(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎ比が向上され、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチを提供する。【解決手段】操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第１のマスクと、前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第２のマスクとを具備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からの赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置された第１のマスクを具備したことを特徴とする赤外線タッチスイッチである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、
前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第１のマスクと、
前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第２のマスクと
を具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第１のマスクは前記赤外線発光素子からの赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたこと
を特徴とする赤外線タッチスイッチ。
【請求項２】
操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、
前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第１のマスクと、
前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第２のマスクと
を具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第２のマスクは前記赤外線受光素子への赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたこと
を特徴とする赤外線タッチスイッチ。
【請求項３】
操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、
前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第１のマスクと、
前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第２のマスクと
を具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第１のマスクは前記赤外線発光素子からの赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置され、
前記第２のマスクは前記赤外線受光素子への赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたこと
を特徴とする赤外線タッチスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｓ／Ｎ比が向上され、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来より一般に使用されている従来例の構成説明図で、例えば、発明協会公開技報公技番号２００２−５００８７号に示されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
図において、赤外線発光素子１と赤外線受光素子２とは、操作パネル３の操作面４の反対側に設けられている。
第１のマスク５は、操作パネル３と赤外線発光素子１との間に設けられ、赤外線発光素子１から出射される赤外線の光路を規定する。
【０００４】
第２のマスク６は、操作パネル３と赤外線受光素子２との間に設けられ、赤外線受光素子２に入射される赤外線の光路を規定する。
この場合は、第１のマスク５と第２のマスク６とは、一体に構成されている。
【０００５】
以上の構成において、赤外線発光素子１から出た赤外線は、赤外線経路を規定する第１のマスク５と、操作パネル３を通り、外部（操作面４側）に放出される。
直線Ａと直線Ｃとで挟まれた領域が発光領域となる。
【０００６】
外部（操作面４側）から来た赤外線は、操作パネル３、赤外線経路を規定する第２のマスク６を通り赤外線受光素子２に入る。
直線Ｂと直線Ｄで挟まれた領域が受光領域となる。
【０００７】
これら発光領域と受光領域が操作面側で重なった部分が感度領域７となる。
この領域７に人（操作者）の指などの反射物が存在すると、赤外線が赤外線受光素子２に戻ってくる。
戻ってきた赤外線の大きさを判断することで、スイッチのオン、オフを判定する。
【０００８】
実際には、図８に示す如く、赤外線受光素子２が出力する光電流Ｉｃは、スイッチがオフのとき（反射物が無いとき）に、マスク５，６や操作パネル３などで赤外線が反射、透過して赤外線受光素子２に入力される光電流Ｉｏｆｆｓｅｔとなる。
【０００９】
このように、人の指などの反射物が無いときに赤外線受光素子２に戻ってくる赤外線のことを以後オフセット光と称す。
なお、横軸に示すｄは、操作面から反射物までの距離を示す。縦軸は光電流Ｉｃを示す。
【００１０】
スイッチがオンのとき（反射物が有るとき）には、反射光による光電流Ｉｓｉｇが加わり、Ｉｏｆｆｓｅｔ＋Ｉｓｉｇとなるので、図９に示す如く、この両者の中間に閾値を設定してオン、オフを判定している。
【００１１】
ＩｓｉｇとＩｏｆｆｓｅｔの大きさの比（Ｓ／Ｎ比）が大きいほど、反射物の反射率の個体差などによるＩｓｉｇのばらつきの影響を受け難く、判定しやすくなる。
そこで、赤外線経路を規定するマスク５，６で、操作パネル３の下面によって生じるＩｏｆｆｓｅｔを低減している。
これによって、Ｓ／Ｎ＝１程度を確保している。
