JP2009021018A - Operation input device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家庭用電化機器などにおける光学式の操作入力装置に関するものである。 The present invention relates to an optical operation input device in household appliances and the like.
従来、家庭用電化機器など(例えば、誘導加熱調理器、ジャー炊飯器、給湯器、洗濯機、加熱機器、その他の機器)の操作入力装置としては、防滴機能を有するタッチパネル式(例えば、特許文献1参照)、操作感が軽快で、機密性をより高くした静電容量式(例えば、特許文献2参照)、あるいは光学式(例えば、特許文献3参照)が知られている。
しかしながら、前記従来の構成のうち、タッチパネル式では、防水フィルムを一体成型した操作パネルにおけるフィルム材料の耐熱温度の制限から、調理中に高温(炒め物時は最高350℃)となった鍋を直置きすることができない。また、静電容量式では、トッププレート上に調味液や水がこぼされた場合にも、操作入力があったとして受付けてしまう。また、光学式では、操作する指以外の反射体、例えば、布巾や紙といったものが、キースイッチ操作面に誤って置かれた場合にも、操作入力があったとして受付けてしまう。このようにいずれの方式も操作上および取り扱い上に課題を有していた。 However, among the above-mentioned conventional configurations, in the touch panel type, due to the limitation of the heat resistance temperature of the film material in the operation panel integrally molded with the waterproof film, the pan that has become hot during cooking (up to 350 ° C when fried) is directly adjusted. I can't put it. Further, in the capacitance type, even when seasoning liquid or water is spilled on the top plate, it is accepted as an operation input. Further, in the optical system, when a reflector other than the finger to be operated, such as a cloth or paper, is mistakenly placed on the key switch operation surface, it is accepted as an operation input. As described above, both methods have problems in operation and handling.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、指操作による確実な操作入力を可能とし、操作性および取り扱い性にすぐれ、信頼性の高い操作入力装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a reliable operation input device that enables reliable operation input by finger operation, has excellent operability and handleability.
前記従来の課題を解決するために、本発明の操作入力装置は、キースイッチ操作面を有する透光性のプレートと、前記プレートのキースイッチ操作面の裏側に複数配置したピーク波長が異なる光を発光する発光素子と、前記発光素子からの光がプレート上のキースイッチ操作面の表側に触れた反射体により反射された反射光を検出する受光素子と、前記発光素子を選択する波長選択手段と、前記波長選択手段により選択された発光素子からの受光量を波長別に記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶する各々の波長での受光量からキースイッチ操作面の操作の有無を判別する判別手段とを備えたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, an operation input device according to the present invention includes a translucent plate having a key switch operation surface and a plurality of light beams having different peak wavelengths arranged on the back side of the key switch operation surface of the plate. A light emitting element that emits light; a light receiving element that detects reflected light reflected by a reflector that touches the front side of the key switch operation surface on the plate; and a wavelength selection unit that selects the light emitting element. A storage means for storing the received light amount from the light emitting element selected by the wavelength selecting means for each wavelength; and a determination for determining whether or not the key switch operation surface is operated from the received light amount at each wavelength stored in the storage means Means.
これにより、異なる波長間の受光量から操作の有無を検出することで、指操作による確実な操作入力を可能とし、操作性および取り扱い性にすぐれ、信頼性の高いものとなる。 Thus, by detecting the presence / absence of an operation from the amounts of received light between different wavelengths, a reliable operation input by a finger operation is possible, and the operability and handling are excellent and the reliability is high.
本発明の操作入力装置は、指操作による確実な操作入力を可能とし、操作性および取り扱い性にすぐれ、信頼性の高いものとなる。 The operation input device of the present invention enables reliable operation input by finger operation, is excellent in operability and handling, and has high reliability.
第1の発明は、キースイッチ操作面を有する透光性のプレートと、前記プレートのキースイッチ操作面の裏側に複数配置したピーク波長が異なる光を発光する発光素子と、前記発光素子からの光がプレート上のキースイッチ操作面の表側に触れた反射体により反射された反射光を検出する受光素子と、前記発光素子を選択する波長選択手段と、前記波長選択手段により選択された発光素子からの受光量を波長別に記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶する各々の波長での受光量からキースイッチ操作面の操作の有無を判別する判別手段とを備えた操作入力装置とするものである。これにより、異なる波長間の受光量から操作の有無を検出することで、指操作による確実な操作入力を可能とし、操作性および取り扱い性にすぐれ、信頼性の高いものとなる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a translucent plate having a key switch operation surface, a plurality of light emitting elements arranged on the back side of the key switch operation surface of the plate and emitting light having different peak wavelengths, and light from the light emitting elements. A light receiving element for detecting reflected light reflected by a reflector touching the front side of the key switch operation surface on the plate, a wavelength selecting means for selecting the light emitting element, and a light emitting element selected by the wavelength selecting means The operation input device includes a storage means for storing the received light amount for each wavelength and a determination means for determining whether or not the key switch operation surface is operated from the received light amount at each wavelength stored in the storage means. is there. Thus, by detecting the presence / absence of an operation from the amounts of received light between different wavelengths, a reliable operation input by a finger operation is possible, and the operability and handling are excellent and the reliability is high.
