JP2012078986A

JP2012078986A - 建設機械の光学式タッチパネル装置

Info

Publication number: JP2012078986A
Application number: JP2010222195A
Authority: JP
Inventors: Kei Tanaka; 慧田中
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-19
Also published as: US20130175428A1; CN103140823A; KR20130114654A; WO2012043141A1

Abstract

【課題】受光素子に外光が射し込むことに起因した接触箇所の検知不良の発生を防止することができる建設機械の光学式タッチパネル装置を提供すること。
【解決手段】オペレータに接触される平板状のパネル６１と、このパネル６１の表面に沿って光線を発する複数の発光素子７１〜７３と、これらの発光素子７１〜７３のそれぞれと対を成して設けられ光線９１〜９３を受光する複数の受光素子とを備え、パネル６１に平行な平面上の複数の所定箇所１００のそれぞれにおいて、３筋の光線９１〜９３が交差するよう複数の発光素子７１〜７３が配列され、交差する３筋の光線９１〜９３のうち少なくとも２筋が同時に遮断されたことを、所定箇所１００に面するパネル６１の表面の箇所にオペレータが接触したこととして検知する。
【選択図】図３

Description

本発明は、オペレータに接触される平板状のパネルと、このパネルの表面に沿って光線を発する複数の発光素子と、これらの発光素子のそれぞれと対を成して設けられ光線を受光する複数の受光素子とを備え、発光素子から受光素子への光線が遮断されたことに基づきパネルに対するオペレータの接触を検知する光学式タッチパネル装置に関する。

従来の光学式タッチパネル装置は、オペレータに接触される平板状のパネルと、このパネルの表面に沿って光線を発する複数の発光素子と、これらの発光素子のそれぞれと対を成して設けられ光線を受光する複数の受光素子とを備えている。発光素子は、パネルに平行な平面内の複数の所定箇所のそれぞれにおいて２筋の光線が交差するよう配列されている。つまり、従来の光学式タッチパネル装置においては、交差する２筋の光線が同時に遮断されたことを、所定箇所に面するパネルの表面の箇所にオペレータが接触したこととして検知するようになっている。（特許文献１参照）

特開平１１−３５３１０２号公報

ところで、建設機械のキャブは前面、背面、左右両側面にガラス窓が設けられており、キャブの前後左右の幅寸法はオペレータが１人だけ乗る空間を形成することに基づき設計されているものであるため、太陽光およびその反射光、または夜間工事での照明光およびその反射光などの外光がキャブ内に射し込みやすい。このような建設機械のキャブ内に前述した従来の光学式タッチパネル装置を設置することを考えた場合、受光素子に外光が射し込んでしまうことが考えられる。つまり、所定箇所で交差する２筋の光線のそれぞれを受光する２つの受光素子のいずれか一方に外光が射し込んでしまって、オペレータの手指がその所定箇所に配された、すなわち、その所定箇所に面するパネルの表面の箇所にオペレータが接触したことが検知されない、という検知不良の発生が懸念される。

本発明は前述の事情を考慮してなされたものであり、その目的は、受光素子に外光が射し込むことに起因した接触箇所の検知不良の発生を防止することができる建設機械の光学式タッチパネル装置を提供することにある。

前述の目的を達成するために本発明に係る建設機械の光学式タッチパネル装置は次のように構成されている。

〔１〕本発明に係る建設機械の光学式タッチパネル装置は、オペレータに接触される平板状のパネルと、このパネルの表面に沿って光線を発する複数の発光素子と、これらの発光素子のそれぞれと対を成して設けられ前記光線を受光する複数の受光素子とを備え、建設機械のキャブ内に設置される光学式タッチパネル装置であって、前記パネルに平行な平面上の複数の所定箇所のそれぞれにおいて、３筋以上の前記光線が交差するよう前記複数の発光素子が配列され、交差する前記３筋以上の光線のうち少なくとも２筋が同時に遮断されたことを、前記所定箇所に面する前記パネルの表面の箇所にオペレータが接触したこととして検知することを特徴とする。

この「〔１〕」に記載の建設機械の光学式タッチパネル装置は、交差する３筋以上の光線のうち少なくとも２筋が同時に遮断されたことを、所定箇所に面するパネルの表面の箇所にオペレータが接触したこととして検知する。これにより、交差する３筋以上の光線のそれぞれを受光する受光素子の中に外光が射し込まれた受光素子があっても、外光が射し込まれていない受光素子が２個あれば、所定箇所に面するパネルの表面の箇所にオペレータが接触したことを検知できる。この結果、受光素子に外光が射し込むことに起因して接触箇所の検知不良が発生するのを防止できる。

