JPH08287770A - 操作スイッチ装置 - Google Patents
操作スイッチ装置Info
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- JPH08287770A JPH08287770A JP9230895A JP9230895A JPH08287770A JP H08287770 A JPH08287770 A JP H08287770A JP 9230895 A JP9230895 A JP 9230895A JP 9230895 A JP9230895 A JP 9230895A JP H08287770 A JPH08287770 A JP H08287770A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光による操作位置の検出を行う構成を前提と
して、手指による操作指標の操作位置を確実に検出する
ことができるようにする。 【構成】 ケース11の上面開口部には操作面部12a
と光ガイド部12bを一体に有する赤外光に透明な光ガ
イド体12が設けられる。操作面部12aの上面には操
作指標13a〜13dが設けられる。光ガイド部12b
は底面側に反射面が形成され、LED15から水平方向
にレンズ17を介して入射する赤外光を上方に反射して
操作指標13a〜13d部分に垂直に投光する。手指に
よって操作指標部分の投光が遮られると、その反射光が
光ガイド部12b内の反射面で反射されて水平方向に導
かれる。その反射光をPSD16により検出して入射角
度に応じた受光位置から操作された操作指標13a〜1
3dを検出する。光ガイド体12により確実に反射光を
PSD16に導けるので、誤検出がなくなる。
して、手指による操作指標の操作位置を確実に検出する
ことができるようにする。 【構成】 ケース11の上面開口部には操作面部12a
と光ガイド部12bを一体に有する赤外光に透明な光ガ
イド体12が設けられる。操作面部12aの上面には操
作指標13a〜13dが設けられる。光ガイド部12b
は底面側に反射面が形成され、LED15から水平方向
にレンズ17を介して入射する赤外光を上方に反射して
操作指標13a〜13d部分に垂直に投光する。手指に
よって操作指標部分の投光が遮られると、その反射光が
光ガイド部12b内の反射面で反射されて水平方向に導
かれる。その反射光をPSD16により検出して入射角
度に応じた受光位置から操作された操作指標13a〜1
3dを検出する。光ガイド体12により確実に反射光を
PSD16に導けるので、誤検出がなくなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、操作面に複数の操作指
標が表示された操作部を有する操作スイッチ装置に関す
る。
標が表示された操作部を有する操作スイッチ装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】この種の操作スイッチ装置として、例え
ば、浴室,洗面台,医療用機器,工作機械あるいは産業
用車両等に用いられるものでは、その使用環境に対応し
て、防水,防油対策を施す必要があるために、例えば、
図10,図11に示すような構成のものがある。
ば、浴室,洗面台,医療用機器,工作機械あるいは産業
用車両等に用いられるものでは、その使用環境に対応し
て、防水,防油対策を施す必要があるために、例えば、
図10,図11に示すような構成のものがある。
【0003】すなわち、樹脂製のスイッチケース1の上
面には、「A」,「B」,「C」などの文字で示す操作
指標2a,2b,2cが表示されたフィルム2が貼り付
けられている。このフィルム2の各操作指標2a〜2c
の操作部分は、エンボス加工等により突出された状態に
形成されている。また、このフィルム2の各操作指標2
a〜2cの左上部分には操作状態を表示するために透光
性を有するように形成されたインジケータ2dが設けら
れ、スイッチケース1の対応する位置に透光孔1aが形
成されている。
面には、「A」,「B」,「C」などの文字で示す操作
指標2a,2b,2cが表示されたフィルム2が貼り付
けられている。このフィルム2の各操作指標2a〜2c
の操作部分は、エンボス加工等により突出された状態に
形成されている。また、このフィルム2の各操作指標2
a〜2cの左上部分には操作状態を表示するために透光
性を有するように形成されたインジケータ2dが設けら
れ、スイッチケース1の対応する位置に透光孔1aが形
成されている。
【0004】スイッチケース1の内部には、図10中の
A−A線で示す断面を示している図11に示すように、
プリント基板3が配設されており、前記操作指標2aに
対応して金属接点を有するスイッチ4が取り付けられる
と共に、インジケータ2dに対応する各位置にLED5
が配設されている。このスイッチ4はフィルム2の操作
指標2a〜2cを押圧操作すると、下面部に配設された
操作部材6によりその操作力が伝達されて接点がオンす
るようになっている。
A−A線で示す断面を示している図11に示すように、
プリント基板3が配設されており、前記操作指標2aに
対応して金属接点を有するスイッチ4が取り付けられる
と共に、インジケータ2dに対応する各位置にLED5
が配設されている。このスイッチ4はフィルム2の操作
指標2a〜2cを押圧操作すると、下面部に配設された
操作部材6によりその操作力が伝達されて接点がオンす
るようになっている。
【0005】この場合、操作指標2a〜2c部分の操作
によるストロークが小さいため、スイッチ4はモーメン
タリ形のスイッチを用いる必要性がある。また、その操
作状態を保持していることを表示するためにインジケー
タ2dを設けており、このインジケータ2dは、一般に
操作指標2a〜2cの直下部分がスイッチ4で占有され
ていることからその近傍位置として左上部分に設けられ
る構成である。
によるストロークが小さいため、スイッチ4はモーメン
タリ形のスイッチを用いる必要性がある。また、その操
作状態を保持していることを表示するためにインジケー
タ2dを設けており、このインジケータ2dは、一般に
操作指標2a〜2cの直下部分がスイッチ4で占有され
ていることからその近傍位置として左上部分に設けられ
る構成である。
【0006】そして、プリント基板3の下面側は、スイ
ッチケース1の下部開口部からの水等の侵入を防止する
ために樹脂等の充填剤7が配設されている。各スイッチ
4およびLED5の端子はリード線8により充填剤7の
部分を介して外部に導出されている。
ッチケース1の下部開口部からの水等の侵入を防止する
ために樹脂等の充填剤7が配設されている。各スイッチ
