JP2004289518A - Optical signal switch device and lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号の反射波に応動して負荷の入切を行う光信号式スイッチ装置及び照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光信号を発光する投光器とその反射波を受光する受光器とを照明装置の本体に組み込み、例えば、人が手をかざすことによって、投光器からの光信号を手で反射し、その反射波を受光器で受光して負荷であるランプの点消灯を行うようにしたものがある。
【0003】
このような照明装置では、受光器からの信号を増幅部で増幅し感度調整部で感度調整を行い、さらに、ノイズ除去部でノイズを除去し波形整形部で波形整形し、その後にラッチ部で信号を保持して駆動部により照明装置の点灯回路に、人が点消灯操作したことを出力するようにしている。そして、人の無意識の動作で誤動作しないように、受光器からの信号が一定時間続いて初めて点滅動作を行わせるようにしている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】特開平3−280398号公報(第1図、第8図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような照明装置では、受光器からの信号を増幅部で増幅した後に、感度調整部で感度調整を行いノイズ除去部でノイズを除去するようにしているので、受光器への入力が大きい場合には増幅部が飽和し出力が歪んでしまうことがある。そのような場合には、増幅部の後段で感動調整部により感度調整しても適正な感度調整ができない。また、受光器には投光器からの反射波だけでなくランプ自体の光も入力されるので、増幅部の出力が歪んだ場合にはランプ光の高調波が発生し、投光器からの光信号の周波数と一致することがある。
【0006】
例えば、投光器の光信号の周波数が2kHzであるとし、ランプの点灯周波数が50Hzであったとすると、50Hzのランプ光が増幅部の飽和により歪みが発生し50Hzの40倍の高調波2kHzが発生すると、ノイズ除去部はこのランプ光の高調波2kHzを除去することができない。このように、増幅部の飽和による信号波形の歪みにより発生する高調波が投光器からの光信号の周波数と一致した場合には、ノイズ除去部で除去することができないので、ランプの点消灯の誤動作となるおそれがある。
【0007】
また、波形整形部はDフリップフロップで構成され、投光器からの光信号と受光器からの反射波との同期はデジタル信号で取るようにしているので、回路構成が複雑になる。
【0008】
本発明の目的は、高調波による負荷の誤動作を防止でき、回路構成も簡素化できる光信号式スイッチ装置及び照明装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る光信号式スイッチ装置は、一定の周波数のパルス信号に基づいて一定レベルの光信号を一定の周波数で発信する投光器と;前記投光器から発信された光信号の物体からの反射波を受信する受光器と;前記受光器で受信した反射波に含まれるノイズを除去するフィルタ回路と;前記フィルタ回路でノイズが除去された反射波を増幅する増幅回路と;前記投光器からのパルス信号が入力されているとき前記増幅回路で増幅された反射波を通過させるゲート回路と;前記ゲート回路を通過した反射波を波形整形する波形整形回路;前記波形整形回路で波形整形された反射波が入力される度に出力レベルを反転させる出力回路と;前記出力回路の出力信号に基づいて負荷の入切信号を出力する駆動回路と;を備えたことを特徴とする。
【0010】
本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は以下による。光信号式スイッチ装置は、投光器からの光信号が物体により反射した反射波により負荷の入切を行うものであり、人が投光器に手をかざしたときに負荷の入切信号、すなわち動作・不動作の制御信号を出力するものである。負荷とは、照明装置のランプ、洗面台やトイレの水洗等であって、要するに動作・不動作の制御の対象となるものである。
【0011】
投光器は一定レベルの光信号を一定の周波数で発信するものであり、例えば、赤外発光ダイオードと発信器から構成され、発振器の一定周波数のパルス信号で赤外発光ダイオードは一定レベルの光信号を出力する。受光器は投光器から発信された光信号の物体からの反射波を受信するものであり、例えば、ホトトランジスタやホトダイオードで構成され、光信号を受信したときに動作し電気信号に変換する。
【0012】
フィルタ回路は、発振器の一定周波数と同じ周波数の信号を通過させるバンドパスフィルタであり、物体により反射された反射波信号のみを通過させる。これにより、受光器で受信した反射波に含まれるノイズを除去する。増幅回路はフィルタ回路でノイズが除去された反射波を増幅するものであり、例えば演算増幅回路(OPアンプ)が使用される。
【0013】
ゲート回路は投光器からのパルス信号が入力されているときに増幅回路で増幅された反射波を通過させるものであり、例えば、投光器からのパルス信号が入力されているときに導通するトランジスタを有し、このトランジスタが導通しているときに、増幅回路で増幅された反射波を波形整形するトランジスタおよびコンデンサからなる回路を有する。例えば、受光器に反射波が入力されている間はlowレベルを維持するように動作し、受光器に反射波が入力されていない間はhighレベルを維持するように動作する。これにより、アナログ信号をデジタル信号に変換する。
