JP2022161724A - 押しボタンスイッチ - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば、エレベータの操作用スイッチとして、押込操作及び非接触での操作を可能とする押しボタンスイッチを提供する。【解決手段】押しボタンスイッチ1は、押込可能な押しボタン10、押しボタン10に連動する可動接点、及び可動接点の動作により可動接点が接離する固定接点を備える。押しボタンスイッチ1は、光を発する発光素子130と、光を検出する受光素子131とを備える。発光素子130から発せられた光を外部へ照射する発光位置及び受光素子131が検出する光を外部から受光する受光位置は、押込方向を視る視線で押しボタン10の縁部の外側に配置されている。受光素子131は、発光素子130から発せられた光が、押しボタン10の押込の反対方向側の空間に設定される検出領域内の対象物で反射した光を検出するように配置されている。【選択図】図4
Description
本発明は、動作機構を有する押しボタンスイッチに関する。
エレベータ等の様々な機械に押しボタンスイッチが用いられている。例えば、本願出願人は、特許文献1に、エレベータの操作用に適用することが可能な押しボタンスイッチを提案している。特許文献1に記載の押しボタンスイッチは、操作者が、直接押下することでエレベータの操作を行う。
しかしながら、昨今では、利便性の向上、公衆衛生の確保等の目的で、非接触で操作可能な押しボタンスイッチに対する需要が高まっている。ただし、特許文献1に記載されているように、直接押下することで操作を行う押しボタンスイッチへの需要も依然として高いものである。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、押下操作だけでなく、非接触でも操作可能な押しボタンスイッチの提供を目的とする。
上記課題を解決するために、本願記載の押しボタンスイッチは、押込可能な押しボタン、前記押しボタンに連動する可動接点、及び前記可動接点の動作により前記可動接点が接離する固定接点を備える押しボタンスイッチであって、光を発する発光素子と、光を検出する受光素子とを備え、前記発光素子から発せられた光を外部へ照射する発光位置及び前記受光素子が検出する光を外部から受光する受光位置は、押込方向を視る視線で、前記押しボタンの縁部の外側に配置されており、前記受光素子は、前記発光素子から発せられた光が、前記押しボタンの押込の反対方向側の空間に設定される検出領域内の対象物で反射した光を検出するように配置されていることを特徴とする。
また、前記押しボタンスイッチにおいて、押込方法を視る視点で、前記発光位置及び前記受光位置を結ぶ線分の中点は、前記押しボタン上に位置することを特徴とする。
また、前記押しボタンスイッチにおいて、押込方向を視る視点での、前記押しボタンの外縁の形状は回転対称であり、前記発光位置及び前記受光位置を結ぶ線分の中点は、回転対称の対称の中心と略一致することを特徴とする。
また、前記押しボタンスイッチにおいて、前記発光素子から発せられた光を通す発光光路と、前記発光位置に配置され、前記発光光路を通った光を屈折させる発光レンズと、前記受光素子が検出する光を通す受光光路と、前記受光位置に配置され、外部からの光を屈折させて前記受光光路を通す受光レンズとを備えることを特徴とする。
また、前記押しボタンスイッチにおいて、前記発光レンズ及び前記受光レンズのうち少なくとも一方は、出射側又は入射側に、光を屈折させる屈折面が形成されていることを特徴とする。
また、前記押しボタンスイッチにおいて、前記発光レンズ及び前記受光レンズのうち少なくとも一方は、出射側及び入射側の両面に、光を屈折させる屈折面が形成されていることを特徴とする。
また、前記押しボタンスイッチにおいて、前記発光光路及び前記受光光路のうち少なくとも一方は、内側に突出する突出部が形成された筒状をなすことを特徴とする。
また、前記押しボタンスイッチにおいて、前記発光素子を所定の発光パターンで発光させる手段と、前記受光素子が検出した光の受光パターンを、前記発光パターンと比較する手段と、前記受光パターンが、前記発光パターンと合致した場合に、前記発光素子から発した光の反射光を検出したと判定する手段とを備えることを特徴とする。
本願記載の押しボタンスイッチは、押込可能な押しボタンと、発光素子から発せられて反射した光を検出する受光素子とを備える。
本発明に係る押しボタンスイッチは、押込可能な押しボタンと、発光素子及び受光素子とを備えている。受光素子は、発光素子から発せられて検出領域内の対象物で反射した光を検出する。これにより、本発明に係る押しボタンスイッチは、押込操作だけでなく、検出領域内の対象物による反射光の検出による非接触での操作を可能とする等、優れた効果を奏する。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
<適用例>
