JPH09270689A - タッチキー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透明体が取り付けられているカバーを外した
場合に発生する各種の不具合を回避することができるタ
ッチキーを提供する。 【解決手段】 赤外光の受光強度に応じた交流信号２２
の振幅に応じた直流電圧を示すピークホールド信号２３
を出力するピークホールド回路８に、入力される交流信
号２２の振幅が小さくなった場合に所定の直流電位を出
力する出力電圧保持手段（Ｒ１〜Ｒ３）を設けて、判定
回路１０におけるキー入力判定の比較基準を保持する。
また、交流信号２２の周波数を周波数カウンタ１１によ
り常時監視し、駆動信号２１と同じ周波数が得られない
場合には「カバー無し」を示すカバー有無信号２６を出
力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タッチキーに関
し、特に、ガラスなどの透明体を介して指などの反射体
に赤外光を射出するとともに、反射体で反射された赤外
光を受光して反射体の有無を検出することにより、キー
入力信号を出力するタッチキーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のタッチキーは、機械的
な作動部分を必要とせず密閉性を確保できることから、
屋外に配置される各種の計測機器のキー入力手段として
広く用いられている。従来のタッチキーでは、ガラスな
どの透明体を介して指などの反射体に赤外光を射出する
とともに、反射体で反射された赤外光を受光して反射体
の有無を検出することにより、キー入力信号を出力する
ものとなっている。

【０００３】特に、屋外などでは外乱光が比較的多いこ
とから、反射体がない場合にガラスで反射された赤外光
の受光強度を比較基準として、この比較基準から反射体
がある場合の受光強度への変化を検出することにより、
外乱光などのノイズがある場合でも確実にキー入力を検
出するものとなっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のタッチキーでは、保守点検などを目的として
計測機器のカバーを取り外した場合、このカバーに取り
付けられている透明体（ガラス）も取り外されてしまう
ことから、各種の不具合が発生するという問題点があっ
た。例えば、カバーの取り外しによりガラスの反射によ
る受光強度の適正な比較基準が得られなくなり、所望の
キー操作を行うことができないなどの問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、
透明体が取り付けられているカバーを外した場合に発生
する各種の不具合を回避することができるタッチキーを
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】このような目的を達成す
るために、本発明によるタッチキーは、交流信号の振幅
に応じた直流電圧を示すピークホールド信号を出力する
とともに、交流信号の振幅が小さくなった場合にピーク
ホールド信号を所定の電圧値に保持するピークホールド
回路と、所定の時定数に基づいてピークホールド信号を
積分した第１の直流電圧信号を出力する積分回路と、こ
の積分回路の時定数よりも大きい時定数に基づいてピー
クホールド信号を積分した第２の直流電圧信号を出力す
るベース電圧積分回路と、これら第１および第２の直流
電圧信号を比較することにより反射体の有無を判定し、
その結果をキー入力信号として出力する判定回路とを備
えるものである。したがって、受光した赤外光を示す交
流信号の振幅が小さくなった場合には、ピークホールド
回路からピークホールド信号として所定の電圧値が保持
出力され、このピークホールド信号をそれぞれの時定数
で積分して得られた第１および第２の直流電圧信号が判
定回路により比較され、反射体の有無を示すキー入力信
号が出力される。

【０００６】また、交流信号の周波数をカウントして駆
動信号の周波数と常時比較し、その一致／不一致に応じ
て透明体の有無を示すカバー有無信号を出力する周波数
カウンタを備えるものである。したがって、反射体に反
射され透明体を介して受光した赤外光や、透明体にて反
射された赤外光を示す所定の交流信号の周波数がカウン
トされて駆動信号の周波数と、常時周波数カウンタによ
り比較され、その一致／不一致に応じて透明体の有無を
示すカバー有無信号が出力される。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施の形態であるタッ
チキーのブロック図であり、同図において、１は所定周
波数のパルス列からなる駆動信号２１を出力する駆動回
路、２は駆動信号２１に基づいて変調した赤外光を射出
する発光素子、３はガラスなどの透明体、４は操作者の
指などからなり透明体３を通過した発光素子２からの赤
外光を反射する反射体、５は発光素子２に隣接配置され
反射体４により反射し透明体３を通過した赤外光や透明
体３に反射した赤外光を受光して所定の受信信号を出力
する受光素子である。

