JP2004147026A - 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押圧することによって、機器に対して所定の動作制御を行う。
【0004】
しかしながら、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10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に対応させて複数組の光スイッチユニットU1(例えば、家電機器の電源をON制御する)、U2・・が配置されている。
【0008】
各組の光スイッチユニットUは、455KHZの固有周波数の赤外線検出信号を発光する赤外発光素子102と、赤外発光素子102から発光される赤外線検出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から発光される赤外線検出信号は、図11に示すように、互いに他の光スイッチユニットU1、U2・・から発光される赤外線検出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10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から発光される赤外線検出信号は、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、赤外線検出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、455KHZの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、固有周波数の赤外線検出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102から発光された赤外線検出信号とを、受光手段103により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、赤外線検出信号を反射させるような物体が存在しない場合には、所定の走査周期で赤外発光素子102から発光される赤外線検出信号を、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から発光される赤外線検出信号は、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が赤外線検出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、指で反射された赤外線検出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が赤外線検出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12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、拡散シート107と導光板108がそれぞれ積層されている。導光板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もので、また、拡散シート107は、操作パネル101の外方から光スイッチユニットU等が見えないように、光路を拡散するものである。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
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。
【0019】
しかしながら、光検出信号として固有周波数の赤外線信号を用いるので、赤外フィルタ、変復調回路、バンドパスフィルタを設ける必要があり、構造上複雑になるとともに、外来光に同じ周波数の赤外線を含む場合には、入力操作と誤認識してしまう恐れがあった。
【0020】
また、赤外発光素子102から発光される赤外線検出信号の発光量に比べて、指で反射され赤外受光素子103に到達する赤外線検出信号の受光量は、極めて微弱であるので、赤外線検出信号以外の外来光や、操作パネル入力装置100内での散乱光の影響を受け、赤外受光素子103が飽和するなどして、その検出が困難となることがあった。
【0021】
例えば、マイコンで光電変換信号の入力で、光スイッチユニットUに対する入力操作と判定する際には、光電変換信号、すなわち赤外受光素子103で受光する赤外線検出信号のレベルを、所定の入力しきい値と比較して入力操作と判定するが、外来光の変動や内部の散乱光の変動による影響が無視できないので、赤外線検出信号の入力のみを正確に判定することができなかった。
【0022】
また、赤外受光素子103で受光する受光量は、上述のように一時的な外来光の変化に限らず、赤外線検出信号の光路に介在する操作パネル101、液晶表示パネル106、拡散シート107、導光板108などが汚れたり、劣化する等の経年変化によっても変化し、赤外線検出信号の増幅率を固定させ所定のしきい値と比較していると、全く入力操作を判定しなくなったり、逆に常時入力操作と判定してしまうという誤判定の原因となっていた。
【0023】
更に、従来の操作パネル入力装置100では、直接操作パネル101に触れることなく入力操作そのものを判定できるが、入力操作と入力操作解除のタイミングなど入力操作状態を更に詳細に判別することはできなかった。
【0024】
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、外来光や内部の散乱光が一時的に変化しても正確に入力操作を判定できる操作パネル入力装置を提供することを目的とする。
【0025】
また、経年変化により赤外線検出信号の到達量が変化しても、正確に入力操作を判定することができる操作パネル入力装置を提供することを目的とする。
【0026】
更に、入力操作状態を詳細に判別することができ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、少なくとも一部が光透過部となった操作パネルと、各光スイッチユニットSWが、操作パネルの内方に配置され、操作パネルの光透過部から外方へ光検出信号を発光する発光手段と、光透過部の外方で反射された光検出信号を受光可能な受光手段とを、対として有する複数の光スイッチユニットSWと、各光スイッチユニットSWの発光手段に対し、他の光スイッチユニットSWの発光手段から発光される光検出信号と重複しないように、少なくとも入力操作時間より短い走査周期で光検出信号を繰り返し発光させる発光制御手段と、発光手段が光検出信号を発光する走査周期に同期させて、同一の光スイッチユニットUで対となる受光手段に対し受光量を検出させる受光制御手段と、受光手段が検出した受光量を、各光スイッチユニットUの受光手段毎に一次記憶する受光量記憶部と、光スイッチユニットUの発光手段が光検出信号を発光した際の対となる受光手段が検出した受光量から、前記光スイッチユニットUに対する入力操作状態を判定する入力判定手段とを備えた操作パネル入力装置であって、 受光量記憶部は、発光手段が光検出信号を発光する発光期間に、対となる受光手段が検出した発光時受光量を一次記憶し、入力判定手段は、光スイッチユニットUの受光手段が新たに検出した発光時受光量と、その受光手段について受光量記憶部で一次記憶された発光時受光量とから、当該光スイッチユニットUに対する入力操作状態を判定することを特徴とする。
【0029】
指などの操作体により反射し受光手段に達する光検出信号は、操作体が光スイッチユニットUに接近するほど増加し、離れると減少するので、発光手段が光検出信号を発光する走査周期に同期して受光手段が受光する発光時受光量は、操作体との距離で増減する。
【0030】
従って、受光量記憶部で一次記憶される発光時受光量と、新たに検出される発光時受光量とを比較すれば、操作体との距離の変化を検出することができ、入力操作状態を判定できる。
【0031】
一方、外来光、内部散乱光などの経年変化による光量変化は、受光量記憶部で一次記憶される発光時受光量と新たに検出される発光時受光量のいずれにも等しく影響し、その受光量の差には表れないので、入力操作状態のみを判定することができる。
【0032】
また、外来光、内部散乱光の一時的な光量変化があっても、入力操作と同様に変化することは希で、同様に受光量記憶部で一次記憶される発光時受光量と新たに検出される発光時受光量の差には表れないので、入力操作状態のみを判定できる。
【0033】
また、請求項2の操作パネル入力装置は、入力判定手段が、光スイッチユニットUの受光手段が新たに検出した発光時受光量が、その受光手段について受光量記憶部で一次記憶された発光時受光量と比較して、所定の入力しきい値を越えて増加したときに、当該光スイッチユニットUに対する入力操作と判定することを特徴とする。
【0034】
操作体が光スイッチユニットUに接近すると、操作体で反射し受光手段に到達する光検出信号が増加し、その結果、新たに検出される発光時受光量は、受光量記憶部で一次記憶される発光時受光量に比べて増加するので、所定の入力しきい値と比較することにより、入力操作のタイミングまで、入力操作を正確に判定できる。
【0035】
また、請求項3の操作パネル入力装置は、発光制御手段が、全ての光スイッチユニットUの発光手段から光検出信号を発光させない消灯期間を、少なくとも一走査周期内に設定するとともに、受光制御手段は、少なくともいずれかの光スイッチユニットUの受光手段に対し消灯期間中の消灯時受光量を検出させ、受光手段が検出した消灯時受光量が、所定の消灯しきい値を越えたときに、全ての光スイッチユニットUについての入力判定手段による入力操作の判定を、一定期間無効とすることを特徴とする。
【0036】
受光手段が検出する消灯時受光量には、光検出信号が含まれないので、入力操作とは無関係な外来光及び内部散乱光の光量が表れる。従って、消灯時受光量が消灯しきい値を越えて増加したときには、入力操作と無関係な外来光及び内部散乱光による光量の増加とみなすことができ、これらの増加により発光時受光量が増加し入力操作と判定しても、判定を一定期間無効とすることで、機器の誤動作を防止できる。
【0037】
一時的な光量変化に起因する誤判定を、特に別の入力操作認識手段を併用せずに確実に防止できる。
【0038】
