JP2576968Y2 - 光スイッチ装置 - Google Patents

光スイッチ装置

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JP2576968Y2
JP2576968Y2 JP1991066562U JP6656291U JP2576968Y2 JP 2576968 Y2 JP2576968 Y2 JP 2576968Y2 JP 1991066562 U JP1991066562 U JP 1991066562U JP 6656291 U JP6656291 U JP 6656291U JP 2576968 Y2 JP2576968 Y2 JP 2576968Y2
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秀樹 松井
宏 坂本
則一 横沼
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    • G01D5/28Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
    • G01D5/30Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/305Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells controlling the movement of a following part
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/941Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated using an optical detector

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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は防水ケース内に納められ
た装置をケース外部からスイッチングを行う光スイッチ
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、水中で使用される装置において、
装置の電源やその機能を切り換えるスイッチなどは、防
水ケースに穴を設け、その穴にスイッチ軸を通し、スイ
ッチ軸と穴との係合部に防水用のOリングを配置して防
水構造を構成し、スイッチ軸を回転させる方法や防水ケ
ースの内部にリード・スイッチや板バネを配置し、外部
からマグネットを使ってそれらスイッチを作動させる方
法がとられている。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、防水ケ
ースに穴を設け、スイッチ軸を回転させる方法は、軸回
りの防水のために多くの部材を必要とし、高価であるば
かりでなく、ケースに貫通する穴の中をOリングで防水
したスイッチ軸が移動することにより、密閉性が崩れて
水漏れ事故が発生し易かった。また、防水ケースの外部
からマグネットを用いて内部のリード・スイッチや板バ
ネを作動させる方法は、貫通する穴がないので、水漏れ
事故から逃れられるものの、磁性体である砂鉄などがマ
グネットに付着し、スイッチの作動不良の事故から逃れ
られなかった。
【0004】本考案は、このような従来の問題に鑑みて
なされたもので、水漏れしない、安定した作動が得ら
れ、しかも安価で供給することができる光スイッチ装置
を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本考案による光スイッチ装置は、光を発光する
発光手段と、上記発光手段からの光を反射させて反射光
を生成するとともに複数の設定状態を有しこの設定状態
が切り換わると反射光の光量分布が変化する反射手段
と、上記反射手段からの反射光を感知する位置に配設さ
れた一対の受光手段と、上記一対の受光手段に電気的に
接続されかつ受光手段の両方の出力を基に受光手段のそ
れぞれが感知した光量の違いを検出する検出手段と、か
ら構成される。
【0006】
【作用】本考案においては、反射手段の設定状態が検出
手段の検出状態に基づいて弁別される。
【0007】
【実施例】以下、図面を用いて本考案の実施例を詳細に
説明する。図1は本考案による光スイッチ装置の一実施
例に構成を示す回路図であり、本実施例では水中撮影用
として使用される水中ストロボに適用した場合について
説明する。図2は図1の動作を説明するタイミングチャ
ートである。
【0008】図1において、2は防水ケースの一部であ
り、この防水ケース2は例えば発光ダイオードからなる
照明手段(発光手段)L1から放射された光を透過する
材質で形成されており、操作スイッチの一部を構成する
反射板1を照明する。ここで防水ケース2の左側は防水