【0014】
波形整形回路はゲート回路を通過した反射波を示す信号をさらに波形整形するものであり、受光器に反射波が入力されている間はlowレベルの信号を出力し、受光器に反射波が入力されていない間はhighレベルの信号を出力する。
【0015】
出力回路は波形整形回路で波形整形された反射波を示す信号が入力される度に出力レベルを反転させるものであり、例えば、Tフリップフロップで構成され、波形整形回路の出力信号がlowレベルに立ち下がる時点(受光器に反射波が入力された時点)を検出し、その度に出力レベルを反転させる。受光器に反射波が入力された時点でhighレベルの信号を出力したときは、次の受光器に反射波が入力された時点ではlowレベルの信号を出力し、その次の時点ではhighレベルの信号を出力し、以下同様に、受光器に反射波が入力された時点でhighレベルの信号とlowレベルの信号とを交互に出力する。
【0016】
駆動回路は、出力回路の出力信号に基づいて負荷の入切の指令信号を出力するものであり、出力回路からhighレベルの信号を入力したときに負荷の動作制御信号を出力し、出力回路からlowレベルの信号を入力したときに負荷の切り信号である不動作制御信号を出力する。
【0017】
本発明によれば、受光器からの信号に含まれるノイズを最初にフィルタ回路にて除去し、その後に増幅回路で増幅するので、増幅回路の出力の歪みよる高調波成分を投光器からの光信号であると判定することがなくなり誤動作が防止できる。また、ゲート回路は投光器からのパルス信号が入力されているとき増幅回路で増幅された反射波を通過させ、ゲート回路を通過した反射波を波形整形してアナログ信号をデジタル信号に変換するので回路構成が簡素化される。
【0018】
請求項2の発明に係る光信号式スイッチ装置は、請求項1の発明において、前記フィルタ回路と前記増幅回路との間に、前記反射波の受信感度を調整するための感度調整回路を設けたことを特徴とする。
【0019】
本発明によれば、増幅回路の前段に反射波の受信感度を調整するための感度調整回路を設けたので、増幅される前に感度調整を行うことができる。従って、簡素調整を適正に行うことができる。
【0020】
請求項3の発明に係る光信号式スイッチ装置は、請求項1又は2の発明において、前記出力回路は、電源投入時の初期状態は負荷の切り信号を出力している状態としたことを特徴とする。
【0021】
本発明は、電源が投入されたとき負荷が不動作状態から制御を開始するようにしたものである。電源が投入されたとき、出力回路はlowレベルの信号を出力するように構成される。これにより、負荷は強制的に不動作状態となる。
【0022】
本発明によれば、光信号式スイッチ装置は電源を投入したときに負荷を不動作状態にするので、受光器は電源の投入後に投光器からの反射波を受信し動作することになり、通常の入切スイッチと同じ感覚で使用開始できる。
【0023】
請求項4の発明に係る照明装置は、請求項1ないし3記載のいずれか一の光信号式スイッチ装置と;ランプと;前記ランプを点灯する点灯装置を内蔵すると共に前記光信号式スイッチ装置を内蔵した照明器具本体と;を備えたことを特徴とする。本発明によれば、請求項1ないし3記載のいずれかの効果を備えた照明装置を提供できる。
【0024】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1の実施の形態に係る光信号式スイッチ装置11のブロック構成図である。この第1の実施の形態では負荷がランプである場合を示しており、以下、ランプの点消灯を行う場合について説明する。投光器12は一定の周波数のパルス信号を発生する発振器13と、一定レベルの光信号を出力する赤外発光ダイオード14とから構成され、赤外発光ダイオード14からは発振器13の一定周波数(例えば12kHz)の光信号が出力される。この光信号が物体15例えば人の手に当たり、反射した反射波が受光器16で受信される。受光器は、例えば、ホトトランジスタやホトダイオードで構成され、光信号を電気信号に変換する。
【0025】
受光器16で受信された反射波は、光信号式スイッチ装置11のフィルタ回路17に入力され、ノイズが除去されて発振器14の一定周波数と同じ周波数(12kHz)の信号のみを通過させる。すなわち、人が投光器12に手をかざしたときに、光信号式スイッチ装置11のフィルタ回路17に、受光器16からの光信号の反射波が入力され、ノイズが除去されて感度調整回路18を介して増幅回路19に入力される。感度調整回路18は受光器16からの反射波の検出感度を調整するものである。
【0026】
増幅回路19は、フィルタ回路17でノイズが除去され感度調整回路18で感度調整された反射波を増幅するものであり、増幅された反射波はゲート回路20に入力される。ゲート回路20には投光器12からのパルス信号も入力され、投光器12からのパルス信号が入力されているときに、増幅回路19で増幅された反射波を波形整形回路21に通過させる。
【0027】
図2は、ゲート回路20の一例を示す回路図である。増幅回路19の出力信号(反射波)は、ダイオードD1及び抵抗R1の並列回路を介してトランジスタTr1に入力される。トランジスタTr1のコレクタには抵抗R2を介して制御電源が供給されており、コレクタとエミッタ間にはコンデンサC1が接続されている。また、トランジスタTr1には、投光器12からのパルス信号が抵抗R3を介して入力されているときに導通するトランジスタTr2が直列接続されており、トランジスタTr1、Tr2の直列回路にコンデンサC2が並列接続されている。
