する受光手段とを備え、発光手段による固有光信号の発光タイミングで、受光手段が固有光信号を検出した際に、操作エリアに対する入力操作が実行されたものと判定する操作パネル入力装置であって、
バックライトパネルの拡散シートは、発光手段及び/又は受光手段と操作エリアとを結ぶ光路と交差する部位が、切り欠かれていることを特徴とする。
【0033】
発光手段と操作エリアとを結ぶ光路と交差する部位の拡散シートが切り欠かれている場合には、発光手段から拡散して発光される固有光信号は、拡散シートで拡散されずに操作エリアの上方へ発光される。
【0034】
また、受光手段と操作エリアとを結ぶ光路と交差する部位の拡散シートが切り欠かれている場合には、固有光信号を含む操作エリアの上方から侵入する光は、拡散シートで拡散されずに受光手段に導光される。
【0035】
固有光信号が拡散シートで減衰されないので、受光手段での検出が容易になる。
【0036】
また、請求項3の操作パネル入力装置は、発光手段が、バックライトパネルの内方に配置されたプリント配線基板の表面側に実装され、受光手段が、受光面を反射板の入力側小孔に臨ませ、プリント配線基板の背面側からプリント配線基板に穿設された取り付け孔に実装されることを特徴とする。
【0037】
発光手段は、操作パネルに近いプリント配線基板の表面側に実装されるので、固有光信号の光路が短くなり、減衰量が減少する。
【0038】
受光手段は、プリント配線基板に穿設された取り付け孔内に実装されるので、発光手段から発光される固有光信号を直接受光することがなく、内部散乱光の受光量も減少する。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る操作パネル入力装置1の一実施の形態を、図1乃至図4及び図7で説明する。
【0040】
図1は、操作パネル入力装置1の斜視図で、図示しない洗濯機の筺体表面に取り付けられるものである。本発明に係る操作パネル入力装置は、防水性が求められる洗濯機、風呂の給湯器等の制御入力装置などに特に適しているが、音響機器、空調機器など他の電気機器を制御する入力装置としてこれらの筺体に取り付けられるものでもよい。
【0041】
操作パネル入力装置1は、外方(図2において上方側)から、矩形の透明アクリル板3、液晶表示パネル4及びバックライトパネル9が、互いの対向面を貼り付けて積層配置されるとともに、その内方に赤外発光素子5と赤外受光素子6を実装したプリント配線基板7が積層して配置され、これらの全体が、合成樹脂製のケース2内に収容されている。
【0042】
ケース2は、外方に開口する枡形の基台2aと、枡形周囲に嵌合し、枡形の上方に固定枠22が突き出た押さえカバー2bとからなり、両者のフランジ部に挿通させる取り付けネジ23により一体化される。図2に示すように、取り付けネジ23でネジ止めした状態で、操作パネルとなる透明アクリル板3が、基台2aと押さえカバー部2bの固定枠22の間に周囲を挟持され、ケース2に位置決め固定される。
【0043】
透明アクリル板3の周囲に固定枠22の厚み分の段差を設けることにより、透明アクリル板3とその周囲のケース2の表面は、同一平面上に整列する。また、ここでは、ケース2と透明アクリル板3との間が接着剤により密封した状態で接着され、操作パネル入力装置1内に水滴、埃等が侵入しないようにしている。ケース2と透明アクリル板3間には、接着剤の他、シール等を介在させ、防水、防塵を行ってもよい。
【0044】
液晶表示パネル4は、洗濯機に対して入力操作を行う制御内容と、洗濯機の動作に関する所定の表示を、透明アクリル板3を通して表示するもので、図1に示す洗濯機の初期動作モードでは、主電源の入力、選択動作のスタート、洗濯コースの選択等の入力操作を示す表示30a、30b・・30gが、矩形枠で表示した操作エリア30A、30B、・・30Gとともに表示される。また、この初期動作モードでは、投入した衣類の重量から予想される使用水量31と、洗濯時間32が表示される。
【0045】
この液晶表示パネル4による表示は、図示しない液晶ドライバーの制御により、表示されるもので、操作エリアと入力操作を示す表示の位置と数、及びその他の表示は、洗濯機の動作状態に応じて可変するようになっている。
【0046】
バックライトパネル9は、透明アクリル板などで構成される透明基板9Bと、透明基板9Bの表面(液晶表示パネル4との対向面)に貼り付けられた拡散シート9Aと、透明基板9Bの背面側に貼り付けられ、透明基板9Bとの対向面を白色とした反射板9Cとから構成され、バックライト光源40(図3参照)から発光されるバックライト光を、透明基板9Bの内部で散乱させながら導光する。
【0047】