また、請求項4の操作パネル入力装置は、発光制御手段が、全ての光スイッチユニットUの発光手段から光検出信号を発光させない消灯期間を、少なくとも一走査周期内に設定するとともに、受光制御手段は、少なくともいずれかの光スイッチユニットUの受光手段に対し消灯期間中の消灯時受光量を検出させ、受光量記憶部は、消灯期間中に受光手段が検出した消灯時受光量を、発光時受光量とともに一次記憶し、受光手段が新たに検出した消灯時受光量が、その受光手段について受光量記憶部で一次記憶された消灯時受光量と比較して、所定の環境しきい値を越えたときに、全ての光スイッチユニットUについての入力判定手段による入力操作の判定を、一定期間無効とすることを特徴とする。
【0039】
消灯時受光量の一時的な変化には、光検出信号による影響や外来光及び内部散乱光の経年変化による光量変化は表れない。従って、新たに検出される消灯時受光量が受光量記憶部で一次記憶される消灯時受光量に比べて、所定の環境しきい値を越えて増加したときには、外来光及び内部散乱光の一時的な増加とみなすことができ、これらの増加により発光時受光量が増加し入力操作と判定しても、判定を一定期間無効とすることで、機器の誤動作を防止できる。
【0040】
特に別の入力操作認識手段を併用せずに、また、経年変化で外来光及び内部散乱光の光量が変化しても、一時的な光量変化に起因する誤判定を確実に防止できる。
【0041】
また、請求項5の操作パネル入力装置は、操作パネルに対する接触を検知する接触検知手段が操作パネルに配置され、入力判定手段が入力操作と判定した前後所定の推定操作期間内に、接触検知手段から接触検知信号が入力されることを条件に、当該光スイッチユニットUに対する入力操作の判定を有効とすることを特徴とする。
【0042】
操作パネルに対する接触を条件に、入力操作の判定を有効とするので、入力操作と同様の外来光、内部散乱光の一時的な光量変化が発生し、入力操作と判定した場合であっても、入力操作に従った命令が実行されず、機器の誤動作を確実に防止できる。
【0043】
操作体の接近による入力操作の判定と操作パネルへの接触の時間差は、通常の入力操作から推定される推定操作期間以内であるので、通常の入力操作であれば、入力操作の判定と接触検知信号の出力に時間差が生じても、入力操作の判定が有効とされる。
【0044】
また、請求項6の操作パネル入力装置は、入力判定手段が、光スイッチユニットUの受光手段が新たに検出した発光時受光量が、その受光手段について受光量記憶部で一次記憶された発光時受光量と比較して、所定の解除しきい値を越えて減少したときに、当該光スイッチユニットUに対する入力操作の解除と判定することを特徴とすることを特徴とする。
【0045】
光スイッチユニットUに接近していた操作体が離間すると、操作体で反射し受光手段に到達する光検出信号が減少し、その結果、新たに検出される発光時受光量は、受光量記憶部で一次記憶される発光時受光量に比べて減少するので、所定の解除しきい値と比較することにより、入力操作解除のタイミングを含む入力操作状態を正確に判定できる。
【0046】
従って、通常の入力操作の際のみならず、入力操作解除の際にも、異なる制御内容を光スイッチユニットに対して入力できる。
【0047】
また、請求項7の操作パネル入力装置は、受光手段が、発光手段が光検出信号を発光する走査周期に同期して受光量を検出する期間内に、複数回受光量を検出し、その平均値を受光手段が検出した受光量とすることを特徴とする。
【0048】
受光手段は、走査周期毎に一度検出する受光量を、その検出期間内に複数回検出した受光量の平均値から求めるので、検出異常値が発生しても、受光量への影響が少なく、誤判定が減少する。
【0049】
【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7で説明する。
【0050】
図1は、操作パネル入力装置1の斜視図で、家電機器であるユニットバスに付属する給湯器(図示せず)に備えられるものである。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に付属して備えるものでもよい。
【0051】
操作パネル入力装置1は、外方(図2において上方側)から、操作パネルとなる矩形の透明アクリル板3、液晶表示パネル4、バックライトパネル7、反射板9、プリント配線基板13が積層して配置されたもので、これらは、積層された状態で互いの対向面が貼り付けられ、合成樹脂製のケース2内に収容されている。
【0052】
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。
【0053】
ケース2と透明アクリル板3との間には、接着剤、粘着剤等が塗布され、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なっている。
【0054】
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。
【0055】
液晶表示パネル4は、給湯器に対して入力操作を行う制御内容と、給湯器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に示す給湯器では、主電源の入力、給湯動作のスタート、追いだきの選択等の入力操作を示す表示30a、30b、30c・・が、矩形枠で表示した操作エリア30A、30B、30C・・とともに表示される。また、この表示では、浴槽内への給湯量31、給湯温度32が表示されている。
【0056】
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30の位置と数、及びその他の表示は、給湯器の動作状態に応じて可変するようになっている。
【0057】
バックライトパネル7は、液晶表示パネル4の表示を内方から照光するもので、その端面に配置されるバックライト光源40(図3参照)からのバックライト光を、その内部に導光している。バックライトパネル7は、表面(液晶表示パネル4との対向面)に拡散シート7Aが貼り付けられた透明なアクリル板で形成され、また、背面側には、対向面を白色とした反射板9が配置されるので、バックライト光源から発光されるバックライト光は、バックライトパネル7の内部で、散乱しながら外方に導光される。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見える。
【0058】
本実施例では、バックライトパネル7とバックライト光源40は、操作エリア30毎にしきり板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。
【0059】
反射板9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7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7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の背景は、その色彩に変化したように目視される。反射板9には、後述する発光素子5aの図3において上方(表面側)に出力側小孔34が、受光素子6a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7の表面側の拡散シート7A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。
【0060】
反射板9の背面側に取り付けられるプリント配線基板13には、操作パネル3に表示される操作エリア30A、30B、30C・・のそれぞれに対応させて光スイッチユニットU1、U2、U3、・・が配置されている(図4参照)。各光スイッチユニットUは、赤外発光素子5aを有する発光手段5と、赤外発光素子5aから発光される赤外光検出信号を受光可能な赤外受光素子6aを有する受光手段6とを、対として構成されている。本実施の形態では、赤外発光素子5aとして赤外発光ダイオードを、赤外受光素子として、ピンフォトダイオードをそれぞれ用いている。
【0061】
図3に示すように、同一光スイッチユニットUの赤外発光素子5aと赤外受光素子6aは、プリント配線基板13に穿設された出力孔36と入力孔37内に、それぞれの発光面と受光面を臨ませて、プリント配線基板13の背面側に実装されている。尚、赤外受光素子6aの受光面には、赤外光検出信号の赤外線のみを透過させる赤外フィルタ8が形成されている。
【0062】
出力孔36と入力孔37は、その表面側に積層された反射板9の出力側小孔34と入力側小孔35の内径よりやや大きい内径で、それぞれ出力側小孔34と入力側小孔35に同一軸線上に連通するもので、これにより、各光スイッチユニットUの赤外発光素子5aから発光される赤外光検出信号は、出力孔36と出力側小孔34を通過して、透明アクリル板3から外方に放射され、又、透明アクリル板3の外方から受ける光は、入力側小孔35と入力孔37を通過し、更に赤外フィルタ8を通過することにより、赤外光検出信号を含む赤外線が赤外受光素子6aに入力される。
【0063】
図4は、本実施の形態に係る操作パネル入力装置1の各回路構成を示すブロック図であり、以下、このブロック図に沿って操作パネル入力装置1をその作用とともに説明する。
【0064】
各光スイッチユニットU1、U2、U3の赤外発光素子5aは、それぞれマイコン10によって接続制御されるLEDマルチプレクサ16に接続し、発光制御手段として作用するマイコン10により制御される発光タイミングで赤外光検出信号を発光する。すなわち、図5に示すように、各スイッチユニットU1、U2、U3の赤外発光素子5aは、前後に0.5msecの消灯期間toffをおいて0.5msecの発光期間ton、他の赤外発光素子5aと重複しないタイミングで赤外光検出信号を発光するもので、前後の消灯期間toffには、いずれの赤外発光素子5aからも赤外光検出信号を発光しない。
【0065】
発光制御は、全ての赤外発光素子5aについて発光制御した後再び繰り返され、その一走査周期Tは、入力操作に要する時間に比べて短い時間に設定される。操作者が入力操作に要する時間は、個人差があるが経験的に50msecから200msecと推定し、ここでは50msecより短い15msecとしている。
【0066】
一方、各光スイッチユニットU1、U2、U3の赤外発光素子5aのそれぞれについて対となる赤外受光素子6aは、マイコン10によって接続制御されるPdマルチプレクサ17に接続し、受光制御手段としても作用するマイコン10で制御される後述の受光タイミングで受光する。
【0067】
