JP2002163963A - Optical type touch switch - Google Patents

Optical type touch switch

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JP2002163963A
JP2002163963A JP2000356931A JP2000356931A JP2002163963A JP 2002163963 A JP2002163963 A JP 2002163963A JP 2000356931 A JP2000356931 A JP 2000356931A JP 2000356931 A JP2000356931 A JP 2000356931A JP 2002163963 A JP2002163963 A JP 2002163963A
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JP
Japan
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light
finger
emitting element
receiving element
reflected
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Application number
JP2000356931A
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Japanese (ja)
Inventor
Takumi Kado
宅見 門
Masayuki Makishima
政幸 牧嶋
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Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superior detecting circuit having a large S/N ratio and a superior detecting sensitivity while an outgoing beam emitted from a light emitting element will make the total internal reflection in case a finger does not contact with a touch face. SOLUTION: In an optical type touch switch using the light emitting element and a light receiving element, the outgoing beam emitted from a light emitting element enters into a light guide body, and the incident light is reflected by the touch face installed at the light guide body, and the reflected light is led to the light receiving element, and when a finger does not contact with the touch face, almost all of the incident light led to the light guide body enters from the light emitting element is made to have the total internal reflection at the touch face and to enter into the light receiving element, and when the finger contacts with the touch face, a part of the light transmits through the finger, and by utilizing the fact that the incident light to enter into the light receiving element greatly decreases as the other light has irregular reflections by the finger, a contact of the finger is made to be detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば家電製品、
自動販売機、車載用機器などに設けられるタッチスイッ
チに関し、詳しくは光学式タッチスイッチに関するもの
である。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to, for example, home appliances,
More particularly, the present invention relates to an optical touch switch provided in a vending machine, an in-vehicle device, and the like.

【0002】[0002]

【従来技術】この種光学式タッチスイッチは家電製品、
自動販売機、車載用機器等に設けられ、これら機器を制
御するための制御情報を入力するために使われている。
そのようなスイッチ例を図6、図7を用いて説明する。
2. Description of the Related Art This type of optical touch switch is used for home appliances,
It is provided in vending machines, in-vehicle devices, and the like, and is used to input control information for controlling these devices.
An example of such a switch will be described with reference to FIGS.

【0003】図6は光学式タッチスイッチの要部断面図
を示していて、1は発光素子で可視光または赤外光を発
光する発光素子、一般的には赤外発光素子が多く用いら
れる。2は受光素子で前記発光素子から出射される光が
指で反射し、その反射光を受光する。3は発光素子、受
光素子を実装するためのプリント基板、図では省略して
いるが、プリント基板にはこれら部品の他に発光素子を
駆動するための駆動回路および受光素子の出力を受け
て、指の接触を検出するための検出回路等を構成する電
子部品が実装されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an essential part of an optical touch switch. Reference numeral 1 denotes a light-emitting element which emits visible light or infrared light, and an infrared light-emitting element is generally used. Reference numeral 2 denotes a light receiving element, which reflects light emitted from the light emitting element with a finger and receives the reflected light. Reference numeral 3 denotes a printed circuit board for mounting the light emitting element and the light receiving element. Although not shown in the drawing, the printed circuit board receives a drive circuit for driving the light emitting element and the output of the light receiving element in addition to these components. Electronic components forming a detection circuit and the like for detecting contact of a finger are mounted.

【0004】4はパネルでこのパネルの材質は発光素子
から出射される光が透過できる材質とされる。そして、
発光素子上方向のパネル表面に指Fが接触すると、その
接触が検出される。5aは発光素子から出射される出射
光、5eは前記出射光が指で反射された反射光である。
この反射光は受光素子2に入射し、受光素子を含む検出
回路で指のパネルへの接触が検出される。
A panel 4 is made of a material through which light emitted from the light emitting element can pass. And
When the finger F contacts the panel surface in the upward direction of the light emitting element, the contact is detected. Reference numeral 5a denotes outgoing light emitted from the light emitting element, and 5e denotes reflected light obtained by reflecting the outgoing light with a finger.
The reflected light is incident on the light receiving element 2, and the detection circuit including the light receiving element detects the contact of the finger with the panel.

