JP5776896B2 - 赤外線スイッチ及び赤外線スイッチの操作状況表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、外部から操作・設定が可能なフィールド機器等に用いられる赤外線スイッチ等に関し、とくに操作性を向上させることができる赤外線スイッチ等に関する。

従来、フィールド機器では、表示器上から各種操作・設定を行うために、赤外線スイッチが幅広く使用されている。赤外線スイッチを使用すると、操作時にフィールド機器のカバー等を開ける必要がないため、防爆エリアを含めた様々な場所での設定等が可能になる。また、手だけで操作することができるため、コンピュータや携帯情報端末（ＰＤＡ）等を現場まで持ち歩く必要がなくなる。そのため、フィールド機器のメンテナンス時に、現場で簡単な機器設定を行いたい場合などに広く使用される。

特開２００３−０３７５６３号公報 特開２００６−２６０３５３号公報 特開２００８−２３２７０７号公報

しかし、赤外線スイッチの押し感がないために、手や指をかざして押して（操作して）いるつもりでも反応しないことがあり、どのように手や指をかざすと上手く操作できるのかの判断が難しい。また、赤外線スイッチを直接押して操作することはできないため、実際に押しているかどうかもわかりづらい。このため、操作したつもりであっても、実際には押された状態になっておらず、いつまでも画面が切り替わらないことや、操作したつもりはないのに長押し状態になってしまうことがある。

本発明の目的は、フィールド機器等に用いられる赤外線スイッチにおいて、赤外線スイッチに対する操作状況を表示可能な赤外線スイッチ等を提供することにある。

本発明の赤外線スイッチは、赤外線を反射物に照射する発光素子と、前記反射物からの前記赤外線の反射光を受光し、前記反射光の強さに応じた出力信号を発生させる受光素子と、前記出力信号の値に基づいてスイッチオン、スイッチオフが判定される赤外線スイッチにおいて、前記出力信号の値を第１の閾値と比較して第１の比較情報を出力し、前記出力信号の値を前記第１の閾値と異なる第２の閾値と比較して第２の比較情報を出力する比較器と、前記第１の比較情報に基づいて前記赤外線スイッチのオン、オフを判定する判定手段と、前記第２の比較情報に基づいて前記赤外線スイッチに対する操作状況を示すための表示を行う表示手段と、を備え、前記比較器は、前記判定手段により前記赤外線スイッチのオンが検出された時点における前記出力信号の値を前記第２の閾値と比較して前記第２の比較情報を出力することを特徴とする。
この赤外線スイッチによれば、反射光の強さに応じた出力信号の値を第２の閾値と比較した第２の比較情報に基づいて赤外線スイッチに対する操作状況を表示するので、使用者は赤外線スイッチの操作状況をすぐに把握することができ、操作性を向上させることができる。

前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも大きくなるよう構成してもよい。

前記表示手段は、前記出力信号の値が前記第２の閾値以下である場合には、前記赤外線スイッチに対する操作状況が感度不良であることを示すマークを表示するよう構成してもよい。

前記表示手段は、前記第１の比較情報に基づいて、前記赤外線スイッチに対応する操作の内容を表示するよう構成してもよい。

本発明の赤外線スイッチ操作状況表示方法は、赤外線を反射物に照射する発光素子と、前記反射物からの前記赤外線の反射光を受光し、前記反射光の強さに応じた出力信号を発生させる受光素子と、前記出力信号の値に基づいてスイッチオン、スイッチオフが判定される赤外線スイッチの操作状況表示方法において、前記出力信号の値を第１の閾値と比較して第１の比較情報を出力し、前記出力信号の値を前記第１の閾値と異なる第２の閾値と比較して第２の比較情報を出力する比較ステップと、前記第１の比較情報に基づいて前記赤外線スイッチのオン、オフを判定する判定ステップと、前記第２の比較情報に基づいて前記赤外線スイッチに対する操作状況を示すための表示を行う表示ステップと、を有し、前記比較ステップでは、前記判定ステップにより前記赤外線スイッチのオンが検出された時点における前記出力信号の値を前記第２の閾値と比較して前記第２の比較情報を出力することを特徴とする。
この赤外線スイッチの操作状況表示方法によれば、反射光の強さに応じた出力信号の値を第２の閾値と比較した第２の比較情報に基づいて赤外線スイッチに対する操作状況を表示するので、使用者は赤外線スイッチの操作状況をすぐに把握することができ、操作性を向上させることができる。

