JPS63152829A - タツチスイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、人間の指、水滴等の接触を検知するタッチス
イッチに関するものである。

〔従来の技術及び問題点〕

従来、人間の指等の接触を検知するための夕。

チスイッチとしては、人体容量感知形、誘電ノイズ形成
いは人体抵抗感知形のタッチスイッチが知られている。

そのうち、人体容量感知形タッチスイッチは、人体の静
電容量を感知する方式であり、人体に蓄積されている微
小な静電容量を検出するようになっている。そのため、
人体に異常に大きな静電容量が蓄積されている場合には
、その検出用回路素子が破壊してしまい、また人体に蓄
積される静電容量はしばしば変化するため作動の信鯨性
が低（さらに容量性のない物で、例えば手袋をつけたま
まで触れた場合には全く作動させることができない。

誘電ノイズ形タフチスイソチは、その入力インピーダン
スが大きいためにノイズが入りやす（、誤作動すること
がある。

また、人体抵抗感知形タッチスイッチも、その入力イン
ピーダンスが大きいためノイズが入りやすく、一般にノ
イズフィルタを厳密に設定しないと、指先に蓄積された
静電気や外部からの誘電ノイズ等により発振を起こすこ
とがある。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の点に鑑み、作動の信軌性が高く、しか
も人体の手指等に限らず静電性のない物体の接触によっ
ても作動し得る光学式タッチスイッチを提供することを
目的としている。

Ｃ問題点を解決するための手段及び作用〕上記目的は、
本発明によれば、ライトガイドの一端に発光素子を、そ
の他端に受光素子を備え、該発光素子からの光が、ライ
トガイド内で複数回反射した後に受光素子に入射するよ
うに構成されており、ライトガイドに物体が接触した際
の受光素子の受光光量の変化を検出することにより、ラ
イトガイドの平面または曲面をなす側面に対する接触の
有無を感知するようにしたことを特徴とする光学式タッ
チスイッチによって達成される。

この発明によれば、接触検出部としてのライトガイドへ
の物体の接触が光学的に感知されるので、常に正確に接
触の感知が行われ得、静電性のない物による接触も確実
に感知され得る。

本発明による光学式タッチスイッチは、好ましくは発光
素子が所定周波数の変調光を発光し、ライトガイドを介
して入射する該変調光に基づいて受光素子が出力する受
光信号が、バンドパスフィルタにより所定周波数の信号
のみを取り出されることにより、ライトガイドに入射す
る外部光の影響を排除し得るようになっている。

さらに好ましくは、上記光学式タッチスイッチは、物体
の接触による受光素子の受光光量の変化分を、微分して
基準値と比較することにより、接触のを無を感知するよ
うに構成されている。

さらに、上記ライトガイドの形状が発光素子側から受光
素子側へ向かって拡大するように形成されていると、物
体の接触位置により吸収光量が異なるので、受光素子の
受光光量を測定することによってライトガイドへの接触
位置が検出され得、物体の位置センサとして使用するこ
とも可能である。

〔実施例〕

以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を説明する
。

第１図は本発明による光学式タッチスイッチの一実施例
における光学系を示す概略図であり、タッチスイッチ１
０は、逆Ｕ字形に湾曲されたライトガイド１１と、該ラ
イトガイド１１の一端１１ａ　に対向して配設された発
光素子１２と、該ライトガイド１１の他端１１ｂに対向
して配設された受光素子１３とを含んでいる。

第２図は、第１図の実施例の電気系統を示すブロック図
である。この図によりスイッチ動作を説明すると、まず
発光素子１２は変調発振回路１４により、第３図（Ａ）
に示すような所定周波数で変調発光され、該変調光はラ
イトガイド１１を介して該ライトガイド１１内で複数回
反射した後に受光素子１３に入射する。そして、この光
は、該受光素子１３により電気信号に光電変換され、バ
ンドパスフィルタ１５で前記所定周波数以外の電気信号
が除去されて、所定周波数の電気信号のみが次の全波整
流回路１６に入力されて全波整流される。全波整流回路
１６により全波整流された電気信号は、ローパスフィル
タ１７でＤＣ化され、微分ＡＣ増幅器１８により出力変
化が微分される。この変化微分出力信号は、コンパレー
タ１９により基準信号と比較され、該基準信号よりも上
記出力信号が小さくなったとき単安定マルチバイブレー
ク２０を介してパルス信号を発生させ、スイッチ切換え
回路２１を作動させて、スイッチの切換えを行う。