【0005】本スイッチは発光素子から出射される出射
光が指Fで反射して、その反射光を受光素子で受けるよ
うにしているので、指のパネルへの接触以外に接近状態
でも検出できる。受光素子の受光レベルは指Fがパネル
から遠い場合は小さく、近い場合は大きくなる、そし
て、接触した場合が最大となる。従って、本スイッチは
指のパネルへの接近から接触までを検出できるので、い
ろいろな使い方が提案されているがここでは省略する。
そして、本スイッチは複数個が1箇所にまとめて実装さ
れるキーボードとして使われるよりむしろスイッチ単体
で使われる場合が多い。
In this switch, the light emitted from the light emitting element is reflected by the finger F, and the reflected light is received by the light receiving element. Therefore, the switch can detect even in an approaching state other than the contact of the finger with the panel. The light receiving level of the light receiving element is small when the finger F is far from the panel, becomes large when the finger F is close to the panel, and becomes maximum when the finger F comes into contact with the panel. Therefore, this switch can detect from the approach of the finger to the panel to the touch, and various uses have been proposed, but they are omitted here.
In many cases, the switch is used as a single switch rather than as a keyboard in which a plurality of switches are mounted at one place.

【0006】光学的タッチスイッチを複数個集合させ、
キーボードとして使われる場合もあり、このようなスイ
ッチに有効なスイッチの例を図7に示す。図7におい
て、6は導光板、7a〜7dは発光素子、2は受光素子
で前記発光素子から出射される光を受光する。そして、
この受光素子は前記4個の発光素子に対して共通に設け
られている。これら発光素子、受光素子は図6で説明し
た発光素子、受光素子と同じものである。3は前記素子
を実装するためのプリント基板、Fは指である。
A plurality of optical touch switches are assembled,
FIG. 7 shows an example of a switch effective for such a switch, which is sometimes used as a keyboard. In FIG. 7, 6 is a light guide plate, 7a to 7d are light emitting elements, and 2 is a light receiving element for receiving light emitted from the light emitting element. And
This light receiving element is provided commonly to the four light emitting elements. These light emitting element and light receiving element are the same as the light emitting element and light receiving element described in FIG. Reference numeral 3 denotes a printed board on which the device is mounted, and F denotes a finger.

【0007】図7は4個のスイッチからなるキーボード
を示していて、スイッチAは発光素子7aと受光素子2
を含む図示しない検出回路(以下検出回路とする)で構
成され、スイッチBは発光素子7bと受光素子2を含む
検出回路で構成され、スイッチCは発光素子7cと受光
素子2を含む検出回路で構成され、そして、スイッチD
は発光素子7dと受光素子2を含む検出回路で構成され
ている。
FIG. 7 shows a keyboard composed of four switches, and a switch A includes a light emitting element 7a and a light receiving element 2a.
, A switch B is a detection circuit including the light emitting element 7b and the light receiving element 2, and a switch C is a detection circuit including the light emitting element 7c and the light receiving element 2. Configured and switch D
Is composed of a detection circuit including the light emitting element 7d and the light receiving element 2.

