JPH0511121U - 光スイツチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水漏れしない、安定した作動が得られ、しか
も安価で供給することができる光スイッチ装置を提供す
る。 【構成】 照明手段Ｌ１と、この照明手段Ｌ１から放射
された光の反射光を受光する一対の受光素子ＰＤ１，Ｐ
Ｄ２と、各受光素子ＰＤ１，ＰＤ２に入射される反射光
の光量に差を付ける反射面１ａ，１ｂ，１ｃおよびスラ
イド操作手段１ｄを有する反射板１と、各受光素子ＰＤ
１，ＰＤ２の電気出力の差を検出する検出手段（コンパ
レータＵ１，ラッチＵ２，ＡＮＤゲートＵ３）とを備
え、各受光素子ＰＤ１，ＰＤ２が受光する反射光量を互
いに異ならせるように変化可能とするとともに検出手段
の検出出力によって反射板１の駆動状態を読み取るよう
にした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は防水ケース内に納められた装置をケース外部からスイッチングを行う 光スイッチ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、水中で使用される装置において、装置の電源やその機能を切り換えるス イッチなどは、防水ケースに穴を設け、その穴にスイッチ軸を通し、スイッチ軸 と穴との係合部に防水用のＯリングを配置して防水構造を構成し、スイッチ軸を 回転させる方法や防水ケースの内部にリード・スイッチや板バネを配置し、外部 からマグネットを使ってそれらスイッチを作動させる方法がとられている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、防水ケースに穴を設け、スイッチ軸を回転させる方法は、軸回 りの防水のために多くの部材を必要とし、高価であるばかりでなく、ケースに貫 通する穴の中をＯリングで防水したスイッチ軸が移動することにより、密閉性が 崩れて水漏れ事故が発生し易かった。また、防水ケースの外部からマグネットを 用いて内部のリード・スイッチや板バネを作動させる方法は、貫通する穴がない ので、水漏れ事故から逃れられるものの、磁性体である砂鉄などがマグネットに 付着し、スイッチの作動不良の事故から逃れられなかった。

【０００４】 本考案は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、水漏れしない、安 定した作動が得られ、しかも安価で供給することができる光スイッチ装置を提供 することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

このような課題を解決するために本考案による光スイッチ装置は 発光手段と、 上記発光手段から放射された光の反射光を受光する一対の受光手段と、 各受光手段に入射される反射光の光量に差を付ける設定手段と、 上記各受光手段の電気出力の差を検出する検出手段と、 から構成される。

【０００６】

【作用】

本考案においては、各受光手段が受光する反射光量を互いに異なるように変化 可能とするとともに上記検出手段の検出出力によって上記設定手段の駆動状態が 読み取られる。

【０００７】

【実施例】

以下、図面を用いて本考案の実施例を詳細に説明する。 図１は本考案による光スイッチ装置の一実施例に構成を示す回路図であり、本 実施例では水中撮影用として使用される水中ストロボに適用した場合について説 明する。図２は図１の動作を説明するタイミングチャートである。

【０００８】 図１において、２は防水ケースの一部であり、この防水ケース２は例えば発光 ダイオードからなる照明手段Ｌ１から放射された光を透過する材質で形成されて おり、操作スイッチの一部を構成する反射板１を照明する。ここで防水ケース２ の左側は防水ケース２の外部の水中であり、右側の回路は防水ケース２の内部に 保護されている。

【０００９】 反射板１はスイッチのスライド操作手段１ｄ，反射率の高い反射面１ａ，１ｃ および反射率の低い反射面１ｂで構成されている。スイッチは矢印で示す上下方 向にスライド操作される。照明手段Ｌ１から放射された光は反射面１ａで反射し 、明るい光が受光素子ＰＤ１側を、また反射面１ｂで反射して暗い光が受光素子 ＰＤ２側をそれぞれ照明している。受光素子ＰＤ１，ＰＤ２には照明手段Ｌ１の 光が直接入らず、反射板１の反射光のみが入るような構造となっている。