本発明の赤外線スイッチによれば、反射光の強さに応じた出力信号の値を第２の閾値と比較した第２の比較情報に基づいて赤外線スイッチに対する操作状況を表示するので、使用者は赤外線スイッチの操作状況をすぐに把握することができ、操作性を向上させることができる。

本発明の赤外線スイッチ操作状況表示方法によれば、反射光の強さに応じた出力信号の値を第２の閾値と比較した第２の比較情報に基づいて赤外線スイッチに対する操作状況を表示するので、使用者は赤外線スイッチの操作状況をすぐに把握することができ、操作性を向上させることができる。

赤外線スイッチの回路構成例を示すブロック図。 フィールド機器の表示器の外観正面図。 判定電圧ＶＳ及び閾値電圧ＶＴに対する電圧ＶＬの大小関係を示す波形図。 赤外線スイッチの動作を示すフローチャート。 赤外線スイッチに対する操作状況を示すマークの表示例。

以下、本発明による赤外線スイッチの一実施形態について説明する。本実施形態では、フィールド機器に用いられる赤外線スイッチを例に説明する。

図１は、赤外線スイッチの回路構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、赤外線スイッチは、矩形波発生部２を具備する駆動回路１と、赤外線を照射する発光素子３と、赤外線を受光する受光素子５と、受光素子５の感度を調整するための抵抗６と、受光素子５からの出力電圧値を閾値と比較する比較器７と、比較器７からの信号に基づく判定を行う判定部８と、を備える。

駆動回路１の矩形波発生部２から出力される矩形波状の駆動電流ＩＦを発光素子３に流すと、発光素子３は赤外線を発光する。受光素子３からの赤外線は、スイッチの操作部にある反射物４の方向に照射される。反射物４が有る場合には、赤外線が反射して受光素子５に入射し、受光素子５に光電流ＩＬが流れる。反射物４が無い場合には、受光素子５が赤外線を受光できないので光電流ＩＬが流れない。

反射物４は、例えば使用者の指又は手等である。使用者が指（手）をガラス等の透明部材からなるカバー９を介して赤外線スイッチの操作部（図１において反射物４が置かれた位置）にかざすことにより、発光素子３からの赤外線が反射物４に反射して、カバー９を介して受光素子５に到達するように構成されている。使用者が指（手）を赤外線スイッチにかざす際には、カバー９に触れることで指（手）の位置が安定するため、カバー９に触れる状態で赤外線スイッチに指（手）をかざすように設計される場合もある。

光電流ＩＬは抵抗６によって出力信号である電圧ＶＬに変換され、比較器７に入力される。比較器７は、電圧ＶＬの電圧値が、第１の閾値としての判定電圧ＶＳ及び第２の閾値としての閾値電圧ＶＴよりも大きいか否かという比較情報を判定部８へ出力する。判定部８は判定電圧ＶＳと電圧ＶＬを比較して得た第１の比較情報に基づいて反射物４の有無（スイッチのオン、オフ）を判定する。また、判定部８は閾値電圧ＶＴと電圧ＶＬを比較して得た第２の比較情報に基づいて反射物４の状況を判定する。

図２は、赤外線スイッチが使用されたフィールド機器の表示器の外観を示す正面図である。

フィールド機器には、流量等を表示するための表示器が取り付けられている場合が多く、表示器上の赤外線スイッチ等の各種スイッチを使ってパラメータ設定などの操作を行うことができる。以下、図１に示す赤外線スイッチが実装された表示器の一例について説明する。