【0028】
すなわち、トランジスタTr2が導通しているときに、トランジスタTr1は増幅回路19で増幅された反射波を増幅して出力し、コンデンサC2により波形整形する。すなわち、トランジスタTr1およびコンデンサC2は、反射波が入力されている間はlowレベルを維持するように動作し、受光器16に反射波が入力されていない間はhighレベルを維持するように動作し、アナログ信号をデジタル信号に変換する。
【0029】
波形整形回路21はゲート回路20を通過した反射波を示す信号をさらに波形整形する。受光器16に反射波が入力されている間はlowレベルの信号を出力し、受光器16に反射波が入力されていない間はhighレベルの信号を出力する。そして、出力回路22は波形整形回路21で波形整形された反射波を示す信号の立ち下がりを検出し、波形整形回路21の出力信号がlowレベルに立ち下がる時点を検出し、その度に出力レベルを反転させる。これにより、最初に受光器16に反射波が入力されるとhighレベルの信号を出力し、その状態で、次に受光器16に反射波が入力されるとlowレベルの信号を出力する。
【0030】
駆動回路23は、出力回路22からhighレベルの信号を入力したときは、点灯装置24にランプ39の点灯信号を出力し、出力回路22からlowレベルの信号を入力したときは点灯装置24にランプ39の消灯信号を出力する。これにより、最初に投光器12に人が手をかざしたときは、点灯装置24には点灯信号が出力され、その状態で、次に人が投光器12に手をかざしたときは点灯装置24には消灯信号が出力される。
【0031】
図3は、光信号式スイッチ装置11の動作を示すタームチャートである。いま、時点t1で、最初に人が投光器12に手をかざしたとする。人が投光器12に手をかざすと受光器16で投光器12の反射波が受信され、光信号式スイッチ装置11のフィルタ回路17及び感度調整回路18を介して増幅回路19に入力される。増幅回路19の出力信号は発振器13で定まる一定周波数の信号である。増幅回路19で増幅された信号は、ゲート回路20のトランジスタTr1に入力される。一方、ゲート回路20のトランジスタTr2は、投光器12からのパルス信号が入力されているときは導通するので、トランジスタTr2が導通している間トランジスタTr1は動作しコレクタ電流が流れる。
【0032】
すなわち、トランジスタTr1が動作するとトランジスタTr1にコレクタ電流が流れ、コンデンサC2への出力は遅れを持ってlowレベルとなるので、時点t2で、ゲート回路20の出力信号はlowレベルとなる。その後、トランジスタTr2が不導通となるとトランジスタTr1も不動作となり、コンデンサC2が充電を開始し電位が上昇し始めるが、電位が上昇しきる以前に投光器12からのパルス信号がオンとなるので、トランジスタTr2が導通しトランジスタTr1も動作し、コンデンサC2の電位はlowレベルとなる。この動作は、人が投光器12に手をかざしている間において繰り返し行われる。
【0033】
そして、時点t3で人が投光器12に手をかざすのをやめると、増幅回路19の出力信号がなくなるのでトランジスタTr1は不動作となり、コンデンサC2の電位は遅れを持ってhighレベルとなり、時点t4でゲート回路20の出力信号はhighレベルとなり、highレベルを維持する。
【0034】
この状態で、時点t5において、再度、人が投光器12に手をかざすと、トランジスタTr1にコレクタ電流が流れ、コンデンサC2への出力は遅れを持ってlowレベルとなり、時点t6で、ゲート回路20の出力信号がlowレベルとなる。その後、トランジスタTr2が不導通となるとトランジスタTr1も不動作となり、コンデンサC2が充電を開始し電位が上昇し始め、電位が上昇しきる以前に投光器12からのパルス信号がオンとなるので、トランジスタTr2が導通しトランジスタTr1も動作し、コンデンサC2の電位はlowレベルとなる。
【0035】
そして、時点t7で人が投光器12に手をかざすのをやめると、増幅回路19の出力信号がなくなるのでトランジスタTr1は不動作となり、コンデンサC2の電位は遅れを持ってhighレベルとなり、時点t8でゲート回路20の出力信号はhighレベルとなり、highレベルを維持する。
【0036】
波形整形回路21は、ゲート回路20の出力信号がlowレベルとなったときにlowレベルを出力し、ゲート回路20の出力信号がhighレベルとなったときにhighレベルを出力する。すなわち、人が投光器12に手をかざしたときに時間遅れを持ってlowレベルを出力し、人が投光器12に手をかざさなくなると時間遅れを持ってhighレベルを出力する。
【0037】
出力回路22は波形整形回路21の出力信号の立ち下がりを検出し、その度に出力レベルを反転させる。出力回路22の初期状態は、後述するようにlowレベルに設定されている。いま、時点t2以前が初期状態である。この状態において、時点t2で波形整形回路21の出力信号がlowレベルに立ち下がったとすると、その時点t2でlowレベルからhighレベルの信号に反転させる。そして、次の波形整形回路21の出力信号の立ち下がりがあるまで、その状態(highレベル)を維持する。次に、時点t6で波形整形回路21の出力信号の立ち下がりがあると、highレベルからlowレベルの信号に反転させる。つまり、出力回路22は人が投光器12に手をかざしてから次に手をかざすまでの時間を保持した信号を出力する。
