(57)【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、
前記受光素子で変換された電圧が入力され表示モードとして所定出力電圧になるように誤差出力により制御される可変利得増幅器と、
この可変利得増幅器の出力電圧と基準電圧を比較し、その偏差を増幅して前記誤差出力として出力する誤差増幅器と、
前記可変利得増幅器からの出力電圧と判定電圧とを比較して判定信号を出力する比較器と、
前記誤差増幅器からの誤差出力を保持してサンプルホールド信号として出力するサンプルホールド回路と、
前記誤差出力と前記判定信号が入力されると共に、前記誤差出力により第一特定操作を認識し前記可変利得増幅器の増幅度を前記サンプルホールド回路からのサンプルホールド信号により固定してから設定モードとして動作させて前記反射物に対応して前記判定信号をスイッチ信号として出力させ、第二特定操作を認識したときに前記表示モードに復帰するように制御する制御回路と、
を具備することを特徴とする赤外線タッチスイッチ。
【請求項２】
前記第一特定操作は、前記誤差出力を常時監視し前記誤差出力が所定時間低下したことにより認識する請求項１に記載の赤外線タッチスイッチ。
【請求項３】
前記第二特定操作は、操作者から入力された操作終了信号により認識する請求項１に記載の赤外線タッチスイッチ。
【請求項４】
前記誤差増幅器は、前記可変利得増幅器の出力電圧と前記判定電圧より若干大きく設定された基準電圧とを比較して前記誤差出力を出力する請求項１に記載の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の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３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ＩＦ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ＩＬ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ＩＬは流れない。
【０００３】
反射物１０がある場合は、光電流ＩＬ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ＩＬ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ＩＬが流れれば、光電流ＩＬ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ＩＬ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ＩＬ（off）とする。
【０００６】
スイッチがオンのときの光電流をＩＬ（on）とすると、ＩＬ（on）＞ＩＬ（off）という関係になるので、図４に示すように、判定電圧７をＩＬ（on）とＩＬ（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ＩＦを一定にしても光電流ＩＬ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】
通常、操作スイッチとして赤外線スイッチを複数個使用するので、その数だけ手動の感度調整が必要である。このため、多くの製造工数が必要になり、コスト削減の妨げになるという問題がある。
【００１２】
また、感度調整は、発光素子や受光素子などの構成要素の経時変化（特性劣化）、周囲温度などの使用環境による特性変化、反射物の反射率の個体差などを考慮して実施するが、これらの変動が大きい場合は、スイッチ操作ができなかったり、操作性が悪くなったりするという問題もある。
【００１３】
図５に変動要因の一例を示す。ここには、変動要因の一例として、反射率の異なる反射物が操作パネルに触れたときの光電圧ＶＬ１を示している。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは反射率の相違を示しており、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅの順に反射率が高くなっている。
【００１４】
反射率の最も小さいＡの場合は、オン、オフの判定は不可能、つまり、スイッチ操作はできない。Ｂ、Ｃ、Ｄの場合は、動作は可能である。しかし、反射率の最も高いＤの場合は、操作性が悪化する。つまり、反射物１０が操作パネル１１から離れていてもスイッチがオンと判定してしまうので、使用者の操作感覚と実際の設定動作が一致せず、操作感が悪いと感じ、誤設定に繋がってしまうという問題がある。
【００１５】
従って本発明の目的は、手動の感度調整を不要にすることで、コスト削減（製造工数削減）を実現し、使用する度に自動で感度調整を行い、経時変化、使用環境、反射物の個体差などによる操作感の劣化を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
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、
前記受光素子で変換された電圧が入力され表示モードとして所定出力電圧になるように誤差出力により制御される可変利得増幅器と、