Pdマルチプレクサ17の出力は、増幅回路18を介してマイコン10のA/Dコンバータ19に接続されている。従って、赤外受光素子6aがマイコン10で制御される受光タイミングで検出する受光量は、増幅回路18で増幅された後、A/Dコンバータ19でA/D変換された後、マイコン10に入力される。
【0068】
この受光タイミングは、発光素子5aを発光制御する走査周期Tに同期するもので、それぞれ対となる赤外受光素子6a毎にその受光タイミングが設定される。ここでは、図5に示す各スイッチユニットU1、U2、U3の赤外発光素子5aを発光させている発光期間ton毎に、受光量を検出している。
【0069】
図6は、この各発光期間tonにおいて、受光量を検出する詳細を示すもので、各発光期間tonのそれぞれで4回割込処理を行って(図中12から15の割込時間)、A/Dコンバータ19へその時の受光量を読み込んでいる。
【0070】
マイコン10では、発光期間tonにA/Dコンバータ19から読み込んだ4回の受光量を平均して、新たに検出された発光時受光量Lon(c)とする。このように、複数回検出した受光量を平均することにより、1回の検出に誤差が生じても、マイコン10へ出力される受光量への影響が減じられる。発光時受光量Lon(c)は、マイコン10において後述の発光時受光量Lon(o)と比較されるとともに、スイッチユニットU毎に、マイコン10に接続される4段からなるシフトレジスタ21の最下段に記憶される。
【0071】
同様の処理は、各スイッチユニットU1、U2、U3について走査周期T毎に繰り返され、新たに検出された発光時受光量Lon(c)がシフトレジスタ21の最下段に記憶されるとともに、各段に記憶された受光量は、順次上位段に移される。その結果、特定のスイッチユニットUについて、シフトレジスタ21の最上位段に記憶された発光時受光量Lon(o)は、同一スイッチユニットUについての新たな受光量検出時の4T時間前、つまり60msec前に検出した受光量を表すものとなる。
【0072】
図7は、特定のスイッチユニットUに対して、操作体である指11を接近させた後離間させる入力操作状態について、各走査周期T毎のマイコン10に入力される発光時受光量Lonを実線で結び、発光時受光量Lonの変化を表したグラフである。
【0073】
同図のT1乃至T2時は、入力操作前の待機状態であり、指11がスイッチユニットUから離間しているので、赤外受光素子6aは、外来光と内部で散乱する赤外光検出信号を受光し、発光時受光量Lonが1Vとなっている。
【0074】
この待機状態からの入力操作で指11を接近させると、指11で反射される赤外光検出信号が徐々に増加して発光時受光量Lonが増加し、最もスイッチユニットUへ接近させたT7時で約1.5Vのピークに達する。
【0075】
その後、指11を離間させていくと、反射される赤外光検出信号が徐々に減少して発光時受光量Lonも減少し、T12時で待機状態約の1Vに戻る。
【0076】
本実施の形態では、指11の接離に応じてこのように変化する発光時受光量Lonから入力操作状態を検出するもので、マイコン10で、新たに検出した発光時受光量Lon(c)を、シフトレジスタ21の最上位段に記憶された発光時受光量Lon(o)と比較して、所定の入力しきい値、ここでは0.3vを越えて増加したときに、入力操作と判定する。
【0077】
例えば、図7において、T5時の発光時受光量Lon(c)は1.25V、4T時間前の発光時受光量Lon(o)は1Vであるので、その差は入力しきい値を越えず、続くT6時に、発光時受光量Lon(c)が1.4V、4T時間前のT2時発光時受光量Lon(o)が1Vであるので、入力しきい値0.3Vを越え、入力操作と判定される。
【0078】
また、マイコン10で、新たに検出した発光時受光量Lon(c)を、シフトレジスタ21の最上位段に記憶された発光時受光量Lon(o)と比較して、所定の解除しきい値、ここでは0.3v以上減少したときに、入力操作の解除と判定する。
【0079】
例えば、図7において、T10時の発光時受光量Lon(c)は1.3V、4T時間前の発光時受光量Lon(o)は1.4Vであるので、解除しきい値は越えず、続くT11時に、発光時受光量Lon(c)が1.1V、4T時間前のT7時発光時受光量Lon(o)が1.5Vであるので、解除しきい値0.3Vを越え、入力操作の解除と判定される。
【0080】
マイコン10では、上記入力操作及び入力操作の解除の判定を、各スイッチユニットU1、U2、U3毎に、新たに検出した発光時受光量Lon(c)とシフトレジスタ21から読み出した発光時受光量Lon(o)と比較して行う。
【0081】
マイコン10において、特定のスイッチユニットUに対する入力操作と判定すると、そのスイッチユニットUについて対応づけられた命令を給湯器に対して実行する。例えば、主電源の入力の入力操作を示す表示30aを表示した操作エリア30Aの下方に配置されたスイッチユニットU1に対して入力操作と判定すると、給湯器の電源がONとなる。
【0082】
また、本実施の形態では、入力操作の解除のタイミングを含む各スイッチユニットU毎の入力操作状態を判定できるので、入力操作の解除の判定で別の命令を出力したり、入力操作と入力操作の解除を判定した時間間隔で、入力操作の判定を確定させるなどその判定結果を種々の用途に利用できる。
【0083】
この第1実施の形態では、経年変化や外来光が徐々に変化する影響を受けて、赤外受光素子6aが受光する発光時受光量Lonのレベルが徐々に変化する場合であっても、入力操作若しくは入力操作の解除の判定において比較する発光時受光量Lon(c)と発光時受光量Lon(o)のいずれもその影響を受けるので、その差には表れず、これらの変化があっても正確に入力操作状態を判定できる。
【0084】
しかしながら、この第1の実施の形態では、室内のカーテンが開けられたり、照明が点灯される、虫などが接近するなどの種々の原因で、赤外受光素子6aに到達する外来光や内部散乱光が一時的に変化することがあり、これらの変化が希に入力操作による光量変化と同様に増加する場合には、入力操作と誤判定する恐れがある。
【0085】
図8は、このような原因で、特定のスイッチユニットUに対して入力操作を行わない場合であっても、入力操作と同様に発光時受光量Lonが増加する変化を表したグラフである。図8では、外来光や内部散乱光が急激に増加することにより、指11を接近させないにもかかわらず、T6時に、4T時間前の1Vから発光時受光量Lon(c)が1.4Vに達し、入力しきい値0.3Vを越え、入力操作と誤判定される。
【0086】
以下に説明する第2の実施の形態は、このように誤判定するような状態を検出し、一定期間入力操作の判定を無効とし、家電機器などの被制御機器の誤動作を防止するものである。
【0087】
この第2実施の形態では、受光制御手段とし作用するマイコン10が、第1実施の形態で、図5に示す各スイッチユニットU1、U2、U3の赤外発光素子5aを発光させている期間ton毎に加えて、更に、その直前の消灯期間toffにおいても受光量を検出するものである。
【0088】
消灯期間toffにおいて受光量を検出する詳細は、発光期間tonにおける検出と同様で、図6に示すように、各消灯期間toffのそれぞれで4回割込処理を行って(消灯期間toffでは、図中4から7の割込時間)、A/Dコンバータ19へその時の受光量を読み込む。
【0089】
マイコン10では、消灯期間toffにA/Dコンバータ19から読み込んだ4回の受光量を平均して、新たに検出された消灯時受光量Loff(c)とする。消灯時受光量Loff(c)を検出するにあたっても、同様に複数回検出した受光量を平均し、1回の検出誤差による検出値への影響を減じている。消灯時受光量Loff(c)は、発光時受光量Lon(c)と同様に、スイッチユニットU毎にシフトレジスタ21の最下段に記憶され、新たに検出された消灯時受光量Loff(c)がシフトレジスタ21の最下段に記憶される毎に順次上位段に移される。
【0090】
マイコン10では、各スイッチユニットUについて、新たに検出された消灯時受光量Loff(c)と、シフトレジスタ21の最上位段に記憶された消灯時受光量Loff(o)、つまり4T時間(60msec)前に検出した消灯時受光量Loff(o)とを比較し、外来光と内部散乱光の異常増加を検出する。
【0091】
すなわち、新たに検出された消灯時受光量Loff(c)が、その4T時間前に検出した消灯時受光量Loff(o)に比べて、所定の環境しきい値、ここでは0.3vを越えて増加したときには、外来光と内部散乱光の異常増加と判定し、所定期間(例えば数秒)全てのスイッチユニットUについての入力操作の判定を無効とする。従って、特定のスイッチユニットUが発光時受光量Lonの増加から入力操作と判定しても、その判定が無効とされ、家電機器などで意図しない命令が実行されることがない。
【0092】
これを消灯時受光量Loffの変化を破線で結び表示した図8を用いて説明すると、T1時の発光時受光量Lon(c)が外来光と赤外線検出信号を含む内部散乱光を受光して1Vであるのに対し、T1時(正確には、その0.5msec前)の消灯時受光量Loff(c)は、赤外線検出信号による内部散乱光を含まないので、やや低い0.8Vとなっている。
【0093】
カーテンなどがひかれて入力操作と同じ程度に外来光や内部散乱光(以下、単に外来光と記述して説明する)が増加すると、発光時受光量Lon(c)とともに消灯時受光量Loff(c)も増加する。これによりT6時に、発光時受光量Lon(c)が4T時間前の発光時受光量Lon(o)と比較して入力しきい値0.3Vを越えて増加し、入力操作と判定されるが、T6時の消灯時受光量Loff(c)も、外来光などの増加により4T時間前の消灯時受光量Loff(o)から環境しきい値0.3Vを越えて増加するので、前記入力操作の判定は無効とされる。
【0094】
一方で、入力操作の状態を示す図7において、消灯時受光量Loffの変化を破線で結び表示するように、外来光の異常増加がなければ、入力操作を行う指11で外来光が遮られるので、消灯時受光量Loffはむしろ減少し、その増加が環境しきい値を越えることはないので、入力操作の判定は有効に保たれる。
【0095】
尚、同図に示すように、指11を離間させる際に、消灯時受光量Loffが一時的に増加するが、その増加分は環境しきい値を越えるものではなく、更に、発光時受光量Lonが減少している間には、消灯時受光量Loffの変化を環境しきい値と比較しないという方法を採用してもよい。
【0096】
