(57)【要約】【課題】  従来の赤外線タッチスイッチには、感度調整後に調整値が悪化して操作感が悪くなる場合があるという課題があった。この課題を解決する。【解決手段】  反射物が操作パネルに触れることにより反射された赤外線発光素子の光を受光素子で受け、先の記反射物の有無を判定する赤外線タッチスイッチにおいて、先の赤外線発光素子に複数の大きさの矩形状の駆動信号を供給する駆動回路と、実操作に先立ち先の操作パネルに先の反射物が触れた時の矩形波信号の数を基準値として記憶し、実操作のときに先の基準値と先の反射物が先の操作パネルに触れた時の矩形波信号の数とを比較してスイッチのオン／オフの判定を行う判定回路を具備するようにしたものである。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射物が操作パネルに触れることにより反射された赤外線発光素子の光を受光素子で受け、前記反射物の有無を判定する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記赤外線発光素子に複数の大きさの矩形状の駆動信号を供給する駆動回路と、
実操作に先立ち前記操作パネルに前記反射物が触れた時の矩形波信号の数を基準値として記憶し、実操作のときに前記基準値と前記反射物が前記操作パネルに触れた時の矩形波信号の数とを比較してスイッチのオン／オフの判定を行う判定回路と
を具備することを特徴とする赤外線タッチスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からパラメータ設定を行うためにプロセス機器等に装備される赤外線タッチスイッチに係り、特に良好な操作感を得るように改良した赤外線タッチスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に従来の赤外線タッチスイッチの１例を示す回路構成を示す。矩形波発生部２を含む駆動回路１によって発光素子３に矩形波状の駆動電流ＩＦ１を流して赤外線を発光させる。
発光した赤外線は操作パネル１１を介して操作パネル１１に接する反射物１０で反射して、受光素子４で受光され、これにより受光素子４に光電流ＩＬ１が流れる。反射物１０がない場合は、赤外線を受光できないので、光電流ＩＬ１は流れない。
【０００３】
反射物１０がある場合は、光電流ＩＬ１は抵抗５によって電圧ＶＬ１に変換され、比較器６に入力される。比較器６は電圧ＶＬ１が判定電圧７よりも大きいか或いは小さいかという情報を有する判定信号を判定回路９に出力する。これによって判定回路９は反射物１０の有無を判定し、スイッチのオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）を行う。
【０００４】
反射物１０がないとき、即ちスイッチがオフのときに光電流ＩＬ１が全く流れず、反射物１０があるとき、即ちスイッチがオンのときだけ光電流ＩＬ１が流れれば、光電流ＩＬ１の有無だけでスイッチのオン、オフを判定できる。
【０００５】
しかし、現実にはスイッチがオフのときに光電流ＩＬ１はゼロにならない。これは、赤外線スイッチを収納しているケースの構成要素などで赤外線が反射して受光素子４に入力されるためである。このときの光電流をＩＬ１（off）とする。
【０００６】
スイッチがオンのときの光電流をＩＬ１（on）とすると、ＩＬ１（on）＞ＩＬ１（off）という関係になるので、判定電圧７をＩＬ１（on）とＩＬ１（off）に相当する電圧ＶＬ１（on）とＶＬ１（off）の間に設定する必要がある。
【０００７】
しかし、発光素子３と受光素子４の光伝達特性には数十倍のバラツキがあり、駆動電流ＩＦ１を一定にしても光電流ＩＬ１が一定にならない。例えば、電圧ＶＬ１（on）がものにより１Ｖであったり、２０Ｖであったりして、ＶＬ１（on）＞判定電圧７＞ＶＬ１（off）にならない場合がある。そこで、ＶＬ１（on）＞判定電圧７＞ＶＬ１（off）になるように、判定レベルを個別調整する必要がある。具体的には、抵抗５を可変抵抗にして感度調整を行っている。
【０００８】
なお、この感度調整を行う際には、操作感も考慮する必要がある。反射物１０が操作パネル１１に近いほど電圧ＶＬ１（on）は大きくなり、反射物１０が操作パネル１１から離れているときはスイッチがオフとなる。反射物１０が操作パネル１１に触れたときだけスイッチがオンになれば良好な操作感が得られる。従って、反射物１０が操作パネル１１に触れたときの電圧が判定電圧７よりも少し大きくなるように感度調整を行っている。