これにより、透明アクリル板3の外方からは、特定のバックライト光源は確認されず、あたかも液晶表示パネル4による表示の背景全体がバックライト光により照光されたように目視される。
【0048】
本実施の形態では、バックライトパネル9とバックライト光源40は、操作エリア30毎にしきい板33により区切られ、操作エリア30の背面を、異なる光源で照光するようになっている。
【0049】
反射板9Cは、上述のように表面に白色の塗料を塗布することにより、バックライトパネル9との対向面を白色とし、バックライト光を下方に逃げないようにバックライトパネル9内に反射させている。白色とするので、バックライト光を所定の色彩に着色すれば、液晶表示パネル4による表示の背景は、その色彩に変化したように目視される。
【0050】
反射板9Cには、赤外発光素子5の図3において上方(表面側)に出力側小孔34が、赤外受光素子6の上方に入力側小孔35が穿設されている。これらの小孔34、35は、例えば、内径が1乃至1.5mm程度の小孔であり、また、バックライトパネル9の表面側の拡散シート9Aにより光路が散乱されるので、透明アクリル板3の外方からは、目視されない。
【0051】
出力側小孔34と入力側小孔35に臨む透明基板9Bの背面は、図3に示すように、球面状の凸曲面に形成された収束レンズ部12となっている。
【0052】
収束レンズ部12の光軸は、出力側小孔34若しくは入力側小孔35の穿設方向、すなわち図3において上下方向で、それぞれの突部を出力側小孔34と入力側小孔35内に突出させている。これにより、反射板9Cは、収束レンズ部12と干渉することなく、透明基板9Bの背面に沿って密着して貼り付けられる。
【0053】
プリント配線基板7は、反射板9Cの内方で反射板9Cと平行にケース2に取り付けられ、このプリント配線基板7に7組の赤外発光素子5と赤外受光素子6が実装されている。一組の赤外発光素子5と赤外受光素子6で操作検出ユニットUが構成され、ここでは、7種類の操作エリア30A、30B、・・30Gに対応して7組の赤外発光素子5と赤外受光素子6からなる操作検出ユニットU1、U2・・U6が配置されている。
【0054】
発光手段となる赤外発光素子5は、ここでは赤外発光ダイオードで構成され、図3に示すように、プリント配線基板7の表面側に実装され、脚部をプリント配線基板7を貫通させてその背面側のパターンに半田接続している。プリント配線基板7の表面側で赤外発光ダイオードが発光することにより、背面側から実装される場合に比べて、より発光光路が短縮され、内部反射が減少し外方への発光光量が増加する。赤外発光素子5は、出力側小孔34の下方のプリント配線基板7上に実装され、これにより、赤外発光素子5の発光光軸は、出力側小孔34内の収束レンズ部12の光軸にほぼ一致するようになっている。
【0055】
また、受光手段となる赤外受光素子6は、受光面6aが赤外フィルター(図示せず)で覆われたフォトダイオードで構成され、入力側小孔35の下方で、プリント配線基板7に穿設された取り付け孔14に背面側から実装され、脚部をプリント配線基板7の背面側のパターンに半田接続している。これにより、赤外受光素子6の受光面6aは、取り付け孔14内から入力側小孔35に臨み、赤外受光素子6の受光光軸は、入力側小孔35内の収束レンズ部12の光軸にほぼ一致するようになっている。
【0056】
図4に示すように、赤外発光素子5は、例えば、455kHzの固有周波数の固有周波数でドライバ15により駆動制御されるもので、ドライバ15から駆動制御信号が出力されている間、赤外発光素子5から455kHzの赤外信号である固有光信号が発光される。
【0057】
ドライバ15の入力側には、マイコン10の制御出力端子が接続され、マイコン10によって、各組のドライバ15の駆動制御信号が同時に出力されないように制御している。これにより、各操作検出ユニットUから発光される固有光信号は、図7に示すように、互いに重複しないようなタイミングで、それぞれの赤外発光素子5から発光される。
【0058】
赤外受光素子6の出力には、バンドパスフィルタ16が接続されている。バンドパスフィルタ16は、赤外受光素子6で光電変換された455kHzの固有周波数の光電変換信号を波形整形回路17へ出力するものであり、従って、赤外受光素子6が、固有光信号を受光した場合にのみ、その光電変換信号を波形整形回路17を介してマイコン10へ出力することとなる。これにより、自然光、他のリモコン送信信号などと、赤外発光素子5から発光された固有光信号とを、受光手段6により識別することができる。
【0059】
このように構成された操作パネル入力装置1は、図3に示すように、赤外発光素子5の発光光軸と出力側小孔34内の収束レンズ部12の光軸にほぼ一致するので、固有光信号は、収束レンズ12で収束され操作エリア30の上方へ発光される。すなわち、赤外発光素子5の発光指向角αOに対し角度βOに収束して発光されるので、操作エリア30外に漏れる固有光信号が減少し、操作エリア30上方での光束が増加する。