尚、入力しきい値と環境しきい値は、必ずしも同じ値である必要はなく、また、外来光の異常増加があっても、同時にそれぞれのしきい値を越えるものではないので、入力しきい値を越えた前後例えば2T時間(30msec)以内に環境しきい値を越えた場合であっても、入力操作の判定を無効とすることが望ましい。
【0097】
また、外来光の異常増加は、全てのスイッチユニットUに対して等しく影響するので、必ずしも全てのスイッチユニットUについて消灯時受光量Loffを検出する必要はない。
【0098】
また、上記第2の実施の形態では、消灯時受光量Loff(c)をスイッチユニットU毎にシフトレジスタ21に一次記憶するものであるが、走査周期T毎に検出される消灯時受光量Loff(c)を、固定値である消灯しきい値と比較し、消灯しきい値を越えた場合に、外来光の異常増加と判定し、所定期間全てのスイッチユニットUの入力操作の判定を無効としてもよい。消灯しきい値は、例えば、外来光の異常と予測される1.2V等の絶対値で定めても、入力操作を行わない待機状態での消灯時受光量Loffに対して例えば+0.3Vのように定めてもよい。
【0099】
図9は、第1の実施の形態の一部を改良し、外来光の異常増加があっても入力操作を正確に判定する第3の実施の形態に係る操作パネル入力装置50示すブロック図であり、図4と比較して明らかなように、操作パネルとなる透明アクリル板3の直交するX、Y方向の周縁に沿って圧電基板12A、12Bを固着したものである。
【0100】
本実施の形態では、圧電基板12A、12Bによる圧電効果を利用(機械的歪みから発生する電圧信号を利用)して、操作パネル3に対する接触検知手段とするもので、透明アクリル板3に操作体である指11を触れると、透明アクリル板3に発生する歪みが周縁に固着された圧電基板12A、12Bに伝達され、圧電基板12A、12Bが撓むことにより電圧信号が発生するので、この電圧信号を接触検知信号とするものである。
【0101】
圧電基板12A、12Bは、透明アクリル板3の周縁に取り付けられるので、液晶表示パネル4の表示領域を狭めることがなく、外部からは見えない周縁に取り付けることができる。しかしながら、圧電基板12A、12Bの取付位置は、透明アクリル板3への接触を検出できれば、いずれの位置に固着するものであってもよい。
【0102】
また、圧電基板12A、12Bを固着した本実施の形態では、透明アクリル板3への接触による歪みを圧電基板12A、12Bに伝達する必要があるので、透明アクリル板3の変形が拘束されないように、ケース2との間に、合成ゴムからなる緩衝板、粘着剤などを介在させる必要がある。
【0103】
圧電基板12A、12Bの出力は、増幅回路14を介してマイコン10のA/Dコンバータ19に接続し、これにより操作パネル3を指11等の操作体で触れると、マイコン10へ増幅された接触検知信号が入力される。
【0104】
マイコン10は、この接触検知信号の入力を入力操作の判定条件とするが、他の構成は、第1の実施の形態と同一であるので、同一番号を付してその説明を省略する。
【0105】
図6に示すように、マイコン10は、各スイッチユニットUの発光期間tonのそれぞれで、11で示す割込時間に、A/Dコンバータ19から接触検知信号を読み込む。従って、各スイッチユニットUの各走査周期T毎に接触検知信号の有無、すなわち操作パネル3への接触が検出される。
【0106】
本実施の形態では、第1の実施の形態と同じ方法で特定のスイッチユニットUに対する入力操作を判定した前後推定操作期間(例えば、200msec)以内に接触検知信号が入力されることを条件に、その入力操作の判定を有効とし、対応する命令を家電機器へ実行させる。
【0107】
この操作パネル入力装置50では、操作者は、特定のスイッチユニットUへ指11等の操作体を接近させた後、操作パネル3に触れ、入力操作を行うが、この入力操作で通常要する時間から推定操作期間(例えば、200msec)を設定するので、指11の接近による入力操作の判定と接触検知信号の入力に時間差があっても、通常の入力操作である限り入力操作の判定は有効とされる。
【0108】
また、単に外来光の異常増加があっただけでは、接触検知信号が入力されないので、異常増加によって入力操作と判定しても、有効なものとは扱われない。
【0109】
以上の実施の形態では、光検出信号として赤外光を用い、受光素子6aの受光面を、赤外光検出信号の赤外線のみを透過させる赤外フィルタ8で覆い、赤外光以外の外来光や内部散乱光が受光素子6aで受光されることを防止しているが、受光量を比較して入力操作状態が判定できれば、必ずしも、特定波長の光検出信号を用いる必要はない。
【0110】
また、操作エリアが30が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光スイッチユニットUに、同時に赤外光検出信号を発光する複数の発光手段5と、その発光タイミングで受光する複数の受光手段6とを対として有するものであってもよく、このように対となる発光手段5と受光手段6とを多数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、操作体で反射される光検出信号を、いずれかの受光手段6が確実に受光できる。
【0111】
また、一走査周期T、発光時受光量Lon(c)と発光時受光量Lon(o)の時間差、消灯時受光量Loff(c)と消灯時受光量Loff(o)の時間差は、各しきい値は、入力操作状態を最も効果的に判定できるように任意に定められるものであり、上述の例に限るものではない。
【0112】
更に、指11で入力操作を行う例で説明したが、指以外の専用入力ペン等を操作体と入力操作を行うものであってもよい。
【0113】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、外来光や内部の散乱光が一時的に若しくは長期的に変化しても、これらの変化の影響を受けずに、入力操作を判定できる。
【0114】
また、入力操作状態を受光手段の受光量の変化から詳細に判別することができる。
【0115】
これに加えて請求項2の発明によれば、入力操作のタイミングまで、入力操作を正確に判定できる。
【0116】
また、請求項3の発明によれば、消灯時受光量が消灯しきい値を越えて増加したときには、入力操作と無関係な外来光及び内部散乱光による光量の増加とみなすことができ、これらの増加により発光時受光量が増加し入力操作と判定しても、判定を一定期間無効とすることで、機器の誤動作を防止できる。
【0117】
また、請求項4の発明によれば、消灯時受光量の変化を所定の環境しきい値と比較することによって、外来光及び内部散乱光の経年変化による影響を除き一時的な増加のみを正確に判定でき、これらの一次的増加によって入力操作と判定しても、判定を一定期間無効とすることで、機器の誤動作を防止できる。
【0118】
また、請求項5の発明によれば、操作パネルに対する接触を条件に、入力操作の判定を有効とするので、外来光、内部散乱光の一時的な光量変化が発生し、入力操作と判定した場合であっても、入力操作に従った命令が実行されず、機器の誤動作を確実に防止できる。
【0119】
また、請求項6の発明によれば、入力操作解除のタイミングを含む入力操作状態を正確に判定できる。従って、通常の入力操作の際のみならず、入力操作解除の際にも、異なる制御内容を光スイッチユニットに対して入力できる。
【0120】
また、請求項7の発明によれば、検出期間内に複数回検出した受光量の平均値から求めるので、検出異常値が発生しても、受光量への影響が少なく、誤判定が減少する。
【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】操作パネル入力装置1の各光スイッチユニットUから発光される赤外光検出信号を示すタイミングチャートである。
【図6】発光期間tonと消灯期間toff内に、受光量と接触検知信号を読み込むタイミングを示すタイミングチャートである。
【図7】特定のスイッチユニットUに対して、指11を接近させた後離間させる入力操作状態において、発光時受光量Lonと消灯時受光量Loffの変化を表したグラフである。
【図8】特定のスイッチユニットUに対して、待機状態において、発光時受光量Lonと消灯時受光量Loffの変化を表したグラフである。
【図9】他の実施の形態に係る操作パネル入力装置50の構成を示すブロック図である。
【図10】従来の操作パネル入力装置100を示す縦断面図である。
【図11】従来の操作パネル入力装置100の光スイッチユニットUから発光される赤外線検出信号のタイミングチャートである。
【図12】従来の操作パネル入力装置100の操作パネル101内方を拡大して示す拡大縦断面図である。
【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)
5 発光手段
6 受光手段
10 マイコン(発光制御手段、受光制御手段、入力判定手段)
12A、12B 接触検知手段(圧電基板)
21 受光量記憶部(シフトレジスタ)
U 光スイッチユニット
T 走査周期
Lon 発光時受光量
Lon(c) 新たに検出した発光時受光量
Lon(o) 一次記憶された発光時受光量
ton 発光期間
toff 消灯期間
Loff 消灯時受光量
Loff(c) 新たに検出した消灯時受光量
Loff(o) 一次記憶された消灯時受光量[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 pressing one of the operation switches with a finger.
[0004]
However, since the operation switch is operated by directly pressing the operation switch with a finger, a movable part must be used, and there is a problem in its durability. There is a problem that the aesthetics of the operation panel are impaired.
[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 (
[0007]
FIG. 10 shows this conventional operation
[0008]
Each set of optical switch units U is 455K HZ An infrared