4およびLED5の端子はリード線8により充填剤7の
部分を介して外部に導出されている。
【0007】使用者により、操作面1の操作指標2a〜
2cのうちの何れかが押圧操作されると、フィルム2の
下部に設けられた操作部材5を介して対応するスイッチ
4が押圧操作されてその接点間がオンするようになる。
これにより、図示しない外部回路にて、そのとき操作さ
れた内容に応じた制御を行うと共に、LED5に通電点
灯させてインジケータ2dにより表示するようになる。
2cのうちの何れかが押圧操作されると、フィルム2の
下部に設けられた操作部材5を介して対応するスイッチ
4が押圧操作されてその接点間がオンするようになる。
これにより、図示しない外部回路にて、そのとき操作さ
れた内容に応じた制御を行うと共に、LED5に通電点
灯させてインジケータ2dにより表示するようになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでは、以下に示すような不具合が
ある。すなわち、接点を有するスイッチ4をスイッチケ
ース1内に設けるために、フィルム2や充填剤7などを
用いてスイッチケース1内を密封状態にする必要があ
る。この場合、フィルム2は、使用環境の温度変化で内
部の空気が膨張,収縮を起こして呼吸現象が起こると、
内部に水が侵入しやすくなり、防水性が低下する不具合
がある。また、フィルム2は、外部からの損傷を受け易
く、例えば、傷がついり、あるいは薬品等の付着で劣化
し易く、これによって防水性の低下の原因となる不具合
がある。
ような従来構成のものでは、以下に示すような不具合が
ある。すなわち、接点を有するスイッチ4をスイッチケ
ース1内に設けるために、フィルム2や充填剤7などを
用いてスイッチケース1内を密封状態にする必要があ
る。この場合、フィルム2は、使用環境の温度変化で内
部の空気が膨張,収縮を起こして呼吸現象が起こると、
内部に水が侵入しやすくなり、防水性が低下する不具合
がある。また、フィルム2は、外部からの損傷を受け易
く、例えば、傷がついり、あるいは薬品等の付着で劣化
し易く、これによって防水性の低下の原因となる不具合
がある。
【0009】一方、このような構成の操作スイッチ装置
においては、操作面に配置する操作指標を増加させる
と、それだけ使用するスイッチ4の個数も増えるので、
全体のコストを低下させるのが困難となる不具合があ
る。
においては、操作面に配置する操作指標を増加させる
と、それだけ使用するスイッチ4の個数も増えるので、
全体のコストを低下させるのが困難となる不具合があ
る。
【0010】そこで、このような不具合を解消すべく、
例えば、操作面に表示された操作指標を触れる位置まで
指を近付けると、このとき側方から投射されている光を
遮って反射することによりその反射位置を検出して操作
しようとした操作指標を判定しようとするものが考えら
れている。このように、光による操作位置の検出を行う
構成で、接点を有するスイッチをなくして防水構造を簡
単にした操作スイッチ装置を得ることができるようにな
る。
例えば、操作面に表示された操作指標を触れる位置まで
指を近付けると、このとき側方から投射されている光を
遮って反射することによりその反射位置を検出して操作
しようとした操作指標を判定しようとするものが考えら
れている。このように、光による操作位置の検出を行う
構成で、接点を有するスイッチをなくして防水構造を簡
単にした操作スイッチ装置を得ることができるようにな
る。
【0011】しかしながら、このような構成とした場合
には、操作面近傍に手指が近付いたときに、その指の面
で反射する光を検出するために、場合によっては手指の
爪や指の側部に光が当たってしまうために、安定した反
射光が得られなくなることがあり、安定した検出動作が
行えなくなるという不具合がある。
には、操作面近傍に手指が近付いたときに、その指の面
で反射する光を検出するために、場合によっては手指の
爪や指の側部に光が当たってしまうために、安定した反
射光が得られなくなることがあり、安定した検出動作が
行えなくなるという不具合がある。
【0012】本考案は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、接点を有するスイッチをなくして防水
構造を簡単にした光による操作位置の検出を行う構成を
前提として、手指による操作指標の操作位置を確実に検
出することができるようにした操作スイッチ装置を提供
するにある。
で、その目的は、接点を有するスイッチをなくして防水
構造を簡単にした光による操作位置の検出を行う構成を
前提として、手指による操作指標の操作位置を確実に検
出することができるようにした操作スイッチ装置を提供
するにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の操作スイッチ装
置は、操作面に表示された複数の操作指標が基準位置か
ら所定方向に異なる距離を存して配置される操作部と、
前記操作面に略平行で前記基準位置近傍から前記操作指
標が配置されている方向に投光する投光手段と、前記操
作面に略平行で前記操作指標が配置されている方向から
入射する光を受光してその位置を検出する位置検出手段
と、この投光手段からの光を前記操作面の操作指標に略
直交する方向に反射すると共に、その操作面部で反射し
て戻る光を前記位置検出手段に導く光ガイドと、前記位
置検出手段からの検出距離信号に基づいて前記接触操作
された操作指標を判定する判定する判定手段とを設けて
構成したところに特徴を有する(請求項1の発明)。
置は、操作面に表示された複数の操作指標が基準位置か
ら所定方向に異なる距離を存して配置される操作部と、
前記操作面に略平行で前記基準位置近傍から前記操作指
標が配置されている方向に投光する投光手段と、前記操
作面に略平行で前記操作指標が配置されている方向から
入射する光を受光してその位置を検出する位置検出手段
と、この投光手段からの光を前記操作面の操作指標に略
直交する方向に反射すると共に、その操作面部で反射し
て戻る光を前記位置検出手段に導く光ガイドと、前記位
置検出手段からの検出距離信号に基づいて前記接触操作
された操作指標を判定する判定する判定手段とを設けて
構成したところに特徴を有する(請求項1の発明)。
【0014】また、前記位置検出手段を、前記光ガイド
を介して入射する光に対して、距離に応じて受ける光の
軌跡に対応した線に沿って配置することが好ましい(請
求項2の発明)。
を介して入射する光に対して、距離に応じて受ける光の
軌跡に対応した線に沿って配置することが好ましい(請
求項2の発明)。
【0015】そして、前記光ガイドを、前記投光手段お