【００１０】 受光素子ＰＤ１，ＰＤ２はフォトダイオードで構成される。受光素子ＰＤ１の カソードを受光素子ＰＤ２のアノードに、また受光素子ＰＤ２のカソードを受光 素子ＰＤ１のアノードにそれぞれ接続した閉回路を構成している。受光素子ＰＤ １，ＰＤ２は光を受光すると、矢印方向にそれぞれ電圧Ｖ１，Ｖ２を発生する。 受光素子ＰＤ１のカソードと受光素子ＰＤ２のアノードとの接続点を基準電位Ｇ ＮＤに、受光素子ＰＤ２のカソードと受光素子ＰＤ１のアノードとの接続点Ｐ１ はコンパレータＵ１の非反転入力にそれぞれ接続される。また、接続点Ｐ１と基 準電位ＧＮＤとの間には抵抗ＲとコンデンサＣとが直列接続される。コンデンサ Ｃは基準電位ＧＮＤ側に位置し、抵抗ＲとコンデンサＣとの接続点Ｐ２は上記コ ンパレータＵ１の反転入力に接続される。抵抗ＲとコンデンサＣとで記憶手段を 構成する。

【００１１】 接続点Ｐ１の電位は受光素子ＰＤ１，ＰＤ２が光を受けて発生する電圧によっ て変化する。接続点Ｐ２の電位は抵抗ＲとコンデンサＣとで構成するＣＲのフィ ルター特性によって接続点Ｐ１の電位の変化より遅れてゆっくりした変化をする 。したがって接続点Ｐ２の電位は接続点Ｐ１の変化の平均的な電圧値となる。コ ンパレータＵ１の出力ＯＵＴ１はＰ１＞Ｐ２のとき、Ｈレベルになり、Ｐ１＜Ｐ ２のとき、Ｌレベルとなる。

【００１２】 コンパレータＵ１の出力ＯＵＴ１はラッチＵ２の入力Ｄに接続されている。ラ ッチＵ２はクロック入力ＣＫの信号の立ち上がりに同期して入力Ｄをラッチして 出力Ｑ１に出力する。上記ラッチＵ２のクロック入力ＣＫはＡＮＤゲートＵ３の 出力に接続されている。ＡＮＤゲートＵ３の一方の入力ＣＫ１には光スイッチの 設定を読み込むタイミングに読み込みクロックＣＫ１が図示しない回路から送ら れる。ＡＮＤゲートＵ３の他方の入力ＦＬは通常Ｈレベルであるが、本ストロボ が発光している間は図示しない回路からＬレベルの信号が伝達される。入力ＦＬ がＬレベルの間はＡＮＤゲートＵ３の出力はＬレベルのままとなり、クロック入 力ＣＫ１にはクロックが伝達されない。したがってラッチＵ２のラッチ動作は禁 止される。

【００１３】 次に図１と図２を用いて本考案による光スイッチ装置の動作を説明する。 フォトダイオードからなる受光素子ＰＤ１および受光素子ＰＤ２は光を受光す ると、その開放電圧Ｖ１，Ｖ２が発生する。フォトダイオードの開放電圧Ｖは Ｖ＝（ｋＴ／ｑ）ｌｎ｛（αＥ／Ｉｓ）＋１｝ で表わされる（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、ｑ：電子電荷、α：定数、 Ｅ：照度、Ｉｓ：ダイオードの飽和電流）。

【００１４】 つまり、受光素子ＰＤ１および受光素子ＰＤ２は明るい光を受けるほどその開 放電圧Ｖ１，Ｖ２は大きくなる。接続点Ｐ１の電位ＶP1は ＶP1＝Ｖ１−Ｖ２ となる。受光素子ＰＤ１が受光素子ＰＤ２より明るい照明を受けると、正の電圧 になり、逆に受光素子ＰＤ２が受光素子ＰＤ１より明るい照明を受けると負の電 圧になる。

