JPH09200022A - タッチキー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｓ／Ｎ比の高い受信信号を出力でき、回路構
成を簡素化することができるタッチキーを提供する。 【解決手段】 発光素子２および受光素子５の光軸２’
および５’を、透明体３の内側面３ａおよび外側面３ｂ
に対して所定の角度をもって、受光素子５が反射光の反
射する範囲には存在しないように配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タッチキーに関
し、特に、指などの反射体に赤外光を射出するととも
に、反射体で反射された赤外光を受光して反射体の有無
を検出することにより、キー入力信号を出力するタッチ
キーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のタッチキーは、機械的
作動部分を必要せず、機密性を高くすることができるこ
とから、屋外に設置される各種計測機器（フィールド機
器）に用いられることが多い。図４は、一般的なタッチ
キーの回路構成を示すブロック図である。駆動回路１か
ら出力された所定周波数のパルス信号に基づいて発光素
子２から赤外光が射出される。この赤外光は、ガラスな
どの透明体３を通過し、操作者の指などからなる反射体
４に照射される。

【０００３】反射体４に反射した赤外光の一部は、透明
体３を再び通過して受光素子５で検出され、受信信号１
０として出力される。この受信信号１０は、ハイパスフ
ィルタ６によりに低周波成分が除去され、交流増幅回路
７により増幅され交流信号として出力される。続いて、
この交流信号は積分回路８により所定の時定数に基づい
て積分され、その直流信号が判別回路９により所定のし
きい値電圧と比較されて反射体４の有無が判別され、キ
ー入力の有無を示すキー入力信号が出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、このよう
な従来のタッチキーでは、透明体３の内側面あるいは外
側面で反射される反射光が考慮されておらず、受光素子
５における受光量を重視して、例えば反射体４を中心と
して赤外光の射出角する角度と受光する角度とがほぼ等
しくなる位置に発光素子２および受光素子５を配設した
場合には、透明体３にて反射した赤外光も受光素子５に
て受光されるものとなり、反射体４が存在しない場合の
ノイズとして検出されてしまうという問題点があった。

【０００５】図５は従来のタッチキーを示す説明図であ
り、（ａ）は反射体４が存在しない場合、（ｂ）は反射
体が存在する場合、（ｃ）は受光素子５から出力される
受信信号１０を示している。反射体が存在する場合、図
５（ｂ）に示すように、発光素子２から射出された赤外
光は、その屈折率に応じて僅かに屈折して透明体３を通
過した後、反射体４に反射して再び透明体３を通過して
受光素子５で受光される。

【０００６】ここで、発光素子２から射出された赤外光
は、透明体３の内側面３ａおよび外側面３ｂを通過する
場合、その一部が反射光（図５破線）として入射角と等
しい角度で入射側に反射する。この場合、受光素子５の
位置によっては、図５（ａ）に示すように、透明体３に
よる反射光が受光素子５で受光され、図５（ｃ）に示す
ように、反射体４がない場合でも受光信号１０の振幅が
大きくなって、反射体４がある場合の振幅との差電圧Ｖ
ｄが比較的小さくなる。

【０００７】したがって、このような比較的小さい差電
圧Ｖｄ、すなわちＳ／Ｎ比の低い受信信号に基づいて反
射体４の有無を正確に判定するためには、より高精度で
複雑な回路構成が必要となり、回路部品が増加してコス
トが上昇するという問題点があった。本発明はこのよう
な課題を解決するためのものであり、Ｓ／Ｎ比の高い受
信信号を出力でき、回路構成を簡素化することができる
タッチキーを提供することを目的としている。

【０００８】

【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、本発明によるタッチキーは、受光素子は、発
光素子から射出された赤外光が透明体を通過する場合に
透明体の側面にて受光素子側に反射する反射光の範囲外
に配設されているものである。したがって、発光素子か
ら射出された赤外光が透明体を通過する場合に透明体の
側面にて受光素子側に反射した反射光は、受光素子によ
り受光されない。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施の形態であるタッ
チキーを示す説明図であり、前述の説明（図４，５参
照）と同じまたは同様部分には同一符号を付してある。
図１において、（ａ）は操作者の指などからなる反射体
４が存在しない場合、（ｂ）は反射体４が存在する場
合、（ｃ）は受光素子５から出力される受信信号１０’
を示している。

【００１０】この場合、発光素子２と受光素子５とは、
図２に示すようにフォトセンサとして一体に支持され、
ほぼ同一位置に配設されている。図２はフォトセンサを
示す説明図であり、発光素子２および受光素子５が僅か
な間隔（例えば１〜３ｍｍ）をもって、それぞれの光軸
２’および５’がほぼ平行するように支持されている。
なお、発光素子２の光軸２’とは赤外光が照射される方
向を示す中心軸を示し、受光素子５の光軸５’とは赤外
光が受光される範囲の中心軸を示しているものとする。