よび位置検出手段と対向する部位の少なくとも一方にレ
ンズが一体に形成された構成とすることが好ましい(請
求項3の発明)。
よび位置検出手段と対向する部位の少なくとも一方にレ
ンズが一体に形成された構成とすることが好ましい(請
求項3の発明)。
【0016】
【作用および発明の効果】請求項1記載の操作スイッチ
装置によれば、投光手段から出力される光は、光ガイド
を介して操作指標に略直角の方向に投射されるようにな
るので、その光は操作面の操作指標に手指が接触される
とその腹の部分で確実に反射されるようになる。その反
射光は、再び光ガイド内を通って位置検出手段側に導か
れるようになり、位置検出手段はその光の受光位置を検
出し、判定手段は、その受光位置の検出信号に基づいて
光の反射が発生した部位つまりどの操作指標の位置で反
射されてきた光かを判定するようになる。
装置によれば、投光手段から出力される光は、光ガイド
を介して操作指標に略直角の方向に投射されるようにな
るので、その光は操作面の操作指標に手指が接触される
とその腹の部分で確実に反射されるようになる。その反
射光は、再び光ガイド内を通って位置検出手段側に導か
れるようになり、位置検出手段はその光の受光位置を検
出し、判定手段は、その受光位置の検出信号に基づいて
光の反射が発生した部位つまりどの操作指標の位置で反
射されてきた光かを判定するようになる。
【0017】この場合、上述した手指による反射は、操
作面の操作指標に接触した手指の腹の面で起こるので、
反射光が安定した光路を介して位置検出手段側に入射す
ることから、その距離を正確に検出することができるよ
うになり、操作された操作指標を確実に検出することが
できるようになる。
作面の操作指標に接触した手指の腹の面で起こるので、
反射光が安定した光路を介して位置検出手段側に入射す
ることから、その距離を正確に検出することができるよ
うになり、操作された操作指標を確実に検出することが
できるようになる。
【0018】請求項2記載の操作スイッチ装置によれ
ば、投光手段により光ガイドに入射される光は各操作指
標に対応する部分に達したところで反射して操作指標側
に導出されるようになるが、このとき、各操作指標部分
で反射されてくる光は、その操作指標の位置に応じて異
なる距離として検出するように位置検出手段に入射され
ることになるが、その反射光の光路は同時に操作指標の
位置に応じて高さ方向にも異なる光路を経由して位置検
出手段側に向かうようになる。そこで、位置検出手段が
その距離に応じて受ける光の軌跡に対応した線に沿って
配置されているので、各操作指標に対応した位置で光を
受光することができ、確実に操作した位置を検出するこ
とができるようになる。
ば、投光手段により光ガイドに入射される光は各操作指
標に対応する部分に達したところで反射して操作指標側
に導出されるようになるが、このとき、各操作指標部分
で反射されてくる光は、その操作指標の位置に応じて異
なる距離として検出するように位置検出手段に入射され
ることになるが、その反射光の光路は同時に操作指標の
位置に応じて高さ方向にも異なる光路を経由して位置検
出手段側に向かうようになる。そこで、位置検出手段が
その距離に応じて受ける光の軌跡に対応した線に沿って
配置されているので、各操作指標に対応した位置で光を
受光することができ、確実に操作した位置を検出するこ
とができるようになる。
【0019】請求項3記載の操作スイッチ装置によれ
ば、投光手段あるいは位置検出手段の光路に対応して設
ける必要があるレンズを光ガイドに一体に設けているの
で、組み立て時に部品点数が少なくなって工数を削減で
きると共に、光軸調整や位置合わせなどの作業も簡単に
なる。
ば、投光手段あるいは位置検出手段の光路に対応して設
ける必要があるレンズを光ガイドに一体に設けているの
で、組み立て時に部品点数が少なくなって工数を削減で
きると共に、光軸調整や位置合わせなどの作業も簡単に
なる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1ないし
図9を参照して説明する。全体の上面を示す図1,図1
中でA−A線,B−B線,C−C線のそれぞれで示す部
分の断面を示す図2,図3,図4において、矩形状で上
面が開口された樹脂性のケース11の上面部には、赤外
光に対して透明の樹脂からなる光ガイド体12が配設さ
れている。
図9を参照して説明する。全体の上面を示す図1,図1
中でA−A線,B−B線,C−C線のそれぞれで示す部
分の断面を示す図2,図3,図4において、矩形状で上
面が開口された樹脂性のケース11の上面部には、赤外
光に対して透明の樹脂からなる光ガイド体12が配設さ
れている。
【0021】この光ガイド体12は、上面開口部を覆う
操作面部12aと本発明でいうところの光ガイドとして
機能する光ガイド部12bとを一体に形成したもので、
操作面部12aには、赤外光を透過するフィルム13に
「A」,「B」,「C」,「D」の文字で表示された4
つの操作指標13a,13b,13c,13dを直線状
に並べた状態となるように両面テープなどによって取着
されている。そして、この光ガイド体12は、図4にも
示しているように、接着,熱溶着等によりケース11に
取着されている。
操作面部12aと本発明でいうところの光ガイドとして
機能する光ガイド部12bとを一体に形成したもので、
操作面部12aには、赤外光を透過するフィルム13に
「A」,「B」,「C」,「D」の文字で表示された4
つの操作指標13a,13b,13c,13dを直線状
に並べた状態となるように両面テープなどによって取着
されている。そして、この光ガイド体12は、図4にも
示しているように、接着,熱溶着等によりケース11に
取着されている。
【0022】ケース11内の底面部にはプリント基板1
4が配設されている。このプリント基板14の右側部分
には投光手段としての赤外光を投光するLED(発光ダ
イオード)15が支持部15aを介して配設されると共
に、位置検出手段としてのPSD(半導***置検出素
子)16が配設されている。なお、LED15とPSD
16との間には、LED15の直接光がPSD16に入
射するのを防止する遮光板14aが配設されている。
4が配設されている。このプリント基板14の右側部分
には投光手段としての赤外光を投光するLED(発光ダ
イオード)15が支持部15aを介して配設されると共
に、位置検出手段としてのPSD(半導***置検出素
子)16が配設されている。なお、LED15とPSD
16との間には、LED15の直接光がPSD16に入
射するのを防止する遮光板14aが配設されている。
【0023】この場合、LED15は、上述した操作指