【００１５】 発光ダイオードからなる照明手段Ｌ１は周期的に点灯と消灯とを繰り返す。消 灯している間は受光素子ＰＤ１，受光素子ＰＤ２は迷光にさらされるので、接続 点Ｐ１の電位は迷光の当り方により決定される。図１に示すように受光素子ＰＤ １に対向する位置に反射率がより高い反射板が面していても迷光がより多く受光 素子ＰＤ２の方に照射されれば、Ｖ１＜Ｖ２となる。また、照明手段Ｌ１が点灯 して照明手段Ｌ１の反射光がより多く受光素子ＰＤ１側に当たっても迷光を加え た光の総量が受光素子ＰＤ２に多ければ依然Ｖ１＜Ｖ２のままである。本考案に 係わる水中ストロボ装置は光スイッチを使用するため、透明ケースに包まれてい るので、強い外光が迷光となって受光素子ＰＤ１，ＰＤ２を照明するからである 。

【００１６】 そこで本考案では、発光ダイオードからなる照明手段Ｌ１を点灯させたときと 、点灯させる前の迷光だけの照明のときの接続点Ｐ１の電位の変化を測ってスイ ッチの設定位置を判定することとした。照明手段Ｌ１による反射光は受光素子Ｐ Ｄ１の方が多くなるので、照明手段Ｌ１を点灯させたときの接続点Ｐ１の電位は 、点灯させる前の電位より高くなる。

【００１７】 照明手段Ｌ１が消灯しているときの接続点Ｐ１の電位は記憶手段としてのコン デンサＣにホールドされている。照明手段Ｌ１が消灯しているときの接続点Ｐ２ の電位はほぼ接続点Ｐ１の電位に等しくコンパレータＵ１の出力ＯＵＴ１は接続 点Ｐ１のわずかな変化によってＨレベルとＬレベルとの間を変化し、図２（ｃ） にＮ１，Ｎ２，Ｎ３で示すような不確定状態となる。

【００１８】 次に照明手段Ｌ１が点灯すると、反射板１の反射光が受光素子ＰＤ１，ＰＤ２ に当り、それぞれの電圧Ｖ１，Ｖ２が発生する。反射光は受光素子ＰＤ１側に多 く照射されるので、電圧Ｖ１の方が電圧Ｖ２に比較して電圧上昇が大きい。した がって接続点Ｐ１の電位は上昇する。照明手段Ｌ１が消灯しているときの接続点 Ｐ１の電位をホールドしていたコンデンサＣの電圧は接続点Ｐ１の上昇を追いか けてゆっくり上昇を開始する。このとき、コンパレータＵ１の反転入力端子には ほぼ照明手段Ｌ１が点灯する前の接続点Ｐ１の電圧が、比反転入力端子には照明 手段Ｌ１が点灯しているときの接続点Ｐ１の電圧がそれぞれ入力されていること になる。したがってコンパレータＵ１の出力ＯＵＴ１はＨレベルとなる。

【００１９】 照明手段Ｌ１を点灯させた後、受光素子ＰＤ１，ＰＤ２の端子電圧が安定し、 コンパレータＵ１の出力が安定した時点（照明手段Ｌ１を点灯させた時点より時 間Ｔｄ遅れた時点）で読み込みクロックＣＫ１をラッチＵ２のクロック入力端子 に入力し、コンパレータＵ１の出力をラッチＵ２がラッチし出力Ｑ１はＨレベル となる。