図２に示す例では、表示器１０の正面に各種パラメータの数値等を画面表示するための表示部２０が設けられている。そして、表示部２０の周囲には、図１に示すカバー９を構成する外カバー９０が配置されるとともに、表示部２０の下方には赤外線スイッチの操作部としてのＳＥＴスイッチ３０、ＳＨＩＦＴスイッチ３１、及び下矢印スイッチ３２が外カバー９０に施された加工あるいは印刷により形成されている。ＳＥＴスイッチ３０、ＳＨＩＦＴスイッチ３１、及び下矢印スイッチ３２は、赤外線スイッチの操作部の位置を示すマークとして機能するとともに、カバー９において赤外線を透過する部位（図１参照）として機能する。図１に示す赤外線スイッチは、ＳＥＴスイッチ３０、ＳＨＩＦＴスイッチ３１、及び下矢印スイッチ３２のそれぞれに対応して実装される。すなわち、表示器１０には、図１に示す３台の赤外線スイッチが搭載されている。

表示器は、図２に示すように、スイッチへの操作がされない通常時には出力値（流量等）を表示する状態を維持している。そして、内部データを確認したり、データを変更するなどの作業の際に、ＳＥＴスイッチ３０、ＳＨＩＦＴスイッチ３１、及び下矢印スイッチ３２が操作される。表示部２０における画面表示は、ＳＥＴスイッチ３０、ＳＨＩＦＴスイッチ３１、及び下矢印スイッチ３２への操作に従って切り替わる。

図２に示すフィールド機器の表示器１０では、使用者は、ＳＥＴスイッチ３０、ＳＨＩＦＴスイッチ３１、及び下矢印スイッチ３２のうちのいずれかに対して、図１に示す反射物４としての指（手）をかざして操作する。判定部８は、指（手）をかざして操作されたスイッチにおける電圧ＶＬと、判定電圧ＶＳ及び閾値電圧ＶＴとを比較して得られる比較情報を比較器７より受信する。判定部８は判定電圧ＶＳと電圧ＶＬの比較結果である第１の比較情報に基づいて反射物４の有無（スイッチのオン、オフ）を判定する。また、判定部８は閾値電圧ＶＴと電圧ＶＬの比較結果である第２の比較情報に基づいて反射物４の状況を判定する。また、表示部２０は判定部８の判定結果に応じた画面表示を行う。これにより、例えば、スイッチのオン、オフのほか、反射物４の状況が赤外線スイッチに対する操作状況として画面表示される。

図３は、判定電圧ＶＳ及び閾値電圧ＶＴに対する電圧ＶＬの大小関係を示す図である。図３に示すように、閾値電圧ＶＴは判定電圧ＶＳより大きな電圧に設定されている。

電圧ＶＬが判定電圧ＶＳ以下の場合（ＶＬ≦ＶＳ）には、判定部８により、反射物４が無くスイッチはオフと判定される。

電圧ＶＬが判定電圧ＶＳよりも大きく（ＶＬ＞ＶＳ）、かつ、電圧ＶＬが閾値電圧ＶＴ以下の場合（ＶＬ≦ＶＴ）には、判定部８により、反射物４は有りスイッチはオンと判定されるが、感度不良と判定される。表示画面には赤外線スイッチに対する操作状況を示す表示として、押したスイッチと感度不良を示すマークが表示される。なお、本明細書において「感度不良」とは、そのスイッチにおいて反射物４における赤外線の反射光、すなわち受光素子５に入射する赤外線の強度が相対的に充分でないことを表し、主として操作に不備がある場合を示している。スイッチに不良が発生した場合に限定されるものではない。

電圧ＶＬが判定電圧ＶＳよりも大きく（ＶＬ＞ＶＳ）、かつ、電圧ＶＬが閾値電圧ＶＴよりも大きい場合（ＶＬ＞ＶＴ）には、反射物４は有りスイッチはオンと判定され、感度も良い（感度不良でない）と判定される。表示画面には、赤外線スイッチに対する操作状況として、押したスイッチと感度が良い状態を示すマークが表示される。

