JP2007128770A - 非接触スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触センサを備え、非接触センサの検出空間を操作者が把握しやすい非接触スイッチ装置を提供する。
【解決手段】非接触スイッチ装置１は、２枚の凹面鏡を組み合わせた本体部２と、本体部２の外面に備えられた非接触センサ３を含む。本体部２は、第１凹面鏡４と第２凹面鏡５の２枚の凹面鏡が向かい合わせで組み合わされて形成され、内部空間に実体６を備える。第１凹面鏡４の中央領域には、透孔７が穿設されて、透孔７を通じて外部空間の非接触センサ３の検出空間１６内に実体６の立体像１５が形成される。立体像１５に非検出物体をかざすことにより、非接触センサ３がこれを検出し、スイッチとして機能する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触により被検出物体を検出してスイッチとして機能する非接触スイッチ装置に関する。

非接触センサを有し、その非接触センサの検出空間内に操作者が手をかざすことにより、それを検知しスイッチとして機能する非接触スイッチ装置がある（例えば、特許文献１参照）。検出空間内に操作者が手をかざすと、非接触センサが検知して、検出信号が発せられ、スイッチがオン又はオフとされるものである。

特開平９−１９０２７８号公報

しかしながら、これらの非接触センサは、センサの検出空間が視認できないため、どのあたりに手をかざすと、スイッチがオン（又はオフ）とされるかが判別し難く、また、スイッチをオンとする意図がない場合でも、検出空間内に手やその他の被検出物体をかざしたために、意図せずにスイッチがオンとされてしまうことも生じる。

本発明の課題は、非接触センサを備え、非接触センサの検出空間を操作者が把握しやすい非接触スイッチ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するための本発明の非接触スイッチ装置は、
２枚の凹面鏡を互いに向かい合わせに組み合わせた内部空間に実体を備え、実体の立体像を一方の凹面鏡に穿設された透孔を通じて外部空間に形成する立体像形成手段と、
立体像が形成される位置にある被検出物体を検出する非接触センサと、
を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、立体像形成手段は、内部空間に備えた実体の立体像を外部空間に形成することができる。そして非接触センサは、立体像が形成される位置に非検出物体があるとそれを検出することができる。このため、操作者が立体像の位置を目標としてこれに非検出物体をかざすことにより、スイッチとして機能させることができる。立体像により非接触センサの検出空間を把握することが可能なため、操作ミスを防ぐことができる。

本発明の非接触スイッチ装置の態様として、２枚の凹面鏡が上下位置に配置され、下側の凹面鏡に透孔が穿設されているように構成することができる。上記構成によれば、透孔が下側の凹面鏡に穿設されているため、透孔から内部空間に塵埃が侵入することを防ぐことができる。

さらに透孔に可視光を透過可能なカバーを備えるように構成することもできる。このようなカバーを透孔に備えることにより、透孔を通じて立体像を外部空間に形成することが可能であるとともに、透孔から内部空間に塵埃が侵入することを防ぐこともできる。

また本発明の非接触スイッチ装置は、実体と一体として、又は実体と別体として構成された照明部を内部空間内に備えるように構成することもできる。このように構成することにより、照明部のオン・オフにより、立体像の視認性を変化させることができる。これを利用して、照明部のオン・オフにより、異なったスイッチ機能を有するように構成することもできる。

さらに照明部の発光色又は発光パターンを所定の条件により変化させる照明制御手段を有し、発光色又は発光パターンにより異なった動作をするように構成してもよい。このように構成することにより、一つの非接触スイッチ装置を多機能化することが可能である。

上記非接触スイッチ装置は、車両に備えられ、操作者が立体像に手をかざすことにより車両機器のスイッチとして利用されるように構成することができる。さらに車両機器は、例えば、室内灯、ワイパー、ヘッドランプ、マップランプ、自動車電話のいずれかであるように構成することができる。上記構成によれば、操作者が手をかざすことにより、これらの車両機器のスイッチを容易にオン・オフすることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の非接触スイッチ装置１の実施例１を示す。非接触スイッチ装置１は、２枚の凹面鏡を組み合わせた本体部２と、本体部２の外面に備えられた非接触センサ（手かざしセンサ）３を含み、図２に示すように車両３１のインストルメントパネル３８に備えられている。

本体部２は、第１凹面鏡４と第２凹面鏡５の２枚の凹面鏡をそれぞれの反射面が互いに向かい合う形態で組み合わされたものであり、２枚の凹面鏡で囲まれた内部空間に実体６を備える。第１凹面鏡４の中央領域には、透孔７が穿設されている。また、本体部２に備えられた実体６は、内部に照明部８を備え、実体６の照明部８は、照明駆動回路１３、制御回路１０が接続されている。