ケース2の外部の水中であり、右側の回路は防水ケース
2の内部に保護されている。
【0009】反射板1はスイッチのスライド操作手段1
d,反射率の高い反射面1a,1cおよび反射率の低い
反射面1bで構成されている。スイッチは矢印で示す上
下方向にスライド操作される。照明手段L1から放射さ
れた光は反射面1aで反射し、明るい光が受光素子PD
1側を、また反射面1bで反射して暗い光が受光素子P
D2側をそれぞれ照明している。受光素子PD1,PD
2には照明手段L1の光が直接入らず、反射板1の反射
光のみが入るような構造となっている。
【0010】受光素子PD1,PD2は光起電素子であ
フォトダイオードで構成される。受光素子PD1のカ
ソードを受光素子PD2のアノードに、また受光素子P
D2のカソードを受光素子PD1のアノードにそれぞれ
接続し閉回路とし、受光素子PD2のカソードと受光
素子PD1のアノードとの接続点P1から受光素子PD
1,PD2のそれぞれが感知した光量の違いを検出する
検出手段を構成する。受光素子PD1,PD2は光を受
光すると、矢印方向にそれぞれ電圧V1,V2を発生す
る。受光素子PD1のカソードと受光素子PD2のアノ
ードとの接続点基準電位GNDに、受光素子PD2の
カソードと受光素子PD1のアノードとの接続点P1は
比較手段としてのコンパレータU1の非反転入力にそれ
ぞれ接続される。また、接続点P1と基準電位GNDと
の間には抵抗RとコンデンサCとが直列接続される。コ
ンデンサCは基準電位GND側に位置し、抵抗Rとコン
デンサCとの接続点P2は上記コンパレータU1の反転
入力に接続される。抵抗RとコンデンサCとで記憶手段
を構成する。
【0011】接続点P1の電位は受光素子PD1,PD
2が光を受けて発生する電圧によって変化する。接続点
P2の電位は抵抗RとコンデンサCとで構成するCRの
フィルター特性によって接続点P1の電位の変化より遅
れてゆっくりした変化をする。したがって接続点P2の
電位は接続点P1の変化の平均的な電圧値となる。コン
パレータU1の出力OUT1はP1>P2のとき、Hレ
ベルになり、P1<P2のとき、Lレベルとなる。
【0012】コンパレータU1の出力OUT1はラッチ
U2の入力Dに接続されている。ラッチU2はクロック
入力CKの信号の立ち上がりに同期して入力Dをラッチ
して出力Q1に出力する。上記ラッチU2のクロック入
力CKはANDゲートU3の出力に接続されている。A
NDゲートU3の一方の入力CK1には光スイッチの設
定を読み込むタイミングに読み込みクロックCK1が図
示しない回路から送られる。ANDゲートU3の他方の
入力FLは通常Hレベルであるが、本ストロボが発光し
ている間は図示しない回路からLレベルの信号が伝達さ
れる。入力FLがLレベルの間はANDゲートU3の出
力はLレベルのままとなり、クロック入力CK1にはク
ロックが伝達されない。したがってラッチU2のラッチ
動作は禁止される。
【0013】次に図1と図2を用いて本考案による光ス
イッチ装置の動作を説明する。フォトダイオードからな
る受光素子PD1および受光素子PD2は光を受光する
と、その開放電圧V1,V2が発生する。フォトダイオ
ードの開放電圧Vは V=(kT/q)ln{(αE/Is)+1} で表わされる(k:ボルツマン定数、T:絶対温度、
q:電子電荷、α:定数、E:照度、Is:ダイオード
の飽和電流)。
【0014】つまり、受光素子PD1および受光素子P
D2は明るい光を受けるほどその開放電圧V1,V2は
大きくなる。接続点P1の電位VP1は VP1=V1−V2 となる。受光素子PD1が受光素子PD2より明るい照
明を受けると、正の電圧になり、逆に受光素子PD2が
受光素子PD1より明るい照明を受けると負の電圧にな
る。
【0015】発光ダイオードからなる照明手段L1は周
期的に点灯と消灯とを繰り返す。消灯している間は受光
素子PD1,受光素子PD2は迷光にさらされるので、
接続点P1の電位は迷光の当り方により決定される。図
1に示すように受光素子PD1に対向する位置に反射率
がより高い反射板が面していても迷光がより多く受光素
子PD2の方に照射されれば、V1<V2となる。ま
た、照明手段L1が点灯して照明手段L1の反射光がよ
り多く受光素子PD1側に当たっても迷光を加えた光の
総量が受光素子PD2に多ければ依然V1<V2のまま
である。本考案に係わる水中ストロボ装置は光スイッチ
を使用するため、透明ケースに包まれているので、強い
外光が迷光となって受光素子PD1,PD2を照明する
からである。
【0016】そこで本考案では、発光ダイオードからな
る照明手段L1を点灯させたときと、点灯させる前の迷
光だけの照明のときの接続点P1の電位の変化を測って
スイッチの設定位置を判定することとした。照明手段L
1による反射光は受光素子PD1の方が多くなるので、
照明手段L1を点灯させたときの接続点P1の電位は、
点灯させる前の電位より高くなる。
【0017】照明手段L1が消灯しているときの接続点