【0038】
駆動回路23は、出力回路22からhighレベルの信号を入力したとき点灯装置24にランプの点灯信号を出力し、出力回路22からlowレベルの信号を入力したとき点灯装置24にランプ39の消灯信号を出力する。これにより、人が投光器12に手をかざしてから次に手をかざすまでの時間、ランプ39を点灯することになる。
【0039】
図4は、出力回路22及び駆動回路23の一例を示す回路図である。出力回路22は抵抗R4を介して制御電源に接続され、この抵抗R4に接続されたコンデンサC3を介して波形整形回路21の出力信号が入力される。波形整形回路21からの信号はダイオードD2A、D2B及びR8A、R8Bを通してノット回路25A、25Bに入力され、その出力信号を抵抗R5A、R5B及び抵抗R7A、R7Bを介して自己のノット回路25A、25Bに帰還する。また、抵抗R6A、R6B及びコンデンサC4A、C4Bを介して他方のノット回路25B、25Aに帰還する。
【0040】
コンデンサC5A、5Bはノット回路25A、25Bへの入力信号の立ち上げ時間を調整するものであり、第1の実施の形態ではコンデンサC5Aの容量をコンデンサC5Bの容量より大きく選定している。これにより、コンデンサC5Aの立ち上がりはコンデンサC5Bの立ち上がりより遅くなり、コンデンサC5Bの立ち上がりが早くなる。
【0041】
従って、電源が投入され抵抗R4を介して制御電源から電圧が入力されると、コンデンサC5Bの立ち上がりが早いので、ノット回路25Bの方が速く動作して駆動回路23に対して、lowレベルの信号を出力することになる。このようにして、電源投入時の出力回路22の初期状態は、lowレベルに設定するようにしている。
【0042】
駆動回路23では、出力回路22からの出力信号を抵抗R9を介してトランジスタTr3のベースに入力する。トランジスタTr3は出力回路22からの出力信号がhighレベルのときに導通し、ダイオードD3に並列接続された駆動リレー26を動作させ点灯装置24に点灯信号を出力する。一方、出力回路22からの出力信号がlowレベルのときはトランジスタTr3は非導通であるので、駆動リレー26は不動作であり点灯装置24に消灯信号を出力することになる。
【0043】
ここで、電源がゆっくり立ち上がる場合には、コンデンサC5Aの容量をコンデンサC5Bの容量より大きく選定していても必ずしもコンデンサC5Bが早く立ち上がるとは限らないが、ノット回路25Bの方を駆動回路23のトランジスタTr3側に接続しているので、コンデンサC5A、C5Bがほぼ同時に立ち上がった場合には、電圧レベルが低いトランジスタTr3側に接続しているノット回路25Bの方にlowレベルが出力される。
【0044】
このように、出力回路22は、コンデンサC5A、C5Bの容量に差を設け、また、ノット回路25Bに駆動回路23のトランジスタTr3を接続しているので、出力回路22の出力信号は電源投入時の初期状態においてはlowレベルになるので、ランプ39の消灯信号を出力している状態となる。これにより、電源投入時にランプ39が点灯することがなく、通常の点灯スイッチと同じ感覚で使用開始できる。
【0045】
(第2の実施の形態)図5は本発明の第2の実施の形態に係る照明装置27の外観構成図である。照明装置27の照明器具本体28は、点灯装置24及び第1の実施の形態の光信号式スイッチ装置11を内蔵すると共に、透光カバー29の内部にランプ39が装着されている。また、照明器具本体28の側面部には照明選択スイッチ30が設けられ、透光カバー29が設けられた前面部には投光器12及び受光器16が設けられている。受光器16が投光器12からの反射波以外の光を極力受信しないように、投光器12及び受光器16は段部31に奥まって設けられている。
【0046】
照明選択スイッチ30は、AUTO、OFF、ONの3個の状態を選択できるスイッチであり、AUTOは光信号式スイッチ装置11による点消灯を可能状態にし、OFFは光信号式スイッチ装置11による点消灯を除外してランプを消灯状態にし、ONは光信号式スイッチ装置11による点消灯を除外してランプを点灯状態にするスイッチ位置である。
【0047】
図6は、照明選択スイッチ30の説明図である。図6(a)に示すように照明選択スイッチ30は点灯装置24に接続されており、図6(b)に示すように、照明選択スイッチ30はロッカー型スイッチで構成され、そのスイッチの切換は、AUTO、OFF、ONあるいはON、OFF、AUTOの順序で切換が行われるように構成されている。すなわち、必ずOFFを経由してAUTOからONあるいはONからAUTOに切り替えられる。これは、光信号式スイッチ装置11の出力回路22は電源投入時には初期状態としてlowレベルに設定したことに伴い、AUTOが選択された場合には光信号式スイッチ装置11は消灯状態からスタートすることになるからである。このように、必ずOFFを経由してAUTOからONあるいはONからAUTOに切り替えられるようにしたので、光信号式スイッチ装置11への切換が円滑に行える。
【0048】
図7は、投光器12及び受光器16の取付部材32の説明図であり、図7(a)は平面図、図7(b)は正面図、図7(c)は底面図である。取付部材32は黒色のゴム材で形成され、投光器12及び受光器16が取り付けられる。投光器12は、取付部材32に穿設された筒状取付洞33に挿入して配置される。投光器12は砲弾型であり上面に赤外発光ダイオード14の発光部が向くように配置され、底面に赤外発光ダイオード14の接続端子が位置するように配置される。このことから、筒状取付洞33の底部には投光器12の赤外発光ダイオード14の接続端子を通す穴34が設けられている。
