JP7209038B2 - エレベータ操作盤用センサ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エレベータ操作盤用センサに関する。

エレベータの乗場呼び登録装置、かご呼び登録装置では、呼び登録の操作にボタンスイッチが用いられている。利用者は、ボタンスイッチのボタンを押すことで呼びを登録することができる。
このようなボタンスイッチは、不特定多数の利用者の指が直接接触することになる。最近では、衛生面の考慮や、新型コロナウィルス対策の面から、非接触の操作が可能なボタンスイッチが注目されている。

非接触式でも呼び登録を行うことが可能な従来のボタンスイッチには、指を検出するセンサとボタンを組み合わせたものが知られている。ボタンを押すことでも、指をボタンに近づけてかざすことでも呼び登録をすることができる。

例えば、特許文献１では、１つの操作ボタンに対して２つのセンサを検出軸が交差するように配置し、指を精度よく検出することが提案されている。

特許文献２では、押しボタンの裏面に対向する位置に指先を検知するセンサを押しボタン内に配置したものが開示されている。

また、特許文献３には、指先で光軸が遮断可能な位置にセンサの発光部と受光部を押しボタンに配置したものが記載されている。

特開２０１５－１５１２５３号公報 特許第６８４１３７２号公報 実開昭５８－１１０６６９号公報

従来の非接触操作式の押しボタンでは、ボタン表面から距離を保っていないと、センサは指を検出しない。ボタンに触れただけでは、センサは反応しない。このことは視覚障害者の場合に問題となる。

視覚障害者にとっては、優しいユニバーサルデザインの観点からはより分かりやすい操作になるよう、ボタンに触れたときでも登録できることが望ましいが、このような状況では、上記のように登録することができないという問題があった。また、センサの検出範囲を拡げることが望ましいが、そうすると、誤検出が発生してしまうという問題もあった。

前記の目的を達成するために、本発明に係るエレベータ操作盤用センサは、エレベータの操作用ボタンのキートップに設けられ、利用者の指を検知するエレベータ操作盤用センサであって、赤外線を投光する投光部と、反射した赤外線を受光する受光部とを含むセンサ部と、前記投光部と受光部を保持し前記投光部と受光部の間に赤外線を遮光する仕切り部を有するセンサホルダと、前記投光部と受光部を覆うように前記センサホルダに取り付けられ赤外線を透過するセンサカバーと、を備え、前記仕切り部は、前記投光部から発光され前記センサカバーの表面と空気との境界で反射する赤外線を遮蔽し、前記受光部に到達するのを防止することを特徴とするものである。

前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るエレベータ操作盤用センサは、エレベータの呼び登録装置のボタンスイッチのキートップに設けられ、利用者の指を検知するセンサであって、赤外線を投光する投光部と、反射した赤外線を受光する受光部とを含むセンサ部と、前記投光部と受光部を保持し前記投光部と受光部の間に赤外線を遮光する仕切り部を有するセンサホルダと、前記投光部と受光部を覆うように前記センサホルダに取り付けられ赤外線を透過するセンサカバーと、を備えたことを特徴とするものである。

本発明の実施形態によるエレベータ操作盤用センサが押しボタンに適用される乗場操作盤を示す平面図である。 図１の乗場操作盤に適用される本実施形態によるセンサと一体型の押しボタンスイッチを示す斜視図である。 同押しボタンスイッチの分解図である。 ボタン基板に対してキートップの裏側を見せた斜視図である。 赤外線センサの外観を示す斜視図である。 赤外線センサの一部切り欠き断面を示す図である。 非接触状態での指の赤外線センサによる検知を説明する図である。 接触状態での指の赤外線センサによる検知を説明する図である。 センサカバーの厚さを規定する方法を説明するための図である。 既存の赤外線センサのないキートップを示す斜視図である。

以下、本発明によるエレベータ操作盤用センサの実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態によるエレベータ操作盤用センサが押しボタンに適用される乗場操作盤を示す図である。
乗場操作盤10では、昇り方向のかごを呼ぶ乗場呼びボタン11と、降り方向のかごを呼ぶ乗場呼びボタン12があり、これらの押しボタンに本実施形態によるセンサが一体に組み込まれている。乗場操作盤10の表面には、乗場呼びボタン11、12の脇にそれぞれ点字プレート13、14が設けられており、点字プレート13はうえ(上)、点字プレート14はした(下)を示している。なお、点字プレート13，14には各ボタンの種別に加えて、操作の仕方（ボタン操作、ボタンに指をかざす、あるいはボタンに指を接触させるといった操作）が視覚の不自由な利用者向けに、点字で記載されていてもよい。なお、本発明は、乗場操作盤10に限られず、かご操作盤の行先階登録ボタンやかごドア開閉ボタンなどにも適用可能なことはもちろんである。

