JPH02123896A - 遠隔無接触スイッチ - 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】 本発明は遠隔スイッチ操作の分野に関するー。

特に、本発明は、電子回路に接触することなく、若しく
は電気的接続を行うことなしに、当該回路を制御するス
イッチに関する。

無接触の遠隔スイッチは当該技術分野では周知である。

これらのスイッチに関する平凡な日常的な適用例として
は、車庫の扉開閉装置、及びテレビジョン受像機の遠隔
制御装置がある。これらの適用例では何れも電源付きの
送信機、及び手で持って操作する制御装置が必要である
。

リッソウ（Ｌｉｓｓａｕ）による米国特許出頭第４゜３
０９．７８１号では、赤外線トランシーバの視界内にお
ける対象物の有無を検出する赤外線トランシーバを具え
た、無接触スイッチを開示している。このトランシーバ
は、人体のような対象物から反射する赤外線の信号を送
信する赤外線送信機を含む。このトランシーバは、対象
物からの赤外線反射信号を感知する赤外線受信機も含む
。このリッソウの発明では、遠隔の電力源を必要としな
い利点がある。しかしながら、このトランシーバは赤外
線視界内に対象物が出入りする時に感知するだけである
。このトランシーバは、視界内に留まっている対象物に
対するスイッチ機構としては使用できない。

コンピュータのマウスのような応用例では、マウス装置
は、カーソルの位置を制憐するだけでなく、一定の付加
的な機能を発揮させるために、マウス装置に取付けられ
たスイッチ釦をオペレータが押せるようになっている。

マウス装置は、視界内に留まっている対象物に対するス
イッチとしては役に立たない。

ビデオゲームの応用の多くの場合、利用者は、ゲームで
操作する偉をビデオスクリーン上に配置だけでなく、ロ
ケットを発射し、悪漢を殴るような、ゲームに関係する
或種の他の活動も行わせたいと思うであろう。

本発明者が出願中の米国特許出願第２５８゜１５７号（
本願と共に出願）では、利用者とカーソル制御装置との
間で接触を必要としないカーソル制御装置を開示してい
る。しかし、カーソルを配置することに対して上述のよ
うな補助的な操作の制御を行うためには、オペレータが
スイッチ、若しくはその他の制御装置を作動させる必要
がある。

上述したリッソウの特許にあるようなスイッチは、オペ
レータがスイッチ機構を作動させるためにカーソル制御
領域に手を出し入れしなければならないので、上記のよ
うな制御に使用できない。手を出し入れすることによっ
て、望ましくないこのような制御を行うために、必然的
にビデオ表示スクリーン上のカーソルの位置を変化させ
てしまうことになろう。

ここで必要となる物は、カーソル制御領域内で作動する
無接触スイッチ機構である。

本発明は、赤外線放射を送信するための赤外線送信機を
含む遠隔無接触スイッチである。

このスイッチは、赤外線放射に対して反射する表面を持
った遠隔対象物を有する。このスイッチは、反射赤外ｌ
／ｓ信号を形成するために、赤外線送信機に向けて、赤
外線放射に対して反射性のある表面の位置を選択的に定
める装置を包含する。このスイッチは、上記の反射赤外
線信号を受信するために、赤外線受信機を具えている。

第１Ａ図、及び第１Ｂ図は、本発明の好ましい実施例の
動作状態の図解である。第１Ａ図では、スイッチは未だ
押し込まれてはおらず、したがって赤外線放射の一部の
みしか反射していない。第１Ｂ図では、オペレータのＷ
ｔ指でスイッチ釦を押し込んだことによって、赤外線放
射を極めて多く反射するようになった状態を示している
。

第１Ａ図は、赤外線送信機１２．及び赤外線受で８機１
４を有する赤外線トランシーバ１０を示す。赤外線送信
機１２は、放射線波１６で示す赤外線放射を送信する。

オペレータの手１８は、ここで示すように赤外線トラン
シーバ１０の上の赤外線視界場内に位置する。オペレー
タの手１８は、本発明者が出願中の米国特許出願第２５
８．１５７号（本願と共に出ｗ４）で開示しているカー
ソル制御装置の視界場内に置くこともできる。

