(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスの所定位置に反射物が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、
発光素子と受光素子とを有するフォトリフレクタと、このフォトリフレクタと前記ガラスとの間に設けられた遮光プレートと、前記反射物を置く面に設けられ、その直径の値を１３ｍｍ程度に選定した入射ひとみと、前記反射物を置く面に設けられ、前記入射ひとみを平面的に囲う遮光帯であり、前記受光素子との対向位置に設けられる視野絞りと、を備え、
前記発光素子から照射された光はガラスの所定位置で反射して受光素子に入射すると共に、前記受光素子の入射光量によって前記反射物の有無を判別し、
屋外で使用され、表示器と一体になった窓ガラス外部から入力を行う
ことを特徴とする赤外線スイッチ装置。
【請求項２】
入射角４０度程度の日照に基づき、前記入射ひとみと前記遮光プレートとが形成されたことを特徴とする請求項１記載の赤外線スイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示器と一体になった窓ガラス外部から入力を行う赤外線スイッチ装置に掛り、特に屋外等で使用される際に信頼性の高い入力を行える改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線スイッチ装置は、例えば本出願人の提案に掛かる特開平6 −１６９２４９号公報に開示されている。図５は従来の赤外線スイッチ装置の断面図である。フォトリフレクタ１０は、プリント基板４０に搭載されたもので、発光素子１２と受光素子１４、並びに素子固定モールド１６を有している。発光素子１２は赤外線を照射する。受光素子１４は、受光した赤外線の量に応じて電気信号を発生する。素子固定モールド１６は発光素子１２と受光素子１４を保持する樹脂である。
【０００３】
遮光プレート２０は、素子固定モールド１６に対して蓋状に係合して素子固定モールド１６の位置決めを行うと共に、ガラス３０を介して迷光が受光素子１４に入射するのを防止している。ここでは、ガラス３０の厚さｔは例えば１０ｍｍであり、ガラス３０と遮光プレート２０との間隙ｄは例えば３ｍｍになっている。ガラス３０の所定位置に指等の反射物５０が置かれたか否かを、フォトリフレクタ１０で検知している。
【０００４】
このように構成された装置の動作を説明する。図６は、図５の装置における光路の説明図で、（Ａ）は反射物のないとき、（Ｂ）は反射物のあるときを示している。発光素子１２から照射された赤外線は、ガラス３０に入射して、ガラス３０内部では光量Ｉ0とする。ガラス３０上に反射物がない場合には、空気中への透過光Ｉ1と、境界１で正反射された反射光Ｉ2があり、次式が成立している。
Ｉ0≒Ｉ1＋Ｉ2                                        (1)
【０００５】
ここで、境界１はガラス３０と反射物５０側の界面、境界２はガラス３０と遮光プレート２０側の界面を表している。ガラス３０上に反射物がある場合には、反射物５０で減衰又は吸収される光量Ｉ1'と、境界１で正反射された反射光と反射物５０による反射光Ｉ2'があり、次式が成立している。
Ｉ0≒Ｉ1'＋Ｉ2'                                      (2)
【０００６】
一般に、反射物のあるとき反射光Ｉ2'は、ないときの反射光Ｉ2よりも大きいので、受光素子１４によりガラス３０を透過した反射光を受光して、反射光量によりガラス３０上に反射物が位置するか否か判別することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、赤外線スイッチ装置は外乱やノイズによって動作不能となったり、誤動作するという課題がある。特に太陽光の下で設定する場合、太陽光による外乱で設定スイッチとして動作しなくなる。これは、信号光の進入方向に対する光路は考えられているものの、外乱光の進入光路、特に直接の外乱光やＬＣＤと遮光物との隙間からの侵入する外乱光に対しての考慮が不足しているためである。
【０００８】
また、反射物のあるとき反射光Ｉ2'と、ないときの反射光Ｉ2との比をＳ／Ｎ比とすると、赤外線スイッチのＳ／Ｎ比は２以上と余裕が少なく、元来ノイズに弱い構造となっている。
Ｓ／Ｎ比≒Ｉ2'／Ｉ2                                    (3)
【０００９】
本発明は上述の課題を解決したもので、第１の目的は太陽光等による外乱があっても設定スイッチとして動作する赤外線スイッチ装置を提供することにある。第２の目的はＳ／Ｎ比の高いセンサ構造として外乱やノイズに赤外線スイッチ装置を提供することにある。第３の目的は設定作業が円滑に行われているか、単体でも容易に確認できる赤外線スイッチ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の通りである。