標13a〜13dが並べられた直線Lの延長線上の位置
で光ガイド部12bに向けて赤外光を投光するように配
置されている。また、PSD16は、光ガイド部12b
のLED15よりも奥側の位置から出力される赤外光の
入射位置を検出するようになっている。そして、光ガイ
ド部12bのLED15およびPSD16と対向する部
分には光学レンズ体17,18が一体に形成されてい
る。
標13a〜13dが並べられた直線Lの延長線上の位置
で光ガイド部12bに向けて赤外光を投光するように配
置されている。また、PSD16は、光ガイド部12b
のLED15よりも奥側の位置から出力される赤外光の
入射位置を検出するようになっている。そして、光ガイ
ド部12bのLED15およびPSD16と対向する部
分には光学レンズ体17,18が一体に形成されてい
る。
【0024】プリント基板14の光ガイド部12bの下
部に対応する部分には、光ガイド部12b全体を必要に
応じて照明するための3個の可視光LED19a,19
b,19cが配設されており、光ガイド部12bを介し
て投光することにより全体を照明して周囲が暗いときで
も操作指標13a〜13dを見易くしている。また、プ
リント基板14には、各操作指標13a〜13dに対応
して手前側に操作されたこをと示す4個の可視光のオン
照明用LED20a,20b,20c,20dがそれぞ
れ配設されている。
部に対応する部分には、光ガイド部12b全体を必要に
応じて照明するための3個の可視光LED19a,19
b,19cが配設されており、光ガイド部12bを介し
て投光することにより全体を照明して周囲が暗いときで
も操作指標13a〜13dを見易くしている。また、プ
リント基板14には、各操作指標13a〜13dに対応
して手前側に操作されたこをと示す4個の可視光のオン
照明用LED20a,20b,20c,20dがそれぞ
れ配設されている。
【0025】これらオン照明用LED20a〜20d
は、光ガイド部12bに形成された凹部に遮光筒22a
〜22dを挿入固定してその内部に挿通するように配置
されている。そして、これらオン照明用LED20a〜
20dが点灯されると、操作面12aの対応する操作指
標13a〜13dの部分が点灯照明されるようになって
いる。
は、光ガイド部12bに形成された凹部に遮光筒22a
〜22dを挿入固定してその内部に挿通するように配置
されている。そして、これらオン照明用LED20a〜
20dが点灯されると、操作面12aの対応する操作指
標13a〜13dの部分が点灯照明されるようになって
いる。
【0026】また、プリント基板14には、後述する判
定手段としての判定回路23が配設されており、LED
15の投光制御およびPSD16の受光信号に基づく位
置検出および操作された操作指標13a〜13dの判定
を行うようになっている。
定手段としての判定回路23が配設されており、LED
15の投光制御およびPSD16の受光信号に基づく位
置検出および操作された操作指標13a〜13dの判定
を行うようになっている。
【0027】図5は、光ガイド体12の光ガイド部12
bの構成を詳細に示すもので、同図(a),(b),
(c)により平面,立面,側面のそれぞれを示してい
る。光ガイド部12b部分は、直方体状をなす形状で底
面側に傾斜をつけた反射面24が形成されている。この
反斜面24は、実際には、その断面形状が図6に示すよ
うに細かい凹凸を有する面に加工されている。そして、
光ガイド部12bに水平方向から入射する光に対して4
5°に傾斜された多数の反射面部24aにより上方に向
けて反射させ、逆に上方から下方に向けて入射されてく
る光を水平方向に反射させてPSD16側に導くように
なっている。
bの構成を詳細に示すもので、同図(a),(b),
(c)により平面,立面,側面のそれぞれを示してい
る。光ガイド部12b部分は、直方体状をなす形状で底
面側に傾斜をつけた反射面24が形成されている。この
反斜面24は、実際には、その断面形状が図6に示すよ
うに細かい凹凸を有する面に加工されている。そして、
光ガイド部12bに水平方向から入射する光に対して4
5°に傾斜された多数の反射面部24aにより上方に向
けて反射させ、逆に上方から下方に向けて入射されてく
る光を水平方向に反射させてPSD16側に導くように
なっている。
【0028】この場合、実際にはLED15から発せら
れた赤外光は、光ガイド部12bのレンズ17を介して
平行光線に変換されると、光ガイド部12b内を水平方
向に進み、反射面24に到達した赤外光成分から順次上
方に向けて反射されるようになっている。また、操作指
標13a〜13dに対応する部分a〜d(図2,5参
照)からの反射光が、真下の方向に向けて入射されて光
ガイド部12b内で反射面24に当たると、反射面部2
4aにより反射されて水平方向に向かうようになるが、
このとき、反射面部24aによる反射ではレンズ18に
向かう光の成分が操作指標13a〜13dのそれぞれに
対応して異なる方向に投射される。
れた赤外光は、光ガイド部12bのレンズ17を介して
平行光線に変換されると、光ガイド部12b内を水平方
向に進み、反射面24に到達した赤外光成分から順次上
方に向けて反射されるようになっている。また、操作指
標13a〜13dに対応する部分a〜d(図2,5参
照)からの反射光が、真下の方向に向けて入射されて光
ガイド部12b内で反射面24に当たると、反射面部2
4aにより反射されて水平方向に向かうようになるが、
このとき、反射面部24aによる反射ではレンズ18に
向かう光の成分が操作指標13a〜13dのそれぞれに
対応して異なる方向に投射される。
【0029】そして、各操作指標13a〜13dにて反
射されてレンズ18を介してPSD16側に至る光は、
水平方向の角度と垂直方向の高さも異なることになり、
その軌跡は、図示のように傾いた線Pとなる。これに対
応して、一次元方向に検出領域を有するPSD16は、
その検出方向を線Pに沿うように配置されている。
射されてレンズ18を介してPSD16側に至る光は、
水平方向の角度と垂直方向の高さも異なることになり、
その軌跡は、図示のように傾いた線Pとなる。これに対
応して、一次元方向に検出領域を有するPSD16は、
その検出方向を線Pに沿うように配置されている。
【0030】図7は、判定回路23の電気的構成を示す
もので、LED15は、発振回路25から与えられる投
光パルスに基づいて投光回路26により駆動され、所定
周期でパルス光を操作指標13a〜13dの並ぶ直線L
に沿った方向に照射するようになっている。PSD16
は、受光量に応じた受光電流I0を2つの受光電流I1
およびI2に分けて出力するもので、それらの受光電流
I1,I2は、受光面の中心位置からの離間距離に比例