次に、図２は、図１の乗場操作盤10に適用される本実施形態によるセンサと一体型の押しボタンスイッチを示す斜視図であり、図３は、同押しボタンスイッチの分解図である。図４は、ボタン基板に対してキートップの裏側を見せた斜視図である。
この押しボタンスイッチ16は、基板台17と、ボタン基板18と、赤外線センサ20と、キートップ22と、ボタン枠23を主要な構成要素としている。

基板台17の上には、スイッチの接点や信号送信に必要な回路が実装されたボタン基板18が取り付けられている。また、ボタン基板18上には、四角形の接点枠24がバネなどによって上下に変位可能に支持されている。この接点枠24には、キートップ22のフランジ部22aの凸部28が接点枠24の溝27に係合するようにして、フランジ部22aが嵌合している。キートップを押し下げると、接点枠24が下がり、基板台17の底にあるスイッチ26が機械的にオンになるようになっている。ボタン基板18上には、複数のＬＥＤ25が配置され、接点が閉じたときにはＬＥＤ25が発光するようになっている（図６参照）。

キートップ22の表面には、この例の場合、かごの方向を示す記号が白抜きで表示され、呼び登録されたときにＬＥＤ25の光が透過して明るく記号が浮き出るようになっている。図４に示されるように、キートップ22の表面の下側は空間になっている。
キートップ22の表面の下側には、センサ装着穴26が形成されている。このセンサ装着穴26に裏側から挿入するようにして、赤外線センサ20はキートップ22に装着される。赤外線センサ20と一体のキートップ22は、ボタン基板18に嵌め込まれ、この状態で上からボタン枠23を外嵌させることができる。

次に、図５は、赤外線センサ20の外観を示す斜視図である。この実施形態による赤外線センサ20は、両側にフランジ部の形成された立体形状を有するホルダ30を有している。このホルダ30に、赤外線を投光する投光部35と、反射した赤外線を受光する受光部36と、発光部と投光部を覆うセンサカバー32と、受光部36の出力から指先を検出するのに必要な回路が実装されたセンサ基板34が設けられている。

図６は、赤外線センサ20の一部切り欠き断面を示す図である。

赤外線センサ20のホルダ30では、先端部に凹部33が形成されており、この凹部33には、投光部35と受光部36が所定の間隔を置いて配置されている。投光部35と受光部36の上には、凹部33を塞ぐようにセンサカバー32が設けられている。

投光部35と受光部36の間には、仕切り部38が形成されている。この仕切り部38は、赤外線を通さない遮光性を有している。センサカバー32は、例えば、アクリル樹脂を材質とする薄い樹脂板からなり、赤外線のみを通すことのできる光学特性を有しているカバーである。仕切り部38の先端面は、センサカバー32の裏面に接している。センサカバー32の表面は、キートップ22の表面と面一になっている。

本実施形態によるエレベータ操作盤用センサは、以上のように構成されるものであり、次に、その作用および効果について説明する。
赤外線センサ20が一体的に組み込まれた押しボタンスイッチ16は、キートップ22を押すことで機械的に接点をオン・オフできるだけでなく、利用者は赤外線センサ20に指をかざして、非接触で操作することができる。

図７は、非接触状態での指の検知を説明する図である。
利用者の指先50をセンサカバー32の表面に近づけると、赤外線センサ20の投光部35から投光される赤外線は、センサカバー32を透過し、さらに、指先50の表面に当たって乱反射する。このうち、反射した一部の赤外線は、センサカバー32を透過して、受光部36に到達する。指を検知可能な範囲は、非接触の場合は、センサカバー32の表面から所定の距離Ｘ1の範囲である。この結果、指先50が検知され、押しボタンスイッチ16はオンになり、呼び登録が行われる。

本実施形態では、投光部35から投光される赤外線は、レンズなどで集光されることがなく、ある程度拡散するようにして指向性を緩和しているので、指先20の検知範囲を拡げることができる。

このとき、図６において、ＬＥＤ25が点灯して、キートップ22の表面は明るくなる。このＬＥＤ25の光は、赤外線センサ20のホルダ30とセンサカバー32がＬＥＤ25の光を通さないことから、センサカバー23が光るようなことはない。

次に、図８は、接触状態（図７でＸ1＝０の場合）での指の検知を説明する図である。
利用者の指先50をセンサカバー32の表面に接触させると、赤外線センサ20の投光部35から投光される赤外線は、センサカバー32を透過し、さらに、指先50の表面に当たって乱反射する。このうち、乱反射した一部の赤外線は、センサカバー32を透過して、赤外線パス64のように、受光部36に到達する作用は、非接触状態と同様である。

ところで、投光部35から投光された赤外線には、センサカバー32と空気との境界で反射する赤外線がある。後述する条件を満たせば、センサカバー32の内部で樹脂と空気との境界で反射する赤外線のパスについては、赤外線パス62のようにすることができる。センサカバー32は、そのような厚さに設定されている。これにより、上記境界で反射した赤外線を仕切り部38で遮蔽して受光部36に到達するのを防止することが可能になる。指先50が触れていないにも関わらず、指先50を誤検出してしまうのを防止することが可能になる。

