JP3234528U - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学式タッチレスセンサによる誤検出を抑制するセンサ装置を提供する。
【解決手段】センサ装置は、相互に対となる発光素子１０と受光素子２０とが、発光素子の発光面１１と受光素子の受光面２１とが同一方向を向いて並置され、発光素子からの照射光が物体に反射した反射光を受光素子が検出することにより、非接触で物体の接近を検出する光学式タッチレスセンサと、発光素子の発光面及び受光素子の受光面よりも発光素子からの照射光の照射方向側に配置された、発光面及び受光面に対して離間する方向に延びる所定の高さを有する遮光壁と、を備える。
【選択図】図１

Description

本考案は、センサ装置にかかり、特に、光学式タッチレスセンサを備えたセンサ装置に関する。

特許文献１に記載のような人体の接近を検出する光学式タッチレスセンサが知られている。光学式タッチレスセンサは、発光素子となるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）（発光ダイオード）と、受光素子となるＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）（フォトダイオード）と、が対を成し、ＬＥＤの発光面とＰＤの受光面とが同一方向を向いて並置され、１つのパッケージとして構成される。かかる構成により、光学式タッチレスセンサでは、ＬＥＤからの照射光が人物の指などで反射し、かかる反射光をＰＤで検出することで、人体の接近を検出している。このような光学式タッチレスセンサをスイッチや操作ボタンに利用することで、人物は指などでスイッチや操作ボタンに直接接触することなく、非接触で操作することが可能となる。

そして近年では、感染症対策や衛生のために、各種スイッチや操作ボタンを指で直接触れることを避けることが要求されており、光学式タッチレスセンサの利用が望まれている。一例として、エレベータ、自動販売機、券売機などをはじめ様々な機器の操作ボタンに、光学式タッチレスセンサを利用することが望まれている。

特開２０１５−８７１２３号公報

ここで、上述したエレベータなどの機器に搭載される操作ボタンは、複数が密集して配列されることがある。つまり、操作ボタンとして光学式タッチレスセンサを利用する場合には、光学式タッチレスセンサ同士が近接して配置されることとなる。すると、一つの光学式タッチレスセンサのＰＤが、対をなさない他の光学式タッチレスセンサのＬＥＤからの光に対する反射光を検出してしまうことがあり、誤検出のおそれが生じうる。

また、複数の光学式タッチレスセンサが近接して配置されていない場合であっても、ＬＥＤの発光口やＰＤの受光口の前面に機器のケースなどの構造物を配置した場合に、かかる構造物にＬＥＤからの照射光が反射して、かかる反射光をＰＤが検出してしまうおそれがある。すると、ケースなどの構造物の位置が制約され、光学式タッチレスセンサを用いた機器の構造の自由度が低下する、という問題も生じうる。

このため、本考案の目的は、上述した課題である、光学式タッチレスセンサによる誤検出が生じることと、光学式タッチレスセンサを用いた機器の構造の自由度が低下すること、を解決することができるセンサ装置を提供することにある。

本考案の一形態であるセンサ装置は、
相互に対となる発光素子と受光素子とが、前記発光素子の発光面と前記受光素子の受光面とが同一方向を向いて並置され、前記発光素子からの照射光が物体に反射した反射光を前記受光素子が検出することにより、非接触で物体の接近を検出する光学式タッチレスセンサと、
前記発光素子の前記発光面及び前記受光素子の前記受光面よりも前記発光素子からの照射光の照射方向側に配置された、前記発光面及び前記受光面に対して離間する方向に延びる所定の高さを有する遮光壁と、
を備えた、
という構成をとる。

また、上記センサ装置では、
前記光学式タッチレスセンサの周囲の少なくとも一部を囲うよう前記遮光壁を配置した、
という構成をとる。

また、上記センサ装置では、
前記発光素子の発光面又は前記受光素子の受光面の周囲の少なくとも一部を囲うよう前記遮光壁を配置した、
という構成をとる。

また、上記センサ装置では、
少なくとも２つの前記光学式タッチレスセンサを備え、
少なくとも一方の前記光学式タッチレスセンサと他方の前記光学式タッチレスセンサとの間に前記遮光壁を配置した、
という構成をとる。

また、上記センサ装置では、
前記一方の光学式タッチレスセンサの前記発光素子からの照射光による反射光が、前記他方の光学式タッチレスセンサの前記受光素子に受光されないよう、前記照射光又は前記反射光を遮蔽する前記遮光壁を配置した、
という構成をとる。