【００２０】 ここで光スイッチを上方スライドさせて切り換えた場合を説明する。受光素子 ＰＤ１は反射率の低い反射面１ｂが、また受光素子ＰＤ２には反射率の高い反射 面１ｃがそれぞれ対向する。したがって照明手段Ｌ１からの反射光はより多く受 光素子ＰＤ２側に照射される。したがって受光素子ＰＤ１，ＰＤ２の端子電圧Ｖ １，Ｖ２は電圧Ｖ２の方が電圧Ｖ１に比較して電圧上昇が大きい。したがって接 続点Ｐ１の電位は下がる。続くコンパレータＵ１の出力ＯＵＴ１はＬレベル，ラ ッチＵ２の出力Ｑ１はＬレベルとなる。

【００２１】 つまり、本考案による光スイッチ装置は、受光素子ＰＤ１側が反射率の高い反 射面１ａに対向しているときは出力Ｑ１はＨレベルとなる。反対に反射率の低い 反射面１ｂに対向しているときは出力Ｑ１はＬレベルとなる。このようにして防 水ケースの外側で設定したスイッチの設定をラッチＵ２の出力から読み取ること を可能とした。

【００２２】 ＡＮＤゲートＵ３の一方の入力ＦＬは通常Ｈレベルであり、読み込みクロック ＣＫ１はそのままラッチＵ２のクロック入力に入力するが、本水中ストロボが発 光するときに入力ＦＬはＬレベルとなる。これはストロボの閃光による迷光（図 ３に示す迷光１２）が非常に明るいために光スイッチが間違った読み取りをする のを防ぐためである。入力ＦＬはストロボの閃光開始に先だってＬレベルになり 、閃光が終了後、受光素子ＰＤ１，ＰＤ２が正常に復帰した後にＨレベルに戻る 。

【００２３】 図３は本考案による光スイッチ装置を使用した水中ストロボの構成を示す要部 断面図である。同一部品は同一符号とした。図３において、防水ケース２は覆い ９がかけてあり、発光放電管７と反射鏡８とに対向した防水ケース２には上記覆 い９はなく、発光時には発光管７の照明が前面の被写体に照射される。放電管７ は発光制御回路６によって発光制御される。本考案に係わる光スイッチ回路を含 む発光制御回路６は図示しないカメラにケーブル５で接続されている。カメラが レリーズされると、発光信号がケーブル５を介して伝達され、放電管７は発光す る。このとき、光の一部は防水ケース２の壁の中（図３に波線１２で示す迷光） あるいは反射鏡８の隙間を抜けて後ろに回る迷光となり、受光素子ＰＤ１，ＰＤ ２に入るが、このとき、光スイッチ回路はスイッチ位置の読み取りを行なわない ので、誤動作はない。

【００２４】 Ｏリング１０およびケーブル押え１１はケーブル５の防水機構である。ホルダ ー３には、受光素子ＰＤ１，ＰＤ２と照明手段Ｌ１とで構成される第１の光スイ ッチおよび受光素子ＰＤ３，ＰＤ４と照明手段Ｌ２とで構成される第２の光スイ ッチが組み込まれている。いずれの光スイッチも図１で説明したものと同一であ る。２組の光スイッチは上記発光制御回路６内の光スイッチ回路に接続されてい てそれぞれ第１の光スイッチは出力Ｑ１，第２の光スイッチは出力Ｑ２を有する 。反射板１とスライド操作手段１ｄとは一体となっており、カバー４と防水ケー ス２との間に摺動自在に納められている。カバー４，覆い９，反射板１は、また 太陽光などの強い光が直接受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４に当たらないようにしている 。太陽光などの著しく強い光が一対の受光素子の一方だけに当たった場合の誤動 作を防ぐためである。

【００２５】 図３の光スイッチ部のＡ視を図４に、Ｂ視を図５（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示 す。図４において、照明手段Ｌ１および受光素子ＰＤ１，ＰＤ２は第１図で説明 したように反射板１に正対しており、照明手段Ｌ１の光は直接受光素子ＰＤ１， ＰＤ２に入らないように光を通さないホルダ−３の中に配置されている。図示し ない照明手段Ｌ２および受光素子ＰＤ３，ＰＤ４も同様に配置されている。