（Ａ）ガラスの所定位置に反射物が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、発光素子と受光素子とを有するフォトリフレクタと、このフォトリフレクタと前記ガラスとの間に設けられた遮光プレートと、前記反射物を置く面に設けられ、その直径の値を１３ｍｍ程度に選定した入射ひとみと、前記反射物を置く面に設けられ、前記入射ひとみを平面的に囲う遮光帯であり、前記受光素子との対向位置に設けられる視野絞りと、を備え、前記発光素子から照射された光はガラスの所定位置で反射して受光素子に入射すると共に、前記受光素子の入射光量によって前記反射物の有無を判別し、屋外で使用され、表示器と一体になった窓ガラス外部から入力を行うことを特徴とする赤外線スイッチ装置。
（Ｂ）入射角４０度程度の日照に基づき、前記入射ひとみと前記遮光プレートとが形成されたことを特徴とする（Ａ）記載の赤外線スイッチ装置。
また、上記の第１の目的を達成するために、本発明の赤外線スイッチ装置は、（１）ガラス３０の所定位置に反射物５０が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、発光素子１２と受光素子１４を有するフォトリフレクタ１０と、このフォトリフレクタと前記ガラスとの間に設けられた遮光プレート２０とを備え、前記発光素子から照射された光はガラスの所定位置で反射して受光素子に入射すると共に、前記受光素子の入射光量によって前記反射物の有無を判別する構成としている。すると、遮光プレート２０により外乱光は受光素子に到達しにくくなり、誤動作が少なくなる。
【００１１】
上記の第１の目的を達成するために、本発明の赤外線スイッチ装置は、
（２）ガラス３０の所定位置に反射物５０が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、発光素子１２と受光素子１４を有するフォトリフレクタ１０と、このフォトリフレクタと前記ガラスとの間に設けられた遮光プレート２０と、このガラスの前記所定位置に設けられた視野絞り６０とを備え、前記発光素子から照射された光はガラスの所定位置で反射して受光素子に入射すると共に、前記受光素子の入射光量によって前記反射物の有無を判別する構成としている。すると、遮光プレート２０と視野絞り６０により外乱光は受光素子に到達しにくくなり、誤動作が少なくなる。
【００１２】
（３）好ましくは、視野絞りの径は、指の大きさ程度に構成すると、作業者による設定作業が容易でありながら、外乱光は指によって遮光されるから、誤動作が少なくなる。
【００１３】
上記の第１の目的を達成するために、本発明の赤外線スイッチ装置は、
（４）発光素子１２と受光素子１４を有するフォトリフレクタ１０と、このフォトリフレクタとガラス３０との間に設けられた遮光プレート２０とを備え、このガラスの所定位置に反射物５０が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、前記遮光プレートに、前記発光素子から照射された光を前記ガラスの所定位置に導光する発光側導光路２２と、前記ガラスの所定位置で反射して前記受光素子に入射する反射光を導光する受光側導光路２４と設ける構成としている。すると、発光側導光路２２と受光側導光路２４により外乱光は受光素子に到達しにくくなり、誤動作が少なくなる。
【００１４】
上記の第２の目的を達成するために、本発明の赤外線スイッチ装置は、
（５）発光素子１２と受光素子１４を有するフォトリフレクタ１０と、このフォトリフレクタとガラス３０との間に設けられた遮光プレート２０とを備え、このガラスの所定位置に反射物５０が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、前記ガラスの反射物の置かれる面に乱反射面を形成する構成としている。すると、ガラスの所定位置に反射物５０が置かれたか否かによる反射光量の変化が増大して、Ｓ／Ｎ比が増大し、ノイズに影響されにくくなる。
【００１５】
上記の第３の目的を達成するために、本発明の赤外線スイッチ装置は、
（６）ガラス３０の所定位置に反射物５０が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、前記赤外線スイッチ装置に、入力作業が行われたときは、人の五感でスイッチを押したことを感知できる感知手段７０を設ける構成としている。すると、ガラスの所定位置を指で押した場合に、従来の機械式の接点のようなクリック感に類似する感覚が得られるので、入力作業が円滑に行える。