本願記載の押しボタンスイッチは、例えば、エレベータの操作用スイッチとして用いられる。以下では、図面を参照しながら図面に例示された押しボタンスイッチ1について説明する。図1は、本願記載の押しボタンスイッチ1が適用されたエレベータの一例を示す概略図である。図1は、エレベータとして昇降するかご内の操作盤に配置された複数の押しボタンスイッチ1を示している。本願記載の押しボタンスイッチ1は、行き先となる階数を示す数字が表記された押しボタンスイッチ1、扉の開閉操作に用いられる記号が表記された押しボタンスイッチ1等の各種押しボタンスイッチ1に適用される。なお、本願記載の押しボタンスイッチ1は、エレベータのかご内の操作盤に配置された押しボタンスイッチ1だけでなく、エレベータの昇降場所の操作盤にて、かごを呼び寄せるための押しボタンスイッチ1等の様々な押しボタンスイッチ1に適用することが可能である。
本願記載の押しボタンスイッチは、例えば、エレベータの操作用スイッチとして用いられる。以下では、図面を参照しながら図面に例示された押しボタンスイッチ1について説明する。図1は、本願記載の押しボタンスイッチ1が適用されたエレベータの一例を示す概略図である。図1は、エレベータとして昇降するかご内の操作盤に配置された複数の押しボタンスイッチ1を示している。本願記載の押しボタンスイッチ1は、行き先となる階数を示す数字が表記された押しボタンスイッチ1、扉の開閉操作に用いられる記号が表記された押しボタンスイッチ1等の各種押しボタンスイッチ1に適用される。なお、本願記載の押しボタンスイッチ1は、エレベータのかご内の操作盤に配置された押しボタンスイッチ1だけでなく、エレベータの昇降場所の操作盤にて、かごを呼び寄せるための押しボタンスイッチ1等の様々な押しボタンスイッチ1に適用することが可能である。
<押しボタンスイッチ1の構成例>
図2は、本願記載の押しボタンスイッチ1の外観の一例を示す概略斜視図である。押しボタンスイッチ1は、押しボタン10と、押しボタン10が配置された筐体11とを備えている。本願では、筐体11に対して押しボタン10が配置された方向を前方とし、押しボタン10を押し込む方向を後方として表現するが、説明の便宜上の方向であり、本願記載の押しボタンスイッチ1の配置方向を限定するものではない。押しボタン10は、略円板状をなしている。図2に例示した押しボタンスイッチ1は、扉の開閉操作に用いられる押しボタン10であり、扉を開けることを示す開扉記号等の形状を模した表記部100が略中央に形成されている。表記部100は、例えば、半透明の樹脂等の材料を用いて形成されており、押しボタンスイッチ1内部に設けられた照射部(図示せず)から発せられた可視光を透過させる。押しボタン10の後方には、後述する機械接点機構12が配置されており、押しボタン10の周囲の後方には、後述する非接触接点機構13が配置されている。機械接点機構12及び非接触接点機構13は、押しボタンスイッチ1の回路を開閉する接点機構となっている。
図2は、本願記載の押しボタンスイッチ1の外観の一例を示す概略斜視図である。押しボタンスイッチ1は、押しボタン10と、押しボタン10が配置された筐体11とを備えている。本願では、筐体11に対して押しボタン10が配置された方向を前方とし、押しボタン10を押し込む方向を後方として表現するが、説明の便宜上の方向であり、本願記載の押しボタンスイッチ1の配置方向を限定するものではない。押しボタン10は、略円板状をなしている。図2に例示した押しボタンスイッチ1は、扉の開閉操作に用いられる押しボタン10であり、扉を開けることを示す開扉記号等の形状を模した表記部100が略中央に形成されている。表記部100は、例えば、半透明の樹脂等の材料を用いて形成されており、押しボタンスイッチ1内部に設けられた照射部(図示せず)から発せられた可視光を透過させる。押しボタン10の後方には、後述する機械接点機構12が配置されており、押しボタン10の周囲の後方には、後述する非接触接点機構13が配置されている。機械接点機構12及び非接触接点機構13は、押しボタンスイッチ1の回路を開閉する接点機構となっている。
押込方向を視る前方からの視線で押しボタン10の縁部の外側には、後述する発光素子130(図4等参照)から発せられた光を屈折させる発光レンズ132と、後述する受光素子131(図4等参照)が検出する光を屈折する受光レンズ133とが配置されている。発光レンズ132及び受光レンズ133は、押しボタン10の縁部の外側に配置されているため、操作者による押しボタン10に対する押込操作で、指先が触れることがないため、指先の脂等の付着物の付着を抑制することが可能である。