【0060】
また、赤外受光素子6の受光光軸は、入力側小孔35内の収束レンズ部12の光軸にほぼ一致するので、受光指向角αIに対しより狭い角度βIで、操作エリア30上方の光を受光し、操作エリア30外から侵入する外来光が減少する。更に、赤外受光素子6の受光面6aは、取り付け孔14内に配置されるので、内部反射光等を受けにくく、赤外受光素子6は、固有光信号を含む操作エリア30の上方からの光を主として受光し、内部散乱光等の一般光の受光量は減少する。
【0061】
操作エリア30の上方に、固有光信号を反射させるような物体が存在しない場合には、固有光信号を赤外受光素子6が受光することはなく、マイコン10へ波形整形回路17から光電変換信号が出力されることもない。この状態では、マイコン10は、当該操作エリア30に対して入力操作は実行されていないものと判断し、洗濯機に対して特に制御信号を出力することはない。
【0062】
一方、特定の操作エリア30に対して、例えば、操作エリア30Aに表示されている「主電源の入力」を行おうとして指11を接近させると、操作エリア30Aに対応して設けられた操作検出ユニットU1の赤外発光素子5より、周期的に操作エリア30Aの外方に固有光信号が発光されているので、固有光信号は指11で反射され、再び、操作エリア30A内の同じ操作検出ユニットU1の赤外受光素子6に入力される。マイコン10は、赤外受光素子6で光電変換された光電変換信号を、同じ操作検出ユニットU1の赤外発光素子5が固有光信号を発光したタイミングとほぼ同時に入力するので、その操作エリア30Aに対して入力操作が実行されたものとして、洗濯機に対して、主電源をONとする制御信号を出力する。
【0063】
このときに、他の操作検出ユニット(例えばU2)の赤外発光素子5においても、指11で反射された固有光信号を受光することがあるが、その操作検出ユニットU2の赤外発光素子5が固有光信号を発光するタイミングと異なるタイミングで、光電変換信号がマイコン10に入力されるので、その操作検出ユニットU2に対する入力操作とは認識しない。
【0064】
操作エリア30Aに対して入力操作が実行されたとマイコン10が認識すると、そのエリア30Aの背面を照光するバックライト光源40が点灯し、背面側のバックライトパネル9にバックライト光が導光される。従って、操作者は、操作エリア30Aへの入力操作が正しく認識されたかを、操作エリア30Aの背面の照光によって知ることができる。
【0065】
バックライト光源40は、操作者に対して、次の操作を案内するために点滅させてもよく、例えば、図1の初期動作モードにおいて、コース洗濯の入力を待機している状態であるときには、操作エリア30Cの背面側のバックライトパネル9にバックライト光を導光し、操作エリア30Cへの入力操作が実行されたものと判定した後には、更に次の入力操作を促すために、「普通」、「ウール」、「手洗い」、「ドライ」の操作エリア30D、30E、30F、30Gのバックライトパネル9へバックライト光を導光してもよい。
【0066】
尚、操作エリア30Cのように、比較的広い面積の操作エリア30である場合には、一つの操作エリア30に対応して設けられる操作検出ユニットUに、同時に発光制御される複数の赤外発光素子5と、複数の赤外受光素子6を用いる。すなわち、操作エリア30C内の複数の分散位置の内方に、それぞれ出力側小孔34と入力側小孔35と取り付け孔14を形成し、出力側小孔34の下方と、取り付け孔14内に赤外発光素子5と赤外受光素子6を配置する。一個の赤外受光素子6では、目視できないような小径の入力側小孔35を通して、操作エリア30の外方から反射される固有光信号の一部しか検出できないが、多数の赤外受光素子6を分散して配置することによって、操作エリア30が広範囲であっても、反射される固有光信号を、いずれかの赤外受光素子6で確実に検出できる。このようにより広域に反射される固有光信号を受光する必要がある場合などには、必ずしも全ての入力側小孔35や出力側小孔34の対応部位に、収束レンズ部12を設けなくてもよい。
【0067】
図5は、本発明の第2実施の形態に係る操作パネル入力装置50の要部を示すもので、拡散シート9Eとバックライトパネル9の透明基板9Dを除き、他の構成は、第1実施の形態に係る入力装置1と同一であるので、同一番号を付してその説明を省略する。
【0068】
本実施の形態では、操作エリア30の上方で反射され、赤外受光素子6で受光する固有光信号の受光量を増加させるために、固有光信号の光路と交差する拡散シート9Eの部位に切り欠き52を形成し、固有光信号が拡散されないようにしたものである。