オペレータの手１８は、スイッチ装置２０を支えている
。このスイッチ装置２０は、ハウジング２２、及びスイ
ッチ２４を含有する。

これ以外の実施例として、オペレータの１本の指、若し
くは数本の指で操作するスイッチを含ませることもでき
る。複数のスイッチ釦を有する実施例では、それぞれの
釦が独特の反射器を動作するようにしても良い。それぞ
れの反射器は、反射放射量を増加させて異なった事象を
起動するように付加的に用いても良い。若しくは、それ
ぞれの反射器が、種々の信号事象に対して赤外線スペク
トルを異なった部分で反射するようにしても良い。第１
Ａ図において、オペレータの親指は、ここで示すように
、スイッチ釦２４が伸び切った状態になるように弛緩し
ている。したがって、オペレータの主動スイッチ装置２
０からの反射赤外線放射は、このような表面から通常反
射するものに限られる。反射赤外線放射信号２６Ａは、
波線間の間隔が広い比較的弱い信号として示しである。

第１Ｂ図は、オペレータが親指でスイッチ２４を押し込
んだ状態を示す。以下に述べるように、この動作によっ
て、赤外線トランシーバ１０の視界内に赤外線反射表面
を送り出し、第１Ｂ図で強い信号２６Ｂとして示すよう
に、反射赤外線信号強度を極端に強める。

本発明者が出願中の米国特許出願に述べているように、
反射放射の特定の強度しきい値を感知するように、本発
明に関連する受信機の回路を制御することができる。こ
れに替えて、特定の持続時間中に生じる特定の量の反射
赤外線放射の変化を感知して切り替えるスイッチとして
動作するように、この回路を制御することもできる。マ
イクロプロセッサ、若しくはミクロ制御集積回路素子の
ような技術で、このような制御を作動させることもでき
る。

第２Ａ図は、本発明の好ましい実施例の断面図を示す。

スイッチ装置４０は、プランジャ４２、ハウジング４６
、ばね４８、及び逆圧射鏡５６を含む４個の主要部品で
構成される。

このプランジャは、オペレータの親指に対する交差状の
先端部４４を有するプランジャ軸から成る。この交差状
の先端部は、また、ばね４８がプランジャ軸から抜は落
ちることも防ぐ。プランジャの交差状の先端部４４の反
対側の端は、主プランジヤ４２と平行な軸をずらした主
プランジャ枝５２を有する。もう１つの交差状部５０は
、プランジャがプランジャハウジング４６から抜は落ち
るのを防ぐ。

プランジャハウジング４６は、管状であることが望まし
い、プランジャ軸４２は、プランジャハウジング４６の
中に配置しである。

プランジャハウジング４６は、スイッチ釦４４から離れ
た方のプランジャハウジングの末端で、図に示すように
、より大きな直径になって外側に張り出している。ばね
４８は、プランジャ４２の中心軸を取り巻き、ハウジン
グ４６に対してスイッチ釦４４を押すことによって、プ
ランジャがハウジング４６の張り出し部分に交差状部５
０を押しつけるようにする。オペレータは、ハウジング
４６を支えながら親指でスイッチ釦４４を押すことによ
って、ばね４８を圧縮することができる。

平面状の円盤５６は、ハウジング端に架かる軸５８上で
回転できるように取付けられている。この円盤の片面は
反射物質で覆っである。

この反射物質は逆反射性の物質が望ましい。

逆反射性の物質は、通常の鏡が光を反射する方法と異な
り、赤外線、及びその他の光をその入射した方向に反射
する。この方法によると、本発明を用いた用途で、プラ
ンジャをスイッチとして動作させるに際して、オペレー
タはプランジャ装置の方向を正確に定める必要がない。