【０００９】
下記の特許文献１には、外部からパラメータ設定を行うためにプロセス機器等に装備される赤外線タッチスイッチが記載されている。
【００１０】
【特許文献２】特開２００３−２７３７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、このような赤外線タッチスイッチには、感度調整後に調整値が悪化して操作感が悪くなる場合があるという課題があった。感度調整値変動の主な要因は、第１に、感度調整用可変抵抗の変動、つまり安定性、第２に温度、振動などの環境ストレスによる特性変化、第３に操作者の指の反射率に操作感の悪化等がある。
【００１２】
これについて図５を用いて具体的に説明する。図５（イ）は設計中心値における各部の波形図である。簡便のためここでは反射物１０を指として説明する。指が操作パネル１１に触れたとき（左側）には、受信信号は判定電圧７を越えているので比較器６には出力が現れて判定はＯＮとなる。指が操作パネル１１から離れたとき（右側）には、受信信号は判定電圧７を越えていないので比較器６には出力が現れず判定はＯＦＦとなる。この状態が設計当初の各部の状態である。
【００１３】
これに対して、図５（ロ）は設計当初から抵抗５の感度調整値が小さくなったとき或いは指の反射率が低いときの各部の波形図である。指が操作パネル１１に触れたとき（左側）には、受信信号と判定電圧７が近いため、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ判定ができない場合が生じ、操作感の悪化につながり、判定はＯＦＦとなる。指が操作パネル１１から離れたとき（右側）には、受信信号は明らかに判定電圧７を越えていないのでこの場合も比較器６には出力が現れず判定はＯＦＦとなる。つまり指が触れても離れてもＯＦＦ判定となり操作感の悪化は避けられない。
【００１４】
また、図５（ハ）は設計当初から抵抗５の感度調整値が大きくなったとき或いは指の反射率が高いときの各部の波形図である。指が操作パネル１１に触れたとき（左側）には、受信信号が判定電圧７より大きいため、判定はＯＮである。指が操作パネル１１から少し離れたとき（中側）にも、指の反射率が高いので、受信信号は判定電圧７を越え、比較器６には出力が現れ判定はＯＮとされてしまう。このため操作感の悪化につながる。指が操作パネル１１から離れたとき（右側）には、受信信号は明らかに判定電圧７を越えていないので比較器６には出力が現れず判定はＯＦＦとなる。
【００１５】
以上のように、矩形波発生部２を含む駆動回路１によって発光素子３に等しい大きさの矩形波状の駆動電流ＩＦ１を流して赤外線を発光させる場合は、設計当初の調整値からの環境変動によりＯＮ／ＯＦＦ判定が乱れ、操作感が悪化する。
【００１６】
従って、本発明の目的は、感度調整後の調整値変動の影響や指の反射率のバラツキの影響をなくして、常に良好な操作感を得ることができる赤外線タッチスイッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような課題を達成するために、反射物が操作パネルに触れることにより反射された赤外線発光素子の光を受光素子で受け、先の反射物の有無を判定する赤外線タッチスイッチにおいて、先の赤外線発光素子に複数の大きさの矩形状の駆動信号を供給する駆動回路と、実操作に先立ち先の操作パネルに先の反射物が触れた時の矩形波信号の数を基準値として記憶し、実操作のときに先の基準値と先の反射物が先の操作パネルに触れた時の矩形波信号の数とを比較してスイッチのオン／オフの判定を行う判定回路を具備するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
駆動回路により、赤外線発光素子に複数の大きさの矩形状の駆動信号を供給するようにしたので、感度調整後に調整値変動の影響や指の反射率のバラツキがあっても、実操作に先立ち操作パネルに反射物が触れた時の矩形波信号の数を基準値として記憶しておき、実操作の際に矩形波信号の数を計数し、基準値と比較して反射物（指）が触れたか否かを判断するので、感度調整後に調整値が変動してもスイッチのオン・オフを良好に判断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る赤外線タッチスイッチの一実施例を示す構成図である。図１において矩形波発生部２２を含む駆動回路２１によって発光素子２３に複数の大きさを有する矩形波状の駆動電流ＩＦ２を流して赤外線を発光させる。