第2の発明は、特に、第1の発明において、ピーク波長が異なる光を発光する発光素子に代え、波長の異なる、第1の発光素子と第2の発光素子を有することにより、より一層、操作性および取り扱い性にすぐれ、信頼性の高いものとなる。 In particular, the second invention has the first light emitting element and the second light emitting element having different wavelengths in place of the light emitting elements that emit light having different peak wavelengths in the first invention. It is excellent in operability and handling and is highly reliable.
第3の発明は、特に、第2の発明において、短波長側の波長を0.65μm以下としたことにより、人指による操作の有無をより確実に検出することが可能となる。 In the third invention, in particular, in the second invention, by setting the wavelength on the short wavelength side to 0.65 μm or less, it is possible to more reliably detect the presence or absence of an operation with a finger.
第4の発明は、特に、第2または第3の発明において、長波長側の波長を1.5μm未満としたことにより、水には感応せず、人指のみに感応する確実な操作入力が可能となる。 In the fourth invention, in particular, in the second or third invention, since the wavelength on the long wavelength side is set to less than 1.5 μm, reliable operation input sensitive to only a finger is possible without being sensitive to water. It becomes possible.
第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明において、キースイッチ操作面に指操作用の凹部を設け、この凹部と対応して発光素子および受光素子を配置したことにより、操作性を向上させるとともに、外乱光による影響を低減させ、確実な操作入力が可能となる。特に、キースイッチ操作面が傾斜面となっている、あるいは曲面となっている場合に効果的である。 According to a fifth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to fourth aspects of the invention, the key switch operation surface is provided with a concave portion for finger operation, and the light emitting element and the light receiving element are arranged corresponding to the concave portion. In addition to improving operability, the influence of ambient light is reduced, and reliable operation input is possible. In particular, this is effective when the key switch operation surface is an inclined surface or a curved surface.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1、図2は、本発明の実施の形態1における操作入力装置として、誘導加熱調理器の操作入力装置を例示している。
(Embodiment 1)
1 and 2 illustrate an operation input device for an induction heating cooker as the operation input device in Embodiment 1 of the present invention.
図1に示すように、本実施の形態における操作入力装置は、キースイッチ操作面1、加熱電力量の表示部2、リング絵柄で示された加熱領域部3を有する透光性の耐熱強化ガラスなどからなるプレート4を備えている。このプレート4上の加熱領域部3には、鍋、フライパンなどの被加熱物を載置して調理をする。プレート4のキースイッチ操作面1にはキースイッチ1a〜1cが印刷されており、使用者はこのキースイッチ1a〜1cに印刷された調理器の制御内容を示す絵柄(アイコン)を確認しながら、その中の一つのアイコンを人指5で触れることで調理操作をするものである。 As shown in FIG. 1, the operation input device in the present embodiment is a translucent heat-resistant tempered glass having a key switch operation surface 1, a heating power amount display unit 2, and a heating region unit 3 indicated by a ring pattern. The plate 4 which consists of etc. is provided. In the heating area 3 on the plate 4, an object to be heated such as a pan or a frying pan is placed and cooked. Key switches 1a to 1c are printed on the key switch operation surface 1 of the plate 4, and the user confirms a picture (icon) indicating the control content of the cooking device printed on the key switches 1a to 1c, A cooking operation is performed by touching one of the icons with the finger 5.
プレート4の裏側の回路基板6上には、キースイッチ1a〜1cごとに設けた複数の発光素子7a〜7cと、発光素子7a〜7cからの光がプレート4上のキースイッチ操作面1の表側に触れられた人指(反射体)5により反射された複数の波長の反射光を受光する単一の受光素子9とを配置している。複数の発光素子7a〜7cは、それぞれがピーク波長の異なる波長の光を照射するものである。 On the circuit board 6 on the back side of the plate 4, a plurality of light emitting elements 7 a to 7 c provided for the key switches 1 a to 1 c, and light from the light emitting elements 7 a to 7 c is on the front side of the key switch operation surface 1 on the plate 4. And a single light receiving element 9 for receiving reflected light of a plurality of wavelengths reflected by the human finger (reflector) 5 touched by the light. Each of the plurality of light emitting elements 7a to 7c irradiates light having different wavelengths with different peak wavelengths.