【0069】
拡散シート9Eに形成される切り欠き52は、出力側小孔34及び入力側小孔35の上方に形成され、これらの小孔34、35を通過する光を遮らない形状とし、小孔34、35の内径よりわずかに大きい内径とすることが望ましい。
【0070】
小孔34、35の内径が1乃至1.5mm程度のであるとすれば、2.0mm前後の内径であり、操作パネル3を通した外方から、目立つことがない。
【0071】
切り欠き52の形状は、円形の他いずれの形状としてももよい。
【0072】
バックライトパネル9の透明基板9Dは、表面が凸曲面を形成しない平面であるが、第1実施の形態のように、収束レンズ部12が形成された透明基板9Bを用いてもよい。この場合には、出力側小孔34及び入力側小孔35を通過する光は、その上方で収束レンズ部12により収束しているので、切り欠き52の大きさを、更に小さく目立たないものとすることができる。
【0073】
以上の実施の形態では、操作パネル3の背面側に液晶表示パネル4を積層配置しているが、液晶表示パネル4を介在させない操作パネル入力装置にも本発明を適用できる。
【0074】
また、操作パネル3とバックライトパネル9の透明基板9B、9Dは、透明アクリル板3を用いているが、ガラス板など他の透明材料を用いてもよい。
【0075】
更に、収束レンズ部12は、透明基板9Cの背面側の表面に形成したが、拡散シート9Aとの対向面である表面側に形成しても、更に表裏両面に形成してもよい。このように、光路上の収束レンズ12の数及び凸曲面の曲率を調整することにより、個々の操作エリア30の入力操作領域に合わせて、固有光信号の発光角度βO及び受光角度βIを調整することができ、操作エリア30外の一般光を除いて操作エリア30の入力操作領域で反射される固有光信号に絞って受光できる。
【0076】
尚、透明基板9Cの表面側に収束レンズ部12を形成する場合には、第2実施の形態で説明した切り欠き52を利用して切り欠き52内に上方に突出する収束レンズ部12を収容することができる。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、バックライトパネルの透明基板の表面形状を加工して収束レンズ部を形成するだけで、受光手段に到達する固有光信号の光量が増加するとともに、固有光信号以外の一般光の光量が減少し、入力操作による固有光信号の検出が容易となる。
【0078】
また、請求項2の発明によれば、拡散シートに切り欠き部を形成するだけで、、受光手段に到達する固有光信号が増加し、入力操作による固有光信号の検出が容易になる。
【0079】
これに加えて、請求項3の発明によれば、入力操作において、固有光信号の光路が短くなり、減衰量が減少し、受光手段が取り付け孔内に実装されるので、一般光による受光量も減少する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る操作パネル入力装置1の斜視図である。
【図2】操作パネル入力装置1の縦断面図である。
【図3】図2の要部拡大縦断面図である。
【図4】操作パネル入力装置1の構成を示すブロック図である。
【図5】他の実施の形態に係る操作パネル入力装置50の要部拡大断面図である。
【図6】従来の操作パネル入力装置100を示す縦断面図である。
【図7】各操作検出ユニットUから発光される固有光信号を示すタイミングチャートである。
【図8】従来の操作パネル入力装置の構成の詳細を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1、50 操作パネル入力装置
3 操作パネル(透明アクリル板)
4 液晶表示パネル
5 発光手段
6 受光手段
6a 受光面
7 プリント配線基板
9 バックライトパネル
9A、9E 拡散シート
9B 透明基板
9C 反射板
9D 透明基板
12 収束レンズ部
14 取り付け孔
30 操作エリア
34 出力側小孔
35 入力側小孔
52 切り欠き部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention generally relates to an operation panel input device for performing various input operations on home electric appliances, and more particularly, to an operation panel input device capable of performing an input operation without touching an operation panel.