発光した赤外線は操作パネル３０を介して操作パネル３０に接する反射物２０で反射して、受光素子２４で受光され、これにより受光素子２４に複数の大きさを有する矩形波の光電流ＩＬ２が流れる。反射物２０がない場合は、赤外線を受光できないので、光電流ＩＬ２は流れない。
【００２０】
反射物２０がある場合は、光電流ＩＬ２は抵抗２５によって複数の大きさを有する矩形波の電圧ＶＬ２に変換され、比較器２６に入力される。比較器２６は電圧ＶＬ２が判定電圧２７よりも大きいか或いは小さいかという判定信号を判定回路２９に出力する。
【００２１】
判定回路２９は、反射物２０が操作パネル３０に触れたときに流れる複数の大きさを有する矩形波の光電流ＩＬ２が抵抗２５によって変換された電圧ＶＬ２と判定電圧２７を比較器２６で比較して出力する矩形波信号の数を記憶する記憶部Ｍを内蔵している。
【００２２】
パラメータ設定などの実操作を行うに先立って、後述する特定操作ＳＡを行い、記憶部Ｍに矩形波信号の数を基準値ＳＶとして記憶させる。つまり、特定操作ＳＡをしたときの反射物（指）２０を基準として基準値ＳＶを記憶する。これは、端的に言えば、操作者の指の特性を記憶するということである。例えば、操作者は軍手などをしていることもあるので、このときは軍手の特性を記憶することになる。
【００２３】
この後、実操作に際して、判定回路２９は反射物２０が操作パネル３０に触れたときに比較器２６から出力される矩形波信号の数を基準値ＳＶと比較し、この矩形波信号の数が基準値ＳＶ以上のときにスイッチＯＮと判定し、基準値ＳＶ未満のときにスイッチＯＦＦと判定する。これによって判定回路２９は反射物２０の有無を判定し、スイッチのオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）を行う。
【００２４】
次に、特定操作ＳＡについて図２を用いて説明する。特定操作ＳＡは外部からパラメータ設定を行うためにプロセス機器等に装備されている表示設定器で表示モードからパラメータなどを設定する設定モードに移行する操作の間に実行する。これは、設定モードに移行する際には誤設定を防ぐために特定スイッチに長時間アクセスさせたりするのでこのタイミングを利用するものである。以下に具体的に説明する。
【００２５】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は電磁流量計などのプロセス機器等に装備されている表示設定器４１の１例を示している。ＬＣＤ（Liquid Crystal Display Device）等の表示器４２と、例えばパラメータなどを設定するスイッチＳＷ１〜ＳＷ３等を有している。赤外線タッチスイッチはこの表示器４２と組み合わせて使用される。これ等のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が赤外線タッチスイッチに相当する。
図２（Ａ）は表示設定器４１の構成を、図２（Ｂ）は表示設定器４１の表示モードの例を、図２（Ｃ）は表示設定器４１の設定モードの例を示している。
【００２６】
表示モードは、電磁流量計などの表示設定器４１では通常は測定結果（流量値）などを表示する状態をいう。この他に警告やエラー発生などの情報を表示する場合もある。要はユーザーに機器の状態を知らせている状態である。
【００２７】
設定モードは、赤外線タッチスイッチを使って機器の内部データをリード／ライトできるスイッチが有効な状態をいう。このモードでは表示器４２を見て内部データを確認したり、データを変更したりする。
【００２８】
表示モードから設定モードへのモードの移行は、誤動作防止のため一般的にある特定操作ＳＡをしたときだけ移行できるようにする。赤外線タッチスイッチは操作者の指だけではなく赤外線を反射するものであれば何でも、例えば落ち葉でも反応する。そこで、人が意図的に操作していることが認識できるよう操作者に特定の操作を要求するためである。
【００２９】
図２の例では、ＳＷ１が比較的長時間（数秒間）オン状態を維持した場合に設定モードに移行するようになっている。表示モードのとき、判定回路２９の制御部ＣＰＵは矩形波信号の数の増減を監視している。スイッチがオンになったときは矩形波信号の数が増加する。この増えた状態がある一定時間維持された場合に、長時間アクセスが行われたと判断して判定回路２９自身が設定モードへの移行を行う。