して一方が増大し他方が減少するように配分されるよう
になっている。そして、それら各受光電流I1およびI
2は、それぞれ変換回路27a,27bにおいて電圧信
号に変換された後、増幅回路28a,28bにて増幅さ
れた受光信号電圧V1およびV2として出力されるよう
になっている。
もので、LED15は、発振回路25から与えられる投
光パルスに基づいて投光回路26により駆動され、所定
周期でパルス光を操作指標13a〜13dの並ぶ直線L
に沿った方向に照射するようになっている。PSD16
は、受光量に応じた受光電流I0を2つの受光電流I1
およびI2に分けて出力するもので、それらの受光電流
I1,I2は、受光面の中心位置からの離間距離に比例
して一方が増大し他方が減少するように配分されるよう
になっている。そして、それら各受光電流I1およびI
2は、それぞれ変換回路27a,27bにおいて電圧信
号に変換された後、増幅回路28a,28bにて増幅さ
れた受光信号電圧V1およびV2として出力されるよう
になっている。
【0031】各受光信号電圧V1,V2は、加算回路2
9および減算回路30のそれぞれに与えられるようにな
っており、加算回路29においては受光信号電圧V1お
よびV2を加算して全受光量I0に相当する電圧信号V
0として出力し、減算回路30においては受光信号電圧
V1とV2との差を計算して中心位置からの偏差量に相
当する電圧信号Vdとして出力する。
9および減算回路30のそれぞれに与えられるようにな
っており、加算回路29においては受光信号電圧V1お
よびV2を加算して全受光量I0に相当する電圧信号V
0として出力し、減算回路30においては受光信号電圧
V1とV2との差を計算して中心位置からの偏差量に相
当する電圧信号Vdとして出力する。
【0032】割算回路31は、加算回路29および減算
回路30からそれぞれ電圧信号V0および電圧信号Vd
を入力し、電圧信号Vdの値を電圧信号V0で割算した
結果を位置検出信号Sdとして出力する。A/D変換回
路32は、割算回路31から位置検出信号Sdが与えら
れると、前記発振回路25から与えられる投光パルス信
号に同期して、その位置検出信号Sdを検出距離に対応
した例えば8個の検出領域「0」〜「7」に相当する3
ビットのデジタル信号に変換してデコーダ33に与える
ようになっている。
回路30からそれぞれ電圧信号V0および電圧信号Vd
を入力し、電圧信号Vdの値を電圧信号V0で割算した
結果を位置検出信号Sdとして出力する。A/D変換回
路32は、割算回路31から位置検出信号Sdが与えら
れると、前記発振回路25から与えられる投光パルス信
号に同期して、その位置検出信号Sdを検出距離に対応
した例えば8個の検出領域「0」〜「7」に相当する3
ビットのデジタル信号に変換してデコーダ33に与える
ようになっている。
【0033】デコーダ33は、A/D変換回路32から
与えられるデジタル信号に基づいて、4個の操作指標1
3a〜13dのうちどれが操作されたかを判定してデコ
ーダ信号を出力する。カウンタ34a,34b,34
c,34dは、それぞれ操作指標13a,13,13
c,13dの操作に対応した検出出力を行うもので、デ
コーダ33から与えられるデコーダ信号が自己に対応す
る信号である場合にカウントアップ動作を行い、自己に
対応する信号でない場合にはカウント値をクリアするよ
うになっている。
与えられるデジタル信号に基づいて、4個の操作指標1
3a〜13dのうちどれが操作されたかを判定してデコ
ーダ信号を出力する。カウンタ34a,34b,34
c,34dは、それぞれ操作指標13a,13,13
c,13dの操作に対応した検出出力を行うもので、デ
コーダ33から与えられるデコーダ信号が自己に対応す
る信号である場合にカウントアップ動作を行い、自己に
対応する信号でない場合にはカウント値をクリアするよ
うになっている。
【0034】そして、各カウンタ34a〜34dは、そ
のカウント値が所定値に達すると、それぞれ対応するラ
ッチ回路35a,35b,35c,35dに検出信号を
出力する。ラッチ回路35a〜35dは、それぞれ対応
するカウンタ34a〜34dから検出信号が与えられる
と、その検出信号の出力状態をラッチ状態とし、カウン
ト値がクリアされて所定値よりも小さくなると、検出信
号の出力状態を停止するようになっている。
のカウント値が所定値に達すると、それぞれ対応するラ
ッチ回路35a,35b,35c,35dに検出信号を
出力する。ラッチ回路35a〜35dは、それぞれ対応
するカウンタ34a〜34dから検出信号が与えられる
と、その検出信号の出力状態をラッチ状態とし、カウン
ト値がクリアされて所定値よりも小さくなると、検出信
号の出力状態を停止するようになっている。
【0035】次に、本実施例の作用について図8および
図9をも参照して説明する。まず、判定回路23におい
ては、発振回路25から出力される所定周期の投光パル
ス信号に基づいて投光回路26によりLED15が通電
点灯されるようになる。これにより、LED15からの
パルス赤外光は、光学レンズ体17を介して平行光線に
絞られた後、直線Lに沿って光ガイド部12b内に照射
され、この光ガイド部12b内で反射面24に達すると
その位置から上方に向けて反射されて操作面部12aの
各操作指標13a〜13dの面を上方に向けて貫くよう
に投光されようになる。
図9をも参照して説明する。まず、判定回路23におい
ては、発振回路25から出力される所定周期の投光パル
ス信号に基づいて投光回路26によりLED15が通電
点灯されるようになる。これにより、LED15からの
パルス赤外光は、光学レンズ体17を介して平行光線に
絞られた後、直線Lに沿って光ガイド部12b内に照射
され、この光ガイド部12b内で反射面24に達すると
その位置から上方に向けて反射されて操作面部12aの
各操作指標13a〜13dの面を上方に向けて貫くよう
に投光されようになる。
【0036】この状態で、操作面12aの操作指標13
a〜13dのうちの例えば操作指標13aに対して使用
者により接触して操作されると、そのとき使用者の手指
F(図2参照)が操作指標13aから上方に向けて照射
されている赤外光を遮ることになる。これにより、その
反射光が操作指標13a部分から下方に向けて光ガイド
部12b内に入射するようになる。反射光は、光ガイド
部12b内で反射面24に達すると、ここで水平方向に
反射されるようになり、PSD16のある方向にも反射
されるようになる。そして、この光は光学レンズ体18
を介してPSD16の受光面に入射するようになる。
a〜13dのうちの例えば操作指標13aに対して使用
者により接触して操作されると、そのとき使用者の手指