【0049】
また、受光器16は取付棚35に搭載されて設置され、受光器16は箱形であり上面にホトダイオードの受光部が向くように配置され、側面からホトダイオードの接続端子が位置するように配置される。受光器16の接続端子は図7(b)の手前側に引き出される。投光器12が配置される筒状取付洞33と受光器16が配置される取付棚35との間には先端が山状の遮光壁36が設けられ、投光器12からの漏れ赤外光が受光器16に入射されるのを防止している。
【0050】
図8は、取付部材32の上面部及び側面部を覆う遮光カバー37の断面図である。遮光カバー37の上部には赤外光を通過可能な透光部材38が形成されている。
【0051】
このように、投光器12と受光器16とをゴム材の取付部材32にて遮光し、投光器12からの漏れ赤外光が下側の基板面に漏れないように、取付部材32の底部には投光器12の赤外発光ダイオード14の部品実装用の穴34のみを設けている。これにより、基板から反射される投光器12からの光を受光器が検知しないようようにしている。
【0052】
第2の実施の形態によれば、電源投入時には初期状態としてlowレベル(OFF)からスタートする光信号式スイッチ装置11の特性に合わせ、照明選択スイッチ30は、必ずOFFを経由してAUTOからONあるいはONからAUTOに切り替えられるようにしたので、光信号式スイッチ装置11への切換が円滑に行える。また、投光器12及び受光器16は、投光器12と受光器16との間の遮光だけではなく、基板側(下側)からの反射に対しても遮光できる取付部材32に取り付けられるので、漏れ赤外光による誤動作をより効果的に防止できる。
【0053】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、受光器からの信号に含まれるノイズを最初にフィルタ回路にて除去し、その後に増幅回路で増幅するので、増幅回路の出力の歪みよる高調波成分を投光器からの光信号であると判定することがなくなり誤動作が防止できる。また、ゲート回路は投光器からのパルス信号が入力されているとき増幅回路で増幅された反射波を通過させ、ゲート回路を通過した反射波を波形整形してアナログ信号をデジタル信号に変換するので回路構成が簡素化される。
【0054】
請求項2の発明によれば、増幅回路の前段に反射波の受信感度を調整するための感度調整回路を設けたので、増幅される前に感度調整を行うことができる。従って、簡素調整を適正に行うことができる。
【0055】
請求項3の発明によれば、光信号式スイッチ装置は電源を投入したときに負荷を不動作状態にするので、受光器は電源の投入後に投光器からの反射波を受信し負荷を動作させることになり、通常の入切スイッチと同じ感覚で使用開始できる。また、請求項4の発明によれば、請求項1ないし3記載のいずれかの効果を備えた照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る光信号式スイッチ装置のブロック構成図。
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるゲート回路の一例を示す回路図。
【図3】本発明の第1の実施の形態における光信号式スイッチ装置の動作を示すタームチャート。
【図4】本発明の第1の実施の形態における出力回路及び駆動回路の一例を示す回路図。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る照明装置の外観構成図。
【図6】本発明の第2の実施の形態における照明選択スイッチの説明図。
【図7】本発明の第2の実施の形態における投光器及び受光器の取付部材の説明図。
【図8】本発明の第2の実施の形態における取付部材の上面部及び側面部を覆う遮光カバーの断面図。
【符号の説明】11…光信号式スイッチ装置、12…投光器、13…発振器、14…赤外発光ダイオード、15…物体、16…受光器、17…フィルタ回路、18…感度調整回路、19…増幅回路、20…ゲート回路、21…波形整形回路、22…出力回路、23…駆動回路、24…点灯装置、25…ノット回路、26…駆動リレー、27…照明装置、28…照明器具本体、29…透光カバー、30…照明選択スイッチ、31…段部、32…取付部材、33…筒状取付洞、34…穴、35…取付棚、36…遮光壁、37…遮光カバー、38…透光部材、39…ランプ[0001]
BACKGROUND OF THE
[0002]
2. Description of the Related Art A light emitter for emitting an optical signal and a light receiver for receiving a reflected wave thereof are incorporated in a main body of a lighting device. For example, when a person holds his hand, an optical signal from the light emitter is reflected by hand. In some cases, the reflected wave is received by a light receiver to turn on / off a lamp as a load.