【００３０】
このように、判定回路２９の制御部ＣＰＵは、表示モード時にスイッチＳＷ１〜ＳＷ３がオンかオフかを常時チエックし、このようなモード変更なども含めて機器全体の動作を制御している。
【００３１】
また、設定モードから表示モードへのモードの移行は、こちらも操作者が特定操作ＳＡをしたときに、移行できるようにしている。図２の例では、ＳＷ１とＳＷ３を同時に押した時に表示モードに移行するようになる。
【００３２】
次に、複数の大きさの駆動電流ＩＦ２を流すことで、反射物２０が操作パネル３０に触れたときに比較器２６が出力する矩形波信号の数は、感度調整値が変動したり反射物２０（指）の反射率が異なることにより変化する点について図３を用いて説明する。
【００３３】
図３（イ）は設計中心値における各部の波形図である。簡便のためここでは反射物１０を指として説明する。指が操作パネル１１に触れたとき（左側）には、受信信号は判定電圧７を越えているパルスの数が２個あるので比較器６には２個のパルスが現れてこれが記憶部Ｍに格納され、基準値ＳＶは２となる。
【００３４】
従って基準値ＳＶが２以上であればＯＮ、未満であればＯＦＦと判断される。指が操作パネル１１から離れたとき（右側）には、受信信号は判定電圧７を越えているパルスの数が１個であるので、基準値ＳＶが２未満であり判定はＯＦＦとなる。つまり、基準値ＳＶは２個の状態が設計当初の状態である。
【００３５】
これに対して、図３（ロ）は設計当初から抵抗５の感度調整値が小さくなったとき或いは指の反射率が低いときの各部の波形図である。指が操作パネル１１に触れたとき（左側）には、受信信号は判定電圧７を越えているパルスの数が１個あるので比較器６には１個のパルスが現れてこれが記憶部Ｍに格納され、基準値ＳＶは１となる。
【００３６】
従って基準値ＳＶが１以上であればＯＮ、未満であればＯＦＦと判断される。指が操作パネル１１から離れたとき（右側）には、受信信号は判定電圧７を越えているパルスの数が０個であるので、基準値ＳＶが１未満であり判定はＯＦＦとなる。
【００３７】
また、図３（ハ）は設計当初から抵抗５の感度調整値が大きくなったとき或いは指の反射率が高いときの各部の波形図である。指が操作パネル１１に触れたとき（左側）には、受信信号は判定電圧７を越えているパルスの数が３個あるので比較器６には３個のパルスが現れてこれが記憶部Ｍに格納され、基準値ＳＶは３となる。
【００３８】
従って基準値ＳＶが３以上であればＯＮ、未満であればＯＦＦと判断される。指が操作パネル１１から離れたとき（右側）には、受信信号は判定電圧７を越えているパルスの数が２個であるので、基準値ＳＶが２未満であり判定はＯＦＦとなる。
【００３９】
以上のように、複数の大きさの駆動電流ＩＦ２を流し、反射物２０が操作パネル３０に触れたときに比較器２６が出力する矩形波信号の数を、反射物２０（指）の反射率が異なっても、その都度、基準値ＳＶとして記憶し、この基準値ＳＶをベースとして、パラメータ設定などの実操作に際して、反射物２０が操作パネル３０に触れるのを検知するので、反射物２０（指）等の反射率が設計中心値から変動しても良好な操作感を得ることができる。
【００４０】
なお、抵抗２５による感度調整は、基本的に図４に示す従来技術と同様であるので、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の特定操作を説明するための表示設定器の構成図である。
【図３】本発明の基準値の変動を説明する波形図である。
【図４】従来の赤外線タッチスイッチの構成を示す構成図である。
【図５】従来の赤外線タッチスイッチの問題点を説明する波形図である。
【符号の説明】
【００４２】
１、２１    駆動回路
２、２２    矩形波発生部
３、２３    発光素子
４、２４    受光素子
５、２５    抵抗
６、２６    比較器
７、２７    判定電圧
９、２９    判定回路
１０、２０  反射物
１１、３０  操作パネル
４１        表示設定器
４２        表示器
ＩＦ１、ＩＦ２  駆動電流
Ｍ          記憶部
ＣＰＵ      制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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