ここで、図９は、透明なアクリルなどの樹脂からなるセンサカバー32の内部のＡ点で反射した赤外線を受光部36が受光しないようにする、センサカバー32の厚さ等を規定する条件を示す図である。
ここで、Ａ点は、仕切り部38の中心線上で、樹脂と空気の境界上にあり、空気に対する屈折率をη＝sinβ／sinαとする。

また、Ｌ1：発光部35と受光部36の距離
Ｌ2：発光部35から赤外線が入射する樹脂表面までの距離
Ｌ3：センサカバー32の板厚
投光部35から投光された赤外線が点Ａで反射した場合、図９に示す位置関係にあれば、受光部36で受光され得る。このとき、

が成り立つ。

逆に言えば、受光部36で受光されないためには、

（２）式を満たすようにしてもよい。 但し、仕切り部38は、発光部35から照射した赤外線を遮らないこととする。

以上は光学理論上の条件であるが、赤外線センサ20の薄型化を達成するため、より好ましくは、次の（３）を満たすようにセンサカバー32の厚さL3を設定してもよい。

本実施形態によれば、利用者は、指を赤外線センサ20にかざした場合はもちろん、センサカバー23に接触させた場合にも、誤検出されることなく、指が正しく検出されることになる。

このような赤外線センサ20の投光部35から投光される赤外線の指向性を緩め、指の検知範囲を拡げた上で、センサカバー32に接触しない状態での誤検出をなくすことができるので、視覚の不自由な利用者にとっては、操作性が格段に向上する。

なお、本実施形態によれば、赤外線センサ20をキートップ22と一体にしたことで、従来のキートップとの寸法関係は、図３、図１０に示すようになる。
本実施形態のキートップ22の厚さは、赤外線センサ20を組み込んだことで、既設の操作盤のキートップ40に較べて厚さが増すことになる（厚さＣ1＞Ｃ2）。この場合、赤外線センサ20を含むキートップ22の縦横寸法（Ｄ1、Ｄ2）およびフランジ部22ａの縦横寸法（Ａ1、Ａ2）を既設のキートップ40の縦横寸法およびフランジ部40aの縦横寸法と同じにしておけば、基板台17は共通にして、更に厚さが増した分に対応するボタン枠23を設けることにより、キートップ22とボタン基板18の交換により、既設の操作盤を更新することが可能である。

以上、本発明に係るエレベータの操作盤用センサについて、好適な実施形態を挙げて説明したが、この実施形態は、例示として挙げたもので、発明の範囲の制限を意図するものではない。もちろん、明細書に記載された新規な装置、方法およびシステムは、様々な形態で実施され得るものであり、さらに、本発明の主旨から逸脱しない範囲において、種々の省略、置換、変更が可能である。請求項およびそれらの均等物の範囲は、発明の主旨の範囲内で実施形態あるいはその改良物をカバーすることを意図している。

16…押しボタンスイッチ、17…基板台、18…ボタン基板、20…赤外線センサ、22…キートップ、23…ボタン枠、24…接点枠、25…ＬＥＤ、30…ホルダ、32…センサカバー、35…投光部、36…受光部、38…仕切り部

Claims (7)

1. エレベータの操作用ボタンのキートップに設けられ、利用者の指を検知するエレベータ操作盤用センサであって、
   赤外線を投光する投光部と、反射した赤外線を受光する受光部とを含むセンサ部と、
   前記投光部と受光部を保持し前記投光部と受光部の間に赤外線を遮光する仕切り部を有するセンサホルダと、
   前記投光部と受光部を覆うように前記センサホルダに取り付けられ赤外線を透過するセンサカバーと、を備え、
   前記仕切り部は、前記投光部から発光され前記センサカバーの表面と空気との境界で反射する赤外線を遮蔽し、前記受光部に到達するのを防止することを特徴とするエレベータ操作盤用センサ。
2. 前記センサカバーは、その表面と空気の境界で反射した赤外線が前記受光部に到達しないように遮蔽可能な厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ操作盤用センサ。
3. 前記センサ部が利用者の指を検出可能な範囲は、前記キートップの表面および前記表面から所定距離離れた範囲であることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ操作盤用センサ。
4. 前記投光部から投光される赤外線は、集光されることなく拡散する指向性を有することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ操作盤用センサ。
5. 前記センサカバーの表面は、前記キートップの表面と面一であることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ操作盤用センサ。
6. 請求項１乃至５のいずれかの項に記載のエレベータ操作盤用センサと、
   キートップと、を備え、
   乗場操作盤の乗場呼びボタンまたはかご操作盤の行き先階登録ボタン若しくは戸開閉ボタンであることを特徴とするエレベータ操作盤用ボタン。
7. 前記請求項６に記載の操作盤用ボタンに、各ボタンごとに当該ボタンの種別を示す点字プレートが設けられることを特徴とするエレベータ操作盤用ボタン。

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