【０００８】６は受信信号に含まれる赤外光の周波数成
分を通過させるバンドパスフィルタ、７はバンドパスフ
ィルタ６からの出力を増幅し受光した赤外光の受光強度
に応じた交流信号２２として出力する交流増幅回路、８
は交流増幅回路７からの交流信号２２の振幅に応じた直
流電圧を示すピークホールド信号２３を出力するピーク
ホールド回路、９ａは所定の時定数に基づいてピークホ
ールド信号２３を積分し直流電圧信号２４ａ（第１の直
流電圧信号）を出力する積分回路である。

【０００９】９ｂは積分回路９ａより大きな時定数に基
づいてピークホールド信号２３を積分し直流電圧信号２
４ｂ（第２の直流電圧信号）を出力するベース電圧積分
回路、１０は積分回路９ａからの直流電圧信号２４ａと
ベース電圧積分回路９ｂからの直流電圧信号２４ｂとを
比較することにより反射体４の有無を判別し、キー入力
の有無を示すキー入力信号２５を出力する判別回路、１
１は交流増幅回路７からの交流信号２２の周波数をカウ
ントし駆動信号２１の周波数と比較することにより透明
体３の有無を示すカバー有無信号２６を出力する周波数
カウンタである。

【００１０】図３はピークホールド回路を示す回路図で
ある。図３において、Ｑは演算増幅器、Ｄ１，Ｄ２はダ
イオード、Ｃ１はコンデンサ、Ｒ１〜Ｒ３は抵抗であ
り、ここではＲ１〜Ｒ３により出力電圧保持手段が構成
されている。

【００１１】Ｑの非反転入力に対してある程度の振幅を
有する交流信号２２が入力された場合、Ｄ１，Ｄ２によ
り交流信号２２の負側（−Ｖ側）のみＲ２，Ｒ３で決め
られた増幅率に基づいて増幅されて、交流信号２２の振
幅に比例した負の直流電圧がＣ１に充電され、ピークホ
ールド信号２３として出力される。一方、交流信号２２
の振幅が小さい場合にはＤ１が導通せず、Ｃ１に直流電
圧が充電されない。

【００１２】この場合には、接地電位−Ｒ３−Ｒ２−Ｒ
１−負電源電圧（−Ｖ）の経路により決定される直流電
位ＶinitによりＣ１が充電され、ピークホールド信号２
３がＶinitに保持される。なお、直流電位Ｖinitは、 Ｖinit ＝ −Ｖ×（Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ
３） となる。

【００１３】次に、図２を参照して、本発明の第１の実
施の形態による動作について説明する。図２は図１に示
したタッチキーの動作を示すタイミングチャートであ
り、前述の説明と同じ部分には同一符号を付してある。
２０は反射体４の有無を示しており、この場合には時刻
Ｔに反射体４が現れたことを示している。反射体４がな
い時刻Ｔ以前では、駆動信号２１に応じて発光素子２か
ら射出された赤外光が透明体３に反射し、受光素子５に
て僅かに検出される。

【００１４】これにより、交流増幅回路７から振幅の比
較的小さい交流信号２２が出力され、ピークホールド回
路８に入力される。ここで、図３に示したようなピーク
ホールド回路８により、交流信号２２の振幅に応じた直
流電圧を示すピークホールド信号２３が生成され、それ
ぞれ異なる時定数を有する積分回路９ａおよびベース電
圧積分回路９ｂに入力される。これら積分回路９ａおよ
びベース電圧積分回路９ｂでは、変化のないピークホー
ルド信号２３が入力された場合には、例えばそれぞれの
入力段の抵抗分圧比などの違いにより、直流電圧信号２
４ａに比較して直流電圧信号２４ｂが低い電圧値（負電
圧側）となる。

【００１５】したがって、反射体４がない時刻Ｔ以前で
は、 直流電圧信号２４ａの電圧 ＞ 直流電圧信号２４ｂの
電圧 となり、判別回路１０ではキー入力有りと判定せず、キ
ー入力信号２５として「キー入力無し」を示す「Ｈ」レ
ベルが出力される。