Ｕ型のビン６０は、円盤５６に係合し、また、プランジ
ャ機構の軸をずらしたプランジャ枝５２の一端にある孔
をも動きやすい状態で通り抜けている。

第２Ｂ図は円盤５６の上面を示す。軸５８は、図に示す
ように、円盤を貫通し１、円盤の両端から突き出ている
。円盤にみぞ穴６８が切ってあり、プランジャ機構の軸
をずらしたプランジャ枝５２がそこを通り抜けられるよ
うになっている。Ｕ型のビン６０は、図に示すようにみ
ぞ穴６８をまたぐように配置してあり、軸をずらしたプ
ランジャ枝５２及び円＠５６の間の接続は円盤５６の面
から外れる。

第２Ｃ図は、スイッチ釦４４を押した後のプランジャス
イッチ機構４０を示す。ばね４８はハウジング４６及び
スイッチ釦４４の間で圧縮される。プランジャの軸をず
らしたプランジャ枝５２は、円盤の回転軸５８から軸を
ずらした軸６０で結合しであるので、円盤は軸５８で回
転する。その時、円盤５６の反射面６４は、プランジャ
機構の一端で完全に露出する。

オペレータが第１Ａ図、及び第１Ｂ図に示すように赤外
線トランシーバの上部に手を置くと、オペレータの手に
向かって発信されトランシーバに反射した赤外線１８号
は、特定の測定可能な値となる。スイッチ釦４４を押す
と、反射赤外線信号は際だって増加する０本発明者が出
願中の米国特許出願第２５８，１５７号（本願と共に出
願）で開示しているような受信回路は、予め定めた特定
の強度の信号を予測できるように、制御することができ
る。この電子回路に望ましいあらゆる応答を触発するた
めに、受信赤外線信号のしきい値の交さを用いることが
できる。また、望ましい応答を触発するために、受ｆｌ
　ｆａｔ号の特定の変化を感知するように受信回路を制
御することもできる。

第３図は、本発明のスイッチ装置の代替的な実施例の断
面図を示す。オペレータの手を快適に受は止められるよ
うなくぼみ１２８を付けたハウジング１２２を示しであ
る。ハウジングは、くぼみ１２８の部分以外では全般的
に円筒形になっている。スイッチ釦１２４は軸１３０に
結合している。軸１３０は、スイッチ釦１２４の底部か
らスイッチハウジング１２２の中へ延長している。スイ
ッチ釦１２４はハウジング１２２の一端の開口部がら突
き出ている。スイッチ釦１２４に付いている、スイッチ
ハウジング１２２の内部に配置されたフランジ１３２は
、スイッチ釦１２４がスイッチハウジング１２２から突
き抜けるのを防ぐ。

スイッチハウジング１２２は、スイッチハウジング１２
２の中心に配置された横断支持組子１３４を持っている
。この組子の中心部に、軸１３０が通り抜ける穴が明け
である。

フランジ１３６が軸１３０に結合してあり、組子と釦１
２４の間に配置されている。ばね１３８が、軸１３０を
取り巻き、がっ、スイッチハウジング１２２を突き抜け
る開口部の内部端に対して、スイッチ釦１２４のフラン
ジ１３２で拡張した部分を突き当てるように、フランジ
１３６と横断支持組子１３４の間に配置しである。軸１
３０の、スイッチ釦１２４から離れた末端部には、並目
ねじが切っである。

回転組子１４０は、その底部端に結合する円盤１４２を
持つ、円筒状の組子である。この円盤の半分に赤外線反
射物質１４４が被覆しである。この反射物質１４４は逆
反射性の物であることが望ましい。円盤１４２の残りの
半分は赤外線光線に対して大幅に反射が少ない。

ハウジング１２２のスイッチ釦１２４の反対側の端部の
半分は、開いていて、もう半分はスイッチハウジングの
ボデーの一部によって閉じている。回転組子が回転する
と、最初に円盤１４２の反射性の部分、次に非反射性の
部分が上記の開口部に露出する。円盤の回転量を制限す
るため、ハウジングの協同ストップ１４８支持される、
ストップ１４６を用意して置いても良い。軸受はスタブ
１５０は、円盤１４２の中心にある穴で受は止められ、
逆転防止装置で支持される。この穴、及び円盤の反対側
には、回転組子１４０の中に中心軸がある。この中心軸
は、軸１３０の並目ねじ末端部を受は入れるねじを持っ
ている。