また、回路基板6上には、発光素子7a〜7cと受光素子9に加えて、図2に示す、発光素子7a〜7cの波長を切り換えおよび発光素子7a〜7cを選択する波長選択手段12と、受光素子9の受光した光電流を電圧に変換するI−V変換手段13と、このI−V変換手段13の出力する各キースイッチ1a〜1cおよび波長毎の受光量に比例した電圧(E1a、E2a、E1b、E2b、E1c、E2c)を記憶する記憶手段14と、この記憶手段14の出力より、各波長の反射光の受光量比(E1a/E2a、E1b/E2b、E1c/E2c)を演算してキースイッチ1a〜1cの操作の有無を判別する判別手段15とが実装してある。 Further, on the circuit board 6, in addition to the light emitting elements 7a to 7c and the light receiving element 9, wavelength selection means 12 for switching the wavelengths of the light emitting elements 7a to 7c and selecting the light emitting elements 7a to 7c shown in FIG. The IV conversion means 13 for converting the photocurrent received by the light receiving element 9 into a voltage, the key switches 1a to 1c output from the IV conversion means 13, and a voltage (E1a) proportional to the received light amount for each wavelength , E2a, E1b, E2b, E1c, E2c), and from the output of the storage means 14, the received light amount ratio (E1a / E2a, E1b / E2b, E1c / E2c) of the reflected light of each wavelength is obtained. A discriminating means 15 is provided for calculating and discriminating whether or not the key switches 1a to 1c are operated.
また、発光素子7a〜7cとプレート4の間、およびプレート4と受光素子9の間にはV字型の導光体10が設けてある。プレート4と導光体10との間は、照射光と人指5による反射光を効率よく伝播させるため、空気層を挟まないように、光学接着剤11で満たしている。発光素子7a〜7cと受光素子9と導光体10は回路基板6に所定の角度で対向するように固定されている。 Further, a V-shaped light guide 10 is provided between the light emitting elements 7 a to 7 c and the plate 4 and between the plate 4 and the light receiving element 9. Between the plate 4 and the light guide 10, the optical adhesive 11 is filled so as not to sandwich the air layer in order to efficiently propagate the irradiation light and the reflected light from the human finger 5. The light emitting elements 7a to 7c, the light receiving element 9, and the light guide 10 are fixed so as to face the circuit board 6 at a predetermined angle.
なお、導光体10はプレート4の屈折率(≒1.541)に近い値の材料で作られている。例えば、屈折率制御(低屈折率下)を行ったポリカーボネートや、エポキシ系樹脂に硫黄やフッ素を含有させ、その含有量を制御(±0.001の精度で制御可能)した樹脂、あるいは非晶質の透明プラスチックであるポリオレフィン樹脂と複数元素との複合化した樹脂などを用いている。これにより、発光素子7a〜7cから照射された光はプレート4下面で反射することなく、ほぼ全てが人指5へ照射される。さらに、導光体10の受光素子9側は、人指5がキースイッチ1a〜1cのどの位置に触れられても、反射光の受光素子9までの光路がほぼ等しくなるように計算した楕円放物面(x2/a2+y2/b2=2z)または双曲放物面(x2/a2−y2/b2=2z)を用いている。導光体10の屈折率をプレート4の屈折率に合わせてあるため、人指5で反射された反射光は、導光体10内部を全反射あるいは直進しながら、受光素子9に大半が導かれることになり、S/N比を高く保つことが可能となる。 The light guide 10 is made of a material having a value close to the refractive index (≈1.541) of the plate 4. For example, polycarbonate whose refractive index has been controlled (under a low refractive index), resin whose sulfur or fluorine is contained in an epoxy resin, and whose content is controlled (controllable with an accuracy of ± 0.001), or amorphous A high-quality transparent plastic polyolefin resin and a composite resin of a plurality of elements are used. Thereby, almost all of the light emitted from the light emitting elements 7 a to 7 c is irradiated on the finger 5 without being reflected by the lower surface of the plate 4. Further, the light receiving element 9 side of the light guide 10 is an elliptical light beam that is calculated so that the optical path to the light receiving element 9 of the reflected light is almost equal no matter where the human finger 5 touches the key switches 1a to 1c. The object plane (x2 / a2 + y2 / b2 = 2z) or the hyperbolic paraboloid (x2 / a2-y2 / b2 = 2z) is used. Since the refractive index of the light guide 10 is matched to the refractive index of the plate 4, most of the reflected light reflected by the human finger 5 is guided to the light receiving element 9 while totally reflecting or traveling straight inside the light guide 10. As a result, the S / N ratio can be kept high.