上記のように、閾値電圧ＶＴは判定電圧ＶＳより大きく設定される（ＶＴ＞ＶＳ）。このような大小関係に設定することにより、スイッチがオンするのに充分な赤外線の反射光が得られるような操作状況を誘導することができる。なお、閾値電圧ＶＴは、フィールド機器の使用環境など様々な要因で変化するため、一意に決定することは難しい。そのため、理論値、経験則等から最適化して決定すればよい。

このように、反射物４からの反射光の強さに応じて発生する電圧ＶＬを予め定めた閾値電圧ＶＴと比較することにより、赤外線スイッチに対する操作状況を示す表示として、感度不良の場合を、感度が良い場合と区別して表示画面に表示させることができる。

図４は、赤外線スイッチの動作を示すフローチャートである。なお、使用者によっては、赤外線スイッチに対する操作状況を表示するマーク表示機能が操作の邪魔になる場合もある。そのため、マーク表示機能のオン、オフは予め使用者の操作に従って選択可能とされている。以下、図４を参照して、赤外線スイッチの動作について説明する。

判定部８は、スイッチが押されたか否かを、電圧ＶＬが判定電圧ＶＳよりも大きいか（ＶＬ＞ＶＳ）否かに基づいて判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１の判定の結果、スイッチが押されていない場合、つまり、電圧ＶＬが判定電圧ＶＳ以下の場合には（ステップＳ１：Ｎ）、ステップＳ１へ戻る。

ステップＳ１の判定の結果、スイッチが押された場合、つまり、電圧ＶＬが判定電圧ＶＳよりも大きい場合（ＶＬ＞ＶＳ）には（ステップＳ１：Ｙ）、マーク表示機能がオンか否かを判定する（ステップＳ２）。

ステップＳ２の判定の結果、マーク表示機能がオンでない場合（オフの場合）には（ステップＳ２：Ｎ）、ステップＳ１に移行する。

ステップＳ２の判定の結果、マーク表示機能がオンである場合には（ステップＳ２：Ｙ）、感度が良いか否かを、電圧ＶＬが閾値電圧ＶＴよりも大きいか（ＶＬ＞ＶＴ）否かに基づいて判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３の判定の結果、感度が良い場合、つまり、電圧ＶＬが閾値電圧ＶＴよりも大きい場合には（ステップＳ３：Ｙ）、表示画面にステップＳ１で押されたスイッチに対応するマークであって、表示画面に感度良マークを表示する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ３の判定の結果、感度不良の場合、つまり、電圧ＶＬが閾値電圧ＶＴ以下の場合には（ステップＳ３：Ｎ）、表示画面にステップＳ１で押されたスイッチに対応するマークであって、感度不良を示すマークを表示する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ１に戻る。

図５は、赤外線スイッチに対する操作状況を示すマークの表示例である。

図５（Ａ）はＳＥＴスイッチ３０が押された場合の例である。図５（Ａ）に示す例では、ＳＥＴスイッチ３０が感度良く押された場合の例であり、押されたスイッチがＳＥＴスイッチ３０であることと、感度良く押された状態を示すマーク２０ａが表示部２０の表示画面に表示される。

図５（Ｂ）はＳＨＩＦＴスイッチ３１が押された場合の例である。図５（Ｂ）に示す例では、ＳＨＩＦＴスイッチ３１が感度良く押された場合の例であり、押されたスイッチがＳＨＩＦＴスイッチ３１であることと、感度良く押された状態を示すマーク２０ｂが表示部２０の表示画面に表示される。

図５（Ｃ）は下矢印スイッチ３２が押された場合の例である。図５（Ｃ）に示す例では、下矢印スイッチ３２が感度良く押された場合の例であり、押されたスイッチが下矢印スイッチ３２であることと、感度良く押された状態を示すマーク２０ｃが表示部２０の表示画面に表示される。

図５（Ｄ）はＳＥＴスイッチ３０とＳＨＩＦＴスイッチ３１が同時に押された場合の例である。図５（Ｄ）に示す例では、ＳＥＴスイッチ３０とＳＨＩＦＴスイッチ３１とが感度良く押された場合の例であり、押されたスイッチがＳＥＴスイッチ３０とＳＨＩＦＴスイッチ３１であることと、感度良く押された状態を示すマーク２０ａ及び２１ｂが表示画面に表示される。