この可変利得増幅器の出力電圧と基準電圧を比較し、その偏差を増幅して前記誤差出力として出力する誤差増幅器と、
前記可変利得増幅器からの出力電圧と判定電圧とを比較して判定信号を出力する比較器と、
前記誤差増幅器からの誤差出力を保持してサンプルホールド信号として出力するサンプルホールド回路と、
前記誤差出力と前記判定信号が入力されると共に、前記誤差出力により第一特定操作を認識し前記可変利得増幅器の増幅度を前記サンプルホールド回路からのサンプルホールド信号により固定してから設定モードとして動作させて前記反射物に対応して前記判定信号をスイッチ信号として出力させ、第二特定操作を認識したときに前記表示モードに復帰するように制御する制御回路と、
を具備したものである。
【００１７】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記第一特定操作は、前記誤差出力を常時監視し前記誤差出力が所定時間低下したことにより認識するようにしたものである。
【００１８】
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記第二特定操作は、操作者から入力された操作終了信号により認識するようにしたものである。
【００１９】
請求項４に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記誤差増幅器は、前記可変利得増幅器の出力電圧と前記判定電圧より若干大きく設定された基準電圧とを比較して前記誤差出力を出力するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２０】
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。
請求項１，２，３および４に記載した発明によれば、制御回路により、前記誤差出力により第一特定操作を認識し、設定モードに入る直前の前記可変利得増幅器の増幅度を前記ホールド回路のホールド値により固定してから設定モードとして動作させて前記反射物に対応して前記判定信号をスイッチ信号として出力させるようにしたので、自動的に感度調整を行うことができ、コスト削減（製造工数削減）を実現し、経時変化、使用環境、反射物の個体差などによる操作感の劣化を自動的に防止できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明について図面を用いて詳細に説明する。
先ず、電磁流量計などのプロセス機器等に装備されている赤外線タッチスイッチを用いる表示設定器について概要を説明する。
【００２２】
この表示設定器はＬＣＤ（Liquid Crystal Display Device）等の表示器と、例えばパラメータなどを外部から設定する複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３等を有している。赤外線タッチスイッチはこの表示器と組み合わせて使用される。これらのＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が赤外線タッチスイッチに相当する。
【００２３】
表示器には、表示モードと設定モードとの２種類のモードで表示される。表示モードは、電磁流量計などの表示設定器では通常は測定結果（流量値）等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。
【００２４】
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。この設定モードでは表示器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。
【００２５】
次に、上記赤外線タッチスイッチについて具体的に説明する。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。なお、図３に示す従来の赤外線タッチスイッチと同じ機能を有する部分には同一の符号を付して適宜にその説明を省略する。
【００２６】
図１において、光電流ＩＬは固定抵抗２０で電圧ＶＬ２に変換され、変換された電圧ＶＬ２は可変利得増幅器２１に入力され、可変利得増幅器２１は電圧ＶＬ２を利得制御してその出力端に出力電圧ＳＯとして出力する。
【００２７】
誤差増幅器２２は、反転入力端（―）に入力された出力電圧ＳＯと非反転入力端（＋）に入力された基準電圧ＥＳとを比較して、その偏差を増幅し、その出力端に誤差出力ＥＯとして出力する。
【００２８】
誤差出力ＥＯは、切替器２３のａ端子に印加されると共にサンプルポールド回路２４と制御回路２５にも印加される。
【００２９】
サンプルポールド回路２４は、制御回路２５からの制御信号ＣＳで制御されてサンプルホールドしたサンプルホールド信号ＳＨを切替器２３のｂ端子に印加する。切替器２３は制御信号ＣＳで制御されながらａ端子とｂ端子を切り替えて、各端子に印加されている電圧を、ｃ端子を介して可変利得増幅器２１の利得制御端子Ｔに印加する。
【００３０】
一方、比較器２６は、その非反転入力端（＋）に可変利得増幅器２１の出力電圧ＳＯが印加され、反転入力端（―）には判定電圧ＪＥが印加され、判定電圧ＪＥに対する大小を判断してその出力端から判定信号ＳＪとして出力する。なお、判定電圧ＪＥは、基準電圧ＥＳよりも少し小さな値に設定されている。