【0008】4個の発光素子は順番にパルス的に発光し
ていて、導光板表面に指の接触がない場合は発光素子か
ら出射される光は導光板を透過して外部に出射される。
そのため、指の接触がない場合は受光素子には光が入射
しない。但し、全く入射していないわけでなく、外光が
入射することもあり、この光は指の接触検出に寄与しな
いノイズ光として入射している。そして、導光板表面に
スイッチを押すための指の接触がある場合、即ち、図示
のようにスイッチBに指の接触がある場合は発光素子7
bから出射された光は導光板を透過して外部に出ようと
するが、指で反射されて、反射光が図示のように導光板
内部を通って受光素子に入射する。検出回路では順番に
発光している発光素子の発光タイミングを管理している
ので、受光素子に出力があった時の発光素子を把握して
おり、スイッチBが押されたことを検出している。
The four light-emitting elements emit pulses in order, and when no finger touches the light guide plate surface, light emitted from the light-emitting elements passes through the light guide plate and is emitted to the outside.
Therefore, when there is no finger contact, light does not enter the light receiving element. However, it does not mean that light is not incident at all, and external light may be incident. This light is incident as noise light that does not contribute to the detection of finger contact. Then, when there is a finger contact for pressing the switch on the light guide plate surface, that is, when there is a finger contact on the switch B as shown in the figure, the light emitting element 7
The light emitted from b is transmitted to the outside through the light guide plate, but is reflected by the finger, and the reflected light enters the light receiving element through the inside of the light guide plate as shown in the figure. Since the detection circuit manages the light emission timing of the light emitting elements that emit light in order, it knows the light emitting element when the light receiving element has output, and detects that the switch B has been pressed. .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光学式タッチスイッチにあっては指がスイッチに接
触した場合に、受光素子に入射する光量が小さいという
ことが問題である。この点を図6の場合について検討す
ると、発光素子から出射される出射光の大部分はパネル
を透過し、パネルを通った光の大部分が指に到達し、指
で反射することになるが、指の反射面が凹凸面であるの
で、その反射光が受光素子方向に向かう反射光ばかりで
なく、多くの光は受光素子に向わない反射光となってい
る。即ち、指に到達した光が指のパネルへの接触検出に
有効に使われていないことである。この結果受光素子に
入射する光量が小となっている。
However, in such an optical touch switch, there is a problem that the amount of light incident on the light receiving element is small when a finger touches the switch. Considering this point in the case of FIG. 6, most of the emitted light emitted from the light emitting element passes through the panel, and most of the light passing through the panel reaches the finger and is reflected by the finger. Since the reflection surface of the finger is an uneven surface, the reflected light is not only reflected light directed toward the light receiving element, but also much reflected light not directed to the light receiving element. That is, the light that has reached the finger is not effectively used for detecting contact of the finger with the panel. As a result, the amount of light incident on the light receiving element is small.

【0010】次に、図7について検討する。発光素子か
ら出射される出射光の大部分は導光体を透過し、導光体
を通った光の多くの部分は指に到達し、そこで、一部の
光は指を透過し、大部分の光は反射することになるが、
指の反射面が凹凸面であるので、その反射光が導光体の
内部を全反射しながら受光素子に到達する反射光ばかり
でなく、大部分のは受光素子に向わない反射光となって
いる。このため、指が導光体に接触した場合に受光素子
に入射する光量が図6の場合と同様に小となることであ
る。
Next, consider FIG. Most of the light emitted from the light emitting element passes through the light guide, and most of the light passing through the light guide reaches the finger, where some light passes through the finger and most of the light passes through the finger. Light will be reflected,
Since the reflection surface of the finger is uneven, the reflected light is not only reflected light that reaches the light receiving element while totally reflecting inside the light guide, but most of the reflected light is not suitable for the light receiving element. ing. For this reason, the amount of light incident on the light receiving element when the finger comes into contact with the light guide is reduced as in the case of FIG.

【0011】図6、図7のタッチスイッチにおいては信
号レベルが小さいため、S/N比が小となり検出回路が
複雑で高価な回路構成となっていた。本発明ではスイッ
チに指が接触した場合に受光素子で受ける受光レベルと
接触しない場合に受光素子で受ける受光レベルの差(信
号レベル)を大きくすることにより、S/N比の大き
い、検出感度の良い、安価な光学式タッチスイッチを提
供しようとするものである。
In the touch switches of FIGS. 6 and 7, since the signal level is low, the S / N ratio is low, and the detection circuit is complicated and expensive. In the present invention, by increasing the difference (signal level) between the light receiving level received by the light receiving element when the finger touches the switch and the light receiving level received by the light receiving element when the finger does not touch the switch, the S / N ratio is increased and the detection sensitivity is improved. It is intended to provide a good and inexpensive optical touch switch.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するために次のように構成したものである。
The present invention is configured as follows to solve the above-mentioned conventional problems.

【0013】(1)発光素子及び受光素子を用いた光学
式タッチスイッチにおいて、発光素子から出射される出
射光が導光体に入射し、タッチ面に指又は所定物が接触
しないときは発光素子から導光体に入射する入射光のほ
とんどがタッチ面で全反射して受光素子に入射し、タッ
チ面に指又は所定物が接触したときは入射光が指又は所
定物で乱反射することにより受光素子に入射する入射光
が大幅に減少することを利用して指又は所定物の接触を
検出するようにした。
(1) In an optical touch switch using a light emitting element and a light receiving element, when light emitted from the light emitting element enters the light guide and a finger or a predetermined object does not contact the touch surface, the light emitting element is used. Most of the light incident on the light guide is totally reflected on the touch surface and is incident on the light receiving element. When a finger or a predetermined object comes into contact with the touch surface, the incident light is irregularly reflected by the finger or the predetermined object and received. The contact of a finger or a predetermined object is detected by utilizing the fact that incident light incident on the element is greatly reduced.