また、上記センサ装置では、
前記一方の光学式タッチレスセンサの周囲全体を囲う一方の前記遮光壁と、前記他方の光学式タッチレスセンサの周囲全体を囲う他方の前記遮光壁と、を備えた、
という構成をとる。

また、上記センサ装置では、
前記遮光壁は筒状体で形成されている、
という構成をとる。

本考案は、以上のように構成されることにより、光学式タッチレスセンサによる誤検出を抑制すると共に、光学式タッチレスセンサを用いた機器の構造の自由度の低下を抑制することができる。

光学式タッチレスセンサの構成を示す上面図及び正面から見た断面図である。 光学式タッチレスセンサを複数備えたセンサ装置の構成を示す上面図である。 図２に示したセンサ装置を正面から見た断面図である。 図３に示したセンサ装置の動作を示す図である。 図３に示したセンサ装置の動作を示す図である。

＜実施形態１＞
本考案の第１の実施形態を図１乃至図５を参照して説明する。図１乃至図３は、本実施形態における光学式タッチレスセンサ及びこれを用いたセンサ装置の構成を説明するための図であり、図４乃至図５は、センサ装置の動作を説明するための図である。

図１に、本実施形態におけるセンサ装置に用いる光学式タッチレスセンサの構成を示す。なお、図１の上図には、光学式タッチレスセンサを上方から見た上面図を示し、図１の下図には、光学式タッチレスセンサを正面側から見た断面図を示す。

本実施形態で用いる光学式タッチレスセンサは、物体の接近を検出するための構成として、発光素子となるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）（発光ダイオード）１０と、受光素子となるＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）（フォトダイオード）２０と、を備えている。一例として、ＬＥＤ１０は、９２０ｎｍといった赤外線を使用しており、人物の手や指などの物体に反射し、ＰＤ２０は、その反射光を検出可能なよう構成されている。但し、発光素子と受光素子とは、他の光学素子を利用するものであってもよい。

そして、ＬＥＤ１０とＰＤ２０とは、対を成して構成されており、ＬＥＤ１０の発光面１１とＰＤ２０の受光面２１とが同一方向（図１の下図では上方側）を向いて隣接して並置され、１つのパッケージとして構成される。ＬＥＤ１０の発光面１１は、例えば、図１の下図に示すように、ＬＥＤ１０の周囲を囲う壁面の上端箇所に位置する開口面で形成されている。また、ＰＤ２０の受光面２１は、例えば、図１の下図に示すように、ＰＤ２０の周囲を囲う壁面の上端箇所に位置し、ＰＤ２０の上方の一部を覆うカバー３０の切除部分による開口面で形成されている。光学式タッチレスセンサは、上記構成により、発光面１１及び受光面２１から離間した位置（図１の下図の上方）に人物の指といった物体が位置した際に、かかる物体にＬＥＤ１０からの照射光が反射し、かかる反射光をＰＤ２０が検出することにより、物体の接近を検出することができる。

図２及び図３は、上述した光学式タッチレスセンサを搭載したセンサ装置の構成を示す。図２は、センサ装置を上方から見た上面図を示し、図３は、センサ装置を正面側から見た断面図を示す。

本実施形態におけるセンサ装置は、例えば、複数の操作ボタンを必要とする機器に装備されるものであり、例えば、エレベータ、自動販売機、券売機などの機器の操作パネルに設置される。このため、センサ装置は、光学式タッチレスセンサを複数備えており、図２及び図３の例では、２つの光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂを備えている構成を一例に挙げている。但し、本考案におけるセンサ装置は、光学式タッチレスセンサをいくつ備えていてもよい。また、センサ装置は、いかなる機器に装備されるものであってもよい。

図２及び図３に示すように、センサ装置は、２つの光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂが相互に近接して並置されており、特に、一方の光学式タッチレスセンサ１ＡのＬＥＤ１０及び他方の光学式タッチレスセンサ１ＢのＰＤ２０’が相互に近接して配置されている。そして、センサ装置は、さらに、２つの光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂそれぞれの周囲を囲う遮蔽板２Ａ，２Ｂ（一方の遮光壁２Ａ、他方の遮光壁２Ｂ）を備えている。遮蔽板２Ａ，２Ｂは、図２に示すように、略長方形状である光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂの外形に対応して、端面が中空の略長方形状の筒状体にて形成されている。そして、筒状体である遮蔽板２Ａ，２Ｂをその一端側から光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂに被せることで、各遮蔽板２Ａ，２Ｂの一端側の内部に、各光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂが収容されることとなる。これにより、各光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂの周囲には、発光面１１及び受光面２１よりも照射光の照射方向側に向かって、発光面１１及び受光面２１に対して離間する方向に延びる所定の高さを有する壁面が配置された状態となる。