【００１２】
【非特許文献１】
発明協会公開技報公技番号２００２−５００８７号（第１頁、図１）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような装置においては、以下の間題点がある。
（１）使用上の制限がある。
操作パネル３の上面によって生じるＩｏｆｆｓｅｔが低減できないので、Ｓ／Ｎ比が十分大きく出来ず、Ｉｓｉｇのばらつきの影響を受け易い。
これは反射物の反射率の個体差の影響を受け易いことを意味し、指の反射率が低い使用者の場合には、赤外線タッチスイッチが正常に反応せず操作不能になってしまう。
【００１４】
この対策として、操作できない場合には、反射率の良い反射物を用いて操作する等の制約を使用者に課すことになる。
【００１５】
（２）コストダウンが出来ない。
操作パネル３が薄くて赤外線素子１，２と操作パネル３との間隙が大きいと図１０のように操作パネル３の上面だけではなく下面での反射光も存在するので、Ｉｏｆｆｓｅｔが大きくＳ／Ｎ比が悪くなる。
ここで、赤外線経路を規制するマスクの中央部分のマスク幅をＧとする。
【００１６】
操作パネル３が厚くて赤外線素子１，２と操作パネル３が近いと、操作パネル３の下面での反射は無いものの上面での反射光は残っているので、Ｉｏｆｆｓｅｔがあまり小さくならない。
【００１７】
以上のようにパネルの厚さによってＳ／Ｎ比が異なるので、操作パネル３を含む機構設計の自由度が少ないことを意味しており、共通化設計が困難となり、機器全体のコストダウンを妨げる要因になっている。
【００１８】
例えば、図１１，図１２に示す如く、赤外線タッチスイッチのカバー８を共通化して、一般形（非防爆形）と防爆形の用途に応じて操作パネル３Ａ，３Ｂの厚さを変更することができない。
Ｓ／Ｎ比が低下するからである。
なお、図１１が一般形、図１２が防爆形である。
【００１９】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、Ｉｏｆｆｓｅｔをより小さくすることで、Ｓ／Ｎ比が向上され、反射物の反射率が低い、正常に反応する赤外線タッチスイッチを提供する。
また、操作パネルに対する制約事項を減らしコストダウンが図れる赤外線タッチスイッチを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明では、請求項１記載の赤外線タッチスイッチにおいては、
操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第１のマスクと、前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第２のマスクとを具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第１のマスクは前記赤外線発光素子からの赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項２記載の赤外線タッチスイッチにおいては、
操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第１のマスクと、前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第２のマスクとを具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第２のマスクは前記赤外線受光素子への赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項３記載の赤外線タッチスイッチにおいては、
操作パネルの操作面の反対側に設けられた赤外線発光素子と赤外線受光素子と、前記操作パネルと前記赤外線発光素子との間に設けられ前記赤外線発光素子から出射される赤外線の光路を規定する第１のマスクと、前記操作パネルと前記赤外線受光素子との間に設けられ前記赤外線受光素子に入射される赤外線の光路を規定する第２のマスクとを具備する赤外線タッチスイッチにおいて、
前記第１のマスクは前記赤外線発光素子からの赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置され、前記第２のマスクは前記赤外線受光素子への赤外線の光路を規定してオフセット光が前記赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図である。
図において、図７と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図７と相違部分のみ説明する。
【００２４】
第１のマスク１１は、赤外線発光素子１からの赤外線の光路を規定して、オフセット光が赤外線受光素子２に入射されるのを遮断するように配置されている。
【００２５】
以上の構成において、オフセット光の主要因で操作パネル３からの反射分が赤外線受光素子２に戻らないように、かつ反射物があった場合には、その乱反射成分を反射光として受光素子２に戻すように、赤外線経路を規定する第１のマスク１１の開口部（赤外線通過部）を設定し、Ｓ／Ｎ比を向上させる。
【００２６】
この結果、
（１）使用上の制限を無くせる。
Ｓ／Ｎ比が向上することで、スイッチのオン、オフを判定する閾値をより小さい値（Ｉｏｆｆｓｅｔに近い値）に設定でき、Ｉｓｉｇのばらつきが大きくても正常にスイッチが反応できるようになる赤外線タッチスイッチが得られる。
【００２７】
これによって、指の反射率が低い人でも無条件で使用することが可能になる（反射率の良い反射物を用意する必要がなくなる）赤外線タッチスイッチが得られる。
また、Ｓ／Ｎ比の向上は、より大きな動作マージンを確保できる赤外線タッチスイッチが得られる。
【００２８】
（２）コストダウンが出来る。
操作パネル３の下面での反射分など、従来技術に比べてより多くのオフセット光を低減してＳ／Ｎ比が向上されているので、操作パネル３の厚さ、位置（赤外線タッチスイッチとの相対位置）が変わった場合にも、共通の判定値を設定できる。
【００２９】
したがって、操作パネル３を含む機構設計の自由度が増して、赤外線タッチスイッチ全体のコストダウンが容易となる。