スイッチ釦１２４を押すことによって、上記のねじ末端
部が回転組子１４００ねじを通り抜ける。これによって
回転組子１４０の回転を生じ、円盤１４２を回す、スイ
ッチハウジング１２２の端部の開口部を通じて反射面１
４４を露出させるように、ストップ１４６がストップ１
４８に近づく。スイッチ釦１２４への圧力を弛めること
によって、フランジ１３６を押しているばね１３８がス
イッチ釦１２４をスイッチハウジングの外側へ向かって
押し戻し、その結果、反射面１４４をスイッチハウジン
グ１２２の端部の閉じた部分の中に引っ込ませる。

第４Ａ図は、好ましい実施例の送信機を示す。この送信
機は、３個の選択副書回線、ＴＡ、ＴＢ、及びＴｅ３更
に抑止回線ＴＩを有する８個のマルチプレクサ１００の
１個を含む。抑止口１＠ＴＩは必要に応じてマルチプレ
クサを無能化する。８個の出力のための回路は、それぞ
れの出力回路が相互に同一であることが望ましい。この
回路図では、不必要に複雑になるのを避けるため、８個
の出力回路の３個だけを示している。制御回線は、第４
Ｃ図に示す中央処理装置（ＣＰＵ）で制御することが望
ましい。

入力用ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタは入力用ボー
ト１０２に結合しである。トランジスタＱ２のコレクタ
は正電圧Ｖに、かつトランジスタＱ２のペースは電流制
限バイアス用抵抗器Ｒ１に結合しである。このバイアス
用抵抗器は、手に入り易い任意の１キロヘルツ矩形波信
号源に結合しである。

マルチプレクサ１００の出力のそれぞれは、適切な出力
回路に結合しである。８個の出力回路のそれぞれは相互
に同一である。マルチプレクサの第１の出力は適切なＮ
ＰＮトランジスタＱ１のベースに結合しである。トラン
ジスタＱ１のエミッタは接地してあり、コレクタは赤外
線発光ダイオードＬＥＤ　１のアノードに結合しである
。ＬＥＤ　１からＬＥＤ８まではすべて、第２の電流制
限バイアス用抵抗器Ｒ２を通じて正電圧電源Ｖに結合し
である。

選択チャネルＡ、Ｂ、及びＣは、それぞれ単独に、マル
チプレクサ１００の８個の出力の中で動作させるべき１
個を選択する。入力トランジスタＱｌ、及び選択された
出力トランジスタＱ２は、選択された発光ダイオードＬ
ＥＤＩを駆動するために、ダーリントン組み合わせの形
で協同して動作する。

第４Ｂ図は、好ましい実施例の受信機の回路を示す、受
信機で受けた赤外線光線は、８個のホトトランジスタＱ
３の中の適切な１個に当たる。ホトトランジスタＱ３は
ホトダイオードで代替することもできる。８個の入力の
それぞれの回路は、各入力回路相互に同様であることが
望ましい。この回路図では、不必要に捏雑になるのを避
けるため、８個の入力回路の２個だけを示している。マ
ルチプレクサ回路ＲＡ、ＲＢ、及びＲＣに対する３　１
１Ｉの制御回線は、８個の入力回路の中の適切な１個を
選択する。制御回線は第４Ｃ図に示す中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）で制御することが望ましい。受イ８機マルチプレ
クサを必要に応じて停止させるために、抑止回線ＲＩが
与えられている。