[0009]
As shown in FIG. 11, the infrared detection signals emitted from each optical switch unit U are mutually different from each other. 1 , U 2 The light is emitted from the infrared
[0010]
As shown in FIG. 10, the infrared
[0011]
Accordingly, an infrared detection signal emitted from each set of infrared
[0012]
455K on the output side of the infrared
[0013]
When there is no object that reflects the infrared detection signal near the optical switch unit U, the infrared detection 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 Of the infrared
[0016]
In general, inside the
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
[0018]
According to the operation
[0019]
However, since an infrared signal of a natural frequency is used as a light detection signal, it is necessary to provide an infrared filter, a modulation / demodulation circuit, and a bandpass filter, and the structure becomes complicated, and when external light includes infrared light of the same frequency. However, there is a risk that the input operation may be erroneously recognized.
[0020]
Also, the amount of the infrared detection signal reflected by the finger and reaching the infrared
[0021]
For example, when the microcomputer determines that an input operation to the optical switch unit U is performed by inputting a photoelectric conversion signal, the microcomputer converts the level of the photoelectric conversion signal, that is, the level of the infrared detection signal received by the infrared
[0022]
In addition, the amount of light received by the infrared
[0023]
Further, in the conventional operation
[0024]
The present invention has been made in consideration of such conventional problems, and provides an operation panel input device that can accurately determine an input operation even when external light or internal scattered light temporarily changes. The purpose is to:
[0025]
It is another object of the present invention to provide an operation panel input device that can accurately determine an input operation even if the arrival amount of an infrared detection signal changes due to aging.
[0026]
Still another object of the present invention is to provide an operation panel input device capable of determining an input operation state in detail.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
[0028]
According to the operation panel input device of the first aspect, the operation panel, at least a part of which is a light transmission unit, and each of the optical switch units SW are disposed inside the operation panel, and are outward from the light transmission unit of the operation panel. A plurality of optical switch units SW each having a pair of light emitting means for emitting a light detection signal and light receiving means capable of receiving the light detection signal reflected outside the light transmitting portion; The light emission control means for repeatedly emitting the light detection signal at least in a scanning cycle shorter than the input operation time so that the light detection signal does not overlap with the light detection signal emitted from the light emission means of the other optical switch unit SW; The light receiving control means for detecting the amount of light received by the light receiving means forming a pair in the same optical switch unit U in synchronization with the scanning cycle for emitting the light detection signal, and the light receiving means detects The received light amount storage unit for temporarily storing the light amount for each light receiving unit of each optical switch unit U, and the received light amount detected by the pair of light receiving units when the light emitting unit of the optical switch unit U emits the light detection signal, An operation panel input device comprising: an input determination unit configured to determine an input operation state of the optical switch unit, wherein a light reception amount storage unit stores a pair of light reception during a light emission period in which the light emission unit emits a light detection signal. The light receiving amount at the time of light emission detected by the means is temporarily stored, and the input determining means is the light receiving amount at the time of light emission newly detected by the light receiving means of the optical switch unit U and the light emission temporarily stored in the light receiving amount storage unit for the light receiving means. The input operation state for the optical switch unit U is determined from the amount of received light.