P1の電位は記憶手段としてのコンデンサCにホールド
されている。照明手段L1が消灯しているときの接続点
P2の電位はほぼ接続点P1の電位に等しくコンパレー
タU1の出力OUT1は接続点P1のわずかな変化によ
ってHレベルとLレベルとの間を変化し、図2(c)に
N1,N2,N3で示すような不確定状態となる。
【0018】次に照明手段L1が点灯すると、反射板1
の反射光が受光素子PD1,PD2に当り、それぞれの
電圧V1,V2が発生する。反射光は受光素子PD1側
に多く照射されるので、電圧V1の方が電圧V2に比較
して電圧上昇が大きい。したがって接続点P1の電位は
上昇する。照明手段L1が消灯しているときの接続点P
1の電位をホールドしていたコンデンサCの電圧は接続
点P1の上昇を追いかけてゆっくり上昇を開始する。こ
のとき、コンパレータU1の反転入力端子にはほぼ照明
手段L1が点灯する前の接続点P1の電圧が、比反転入
力端子には照明手段L1が点灯しているときの接続点P
1の電圧がそれぞれ入力されていることになる。したが
ってコンパレータU1の出力OUT1はHレベルとな
る。
【0019】照明手段L1を点灯させた後、受光素子P
D1,PD2の端子電圧が安定し、コンパレータU1の
出力が安定した時点(照明手段L1を点灯させた時点よ
り時間Td遅れた時点)で読み込みクロックCK1をラ
ッチU2のクロック入力端子に入力し、コンパレータU
1の出力をラッチU2がラッチし出力Q1はHレベルと
なる。
【0020】ここで光スイッチを上方スライドさせて切
り換えた場合を説明する。受光素子PD1は反射率の低
い反射面1bが、また受光素子PD2には反射率の高い
反射面1cがそれぞれ対向する。したがって照明手段L
1からの反射光はより多く受光素子PD2側に照射され
る。したがって受光素子PD1,PD2の端子電圧V
1,V2は電圧V2の方が電圧V1に比較して電圧上昇
が大きい。したがって接続点P1の電位は下がる。続く
コンパレータU1の出力OUT1はLレベル,ラッチU
2の出力Q1はLレベルとなる。
【0021】つまり、本考案による光スイッチ装置は、
受光素子PD1側が反射率の高い反射面1aに対向して
いるときは出力Q1はHレベルとなる。反対に反射率の
低い反射面1bに対向しているときは出力Q1はLレベ
ルとなる。このようにして防水ケースの外側で設定した
スイッチの設定をラッチU2の出力から読み取ることを
可能とした。
【0022】ANDゲートU3の一方の入力FLは通常
Hレベルであり、読み込みクロックCK1はそのままラ
ッチU2のクロック入力に入力するが、本水中ストロボ
が発光するときに入力FLはLレベルとなる。これはス
トロボの閃光による迷光(図3に示す迷光12)が非常
に明るいために光スイッチが間違った読み取りをするの
を防ぐためである。入力FLはストロボの閃光開始に先
だってLレベルになり、閃光が終了後、受光素子PD
1,PD2が正常に復帰した後にHレベルに戻る。
【0023】図3は本考案による光スイッチ装置を使用
した水中ストロボの構成を示す要部断面図である。同一
部品は同一符号とした。図3において、防水ケース2は
覆い9がかけてあり、発光放電管7と反射鏡8とに対向
した防水ケース2には上記覆い9はなく、発光時には発
光管7の照明が前面の被写体に照射される。放電管7は
発光制御回路6によって発光制御される。本考案に係わ
る光スイッチ回路を含む発光制御回路6は図示しないカ
メラにケーブル5で接続されている。カメラがレリーズ
されると、発光信号がケーブル5を介して伝達され、放
電管7は発光する。このとき、光の一部は防水ケース2
の壁の中(図3に波線12で示す迷光)あるいは反射鏡
8の隙間を抜けて後ろに回る迷光となり、受光素子PD
1,PD2に入るが、このとき、光スイッチ回路はスイ
ッチ位置の読み取りを行なわないので、誤動作はない。
【0024】Oリング10およびケーブル押え11はケ
ーブル5の防水機構である。ホルダー3には、受光素子
PD1,PD2と照明手段L1とで構成される第1の光
スイッチおよび受光素子PD3,PD4と照明手段L2
とで構成される第2の光スイッチが組み込まれている。
いずれの光スイッチも図1で説明したものと同一であ
る。2組の光スイッチは上記発光制御回路6内の光スイ
ッチ回路に接続されていてそれぞれ第1の光スイッチは
出力Q1,第2の光スイッチは出力Q2を有する。反射
板1とスライド操作手段1dとは一体となっており、カ
バー4と防水ケース2との間に摺動自在に納められてい
る。カバー4,覆い9,反射板1は、また太陽光などの
強い光が直接受光素子PD1〜PD4に当たらないよう
にしている。太陽光などの著しく強い光が一対の受光素
子の一方だけに当たった場合の誤動作を防ぐためであ
る。
【0025】図3の光スイッチ部のA視を図4に、B視
を図5(a)〜(d)にそれぞれ示す。図4において、
照明手段L1および受光素子PD1,PD2は第1図で