【0014】(2)1項記載の光学式タッチスイッチに
おいて、発光素子から出射される出射光を指又は所定物
の接触検出以外に照光窓に導くようにした。
(2) In the optical touch switch described in the item (1), the emitted light emitted from the light emitting element is guided to the illumination window other than detecting the contact of a finger or a predetermined object.

【0015】(3)1ないし2項記載の光学式タッチス
イッチにおいて、導光体にタッチ面以外に全反射面を設
けることでスイッチ形状を小型にした。
(3) In the optical touch switch described in (1) or (2), the size of the switch is reduced by providing the light guide with a total reflection surface other than the touch surface.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】従来例の検出方法は指がパネル又
は導光体に接触した時に発光素子から出射した光が指で
反射し、その反射光が受光素子に入射し、その入射光の
光量を検出することにより、指の接触を検出していた。
即ち、受光素子の検出レベルが所定レベル以上であるか
否かにより指の接触を検出していた。そして、指がスイ
ッチに接触したときに受光素子に入力される光量が小さ
いことが問題であった。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a conventional detection method, when a finger comes into contact with a panel or a light guide, light emitted from a light emitting element is reflected by the finger, the reflected light is incident on a light receiving element, and the incident light is reflected. The contact of the finger was detected by detecting the amount of light.
That is, the contact of the finger is detected based on whether or not the detection level of the light receiving element is equal to or higher than a predetermined level. Then, there is a problem that the amount of light input to the light receiving element when the finger contacts the switch is small.

【0017】この光量が小さくなる理由は指の反射面が
凹凸面であるため、効果的に指からの反射光を受光素子
へ導くことができなかった点である。そこで、発明者は
指の反射面が凹凸面であり、指に到達した光が指で乱反
射するのなら、その乱反射する光をいままでとは反対の
信号と考えてはどうかと考えた。そして、このような考
えから光学式タッチスイッチを試作検討したところ、従
来以上の高感度の光学式タッチスイッチが得られた。以
下本発明の詳細を図面を用いて説明する。
The reason why the amount of light is small is that the light reflected from the finger cannot be effectively guided to the light receiving element because the reflection surface of the finger is uneven. Then, the inventor thought that if the reflection surface of the finger is uneven, and the light that reaches the finger is irregularly reflected by the finger, the diffusely reflected light should be considered as an opposite signal. Then, when an optical touch switch was prototyped and examined from such a concept, an optical touch switch with higher sensitivity than before was obtained. Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明の光学式タッチスイッチの要
部説明図で、タッチ面に指の接触がない場合を示してい
る。1は発光素子、2は受光素子、8は導光体、9は指
が接触するタッチ面で、この面で発光素子から出射され
る出射光5aが全反射されて、反射光5bとなり受光素
子に入射している。発光素子から出射される出射光5a
がタッチ面で全反射され、その反射光が受光素子に向か
うようにするために、図示のように導光体の形状はタッ
チ面に対して入射角度及び反射角度が同じ値、図では4
5°としている。そのため、本図のタッチスイッチにお
いては導光体に入射する光の大部分がタッチ面で全反射
されて受光素子に到達している。尚、入射角度及び反射
角度は導光体の屈折率により異なるものであり、三菱レ
イヨンのアクリライトの場合について、全反射させるた
めの条件を検討すると、この角度を約42°以上にする
必要がある。
FIG. 1 is an explanatory view of a main part of an optical touch switch according to the present invention, showing a case where no finger touches a touch surface. 1 is a light emitting element, 2 is a light receiving element, 8 is a light guide, and 9 is a touch surface with which a finger contacts. Incident on Outgoing light 5a emitted from the light emitting element
Is totally reflected on the touch surface and the reflected light is directed to the light receiving element. As shown in the figure, the shape of the light guide has the same incident angle and reflection angle with respect to the touch surface as shown in FIG.
5 °. Therefore, in the touch switch of this drawing, most of the light incident on the light guide is totally reflected on the touch surface and reaches the light receiving element. Incidentally, the incident angle and the reflection angle are different depending on the refractive index of the light guide. In consideration of the condition for total reflection in the case of Mitsubishi Rayon's acrylite, it is necessary to set this angle to about 42 ° or more. is there.