[0029]
The light detection signal reflected by the operating body such as a finger and reaching the light receiving means increases as the operating body approaches the optical switch unit U and decreases as the operating body moves away, so that the light detection signal is synchronized with the scanning cycle in which the light emitting means emits the light detection signal. The amount of light received during light emission received by the light receiving means increases or decreases depending on the distance to the operating body.
[0030]
Therefore, by comparing the light reception amount at the time of light emission temporarily stored in the light reception amount storage unit with the light reception amount at the time of light emission newly detected, a change in the distance to the operating tool can be detected, and the input operation state is changed Can be determined.
[0031]
On the other hand, a change in light amount due to aging such as extraneous light and internal scattered light equally affects both the light reception amount during light emission temporarily stored in the light reception amount storage unit and the light reception amount during light emission newly detected. Since the difference does not appear in the amount, only the input operation state can be determined.
[0032]
Also, even if there is a temporary change in the amount of extraneous light or internal scattered light, it rarely changes in the same way as an input operation. It does not appear in the difference in the received light amount during light emission, so that only the input operation state can be determined.
[0033]
Further, in the operation panel input device according to the second aspect, the input determination means may be configured such that the light-receiving amount of light newly detected by the light-receiving unit of the optical switch unit U is a light-emitting amount temporarily stored in the light-receiving amount storage unit for the light-receiving unit. When the input amount exceeds a predetermined input threshold value as compared with the received light amount, the input operation to the optical switch unit U is determined.
[0034]
When the operating tool approaches the optical switch unit U, the number of light detection signals reflected by the operating tool and reaching the light receiving means increases, and as a result, the newly detected light-receiving amount during light emission is temporarily stored in the light-receiving amount storage unit. The input operation amount is increased as compared with the received light amount at the time of light emission, so that the input operation can be accurately determined until the timing of the input operation by comparing with a predetermined input threshold value.
[0035]
According to a third aspect of the present invention, in the operation panel input device, the light emission control means sets a light-off period during which no light detection signal is emitted from the light emission means of all the optical switch units U within at least one scanning cycle, and the light reception control means. Makes the light receiving means of at least one of the optical switch units U detect the light receiving amount at the time of the light-off period during the light-off period, and when the light receiving amount at the time of the light turning off detected by the light receiving means exceeds a predetermined light-off threshold value, The determination of the input operation by the input determination means for all the optical switch units U is invalidated for a certain period.
[0036]
Since the light receiving amount detected by the light receiving means does not include the light detection signal, the amount of extraneous light and internal scattered light irrelevant to the input operation appears. Therefore, when the light reception amount at the time of turning off increases beyond the light-off threshold, it can be regarded as an increase in the light amount due to extraneous light and internal scattered light irrelevant to the input operation. Even if it is determined that the input operation has been performed, malfunction of the device can be prevented by invalidating the determination for a certain period.
[0037]
An erroneous determination due to a temporary change in light amount can be reliably prevented without using, in particular, another input operation recognizing means.
[0038]
According to a fourth aspect of the present invention, in the operation panel input device, the light emission control means sets a light-off period during which no light detection signal is emitted from the light emission means of all the optical switch units U within at least one scanning cycle, and the light reception control means. Causes the light receiving means of at least one of the optical switch units U to detect the light receiving amount at the time of light-off during the light-off period, and the light receiving amount storage unit stores the light receiving amount at the time of light-off during the light-off period, Primary storage with the received light amount, the light-receiving amount at turn-off newly detected by the light-receiving means exceeds a predetermined environmental threshold value, comparing with the light-receiving amount at light-off at the light-receiving means primary storage in the light receiving amount storage unit. In this case, the determination of the input operation by the input determination unit for all the optical switch units U is invalidated for a certain period.
[0039]
The temporary change of the light receiving amount at the time of turning off does not show the influence of the light detection signal or the change of the light amount due to the aging of the external light and the internal scattered light. Therefore, when the newly detected off-light reception amount increases beyond a predetermined environmental threshold compared with the off-light reception amount temporarily stored in the received light amount storage unit, the external light and the internal scattered light are temporarily stopped. Even if it is determined that the input operation has been performed due to an increase in the amount of light received during light emission due to the increase, malfunction of the device can be prevented by invalidating the determination for a certain period.
[0040]
In particular, even if the input light recognizing means is not used, and even if the light amounts of the external light and the internal scattered light change over time, an erroneous determination caused by a temporary light amount change can be reliably prevented.
[0041]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the operation panel input device, wherein the contact detection means for detecting the contact with the operation panel is arranged on the operation panel, and the contact detection means is provided within a predetermined estimated operation period before and after the input determination means determines the input operation. The determination of an input operation on the optical switch unit U is made valid on condition that a contact detection signal is input from the optical switch unit U.
[0042]
Under the condition of contact with the operation panel, since the determination of the input operation is valid, the same external light as the input operation, a temporary light amount change of the internal scattered light occurs, and even if the input operation is determined, The command according to the input operation is not executed, and the malfunction of the device can be reliably prevented.
[0043]
The time difference between the determination of the input operation due to the approach of the operating tool and the contact with the operation panel is within the estimated operation period estimated from the normal input operation. Even if a time difference occurs in the output of the signal, the determination of the input operation is valid.
[0044]
According to a sixth aspect of the present invention, in the operation panel input device, the input determining means may determine whether the light receiving amount at the time of light emission newly detected by the light receiving unit of the optical switch unit U is temporarily stored in the light receiving amount storage unit for the light receiving unit. When compared with the amount of received light and decreases below a predetermined release threshold value, it is determined that the input operation to the optical switch unit U is released.
[0045]
When the operating body approaching the optical switch unit U separates, the light detection signal reflected by the operating body and reaching the light receiving means decreases, and as a result, the newly detected light receiving amount at the time of light emission is stored in the light receiving amount storage unit. Thus, the input operation state including the timing of input operation release can be accurately determined by comparing with the predetermined release threshold value, since the light reception amount at the time of light emission is temporarily stored.
[0046]
Therefore, different control contents can be input to the optical switch unit not only at the time of normal input operation but also at the time of input operation cancellation.
[0047]
Further, in the operation panel input device according to the present invention, the light receiving unit detects the light receiving amount a plurality of times during a period in which the light receiving unit detects the light receiving amount in synchronization with a scanning cycle in which the light emitting unit emits the light detection signal. The value is the amount of received light detected by the light receiving means.
[0048]
The light receiving means obtains the amount of light detected once in each scanning cycle from the average value of the amounts of light detected multiple times during the detection period. False positives are reduced.
[0049]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an operation
[0050]
FIG. 1 is a perspective view of an operation
[0051]
The operation
[0052]
The
[0053]
An adhesive, an adhesive, or the like is applied between the
[0054]
By providing a step corresponding to the thickness of the fixing
[0055]
The liquid
[0056]
The display on the liquid
[0057]
The
[0058]
In the present embodiment, the
[0059]
As described above, the surface of the reflection plate 9 is coated with white paint to make the surface facing the
[0060]
The optical switch unit U is provided on the printed
[0061]
As shown in FIG. 3, the infrared
[0062]
The
[0063]
FIG. 4 is a block diagram showing each circuit configuration of the operation
[0064]
Each optical switch unit U 1 , U 2 , U 3 Each of the infrared
[0065]
The light emission control is repeated again after the light emission control is performed for all the infrared
[0066]
On the other hand, each optical switch unit U 1 , U 2 , U 3 A pair of infrared
[0067]
The output of the
[0068]
This light receiving timing is synchronized with the scanning cycle T for controlling the light emission of the
[0069]
FIG. 6 shows details of detecting the amount of received light in each light emitting period ton. The interrupt processing is performed four times in each light emitting period ton (interruption time from 12 to 15 in the figure). The received light amount at that time is read into the /
[0070]
The
[0071]
Similar processing is performed for each switch unit U. 1 , U 2 , U 3 Is repeated every scanning cycle T, the newly detected light-receiving amount Lon (c) during light emission is stored in the lowermost stage of the
[0072]
FIG. 7 shows a light-receiving amount Lon during light emission input to the
[0073]
In the period from T1 to T2 in the drawing, the input device is in a standby state before the input operation, and since the
[0074]
When the
[0075]
Thereafter, when the
[0076]
In the present embodiment, the input operation state is detected from the light-receiving amount Lon during light emission which changes in accordance with the contact and separation of the
[0077]
For example, in FIG. 7, the light-receiving amount Lon (c) during light emission at T5 is 1.25 V, and the light-receiving amount Lon (o) during light emission before 4T time is 1 V, so that the difference does not exceed the input threshold value. At time T6, the received light amount Lon (c) during light emission is 1.4V, and the received light amount Lon (o) during light emission at T2 before 4T time is 1V. Is determined.