以上の構成の本体部２に備えられた実体６の像は、第１凹面鏡４の反射面と第２凹面鏡５の反射面とによって反射されて、第１凹面鏡４の透孔７から外部空間に放出されて結像され、立体像が形成される。本体部２は、インストルメントパネル３８内に備えられ、立体像は、インストルメントパネル３８の車内側に形成されて、運転手又は他の同乗者があたかも触れることができるように視認されている。したがって、本体部２は、立体像形成手段を構成する。

第１凹面鏡４は、その中央領域に透孔７を有し、反射面と反対側の外面の透孔７の近傍に非接触センサ３が備えられている。非接触センサ３は、センサ回路９、制御回路１０に接続されており、制御回路１０は、車両３１に備えられた機器に接続されて、その機器のスイッチとして利用される。本実施例においては、車両３１内で地図等を読むための照明であるマップランプ１１、周囲の明るさを検出する光センサ１２が接続されている。

非接触センサ３は、赤外線によって人を検知する赤外線センサにより構成されている。赤外線センサは、熱起電力効果，焦電効果，熱電対効果等を利用する熱型センサや、光起電力効果，光導電効果，光電子放出効果等を利用する量子型センサからなる。前述の立体像は、非接触センサ３の検出空間内に形成されるように、非接触センサ３、実体６の配置位置、本体部２の形状等が調整されている。

光センサ１２は、例えば、図２に示すように、車両３１のインストルメントパネル３８の上面に取り付けられ、車両３１の周囲の明るさを測定するもので、光量を電気抵抗の変化で測定する光導電型センサを用いる。光導電素子としては、例えば、硫化カドミウム（ＣｄＳ），カドミウムセレン（ＣｄＳｅ），あるいは、その混晶体を用いる。硫化カドミウムの抵抗値は照射光が強くなると低くなり、照射光が弱くなると高くなる特性を持つ。光センサ１２の電気抵抗の変化は該電気抵抗の両端に発生する電圧値として検出されて制御回路１０に入力される。したがって光センサ１２によって、明るさを検出することができ、例えば後述するように所定以上の明るさがない場合（例えば、夜や雨である場合）には、制御回路１０は、照明駆動回路１３に信号を送り、実体６の照明部８をオンとするように構成することができる。

以上のように、上記構成により本体部２に配置された実体６は、第１凹面鏡４と第２凹面鏡５の反射面によって、その像が反射され、透孔７を通過して、本体部２外の非接触センサ３の検出空間１６内で実体６に対応する立体像１５が形成される。つまり、実体６の立体像１５が内部空間外の非接触センサ３の検出空間１６内に形成される。立体的に形成された立体像１５は、非接触センサ３の検出空間１６内に存在するため、この立体像１５を目標として、操作者がその立体像１５が形成される位置に非検出物体をかざすことにより（例えば、立体像１５を手で触れるようにする）、スイッチがオン又はオフの状態とされる。

図２を用いて、実施例１の非接触スイッチ装置１を車両３１に備えた例を説明する。図２に示すように、非接触スイッチ装置１の本体部２は、インストルメントパネル３８内に、非接触センサ３は、インストルメントパネル３８上に備えられている。本体部２によって形成される立体像１５は、インストルメントパネル３８上に浮いた形で立体的に表示される。またインストルメントパネル３８上には、周囲の明るさを測定する光センサ１２が備えられ、天井部３２には、マップランプ１１が備えられている。非接触スイッチ装置１は、マップランプ１１のスイッチとして利用され、操作者が立体像１５に手で触れるようにすると、非接触センサ３の検出空間１６に手がかざされたこととなり、マップランプ１１の点灯、消灯が行われる。

図３を用いて、実施例１の非接触スイッチ装置１をマップランプ１１のスイッチとして適用した場合の処理について説明する。運転手が、イグニッションキーをオンとすることにより、処理が開始される。

制御回路１０は、光センサ１２からの入力信号によって所定の明るさがあるかどうか、言い換えると夜であるかを判断し（Ｓ１）、昼の明るさであると判断した場合（Ｓ１：Ｎｏ）には、十分な明るさがあるためにマップランプ１１の点灯が必要ではないので、実体６の照明部８をオフとする（Ｓ２）。これにより立体像１５が暗く表示される。

一方、制御回路１０は、夜の明るさであると判断した場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）には、実体６の照明部８をオンとする（Ｓ３）。これにより、立体像１５が非接触センサ３の検出空間１６に明瞭に形成され、非接触スイッチ装置１の操作者（運転者又は他の同乗者）による検出空間１６の視認性が向上する。制御回路１０は、非接触スイッチ装置１の操作者が非接触センサ３へ手かざしを行うかを監視し、手かざしを検出しなければ（Ｓ４：Ｎｏ）、Ｓ８へ進む。