【0019】次にこのタッチスイッチのタッチ面に指を
接触させた場合について図2を用いて説明する。図2に
おいて、1は発光素子、2は受光素子、5aは発光素子
から出射される出射光、9はタッチ面である。これらは
すべて図1と同じである。本図においては指がタッチ面
に接触している。そして、図1では発光素子から出射さ
れる出射光のほとんどがタッチ面で反射して受光素子に
向って進んだが、本図においては発光素子から出射され
た出射光がタッチ面に到達し、到達した光は指がない場
合は全反射するが、指があるために境界面の光学的条件
が変り、光は全反射しないで指に到達している。
Next, a case where a finger is brought into contact with the touch surface of the touch switch will be described with reference to FIG. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a light emitting element, 2 denotes a light receiving element, 5a denotes outgoing light emitted from the light emitting element, and 9 denotes a touch surface. These are all the same as FIG. In this figure, the finger is in contact with the touch surface. In FIG. 1, most of the outgoing light emitted from the light emitting element is reflected on the touch surface and proceeds toward the light receiving element. However, in FIG. 1, the outgoing light emitted from the light emitting element reaches the touch surface and reaches the touch surface. Although the reflected light is totally reflected when there is no finger, the optical condition of the boundary surface changes due to the presence of the finger, and the light reaches the finger without being totally reflected.

【0020】そして、指に到達した光の一部は指を透過
する屈折光10eとなり、一部は指の表面で反射する。
指とタッチ面との境界において、光学的条件が一定でな
いため、反射光は一定方向に向かわず乱反射する。その
ため、一部の光が受光素子に到達し、大部分は受光素子
に到達しない。図1では反射光を5bとして示したが、
本図では反射光が10a,10b,10c,10dのよ
うに乱反射されるために複数の反射光として示されてい
る。この中で受光素子に到達する反射光は10aのみで
その他の反射光は受光素子には到達していない。
Part of the light that reaches the finger is refracted light 10e transmitted through the finger, and part of the light is reflected on the surface of the finger.
Since the optical conditions are not constant at the boundary between the finger and the touch surface, the reflected light is irregularly reflected without going in a fixed direction. Therefore, some light reaches the light receiving element, and most of the light does not reach the light receiving element. Although FIG. 1 shows the reflected light as 5b,
In this drawing, the reflected light is shown as a plurality of reflected lights because the reflected light is irregularly reflected like 10a, 10b, 10c, and 10d. Of these, only the reflected light 10a reaches the light receiving element, and the other reflected light does not reach the light receiving element.

【0021】従来方式では指がタッチ面に接触した時に
どれだけの光が受光素子に到達したか、即ち、増加量に
より指の接触を検出していた。図2では反射光10aが
その光になるが、本発明では指がタッチ面に接触した時
に、受光素子に到達する光がどれだけ減少したか、即
ち、減少量により検出するようにしている。図2では反
射光の10b,10c,10dの光が受光素子に到達し
ないので、これらの光が全て検出信号となる。尚、検出
信号には指を透過する屈折光10eも含まれる。このた
め指がタッチ面に接触した場合としない場合の受光素子
に入射する光量の差が大きくとれるので、S/N比が大
きくとれ、簡単な回路構成で高感度の安価な光学式タッ
チスイチを提供できる。
In the conventional method, when the finger touches the touch surface, how much light reaches the light receiving element, that is, the contact of the finger is detected based on the increase amount. In FIG. 2, the reflected light 10a is the light, but in the present invention, when the finger comes into contact with the touch surface, the amount of light reaching the light receiving element is reduced, that is, the amount of decrease is detected. In FIG. 2, since the reflected light beams 10b, 10c, and 10d do not reach the light receiving element, all of these light beams become detection signals. The detection signal includes the refracted light 10e transmitted through the finger. As a result, a large difference between the amount of light incident on the light receiving element when the finger touches the touch surface and when the finger does not touch the touch surface can be obtained. it can.

【0022】尚、ここまでの説明ではタッチ部に接触す
る物体を指であると限定して説明してきたが、本発明の
光学式タッチスイッチは物体として指以外の物体、例え
ば手に手袋をはめている場合でも充分接触を検出できる
し、また、指示棒でタッチする場合であっても充分検出
でき、指に限定される物ではない。
In the above description, the object in contact with the touch portion is limited to a finger. However, the optical touch switch of the present invention is an object other than a finger, for example, a gloved hand. The contact can be sufficiently detected even when the finger is touched, and can be sufficiently detected even when the finger is touched with the pointing stick, and is not limited to the finger.