図５（Ｅ）はＳＥＴスイッチ３０が押された場合の例である。図５（Ｅ）に示す例は、感度不良の場合の例であり、ここでは、押されたスイッチがＳＥＴスイッチ３０であることと、感度不良を示すマーク２０ｄが表示画面に表示される。

このように押されたスイッチが何であるかを表示することで、使用者は、実際にスイッチを押せているかどうかがはっきりと分かるようになる。また、感度不良状態を感度が良い状態と区別して表示するため、使用者は感度不良を素早く判断でき、正しくスイッチが操作される状態を容易に把握できる。また、赤外線スイッチは、フィールド機器が設置されている環境等により、スイッチの感度が悪くなり、同じように操作しても上手く反応しなくなる場合がある。このような場合であっても、赤外線スイッチの状態に応じた適切な操作を導くことができる。また、赤外線スイッチの感度にばらつきが発生したような場合でも、個々のスイッチに応じた操作が可能となる。さらに、感度不良の有無の表示に基づいて、赤外線スイッチの感度の状態を把握することができるため、赤外線スイッチのメンテナンスに役立てることができる。例えば、感度不良の表示が頻発する場合に、赤外線スイッチに不具合が生じたものと看做すことができる。

以上のように、本実施形態の赤外線スイッチでは、赤外線を反射物に照射する発光素子３と、反射物４からの赤外線の反射光を受光し、反射光の強さに応じた出力信号を発生させる受光素子５と、出力信号の値としての電圧ＶＬに基づいてスイッチオン、スイッチオフが判定される赤外線スイッチにおいて、電圧ＶＬを第１の閾値である判定電圧ＶＳと比較して第１の比較情報を出力し、電圧ＶＬを判定電圧ＶＳと異なる閾値電圧ＶＴと比較して第２の比較情報を出力する比較器７と、第１の比較情報に基づいて赤外線スイッチのオン、オフを判定する判定部８と、第２の比較情報に基づいて赤外線スイッチに対する操作状況を示すための表示を行う表示部２０と、を備えた。これにより、反射光の強さに応じた出力信号の値を第２の閾値と比較した第２の比較情報に基づいて赤外線スイッチに対する操作状況を表示するので、使用者は赤外線スイッチの操作状況をすぐに把握することができ、操作性を向上させることができる。特に、フィールド機器の表示器１０が取り付けられている環境や押し方（指（手）のかざし方）等により、スイッチの感度が変化し、同じように押して（選択して）いるつもりでも上手く反応しない場合に、使用者は赤外線スイッチの感度状態を素早く判断することができ、操作性を向上させることができる。

本実施形態の赤外線スイッチは、例えば、従前からの赤外線スイッチに具備された表示画面にマークをグラフィック表示する機能を付加することにより構成できる。したがって、従前からの赤外線スイッチに対しハードウエアの追加、変更をすることなく、ソフトウエアの機能追加だけで実現することができる。

上記実施形態では、判定電圧ＶＳと電圧ＶＬ、閾値電圧ＶＴと電圧ＶＬとを比較し、赤外線スイッチに対する操作状況を、感度が良いか（スイッチオン、感度良表示（図５（Ａ）〜（Ｄ））、感度不良か（スイッチオン、感度不良表示（図５（Ｅ））、反応がないか（スイッチオフ）の３段階で示しているが、さらに複数の閾値電圧を設けることで、４段階以上の操作状況を設定することもできる。

また、上記実施形態では、判定電圧ＶＳを閾値電圧ＶＴよりも小さな値としているが、閾値電圧ＶＴよりも大きな値の判定電圧としてもよい。この場合には、電圧ＶＬが閾値電圧ＶＴに達し、かつ判定電圧ＶＳに達しない場合に、警告表示あるいは警告音を出すことで、操作が不充分なためにスイッチの感度が悪いことを使用者に知らせることができる。あるいは、スイッチを操作していないつもりの使用者に対して、誤操作（意図しない操作）が発生する可能性を通知することができる。