以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。 About the induction heating cooking appliance comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
使用者は誘導加熱が可能である鍋などをリング絵柄で示されたプレート4上の加熱領域部3に置く。電源コンセントを商用電源に挿入すると、図示していない主制御回路からキー入力許可信号および駆動用電圧が供給され、波長選択手段12によって選ばれた発光素子7a〜7cが順次異なるピーク波長の光を照射してキー操作可能状態となる。キースイッチ1a〜1c上に、反射体が存在しない場合には、照射光は導光体10の端面から入射し、直進あるいは全反射を繰り返しながら導光体10内部を伝搬した後、プレート4を透過して上空へ放出される。この時、受光素子9には反射光が受光されないので、記憶手段14には波長選択手段12からのアドレス信号で指示された記憶番地に、反射光量E1a≒E2a≒E1b≒E2b≒E1c≒E2c≒0が6個記憶され、判別手段15は各々のキースイッチ1a〜1cに相当する光量比を算出した結果、全てのキー操作がないと判別し、キー入力信号を出力しないので、加熱動作などは行われない。 The user places a pan or the like that can be induction-heated on the heating area 3 on the plate 4 indicated by the ring pattern. When the power outlet is inserted into the commercial power supply, a key input permission signal and a driving voltage are supplied from a main control circuit (not shown), and the light emitting elements 7a to 7c selected by the wavelength selection unit 12 sequentially emit light having different peak wavelengths. Irradiates and key operation becomes possible. When there is no reflector on the key switches 1a to 1c, the irradiation light enters from the end face of the light guide 10, propagates through the light guide 10 while repeating straight or total reflection, and then passes through the plate 4 Permeated and released to the sky. At this time, since the reflected light is not received by the light receiving element 9, the amount of reflected light E1a≈E2a≈E1b≈E2b≈E1c≈E2c≈ As the result of calculating the light quantity ratio corresponding to each of the key switches 1a to 1c, it is determined that all the key operations are not performed, and no key input signal is output. Not done.
次に、人指5などの反射体が、例えば、キースイッチ1b上に存在する場合は、照射光は人指5などで拡散反射し、導光体10の受光側放物面形状の内部を直進あるいは全反射を繰り返しながら伝搬した後、受光素子9で受光され、光電効果により光電流が流れ、I−V変換手段13より反射光量に比例した電圧E1b、E2bが出力され、記憶手段14に記憶される。判別手段15はこの記憶された反射光量の比E1b/E2bを演算して、キースイッチ1bが操作されたと判別し、キー入力信号bを出力する。 Next, when a reflector such as the finger 5 is present on the key switch 1b, for example, the irradiation light is diffusely reflected by the finger 5 and the like, and the inside of the light receiving side paraboloid of the light guide 10 is reflected. After propagating in a straight line or with total reflection, the light is received by the light receiving element 9, a photocurrent flows due to the photoelectric effect, and voltages E 1 b and E 2 b proportional to the amount of reflected light are output from the IV conversion means 13 and stored in the storage means 14. Remembered. The discriminating means 15 calculates the stored reflected light quantity ratio E1b / E2b, discriminates that the key switch 1b has been operated, and outputs the key input signal b.
主制御回路はこのキー入力信号bを入力して、電磁誘導による加熱動作を開始する。同様に、キースイッチ1a上に人指5などの反射体がある時は、加熱電力を下げ、キースイッチ1c上に人指5などの反射体がある時は、加熱電力を上げる動作を行う。そして、調理が終わり、使用者が再びキースイッチ1b上を人指5で触れると、加熱動作を停止する。 The main control circuit inputs this key input signal b and starts a heating operation by electromagnetic induction. Similarly, when there is a reflector such as the finger 5 on the key switch 1a, the heating power is lowered, and when there is a reflector such as the finger 5 on the key switch 1c, the heating power is increased. When the cooking is finished and the user touches the key switch 1b with the human finger 5 again, the heating operation is stopped.
ここで、発光素子9とキースイッチ操作面1であるプレート4間に設けた導光体10の屈折率をプレート4と合わせていることにより、人指5などの反射体で反射された反射光は導光体10の受光側放物面形状により受光素子9に導かれるため、受光量が安定し、プレート4を介しても確実な操作入力が可能となる。 Here, by matching the refractive index of the light guide 10 provided between the light emitting element 9 and the plate 4 serving as the key switch operation surface 1 with the plate 4, the reflected light reflected by the reflector such as the human finger 5. Is guided to the light receiving element 9 by the shape of the light receiving side paraboloid of the light guide 10, so that the amount of received light is stable, and reliable operation input is possible even through the plate 4.
以上のように、本実施の形態では、それぞれの発光素子7a〜7cから波長の異なる2種類の光を照射し、その反射光の受光量の比を演算し、操作の有無を検出することで、指操作による確実な操作入力を可能とし、操作性および取り扱い性にすぐれ、信頼性の高いものとなる。特に、外乱光や、発光素子の経時変化などに対して、影響が少なくなり、信頼性の高い操作入力装置とすることができる。 As described above, in the present embodiment, two types of light having different wavelengths are emitted from each of the light emitting elements 7a to 7c, the ratio of the amount of reflected light received is calculated, and the presence or absence of an operation is detected. This enables reliable operation input by finger operation, is excellent in operability and handling, and is highly reliable. In particular, the influence input to disturbance light, a change with time of the light emitting element, or the like is reduced, and a highly reliable operation input device can be obtained.