ホトトランジスタＱ３のエミッタは負電圧電源−■２に
結合しである。ホトトランジスタＱ３のコレクタは、電
流制限バイアス用抵抗器Ｒ３を通じて正電圧電源Ｖｌに
結合しである。また、ホトトランジスタＱ３のコレクタ
は、低周波ハムを減少させ、かつ、ホトトランジスタの
利得の差異に起因する直流残留偏差を減結合させるため
に、コンデンサＣ１、及び抵抗器Ｒ４で形成される高域
フィルタを通じて、８個のマルチプレクサ１０４の中の
１個のマルチプレクサの、８個の入力の中の１個の入力
に結合する。抵抗器Ｒ４は、マルチプレクサと接地との
間に結合する。

マルチプレクサ１０４の出力は、利得段に対する基準点
を設定する抵抗器Ｒ５に結合する。抵抗器Ｒ５の一端は
接地しである。マルチプレクサの出力はコンデンサＣ２
の第１の端子にも結合する。コンデンサＣ２の第２の端
子は、第１の演算増幅器Ａ１の正極入力、及び抵抗器Ｒ
６の第１の端子に結合する。抵抗器Ｒ６の第２の端子は
接地しである。コンデンサＣ２、及び抵抗器Ｒ６は、演
算増幅器Ａ１の正極入力に対する高域フィルタとして動
作する。

演算増幅器Ａ１の負極入力は、抵抗器Ｒ７、及びコンデ
ンサＣ３の直列接続を通じて接地しである。演算増幅器
Ａ１の負極入力は、また、抵抗器Ｒ８を通じて自身の出
力にも結合する。演算増幅器ＡＩの出力は、第２の演算
増幅器Ａ２の正極入力に結合する。

第２の演算増幅器Ａ２の負極入力は抵抗器Ｒ９に結合す
る。抵抗器Ｒ９のもう一方の端子は、可変抵抗器ＲＩＯ
の摺動端子に結合する。可変抵抗器Ｒ１０の第１の固定
端子は接地してあり、第２の固定端子は負電圧電源−ｖ
２に結合しである。これによって、可変抵抗器の可変分
圧器ネットワークを通じて、第２の演算増幅器Ａ２の負
極入力に適切な電位を供給することができる。

第２の演算増幅器Ａ２の負極入力は、また、抵抗器Ｒ１
１を通じて自身の出力にも結合する。第２の演算増幅器
の出力は、抵抗器Ｒ１２を通じて、アナログ・ディジタ
ル変換器に結合する。第２の演算増幅器に結合していな
い抵抗器Ｒ１２の端子はダイオードＤ１のアノードに結
合する。ダイオードＤ１のカソードは接地しである。

第４Ｃ図は、本発明の好ましい実施例の回路のブロック
図を示す。送信機、及び受信機部分は、単に象徴的に表
現してあり、これらの送信機、及び受信機は、それぞれ
第４Ａ図及び第４Ｂ図に示す物であると解されるべきで
ある。異なった部品を用いた類似の回路を設計すること
ができるが、その場合でも本発明の真意と目的に一致す
るものである。

送ｆｓ機、及び受信機のための、チャネル選択回線Ａ、
Ｂ、とＣ１及び抑止回線は、共に結合してあり、ＣＰＵ
１０６が駆動する。好ましい実施例ではＣＰＵは、アッ
プルＩ！（ＡｐＰｌｅ　Ｉり型である。ＣＰｏ　１０６
は、選択された発光ダイオードＬＥＤＩを駆動するため
の、１キロヘルツ矩形波を発生することにも使用できる
。受ｉＮ機の演算増幅器Ａ２の出力は、アナログ・ディ
ジタル変換器１０８（Ａ／Ｄ変換器）に結合する。Ａ／
Ｄ変換器１０８は、受信機回路が受信した赤外線の強度
を表す８ピツト二進数を形成する。この信号は、ビンＰ
ａＯからＰａ７までを通じて、ＣＰＵ　１０６に供給さ
れる。ＣＰＵは、二二に示すように、変換制御回線を通
じてＡ／Ｄ変換器を制御することができる。