〔２〕本発明に係る建設機械のタッチパネル装置は、「〔１〕」に記載の建設機械のタッチパネル装置において、前記受光素子の前記光線を受ける側の面を覆って位置するカバー部材を備え、このカバー部材には、前記受光素子に対し、その受光素子と対を成さない発光素子からの光線が入射されるのを阻止しつつ、その受光素子と対を成す発光素子からの光線を導くスリットが設けられたことを特徴とする。

この「〔２〕」に記載の建設機械のタッチパネル装置は、受光素子が対を成していない発光素子からの光線を受光することに起因する検知不良の発生を、スリットによって防止することができる。

本発明に係る建設機械のタッチパネル装置によれば、前述のように、受光素子に外光が射し込むことに起因して接触箇所の検知不良が発生するのを防止できる。

本発明の一実施形態に係る建設機械の側面図である。図１に示したキャブ内において運転席側から前方を見た様子を示す斜視図である。図２に示した本発明の一実施形態に係る光学式タッチパネル装置に備えられた発光素子および受光素子の配列、並びにこれら発光素子と受光素子とによって形成される赤外線マトリクスを示す図である。図３に示したパネルにオペレータの手指が接触したのを検知するときに使用される受光素子と発光素子の組み合わせを簡略化して示す図である。受光素子により受光される赤外線の入射角度の有効範囲を示す図である。３筋の光線の交差角度を示す図である。

本発明の一実施形態に係る建設機械の光学式タッチパネル装置について図１〜図６を用いて説明する。

図１に示す建設機械１（油圧ショベル）は、これを走行させる走行体２と、建設機械１の本体であって走行体２に旋回可能に結合した旋回体３と、この旋回体３の前部に設けられたフロント作業装置７とを備えている。旋回体３は、フロント作業装置７の左側方に位置するキャブ４と、このキャブ４の後方に設けられた機械室５と、この機械室５の後方に設けられたカウンタウェイト６とを備えている。フロント作業装置７は、旋回体３に回動可能に結合したブーム８と、このブーム８に回動可能に結合したアーム９と、このアーム９に回動可能に結合したバケット１０とを備えている。

図２に示すように、キャブ４内には、運転席２０と、この運転席２０の左右両側部のそれぞれに設けられた操作レバー２１，２２のそれぞれと、運転席２０の前方で床から起立して設けられた操作レバー３１，３２とを備えている。

キャブ４の前面にはガラス窓４ａ，４ｂが上下に並んで設けられており、これらのガラス窓４ａ，４ｂはキャブ４の前面のほぼ全体を占めている。キャブ４の左側面であって運転席２０の左斜め前方には、乗降用ドア（図１参照）が設けられており、この乗降用ドアにガラス窓４ｃ，４ｄが上下に並んで設けられている。キャブ４の左側面であって運転席２０の左方には、ガラス窓４ｅ（図１参照）が設けられている。キャブ４の右側面にはガラス窓４ｆが設けられており、このガラス窓４ｆはキャブ４の右側面の上側のほぼ半分を占めている。キャブ４の背面にも、図示してないガラス窓が設けられている。これらのガラス窓４ａ〜４ｆ等を通じてキャブ４内には、日中は太陽光またはその反射光が射し込むことになり、夜間は照明光およびその反射光が射し込むことになる。

キャブ４内の右前の隅に位置するピラー４ｇには、建設機械１の稼働状態に関する情報を表示するモニタ装置５０が設けられている。このモニタ装置５０は矩形の表示窓５１を備え、この表示窓５１は、その一方の対辺（本実施形態では長辺で構成される対辺）が上下に並んだ状態で、運転席２０の方向を向いてピラー４ｇに固定されている。

図３に示すように、表示窓５１は、本実施形態に係るタッチパネル装置６０により形成されている。つまり、このタッチパネル装置６０は、透明な平板状のアクリル板が矩形に形成されたものであってオペレータに接触されるパネル６１と、このパネル６１が固定された枠部材６２と、この枠部材６２に収容された発光素子７１〜７３および受光素子８１〜８３とを備えている。発光素子７１はパネル６１の表面に沿って下から上に向かって１筋の光線９１（赤外線）を発する赤外線ＬＥＤであり、発光素子７２はパネル６１の表面に沿って左下から右上に向かって１筋の光線９２（赤外線）を発する赤外線ＬＥＤであり、発光素子７３はパネル６１の表面に沿って１筋の光線９３（赤外線）を発する赤外線ＬＥＤである。受光素子８１〜８３のそれぞれは発光素子７１〜７３のそれぞれと対を成して設けられ、対応する１筋の光線９１〜９３を受光するフォトトランジスタである。