なお、本実施の形態の操作入力手段は、光学式のため作動力不要(人指を近づけるだけで、触れることなく、スイッチ操作することも可能)で、デザイン面でも差別化ができ、動作寿命が半永久的で、防塵・防水構造が可能という特徴を有するとともに、キースイッチ操作面の汚れに対しても強く、信頼性の高いものである。 The operation input means of this embodiment is optical and does not require any operating force (it can be operated by simply touching a finger without touching it). It is semi-permanent, has a feature of being able to have a dustproof and waterproof structure, is strong against dirt on the operation surface of the key switch, and has high reliability.
また、本実施の形態では、キースイッチ操作面に保護フィルムがなく、人指からの反射光が透過する間に減衰することがないため、受光素子での検出能力が低下せず、確実な操作が行えるものである。 Further, in this embodiment, there is no protective film on the key switch operation surface, and there is no attenuation while the reflected light from the human finger is transmitted. Can be done.
なお、発光素子7a〜7cは2色(RG、RB、BG)発光LEDや、3色(フルカラー)LEDで、複数の異なる波長で順次発光させてもよい。 The light emitting elements 7a to 7c may be two-color (RG, RB, BG) light-emitting LEDs or three-color (full color) LEDs, and may sequentially emit light at a plurality of different wavelengths.
また、ゲーム機器などのような高速なキースイッチ応答は要求されず、むしろ確実な操作入力が要求されるため、キースイッチ個数×複数の波長×パルス幅=総入力時間と、従来の入力装置よりも入力時間が長くなっても問題は生じない。 In addition, since a high-speed key switch response such as a game machine is not required but rather a reliable operation input is required, the number of key switches x multiple wavelengths x pulse width = total input time, compared to conventional input devices However, no problem occurs even if the input time is long.
また、波長選択手段12、記憶手段14、判別手段15は、ROM、RAM、I/O、A/Dをワンチップに集積した小ピン数で安価なマイクロコンピュータで実現してもよい。 Further, the wavelength selection unit 12, the storage unit 14, and the determination unit 15 may be realized by an inexpensive microcomputer with a small number of pins in which ROM, RAM, I / O, and A / D are integrated on one chip.
(実施の形態2)
図3〜図5は、本発明の実施の形態2における操作入力装置および人指に含まれるヘモグロビンや、水分の吸収特性を示している。実施の形態1における操作入力装置と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
3 to 5 show the absorption characteristics of hemoglobin and moisture contained in the operation input device and the human finger according to the second embodiment of the present invention. The same elements as those of the operation input device in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図3、図4に示すように、本実施の形態における操作入力装置は、実施の形態1におけるピーク波長が異なる光を発光する発光素子7a〜7cに代え、波長の異なる、第1の発光素子8a〜8cと第2の発光素子8d〜8fを有するものである。具体的には、0.5μm〜3.5μmの波長光のうち、第1の発光素子8a〜8cは短波長側の光を発光し、第2の発光素子8d〜8fは長波長側の光を発光するものである。そして、発光素子8aと8d、8bと8e、8cと8fがそれぞれ対となって配置されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the operation input device in the present embodiment is a first light emitting element having a different wavelength instead of the light emitting elements 7 a to 7 c that emit light having different peak wavelengths in the first embodiment. 8a to 8c and second light emitting elements 8d to 8f. Specifically, out of the wavelength light of 0.5 μm to 3.5 μm, the first light emitting elements 8a to 8c emit light on the short wavelength side, and the second light emitting elements 8d to 8f are light on the long wavelength side. Is emitted. The light emitting elements 8a and 8d, 8b and 8e, and 8c and 8f are arranged in pairs.
また、V字型の導光体10は、図3に示すように、発光素子8a〜8c、8d〜8fの光をキースイッチ操作面1に案内する入光案内部10aと、人指5により反射された反射光を受光素子9へ案内する反射案内部10bとからなっており、構成材料(屈折率=1.541)と空気(屈折率=1)との屈折率差による全反射などを利用して、光を効率よくキースイッチ操作面1および受光素子9へ導くものである。すなわち、プレート4の透過率<プレート4と接する光学接着剤11部分の透過率<入光案内部10aの透過率 となるように設計してある。これにより、第1の発光素子8a〜8c、および第2の発光素子8d〜8fから照射された光は入光案内部10aからプレート4へ反射光を殆ど生じることなく導かれる。他方、人指5などの反射体で反射された光は、全反射条件が成立するため入光案内部10a側には戻らず、その大部分は反射案内部10bにより受光素子9に導かれることになり、S/N比(反射光と外乱光の比、キー操作ありと操作なしの比)を高く保つことが可能となる。 Further, as shown in FIG. 3, the V-shaped light guide 10 includes a light incident guide portion 10 a that guides light from the light emitting elements 8 a to 8 c and 8 d to 8 f to the key switch operation surface 1, and a human finger 5. The reflection guide portion 10b guides the reflected light to the light receiving element 9, and performs total reflection due to the difference in refractive index between the constituent material (refractive index = 1.541) and air (refractive index = 1). By utilizing this, light is efficiently guided to the key switch operation surface 1 and the light receiving element 9. That is, the transmittance of the plate 4 <the transmittance of the portion of the optical adhesive 11 in contact with the plate 4 <the transmittance of the light incident guide portion 10a is designed. As a result, the light emitted from the first light emitting elements 8a to 8c and the second light emitting elements 8d to 8f is guided from the light incident guide portion 10a to the plate 4 with almost no reflected light. On the other hand, the light reflected by the reflector such as the human finger 5 does not return to the light incident guide portion 10a because the total reflection condition is satisfied, and most of the light is guided to the light receiving element 9 by the reflection guide portion 10b. Thus, the S / N ratio (ratio of reflected light and disturbance light, ratio with and without key operation) can be kept high.