発光レンズ132は、発光素子130から発せられた光を外部へ照射する発光位置に配置されており、受光レンズ133は、受光素子131が検出する光を外部から受光する受光位置に配置されている。押込方向を視る前方からの視線で、押しボタン10の外縁の形状は、回転対象となる略円形であり、発光レンズ132が配置された発光位置及び受光レンズ133が配置された受光位置を結ぶ線分の中点は、回転対称の対称の中心と略一致する。操作者は、押しボタン10を押す場合、押しボタン10の表記部100の中心を目標として押下操作を行う。非接触で検知する場合も同様であり、操作者は、表記部100の中心を目標として、指先を押しボタン10に近付ける。本願記載の押しボタンスイッチ1は、発光位置及び受光位置を結ぶ線分の中点を、表記部100の中心となる回転対称の対称の中心と一致させることにより、表記部100に近付く指先を的確に検出することが可能となる。
図3は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える機械接点機構12の一例を模式的に示す概略断面図である。図3は、機械接点機構12の断面を、図中上方が押しボタンスイッチ1の前方となるように、模式的に図示している。機械接点機構12は、押しボタン10を押下することにより信号を出力する機構であり、可動接点120、固定接点121、付勢部材122等の各種部材を備えている。可動接点120は、押しボタン10の後部に取り付けられ、押しボタン10に連動する接点であり、固定接点121は、筐体11内に固定された接点である。付勢部材122は、押しボタン10を前方へ付勢する圧縮コイルバネ等の部材である。
図4は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の一例を模式的に示す概略断面図である。図4は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の断面を、図中上方が押しボタンスイッチ1の前方となるように図示している。図4には、非接触接点機構13の機能の把握を容易にするため、発光素子130から発せられ、受光素子131にて検出される光を示す矢印と、光を反射させる指先等の対象物とを模式的に示している。非接触接点機構13は、光を発するLED(Light emitting diode:発光ダイオード)等の発光素子130と、光を検出するPD(Photo Diode :フォトダイオード)、PT(Photo Transistor:フォトトランジスタ)等の受光素子131とを備えている。更に、非接触接点機構13は、前述の発光レンズ132及び受光レンズ133、光の光路となる光路部材134、発光素子130及び受光素子131を制御する制御部135等の各種構成を備えている。
発光素子130及び受光素子131は、2段の略円筒状をなす光路部材134に覆われている。発光素子130を覆う光路部材134は、半径が大きい円筒の前方に、半径が小さい円筒を重ねた形状をなしている。発光素子130を覆う光路部材134の後部の円筒は、主に光を遮蔽する遮光部134aとして機能し、光路部材134の前部の円筒は、主に発光素子130から発せられた光を通す発光光路134bとなっている。受光素子131を覆う光路部材134は、半径が大きい円筒の上に、半径が小さい円筒を重ねた形状をなしている。受光素子131を覆う光路部材134の後部の円筒は、主に光を遮蔽する遮光部134aとして機能し、光路部材134の前部の円筒は、主に受光素子131が検出する光を通す受光光路134cとなっている。光路部材134は、発光素子130及び受光素子131を覆うようにして筐体11内に配置されている。光路部材134は、発光素子130及び受光素子131を覆うことにより、発光素子130が発する光の出射方向を限定し、受光素子131が目的とする光以外の光を検出することを防止する。目的とする光以外の光としては、例えば、押しボタンスイッチ1の内部に配置され、押しボタン10の表記部100を照射する照射部から発せられた可視光を例示することができる。
発光素子130を覆う光路部材134の前端には、発光レンズ132が配置されている。発光レンズ132は、凸レンズ等の光学部材にて構成されている。発光レンズ132は、発光素子130から発せられ、発光光路134bを通った光の入射を受け、入射した光を屈折させて、外部へ出射する。受光素子131を覆う光路部材134の前端には、受光レンズ133が配置されている。受光レンズ133は、凸レンズ等の光学部材にて構成されている。受光レンズ133は、外部から入射した光を屈折させて、受光光路134cを通って受光素子131へ向けて出射する。
発光素子130から発せられた光は、発光光路134bを通り、発光レンズ132にて屈折し、外部へ出射される。外部へ出射された光は、押しボタンスイッチ1の前方に設定された検出領域内に、人の指先等の対象物が存在する場合、対象物にて反射される。対象物にて反射した光は、外部から受光レンズ133に入射し、受光レンズ133にて屈折し、受光光路134cを通り、受光素子131にて検出される。