[0002]
[Prior art]
[0003]
2. Description of the Related Art Home appliances such as a water heater and a washing machine are provided with an operation panel on which operation switches for operating these devices are collectively mounted. The operator performs a predetermined operation control on the device by operating one of the operation switches with a finger.
[0004]
However, since the normal operation panel has a structure in which the operation switch is directly pressed with a finger to operate, there is no choice but to use movable parts, and there is a problem in its durability. However, there is a problem that the touch panel becomes dirty and impairs the beauty of the operation panel.
[0005]
For this reason, a non-contact operation panel input device capable of executing a predetermined operation without directly touching the operation panel with a finger is known (for example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-100287 (page 4, FIG. 2)
[0007]
FIG. 6 shows this conventional operation
[0008]
Each set of optical switch units U includes an infrared
[0009]
As shown in FIG. 7, the unique optical signals emitted from each optical switch unit U are mutually different from each other. 1 , U 2 The light is repeatedly emitted from the infrared
[0010]
As shown in FIG. 6, the infrared
[0011]
Therefore, the unique optical signal emitted from each set of infrared
[0012]
A microcomputer (not shown) that determines an input operation to the optical switch unit U is provided on the output side of the infrared
[0013]
When there is no object that reflects the unique optical signal near the optical switch unit U, the unique optical signal emitted from the infrared
[0014]
On the other hand, the optical switch unit U 1 When an input operation is performed by, for example, bringing a finger close to the
[0015]
At this time, the other optical switch units U 2 In some cases, the infrared
[0016]
Generally, inside the
[0017]
An output-side
[0018]
The
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
[0020]
According to the operation
[0021]
However, since the unique optical signal emitted from the infrared
[0022]
Further, this specific optical signal is greatly attenuated when reflected by the finger, and further reciprocates through the
[0023]
For the above reasons, it is difficult for the infrared
[0024]
On the other hand, light (hereinafter, referred to as general light) other than a specific light signal, such as extraneous light that enters from outside the
[0025]
The present invention has been made in consideration of such a conventional problem, and has a simple configuration to increase the number of unique optical signals reaching the light receiving unit and to facilitate detection of the unique optical signal by an input operation. An object of the present invention is to provide an operation panel input device.
[0026]
Also, an operation panel input device that reduces general light reaching the light receiving means other than the unique optical signal, increases the relative light reception amount of the unique optical signal with respect to the general light, and facilitates detection of the unique optical signal by an input operation. The purpose is to provide.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
[0028]
The operation panel input device according to
The transparent substrate of the backlight panel is characterized in that a portion that intersects an optical path connecting the light emitting means and / or the light receiving means with the operation area is a convergent lens part having a convex curved surface.
[0029]
When the portion of the transparent substrate of the backlight panel that intersects with the optical path connecting the light emitting means and the operation area is a convergent lens having a convex curved surface, specific light diffused and emitted from the light emitting means. Since the signal is converged by the converging lens unit, the specific optical signal leaking out of the operation area decreases, and the luminous flux of the specific optical signal above the operation area increases.
[0030]
Further, when the portion of the transparent substrate of the backlight panel which intersects with the optical path connecting the light receiving means and the operation area is a convergent lens portion having a convex curved surface, the portion above the operation area including the unique optical signal is provided. Since the light that enters from the convergence lens unit is converged by the converging lens unit and guided to the light receiving unit, the amount of light received by the light receiving unit for internal scattered light and general light entering from outside the operation area is relatively reduced, and the detection of the unique optical signal Becomes easier.
[0031]
Since the converging lens section can be formed only by making the surface of the transparent substrate of the backlight panel a convex curved surface, it is possible to converge a unique optical signal passing through the operation area without preparing a separate member.
[0032]
Further, the operation panel input device according to
The diffusion sheet of the backlight panel is characterized in that a portion that intersects an optical path connecting the light emitting unit and / or the light receiving unit to the operation area is cut off.
[0033]
When the diffusion sheet at a portion that intersects with the optical path connecting the light emitting means and the operation area is notched, the unique optical signal diffused and emitted from the light emitting means is not diffused by the diffusion sheet and is not diffused by the diffusion sheet. Light is emitted upward.