【0023】次に本光学式タッチスイッチは照明機能を
持たせた『照光式タッチスイッチ』にも容易に応用でき
る。夜間等の暗い場所にタッチスイッチが設けられた場
合にスイッチを操作する時にスイッチの場所が分からず
困ることがある。このため、このような場所にはスイッ
チがある場所を照明する機能を持つ『照光式タッチスイ
ッチ』が用いられる。尚、このスイッチに用いられる発
光素子は照明するために赤外発光素子でなく可視光発光
素子が用いられる。図3は『照光式タッチスイッチ』の
斜視図で、11がケース、9がタッチ面、12が照光窓
で、この照光窓から光が外部に出射してスイッチ周辺を
照明している。
Next, the present optical touch switch can be easily applied to an "illuminated touch switch" having an illumination function. When the touch switch is provided in a dark place such as at night, when the switch is operated, the position of the switch may not be known and it may be troublesome. For this reason, an "illuminated touch switch" having a function of illuminating a place where the switch is located is used in such a place. The light emitting element used for this switch is not an infrared light emitting element but a visible light emitting element for illumination. FIG. 3 is a perspective view of the "illuminated touch switch", in which 11 is a case, 9 is a touch surface, and 12 is an illuminating window. Light is emitted from the illuminating window to the outside to illuminate the periphery of the switch.

【0024】ここで、発光素子の発光について説明す
る。タッチスイッチのタッチ面に指が接触されたかどう
かを検出するためには必ず発光素子の発光が必要である
が、発光素子は連続発光させる必要はない。連続発光さ
せてもよいが、通常は消費電力を低減させるためにパル
ス発光させている。
Here, light emission of the light emitting element will be described. To detect whether or not a finger has touched the touch surface of the touch switch, the light emitting element must emit light, but the light emitting element does not need to emit light continuously. Although continuous light emission may be performed, pulse light emission is usually performed to reduce power consumption.

【0025】例えばデユーティ10%でパルス発光させ
ている場合は90%の時間がタッチスイッチの検出には
必要ない空き時間となっている。発光素子は10%の時
間、発光しているので、その光の一部を使って照明窓を
照明させようとする考えもあるが、発光時間が短いた
め、照明にはあまり寄与しない。このため空き時間の何
%かをプラスして発光させ、その出射光を照光窓に導き
スイッチ周辺を照明するようにしている。
For example, when pulse emission is performed at a duty of 10%, 90% of the time is an idle time that is not necessary for detecting a touch switch. Since the light-emitting element emits light for 10% of the time, some of the light is used to illuminate the illumination window. However, since the light-emitting time is short, it does not contribute much to illumination. For this reason, light is emitted by adding a certain percentage of the idle time, and the emitted light is guided to an illumination window to illuminate the periphery of the switch.

【0026】図4は図1,図2で説明した光学式タッチ
スイッチに照光窓を付加した『照光式タッチスイッチ』
の断面図を示す。図4において、1は発光素子、2は受
光素子、8は導光体、9はタッチ面、5aは発光素子か
ら出射される出射光、5bはタッチ面で全反射された反
射光、そして、12は照光窓である。本図では発光素子
1から出射される出射光の一部を照光窓12に導き窓か
ら出射させるようにしている。
FIG. 4 shows an "illuminated touch switch" in which an illumination window is added to the optical touch switch described with reference to FIGS.
FIG. In FIG. 4, 1 is a light emitting element, 2 is a light receiving element, 8 is a light guide, 9 is a touch surface, 5a is outgoing light emitted from the light emitting device, 5b is reflected light totally reflected on the touch surface, and Reference numeral 12 denotes an illumination window. In this drawing, a part of the light emitted from the light emitting element 1 is guided to the illumination window 12 and emitted from the window.