図5は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の制御構成の概略を示す機能ブロック図である。押しボタンスイッチ1の非接触接点機構13は、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale IC)、VLSI(Very Large Scale IC )等の集積回路を用いた制御部135を備え、制御部135により、発光素子130及び受光素子131を含む機構全体を制御している。制御部135は、予め設定されている発光パターンの発光信号を発光素子130へ出力することにより、発光信号に基づく発光パターンで発光素子130を発光させる。更に、制御部135は、受光素子131による光の検出を検知する。制御部135は、発光素子130から発せられた光の反射光を受光素子131が検出したと判定した場合、オン信号をエレベータ本体の制御回路へ出力する。なお、制御部135は、筐体11内に収容するようにしてもよく、また、筐体11外へ配置するようにしてもよい。
<動作>
次に、本願記載の押しボタンスイッチ1の動作について説明する。先ず機械接点機構12について説明する。図6及び図7は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える機械接点機構12の動作の一例を示す概略断面図である。図6は、押しボタンスイッチ1の押しボタン10が押下されていない状態を示しており、図7は、押しボタン10が押下された状態を示している。図6に例示するように、押しボタン10が押されていない場合、押しボタン10の後部(図6及び図7では下方)に取り付けられた可動接点120は、固定接点121から離隔しており、回路が開かれた状態となる。図7に例示するように、操作者により押しボタン10が押下されると、押しボタン10に連動する可動接点120は後方へ移動し、固定接点121と接触して、回路が閉じられる。機械接点機構12は、回路が閉じられた場合、エレベータ本体の制御回路へ、オン信号を出力する。操作者が押下を解除すると、付勢部材122は、押しボタン10を前方へ付勢し、押しボタン10の前方への移動に連動して可動接点120が固定接点121から離隔し、回路が開かれた状態となる。
次に、本願記載の押しボタンスイッチ1の動作について説明する。先ず機械接点機構12について説明する。図6及び図7は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える機械接点機構12の動作の一例を示す概略断面図である。図6は、押しボタンスイッチ1の押しボタン10が押下されていない状態を示しており、図7は、押しボタン10が押下された状態を示している。図6に例示するように、押しボタン10が押されていない場合、押しボタン10の後部(図6及び図7では下方)に取り付けられた可動接点120は、固定接点121から離隔しており、回路が開かれた状態となる。図7に例示するように、操作者により押しボタン10が押下されると、押しボタン10に連動する可動接点120は後方へ移動し、固定接点121と接触して、回路が閉じられる。機械接点機構12は、回路が閉じられた場合、エレベータ本体の制御回路へ、オン信号を出力する。操作者が押下を解除すると、付勢部材122は、押しボタン10を前方へ付勢し、押しボタン10の前方への移動に連動して可動接点120が固定接点121から離隔し、回路が開かれた状態となる。
図8及び図9は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13に係る光路の一例を模式的に示す概略図である。図8は、図4等を用いて説明した実施形態に係る押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の形態を例示している。図9は、比較のために示した発光レンズ132及び受光レンズ133を備えない他の実施形態を示している。図8中に示すように、非接触接点機構13が備える発光レンズ132は、発光素子130が発した光を屈折させて、光の照射範囲を限定している。また、受光レンズ133は、受光素子131が受光する光の範囲を限定している。図8及び図9では、発光素子130が発した光の照射範囲及び受光素子131が受光する光の範囲を実線で示し、照射範囲及び受光範囲が重なる領域を検出領域として点描で示している。検出領域は、押しボタン10の押込の反対方向側となる前方の空間に設定される。
照射範囲及び受光範囲が重なる検出領域に、人の指先等の対象物が存在すると、受光素子131は、発光素子130が発した光の反射光を検出することができる。図8に例示する実施形態の押しボタンスイッチ1は、発光レンズ132及び受光レンズ133にて照射範囲及び受光範囲を限定することにより、図9に例示する他の実施形態と比べて対象物の検出領域を限定している。詳細には、図8に例示する実施形態の押しボタンスイッチ1は、押しボタン10の前面近傍が検出領域から外れ、また、押しボタン10から所定距離以上離れると、検出領域から外れる。更に、正面方向に対して直交する上下左右方向も図9に例示する他の実施形態と比べて検出領域が狭くなっている。押しボタン10の表面を含む前面近傍が検出領域から外れていることにより、例えば、触覚にて押しボタン10の位置を認識する視覚障害者等の人の操作に対して、誤検出を防止することが可能である。押しボタン10から所定距離以上離れると検出領域から外れることにより、接近していない対象物に反応した誤検出を防止することが可能である。上下左右方向の検出領域を狭めることにより、他の押しボタン10に接近する指先に反応する等の誤検出を防止することが可能である。