[0034]
Further, when the diffusion sheet at a portion that intersects with the optical path connecting the light receiving unit and the operation area is notched, light entering from above the operation area including the unique optical signal is not diffused by the diffusion sheet. The light is guided to the light receiving means.
[0035]
Since the unique optical signal is not attenuated by the diffusion sheet, the detection by the light receiving means becomes easy.
[0036]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the operation panel input device, wherein the light emitting means is mounted on a front surface side of the printed wiring board arranged inside the backlight panel, and the light receiving means has a light receiving surface formed on the input side small hole of the reflecting plate. And mounted in a mounting hole formed in the printed wiring board from the back side of the printed wiring board.
[0037]
Since the light emitting means is mounted on the surface of the printed circuit board near the operation panel, the optical path of the unique optical signal is shortened, and the attenuation is reduced.
[0038]
Since the light receiving means is mounted in the mounting hole formed in the printed circuit board, the light receiving means does not directly receive the unique optical signal emitted from the light emitting means, and the amount of internal scattered light received is reduced.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the operation
[0040]
FIG. 1 is a perspective view of the operation
[0041]
In the operation
[0042]
The
[0043]
By providing a step corresponding to the thickness of the fixing
[0044]
The liquid crystal display panel 4 displays, through the transparent acrylic plate 3, control contents for performing an input operation on the washing machine and a predetermined display relating to the operation of the washing machine. In the initial operation mode of the washing machine shown in FIG. , 30g indicating input operations such as input of a main power source, start of selection operation, selection of a washing course, etc. are displayed together with
[0045]
The display by the liquid crystal display panel 4 is displayed under the control of a liquid crystal driver (not shown). The position and number of the display indicating the operation area and the input operation, and other displays are determined according to the operation state of the washing machine. It is designed to be variable.
[0046]
The
[0047]
As a result, from the outside of the transparent acrylic plate 3, a specific backlight light source is not recognized, and the entire display background of the liquid crystal display panel 4 is visually observed as if illuminated by the backlight light.
[0048]
In the present embodiment, the
[0049]
The reflecting
[0050]
In the
[0051]
As shown in FIG. 3, the rear surface of the
[0052]
The optical axis of the converging
[0053]
The printed
[0054]
The infrared
[0055]
The infrared
[0056]
As shown in FIG. 4, the infrared
[0057]
The control output terminal of the
[0058]
A
[0059]
As shown in FIG. 3, the operation
[0060]
Further, since the light receiving optical axis of the infrared
[0061]
When there is no object above the
[0062]
On the other hand, when the finger 11 approaches the
[0063]
At this time, another operation detection unit (for example, U 2 In some cases, the infrared light emitting element 5) receives the unique optical signal reflected by the finger 11, but the operation detection unit U 2 The photoelectric conversion signal is input to the
[0064]
When the
[0065]
The
[0066]
When the
[0067]
FIG. 5 shows a main part of an operation
[0068]
In the present embodiment, in order to increase the amount of the specific optical signal received by the infrared
[0069]
The
[0070]
If the inside diameter of the
[0071]
The shape of the
[0072]
The transparent substrate 9D of the
[0073]
In the above embodiment, the liquid crystal display panel 4 is stacked on the rear side of the operation panel 3, but the present invention can also be applied to an operation panel input device without the liquid crystal display panel 4 interposed.
[0074]
In addition, the
[0075]
Further, the converging
[0076]
When the
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the light amount of the unique optical signal reaching the light receiving unit increases only by forming the converging lens portion by processing the surface shape of the transparent substrate of the backlight panel. At the same time, the amount of general light other than the unique optical signal decreases, and the detection of the unique optical signal by the input operation becomes easy.
[0078]
According to the second aspect of the present invention, only by forming the notch in the diffusion sheet, the number of unique optical signals reaching the light receiving means increases, and the detection of the unique optical signal by the input operation becomes easy.
[0079]
In addition, according to the third aspect of the present invention, in the input operation, the optical path of the unique optical signal is shortened, the attenuation is reduced, and the light receiving means is mounted in the mounting hole. Is also reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an operation
FIG. 2 is a vertical sectional view of the operation
FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view of a main part of FIG. 2;
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the operation
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part of an operation
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a conventional operation
FIG. 7 is a timing chart showing a unique optical signal emitted from each operation detection unit U.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing details of a configuration of a conventional operation panel input device.