【0027】本発明のタッチスイッチは導光体にタッチ
面を形成し、そのタッチ面で全反射するように発光素
子、受光素子が配置されるため、図4のように全反射面
が1個、即ち、発光素子から出射される出射光が1回の
反射で受光素子に到達するような構成では発光素子、受
光素子間の距離が大きくなり、その結果タッチスイッチ
のケース外形が大きくなってしまう。
In the touch switch of the present invention, a light guide element is provided with a touch surface, and a light emitting element and a light receiving element are arranged so as to be totally reflected on the touch surface. Therefore, as shown in FIG. That is, in a configuration in which the light emitted from the light emitting element reaches the light receiving element by one reflection, the distance between the light emitting element and the light receiving element becomes large, and as a result, the outer shape of the case of the touch switch becomes large. .

【0028】このため、発光素子から出射される出射光
を2回の全反射で受光素子に導くようにすることでタッ
チスイッチを小型化できる。この場合は導光体にタッチ
面の他に全反射できる全反射面を形成している。このよ
うな方式の『照光式タッチスイッチ』の例を図5の断面
図として示す。
Therefore, the size of the touch switch can be reduced by guiding the light emitted from the light emitting element to the light receiving element by two total reflections. In this case, a total reflection surface capable of total reflection is formed on the light guide in addition to the touch surface. An example of such an “illuminated touch switch” is shown in a sectional view in FIG.

【0029】図5において、1は発光素子、2は受光素
子、8は導光体、9はタッチ面、5aは発光素子から出
射される出射光、5bは第一の全反射面(タッチ面)で
反射された反射光、5dは第二の全反射面で反射された
反射光でこの光が受光素子に到達する。5cは発光素子
から出射される出射光の一部で照光窓12に向けて出射
される。図示のように全反射面を2個所形成することに
より発光素子、受光素子を近くに配置することができ、
結果として、全反射面が1個所の場合に比べて形状が小
型にできる。
In FIG. 5, reference numeral 1 denotes a light emitting element, 2 denotes a light receiving element, 8 denotes a light guide, 9 denotes a touch surface, 5a denotes light emitted from the light emitting element, and 5b denotes a first total reflection surface (touch surface). The reflected light 5d is reflected by the second total reflection surface, and the reflected light reaches the light receiving element. Reference numeral 5c denotes a part of the light emitted from the light emitting element, which is emitted toward the illumination window 12. By forming two total reflection surfaces as shown in the figure, the light emitting element and the light receiving element can be arranged close to each other,
As a result, the shape can be made smaller than when the total reflection surface is one.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように従来の光学式タッチ
スイッチの検出方法は指がスイッチに接触した時に発光
素子から出射された光が指で反射し、その反射光が受光
素子に入射し、その入射光の光量を検出することによ
り、指の接触を検出していた。ところが、指の反射面が
凹凸面であること、また、指を透過する透過光があるこ
とにより、効果的に反射光を受光素子へ導くことができ
ず、受光素子で検出する検出信号が小さくなっていた。
このため、S/N比が小さく、検出感度の悪い検出方法
であった。
As described above, according to the conventional optical touch switch detection method, when a finger contacts the switch, light emitted from the light emitting element is reflected by the finger, and the reflected light is incident on the light receiving element. By detecting the amount of the incident light, the contact of the finger is detected. However, since the reflection surface of the finger is uneven, and there is light transmitted through the finger, the reflected light cannot be effectively guided to the light receiving element, and the detection signal detected by the light receiving element is small. Had become.
For this reason, the S / N ratio was small and the detection method was poor in detection sensitivity.

【0031】本発明では発光素子から出射される出射光
を導光体に導き、その光を導光体に形成した全反射面で
全反射させることにより、受光素子に常時一定量の反射
光を到達させておき、指がタッチ面に接触した場合、到
達した光の一部は指を透過して透過光(屈折光)となる
が、大部分の光は指の表面で反射することになる。その
反射は境界面の光学的反射条件が不均一のため、反射方
向が一定方向でなく乱反射する。そのため、受光素子に
到達できる光が大幅に減少する。この光の減少量を検出
信号とているので検出信号が大きくなり、S/N比の大
きい、感度が良い、しかも安価な光学式タッチスイッチ
が提供できるという効果がある。
In the present invention, the light emitted from the light-emitting element is guided to the light guide, and the light is totally reflected by the total reflection surface formed on the light guide, so that a constant amount of reflected light is constantly reflected on the light-receiving element. When the finger is touched on the touch surface, a part of the light that has reached is transmitted through the finger and becomes transmitted light (refracted light), but most of the light is reflected on the surface of the finger. . In the reflection, since the optical reflection condition of the boundary surface is not uniform, the reflection direction is not a fixed direction but irregularly reflected. Therefore, the amount of light that can reach the light receiving element is significantly reduced. Since the amount of decrease in light is used as the detection signal, the detection signal is increased, and there is an effect that an optical touch switch having a large S / N ratio, good sensitivity, and low cost can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の光学式タッチスイッチの要部断
面図
FIG. 1 is a sectional view of a main part of an optical touch switch according to the present invention.