【００１６】次に、時刻Ｔにおいて反射体４が現れた場
合、受光素子５で受光される赤外光が増加し交流信号２
２の振幅が増加する。これに応じて、ピークホールド回
路８からのピークホールド信号２３が負側に大きく変化
し、時定数が小さい積分回路９ａからの直流電圧信号２
４ａの電圧値が直ちに負側に変化して、時定数の大きい
直流電圧信号２４ｂの電圧値と逆転する。 直流電圧信号２４ａの電圧 ＜ 直流電圧信号２４ｂの
電圧

【００１７】すなわち、この時点で、直流電圧信号２４
ｂの電圧が、反射体４がない場合に透明体３の反射によ
り得られる赤外光の受光レベルに近い値を比較基準とし
て示すものとなる。したがって、直流電圧信号２４ａが
この比較基準よりも負側に変化したことから、判別回路
１０でキー入力有りと判定され、キー入力信号２５とし
て「キー入力有り」を示す「Ｌ」レベルが出力される。

【００１８】その後、徐々に直流電圧信号２４ｂが負側
に変化し、再び、 直流電圧信号２４ａの電圧 ＞ 直流電圧信号２４ｂの
電圧 となって、キー入力信号２５が「キー入力無し」を示す
「Ｈ」レベルとなる。

【００１９】次に、保守点検などにより計測機器のカバ
ーが取り外され、透明体３がなくなった場合について説
明する。まず、前述した透明体３による僅かな反射もな
いことから、反射体４がない場合には交流信号２２の振
幅がほとんどなく、ピークホールド回路８ではこの交流
信号２２によりＣ１が充電されなくなる。

【００２０】この場合ピークホールド回路８では、前述
したようにＲ１〜Ｒ３で分圧される電位によりＣ１が充
電されるものとなる。したがって、この場合には入力段
の抵抗分圧比などによりベース電圧積分回路９ｂ側の電
位が積分回路９ａの電位より低く（負電圧側）設定され
ていることから、図２の時刻Ｔ以前と同様の関係とな
り、判別回路１０により「キー入力無し」と判断され
る。一方、反射体４が現れた場合には、交流信号２２の
振幅が増加して直流電圧信号２４ａが直ちに負側に変化
し、前述と同様に「キー入力有り」と判断される。

【００２１】このように、受光した赤外光を示す交流信
号２２を所定の時定数にて積分するピークホールド回路
８に、入力される交流信号２２の振幅が小さくなった場
合には、所定の直流電位を出力する出力電圧保持手段
（Ｒ１〜Ｒ３）を設けたので、保守点検などにより計測
機器のカバーとともに透明体３が取り外され、交流信号
２２の振幅が極めて小さくなった場合でも、判別回路１
０における比較基準となる直流電圧信号２４ａ，２４ｂ
が所定値に保持され、正確なキー入力判定が行われる。

【００２２】なお、以上の説明において、出力電圧保持
手段として、抵抗Ｒ１〜Ｒ３にて構成した場合について
説明したが、これに限定されるものではなく、Ｃ１の充
電電圧値が低下しない（接地電位に近づかない）ように
保持するものであれば、前述と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【００２３】次に、図１を参照して、本発明の第２の実
施の形態について説明する。前述の説明では、保守点検
時などに透明体３が取り外された場合でも、キー入力を
検出できるようにした場合について説明したが、ここで
は透明体３の有無を検出するようにした場合について説
明する。周波数カウンタ１１は、受光素子５にて受光さ
れた赤外光を示す交流信号２２の周波数を常時カウント
し、駆動信号２１の周波数と比較する。

【００２４】ここで、透明体３がある場合には、この透
明体３に反射した赤外光が受光素子５にて受光され、わ
ずかな振幅ではあるが、図２に示したように交流信号２
２として出力される。したがって、周波数カウンタ１１
では駆動信号２１と一致した周波数が交流信号２２から
得られるものとなり、この場合には「カバー有り」を示
すカバー有無信号２６が出力される。

【００２５】一方、保守点検などによりカバーとともに
透明体３が取り外された場合には、透明体３の反射によ
る赤外光が受光されなくなる。したがって、周波数カウ
ンタ１１では駆動信号２１と一致した周波数が交流信号
２２から得られなくなり、この場合には「カバー無し」
を示すカバー有無信号２６が出力されるものとなる。