[0003]
In such a lighting device, the signal from the light receiver is amplified by the amplifying unit, the sensitivity is adjusted by the sensitivity adjusting unit, the noise is removed by the noise removing unit, the waveform is shaped by the waveform shaping unit, and then the latch unit is The signal is held, and the driver outputs to the lighting circuit of the lighting device that the person has turned on / off the light. Then, a blinking operation is performed only after a signal from the photodetector continues for a certain period of time so that a malfunction does not occur due to unconscious movement of a person (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1] JP-A-3-280398 (FIGS. 1 and 8)
[0005]
However, in such a lighting device, after the signal from the light receiver is amplified by the amplifying unit, the sensitivity is adjusted by the sensitivity adjusting unit, and the noise is removed by the noise removing unit. Therefore, when the input to the light receiver is large, the amplifier may be saturated and the output may be distorted. In such a case, proper sensitivity adjustment cannot be performed even if sensitivity is adjusted by the impression adjustment unit at a stage subsequent to the amplification unit. In addition, not only the reflected wave from the projector but also the light of the lamp itself is input to the receiver, so if the output of the amplifier is distorted, harmonics of the lamp light will be generated and the frequency of the optical signal from the projector will be increased. May match.
[0006]
For example, assuming that the frequency of the optical signal of the projector is 2 kHz and the lighting frequency of the lamp is 50 Hz, the lamp light of 50 Hz is distorted due to saturation of the amplification unit, and a harmonic of 2 × 40 times of 50 Hz is generated. However, the noise removing unit cannot remove the harmonic 2 kHz of the lamp light. As described above, when the harmonic generated due to the distortion of the signal waveform due to the saturation of the amplification unit matches the frequency of the optical signal from the projector, the noise cannot be removed by the noise removal unit. May be caused.
[0007]
Further, the waveform shaping section is constituted by a D flip-flop, and the synchronization of the optical signal from the light emitter and the reflected wave from the light receiver is achieved by a digital signal, so that the circuit configuration becomes complicated.
[0008]
An object of the present invention is to provide an optical signal switch device and a lighting device that can prevent a malfunction of a load due to a harmonic and can simplify a circuit configuration.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, there is provided an optical signal switch device for transmitting a light signal of a fixed level at a fixed frequency based on a pulse signal of a fixed frequency; A light receiver for receiving a reflected wave of an emitted optical signal from an object; a filter circuit for removing noise contained in the reflected wave received by the light receiver; an amplifier for amplifying the reflected wave from which noise has been removed by the filter circuit An amplifying circuit that performs; a gate circuit that passes a reflected wave amplified by the amplifying circuit when a pulse signal is input from the light projector; a waveform shaping circuit that shapes a reflected wave that has passed through the gate circuit; An output circuit for inverting the output level each time a reflected wave whose waveform is shaped by the waveform shaping circuit is input; and a drive for outputting a load on / off signal based on an output signal of the output circuit. Characterized by comprising a; and road.
[0010]
In the present invention and the following inventions, definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified. The optical signal type switch device switches the load on and off by a reflected wave of an optical signal from the light emitter and reflected by an object. When a person holds his hand over the light emitter, the load on / off signal, that is, operation / non-operation. It outputs an operation control signal. The load is a lamp of a lighting device, a washstand, a flush of a toilet, or the like, which is a target of operation / non-operation control.
[0011]
The projector emits an optical signal of a certain level at a certain frequency.For example, it is composed of an infrared light emitting diode and a transmitter, and the infrared light emitting diode emits a light signal of a certain level with a pulse signal of a certain frequency of an oscillator. Output. The light receiver receives the reflected wave of the optical signal transmitted from the light emitter from the object, and is constituted by, for example, a phototransistor or a photodiode, and operates when receiving the optical signal to convert it into an electric signal.