非接触センサ３により、手かざしを検出すれば（Ｓ４：Ｙｅｓ）、制御回路１０は、マップランプ１１が既に点灯しているかを判断する（Ｓ５）。マップランプ１１が既に点灯している場合には（Ｓ５：Ｙｅｓ）、制御回路１０は、マップランプ１１を消灯する（Ｓ６）。マップランプ１１が消灯している場合には（Ｓ５：Ｎｏ）、制御回路１０は、マップランプ１１を点灯する（Ｓ７）。

そして、制御回路１０は、イグニッションキーがオフとされたかを判断し（Ｓ８）、されていなければ（Ｓ８：Ｎｏ）、Ｓ１へ戻る。イグニッションキーがオフとされたならば（Ｓ８：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

以上のように、非接触センサ３の検出空間１６に形成される立体像１５を目標として、手かざしを行うことにより、操作者は、操作ミスなくスイッチをオン・オフすることが可能である。また、昼の明るさであれば、照明部８がオフとされているため、マップランプ１１を誤って点灯してしまうことを防ぐことができる。さらに照明部８がオフの場合には、検出空間１６に手をかざした場合であっても点灯・消灯のスイッチとしての機能を停止するように構成してもよい。

図４を用いてスモークフィルタ２１を用いた実施例２を説明する。非接触スイッチ装置１の主な構成は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。第１凹面鏡４は、その中央領域に透孔７を有し、透孔７にスモークフィルタ２１が備えられている。

スモークフィルタ２１は、可視光透過率が低い透明樹脂板であり（例えば可視光透過率１０％以上３０％以下）、本体部２の内部空間が明るくなりすぎることを抑制し、実体６の照明部８が消灯している場合には、立体像１５が視認されなくなる効果を有する。つまり、照明部８が消灯している場合には、内部空間が暗くなるため、立体像１５を視認することができない。一方、照明部８が点灯している場合には、内部空間が明るくなるため、立体像１５を視認することができる。さらにスモークフィルタ２１が透孔７に取り付けられたことにより、本体部２の内部空間に塵埃が侵入することが防止される効果が得られる。

実施例２では、制御回路１０には、ヘッドランプ２３及び光センサ１２が接続されている。光センサ１２によって、周囲の明るさを検出し、所定以上の明るさがあれば、制御回路１０は、ヘッドランプ２３を点灯する必要がないと判断して、照明部８を消灯する。これにより、立体像１５が操作者に視認されなくなり、操作者は、ヘッドランプ２３をつける必要性がないと判断することができる。

一方、光センサ１２によって、周囲の明るさを検出し、所定以上の明るさがなければ、制御回路１０は、ヘッドランプ２３を点灯する必要があると判断して、照明部８を点灯する。これにより、立体像１５が操作者に視認されるようになり、操作者は、ヘッドランプ２３をつける必要性があると判断して、その立体像１５付近に手をかざすことにより、ヘッドランプ２３を点灯することができる。

周囲の明るさに応じて、照明部８を点灯又は消灯するように制御したが、制御回路１０によって照明部８を点灯又は点滅するように制御してもよい。また、例えば、やや暗い場合に点滅、暗い場合に点灯するように制御してもよい。この場合、照明部８が点灯しているか点滅時しているかによって、ヘッドランプ２３の明るさが異なるように構成してもよい。制御回路１０は、照明制御手段である。

或いは、照明部８を青、赤等の複数の点灯色を発光するように構成してもよい。この場合、制御回路１０をワイパー及びヘッドランプ２３と接続し、例えば、青色に点灯している場合には、非接触スイッチ装置１は、ワイパーのスイッチとして利用され、赤色に点灯している場合には、ヘッドランプ２３のスイッチとして利用されるように構成すれば、一つの非接触スイッチ装置１を複数の機器のスイッチとして利用することも可能である。

図５を用いて車両３１の天井部３２に非接触スイッチ装置１を備えた実施例３について説明する。図５に示すように非接触スイッチ装置１は、スイッチ装置取付部材３３によって車両３１のルームミラー３４より上方の天井部３２に固定されて備えられている。スイッチ装置取付部材３３は、本体部２の透孔７及び非接触センサ３に対応する位置に開口部３５が形成され、開口部３５の下方に立体像１５が形成される。つまり、２枚の凹面鏡が上下位置に配置され、下側の凹面鏡に透孔７が穿設されているように構成されている。操作者は、手を挙げて、立体像１５に触れるようにすることで、非接触センサ３の検出空間１６に手をかざすことになり、スイッチ操作を行うことが可能となる。