【図2】 図1のタッチスイッチに指の接触があっ
た場合の断面図
FIG. 2 is a cross-sectional view when a finger touches the touch switch of FIG. 1;

【図3】 本発明の『照光式タッチスイッチ』の斜
視図
FIG. 3 is a perspective view of the “illuminated touch switch” of the present invention.

【図4】 本発明の第一の『照光式タッチスイッ
チ』断面図
FIG. 4 is a sectional view of the first “illuminated touch switch” of the present invention.

【図5】 本発明の第二の『照光式タッチスイッ
チ』断面図
FIG. 5 is a sectional view of the second “illuminated touch switch” of the present invention.

【図6】 従来の第一の光学式タッチスイッチ要部
断面図
FIG. 6 is a sectional view of a main part of a conventional first optical touch switch.

【図7】 従来の第二の光学式タッチスイッチ要部
断面図
FIG. 7 is a sectional view of a main part of a second conventional optical touch switch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光素子 2 受光素子 3 プリント基板 4 パネル 5a 発光素子からの出射光 5b 第一の全反射面で反射した反射光 5c 発光素子からの出射光で照光窓に向
かう出射光 5d 第二の全反射面で反射した反射光 5e 指からの反射光 6 導光体 7a〜7d 発光素子 8 全反射面を持つ導光体 9 指のタッチ面 10a〜10d 指がタッチ面に接触したときの反射
光 10e 指がタッチ面に接触した時の透過光 11 光学式タッチスイッチのケース 12 照光窓
Reference Signs List 1 light emitting element 2 light receiving element 3 printed circuit board 4 panel 5a light emitted from light emitting element 5b reflected light reflected on first total reflection surface 5c light emitted from light emitting element toward illumination window 5d second total reflection Reflected light reflected by surface 5e Reflected light from finger 6 Light guides 7a to 7d Light emitting element 8 Light guide having total reflection surface 9 Touch surface of finger 10a to 10d Reflected light when finger touches touch surface 10e Transmitted light when a finger touches the touch surface 11 Optical touch switch case 12 Illumination window

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光素子及び受光素子を用いた光学式タ
ッチスイッチにおいて、発光素子から出射される出射光
が導光体に入射し、タッチ面に指又は所定物が接触しな
いときは発光素子から導光体に入射される入射光のほと
んどがタッチ面で全反射して受光素子に入射し、タッチ
面に指又は所定物が接触したときは入射光が指又は所定
物で乱反射することにより受光素子に入射する入射光が
大幅に減少することを利用して指又は所定物の接触を検
出するようにしたことを特徴とする光学式タッチスイッ
チ。
In an optical touch switch using a light emitting element and a light receiving element, when light emitted from the light emitting element is incident on a light guide and a finger or a predetermined object does not contact the touch surface, the light is emitted from the light emitting element. Most of the incident light incident on the light guide is totally reflected on the touch surface and is incident on the light receiving element. When a finger or a predetermined object comes into contact with the touch surface, the incident light is received by irregular reflection on the finger or the predetermined object. An optical touch switch, wherein contact of a finger or a predetermined object is detected by utilizing the fact that incident light incident on an element is greatly reduced.
【請求項2】 発光素子から出射される出射光を指又は
所定物の接触検出以外に照光窓に導くようにしたことを
特徴とする1項記載の光学式タッチスイッチ。
2. The optical touch switch according to claim 1, wherein the light emitted from the light emitting element is guided to an illuminating window in addition to detecting contact with a finger or a predetermined object.
【請求項3】 導光体にタッチ面以外に全反射面を設け
ることでスイッチ形状を小型にしたことを特徴とする1
ないし2項記載の光学式タッチスイッチ。
3. The switch is reduced in size by providing a total reflection surface other than the touch surface on the light guide body.
3. An optical touch switch according to claim 2.
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