F(図2参照)が操作指標13aから上方に向けて照射
されている赤外光を遮ることになる。これにより、その
反射光が操作指標13a部分から下方に向けて光ガイド
部12b内に入射するようになる。反射光は、光ガイド
部12b内で反射面24に達すると、ここで水平方向に
反射されるようになり、PSD16のある方向にも反射
されるようになる。そして、この光は光学レンズ体18
を介してPSD16の受光面に入射するようになる。
【0037】このとき、PSD16に入射する反射光は
操作指標13a〜13dのうちの遮光した位置に応じて
それぞれ異なる角度となっているので、PSD16の受
光面への反射光の入射位置は、操作指標13a〜13d
のそれぞれに対応して異なる位置で受光されることにな
る。つまり、操作指標13a〜13dのうちLED15
から遠い位置にある操作指標13aが最も小さい角度で
PSD16に入射することになるので、PSD16の受
光面においては基準位置に最も近い位置で受光すること
になる。
操作指標13a〜13dのうちの遮光した位置に応じて
それぞれ異なる角度となっているので、PSD16の受
光面への反射光の入射位置は、操作指標13a〜13d
のそれぞれに対応して異なる位置で受光されることにな
る。つまり、操作指標13a〜13dのうちLED15
から遠い位置にある操作指標13aが最も小さい角度で
PSD16に入射することになるので、PSD16の受
光面においては基準位置に最も近い位置で受光すること
になる。
【0038】PSD16においては、入射された光に対
する受光位置は、次のようにして演算されるようにな
る。すなわち、PSD16の受光面においては、全受光
量に応じた全受光電流I0に対して、受光位置に応じて
その受光電流I0を中心位置から遠ざかるほど2つの受
光電流I1およびI2の分配量が異なるように出力され
る。つまり、中心位置で受光された場合には、受光電流
I1と受光電流I2とは等しい値となり、その中心位置
からはずれると、偏差距離に比例して一方が大きくなり
他方が小さくなるように全受光電流I0が分配されるの
である。
する受光位置は、次のようにして演算されるようにな
る。すなわち、PSD16の受光面においては、全受光
量に応じた全受光電流I0に対して、受光位置に応じて
その受光電流I0を中心位置から遠ざかるほど2つの受
光電流I1およびI2の分配量が異なるように出力され
る。つまり、中心位置で受光された場合には、受光電流
I1と受光電流I2とは等しい値となり、その中心位置
からはずれると、偏差距離に比例して一方が大きくなり
他方が小さくなるように全受光電流I0が分配されるの
である。
【0039】そして、これらの受光電流I1およびI2
は、それぞれ変換回路27a,27bにおいてその電流
値に比例した電圧信号に変換された後、それぞれ、増幅
回路28a,28bを介して増幅されて受光信号電圧V
1および受光信号電圧V2として出力されるようにな
る。
は、それぞれ変換回路27a,27bにおいてその電流
値に比例した電圧信号に変換された後、それぞれ、増幅
回路28a,28bを介して増幅されて受光信号電圧V
1および受光信号電圧V2として出力されるようにな
る。
【0040】次に、加算回路29および減算回路30に
おいては、これらの受光信号電圧V1,V2に対して、
それぞれ加算および減算の演算処理を行うことにより、
全受光電流I0に対応する電圧信号V0(=V1+V
2)および偏差量に相当する電圧信号Vd(=V1−V
2)を求めて割算回路31に出力するようになる。そし
て、割算回路31においては、電圧信号Vdを電圧信号
V0で割算してその結果を検出信号Sd(=Vd/V
0)として出力するようになる。
おいては、これらの受光信号電圧V1,V2に対して、
それぞれ加算および減算の演算処理を行うことにより、
全受光電流I0に対応する電圧信号V0(=V1+V
2)および偏差量に相当する電圧信号Vd(=V1−V
2)を求めて割算回路31に出力するようになる。そし
て、割算回路31においては、電圧信号Vdを電圧信号
V0で割算してその結果を検出信号Sd(=Vd/V
0)として出力するようになる。
【0041】この検出信号Sdは、受光量つまり全受光
電流I0の大きさに無関係に、受光位置のみに比例する
信号として求められるので、これが、手指Fが遮光した
位置に対応する信号として得られるのである。つまり、
図8に示すように、判定回路23の検出距離Mに対して
検出信号Sdの大きさは線形に減少する関係で得られる
のである。
電流I0の大きさに無関係に、受光位置のみに比例する
信号として求められるので、これが、手指Fが遮光した
位置に対応する信号として得られるのである。つまり、
図8に示すように、判定回路23の検出距離Mに対して
検出信号Sdの大きさは線形に減少する関係で得られる
のである。
【0042】したがって、操作指標13a〜13dのそ
れぞれの位置が図中「A」,「B」,「C」,「D」で
示す領域に対応しているとすると、それらの検出距離範
囲に対応する検出信号Sdがえられたときに操作指標1
3a〜13dが操作されたことを判定すれば良い。
れぞれの位置が図中「A」,「B」,「C」,「D」で
示す領域に対応しているとすると、それらの検出距離範
囲に対応する検出信号Sdがえられたときに操作指標1
3a〜13dが操作されたことを判定すれば良い。
【0043】そこで、A/D変換回路32においては、
割算回路31から与えられる検出信号Sdを、図9に示
すような8個の検出領域に分けて、これらをそれぞれ3
ビットのデジタル信号に対応させてデジタル変換する。
この場合、例えば、8個の検出領域を「0」〜「7」と
すると、デジタル変換した3ビットのデジタル信号をそ
れぞれ、「000」,「001」,「010」,「01
1」,「100」,「101」,「110」,「11
1」に対応させて出力する。
割算回路31から与えられる検出信号Sdを、図9に示
すような8個の検出領域に分けて、これらをそれぞれ3
ビットのデジタル信号に対応させてデジタル変換する。
この場合、例えば、8個の検出領域を「0」〜「7」と
すると、デジタル変換した3ビットのデジタル信号をそ
れぞれ、「000」,「001」,「010」,「01
1」,「100」,「101」,「110」,「11
1」に対応させて出力する。
【0044】次に、デコーダ33においては、与えられ
たデジタル信号をどの操作指標13a〜13dに対応す
るかを判定してカウント信号を出力する。この場合、例
えば、図9に示すように、検出領域「1」,「3」,
「5」,「7」つまりデジタル信号では「001」,
「011」,「101」,「111」に対応して操作指