次に、人指5などの反射体がキースイッチ1a〜1c上に存在する場合は、照射光は人指5などで拡散反射し、反射案内部10bの受光側放物面形状の内部を直進あるいは全反射を繰り返しながら伝搬した後、受光素子9で受光され、光電効果により光電流が流れ、I−V変換手段13より反射光量に比例した電圧E1a〜E1c(第1の発光素子による反射光量)、E2a〜E2c(第2の発光素子による反射光量)が出力され、記憶手段14に記憶される。判別手段15はこの記憶された反射光量の比E1a/E2a、E1b/E2b、E1c/E2cを演算して、キースイッチ1a〜1cが操作されたと判別し、キー入力信号a〜cを出力する。 Next, when a reflector such as the human finger 5 is present on the key switches 1a to 1c, the irradiation light is diffusely reflected by the human finger 5 or the like and travels straight inside the light receiving side paraboloid shape of the reflection guide portion 10b. Alternatively, after propagating while repeating total reflection, light is received by the light receiving element 9, a photocurrent flows due to the photoelectric effect, and voltages E 1 a to E 1 c proportional to the amount of reflected light from the IV conversion means 13 (the amount of reflected light by the first light emitting element). ), E2a to E2c (the amount of light reflected by the second light emitting element) are output and stored in the storage means 14. The discriminating means 15 calculates the stored reflected light quantity ratios E1a / E2a, E1b / E2b, E1c / E2c, discriminates that the key switches 1a to 1c are operated, and outputs key input signals a to c.
また、図5に示すように、ヘモグロビンは0.65μm以下の可視光領域で吸収される度合いが強く、水分は1.5μmを越える領域で吸収される度合いが強い。人の組織の約7割は水分で占められており、生体において可視域〜赤外域の光が吸収されるのが主に水分とヘモグロビンであることを考えれば、0.65μm以下でかつ1.5μm未満の波長域の光(近赤外光)が人体の検出に適している。一方、誘導加熱調理器のプレート4に用いられる強化ガラスは耐熱性を有しながら強度を高めるため、特殊組成のガラスを再加熱してガラス中に微細結晶を析出させた結晶化ガラスが用いられており、0.5μm〜2.6μmの波長の光は80%以上透過し、3〜4μmの波長の光は30%程度透過し、4μmよりも長い波長、および0.5μmよりも短い波長の光はほとんど通さないので、第1の発光素子8a〜8cとして、波長0.563μm(純緑色)か、波長0.591μm(黄色)のLEDを、第2の発光素子8d〜8fとして波長1.1μm程度のレーザーダイオードを用いることができる。受光素子9としてはPIN−PDなどを用いることができる。 Further, as shown in FIG. 5, hemoglobin is strongly absorbed in the visible light region of 0.65 μm or less, and moisture is strongly absorbed in the region exceeding 1.5 μm. About 70% of human tissue is occupied by water, and considering that it is mainly water and hemoglobin that absorbs light in the visible to infrared regions in the living body, it is 0.65 μm or less and 1. Light in the wavelength range of less than 5 μm (near infrared light) is suitable for human body detection. On the other hand, the tempered glass used for the plate 4 of the induction heating cooker increases the strength while having heat resistance. Therefore, a crystallized glass in which fine crystals are precipitated by reheating the glass having a special composition is used. The light with a wavelength of 0.5 μm to 2.6 μm is transmitted 80% or more, the light with a wavelength of 3 to 4 μm is transmitted about 30%, a wavelength longer than 4 μm and a wavelength shorter than 0.5 μm. Since light hardly passes, LEDs having a wavelength of 0.563 μm (pure green) or a wavelength of 0.591 μm (yellow) are used as the first light-emitting elements 8a to 8c, and wavelengths 1 and 2 are used as the second light-emitting elements 8d to 8f. A laser diode of about 1 μm can be used. As the light receiving element 9, PIN-PD or the like can be used.
キー操作の有無を検出する対象物の反射特性は下記のように整理される。
1.人指(血液中の酸化ヘモグロビン、水分)
酸化ヘモグロビンの吸収スペクトル(0.65μm以下)と、水分の吸収スペクトル(1.5μm以上)の両方を示す
2.プレートのキースイッチ操作面上に零れた水や調理液体
水の吸収スペクトル(1.5μm以上)を示す
3.プレートのキースイッチ操作面上にずらして置かれた鍋(金属、陶器)
吸収スペクトルが存在しない
従って、第1の発光素子8a〜8cを照射した時に反射光が少なく、第2の発光素子8d〜8fを照射した時に、反射光があるのは人指5と判定できる。
The reflection characteristics of the object for detecting presence / absence of key operation are arranged as follows.