発光素子７１〜７３は、パネル６１に平行な平面上の複数の所定箇所１００のそれぞれにおいて、３筋の光線９１〜９３が交差するよう配列されている。具体的には、発光素子７１は矩形のパネル６１の下辺６１ａに沿って配列され、パネル６１の長辺に対して直交する関係を成して延びる光線９１を発する。発光素子７２は、パネル６１の左辺６１ｂの中央よりも下方の範囲でその左辺６１ｂに沿って配列されたものと、パネル６１の下辺６１ａの中央よりも左方の範囲でその下辺６１ａに沿って配列されたものであり、パネル６１を左下側から右上側に延びる光線９２を発する。発光素子７３は、パネル６１の右辺６１ｃの中央よりも下方の範囲でその右辺６１ｃに沿って配列されたものと、パネル６１の下辺６１ａの中央よりも右方の範囲でその下辺６１ａに沿って配列されたものであり、パネル６１を右下側から左上側に延びる光線９３を発する。発光素子７２，７３は、発光素子７１よりもパネル６１の下辺６１ａに近く配置されている。受光素子８１〜８３のそれぞれは発光素子７１〜７３のそれぞれとの間でパネル６１を挟んで位置するよう配列されている。受光素子８２，８３は、発光素子７１よりもパネル６１の上辺６１ｄに近く配置されている。

発光素子７１〜７３はパネル６１の下側に配置されていて、受光素子８１〜８３はパネル６１の上側に配置されている。これによって、太陽光のようにキャブ４内に斜め上方から射し込む外光が、受光素子８１〜８３に照射されるのを防止している。

タッチパネル装置６０は、交差する３筋の光線９１〜９３のうち少なくとも２筋が同時に遮断されたことを、所定箇所１００の特定の箇所に面するパネル６１の表面の箇所にオペレータが接触したこととして検知するようになっている。このことについて次に図４を用いて詳細に説明する。

発光素子７１からの光線９１を受光素子８１が受光していて、発光素子７２からの光線９２を受光素子８２が受光していて、発光素子７３からの光線９３を受光素子８３が受光している状態であって、外光が受光素子８１〜８３のいずれにも入射していない状態では、所定箇所１００のいずれかの点にオペレータの手指が配されると、図４（ａ）に示すように、受光素子８１〜８３に向かう３筋の光線９１〜９３が全てその手指で遮断され、これにより所定箇所１００にオペレータの手指が配されたことが検知される。

また、発光素子７１からの光線９１を受光素子８１が受光していて、発光素子７２からの光線９２を受光素子８２が受光していて、発光素子７３からの光線９３を受光素子８３が受光している状態であって、外光１０１が受光素子８１〜８３のうちの受光素子８３に入射している状態では、所定箇所１００にオペレータの手指が配されると、図４（ｂ）に示すように、受光素子８１〜８３に向かう３筋の光線９１〜９３が全てその手指で遮断されるが、外光１０１が受光素子８３に入射したままであり、受光素子８３は光線９３が遮断されていることを感知しない。この場合、受光素子８１，８２の２個がそれぞれ光線９１，９２のそれぞれの遮断を感知したことから、所定箇所１００にオペレータの手指が配されたことが検知される。

これと同様に、発光素子７１からの光線９１を受光素子８１が受光していて、発光素子７２からの光線９２を受光素子８２が受光していて、発光素子７３からの光線９３を受光素子８３が受光している状態であって、外光１０１が受光素子８１〜８３のうちの受光素子８１に入射している状態では、所定箇所１００にオペレータの手指が配されると、図４（ｃ）に示すように、受光素子８１〜８３に向かう３筋の光線９１〜９３が全てその手指で遮断されるが、外光１０１が受光素子８１に入射したままであり、受光素子８１は光線９１が遮断されていることを感知しない。この場合、受光素子８２，８３の２個がそれぞれ光線９２，９３のそれぞれの遮断を感知したことから、所定箇所１００にオペレータの手指が配されたことが検知される。

