JP4345310B2 - 赤外線タッチスイッチ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、S/N比が向上され、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は、従来より一般に使用されている従来例の構成説明図で、例えば、発明協会公開技報公技番号2002−50087号に示されている(例えば、非特許文献1参照。)。
【0003】
図において、赤外線発光素子1と赤外線受光素子2とは、操作パネル3の操作面4の反対側に設けられている。
第1のマスク5は、操作パネル3と赤外線発光素子1との間に設けられ、赤外線発光素子1から出射される赤外線の光路を規定する。
【0004】
第2のマスク6は、操作パネル3と赤外線受光素子2との間に設けられ、赤外線受光素子2に入射される赤外線の光路を規定する。
この場合は、第1のマスク5と第2のマスク6とは、一体に構成されている。
【0005】
以上の構成において、赤外線発光素子1から出た赤外線は、赤外線経路を規定する第1のマスク5と、操作パネル3を通り、外部(操作面4側)に放出される。
直線Aと直線Cとで挟まれた領域が発光領域となる。
【0006】
外部(操作面4側)から来た赤外線は、操作パネル3、赤外線経路を規定する第2のマスク6を通り赤外線受光素子2に入る。
直線Bと直線Dで挟まれた領域が受光領域となる。
【0007】
これら発光領域と受光領域が操作面側で重なった部分が感度領域7となる。
この領域7に人(操作者)の指などの反射物が存在すると、赤外線が赤外線受光素子2に戻ってくる。
戻ってきた赤外線の大きさを判断することで、スイッチのオン、オフを判定する。
【0008】
実際には、図8に示す如く、赤外線受光素子2が出力する光電流Icは、スイッチがオフのとき(反射物が無いとき)に、マスク5,6や操作パネル3などで赤外線が反射、透過して赤外線受光素子2に入力される光電流Ioffsetとなる。
【0009】
このように、人の指などの反射物が無いときに赤外線受光素子2に戻ってくる赤外線のことを以後オフセット光と称す。
なお、横軸に示すdは、操作面から反射物までの距離を示す。縦軸は光電流Icを示す。
【0010】
スイッチがオンのとき(反射物が有るとき)には、反射光による光電流Isigが加わり、Ioffset+Isigとなるので、図9に示す如く、この両者の中間に閾値を設定してオン、オフを判定している。
【0011】
IsigとIoffsetの大きさの比(S/N比)が大きいほど、反射物の反射率の個体差などによるIsigのばらつきの影響を受け難く、判定しやすくなる。
そこで、赤外線経路を規定するマスク5,6で、操作パネル3の下面によって生じるIoffsetを低減している。
これによって、S/N=1程度を確保している。
【0012】
【非特許文献1】
発明協会公開技報公技番号2002−50087号(第1頁、図1)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような装置においては、以下の間題点がある。
(1)使用上の制限がある。
操作パネル3の上面によって生じるIoffsetが低減できないので、S/N比が十分大きく出来ず、Isigのばらつきの影響を受け易い。
これは反射物の反射率の個体差の影響を受け易いことを意味し、指の反射率が低い使用者の場合には、赤外線タッチスイッチが正常に反応せず操作不能になってしまう。
【0014】
この対策として、操作できない場合には、反射率の良い反射物を用いて操作する等の制約を使用者に課すことになる。
【0015】
(2)コストダウンが出来ない。
操作パネル3が薄くて赤外線素子1,2と操作パネル3との間隙が大きいと図10のように操作パネル3の上面だけではなく下面での反射光も存在するので、Ioffsetが大きくS/N比が悪くなる。
ここで、赤外線経路を規制するマスクの中央部分のマスク幅をGとする。
【0016】
操作パネル3が厚くて赤外線素子1,2と操作パネル3が近いと、操作パネル3の下面での反射は無いものの上面での反射光は残っているので、Ioffsetがあまり小さくならない。
【0017】
以上のようにパネルの厚さによってS/N比が異なるので、操作パネル3を含む機構設計の自由度が少ないことを意味しており、共通化設計が困難となり、機器全体のコストダウンを妨げる要因になっている。
【0018】
例えば、図11,図12に示す如く、赤外線タッチスイッチのカバー8を共通化して、一般形(非防爆形)と防爆形の用途に応じて操作パネル3A,3Bの厚さを変更することができない。
S/N比が低下するからである。
なお、図11が一般形、図12が防爆形である。
【0019】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、Ioffsetをより小さくすることで、S/N比が向上され、反射物の反射率が低い、正常に反応する赤外線タッチスイッチを提供する。
また、操作パネルに対する制約事項を減らしコストダウンが図れる赤外線タッチスイッチを提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明では、請求項1記載の赤外線タッチスイッチにおいては、
操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第1のマスクと、前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第2のマスクとを具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第1のマスクは前記赤外線発光素子からの赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたことを特徴とする。