[0012]
The filter circuit is a band-pass filter that passes a signal having the same frequency as a fixed frequency of the oscillator, and passes only a signal of a reflected wave reflected by an object. Thereby, noise included in the reflected wave received by the light receiver is removed. The amplifier circuit amplifies the reflected wave from which noise has been removed by the filter circuit. For example, an operational amplifier circuit (OP amplifier) is used.
[0013]
The gate circuit allows the reflected wave amplified by the amplifier circuit to pass when the pulse signal from the projector is input, and has, for example, a transistor that conducts when the pulse signal from the projector is input. And a circuit comprising a transistor and a capacitor for shaping the waveform of the reflected wave amplified by the amplifier circuit when the transistor is conducting. For example, it operates to maintain the low level while the reflected wave is being input to the light receiver, and operates to maintain the high level while the reflected wave is not being input to the light receiver. Thereby, the analog signal is converted into the digital signal.
[0014]
The waveform shaping circuit further shapes the waveform of the signal indicating the reflected wave that has passed through the gate circuit, and outputs a low-level signal while the reflected wave is being input to the light receiver, and the reflected wave is input to the light receiver. While not being performed, a high-level signal is output.
[0015]
The output circuit inverts the output level each time a signal indicating a reflected wave whose waveform has been shaped by the waveform shaping circuit is input. For example, the output circuit is configured by a T flip-flop, and the output signal of the waveform shaping circuit is at a low level. The falling point (the point at which the reflected wave is input to the light receiver) is detected, and the output level is inverted each time. When a high-level signal is output when a reflected wave is input to the photodetector, a low-level signal is output when a reflected wave is input to the next photodetector, and at the next time, the high-level signal is output. A signal is output, and similarly, a high-level signal and a low-level signal are output alternately when a reflected wave is input to the photodetector.
[0016]
The drive circuit outputs a load ON / OFF command signal based on an output signal of the output circuit. When a high level signal is input from the output circuit, the drive circuit outputs a load operation control signal. When a low level signal is input, a non-operation control signal which is a load switching signal is output.
[0017]
According to the present invention, the noise contained in the signal from the light receiver is first removed by the filter circuit, and then amplified by the amplifier circuit, so that the harmonic component due to the distortion of the output of the amplifier circuit is output from the optical signal from the projector. , And malfunction can be prevented. Also, the gate circuit allows the reflected wave amplified by the amplifier circuit to pass when a pulse signal from the projector is input, and converts the analog signal to a digital signal by shaping the waveform of the reflected wave that passed through the gate circuit. The configuration is simplified.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, in the optical signal switch device according to the first aspect, a sensitivity adjustment circuit for adjusting the reception sensitivity of the reflected wave is provided between the filter circuit and the amplification circuit. It is characterized by the following.
[0019]
According to the present invention, the sensitivity adjustment circuit for adjusting the reception sensitivity of the reflected wave is provided before the amplification circuit, so that the sensitivity adjustment can be performed before amplification. Therefore, simple adjustment can be properly performed.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, in the optical signal switch device according to the first or second aspect, the output circuit outputs a load-off signal in an initial state when power is turned on. And
[0021]
According to the present invention, when the power is turned on, the control starts from a non-operation state of the load. The output circuit is configured to output a low level signal when the power is turned on. As a result, the load is forcibly disabled.
[0022]
According to the present invention, the optical signal type switch device puts the load into an inoperative state when the power is turned on, so that the light receiver operates after receiving the reflected wave from the light emitter after the power is turned on. Use can be started with the same feeling as an on / off switch.
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a lighting device including the optical signal switch device according to any one of the first to third aspects, a lamp, and a lighting device for lighting the lamp. And a built-in lighting fixture body. According to the present invention, it is possible to provide a lighting device having any of the effects described in
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram of an optical signal type switch device 11 according to a first embodiment of the present invention. The first embodiment shows a case where the load is a lamp. Hereinafter, a case where the lamp is turned on and off will be described. The
[0025]
The reflected wave received by the
[0026]
The
[0027]
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the
[0028]
That is, when the transistor Tr2 is conducting, the transistor Tr1 amplifies and outputs the reflected wave amplified by the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
FIG. 3 is a term chart showing the operation of the optical signal type switch device 11. Now, suppose that a person first puts his hand on the
[0032]
That is, when the transistor Tr1 operates, a collector current flows through the transistor Tr1, and the output to the capacitor C2 goes low with a delay. Therefore, at time t2, the output signal of the
[0033]
Then, when the person stops holding the hand over the
[0034]
In this state, at time t5, when a person again puts his hand on the
[0035]
Then, when the person stops holding the hand over the
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the
[0040]
The capacitors C5A and 5B adjust the rise time of the input signal to the
[0041]
Therefore, when the power is turned on and a voltage is input from the control power supply via the resistor R4, the rise of the capacitor C5B is faster, so that the knot circuit 25B operates faster and sends a low-level signal to the
[0042]
In the
[0043]
Here, when the power supply slowly rises, the capacitor C5B does not always rise quickly even if the capacitance of the capacitor C5A is selected to be larger than the capacitance of the capacitor C5B. When the capacitors C5A and C5B rise almost at the same time because they are connected to the Tr3 side, a low level is output to the knot circuit 25B connected to the transistor Tr3 side with a lower voltage level.