説明したように反射板1に正対しており、照明手段L1
の光は直接受光素子PD1,PD2に入らないように光
を通さないホルダ−3の中に配置されている。図示しな
い照明手段L2および受光素子PD3,PD4も同様に
配置されている。
【0026】図5(a)〜(d)は光スイッチ装置を上
から見た図であり、スイッチをスライドさせて各設定位
置にセットしたようすを示している。反射板1の斜線を
施した部分は反射率が低い反射面1bであり、他の部分
は反射率が高い反射面1aである。図5(a)から
(d)の順に光スイッチ回路の出力は 図5(a) Q1=Hレベル,Q2=Lレベル 図5(b) Q1=Lレベル,Q2=Lレベル 図5(c) Q1=Lレベル,Q2=Hレベル 図5(d) Q1=Hレベル,Q2=Hレベル となる。このように2組の光スイッチを使うと4つのス
イッチの状態を区別できる。
【0027】図6,図7,図8は本考案による光スイッ
チ装置の反射板の他の構成による実施例である。光スイ
ッチ回路は上記図1と同様であるので省略する。図6の
反射板50は均一な反射率を有するものであり、傾斜を
持たせて使用する。実線で示す側に傾斜させたとき、受
光素子PD2の方がより光を受けるので、光スイッチの
出力Q1=Lとなり、波線で示す逆側に傾斜させたとき
には出力Q1=Hとなる。この機構は反射板50の傾斜
を変えることにより、スイッチを切り換えるシーソスイ
ッチとして使用できる。
【0028】図7は反射板60の中に反射率の高い壁6
1,62,63で囲んだ小さな部屋を構成して照明手段
L1の光を受光素子PD1,PD2のいずれか一方に戻
すようにしたものである。図7の実線では照明手段L1
の多くの光が受光素子PD2に入るので、光スイッチ出
力Q1=Lとなる。逆に波線で示す側に移動設定された
場合は出力Q1=Hとなる。このスイッチはスライドス
イッチとして使用できる。
【0029】図8は照明手段L1の光は内面の反射率が
高い反射箱73に集められる。反射箱73の内部には防
水ケース2の面に沿って2つの穴のあいた板70がスラ
イドする。板70の一方の穴から照明手段L1の光が反
射箱73に入射して反射箱73内部で拡散する。また、
板70のもう一方の穴は受光素子PD1もしくは受光素
子PD2に対向する位置に図示しないスイッチのスライ
ド操作手段の操作によって設定される。図8の設定は受
光素子PD2側に穴が対面しているので、出力Q1=L
となる。このスイッチは反射箱73が内部の板70を完
全に覆うことができるので、砂やゴミなどが入りやすい
水中装置のスイッチとして好都合である。
【0030】図9は図1の受光素子PD1,PD2に代
えて光導電素子であるCdS素子Ra,Rbを使用した
実施例である。CdS素子Ra,Rb以外は第1の実施
例と同一であるので省略する。CdS素子Ra,Rbは
光が当たると、その抵抗値が変化するCdS素子であ
る。フォトダイオードの場合は受光すると、起電力が発
生するが、CdS素子の場合はその抵抗値が変化するだ
けであるので、CdS素子RaとCdS素子Rbとの直
列体に電圧Eを印加してCdS素子RaとCdS素子
Rbとの梓続点P1からCdS素子Ra,Rbのそれぞ
れが感知した光量の違いを取り出す検出手段を構成す
る。ここで、CdS素子Ra側により明るい光が照射さ
れると、CdS素子Raの抵抗値がより下がるので、接
続点P1の電位は上がる。図1のV1>V2のときと同
様の出力を光スイッチ回路は出力する。
【0031】なお、上述した実施例においては、光スイ
ッチ装置を水中ストロボに適用した場合について説明し
たが、ストロボを内蔵した水中カメラに適用しても同様
の効果が得られることは勿論である。
【0032】
【考案の効果】 以上、説明したように本考案による光ス
イッチ装置によれば、周囲光による迷光の影響が取り除
かれ、正しい読み取りが可能となるとともに、水漏れの
ない、安定した作動が得られる。また、水中装置、特に
太陽光の下で使用される水中ストロボにあっては太陽光
による誤動作の心配がない本考案の反射型の光スイッチ
装置は、極めて有用である。水中装置の防水ケースは水
漏れがあった場合、見つけ易いように透明ケースのもの
が多いが、水中ストロボの場合はさらに被写体を照明す
るための閃光発光を機能とするので、防水ケースが透明
であることは都合がよい。透明なケースは通常透明なプ
ラスチックが使われるが、使用水圧に耐えるようなケー
スの厚さは通常10mmにもなり、従来の反射型フォト
カプラースイッチでは迷光の影響による誤動作から逃れ
られない。本考案の光スイッチ装置を使えば、さらに従
来の防水ケースに穴をあけた防水スイッチ機構について
回る水漏れ事故や砂鉄を吸着し易いマグネットを使った
スイッチ機構の作動不良より開放され、より信頼できる
水中ストロボを提供できるなどの極めて優れた効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本考案による光スイッチ装置の一実施例
のよる構成を示す回路図である。