【００３１】
さらに、制御回路２５は、判定信号ＳＪと誤差出力ＥＯとが入力されると共に、さらに表示器の複数のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３などの操作による第二特定操作信号ＳＡも入力され、これらを処理して切替器２３とサンプルポールド回路２４に制御信号ＣＳを出力すると共にスイッチ信号ＳＳを出力する。
【００３２】
次に、以上のように構成された赤外線タッチスイッチの動作について、図２に示す波形図を用いて説明する。
【００３３】
図２において、実際には、光電流ＩＬは図２（Ａ）の波形詳細に示すように、駆動電流ＩＦと同じように矩形波状で、０Ｖに対して高レベルがＩＬＨ，低レベルがＩＬＬの矩形波状の電流であるが、動作の概要を分かりやすくするために点線の包絡線で示してある。
【００３４】
これは、図２（Ｃ）の光電流ＩＬに限らず、可変利得増幅器２１の出力である出力電圧ＳＯ（図２（Ｄ））、誤差増幅器２２の出力である誤差出力ＥＯ（図２（Ｅ））、比較器２６の判定信号ＳＪも同様である。
【００３５】
このため、制御回路２５が出力電圧ＳＯ、誤差出力ＥＯ、判定信号ＳＪの信号を読み取るときは、図１には図示していないが、矩形波状の駆動電流ＩＦに同期した信号を読み取ることになる。なお、駆動電流ＩＦを矩形波状にしているのは、発光素子３に常時電流を流すと、寿命が不足するためである。
【００３６】
電磁流量計などのプロセス機器の表示設定器は、通常は、流量出力値などを表示する表示モードを維持しており、操作者が内部データを操作するときだけ、設定スイッチが有効な設定モードとする。以下、この２つのモードをベースとして説明する。
【００３７】
先ず、表示モードでの動作について説明する。制御回路２５により切替器２３をａ端子側に設定しておく。そうすると、可変利得増幅器２１の出力端の出力電圧ＳＯは誤差増幅器２２により基準電圧ＥＳと同じになるように制御され、光電流ＩＬに関わらず一定の値になる（図２（Ｄ））。
【００３８】
そして、基準電圧ＥＳは判定電圧ＪＥよりも少し大きな電圧に設定されているので、表示モード（図２（Ｆ））では、比較器２６の出力である判定信号ＳＪは常にオン信号となるが、制御回路２５はこのオン信号の継続を検知して無効にしてスイッチ信号ＳＳ（図２（Ｇ））を出力しないので、表示器には表示はされず、表示器には、別途、流量値などが表示される。
【００３９】
次に、表示モードから設定モードへの移行について説明する。誤差増幅器２２の出力である誤差出力ＥＯは光電流ＩＬの大きさに応じて変化する。そこで、誤差出力ＥＯを制御回路２５で常時監視し、誤差出力ＥＯが低下したとき（図２（Ｅ））に、制御回路２５は反射物１０が操作パネル１０に触れた（図２（Ｂ））と判断して設定モード（図２（Ｆ））に移行する。
【００４０】
通常、操作者が、特定のスイッチ、例えばＳＷ１を比較的長期間、オン状態を維持するなどの操作（第一特定操作）をすると、この期間、誤差出力ＥＯ（図２（Ｅ））が低下し続けるので、これを制御回路２５は検知し、制御信号ＣＳを切替器２３に出力してｃ端子をｂ端子に切り替えて可変利得増幅器２１を切替直前にサンプルホールド回路２４にホールドされた誤差出力ＥＯ（図２（Ｅ））に対応する利得に固定する（図２（Ｄ））。
【００４１】
次に、設定モードについて説明する。設定モード（図２（Ｆ））に移行後、誤差出力ＥＯはサンプルホールド回路２４で保持される共に、切替器２３はｂ側に固定される。このため、可変利得増幅器２１の利得は固定されて（図２（Ｄ））小さくなっているので、反射物１０が操作パネル１０に触れたときだけ、つまり良い操作感で、比較器２６から矩形波状の判定信号ＳＪが出力され、制御回路２５はスイッチ信号ＳＳとして出力する。
【００４２】
設定モードの終了は、操作者が例えば複数のスイッチＳＷ１とＳＷ３を同時に押すなどの第二特定操作を実行して制御回路２５に第二特定操作信号ＳＡが入力されたことを制御回路２５が認識して、制御回路２５は切替器２３をａ端子側に切り替えて表示モードに復帰させる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例の動作を説明するための波形図である。
【図３】従来の赤外線タッチスイッチを示す構成図である。
【図４】従来の赤外線タッチスイッチの判定電圧の設定を説明する説明図である。
【図５】従来の赤外線タッチスイッチの変動要因の例を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  駆動回路
２  矩形波発生部
３  発光素子
４  受光素子
５  抵抗
６、２６  比較器
７  判定電圧
９  判定回路
１０  反射物
１１  操作パネル
２０  固定抵抗
２１  可変利得増幅器
２２  誤差増幅器
２３  切替器
２４  サンプルホールド回路
２５  制御回路
２６  比較器
ＳＯ  出力電圧
ＥＯ  誤差出力
ＳＪ  判定信号
ＳＨ  サンプルホールド信号
ＳＳ  スイッチ信号
ＳＡ  第二操作信号
ＣＳ  制御信号
ＳＪ  判定信号
ＥＳ  基準電圧
ＪＥ  判定電圧
【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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