JPH09231888A - 光学式タッチスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過度に強い外乱光によってタッチ検出用受光
素子に絶対定格以上の電流が流れるのを防ぐ。 【解決手段】 タッチ検出用受光素子４の周辺に、タッ
チ検出用受光素子４よりも受光感度の低い、あるいは、
絶対定格電流の大きい外乱光検出用の受光素子１１を別
途設け、外乱光が過度に強いときには、タッチ検出用受
光素子４への電流供給を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、四角形の互いに
隣接する二辺に発光素子を、残りの二辺に受光素子を複
数個配設して構成した光学式タッチスイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学式タッチスイッチとして実開
昭６３−３１４３９号公報や実開平３−１０３５３６号
公報などに記載のものがあり、例えば図５及び図６に示
すような概略構成となっている。

【０００３】即ち、一般的な光学式タッチスイッチで
は、操作パネル１の座標入力面２の縦横各一辺に複数個
の発光素子３が配列され、残りの縦横一辺に複数個のフ
ォトトランジスタやフォトダイオード等の受光素子４が
配列されている。これらの発光素子３と受光素子４と
は、マトリクス状に１対１に対応しており、オペレータ
が指５で座標入力面２を触れることによって、各発光素
子３から対向位置の受光素子４への光の通路が遮断さ
れ、遮断された発光，受光素子３，４の組の位置が導入
されて指５の触れた位置の座標入力面２における座標が
算出されるようになっている。

【０００４】図７は、従来におけるいわゆる光学式タッ
チパネルの概略を示す回路の一例を示したものである。
ただし、簡便のため発光素子３及びその駆動回路を省略
している。図７中の符号８は受光素子４を含む受光信号
処理回路を示している。ここでは、受光素子４としてフ
ォトトランジスタＰＴｒ１，ＰＴｒ２，…，ＰＴｒｎを
使用しており、そのエミッタは接地側に配置されたセレ
クタ（トランジスタ）Ｑ１，Ｑ２，…，Ｑｎに接続され
る。また、受光素子４のコレクタは比較回路７の負入力
端子に接続されるとともに、抵抗Ｒａを介して電源Ｖｃ
ｃ供給用のスイッチ素子Ｑ０に共通接続され、かつプル
ダウン抵抗Ｒｂを介して設置されている（Ｒａ＜＜Ｒ
ｂ）。比較回路７の正帰還された正入力端子は、電源分
圧抵抗Ｒ１，Ｒ２によって一定の電位に保持されてお
り、この一定の電位と負入力端子に接続された受光素子
４の状態とを比較した結果を制御部６の入力端子（Ｉ
Ｎ）に送信する。なお、上記したセレクタＱ１，Ｑ２，
…，Ｑｎのベースは制御部６の選択信号出力端子ＯＵＴ
１，ＯＵＴ２，…，ＯＵＴｎに接続され、スイッチ素子
Ｑ０のベースは制御部６のスイッチ信号出力端子ＯＵＴ
０に接続される。

【０００５】上記の構成において、制御部６は、図８の
ように、第１の選択信号出力端子ＯＵＴ１から第ｎの選
択信号出力端子ＯＵＴｎまで一定時間毎に一定幅のパル
ス波を与え、図９に示すように、各発光素子３（ＬＥＤ
１，ＬＥＤ２，…，ＬＥＤｎ）及び各受光素子４（ＰＴ
ｒ１，ＰＴｒ２，…，ＰＴｒｎ）を順次指定する。

【０００６】上記構成の光学式タッチスイッチにおい
て、制御部６は、ＯＵＴ１からＯＵＴｎまで一定時間毎
に一定幅のパルス波を順次与えていく。そして例えばＯ
ＵＴ１にＨｉｇｈレベルの信号が出力されるとＬＥＤ１
が発光する。ここで、作業者がパネル操作を行わないと
き（図８中のＴα）は、ＰＴｒ１が受光状態となり、Ｉ
ＮはＨｉｇｈレベルとなる。以下、ＯＵＴ２からＯＵＴ
ｎまで制御部６の出力が順次Ｈｉｇｈレベルになるのに
伴って、ＬＥＤ２〜ＬＥＤｎが順次発光し、ＰＴｒ２〜
ＰＴｒｎが受光状態となり、その度にＩＮはＨｉｇｈレ
ベルとなる。このようにして、それぞれの発光素子３か
らの光はすべての受光素子４に与えられ、その結果、比
較回路７からの出力（ＩＮ）はＯＵＴ０〜ＯＵＴｎのＨ
ｉｇｈ信号に同期してＨｉｇｈ状態となり、制御部６は
その旨を検出することで、パネル操作が行われていない
ことを認識する。