本発明による光学式タッチスイッチは以上のように構成
されており、ライトガイド１１への接触がない場合には
、発光素子１２からの変調発光はライトガイド１１内で
反射を繰り返しながら透過して、受光素子１３の受光面
に達する。このとき受光面に入射する光は、ライトガイ
ド１１の透過による透過損失を無視すれば、発光素子１
２の発光波形とほぼ同じ大きさの所定周波数の波形であ
り、その光量は発光素子１２の発光光量とほぼ同じｖｌ
となる（第３図（Ｂ）による点線部分参照）。

一方、ライトガイド１１の側面、即ち湾曲した面に接触
する物体がある場合には、例えば図示のように人間の指
先Ｆが接触している場合には、この接触部分において、
発光素子１２からの変調光は一部が反射せずに該指先の
接触により吸収され、かくして受光素子１３に入射する
受光光量は、第３図（Ｂ）に示すように所定周波数の波
形ではあるが、その光量ｖ富は、接触がない場合の光量
Ｖ、　（第３図（Ｂ）による点線で図示）に比較して減
少している（第３図（Ｂ）による実線で図示）。

このようにして、受光光量に基づいて受光素子１３で発
生する電気信号Ｓｌは、ライトガイド１１に外部光が入
射している場合にはこの外部光の一部が受光素子１３に
入射するため、ノイズ信号ＳＮが加えられた信号（ｓｔ
＋ｓｓ）となっているので、先ずバンドパスフィルタ１
５により前記所定周波数の電気信号以外のノイズ信号Ｓ
Ｎを除去して、発光゛素子１２からの所定周波数の光に
よる電気信号Ｓ、のみを選別し、この電気信号Ｓ１のみ
を次の全波整流回路１６において全波整流し、続いてロ
ーパスフィルタ１７にてＤＣ化して、直流信号Ｓ、を得
る。ここで、この直流信号Ｓ１を微分ＡＣ増幅器１８に
入力して、その変化分を微分することにより、接触の検
出精度を高めるようにしている。続いて、該微分ＡＣ増
幅器１８から出力される変化微分出力信号Ｓｔを、コン
パレータ１９にて基準信号Ｓ、と比較して、該出力信号
Ｓ、が基準信号Ｓ、より小さくなったときに該コンパレ
ータ１９が信号を出力し、次いで単安定マルチバイブレ
ータ２０はこの信号が入力されるとパルス信号ＳＰを出
力して、スイッチ切換え回路２１を作動させ、図示しな
いスイッチの切換えが行われることになる。

尚、上記の実施例においては、コンパレータ１９の出力
信号に基づいてスイッチ切換え回路２１を作動させるた
めに、単安定マルチパイプレーク２０を使用しているが
、他の手段、例えばシュミットトリガ回路等を使用し得
ることは明らかである。

第４図は本発明による光学式タッチスイッチの他の実施
例の光学系を示すものである。この場合ライトガイド２
２は、第１図の実施例のように湾曲されておらず、平面
状に構成されている点を除いては第１図の実施例と同様
の構成であり、その作用も全く同様である。

第５図は本発明による光学式タッチスイッチの別の実施
例の光学系を示す図であり、この場合もライトガイド２
３の形状が発光素子１２側から受光素子１３側へ向かっ
て拡大するように形成されている点を除いては、第１図
の実施例と同様の構成でありその作用も同様であるが、
さらにこの実施例のライトガイドによれば、ライトガイ
ド２３内の各反射点における接触物による吸収光量が異
なって、発光素子１２に近い位置はど吸収光量が多くな
ることになるため、発光素子１２から受光素子１３に入
射する変調光の光量を測定することによって、物体の接
触位置の検出を行うことが可能となる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に係る光学式タッチスイッチに
よれば、ライトガイドの一端に発光素子を、その他端に
受光素子を備え、該発光素子からの光がライトガイド内
で複数回反射した後に受光素子に入射するように構成し
、受光索子の受光光量を検出することによりライトガイ
ドの側面に対する物体の接触の有無を感知するように構
成したから、接触検出部としてのライトガイドへの物体
の接触が光学的に感知されるので、常に正確に接触の感
知が行われ得、人間の手指等の他、静電性のない物によ
る接触も確実に感知されることができる。しかも物体の
接触の感知のために電気的な接点が不要であるので、防
塵性及び防湿性に優れており、接触検出部がライトガイ
ドの表面にあることからスイッチ動作のエンドストロー
クがほぼ零となり、作動の信鯨性が高い。