[0044]
As described above, the
[0045]
(Second Embodiment) FIG. 5 is an external configuration diagram of a
[0046]
The
[0047]
FIG. 6 is an explanatory diagram of the
[0048]
7A and 7B are explanatory views of the mounting
[0049]
The
[0050]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the light-shielding
[0051]
In this way, the
[0052]
According to the second embodiment, when the power is turned on, the
[0053]
According to the first aspect of the present invention, noise contained in the signal from the photodetector is first removed by the filter circuit, and then amplified by the amplifier circuit. Since the wave component is not determined to be an optical signal from the projector, malfunction can be prevented. Also, the gate circuit allows the reflected wave amplified by the amplifier circuit to pass when a pulse signal from the projector is input, and converts the analog signal to a digital signal by shaping the waveform of the reflected wave that passed through the gate circuit. The configuration is simplified.
[0054]
According to the second aspect of the present invention, since the sensitivity adjustment circuit for adjusting the reception sensitivity of the reflected wave is provided in the preceding stage of the amplification circuit, the sensitivity can be adjusted before amplification. Therefore, simple adjustment can be properly performed.
[0055]
According to the third aspect of the present invention, the optical signal switch device puts the load into an inoperative state when the power is turned on, so that the light receiver receives the reflected wave from the light emitter after the power is turned on, and operates the load. And you can start using it with the same feeling as a normal on / off switch. Further, according to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an optical signal type switch device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a gate circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a term chart showing an operation of the optical signal switch device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an example of an output circuit and a drive circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an external configuration diagram of a lighting device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an illumination selection switch according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a mounting member for a light emitter and a light receiver according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a light-shielding cover that covers an upper surface and side surfaces of a mounting member according to a second embodiment of the present invention.
[Description of Signs] 11 ... optical signal type switch device, 12 ... light emitter, 13 ... oscillator, 14 ... infrared light emitting diode, 15 ... object, 16 ... light receiver, 17 ... filter circuit, 18 ... sensitivity adjustment circuit, 19 ... Amplifying circuit, 20 gate circuit, 21 waveform shaping circuit, 22 output circuit, 23 driving circuit, 24 lighting device, 25 knot circuit, 26 driving relay, 27 lighting device, 28 lighting device body, 29: translucent cover, 30: illumination selection switch, 31: step, 32: mounting member, 33: cylindrical mounting cavity, 34: hole, 35: mounting shelf, 36: light shielding wall, 37: light shielding cover, 38 ... Translucent member, 39 ... lamp
Claims (4)
前記投光器から発信された光信号の物体からの反射波を受信する受光器と;
前記受光器で受信した反射波に含まれるノイズを除去するフィルタ回路と;
前記フィルタ回路でノイズが除去された反射波を増幅する増幅回路と;
前記投光器からのパルス信号が入力されているとき前記増幅回路で増幅された反射波を通過させるゲート回路と;
前記ゲート回路を通過した反射波を波形整形する波形整形回路;
前記波形整形回路で波形整形された反射波が入力される度に出力レベルを反転させる出力回路と;
前記出力回路の出力信号に基づいて負荷の入切信号を出力する駆動回路と;
を備えたことを特徴とする光信号式スイッチ装置。A projector for transmitting a light signal of a fixed level at a fixed frequency based on a pulse signal of a fixed frequency;
A light receiver for receiving a reflected wave from an object of an optical signal transmitted from the light emitter;
A filter circuit for removing noise included in the reflected wave received by the light receiver;
An amplifier circuit for amplifying the reflected wave from which noise has been removed by the filter circuit;
A gate circuit for passing a reflected wave amplified by the amplifier circuit when a pulse signal is input from the light emitter;
A waveform shaping circuit for shaping the waveform of the reflected wave passing through the gate circuit;
An output circuit for inverting an output level each time a reflected wave whose waveform has been shaped by the waveform shaping circuit is input;
A drive circuit for outputting a load on / off signal based on an output signal of the output circuit;
An optical signal switch device comprising:
ランプと;
前記ランプを点灯する点灯装置を内蔵すると共に前記光信号式スイッチ装置を内蔵した照明器具本体と;
を備えたことを特徴とする照明装置。An optical signal switch device according to any one of claims 1 to 3, and
With a lamp;
A lighting fixture body including a lighting device for lighting the lamp and including the light signal type switch device;
A lighting device comprising:
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