例えば、ケースカバーの窓ガラスの厚さが異なる防爆用と一般用で同じ赤外線タッチスイッチを使用することができる。
【００３０】
図２、図３に一般用と防爆用との具体例を示す。
図２が一般用、図３が防爆用である。
第１のマスク１１で赤外線経路を規定することで、操作パネル３の厚さにかかわらず操作パネル３の上面および下面での反射光を赤外線受光素子２に入射しないようにでき、Ｓ／Ｎ比が向上すると共に操作パネル３の厚さの違いによるＳ／Ｎ比の違いも小さくなり、共通化設計が可能になる。
【００３１】
図４に具体化したものの実測データを示す。
２種類の操作パネル３の厚さ（３ｍｍ、１０ｍｍ）のＩｃ−ｄ特性曲線（光電流Ｉｃ（Ｉｏｆｆｓｅｔ、Ｉｓｉｇ）と操作面から反射物までの距離ｄの関係を示したもの。）である。
【００３２】
３ｍｍ厚さが図２の一般用、１０ｍｍ厚さが図３の防爆用に相当する。
従来技術のＳ／Ｎ比は１〜２程度であったが、６〜１２程度に向上出来た。
操作パネル３の厚さでＳ／Ｎ比が異なるが、どちらも十分に大きな値なので、共通の判定値を設定しやすくなっている。
この結果から、一般形のコストダウンが可能になる。
【００３３】
図５は、本発明の他の実施例の要部構成説明である。
本実施例においては、第２のマスク１２は、赤外線受光素子２への赤外線の光路を規定して、オフセット光が赤外線受光素子に入射されるのを遮断するように配置されている。
【００３４】
この結果、赤外線受光素子２へ入射されるオフセット光が、確実に遮断されるので、より確実に、使用上の制限が無くせ、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチが得られる。
【００３５】
図６は、本発明の他の実施例の要部構成説明である。
本実施例においては、第１のマスク１１は、赤外線発光素子１からの赤外線の光路を規定して、オフセット光が赤外線受光素子２に入射されるのを遮断するように配置されている。
【００３６】
第２のマスク１２は、赤外線受光素子２への赤外線の光路を規定して、オフセット光が赤外線受光素子２に入射されるのを遮断するように配置されている。
【００３７】
この結果、赤外線発光素子１から出射されるオフセット光と赤外線受光素子２へ入射されるオフセット光とが、共に遮断されるので、更に、使用上の制限が無くせ、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチが得られる。
【００３８】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
（１）使用上の制限を無くせる。
Ｓ／Ｎ比が向上することで、スイッチのオン、オフを判定する閾値をより小さい値（Ｉｏｆｆｓｅｔに近い値）に設定でき、反射物の反射率のばらつきが大きくても正常にスイッチが反応できるようになる赤外線タッチスイッチが得られる。
【００４０】
これによって、指の反射率が低い人でも無条件で使用することが可能になる（反射率の良い反射物を用意する必要がなくなる）。
また、Ｓ／Ｎ比の向上はより大きな動作マージンを確保できる赤外線タッチスイッチが得られる。
【００４１】
（２）コストダウンが出来る。
操作パネルの下面での反射分など従来技術に比べてより多くのオフセット光を低減してＳ／Ｎ比が向上されているので、操作パネルの厚さ、位置（赤外線スイッチとの相対位置）が変わった場合にも共通の判定値を設定できる。
【００４２】
したがって、操作パネルを含む機構設計の自由度が増して、機器全体のコストダウンが容易となる赤外線タッチスイッチが得られる。
一般用と防爆用との部品の共通化が図れコストダウンができる赤外線タッチスイッチが得られる。
【００４３】
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
赤外線受光素子へ入射されるオフセット光が、確実に遮断されるので、より確実に、使用上の制限が無くせ、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチが得られる。
【００４４】
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
赤外線発光素子から出射されるオフセット光と赤外線受光素子へ入射されるオフセット光とが、共に遮断されるので、更に、使用上の制限が無くせ、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチが得られる。
【００４５】
従って、本発明によれば、Ｓ／Ｎ比が向上され、コストダウンが図れる赤外線タッチスイッチを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】図１の動作説明図である。
【図４】図１の動作説明図である。
【図５】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
【図７】従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
【図８】図１の動作説明図である。
【図９】図１の動作説明図である。
【図１０】図１の動作説明図である。
【図１１】図１の動作説明図である。
【図１２】図１の動作説明図である。
【符号の説明】
１      赤外線発光素子
２      赤外線受光素子
３      操作パネル
４      操作面
５      第１のマスク
６      第２のマスク
７      感度領域
８      カバー
１１    第１のマスク
１２    第２のマスク
Ｉｃ      光電流
Ｉｏｆｆｓｅｔ  光電流
Ｉｓｉｇ    光電流
【図１】
2004228178.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004228178.tif 000009
【図８】
2004228178.tif 000010
【図９】
2004228178.tif 000011
【図１０】
2004228178.tif 000012
【図１１】
2004228178.tif 000013
【図１２】
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