特に、図３に示すように、一方の光学式タッチレスセンサ１ＡのＬＥＤ１０に対して近接して、所定の高さの壁面が遮蔽板２Ａによって配置され、他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂの受光素子２０’に対して近接して、所定の高さの壁面が遮蔽板２Ｂによって配置されることとなる。なお、遮蔽板２Ａ，２Ｂは、例えば、表面及び内面が黒色で形成されており、ＬＥＤ１０からの照射光及びその反射光を遮蔽する遮光壁として機能する。但し、遮蔽板２Ａ，２Ｂは、必ずしも表面が黒色で形成されていることに限定されず、ＬＥＤ１０からの照射光及びその反射光を遮蔽するよう構成されていれば、いかなる構造であってもよい。

また、遮蔽板２Ａ，２Ｂの高さは、光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂが接近を検出可能な物体の高さ位置よりも低くなるよう設定されたり、相互に近接する一方の光学式タッチレスセンサ１ＡのＬＥＤ１０と他方の光学式タッチレスセンサ１ＢのＰＤ２０’との距離によって設定される。特に、遮蔽板２Ａ，２Ｂは、後述するように、一方の光学式タッチレスセンサ１ＡのＬＥＤ１０からの照射光による反射光が、他方の光学式タッチレスセンサ１ＢのＰＤ２０’に受光されないように配置されていたり、その高さが設定されている。

ここで、上述した構成のセンサ装置によって非接触で物体の近接を検出するときの動作を説明する。まず、図４を参照して、一方の光学式タッチレスセンサ１Ａ上に物体である指Ｆが位置したときの動作を説明する。まず、一方の光学式タッチレスセンサ１ＡのＬＥＤ１０からの照射光のうち、実線矢印で示す光学式タッチレスセンサ１Ａの上方中央付近に照射された照射光は、指Ｆに反射して、その反射光が一方の光学式タッチレスセンサ１ＡのＰＤ２０に検出される。これにより、一方の光学式タッチレスセンサ１Ａ上に位置する指Ｆを、当該一方の光学式タッチレスセンサ１Ａにて検出することができる。

これに対して、一方の光学式タッチレスセンサ１ＡのＬＥＤ１０からの照射光のうち、点線矢印で示す光学式タッチレスセンサ１Ａの左方向つまり他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂ方向に照射された照射光は、指Ｆに反射するものの、その反射光は隣接する他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂに対応して配置された遮蔽板２Ｂによって遮蔽される。これにより、他方の光学式タッチレスセンサ１ＢのＰＤ２０’が、一方の光学式タッチレスセンサ１Ａ上に位置する指Ｆを誤検出することを抑制することができる。また、他方の光学式タッチレスセンサ１ＢのＬＥＤ１０’から照射された照射光のうち、点線矢印で示すように、一方の光学式タッチレスセンサ１Ａ上に位置する指Ｆの方向への照射光は、他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂに対応して配置された遮蔽板２Ｂによって遮蔽される。これにより、他方の光学式タッチレスセンサ１ＢのＰＤ２０’が、一方の光学式タッチレスセンサ１Ａ上に位置する指Ｆを誤検出することを抑制することができる。

次に、図５を参照して、他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂ上に物体である指Ｆが位置したときの動作を説明する。まず、他方の光学式タッチレスセンサ１ＢのＬＥＤ１０’からの照射光のうち、実線矢印で示す光学式タッチレスセンサ１Ｂの上方中央付近に照射された照射光は、指Ｆに反射して、その反射光が他方の光学式タッチレスセンサ１ＢのＰＤ２０’に検出される。これにより、他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂ上に位置する指Ｆを、当該他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂにて検出することができる。

これに対して、他方の光学式タッチレスセンサ１ＢのＬＥＤ１０’からの照射光のうち、点線矢印で示す光学式タッチレスセンサ１Ｂの右方向つまり一方の光学式タッチレスセンサ１Ａ方向に照射された照射光は、指Ｆに反射するものの、その反射光は隣接する一方の光学式タッチレスセンサ１Ａに対応して配置された遮蔽板２Ａによって遮蔽される。これにより、一方の光学式タッチレスセンサ１ＡのＰＤ２０が、他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂ上に位置する指Ｆを誤検出することを抑制することができる。また、一方の光学式タッチレスセンサ１ＡのＬＥＤ１０から照射された照射光のうち、点線矢印で示すように、他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂ上に位置する指Ｆの方向への照射光は、一方の光学式タッチレスセンサ１Ａに対応して配置された遮蔽板２Ａによって遮蔽される。これにより、一方の光学式タッチレスセンサ１ＡのＰＤ２０が、他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂ上に位置する指Ｆを誤検出することを抑制することができる。