【0021】
本発明の請求項2記載の赤外線タッチスイッチにおいては、
操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第1のマスクと、前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第2のマスクとを具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第2のマスクは前記赤外線受光素子への赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたことを特徴とする。
【0022】
本発明の請求項3記載の赤外線タッチスイッチにおいては、
操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第1のマスクと、前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第2のマスクとを具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第1のマスクは前記赤外線発光素子からの赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置され、前記第2のマスクは前記赤外線受光素子への赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたことを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図1は本発明の一実施例の要部構成説明図である。
図において、図7と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図7と相違部分のみ説明する。
【0024】
第1のマスク11は、赤外線発光素子1からの赤外線の光路を規定して、オフセット光が赤外線受光素子2に入射されるのを遮断するように配置されている。
【0025】
以上の構成において、オフセット光の主要因で操作パネル3からの反射分が赤外線受光素子2に戻らないように、かつ反射物があった場合には、その乱反射成分を反射光として受光素子2に戻すように、赤外線経路を規定する第1のマスク11の開口部(赤外線通過部)を設定し、S/N比を向上させる。
【0026】
この結果、
(1)使用上の制限を無くせる。
S/N比が向上することで、スイッチのオン、オフを判定する閾値をより小さい値(Ioffsetに近い値)に設定でき、Isigのばらつきが大きくても正常にスイッチが反応できるようになる赤外線タッチスイッチが得られる。
【0027】
これによって、指の反射率が低い人でも無条件で使用することが可能になる(反射率の良い反射物を用意する必要がなくなる)赤外線タッチスイッチが得られる。
また、S/N比の向上は、より大きな動作マージンを確保できる赤外線タッチスイッチが得られる。
【0028】
(2)コストダウンが出来る。
操作パネル3の下面での反射分など、従来技術に比べてより多くのオフセット光を低減してS/N比が向上されているので、操作パネル3の厚さ、位置(赤外線タッチスイッチとの相対位置)が変わった場合にも、共通の判定値を設定できる。
【0029】
したがって、操作パネル3を含む機構設計の自由度が増して、赤外線タッチスイッチ全体のコストダウンが容易となる。
例えば、ケースカバーの窓ガラスの厚さが異なる防爆用と一般用で同じ赤外線タッチスイッチを使用することができる。
【0030】
図2、図3に一般用と防爆用との具体例を示す。
図2が一般用、図3が防爆用である。
第1のマスク11で赤外線経路を規定することで、操作パネル3の厚さにかかわらず操作パネル3の上面および下面での反射光を赤外線受光素子2に入射しないようにでき、S/N比が向上すると共に操作パネル3の厚さの違いによるS/N比の違いも小さくなり、共通化設計が可能になる。
【0031】
図4に具体化したものの実測データを示す。
2種類の操作パネル3の厚さ(3mm、10mm)のIc−d特性曲線(光電流Ic(Ioffset、Isig)と操作面から反射物までの距離dの関係を示したもの。)である。
【0032】
3mm厚さが図2の一般用、10mm厚さが図3の防爆用に相当する。
従来技術のS/N比は1〜2程度であったが、6〜12程度に向上出来た。
操作パネル3の厚さでS/N比が異なるが、どちらも十分に大きな値なので、共通の判定値を設定しやすくなっている。
この結果から、一般形のコストダウンが可能になる。
【0033】
図5は、本発明の他の実施例の要部構成説明である。
本実施例においては、第2のマスク12は、赤外線受光素子2への赤外線の光路を規定して、オフセット光が赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されている。
【0034】
この結果、赤外線受光素子2へ入射されるオフセット光が、確実に遮断されるので、より確実に、使用上の制限が無くせ、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチが得られる。
【0035】
図6は、本発明の他の実施例の要部構成説明である。
本実施例においては、第1のマスク11は、赤外線発光素子1からの赤外線の光路を規定して、オフセット光が赤外線受光素子2に入射されるのを遮断するように配置されている。
【0036】
第2のマスク12は、赤外線受光素子2への赤外線の光路を規定して、オフセット光が赤外線受光素子2に入射されるのを遮断するように配置されている。
【0037】
この結果、赤外線発光素子1から出射されるオフセット光と赤外線受光素子2へ入射されるオフセット光とが、共に遮断されるので、更に、使用上の制限が無くせ、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチが得られる。