図10は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13に係る押しボタン10の表面からの距離と受光量との関係の一例を示すグラフである。図10中において、実線は、図8等に例示した発光レンズ132及び受光レンズ133を備える実施形態に係るグラフを示しており、破線は、図9に例示した発光レンズ132及び受光レンズ133を備えない他の実施形態に係るグラフを比較用として示している。図10では、押しボタン10の表面からの距離を横軸にとり、反射光として受光素子131が検出する受光量を縦軸にとって、その関係を示している。受光量は、押しボタン10の表面から遠ざかるに従い漸増し、所定距離でピークを迎えた後、漸減する。図10に一点鎖線で例示するように、閾値を適宜設定することにより、受光量が閾値を超える距離の範囲が、実装上の検出領域として設定される。発光レンズ132及び受光レンズ133を設けることにより、受光量のピークは狭く、かつ高くなるので、検出精度及び検出感度を向上させることが可能となる。
なお、本願記載の押しボタンスイッチ1は、凸レンズを用いた発光レンズ132及び受光レンズ133を備える構成とすることで、検出領域の限定等の様々な効果を奏するが、凸レンズを備えない構成とすることも可能である。
次に、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の制御について説明する。図11は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の発光処理の一例を示すフローチャートである。非接触接点機構13は、電源の起動、エレベータ本体の制御回路からの起動信号の入力等の起動条件をトリガとし、発光処理を開始する。非接触接点機構13は、制御部135から予め設定されている所定の発光パターンに基づく発光信号を発光素子130へ出力し(S101)、発光素子130は、入力された発光信号に基づく発光パターンで発光する(S102)。制御部135からの発光パターンに基づく発光信号の出力とは、例えば、所定時間の発光を所定間隔で所定回数繰り返す等の適宜設定可能なパルスパターンの出力である。予め設定されている所定の発光パターンでの発光信号による発光素子130の発光は繰り返し実行される。
図12は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の受光処理の一例を示すフローチャートである。非接触接点機構13は、電源の起動、エレベータ本体の制御回路からの起動信号の入力等の起動条件をトリガとし、受光処理を開始する。制御部135は、受光素子131を受光待機状態とする(S201)。受光素子131が、受光を検出すると(S202)、制御部135は、受光素子131が検出した受光パターンと、発光素子130を発光させた予め設定されている所定の発光パターンとを比較する(S203)。ステップS203にて発光パターン及び受光パターンを比較することにより、検出した光が発光素子130から発した光の反射光か否かを判断する。特に、押しボタンスイッチ1毎に異なる発光パターンを設定することにより、他の押しボタンスイッチ1から発せられた光の反射光の誤検出を防止することができる。
制御部135は、ステップS203の比較に基づいて、受光素子131による光の検出が、発光素子130から発した光の反射光の検出か否かを判定する(S204)。ステップS203の比較の結果、発光パターン及び受光パターンが合致する場合、ステップS204では、反射光を検出したと判定し、合致しない場合、検出した光は反射光ではないと判定する。ステップS204において、反射光を検出したと判定した場合(S204:YES)、制御部135は、オン信号を出力する(S205)。ステップS205において、非接触接点機構13は、制御部135により、オン信号をエレベータ本体の制御回路へ出力する。ステップS205のオン信号の出力を終了後、非接触接点機構13は、受光待機状態に戻る。
ステップS204において、発光パターン及び受光パターンが合致しないと判定した場合(S204:NO)、ステップS201の受光待機状態に戻る。
以上のようにして、非接触接点機構13は、制御部135が、押しボタンスイッチ1の非接触接点機構13を制御し、非接触接点機構13が発光素子130から発せられた光の反射光を受光素子131が検出したと判定した場合、オン信号をエレベータ本体の制御回路へ出力する。