[0078]
Further, the
[0079]
For example, in FIG. 7, the amount of light received during light emission Lon (c) at T10 is 1.3V, and the amount of light received during light emission Lon (o) before 4T time is 1.4V. At the following T11, the received light amount Lon (c) during light emission is 1.1V, and the received light amount Lon (o) during light emission at T7 before 4T time is 1.5V. It is determined that the operation has been canceled.
[0080]
The
[0081]
When the
[0082]
Further, in the present embodiment, since the input operation state of each switch unit U including the timing of releasing the input operation can be determined, another command is output in determining the release of the input operation, or the input operation and the input operation The determination result of the input operation is determined at the time interval at which the release of the input operation is determined, and the determination result can be used for various purposes.
[0083]
In the first embodiment, even when the level of the light receiving amount Lon received by the infrared
[0084]
However, in the first embodiment, extraneous light or internal scattered light that reaches the infrared
[0085]
FIG. 8 is a graph showing a change in which the amount of light received during light emission Lon increases similarly to the input operation even when the input operation is not performed on the specific switch unit U due to such a cause. In FIG. 8, at T6, the amount of light received during light emission Lon (c) is increased from 1V 4T before to 1.4V at T6 due to the sudden increase in extraneous light and internal scattered light. Reaches an input threshold of 0.3 V and is erroneously determined to be an input operation.
[0086]
The second embodiment described below detects such an erroneous determination state, invalidates the input operation determination for a certain period, and prevents a malfunction of a controlled device such as a home appliance. .
[0087]
In the second embodiment, the
[0088]
The details of detecting the amount of received light in the light-off period toff are the same as the detection in the light-emitting period ton. As shown in FIG. 6, the interrupt processing is performed four times in each light-off period toff. Then, the received light amount at that time is read into the A /
[0089]
The
[0090]
In the
[0091]
That is, the newly detected off-light reception amount Loff (c) exceeds a predetermined environmental threshold, here 0.3v, compared to the off-light reception amount Loff (o) detected 4T time before. When the number of the switch units U increases, the external light and the internal scattered light are determined to be abnormally increased, and the determination of the input operation for all the switch units U for a predetermined period (for example, several seconds) is invalidated. Therefore, even if the specific switch unit U determines that the input operation is performed based on the increase in the light receiving amount Lon during light emission, the determination is invalidated, and an unintended command is not executed in the home electric appliance or the like.
[0092]
This will be described with reference to FIG. 8 in which the change in the light receiving amount Loff at the time of turning off is connected by a broken line, and the light receiving amount Lon (c) at the time of light emission at T1 receives the external light and the internal scattered light including the infrared detection signal. In contrast to 1 V, the off-time received light amount Loff (c) at T1 (accurately, 0.5 msec before) does not include the internal scattered light due to the infrared detection signal, and is slightly lower at 0.8 V. ing.
[0093]
When a curtain or the like is drawn and extraneous light or internal scattered light (hereinafter simply described as extraneous light) increases to the same extent as the input operation, the off-state light reception amount Loff (c) together with the on-light reception amount Lon (c). ) Also increases. As a result, at T6, the received light amount during light emission Lon (c) increases beyond the input threshold value of 0.3 V as compared with the received light amount during light emission Lon (o) four T hours earlier, and it is determined that the input operation has been performed. , T6, the off-state received light amount Loff (c) also exceeds the environmental threshold value 0.3 V from the off-state received light amount Loff (o) 4T hours earlier due to an increase in extraneous light or the like. Is invalid.
[0094]
On the other hand, in FIG. 7 showing the state of the input operation, the external light is blocked by the
[0095]
As shown in the figure, when the
[0096]
It should be noted that the input threshold and the environmental threshold do not necessarily have to be the same value, and that even if there is an abnormal increase in extraneous light, they do not simultaneously exceed the respective thresholds. It is desirable to invalidate the determination of the input operation even when the environmental threshold value is exceeded within, for example, 2T time (30 msec) before and after the value is exceeded.
[0097]
Further, since an abnormal increase in extraneous light affects all switch units U equally, it is not always necessary to detect the off-state received light amount Loff for all switch units U.
[0098]
In the second embodiment, the off-light reception amount Loff (c) is temporarily stored in the
[0099]
FIG. 9 is a block diagram showing an operation panel input device 50 according to a third embodiment in which a part of the first embodiment is improved, and an input operation is accurately determined even when there is an abnormal increase in extraneous light. As is apparent from comparison with FIG. 4, the
[0100]
In the present embodiment, the piezoelectric effect of the
[0101]
Since the
[0102]
Further, in the present embodiment in which the
[0103]
The outputs of the
[0104]
The
[0105]
As shown in FIG. 6, the
[0106]
In the present embodiment, on the condition that the contact detection signal is input within the pre- and post-estimated operation period (for example, 200 msec) in which the input operation to the specific switch unit U is determined by the same method as the first embodiment. The determination of the input operation is made valid, and the corresponding command is executed by the home electric appliance.
[0107]
In the operation panel input device 50, an operator performs an input operation by touching the
[0108]
Further, simply detecting an extraordinary increase in extraneous light does not input a contact detection signal. Therefore, even if an input operation is determined due to an extraordinary increase, the input operation is not treated as valid.
[0109]
In the above embodiment, infrared light is used as the light detection signal, and the light receiving surface of the
[0110]
In the case where the operation area 30 is a relatively large operation area 30, a plurality of light emitting units which emit infrared light detection signals simultaneously are provided to the optical switch unit U provided corresponding to one operation area 30. The light emitting means 5 and a plurality of light receiving means 6 for receiving light at the light emission timing may be provided as a pair. In this way, a large number of the light emitting means 5 and the light receiving means 6 forming a pair are dispersedly arranged. Accordingly, even if the operation area 30 is wide, any one of the light receiving means 6 can surely receive the light detection signal reflected by the operation body.
[0111]
In addition, one scanning cycle T, the time difference between the light receiving amount during light emission Lon (c) and the light receiving amount during light emission Lon (o), and the time difference between the light receiving amount during light off Loff (c) and the light receiving amount during light off Loff (o) are each The threshold value is arbitrarily determined so that the input operation state can be most effectively determined, and is not limited to the above example.
[0112]
Furthermore, although an example in which an input operation is performed with the
[0113]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if external light or internal scattered light changes temporarily or for a long time, an input operation can be determined without being affected by these changes.
[0114]
Further, the input operation state can be determined in detail from the change in the amount of light received by the light receiving means.
[0115]
In addition, according to the invention of
[0116]
According to the invention of
[0117]
Further, according to the invention of
[0118]
According to the invention of
[0119]
According to the invention of
[0120]
According to the seventh aspect of the present invention, since the light reception amount is obtained from the average value of the light reception amounts detected a plurality of times during the detection period, even if a detection abnormal value occurs, the influence on the light reception amount is small, and erroneous determination is 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 a timing chart showing an infrared light detection signal emitted from each optical switch unit U of the operation
FIG. 6 is a timing chart showing a timing of reading a light reception amount and a contact detection signal during a light emission period ton and a light-off period toff.