【００２６】 図５（ａ）〜（ｄ）は光スイッチ装置を上から見た図であり、スイッチをスラ イドさせて各設定位置にセットしたようすを示している。反射板１の斜線を施し た部分は反射率が低い反射面１ｂであり、他の部分は反射率が高い反射面１ａで ある。図５（ａ）から（ｄ）の順に光スイッチ回路の出力は 図５（ａ） Ｑ１＝Ｈレベル，Ｑ２＝Ｌレベル 図５（ｂ） Ｑ１＝Ｌレベル，Ｑ２＝Ｌレベル 図５（ｃ） Ｑ１＝Ｌレベル，Ｑ２＝Ｈレベル 図５（ｄ） Ｑ１＝Ｈレベル，Ｑ２＝Ｈレベル となる。このように２組の光スイッチを使うと４つのスイッチの状態を区別でき る。

【００２７】 図６，図７，図８は本考案による光スイッチ装置の反射板の他の構成による実 施例である。光スイッチ回路は上記図１と同様であるので省略する。図６の反射 板５０は均一な反射率を有するものであり、傾斜を持たせて使用する。実線で示 す側に傾斜させたとき、受光素子ＰＤ２の方がより光を受けるので、光スイッチ の出力Ｑ１＝Ｌとなり、波線で示す逆側に傾斜させたときには出力Ｑ１＝Ｈとな る。この機構は反射板５０の傾斜を変えることにより、スイッチを切り換えるシ ーソスイッチとして使用できる。

【００２８】 図７は反射板６０の中に反射率の高い壁６１，６２，６３で囲んだ小さな部屋 を構成して照明手段Ｌ１の光を受光素子ＰＤ１，ＰＤ２のいずれか一方に戻すよ うにしたものである。図７の実線では照明手段Ｌ１の多くの光が受光素子ＰＤ２ に入るので、光スイッチ出力Ｑ１＝Ｌとなる。逆に波線で示す側に移動設定され た場合は出力Ｑ１＝Ｈとなる。このスイッチはスライドスイッチとして使用でき る。

【００２９】 図８は照明手段Ｌ１の光は内面の反射率が高い反射箱７３に集められる。反射 箱７３の内部には防水ケース２の面に沿って２つの穴のあいた板７０がスライド する。板７０の一方の穴から照明手段Ｌ１の光が反射箱７３に入射して反射箱７ ３内部で拡散する。また、板７０のもう一方の穴は受光素子ＰＤ１もしくは受光 素子ＰＤ２に対向する位置に図示しないスイッチのスライド操作手段の操作によ って設定される。図８の設定は受光素子ＰＤ２側に穴が対面しているので、出力 Ｑ１＝Ｌとなる。このスイッチは反射箱７３が内部の板７０を完全に覆うことが できるので、砂やゴミなどが入りやすい水中装置のスイッチとして好都合である 。

【００３０】 図９は図１の受光素子ＰＤ１，ＰＤ２に代えてＣｄＳ素子Ｒａ，Ｒｂを使用し た実施例である。ＣｄＳ素子Ｒａ，Ｒｂ以外は第１の実施例と同一であるので省 略する。ＣｄＳ素子Ｒａ，Ｒｂは光が当たると、その抵抗値が変化するＣｄＳ素 子である。フォトダイオ−ドの場合は受光すると、起電力が発生するが、ＣｄＳ 素子の場合はその抵抗値が変化するだけであるので、その変化を取り出すために ＣｄＳ素子ＲａとＣｄＳ素子Ｒｂとの直列体に電圧Ｅを印加してＣｄＳ素子Ｒａ とＣｄＳ素子Ｒｂとの接続点Ｐ１から受光素子の出力を取り出したものである。 ここで、ＣｄＳ素子Ｒａ側により明るい光が照射されると、ＣｄＳ素子Ｒａの抵 抗値がより下がるので、接続点Ｐ１の電位は上がる。図１のＶ１＞Ｖ２のときと 同様の出力を光スイッチ回路は出力する。