【図2】図1の動作を説明するタイミングチャートであ
る。
【図3】本考案による光スイッチ装置を適用した水中ス
トロボの構成を示す要部断面図である。
【図4】図3の光スイッチ部のA視から見た要部断面図
である。
【図5】図3の光スイッチ部のB視から見た平面図であ
る。
【図6】本考案による光スイッチ装置の反射板の他の実
施例による構成を示す断面図である。
【図7】本考案による光スイッチ装置の反射板のさらに
他の実施例による構成を示す断面図である。
【図8】本考案による光スイッチ装置の反射板の他の実
施例による構成を示す断面図である。
【図9】本考案による光スイッチ装置の他の実施例によ
る構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 反射板 2 防水ケース 3 ホルダー 4 カバー 6 発光制御回路 7 発光管 8 反射鏡 9 覆い L1 照明手段 PD1 受光素子 PD2 受光素子 C コンデンサ R 抵抗 U1 コンパレータ U2 ラッチ U3 ANDゲート Ra CdS素子 Rb CdS素子
フロントページの続き (72)考案者 横沼 則一 東京都品川区西大井一丁目6番3号 株 式会社ニコン大井製作所内 (56)参考文献 実開 昭56−105242(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 26/02 H01H 35/00

Claims (5)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を発光する発光手段と、 前記発光手段からの前記光を反射させて反射光を生成す
    るとともに複数の設定状態を有し、この設定状態が切り
    換わると前記反射光の光量分布が変化する反射手段と、 前記反射手段からの前記反射光を感知する位置に配設さ
    れた一対の受光手段と前記一対の受光手段に電気的に接
    続されかつ前記受光手段の両方の出力を基に前記受光手
    のそれぞれが感知した光量の違いを検出する検出手段
    と、 を備え、 前記反射手段の設定状態は、前記検出手段の検出状態に
    基づいて弁別されることを特徴とする光スイッチ装置。
  2. 【請求項2】 光を発光する発光手段と、 前記発光手段からの前記光を反射させて反射光を生成す
    るとともに複数の設定状態を有し、この設定状態が切り
    換わると前記反射光の光量分布が変化する反射手段と 記反射手段からの前記反射光を感知する位置に配設さ
    れた一対の受光手段と前記一対の受光手段に電気的に接
    続されかつ前記受光手段の両方の出力を基に前記受光手
    段のそれぞれが感知した光量の違いを検出する検出手段
    と、 前記検出手段に電気的に接続されかつ前記発光手段によ
    る発光の前に出力される前記検出手段の第1の出力を蓄
    える記憶手段と、 前記記憶手段および前記検出手段に電気的に接続されか
    つ前記発光手段による発光の直後に出力される前記検出
    手段の第2の出力と前記第1の出力とを比較する比較手
    段と、 を備え、前記反射手段の設定状態 は、前記比較手段の出力に基づ
    いて弁別されることを特徴とする光スイッチ装置。
  3. 【請求項3】 光を発光する発光手段と、 前記発光手段からの前記光を反射させて反射光を生成す
    るとともに複数の設定状態を有し、この設定状態が切り
    換わると前記反射光の光量分布が変化する反射 手段と、 前記反射手段からの前記反射光を感知する位置に配設さ
    れた一対の受光手段と 前記一対の受光手段に電気的に接
    続されかつ前記受光手段の両方の出力を基に前記受光手
    段のそれぞれが感知した光量の違いを検出する検出手段
    と、 を備え、 前記反射手段の設定状態は、前記検出手段の検出状態に
    基づいて弁別され、 水中撮影用の水中ストロボに使用されることを特徴とす
    る光スイッチ装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかにおい
    て、 前記一対の受光手段のそれぞれは、受光すると起電圧を
    発生する光起電素子であり、 前記検出手段は、前記受光素子のそれぞれが発生する起
    電圧の差に基づいて前記光量の違いを検出する手段であ
    ることを特徴とする光スイッチ装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至請求項3のいずれかにおい
    て、 前記一対の受光手段のそれぞれは、受光すると抵抗値が
    変化する光導電素子であり、 前記検出手段は、前記受光素子の抵抗値の比に基づいて
    前記光量の違いを検出する手段であることを特徴とする
    光スイッチ装置。
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