以上のように、本考案によると、光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂが複数密集して配列されている場合であっても、遮蔽板２Ａ，２Ｂによって近接する他の光学式タッチレスセンサに対する照射光や反射光が遮蔽されるため、他の光学式タッチレスセンサによる誤検出を抑制することができる。また、光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂの前面側などにケースなどの構造物を配置した場合であっても、構造物による反射光を遮蔽するよう遮蔽板２Ａ，２Ｂを配置することで、誤検出を抑制することができる。その結果、ケースなどの構造物の位置が制約されず、構造の自由度の低下を抑制することができる。

なお、上記では、遮蔽板２Ａ，２Ｂを筒状体で形成する場合を例示しているが、遮蔽板２Ａ，２Ｂは筒状体であることに限定されない。例えば、遮蔽板２Ａ，２Ｂは、環状に形成されている必要はなく、曲面や平面の壁面で形成されていてもよい。この場合、遮蔽板２Ａ，２Ｂは、必ずしも光学式タッチレスセンサ１Ａ，１Ｂの周囲の全てを囲っている必要はなく、周囲の少なくとも一部を囲うよう配置されていてもよい。また、遮蔽板２Ａ，２Ｂは、ＬＥＤ１０の発光面１１又はＰＤ２０の受光面２１の周囲の全て、あるいは、周囲の少なくとも一部、を囲うよう配置されていてもよい。さらに、遮蔽板２Ａ，２Ｂは、光学式タッチレスセンサ自体、発光面１１、受光面２１の少なくとも一部を囲っていなくてもよく、単に、異なる光学式タッチレスセンサの間に立設されていてもよい。例えば、図３の例において、一方の光学式タッチレスセンサ１Ａと他方の光学式タッチレスセンサ１Ｂとの間に、１枚の遮蔽板を配置してもよい。

以上、上記実施形態等を参照して本願考案を説明したが、本願考案は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願考案の構成や詳細には、本願考案の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

１Ａ 一方の光学式タッチレスセンサ
１Ｂ 他方の光学式タッチレスセンサ
１０，１０’ ＬＥＤ
１１ 発光面
２０，２０’ ＰＤ
２１ 受光面
３０ カバー
２Ａ，２Ｂ 遮蔽版
Ｆ 指

Claims (7)

1. 相互に対となる発光素子と受光素子とが、前記発光素子の発光面と前記受光素子の受光面とが同一方向を向いて並置され、前記発光素子からの照射光が物体に反射した反射光を前記受光素子が検出することにより、非接触で物体の接近を検出する光学式タッチレスセンサと、
   前記発光素子の前記発光面及び前記受光素子の前記受光面よりも前記発光素子からの照射光の照射方向側に配置された、前記発光面及び前記受光面に対して離間する方向に延びる所定の高さを有する遮光壁と、
   を備えたセンサ装置。
2. 請求項１に記載のセンサ装置であって、
   前記光学式タッチレスセンサの周囲の少なくとも一部を囲うよう前記遮光壁を配置した、
   センサ装置。
3. 請求項１又は２に記載のセンサ装置であって、
   前記発光素子の発光面又は前記受光素子の受光面の周囲の少なくとも一部を囲うよう前記遮光壁を配置した、
   センサ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のセンサ装置であって、
   少なくとも２つの前記光学式タッチレスセンサを備え、
   少なくとも一方の前記光学式タッチレスセンサと他方の前記光学式タッチレスセンサとの間に前記遮光壁を配置した、
   センサ装置。
5. 請求項４に記載のセンサ装置であって、
   前記一方の光学式タッチレスセンサの前記発光素子からの照射光による反射光が、前記他方の光学式タッチレスセンサの前記受光素子に受光されないよう、前記照射光又は前記反射光を遮蔽する前記遮光壁を配置した、
   センサ装置。
6. 請求項４又は５に記載のセンサ装置であって、
   前記一方の光学式タッチレスセンサの周囲全体を囲う一方の前記遮光壁と、前記他方の光学式タッチレスセンサの周囲全体を囲う他方の前記遮光壁と、を備えた、
   センサ装置。
7. 請求項６に記載のセンサ装置であって、
   前記遮光壁は筒状体で形成されている、
   センサ装置。
   

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