標13a,13b,13c,13dつまり「A」,
「B」,「C」,「D」の表示が対応しているので、デ
コーダ33は、各操作指標13a〜13dに対応するカ
ウンタ34a〜34dにカウント信号を出力する。
たデジタル信号をどの操作指標13a〜13dに対応す
るかを判定してカウント信号を出力する。この場合、例
えば、図9に示すように、検出領域「1」,「3」,
「5」,「7」つまりデジタル信号では「001」,
「011」,「101」,「111」に対応して操作指
標13a,13b,13c,13dつまり「A」,
「B」,「C」,「D」の表示が対応しているので、デ
コーダ33は、各操作指標13a〜13dに対応するカ
ウンタ34a〜34dにカウント信号を出力する。
【0045】これにより、カウンタ34a〜34dにお
いては、与えられたカウント信号が自己に対してのもの
であるときにはカウント値をアップし、そうでない場合
にはクリアするので、例えば、操作指標13aが操作さ
れたことに応じたカウント信号が出力されているときに
は、カウンタ34aのみが、発振回路25の投光パルス
の周期に同期してカウントアップ動作を繰り返すことに
なる。
いては、与えられたカウント信号が自己に対してのもの
であるときにはカウント値をアップし、そうでない場合
にはクリアするので、例えば、操作指標13aが操作さ
れたことに応じたカウント信号が出力されているときに
は、カウンタ34aのみが、発振回路25の投光パルス
の周期に同期してカウントアップ動作を繰り返すことに
なる。
【0046】この結果、カウンタ34a〜34dのいず
れかのカウント値が所定値に達すると、それぞれに対応
するラッチ回路35a〜35dに検出信号を出力する。
つまり、操作指標13a〜13dのうちのいずれかが操
作されたことを確実に検出したことをカウンタ34a〜
34dのカウント値が所定値に達することで判断してい
るのであり、この状態で、ラッチ回路35a〜35dか
ら検出信号として出力するのである。
れかのカウント値が所定値に達すると、それぞれに対応
するラッチ回路35a〜35dに検出信号を出力する。
つまり、操作指標13a〜13dのうちのいずれかが操
作されたことを確実に検出したことをカウンタ34a〜
34dのカウント値が所定値に達することで判断してい
るのであり、この状態で、ラッチ回路35a〜35dか
ら検出信号として出力するのである。
【0047】そして、このラッチ回路35a〜35dか
らの検出信号に基づいて、外部に操作内容に応じた信号
を出力すると共に、ケース11の内部に配設したオン照
明用LED20a〜20dに対応するものに表示出力を
与え、操作指標13a〜13dが配置された操作面部1
2aを介して上方に向けてその操作状態を表示するよう
になっている。
らの検出信号に基づいて、外部に操作内容に応じた信号
を出力すると共に、ケース11の内部に配設したオン照
明用LED20a〜20dに対応するものに表示出力を
与え、操作指標13a〜13dが配置された操作面部1
2aを介して上方に向けてその操作状態を表示するよう
になっている。
【0048】この後、ラッチ回路35a〜35dによる
出力のラッチ状態は、例えば別の操作指標13a〜13
dが操作されたときにカウンタ34a〜34dに与えら
れるカウント信号が異なるため、カウント値が所定値に
達しているカウンタがクリアされることになってキャン
セルされるようになる。
出力のラッチ状態は、例えば別の操作指標13a〜13
dが操作されたときにカウンタ34a〜34dに与えら
れるカウント信号が異なるため、カウント値が所定値に
達しているカウンタがクリアされることになってキャン
セルされるようになる。
【0049】このような本実施例によれば、LED15
とPSD16とにより赤外光の反射光の距離を検出する
ことで操作指標13a〜13dの操作位置を判定する構
成において、操作指標13a〜13dに対して上方に向
けて赤外光を導く光ガイド部12bを有する光ガイド体
12を設けたので、手指Fが操作指標13a〜13dを
操作したときには確実にその位置からの反射光をPSD
16に導くことができるようになり、確実に操作指標の
判定を行うことができるようになる。
とPSD16とにより赤外光の反射光の距離を検出する
ことで操作指標13a〜13dの操作位置を判定する構
成において、操作指標13a〜13dに対して上方に向
けて赤外光を導く光ガイド部12bを有する光ガイド体
12を設けたので、手指Fが操作指標13a〜13dを
操作したときには確実にその位置からの反射光をPSD
16に導くことができるようになり、確実に操作指標の
判定を行うことができるようになる。
【0050】また、本実施例によれば、操作指標13a
〜13d側から反射光が入射する場合の入射位置の軌跡
が水平方向から傾斜した方向にあることに対応してPS
D16の受光面をその傾斜した方向に沿うように配置し
たので、受光位置に応じた判定動作をより高精度で行う
ことができるようになる。
〜13d側から反射光が入射する場合の入射位置の軌跡
が水平方向から傾斜した方向にあることに対応してPS
D16の受光面をその傾斜した方向に沿うように配置し
たので、受光位置に応じた判定動作をより高精度で行う
ことができるようになる。
【0051】さらに、本実施例によれば、光ガイド体1
2に光学レンズ17,18を一体に設ける構成としたの
で、部品点数を削減できると共に、光学系の位置調整作
業が簡単になり、低コスト化を図ることができるように
なる。
2に光学レンズ17,18を一体に設ける構成としたの
で、部品点数を削減できると共に、光学系の位置調整作
業が簡単になり、低コスト化を図ることができるように
なる。
【0052】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形または拡張できる。なお、
上記各実施例においては、4個の操作指標13a〜13
dを設けた場合について説明したが、これに限らず、
2,3個でも良いし5個以上設けることもできるもので
ある。この場合に、操作指標の個数を増やした場合でも
判定回路23の構成を変更することなく、検出距離を操
作指標の個数に応じて領域を分けて検出するだけで良い
ので、金属接点を有するスイッチを設ける場合に比べて
低コストで製作できる。
のではなく、次のように変形または拡張できる。なお、
上記各実施例においては、4個の操作指標13a〜13
dを設けた場合について説明したが、これに限らず、
2,3個でも良いし5個以上設けることもできるもので
ある。この場合に、操作指標の個数を増やした場合でも
判定回路23の構成を変更することなく、検出距離を操
作指標の個数に応じて領域を分けて検出するだけで良い