<変形例>
本願記載の押しボタンスイッチ1は、仕様、規格、用途等の諸条件に応じて適宜変形した実施形態として実現することが可能である。本願記載の押しボタンスイッチ1の無数にある変形例の一部の数例について説明する。
本願記載の押しボタンスイッチ1は、仕様、規格、用途等の諸条件に応じて適宜変形した実施形態として実現することが可能である。本願記載の押しボタンスイッチ1の無数にある変形例の一部の数例について説明する。
図13及び図14は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の一例を模式的に示す概略断面図である。図13及び図14は、発光素子130及び受光素子131、発光光路134b及び受光光路134c、発光レンズ132及び受光レンズ133、並びに発光素子130から発せられ受光素子131が検出する光を模式的に示している。図13及び図14では、発光レンズ132及び受光レンズ133として、凸レンズを使用した形態を例示している。図13に例示する形態において、発光レンズ132は、発光光路134b側となる入射側にのみ光を屈折させる屈折面が形成された凸レンズである。また、受光レンズ133は、受光光路134c側となる出射側にのみ屈折面が形成された凸レンズである。図14に例示する形態において、発光レンズ132は、発光光路134b側となる入射側及び外部側となる出射側の両面に光を屈折させる屈折面が形成された凸レンズである。また、受光レンズ133は、外部側となる入射側及び受光光路134c側となる出射側の両面に屈折面が形成された凸レンズである。図13及び図14の比較で明らかなように、発光レンズ132及び受光レンズ133の形態により、光の光路が異なるものとなり、これにより設定される検出領域も変化する。図13に例示する形態に比べて、図14に例示する形態は、押しボタン10に近い位置に検出領域を設定することができる。例えば、押しボタン10の外形が大きく、発光レンズ132及び受光レンズ133の配置間隔が長くなる場合、検出領域は、押しボタン10から遠い位置に設定される。設定された検出領域が、実用上、押しボタン10に近付けることが好ましい場合、図14に例示するように、両面に屈折面が形成された凸レンズを用いることで、検出領域の設定範囲を押しボタン10側に近付けることが可能である。特に、図14に例示する発光レンズ132及び受光レンズ133は、外部側が斜面として形成されているため、斜面の角度を適宜設定することにより、最適な検出領域を設定することが可能となる。
図15は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の一例を模式的に示す概略断面図である。図15は、発光素子130及び受光素子131、発光光路134b及び受光光路134c、発光レンズ132及び受光レンズ133、並びに発光素子130から発せられ受光素子131が検出する光を模式的に示している。図15に例示する形態において、発光側は、発光素子130から発せられた光のうち正面方向から角度を付けて出射された光が発光光路134b内で反射を重ね、発光レンズ132を通過せずに外部に出射している。また、受光側は、受光レンズ133を通過せずに外部から入射した光が、受光光路134c内で反射を重ね受光素子131にて検出している。発光レンズ132を通過せずに出射した光及び受光レンズ133を通過せずに入射した光が多いと検出領域の設定精度が低下する。そこで、発光レンズ132及び発光光路134b並びに受光レンズ133及び受光光路134cの大きさ、配置位置等の設計要素を調整することにより、図15に例示する状況の発生が抑制され、検出領域の設定精度を高めることができる。
図16は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の一例を模式的に示す概略断面図である。図16は、発光素子130及び受光素子131、発光光路134b及び受光光路134c、発光レンズ132及び受光レンズ133、並びに発光素子130から発せられ受光素子131が検出する光を模式的に示している。図16は、押しボタンスイッチ1の設計上、発光レンズ132及び受光レンズ133を通過しない光の発生を避けられない場合の変形例を示している。図16に例示する押しボタンスイッチ1は、筒状をなす発光光路134bの内壁の中央近傍に、内側に向けて突出する階段状の突出部134dが形成されている。発光素子130から発せられた光のうち、正面方向へ向けて出射された光は、発光レンズ132を通過して外部へ出射し、正面方向から角度を付けて出射された光は突出部134dにより遮断される。図16に例示する押しボタンスイッチ1は、発光光路134bの突出部134dにより、発光レンズ132を通過せずに外部へ出射する方向の光を遮断することができる。また、図16に例示する押しボタンスイッチ1は、筒状をなす受光光路134cの内壁の中央近傍に、内側に向けて突出する階段状の突出部134dが形成されている。受光レンズ133を通過せずに受光路に入射した光は、突出部134dにより遮断される。以上のように、図16に例示する押しボタンスイッチ1は、検出領域の設定精度を高めることができる。