1. Human fingers (oxygenated hemoglobin, water)
1. Both an absorption spectrum of oxyhemoglobin (0.65 μm or less) and a moisture absorption spectrum (1.5 μm or more) are shown. 2. Absorption spectrum (1.5 μm or more) of spilled water or cooking liquid water on the key switch operation surface of the plate. Pan (metal, earthenware) placed on the key switch operation surface of the plate
Therefore, when the first light emitting elements 8a to 8c are irradiated, the reflected light is small, and when the second light emitting elements 8d to 8f are irradiated, it can be determined that there is a reflected light as the finger 5.
以上のように、本実施の形態では0.5μm〜3.5μmの波長光のうち、短波長側(図5のλ1)の光を発光する第1の発光素子8a〜8cに0.65μm以下波長の素子を、長波長側(図5のλ2)の光を発光する第2の発光素子8d〜8fに1.5μm未満(かつ、0.65μm以上)の素子を用い、順次点灯させ、前記単一の受光素子9による受光量の比を演算することにより、人指5にのみ感応する信頼性の高い操作入力装置とすることができる。 As described above, in the present embodiment, 0.65 μm or less is applied to the first light emitting elements 8 a to 8 c that emit light on the short wavelength side (λ1 in FIG. 5) out of the wavelength light of 0.5 μm to 3.5 μm. The elements having the wavelengths are sequentially turned on by using elements of less than 1.5 μm (and 0.65 μm or more) as the second light emitting elements 8d to 8f that emit light on the long wavelength side (λ2 in FIG. 5), By calculating the ratio of the amount of light received by the single light receiving element 9, a highly reliable operation input device sensitive only to the human finger 5 can be obtained.
なお、操作方法が指先なので加熱調理機内に内蔵した送風ファンが生じさせる吸気により十分に冷却されたキースイッチ操作面1の温度範囲は0〜40℃に保たれており、このキースイッチ操作面1部分のプレート4自身が放射する赤外線エネルギーはステファン・ボルツマンの法則により波長3.5μm〜65μmに集約される。また、調理時の鍋などの温度は約30℃〜350℃であり、この温度の物体が放射する赤外線のピーク波長はプランクの放射法則により5μm〜10μmであり、全エネルギー放射はステファン・ボルツマンの法則により1.8μm〜65μmに集約される。このうち、プレート4を透過して1.8μm〜4μmの赤外光が調理器本体の外郭内に侵入するが、受光素子9に直接入らないように遮光材(図示せず)を設けてある。 Since the operation method is a fingertip, the temperature range of the key switch operation surface 1 that is sufficiently cooled by the intake air generated by the blower fan built in the cooking device is maintained at 0 to 40 ° C. This key switch operation surface 1 The infrared energy radiated by the plate 4 itself is concentrated to a wavelength of 3.5 μm to 65 μm according to Stefan-Boltzmann law. In addition, the temperature of cooking pans and the like is about 30 ° C to 350 ° C, and the infrared peak wavelength emitted by an object at this temperature is 5 µm to 10 µm according to Planck's radiation law. According to the law, it is collected to 1.8 μm to 65 μm. Among these, a light shielding material (not shown) is provided so that infrared light of 1.8 μm to 4 μm penetrates the plate 4 and enters the outer shell of the cooker body, but does not enter the light receiving element 9 directly. .
なお、誘導加熱は、商用電源からダイオードブリッジを経て、第1の平滑コンデンサへ並列接続され、この直流電圧をインバータ回路で高周波電流に変換した後、鍋などと対向して所定のギャップをおいて配置されている加熱コイルに供給することにより、高周波磁界を発生させ、鍋などを誘導加熱している。このため、加熱コイルに供給される高周波電流や、DC電源のスイッチングノイズなどの電磁誘導ノイズが多いため、光電流の検出にはノイズ除去処理(遅延)時間を設け、誤動作しないようにするのが一般的であるが、加熱調理器ではゲーム機器などのような高速なキースイッチ応答は要求されず、むしろ確実な操作入力が要求されるため、キースイッチ個数×複数の波長×パルス幅=総入力時間と、従来の入力装置よりも入力時間が長くなっても問題は生じない。 In addition, induction heating is connected in parallel to the first smoothing capacitor from a commercial power source through a diode bridge, and after converting this DC voltage into a high-frequency current by an inverter circuit, a predetermined gap is provided facing a pan or the like. A high frequency magnetic field is generated by supplying it to the heating coil that is arranged, and a pan or the like is inductively heated. For this reason, since there is a lot of electromagnetic induction noise such as high-frequency current supplied to the heating coil and switching noise of the DC power supply, noise removal processing (delay) time is provided for detection of photocurrent to prevent malfunction. Generally, a cooking device does not require a fast key switch response like a game machine, but rather requires a reliable operation input, so the number of key switches x multiple wavelengths x pulse width = total input There is no problem even if the time and the input time are longer than those of the conventional input device.