ので、金属接点を有するスイッチを設ける場合に比べて
低コストで製作できる。
【0053】また、上記各実施例においては、位置検出
手段としてLED15およびPSD16を用いた場合に
ついて説明したが、これに限らず、例えば、投光側にお
いては半導体レーザなどの投光素子を用いても良いし、
受光側においては、イメージセンサやCCDなどの素子
を用いることもできるし、二次元の位置検出素子を用い
ても良いものである。
手段としてLED15およびPSD16を用いた場合に
ついて説明したが、これに限らず、例えば、投光側にお
いては半導体レーザなどの投光素子を用いても良いし、
受光側においては、イメージセンサやCCDなどの素子
を用いることもできるし、二次元の位置検出素子を用い
ても良いものである。
【0054】また、フィルム13への操作指標の印刷や
他のマーク,背景色の印刷等は、直接光ガイド体12の
表面に施しても良い。さらに、オン照明用LED20a
〜20dの位置は、図1において投光ラインLと反射光
を遮ぎらない位置であれば自由に設定でき、LED15
とPSD16の位置を逆にした場合は、オン照明用LE
D20a〜20dは操作指標の上側に位置させても良い
ものである。
他のマーク,背景色の印刷等は、直接光ガイド体12の
表面に施しても良い。さらに、オン照明用LED20a
〜20dの位置は、図1において投光ラインLと反射光
を遮ぎらない位置であれば自由に設定でき、LED15
とPSD16の位置を逆にした場合は、オン照明用LE
D20a〜20dは操作指標の上側に位置させても良い
ものである。
【図1】本発明の一実施例を示す全体の上面図
【図2】図1中のA−A線で示す部分の縦断正面図
【図3】図1中のB−B線で示す部分の縦断正面図
【図4】図1中のC−C線で示す部分の縦断側面図
【図5】光ガイド部の平面図,正面図および側面図
【図6】光ガイド部の反射面の拡大断面図
【図7】判定回路の電気的構成図
【図8】検出信号と検出距離との関係を示す作用説明図
【図9】デジタル変換出力と検出領域との関係を示す作
用説明図
用説明図
【図10】従来例を示す図1相当図
【図11】図10中A−A線で示す部分の縦断側面図
11はケース、12は光ガイド体、12aは操作面部、
12bは光ガイド部(光ガイド)、13a〜13dは操
作指標、14はプリント基板、15はLED(投光手
段)、16はPSD(位置検出手段)、17,18は光
学レンズ体(レンズ)、19a〜19cは可視光LE
D、20a〜20dはオン照明用LED、22a〜22
dは遮光筒、23は判定回路(判定手段)、24は反射
面、25は発振回路、26は投光回路、27a,27b
は変換回路、29は加算回路、30は減算回路、31は
割算回路、32はA/D変換回路、33はデコーダであ
る。
12bは光ガイド部(光ガイド)、13a〜13dは操
作指標、14はプリント基板、15はLED(投光手
段)、16はPSD(位置検出手段)、17,18は光
学レンズ体(レンズ)、19a〜19cは可視光LE
D、20a〜20dはオン照明用LED、22a〜22
dは遮光筒、23は判定回路(判定手段)、24は反射
面、25は発振回路、26は投光回路、27a,27b
は変換回路、29は加算回路、30は減算回路、31は
割算回路、32はA/D変換回路、33はデコーダであ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 操作面に表示された複数の操作指標が基
準位置から所定方向に異なる距離を存して配置される操
作部と、 前記操作面に略平行で前記基準位置近傍から前記操作指
標が配置されている方向に投光する投光手段と、 前記操作面に略平行で前記操作指標が配置されている方
向から入射する光を受光してその位置を検出する位置検
出手段と、 この投光手段からの光を前記操作面の操作指標に略直交
する方向に反射すると共に、その操作面部で反射して戻
る光を前記位置検出手段に導く光ガイドと、 前記位置検出手段からの検出距離信号に基づいて前記接
触操作された操作指標を判定する判定する判定手段とを
設けて構成したことを特徴とする操作スイッチ装置。 - 【請求項2】 前記位置検出手段は、前記光ガイドを介
して入射する光を、距離に応じて受ける光の軌跡に対応
した線に沿って配置されていることを特徴とする請求項
1記載の操作スイッチ装置。 - 【請求項3】 前記光ガイドは、前記投光手段および位
置検出手段と対向する部位の少なくとも一方にレンズが
一体に形成されていることを特徴とする請求項1または
2記載の操作スイッチ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9230895A JPH08287770A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 操作スイッチ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9230895A JPH08287770A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 操作スイッチ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08287770A true JPH08287770A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=14050783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9230895A Pending JPH08287770A (ja) | 1995-04-18 | 1995-04-18 | 操作スイッチ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08287770A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007265644A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Clarion Co Ltd | 表示部照明装置および車載用音響装置 |
CN104303247A (zh) * | 2012-05-09 | 2015-01-21 | 矢崎总业株式会社 | 显示开关 |
-
1995
- 1995-04-18 JP JP9230895A patent/JPH08287770A/ja active Pending
Cited By (3)
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