図17は、本願記載の押しボタンスイッチ1が備える非接触接点機構13の一例を模式的に示す概略断面図である。図17は、発光素子130及び受光素子131、発光光路134b及び受光光路134c、発光レンズ132及び受光レンズ133、並びに発光素子130から発せられ受光素子131が検出する光を模式的に示している。図17は、図16に例示した突出部134dの他の形態である。図17に例示する突出部134dは、正面方向に対する傾斜面として形成されている。図17に例示する傾斜面として形成された突出部134dでも、図16に例示した突出部134dと同様の効果を奏する。
図18は、本願記載の押しボタンスイッチ1の外観の一例を示す概略斜視図である。図8は、押しボタンスイッチ1の外形状を変形した他の形態である。なお、図18では、開扉記号等の形状を模した表記部100を省略して示している。図18に例示する押しボタンスイッチ1は、筐体11が略直方体状に形成されており、筐体11の前面に配置された押しボタン10の形状は、押込方向を視る前方からの視線で略正方形状に形成されている。筐体11の前面の右上側の頂点近傍は、発光レンズ132が配置された発光位置となっており、左下側の頂点近傍は、受光レンズ133が配置された受光位置となっている。図18に例示する形態においても、発光レンズ132及び受光レンズ133は、押しボタン10の縁部の外側に配置されているため、操作者による押しボタン10に対する押込操作で、指先が触れることがなく、指先の脂等の付着物の付着を抑制することが可能である。また、押しボタン10の外縁の形状が、回転対称形状の略正方形状であるため、発光位置及び受光位置を結ぶ線分の中点は、回転対称の対称の中心と略一致するように形成されている。従って、本願記載の押しボタンスイッチ1は、発光位置及び受光位置を結ぶ線分の中点を、表記部100の中心となる回転対称の対称の中心と一致させることにより、表記部100に近付く指先を的確に検出することが可能となる。押しボタン10の外縁の形状を長方形等の他の回転対称の形状に形成した場合でも同様の効果が得られる。また、押しボタン10の外縁の形状を線対称の形状とし、線対称の対称軸が押しボタン10上に位置するように設計する等、様々な形態に展開することが可能である。
以上のように、本願記載の押しボタンスイッチ1は、押込可能な押しボタン10を用いた機械接点機構12と、発光素子130及び受光素子131を用いた非接触接点機構13とを備え、受光素子131は、発光素子130から発せられて人の指先等の対象物で反射した光を検出する。これにより、本願記載の押しボタンスイッチ1は、押しボタン10の押込操作だけでなく、対象物による反射光の検出による非接触での操作を可能とする等、優れた効果を奏する。非接触接点機構13による検出は、利便性の向上の他、直接接触を回避することによる衛生面の向上、更には、機械の動作回数の低減による故障の抑制等の様々な効果を奏する。
また、本願記載の押しボタンスイッチ1は、発光レンズ132及び受光レンズ133の配置及び形状により、発光素子130が発した光の照射範囲を限定し、更に、受光素子131が受光する光の範囲を限定する。本願記載の押しボタンスイッチ1は、照射範囲及び受光範囲を限定することにより、対象物の検出領域を設定する。具体的には、押しボタン10の前面近傍が検出領域から外れ、また、押しボタン10から所定距離以上離れると、検出領域から外れるように設定する。更に、正面方向に対して直交する上下左右方向も検出領域が狭くなっている。押しボタン10の表面を含む前面近傍が検出領域から外れていることにより、例えば、触覚にて押しボタン10の位置を認識する視覚障害者等の人の操作に対して、誤検出を防止することが可能である。押しボタン10から所定距離以上離れると検出領域から外れることにより、接近していない対象物に反応した誤検出を防止することが可能である。本願記載の押しボタンスイッチ1は、上下左右方向の検出領域を狭めることにより、他の押しボタン10に接近する指に反応する等の誤検出を防止することが可能である等、優れた効果を奏する。
更に、本願記載の押しボタンスイッチ1は、押しボタン10の縁部の外側に発光位置及び受光位置を配置する。これにより、本願記載の押しボタンスイッチ1は、操作者による押しボタン10に対する押込操作で、指先が触れることがないため、指先の脂等の付着物の付着を抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。
更に、本願記載の押しボタンスイッチ1は、発光位置及び受光位置を結ぶ線分の中点を、表記部100の中心となる回転対称の対象の中心と一致させるように設計することにより、表記部100に近付く指先を的確に検出することが可能となる等、優れた効果を奏する。