【００１６】
（７）好ましくは、感知手段をスイッチを押す動作に連動して発光する構成にすると、操作者は視覚的に確認できる。また、感知手段をスイッチを押す動作に連動して発音する構成にすると、操作者は聴覚的に確認できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて、本発明を説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成図である。尚、図１において前記図５、図６と同一作用をするものには同一符号を付して説明を省略する。図において、ガラス３０の反射物を置く面には、入射ひとみ３２と視野絞り６０が設けられている。視野絞り６０は、入射ひとみ３２を平面的に囲う遮光帯であり、フォトリフレクタ１０の受光素子１４との対向位置に設けられている。入射ひとみ３２は、直径Φの値を指の幅である１０〜２０ｍｍに選定し、好ましくは１３ｍｍΦがよい。
【００１８】
すると、指で入射ひとみ３２で押さえたとき、入射ひとみ３２を透過して受光素子１４に至る外乱光は極めて少量となり、誤動作が少なくなる。例えば、入射ひとみ３２と遮光プレート２０で形成される入射角φにより、入射角４０度程度の日照までは使用に充分に耐えられる。
【００１９】
図２は本発明の第２の実施例を示す構成図である。ここでは、遮光プレート２０に、発光素子１２から照射された光をガラス３０の所定位置に導光する発光側導光路２２と、ガラス３０の所定位置で反射して受光素子１４に入射する反射光を導光する受光側導光路２４と設ける構成としている。この発光側導光路２２と受光側導光路２４の形状は、フォトリフレクタ１０の発光素子１２と受光素子１４の位置、窓ガラス３０の位置、厚さ及びガラス屈折率から最も効率の良い信号赤外線の光路を決定する。
【００２０】
このように構成された装置では、発光側導光路２２では光出力孔を大きくし、受光側導光路２４を絞ることでＳ／Ｎ比を良くすることができる。また、信号光のみが受光素子１４に入るので、外乱光に強くなる。
【００２１】
図３は本発明の第３の実施例を示す構成図で、（Ａ）は反射物のないとき、（Ｂ）は反射物のあるときを示している。ここでは、ガラス３０の反射物５０を配置する面に乱反射面が形成されている。乱反射面は、ガラスに擦りを入れたものでもよく、また乱反射をするシートを貼付してもよい。ガラス３０上に反射物がない場合には、境界１において空気中への透過光Ｉ3と、境界１で正反射された反射光Ｉ4と、乱反射面によりガラス３０内部に乱反射された光Ｉ5があり、次式が成立している。
Ｉ0≒Ｉ3＋Ｉ4＋Ｉ5                                    (4)
【００２２】
次に、ガラス３０上に反射物がある場合には、境界１において反射物５０で減衰又は吸収される光量Ｉ3'と、境界１で正反射された反射光と反射物５０による反射光Ｉ4'と、乱反射面によりガラス３０内部に乱反射された光Ｉ5'あり、次式が成立している。
Ｉ0≒Ｉ3'＋Ｉ4'＋Ｉ5'                                  (5)
【００２３】
ここで、Ｉ5'＞Ｉ5であるため、受光素子１４で受光する光量は反射物５０の有無で大いに変動する。擦りガラスを用いた場合のＳ／Ｎ比は１０程度と、透明ガラスのＳ／Ｎ比２に比較して、格段に信号成分が増加している。
【００２４】
図４は、本発明の第４の実施例を説明する回路図である。図において、発振回路７１は赤外線スイッチ７２に発光信号を送るものであり、トランジスタＴｒ１を所定の周波数でオンオフする発振素子を有している。発振回路を用いることで、外来光の影響を取り除いている。赤外線スイッチ７２は、発光素子と受光素子を有し、指で所定位置を押したか否かを検出する信号を受光素子が出力する。
【００２５】
増幅回路７３は、赤外線スイッチ７２の検出信号をインピーダンス変換し、ＡＣ結合回路７４により外来光に起因するＤＣ成分を除く。絶対値回路７５は、ＡＣ成分を整流して、受光素子の出力信号に応じたＤＣ信号に変換する。オンオフ判定回路７６は、絶対値回路７５の出力信号が一定値以上であればオンとみなしてＨ出力をし、それ以外はオフとみなしてＬ出力をする。
【００２６】
発光回路７７は、オンオフ判定回路７６がＨ出力のときは、発光ダイオードを光らせる。発音回路７８は、オンオフ判定回路７６がＨ出力のときは、スピーカの音を鳴らす。これにより、視覚や聴覚を用いて赤外線スイッチ７２のオンオフ操作を感覚的に認識できる。
【００２７】