【００２６】これらカバーの有無を示すカバー有無信号
２６に基づいて、制御回路（図示せず）などにより、カ
バーが無いことを示す警報表示や遠隔地にある制御シス
テムに対して警報通知を行うことにより、キー入力に誤
検出の可能性があることを警報することが可能となり、
また遠隔地にてカバーの有無を確認することが可能とな
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、交流信
号の振幅に応じた直流電圧を示すピークホールド信号を
出力するとともに、交流信号の振幅が小さくなった場合
にピークホールド信号を所定の電圧値に保持するピーク
ホールド回路を設けて、このピークホールド信号に基づ
いて異なる時定数を有する積分回路およびベース電圧積
分回路により生成された第１および第２の直流電圧信号
を判定回路にて比較することにより反射体の有無を判定
するようにしたので、保守点検などにより計測機器のカ
バーとともに透明体が取り外され、交流信号の振幅が極
めて小さくなった場合でも、ピークホールド信号が所定
値に保持されて、安定した第１および第２の直流電圧信
号を判別回路に供給することができ、正確なキー入力判
定を行うことが可能となる。

【００２８】また、周波数カウンタにより、交流信号の
周波数をカウントして駆動信号の周波数と常時比較し、
その一致／不一致に応じて透明体の有無を示すカバー有
無信号を出力するようにしたので、このカバー有無信号
に基づいて、カバーが無いことを示す警報表示や遠隔地
にある制御システムに対して警報通知を行うことによ
り、キー入力に誤検出の可能性があることを警報するこ
とが可能となり、また遠隔地にてカバーの有無を確認す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態によるタッチキーのブ
ロック図である。

【図２】 図１のタッチキーの動作を示すタイミングチ
ャートである。

【図３】 ピークホールド回路の構成例を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

１…駆動回路、２…発光素子、３…透明体、４…反射
体、５…受光素子、６…バンドパスフィルタ、７…交流
増幅回路、８…ピークホールド回路、９ａ…積分回路、
９ｂ…ベース電圧積分回路、１０…判別回路、１１…周
波数カウンタ、２１…駆動信号、２２…交流信号、２３
…ピークホールド信号、２４ａ…直流電圧信号（第１の
直流電圧信号），２４ｂ…直流電圧信号（第２の直流電
圧信号）、２５…キー入力信号、２６…カバー有無信
号。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定周波数のパルス状の駆動信号により
   変調された赤外光を透明体を介して指などの反射体に射
   出するとともに、この反射体に反射され前記透明体を介
   して受光した赤外光の受光強度に応じた所定の交流信号
   に基づいて前記反射体の有無を判定し、その結果をキー
   入力信号として出力するタッチキーにおいて、 前記交流信号の振幅に応じた直流電圧を示すピークホー
   ルド信号を出力するとともに、前記交流信号の振幅が小
   さくなった場合に前記ピークホールド信号を所定の電圧
   値に保持するピークホールド回路と、 所定の時定数に基づいて前記ピークホールド信号を積分
   した第１の直流電圧信号を出力する積分回路と、 この積分回路の時定数よりも大きい時定数に基づいて前
   記ピークホールド信号を積分した第２の直流電圧信号を
   出力するベース電圧積分回路と、 これら第１および第２の直流電圧信号を比較することに
   より前記反射体の有無を判定し、その結果をキー入力信
   号として出力する判定回路とを備えることを特徴とする
   タッチキー。
2. 【請求項２】 所定周波数のパルス状の駆動信号により
   変調された赤外光を透明体を介して指などの反射体に射
   出するとともに、この反射体に反射され前記透明体を介
   して受光した赤外光の受光強度に応じた所定の交流信号
   に基づいて前記反射体の有無を判定し、その結果をキー
   入力信号として出力するタッチキーにおいて、 前記交流信号の周波数をカウントして前記駆動信号の周
   波数と常時比較し、その一致／不一致に応じて前記透明
   体の有無を示すカバー有無信号を出力する周波数カウン
   タを備えることを特徴とするタッチキー。