更に、本願記載の押しボタンスイッチ1は、筒状をなす発光光路134b及び受光光路134cの内側に突出する突出部134dが形成することにより、検出領域の設定精度を高めることが可能である等、優れた効果を奏する。
本発明は、以上説明したそれぞれの実施形態に限定されるものではなく、他の様々な形態に展開することが可能である。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の技術範囲は、請求の範囲によって説明するものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、請求の範囲の均等範囲に属する変形及び変更は、全て本発明の範囲内のものである。
例えば、前記実施形態では、エレベータの操作用スイッチとして適用する形態を示したが、本発明はこれに限るものではなく、エレベータの操作用スイッチ以外の押しボタンスイッチ1、例えば、産業用ロボットの操作用スイッチ等の様々な押しボタンスイッチ1として適用することが可能である。
1 押しボタンスイッチ
10 押しボタン
100 表記部
11 筐体
12 機械接点機構
120 可動接点
121 固定接点
122 付勢部材
13 非接触接点機構
130 発光素子
131 受光素子
132 発光レンズ
133 受光レンズ
134 光路部材
134a 遮光部
134b 発光光路
134c 受光光路
134d 突出部
135 制御部
10 押しボタン
100 表記部
11 筐体
12 機械接点機構
120 可動接点
121 固定接点
122 付勢部材
13 非接触接点機構
130 発光素子
131 受光素子
132 発光レンズ
133 受光レンズ
134 光路部材
134a 遮光部
134b 発光光路
134c 受光光路
134d 突出部
135 制御部
Claims (8)
- 押込可能な押しボタン、前記押しボタンに連動する可動接点、及び前記可動接点の動作により前記可動接点が接離する固定接点を備える押しボタンスイッチであって、
光を発する発光素子と、
光を検出する受光素子と
を備え、
前記発光素子から発せられた光を外部へ照射する発光位置及び前記受光素子が検出する光を外部から受光する受光位置は、押込方向を視る視線で、前記押しボタンの縁部の外側に配置されており、
前記受光素子は、前記発光素子から発せられた光が、前記押しボタンの押込の反対方向側の空間に設定される検出領域内の対象物で反射した光を検出するように配置されている
ことを特徴とする押しボタンスイッチ。 - 請求項1に記載の押しボタンスイッチであって、
押込方法を視る視点で、前記発光位置及び前記受光位置を結ぶ線分の中点は、前記押しボタン上に位置する
ことを特徴とする押しボタンスイッチ。 - 請求項2に記載の押しボタンスイッチであって、
押込方向を視る視点での、前記押しボタンの外縁の形状は回転対称であり、
前記発光位置及び前記受光位置を結ぶ線分の中点は、回転対称の対称の中心と略一致する
ことを特徴とする押しボタンスイッチ。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の押しボタンスイッチであって、
前記発光素子から発せられた光を通す発光光路と、
前記発光位置に配置され、前記発光光路を通った光を屈折させる発光レンズと、
前記受光素子が検出する光を通す受光光路と、
前記受光位置に配置され、外部からの光を屈折させて前記受光光路を通す受光レンズと
を備えることを特徴とする押しボタンスイッチ。 - 請求項4に記載の押しボタンスイッチであって、
前記発光レンズ及び前記受光レンズのうち少なくとも一方は、出射側又は入射側に、光を屈折させる屈折面が形成されている
ことを特徴とする押しボタンスイッチ。 - 請求項4に記載の押しボタンスイッチであって、
前記発光レンズ及び前記受光レンズのうち少なくとも一方は、出射側及び入射側の両面に、光を屈折させる屈折面が形成されている
ことを特徴とする押しボタンスイッチ。 - 請求項4乃至請求項6のいずれか1項に記載の押しボタンスイッチであって、
前記発光光路及び前記受光光路のうち少なくとも一方は、内側に突出する突出部が形成された筒状をなす
ことを特徴とする押しボタンスイッチ。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の押しボタンスイッチであって、
前記発光素子を所定の発光パターンで発光させる手段と、
前記受光素子が検出した光の受光パターンを、前記発光パターンと比較する手段と、
前記受光パターンが、前記発光パターンと合致した場合に、前記発光素子から発した光の反射光を検出したと判定する手段と
を備えることを特徴とする押しボタンスイッチ。
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