実施例３によれば、透孔７が本体部２の下方に形成されているため、本体部２の内部空間に塵埃が侵入することが防止される。

図６を用いて車両３１のルームミラー３４に非接触スイッチ装置１を備えた実施例４について説明する。図６に示すように非接触スイッチ装置１は、ルームミラー用スイッチ装置取付部材４１によって車両３１のルームミラー３４の内部に固定されて備えられている。ルームミラーの鏡４２は、本体部２の透孔７及び非接触センサ３に対応する位置に鏡面処理４４が形成されていない開口部４３が形成され、開口部４３の側方に立体像１５が形成される。つまり、２枚の凹面鏡が左右位置に配置され、左側の凹面鏡に透孔７が穿設されているように構成されている。操作者は、手を挙げて、立体像１５に触れるようにすることで、非接触センサ３の検出空間１６に手をかざすことになり、スイッチ操作を行うことが可能となる。

実施例４によれば、透孔７がルームミラー内部に形成されているため、本体部２の内部空間に塵埃が侵入することが防止される。

照明部８は、実体６と一体化して形成された例を説明したが、図７に示すように、照明部８を実体６とは別体として形成し、本体部２の内部空間内に配置することも可能である。また上記実施例１〜３では、非接触スイッチ装置１には、照明部８が備えられているが、必ずしも照明部８が備えられていなくてもよい。この場合、製造コストを削減することができる。

以上の実施例１〜５において、非接触スイッチ装置１をマップランプ１１、ヘッドランプ２３のスイッチとして適用した例を示したが、以上の例に限られず、室内灯、ワイパー、自動車電話等のスイッチとして適用することができる。自動車電話とは、車両に固定して据え付けられる電話で、電話の着信があれば、非接触スイッチ装置１に手をかざせば、オンフックで通話が可能となるように構成することにより、運転中であっても通話を行うことができる。

また非接触センサ３は、透孔７に近接して設置されているように図示されているが、立体像１５が非接触センサ３の検出空間内に存在するように構成すればよく、非接触センサ３が透孔７から離れた位置に設置されていてもよい。

以上のように、２枚の凹面鏡をそれぞれの反射面が互いに向かい合う形態で組み合わせた本体部２の内部空間に実体６を備えることにより、一方の凹面鏡に穿設された透孔７を通じて外部空間に立体像１５を形成することができる。そして、本体部２近傍に非接触センサ３を備えて、この非接触センサ３の検出空間１６内に立体像１５が形成されるように構成することにより、その立体像１５を目標として、手かざしを行い、確実にスイッチのオン・オフを行うことができる。

本発明の非接触スイッチ装置の実施例１を示す図。 実施例１の非接触スイッチ装置を車両のインストルメントパネルに備えた例を示す図。 非接触スイッチ装置をマップランプに適用した場合の処理を説明するフローチャート。 スモークフィルタを備える非接触スイッチ装置の実施例２を示す図。 非接触スイッチ装置を車両の天井部に備えた実施例３を示す図。 非接触スイッチ装置を車両のルームミラーに備えた実施例４を示す図。 照明部を実体と別体として構成した実施例５を示す図。

符号の説明

１ 非接触スイッチ装置
２ 本体部（立体像形成手段）
３ 非接触センサ
４ 第１凹面鏡
５ 第２凹面鏡
６ 実体
７ 透孔
８ 照明部
９ センサ回路
１０ 制御回路
１３ 照明駆動回路
１５ 立体像
１６ 検出空間
２１ スモークフィルタ
３１ 車両
３２ 天井部
３３ スイッチ装置取付部材
３８ インストルメントパネル
４１ ルームミラー用スイッチ装置取付部材
４２ 鏡
４３ 開口部
４４ 鏡面処理

Claims (7)

1. ２枚の凹面鏡を互いに向かい合わせに組み合わせた内部空間に実体を備え、前記実体の立体像を一方の凹面鏡に穿設された透孔を通じて外部空間に形成する立体像形成手段と、
   前記立体像が形成される位置にある被検出物体を検出する非接触センサと、
   を備えることを特徴とする非接触スイッチ装置。
2. 前記２枚の凹面鏡が上下位置に配置され、下側の凹面鏡に前記透孔が穿設されている請求項１に記載の非接触スイッチ装置。
3. 前記透孔に可視光を透過可能なカバーを備える請求項１または２に記載の非接触スイッチ装置。
4. 前記実体と一体として、又は前記実体と別体として構成された照明部を前記内部空間内に備える請求項１ないし３のいずれか１項に記載の非接触スイッチ装置。
5. 前記照明部の発光色又は発光パターンを所定の条件により変化させる照明制御手段を有し、前記発光色又は前記発光パターンにより異なった動作をする請求項４に記載の非接触スイッチ装置。
6. 車両に備えられ、操作者が前記立体像に手をかざすことにより車両機器のスイッチとして利用される請求項１ないし５のいずれか１項に記載の非接触スイッチ装置。
7. 前記車両機器は、室内灯、ワイパー、ヘッドランプ、マップランプ、自動車電話のいずれかである請求項６に記載の非接触スイッチ装置。
   
   

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