なお、上記実施例においては、赤外線スイッチ７２の検出信号を発光回路７７や発音回路７８に送るにあたり、オペアンプを使用するアナログ回路で構成したものを示したが、マイロクプロセッサを用いてディジタル的に信号処理しても差し支えない。さらに、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で種種変更して実施できることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、
（１）ガラス３０の所定位置に反射物５０が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、発光素子１２と受光素子１４を有するフォトリフレクタ１０と、このフォトリフレクタと前記ガラスとの間に設けられた遮光プレート２０とを備え、前記発光素子から照射された光はガラスの所定位置で反射して受光素子に入射すると共に、前記受光素子の入射光量によって前記反射物の有無を判別する構成としている。すると、遮光プレート２０により外乱光は受光素子に到達しにくくなり、誤動作が少なくなる。
【００２９】
（２）ガラス３０の所定位置に反射物５０が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、発光素子１２と受光素子１４を有するフォトリフレクタ１０と、このフォトリフレクタと前記ガラスとの間に設けられた遮光プレート２０と、このガラスの前記所定位置に設けられた視野絞り６０とを備え、前記発光素子から照射された光はガラスの所定位置で反射して受光素子に入射すると共に、前記受光素子の入射光量によって前記反射物の有無を判別する構成としている。すると、遮光プレート２０と視野絞り６０により外乱光は受光素子に到達しにくくなり、誤動作が少なくなる。
【００３０】
（３）好ましくは、視野絞りの径は、指の大きさ程度に構成すると、作業者による設定作業が容易でありながら、外乱光は指によって遮光されるから、誤動作が少なくなる。
【００３１】
また、本発明の赤外線スイッチ装置は、
（４）発光素子１２と受光素子１４を有するフォトリフレクタ１０と、このフォトリフレクタとガラス３０との間に設けられた遮光プレート２０とを備え、このガラスの所定位置に反射物５０が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、前記遮光プレートに、前記発光素子から照射された光を前記ガラスの所定位置に導光する発光側導光路２２と、前記ガラスの所定位置で反射して前記受光素子に入射する反射光を導光する受光側導光路２４と設ける構成としている。すると、発光側導光路２２と受光側導光路２４により外乱光は受光素子に到達しにくくなり、誤動作が少なくなる。
【００３２】
また、本発明の赤外線スイッチ装置は、
（５）発光素子１２と受光素子１４を有するフォトリフレクタ１０と、このフォトリフレクタとガラス３０との間に設けられた遮光プレート２０とを備え、このガラスの所定位置に反射物５０が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、前記ガラスの反射物の置かれる面に乱反射面を形成する構成としている。すると、ガラスの所定位置に反射物５０が置かれたか否かによる反射光量の変化が増大して、Ｓ／Ｎ比が増大し、ノイズに影響されにくくなる。
【００３３】
更に、本発明の赤外線スイッチ装置は、
（６）ガラス３０の所定位置に反射物５０が置かれたか否かを反射光量の多寡によって判別する赤外線スイッチ装置において、前記赤外線スイッチ装置に、入力作業が行われたときは、人の五感でスイッチを押したことを感知できる感知手段７０を設ける構成としている。すると、ガラスの所定位置を指で押した場合に、従来の機械式の接点のようなクリック感に類似する感覚が得られるので、入力作業が円滑に行える。
【００３４】
（７）好ましくは、感知手段をスイッチを押す動作に連動して発光する構成にすると、操作者は視覚的に確認できる。また、感知手段をスイッチを押す動作に連動して発音する構成にすると、操作者は聴覚的に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す構成図である。
【図４】本発明の第４の実施例を示す回路図である。
【図５】従来の赤外線スイッチ装置の断面図である。
【図６】図５の装置における光路の説明図である。
【符号の説明】
１０  ファトリフレクタ
２０  遮光プレート
３０  ガラス
４０  プリント基板
５０  反射物
６０  視野絞り
７０  感知手段
【図１】
0003758181.tif 000002
【図２】
0003758181.tif 000003
【図３】
0003758181.tif 000004
【図４】
0003758181.tif 000005
【図５】
0003758181.tif 000006
【図６】
0003758181.tif 000007