【００１１】このようなフォトセンサとして一体に支持
された発光素子２および受光素子５の光軸２’および
５’を、透明体３の内側面３ａおよび外側面３ｂに対し
て所定の角度をもって、受光素子５が反射光の反射する
範囲には存在しないように配設した場合、図１（ａ）に
示すように、反射体４が存在しない場合には、発光素子
２から射出された赤外光が反射光（図１破線参照）とし
て、透明体３の内側面３ａおよび外側面３ｂにより反射
する。しかし、受光素子５が反射光の反射する範囲には
存在しないことから、これら反射光は受光素子５では受
光されない。

【００１２】また、図１（ｂ）に示すように、反射体４
が存在する場合、透明体３を通過して反射体４に照射さ
れた赤外光は、反射体４の表面で乱反射する。これによ
り、反射体４において、例えば入射角と同じ方向に反射
した赤外光は、それぞれ発光素子２から射出されたルー
トと同一ルートを逆方向にたどって、発光素子２の方向
へ反射するものとなり、発光素子２に隣接配置されてい
る受光素子５で受光される。

【００１３】したがって、赤外光の受光に応じて受光素
子５から出力される受信信号１０’は、図１（ｃ）に示
すように、反射体４がない場合には反射光が検出されな
くなることから、反射体４がない場合とある場合との差
電圧Ｖｄが比較的大きくなり、Ｓ／Ｎ比の高い受信信号
が得られる。これにより、従来のように高精度で複雑な
回路構成が不要となり、例えば、図４で示したハイパス
フィルタ６や積分回路８の代わりに、受信信号１０’の
パルス数を係数するカウンタを設け、その係数出力に応
じてキー入力の有無を判定することが可能となり、回路
構成を簡素化することができる。

【００１４】なお、受光素子５が所定の検出範囲を有す
る場合には、図３に示すように、受光素子５の検出範囲
と光軸との関係が示される。図３では、フォトセンサの
発光素子２の発光点および受光素子５の受光点を同一位
置に配設した場合が例として示されており、３１は発光
素子２の発光点（すなわち受光素子５の受光点）、３２
は発光素子２（受光素子５）の光軸２’（光軸５’）、
３３は透明体３の内側面３ａ（外側面３ｂ）の垂線、θ
は垂線３３と光軸３２とがなす角度、θｄは受光素子５
の検出範囲を示す光軸３２からの角度である。

【００１５】この場合、発光素子２の発光点および受光
素子５の受光点が同一位置３１に配設されていることか
ら、受光素子５にて反射光が検出されないようにするに
は、透明体３の内側面３ａ（外側面３ｂ）にて垂直に反
射した反射光が受光素子５の検出範囲外となるように光
軸３２の角度、すなわち角度θを決定すればよいことに
なり、したがって、角度θと角度θｄとの関係は、θ＞
θｄとなる。これにより、反射光の範囲外に受光素子を
配設する場合と比較して、受光素子の配設位置として自
由度が大きくなる。

【００１６】また、発光素子２の発光点および受光素子
５の受光点が同一位置３１に配設されていない場合や光
軸２’および５’が平行していない場合も前述と同様で
あり、透明体３の内側面３ａ（外側面３ｂ）にて反射し
た反射光が受光素子５の検出範囲外となるように発光素
子２および受光素子５の位置（例えば各素子２，５と内
側面３ａまたは外側面３ｂとの距離や各素子の空間位
置）、および各光軸２’および５’の角度を決定すれば
よい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、受光素
子を、発光素子から射出された赤外光が透明体を通過す
る場合に透明体の側面にて受光素子側に反射する反射光
の範囲外に配設するようにしたので、受光素子により反
射光が検出されなくなることから、反射体がない場合と
ある場合との差電圧が比較的大きくなり、Ｓ／Ｎ比の高
い受信信号を得ることができる。したがって、従来のよ
うに高精度で複雑な回路構成が不要となり、例えば、ハ
イパスフィルタや積分回路の代わりに、受信信号のパル
ス数を係数するカウンタを設け、その係数出力に応じて
キー入力の有無を判定することが可能となり、回路構成
を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態によるタッチキーを示
す説明図である。

【図２】 フォトセンサを示す説明図である。

【図３】 受光素子の検出範囲と光軸との関係を示す説
明図である。

【図４】 一般的なタッチキーの回路構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】 従来のタッチキーを示す説明図である。

【符号の説明】

２…発光素子、３…透明体、３ａ…内側面（透明体）、
３ｂ…外側面（透明体）、４…反射体、５…受光素子、
１０’…受信信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明体を介して指などの反射体に対して
   赤外光を射出する発光素子と、反射体で反射された赤外
   光を透明体を介して受光する受光素子とを有し、受光素
   子からの受信信号に応じて反射体の有無を検出すること
   により、キー入力信号を出力するタッチキーにおいて、 受光素子は、 発光素子から射出された赤外光が透明体を通過する場合
   に透明体の側面にて受光素子側に反射する反射光の範囲
   外に配設されていることを特徴とするタッチキー。