またこれと同様に、発光素子７１からの光線９１を受光素子８１が受光していて、発光素子７２からの光線９２を受光素子８２が受光していて、発光素子７３からの光線９３を受光素子８３が受光している状態であって、外光１０１が受光素子８１〜８３のうちの受光素子８２に入射している状態では、所定箇所１００にオペレータの手指が配されると、図４（ｄ）に示すように、受光素子８１〜８３に向かう３筋の光線９１〜９３が全てその手指で遮断されるが、外光１０１が受光素子８２に入射したままであり、受光素子８２は光線９２が遮断されたことを感知しない。この場合、受光素子８１，８３の２個がそれぞれ光線９１，９３のそれぞれの遮断を感知したことから、所定箇所１００にオペレータの手指が配されたことが検知される。

図５に示すように、受光素子８１の光線９１を受ける側の面は、カバー部材２００（図３，図４では図示省略した）で覆われている。このカバー部材２００には、スリット２０１が設けられている。このスリット２０１は、受光素子８１により光線９１を感知する入射角度の有効範囲Ａを規定している。この有効範囲Ａは、発光素子７１と受光素子８１とを結ぶ仮想線９４（２点鎖線）を０°として、この０°から±α／２の範囲である。発光素子８２，８３に対しても、スリット２０１を備えたカバー部材２００が設けられている（図示省略）。図６に示すように、光線９１，９２が交差して成す角度β１、光線９１，９３が交差して成す角度β２、光線９２，９３が交差して成す角度β３は全てαよりも大きく設定されている。つまり、スリット２０１は、受光素子８１に対し、この受光素子８１と対を成さない発光素子７２，７３からの光線９２，９３が入射されるのを阻止しつつ、その受光素子８１と対を成す発光素子７１からの光線９１を導くものである。なお、本実施形態においては、「α＝３０°，β１＝β２＝β３＝６０°」に設定されているが、β１〜β３はαよりも大きい角度である限りにおいては、互いに異なる角度であってもよし、それらのうちの１つが異なる角度であってもよい。

本実施形態に係る光学式タッチパネル装置６０によれば、次の効果を得られる。

光学式タッチパネル装置６０において、交差する３筋の光線９１〜９３のうち少なくとも２筋が同時に遮断されたことを、所定箇所１００に面するパネル６１の表面の箇所にオペレータが接触したこととして検知する。つまり、交差する３筋の光線９１〜９３のそれぞれを受光する受光素子の中に外光が射し込まれた受光素子があっても、外光が射し込まれていない受光素子が２個あれば、所定箇所１００に面するパネル６１の表面の箇所にオペレータが接触したことを検知できる。この結果、受光素子に外光が射し込むことに起因して接触箇所の検知不良が発生するのを防止できる。

光学式タッチパネル装置６０は、受光素子８１〜８３のそれぞれについて、対を成していない発光素子からの光線を受光することに起因する検知不良の発生を、スリット２０１によって防止することができる。

１建設機械
２走行体
３旋回体
４キャブ
４ａ〜４ｆガラス窓
４ｇピラー
５機械室
６カウンタウェイト
７フロント作業装置
８ブーム
９アーム
１０バケット
２０運転席
２１，２２，３１，３２操作レバー
５０モニタ装置
５１表示窓
６０タッチパネル装置
６１パネル
６１ａ下辺
６１ｂ左辺
６１ｃ右辺
６１ｄ上辺
６２枠部材
７１〜７３発光素子
８１〜８３受光素子
９１〜９３光線
９４仮想線
１００所定箇所
１０１外光
２００カバー部材
２０１スリット

Claims

オペレータに接触される平板状のパネルと、このパネルの表面に沿って光線を発する複数の発光素子と、これらの発光素子のそれぞれと対を成して設けられ前記光線を受光する複数の受光素子とを備え、建設機械のキャブ内に設置される光学式タッチパネル装置であって、
前記パネルに平行な平面上の複数の所定箇所のそれぞれにおいて、３筋以上の前記光線が交差するよう前記複数の発光素子が配列され、
交差する前記３筋以上の光線のうち少なくとも２筋が同時に遮断されたことを、前記所定箇所に面する前記パネルの表面の箇所にオペレータが接触したこととして検知する
ことを特徴とする建設機械の光学式タッチパネル装置。
請求項１に記載の建設機械のタッチパネル装置において、
前記受光素子の前記光線を受ける側の面を覆って位置するカバー部材を備え、
このカバー部材には、前記受光素子に対し、その受光素子と対を成さない発光素子からの光線が入射されるのを阻止しつつ、その受光素子と対を成す発光素子からの光線を導くスリットが設けられた
ことを特徴とする建設機械の光学式タッチパネル装置。