以上のように、本実施の形態では、波長の異なる、第1の発光素子8a〜8cと第2の発光素子8d〜8fを有するものであるので、より一層、操作性および取り扱い性にすぐれ、信頼性の高いものとなる。 As described above, in the present embodiment, since the first light emitting elements 8a to 8c and the second light emitting elements 8d to 8f having different wavelengths are provided, the operability and the handling are further improved. It will be highly reliable.
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3における操作入力装置として、ジャー炊飯器の操作入力装置を例示している。実施の形態1、2における操作入力装置と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 illustrates an operation input device of a jar rice cooker as an operation input device in Embodiment 3 of the present invention. The same elements as those of the operation input device in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図に示すように、本実施の形態における操作入力装置は、キースイッチ操作面1に指操作用の凹部16を設け、この凹部16と対応して発光素子7a〜7c(または8a〜8c、8d〜8f)および受光素子9を配置したものである。凹部16は人指の形状に合致する楕円形状が好ましい。これにより、操作感を向上させるとともに、外乱光による影響を低減させ、確実な操作入力を可能としている。 As shown in the figure, the operation input device in the present embodiment is provided with a finger operation recess 16 on the key switch operation surface 1, and the light emitting elements 7 a to 7 c (or 8 a to 8 c, 8 d) corresponding to the recess 16. To 8f) and the light receiving element 9 are arranged. The recess 16 preferably has an elliptical shape that matches the shape of the human finger. As a result, the operational feeling is improved and the influence of disturbance light is reduced, thereby enabling reliable operation input.
なお、ジャー炊飯器における主要な操作は、「炊飯開始/停止」と、「保温/切」であるので、図6(b)の2つの凹部16に示すように、この2つを本実施の形態における操作入力装置(凹部16、発光素子および受光素子を含む)に割り当て、残りの時刻設定キーや、コース選択キーは従来の防水フィルム式のプッシュスイッチとして、コストを抑えるようにしている。コストを考慮しなくてもよければ、全てのスイッチを本実施の形態における操作入力装置とすることができる。 Since the main operations in the jar rice cooker are “cooking start / stop” and “heat retention / off”, as shown in the two recesses 16 in FIG. The operation input device (including the recess 16, the light emitting element and the light receiving element) in the embodiment is assigned, and the remaining time setting keys and course selection keys are used as conventional waterproof film type push switches so as to reduce costs. If it is not necessary to consider the cost, all the switches can be the operation input device in this embodiment.
例示したジャー炊飯器は、ボディ17、米と水を入れる鍋18、鍋18の温度を検知する温度センサ19、操作基板20、ボディ17の上面の傾斜面に設けた本実施の形態における操作入力装置、誘導加熱する加熱制御回路基板21、防水フィルム式のプッシュスイッチ22a〜22dを備えている。 The illustrated jar rice cooker includes a body 17, a pot 18 for adding rice and water, a temperature sensor 19 for detecting the temperature of the pot 18, an operation board 20, and an operation input in this embodiment provided on the inclined surface of the upper surface of the body 17. The apparatus includes a heating control circuit board 21 for induction heating and waterproof film type push switches 22a to 22d.
以上のように、本実施の形態では、キースイッチ操作面1に指操作用の凹部16を設けことにより、操作性を向上させるとともに、外乱光による影響を低減させ、確実な操作入力が可能となる。特に、キースイッチ操作面が傾斜面となっている、あるいは曲面となっている場合に効果的である。 As described above, in this embodiment, by providing the finger switch recess 16 on the key switch operation surface 1, the operability is improved and the influence of ambient light is reduced, thereby enabling reliable operation input. Become. In particular, this is effective when the key switch operation surface is an inclined surface or a curved surface.
以上のように、本発明にかかる操作入力装置は、指操作による確実な操作入力を可能とし、操作性および取り扱い性にすぐれ、信頼性の高いものとなるので、家庭用電化機器のみならず様々な産業用機器などにも適用することができる。 As described above, the operation input device according to the present invention enables reliable operation input by finger operation, has excellent operability and handling, and is highly reliable. It can also be applied to various industrial equipment.
1 キースイッチ操作面
4 プレート
5 人指
7a〜7c 発光素子
8a〜8c 第1の発光素子
8d〜8f 第2の発光素子
9 受光素子
12 波長選択手段
13 I−V変換手段
14 記憶手段
15 判別手段
16 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Key switch operation surface 4 Plate 5 Finger 7a-7c Light emitting element 8a-8c 1st light emitting element 8d-8f 2nd light emitting element 9 Light receiving element 12 Wavelength selection means 13 IV conversion means 14 Storage means 15 Discriminating means 16 recess
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