【００３１】 なお、上述した実施例においては、光スイッチ装置を水中ストロボに適用した 場合について説明したが、ストロボを内蔵した水中カメラに適用しても同様の効 果が得られることは勿論である。

【００３２】

【考案の効果】

以上、説明したように本考案による光スイッチ装置によれば、発光手段と、こ の発光手段から放射された光の反射光を受光する一対の受光手段と、各受光手段 に入射される反射光の光量に差を付ける設定手段と、各受光手段の電気出力の差 を検出する検出手段とを設け、各受光手段が受光する反射光量を互いに異なるよ うに変化可能とするとともに検出手段の検出出力によって設定手段の駆動状態を 読み取るようにしたことにより、迷光の影響が取り除かれ、正しい読み取りが可 能となるので、水漏れのない、安定した作動が得られるとともに安価に構成でき るという極めて優れた効果が得られる。また、水中装置、特に太陽光の下で使用 される水中ストロボにあっては太陽光による誤動作の心配がない本考案の反射型 の光スイッチ装置は、極めて有用である。水中装置の防水ケースは水漏れがあっ た場合、見つけ易いように透明ケースのものが多いが、水中ストロボの場合はさ らに被写体を照明するための閃光発光を機能とするので、防水ケースが透明であ ることは都合がよい。透明なケースは通常透明なプラスチックが使われるが、使 用水圧に耐えるようなケースの厚さは通常１０ｍｍにもなり、従来の反射型フォ トカプラースイッチでは迷光の影響による誤動作から逃れられない。本考案の光 スイッチ装置を使えば、さらに従来の防水ケースに穴をあけた防水スイッチ機構 について回る水漏れ事故や砂鉄を吸着し易いマグネットを使ったスイッチ機構の 作動不良より開放され、より信頼できる水中ストロボを提供できるなどの極めて 優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案による光スイッチ装置の一実施例
のよる構成を示す回路図である。

【図２】図１の動作を説明するタイミングチャートであ
る。

【図３】本考案による光スイッチ装置を適用した水中ス
トロボの構成を示す要部断面図である。

【図４】図３の光スイッチ部のＡ視から見た要部断面図
である。

【図５】図３の光スイッチ部のＢ視から見た平面図であ
る。

【図６】本考案による光スイッチ装置の反射板の他の実
施例による構成を示す断面図である。

【図７】本考案による光スイッチ装置の反射板のさらに
他の実施例による構成を示す断面図である。

【図８】本考案による光スイッチ装置の反射板の他の実
施例による構成を示す断面図である。

【図９】本考案による光スイッチ装置の他の実施例によ
る構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 反射板 ２ 防水ケース ３ ホルダー ４ カバー ６ 発光制御回路 ７ 発光管 ８ 反射鏡 ９ 覆い Ｌ１ 照明手段 ＰＤ１ 受光素子 ＰＤ２ 受光素子 Ｃ コンデンサ Ｒ 抵抗 Ｕ１ コンパレータ Ｕ２ ラッチ Ｕ３ ＡＮＤゲート Ｒａ ＣｄＳ素子 Ｒｂ ＣｄＳ素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 横沼 則一 東京都品川区西大井一丁目６番３号 株式 会社ニコン大井製作所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光手段と、 前記発光手段から放射された光の反射光を受光する一対
   の受光手段と、 各受光手段に入射される反射光の光量に差を付ける設定
   手段と、 前記各受光手段の電気出力の差を検出する検出手段と、 を備え、 前記各受光手段が受光する反射光量を互いに異なるよう
   に変化可能とするとともに前記検出手段の検出出力によ
   って前記設定手段の駆動状態を読み取るようにしたこと
   を特徴とする光スイッチ装置。