ＣＰＵは、上記の８ビツトで動作し、表示装置（ここで
は示していない）を制御するために、出力インタフェー
ス１１０に適切な情報を与える。ＣＰＵ１０６は、ここ
に示すように、初期接続回線（ｈａｎｄｓｈａｋｅ　１
ｉｎｅ）を通じてＡ／Ｄ変換器を制御することができる
。ＣＰＵは、市販のマイクロプロセッサ、若しくはミク
ロ制御集積回路素子で良いが、赤外線放射の特定の強度
、又は赤外線放射の特定の変化の量をアナログ・ディジ
タル変換器を検証することによって感知するようにプロ
グラムできる。

接触無し、若しくは電気的接続無しで電子回路を制御す
ることを目的とした無接触の遠隔スイッチは既に開示さ
れている。当該技術分野で通常の技術力を持った人が本
仕様、及び請求項を読むか、若しくは図面を参照した結
果によってのみ明確にできるような改良、又は変更につ
いては、本発明の真意と目的の範囲内に入るものである
と見なす。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、及び第１Ｂ図は本発明の動作状態の図解、第
２Ａ図、及び第２Ｃ図は本発明の好ましい実施例の断面
図、第３図は本発明の代替的な実施例の断面図、第４Ａ
図は上記の好ましい実施例の送信機の概略図、第４Ｂ図
は上記の好ましい実施例の受信機の概略図、第４Ｃ図は
上記の好ましい実施例のブロック図である。 １０　　　　　赤外線トランシーバ １２　　　　　赤外線送信機 １４　　　　　赤外線受信機 ２０　　　　　スイッチ装置 ６４　１４４　　反射面 ＬＥＤ　　　　　赤外線発光ダイオードＱ１　　　　　
ホトトランジスタ ＝Ｅの浄古く内容に変更なし） Ｆｌ口Ｅ ａ− １ＦＩロト Ｂ Ｆ工６−ヨ ＋ＳＶ 手 続 補 正 平成１年 ４月１４日

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）スイッチ装置であつて、 イ　赤外線信号を送信するための赤外線トランシーバと
   、 ロ　前記信号を反射するための反射面と、 ハ　前記反射面を前記赤外線信号に対して選択的に対面
   させ、かつそれによって反射赤外線信号を形成するため
   の機械装置と、 ニ　前記反射赤外線信号を受信するための赤外線受信機
   とから成るスイッチ装置。
2. （２）請求項１記載の装置であって、前記反射面が十分
   に平坦な反射面から成るスイッチ装置。
3. （３）請求項２記載の装置であって、前記反射面が逆反
   射性であるスイッチ装置。
4. （４）請求項３記載の装置であって、前記赤外線送信機
   が赤外線発光ダイオードから成るスイッチ装置。
5. （５）請求項３記載の装置であつて、前記赤外線受信機
   がホトダイオードから成るスイッチ装置。
6. （６）請求項３記載の装置であって、前記赤外線受信機
   がホトトランジスタから成るスイッチ装置。
7. （７）請求項２記載の装置であって、前記表面が、表面
   を赤外線信号に選択的に対面させるために、該表面に十
   分に平行な軸の周りで回転するスイッチ装置。
8. （８）請求項２記載の装置であつて、前記反射面が非反
   射性の部分を持った回転する表面被覆上に配置されてお
   り、かつ、該回転表面が、部分的に非回転の表面で覆わ
   れていて、表面の反射性の部分を赤外線信号に選択的に
   対面させるために、該表面に十分に直角な軸の周りで回
   転するスイッチ装置。
9. （９）電気スイッチ装置であって、 イ　遠隔用機械装置にして、 ［１］赤外線信号に対し第１の反射率を具えた表面を選
   択的に対面させるための機械装置と、 ［２］赤外線信号に対し第２の反射率を具えた表面とか
   ら成る遠隔用機械装置と、 ロ　主装置にして、 ［１］前記機械装置に向けられた赤外線信号を送信する
   装置と、 ［２］前記機械装置に応答して、該機械装置から反射す
   る第１の強度、又は第２の強度の赤外線信号を受信する
   装置 とから成る主装置と、 ハ　前記受信赤外線信号に応答して切り替えスイッチ信
   号を発生するための装置 とから成る電気スイッチ装置