なお、上記実施形態では、表示部２０に押したスイッチに対応する表示として押したスイッチ名称を表示した（図５）が、押したスイッチに対応する操作の内容を表示させてもよい。例えば、ＳＨＩＦＴスイッチ３０とＳＨＩＦＴスイッチ３１を同時に押す操作が「上位階層のメニューに戻る」という動作に割り当てられている場合、「戻る」を意味するアイコン（マーク）として左向きの矢印を表示させるようにもできる。

また、上記実施形態では、赤外線スイッチに対する操作状況として表示部２０に押したスイッチと感度に対応するマークを表示させたが、音声発生器を設け、感度良く押せている場合に音を発生させるよう構成してもよい。又は、押したスイッチや感度（感度不良の有無）に応じて異なる音声を発生させるよう構成してもよい。音声発生は、マーク表示と組み合わせて行ってもよい。

さらに、振動器を設け、感度良く押せている場合にフィールド機器全体又は一部（例えば表示器）が振動するよう構成してもよい。又は、押したスイッチや感度不良の有無に対応するリズムの異なる振動を発生させるよう構成してもよい。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、フィールド機器の他、各種機器又は装置に用いられる赤外線スイッチにも適用される。

３ 発光素子
４ 反射物
５ 受光素子
６ 抵抗
７ 比較器
８ 判定部
２０ 表示部
ＶＬ 電圧
ＶＳ 判定電圧 （第１の閾値）
ＶＴ 閾値電圧 （第２の閾値）

Claims (5)

1. 赤外線を反射物に照射する発光素子と、前記反射物からの前記赤外線の反射光を受光し、前記反射光の強さに応じた出力信号を発生させる受光素子と、前記出力信号の値に基づいてスイッチオン、スイッチオフが判定される赤外線スイッチにおいて、
   前記出力信号の値を第１の閾値と比較して第１の比較情報を出力し、前記出力信号の値を前記第１の閾値と異なる第２の閾値と比較して第２の比較情報を出力する比較器と、
   前記第１の比較情報に基づいて前記赤外線スイッチのオン、オフを判定する判定手段と、
   前記第２の比較情報に基づいて前記赤外線スイッチに対する操作状況を示すための表示を行う表示手段と、
   を備え、
   前記比較器は、前記判定手段により前記赤外線スイッチのオンが検出された時点における前記出力信号の値を前記第２の閾値と比較して前記第２の比較情報を出力することを特徴とする赤外線スイッチ。
2. 前記第２の閾値は、前記第１の閾値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の赤外線スイッチ。
3. 前記表示手段は、前記出力信号の値が前記第２の閾値以下である場合には、前記赤外線スイッチに対する操作状況が感度不良であることを示すマークを表示することを特徴とする請求項２に記載の赤外線スイッチ。
4. 前記表示手段は、前記第１の比較情報に基づいて、前記赤外線スイッチに対応する操作の内容を表示することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の赤外線スイッチ。
5. 赤外線を反射物に照射する発光素子と、前記反射物からの前記赤外線の反射光を受光し、前記反射光の強さに応じた出力信号を発生させる受光素子と、前記出力信号の値に基づいてスイッチオン、スイッチオフが判定される赤外線スイッチの操作状況表示方法において、
   前記出力信号の値を第１の閾値と比較して第１の比較情報を出力し、前記出力信号の値を前記第１の閾値と異なる第２の閾値と比較して第２の比較情報を出力する比較ステップと、
   前記第１の比較情報に基づいて前記赤外線スイッチのオン、オフを判定する判定ステップと、
   前記第２の比較情報に基づいて前記赤外線スイッチに対する操作状況を示すための表示を行う表示ステップと、
   を有し、
   前記比較ステップでは、前記判定ステップにより前記赤外線スイッチのオンが検出された時点における前記出力信号の値を前記第２の閾値と比較して前記第２の比較情報を出力することを特徴とする赤外線スイッチ操作状況表示方法。

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