【0038】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1によれば、次のような効果がある。
(1)使用上の制限を無くせる。
S/N比が向上することで、スイッチのオン、オフを判定する閾値をより小さい値(Ioffsetに近い値)に設定でき、反射物の反射率のばらつきが大きくても正常にスイッチが反応できるようになる赤外線タッチスイッチが得られる。
【0040】
これによって、指の反射率が低い人でも無条件で使用することが可能になる(反射率の良い反射物を用意する必要がなくなる)。
また、S/N比の向上はより大きな動作マージンを確保できる赤外線タッチスイッチが得られる。
【0041】
(2)コストダウンが出来る。
操作パネルの下面での反射分など従来技術に比べてより多くのオフセット光を低減してS/N比が向上されているので、操作パネルの厚さ、位置(赤外線スイッチとの相対位置)が変わった場合にも共通の判定値を設定できる。
【0042】
したがって、操作パネルを含む機構設計の自由度が増して、機器全体のコストダウンが容易となる赤外線タッチスイッチが得られる。
一般用と防爆用との部品の共通化が図れコストダウンができる赤外線タッチスイッチが得られる。
【0043】
本発明の請求項2によれば、次のような効果がある。
赤外線受光素子へ入射されるオフセット光が、確実に遮断されるので、より確実に、使用上の制限が無くせ、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチが得られる。
【0044】
本発明の請求項3によれば、次のような効果がある。
赤外線発光素子から出射されるオフセット光と赤外線受光素子へ入射されるオフセット光とが、共に遮断されるので、更に、使用上の制限が無くせ、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチが得られる。
【0045】
従って、本発明によれば、S/N比が向上され、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図2】図1の動作説明図である。
【図3】図1の動作説明図である。
【図4】図1の動作説明図である。
【図5】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図6】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図7】従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
【図8】図1の動作説明図である。
【図9】図1の動作説明図である。
【図10】図1の動作説明図である。
【図11】図1の動作説明図である。
【図12】図1の動作説明図である。
【符号の説明】
1 赤外線発光素子
2 赤外線受光素子
3 操作パネル
4 操作面
5 第1のマスク
6 第2のマスク
7 感度領域
8 カバー
11 第1のマスク
12 第2のマスク
Ic 光電流
Ioffset 光電流
Isig 光電流
Claims (3)
- 操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、
前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第1のマスクと、
前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第2のマスクと
を具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第1のマスクは前記赤外線発光素子からの赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたこと
を特徴とする赤外線タッチスイッチ。 - 操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、
前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第1のマスクと、
前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第2のマスクと
を具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第2のマスクは前記赤外線受光素子への赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたこと
を特徴とする赤外線タッチスイッチ。 - 操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、
前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第1のマスクと、
前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第2のマスクと
を具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第1のマスクは前記赤外線発光素子からの赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置され、
前記第2のマスクは前記赤外線受光素子への赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたこと
を特徴とする赤外線タッチスイッチ。
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