FIG. 7 is a graph showing a change in a light receiving amount at light emission Lon and a light receiving amount at off time Loff in an input operation state in which a
FIG. 8 is a graph showing a change in a received light amount during emission Lon and a received light amount during off light Loff in a standby state for a specific switch unit U;
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an operation panel input device 50 according to another embodiment.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a conventional operation
FIG. 11 is a timing chart of an infrared detection signal emitted from the optical switch unit U of the conventional operation
FIG. 12 is an enlarged longitudinal sectional view showing an inside of an
[Explanation of symbols]
1,50 operation panel input device
3 Operation panel (transparent acrylic board)
5 Light emitting means
6 Light receiving means
10. Microcomputer (light emission control means, light reception control means, input determination means)
12A, 12B Contact detection means (piezoelectric substrate)
21 Received light amount storage unit (shift register)
U Optical switch unit
T scan cycle
Received light amount during Lon emission
Lon (c) Newly detected light-receiving amount during light emission
Lon (o) Primary stored light-receiving amount during light emission
ton light emission period
toff turn off period
Loff Light receiving amount when the light is off
Loff (c) Newly detected light-receiving amount at turn-off
Loff (o) Primary stored light receiving amount at the time of turning off
Claims (7)
各光スイッチユニット(U)が、操作パネル(3)の内方に配置され、操作パネル(3)の光透過部から外方へ光検出信号を発光する発光手段(5)と、光透過部の外方で反射された光検出信号を受光可能な受光手段(6)とを、対として有する複数の光スイッチユニット(U)と、
各光スイッチユニット(U)の発光手段(5)に対し、他の光スイッチユニット(U)の発光手段(5)から発光される光検出信号と重複しないように、少なくとも入力操作時間より短い走査周期(T)で光検出信号を繰り返し発光させる発光制御手段(10)と、
発光手段(5)が光検出信号を発光する走査周期(T)に同期させて、同一の光スイッチユニット(U)で対となる受光手段(6)に対し受光量を検出させる受光制御手段(10)と、
受光手段(6)が検出した受光量を、各光スイッチユニット(U)の受光手段(6)毎に一次記憶する受光量記憶部(21)と、
光スイッチユニット(U)の発光手段(5)が光検出信号を発光した際の対となる受光手段(6)が検出した受光量から、前記光スイッチユニット(U)に対する入力操作状態を判定する入力判定手段(10)とを備えた操作パネル入力装置であって、
受光量記憶部(21)は、発光手段(5)が光検出信号を発光する発光期間(ton)に、対となる受光手段(6)が検出した発光時受光量(Lon)を一次記憶し、
入力判定手段(10)は、光スイッチユニット(U)の受光手段(6)が新たに検出した発光時受光量(Lon(c))と、その受光手段(6)について受光量記憶部(21)で一次記憶された発光時受光量(Lon(o))とから、当該光スイッチユニット(U)に対する入力操作状態を判定することを特徴とする操作パネル入力装置。An operation panel (3) at least a part of which is a light transmitting portion;
Each light switch unit (U) is disposed inside the operation panel (3), and emits a light detection signal from a light transmission portion of the operation panel (3) to the outside, and a light transmission portion. A plurality of light switch units (U) having, as a pair, light receiving means (6) capable of receiving a light detection signal reflected outside the device;
Scanning the light emitting means (5) of each optical switch unit (U) at least shorter than the input operation time so as not to overlap with the light detection signal emitted from the light emitting means (5) of the other optical switch unit (U). Light emission control means (10) for repeatedly emitting a light detection signal at a period (T);
Light receiving control means (5) for detecting the amount of light received by a pair of light receiving means (6) in the same optical switch unit (U) in synchronization with a scanning cycle (T) in which the light emitting means (5) emits a light detection signal. 10),
A light receiving amount storage unit (21) for temporarily storing the light receiving amount detected by the light receiving means (6) for each light receiving means (6) of each optical switch unit (U);
The input operation state for the optical switch unit (U) is determined from the amount of light received by the light receiving unit (6) that is paired when the light emitting unit (5) of the optical switch unit (U) emits a light detection signal. An operation panel input device comprising input determination means (10),
The received light amount storage unit (21) temporarily stores the light receiving amount during light emission (Lon) detected by the light receiving unit (6) that forms a pair during a light emitting period (ton) during which the light emitting unit (5) emits a light detection signal. ,
The input determination means (10) includes a light-receiving amount during light emission (Lon (c)) newly detected by the light-receiving means (6) of the optical switch unit (U), and a light-receiving amount storage unit (21) for the light-receiving means (6). An operation panel input device characterized in that the input operation state for the optical switch unit (U) is determined from the light-receiving amount during light emission (Lon (o)) temporarily stored in (1).
受光手段(6)が検出した消灯時受光量(Loff)が、所定の消灯しきい値を越えたときに、全ての光スイッチユニット(U)についての入力判定手段(10)による入力操作の判定を、一定期間無効とすることを特徴とする請求項2記載の操作パネル入力装置。The light emission control means (10) sets a light-off period (toff) during which no light detection signal is emitted from the light emission means (5) of all the optical switch units (U) within at least one scanning cycle (T), and receives light. The control means (10) causes at least one of the light receiving means (6) of the optical switch units (U) to detect a light-off-time received light amount (Loff) during a light-off period (toff),
When the light receiving amount (Loff) detected by the light receiving means (6) when the light is turned off (Loff) exceeds a predetermined light-off threshold value, determination of an input operation by the input determining means (10) for all the optical switch units (U). 3. The operation panel input device according to claim 2, wherein the setting is invalid for a certain period.
受光量記憶部(21)は、消灯期間(toff)中に受光手段(6)が検出した消灯時受光量(Loff)を、発光時受光量(Lon)とともに一次記憶し、
受光手段(6)が新たに検出した消灯時受光量(Loff(c))が、その受光手段(6)について受光量記憶部(21)で一次記憶された消灯時受光量(Loff(o))と比較して、所定の環境しきい値を越えたときに、全ての光スイッチユニット(U)についての入力判定手段(10)による入力操作の判定を、一定期間無効とすることを特徴とする請求項2記載の操作パネル入力装置。The light emission control means (10) sets a light-off period (toff) during which no light detection signal is emitted from the light emission means (5) of all the optical switch units (U) within at least one scanning cycle (T), and receives light. The control means (10) causes at least one of the light receiving means (6) of the optical switch units (U) to detect a light-off-time received light amount (Loff) during a light-off period (toff),
The light receiving amount storage unit (21) temporarily stores the light receiving amount (Loff) detected by the light receiving means (6) during the light OFF period (toff) together with the light receiving amount (Lon) during light emission;
The light-receiving amount at turn-off (Loff (c)) newly detected by the light-receiving means (6) is the light-receiving amount at turn-off (Loff (o)) which is temporarily stored in the light-receiving amount storage section (21) for the light-receiving means (6). ), The determination of the input operation by the input determination means (10) for all the optical switch units (U) is invalidated for a certain period when a predetermined environmental threshold value is exceeded. The operation panel input device according to claim 2, wherein
入力判定手段(10)が入力操作と判定した前後所定の推定操作期間内に、接触検知手段(12A、12B)から接触検知信号が入力されることを条件に、当該光スイッチユニット(U)に対する入力操作の判定を有効とすることを特徴とする請求項2記載の操作パネル入力装置。Contact detection means (12A, 12B) for detecting contact with the operation panel (3) are arranged on the operation panel (3),
On the condition that a contact detection signal is input from the contact detection means (12A, 12B) within a predetermined estimated operation period before and after the input determination means (10) determines that the input operation has been performed, the optical switch unit (U) is 3. The operation panel input device according to claim 2, wherein the determination of the input operation is made valid.
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