[Explanation of symbols]
1,50 operation panel input device
3 Operation panel (transparent acrylic board)
4 LCD panel
5 Light emitting means
6 Light receiving means
6a Light receiving surface
7 Printed wiring board
9 Backlight panel
9A, 9E Diffusion sheet
9B transparent substrate
9C reflector
9D transparent substrate
12 Convergent lens part
14 mounting holes
30 Operation area
34 Output side small hole
35 Input side small hole
52 Notch
Claims (3)
バックライトパネル(9)の内方に配置され、反射板(9C)に形成された出力側小孔(34)と操作パネル(3)の操作エリア(30)を通して、固有光信号を外方へ発光する発光手段(5)と、
操作エリア(30)と反射板(9C)に形成された入力側小孔(35)を通して、外方から固有光信号を受光する受光手段(6)とを備え、
発光手段(5)による固有光信号の発光タイミングで、受光手段(6)が固有光信号を検出した際に、操作エリア(30)に対する入力操作が実行されたものと判定する操作パネル入力装置であって、
バックライトパネル(9)の透明基板(9B)は、発光手段(5)及び/又は受光手段(6)と操作エリア(30)とを結ぶ光路と交差する部位が、表面を凸曲面とした収束レンズ部(12)となっていることを特徴とする操作パネル入力装置。It comprises a translucent operation panel (3) in which an operation area (30) is set, a transparent substrate (9B) in which a diffusion sheet (9A) and a reflection plate (9C) are stacked on the front and back sides, and a backlight is provided. A backlight panel (9) for guiding light outward from the back side of the operation panel (3) while scattering the light;
The unique optical signal is directed outward through an output side hole (34) formed in the reflector panel (9C) and the operation area (30) of the operation panel (3), which is arranged inside the backlight panel (9). A light emitting means (5) for emitting light,
Light receiving means (6) for receiving a unique optical signal from outside through an operation area (30) and an input side small hole (35) formed in the reflector (9C);
An operation panel input device that determines that an input operation to the operation area (30) has been performed when the light receiving unit (6) detects the unique optical signal at the emission timing of the unique optical signal by the light emitting unit (5). So,
In the transparent substrate (9B) of the backlight panel (9), a portion that intersects with an optical path connecting the light emitting means (5) and / or the light receiving means (6) and the operation area (30) has a convex surface as a convergent surface. An operation panel input device comprising a lens unit (12).
バックライトパネル(9)の内方に配置され、反射板(9C)に形成された出力側小孔(34)と操作パネル(3)の操作エリア(30)を通して、固有光信号を外方へ発光する発光手段(5)と、
操作エリア(30)と反射板(9C)に形成された入力側小孔(35)を通して、外方から固有光信号を受光する受光手段(6)とを備え、
発光手段(5)による固有光信号の発光タイミングで、受光手段(6)が固有光信号を検出した際に、操作エリア(30)に対する入力操作が実行されたものと判定する操作パネル入力装置であって、
バックライトパネル(9)の拡散シート(9A)は、発光手段(5)及び/又は受光手段(6)と操作エリア(30)とを結ぶ光路と交差する部位(52)が、切り欠かれていることを特徴とする操作パネル入力装置。It comprises a translucent operation panel (3) in which an operation area (30) is set, a transparent substrate (9B) in which a diffusion sheet (9A) and a reflection plate (9C) are stacked on the front and back sides, and a backlight is provided. A backlight panel (9) for guiding light outward from the back side of the operation panel (3) while scattering the light;
The unique optical signal is directed outward through an output side hole (34) formed in the reflector panel (9C) and the operation area (30) of the operation panel (3), which is arranged inside the backlight panel (9). A light emitting means (5) for emitting light,
Light receiving means (6) for receiving a unique optical signal from outside through an operation area (30) and an input side small hole (35) formed in the reflector (9C);
An operation panel input device that determines that an input operation to the operation area (30) has been performed when the light receiving unit (6) detects the unique optical signal at the emission timing of the unique optical signal by the light emitting unit (5). So,
In the diffusion sheet (9A) of the backlight panel (9), a portion (52) crossing an optical path connecting the light emitting means (5) and / or the light receiving means (6) and the operation area (30) is cut out. An operation panel input device comprising:
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- 2003-01-06 JP JP2003000535A patent/JP2004214058A/en active Pending
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