さらに、発光素子が所定周波数の変調光を発光し、ライ
トガイドを介して入射する該変調光に基づいて受光素子
が出力する受光信号が、バンドパスフィルタにより所定
周波数の信号のみを取り出されるように構成すれば、ラ
イトガイドに入射する外部光の影響が排除され得るので
、他の電灯の点滅等による外乱光の影響を全く受けず、
例えばライトガイドの接触検出部の背面を任意の色に着
色することが可能となり、ファツション性が高い光学式
タッチスイッチが得られ、さらに発光素子等によりライ
トガイドを任意の色の光によって照明することも可能と
なり、自照式のタッチスイッチが得られる。

また、上記光学式タッチスイッチが、受光素子の受光光
量の変化分を微分して基準値と比較することにより、物
体の接触の有無を感知するように構成されていると、発
光素子の経年変化による発光光量の低下やライトガイド
の接触検出部における汚れ、傷等の影響を受けずに、常
に正確な接触の感知が可能である。

さらに、ライトガイドの形状が発光素子側から受光素子
側へ向かって拡大するように形成されていると、物体の
接触位置により接触物による吸収光量が異なるので、受
光素子の受光光量を測定す、ることにより、ライトガイ
ドへの接触位置が検出され得、位置センサとして使用す
ることも可能である。

さらにまた、ライトガイドの形状は、発光素子から受光
素子へ光が複数回反射して伝送されればどのような形状
でもよく、透明プラスチックにより簡単に任意の形状に
することもでき、より一層ファツジラン性が高くなる等
、種々の効果が達せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学式タッチスイッチの一実施例
の光学系を示す概略図、第２図は第１図の実施例の電気
系統を示すブロック図、第３図（Ａ）は発光素子の発光
光量を、第３図（Ｂ）は受光素子の受光光量を示す波形
図、第４図及び第５図は本発明によるそれぞれ別の実施
例の光学系を示す概略図である。 １０−・・光学式タッチスイッチ；１１−・・・−ライ
トガイド：１２−・・−・発光素子ｉ　１３・・−・・
受光素子；　１，１−・−変調発振回路＝１５−・・バ
ンドパスフィルタ；　１６−・全波整流回路；１７−・
・・ローパスフィルタ；１８−・−・−微分ＡＣ増１１
ｔｉ；１９・聞コンパレータ；２ｏ・・・・−単安定マ
ルチバイブレーク：２１−・・−スイッチ切換え回路；
　２２．２３・・−・ライトガ−イド。 特許出願人：スタンレー電気株式会社 代　理　人：弁理士　平　山　−歯 間　　：弁理士　海　津　保　三 第４図 第５図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ライトガイドの一端に発光素子を他端に受光素子
   を備え、該発光素子からの光が、ライトガイド内で複数
   回反射した後に受光素子に入射するように構成されてお
   り、該受光素子の受光光量を検出することにより、ライ
   トガイドに対する物体の接触の有無を感知するようにし
   たことを特徴とする、光学式タッチスイッチ。
2. （２）前記発光素子が所定周波数の変調光を発光し、前
   記ライトガイドを介して入射する該変調光に基づいて受
   光素子が出力する受光信号が、バンドパスフィルタによ
   って所定周波数の信号のみが取り出されることにより、
   上記ライトガイドに入射する外部光の影響を排除したこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の光学式
   タッチスイッチ。
3. （３）前記受光素子の受光光量の変化分を、微分して基
   準値と比較することにより、物体の接触の有無を感知す
   るようにしたことを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の光学式タッチスイッチ。
4. （４）前記ライトガイドの側面が平面であることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
   記載の光学式タッチスイッチ。
5. （５）前記ライトガイドの側面が曲面であることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
   記載の光学式タッチスイッチ。
6. （６）前記ライトガイドの内径が、発光素子側から受光
   素子側へ向かって拡大するように形成されていて、接触
   物による吸収光量がその接触位置によって異なることに
   より、受光素子の受光光量を測定して接触位置を検出す
   るようにしたことを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   乃至第５項のいずれかに記載の光学式タッチスイッチ。