【０００７】一方、作業者がパネル操作を行うと、いず
れかの発光素子３から対応する受光素子４へ向けた光が
遮られる。例えば、図９中のＸの部分を指で押えたとす
る。そうすると、制御部６によって第１の受光素子（Ｐ
Ｔｒ１）と第ｎの受光素子（ＰＴｒｎ）が指定されたと
き、すなわち図８中のＴβのように第１の選択信号出力
端子ＯＵＴ１及び第ｎの選択信号出力端子ＯＵＴｎから
パルス波が出力されても、受光素子（ＰＴｒ１，ＰＴｒ
ｎ）への光は受光する前に指によって遮断されるので、
比較回路７からの出力（ＩＮ）はＬｏｗ状態となり、制
御部６はその旨を検出することで、パネル操作が図９中
のＸの部分について行われた旨を認識する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような光学式タ
ッチスイッチの場合、日光等の強度の強い場所で使用し
ようとすると、受光素子４に外乱光が入射されることが
ある。このように受光素子４に外乱光が入射されると、
この外乱光と発光素子３からの光とが合成されて、予期
せぬ程度に強度の大きな光を受光してしまうことがあ
る。このように、受光素子４に絶対定格以上の予想外に
過大な電流が流れてしまうと、受光素子４への電流供給
を停止する以前に受光素子４が破壊されてしまうおそれ
があった。

【０００９】上記課題の対策として、特開平５−３００
０９７号公報に記載のように、過大入力が加わったとき
に、回路の電源を遮断して回路保護を行うものがある
が、回路そのものの機能が停止してしまうため、過大入
力がなくなったときに過大入力がなくなった事を検知で
きず、回路保護状態から自動的に復帰することができな
いという問題があった。

【００１０】この発明は、上記課題に鑑み、受光素子の
破壊を未然に防止し得、かつ回路動作の復帰が容易な光
学式タッチスイッチを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、座標入力面
の縦横の四辺のうち互いに隣接する二辺に発光素子群を
配列すると共に、前記発光素子群に対向する二辺に受光
素子群を配列し、前記受光素子群のうち前記座標入力面
上の光の通路が遮断された受光素子の出力に基づいて入
力座標を検出する光学式タッチスイッチにおいて、前記
受光素子群の近傍に配置されて外乱光を検出するための
外乱光検出素子と、前記外乱光検出素子で検出された外
乱光の強度が所定の基準値以上であるか否かを比較判断
する比較手段と、前記比較手段からの信号に基づいて前
記外乱光検出素子で検出された外乱光の強度が所定の基
準値以上である場合に前記受光素子群の前記受光素子へ
の電流供給を停止する電流供給停止手段とを備える。

【００１２】この場合、外乱光検出素子の受光感度を受
光素子群の受光素子より小に設定し、あるいは、外乱光
検出素子の絶対定格電流を受光素子群の受光素子より大
に設定しておく。

【００１３】望ましくは、外乱光検出素子を発光素子群
に対向する二辺のそれぞれに少なくとも１個ずつ配置す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態の光
学式タッチスイッチを示す模式図である。なお、この実
施形態では従来の技術として説明したものと同様の機能
を有する要素については同一符号を付している。この光
学式タッチスイッチは、図１の如く、四角形の操作パネ
ル１の四辺のうち、隣接する二辺にタッチ検出用発光素
子３を、残りの二辺にタッチ検出用受光素子４を複数個
配設するとともに、タッチ検出用受光素子４の近傍に少
なくとも１個以上の外乱光検出用受光素子１１（外乱光
検出素子）を設けてなるものである。具体的には、操作
パネル１の四辺のうち、タッチ検出用受光素子４が配設
されている二辺の受光素子収容部材１２の収容凹部１２
ａの夫々の中央部付近にそれぞれ１個ずつ（合計２
個）、図２のように両側に位置するタッチ検出用受光素
子４に挟まれるようにしてタッチ検出用受光素子４と同
様の向きに取り付けられる。これは、外乱光の入射方向
によってタッチパネル用受光素子に流れる電流が異なる
ため、複数のタッチ検出用受光素子４のうちのすべての
取り付け方向について外乱光を検出するためである。な
お、収容凹部１２ａ内のタッチ検出用受光素子４及び外
乱光検出用受光素子１１は、外乱光遮断用カバー１３に
よって外乱光から可及的に保護される。

【００１５】ここで、タッチ検出用受光素子４として
は、従来と同様のフォトトランジスタを使用し、さら
に、外乱光検出用受光素子１１としては、タッチ検出用
受光素子４よりも受光感度の低いフォトトランジスタを
使用している。

【００１６】図３にこの実施形態の光学式タッチスイッ
チの回路の一例を示す。ただし、簡便のため発光素子３
及びその駆動回路を省略している。また、図３では外乱
光検出用受光素子１１及びその信号を処理する要素（１
４，Ｒ３〜Ｒ７）を１個ずつしか図示していないが、実
際には、上述のように外乱光検出用受光素子１１を複数
個（２個）設け、これに対応する要素も複数個（２個）
設けるものである。図３中の受光信号処理回路８は、従
来の技術で説明したものと同様のものであり、制御部６
によって第１の選択信号出力端子ＯＵＴ１から第ｎの選
択信号出力端子ＯＵＴｎまで一定時間毎に一定幅のパル
ス波を与え、各受光素子４（ＰＴｒ１，ＰＴｒ２，…，
ＰＴｒｎ）を順次指定し、その受光の有無を各受光素子
４ごとに検出している。

【００１７】外乱光検出用受光素子１１のエミッタは接
地されており、コレクタは、受光素子４の電流値を検出
するための比較回路７（第１の比較回路）とは別に設け
られた第２の比較回路１４（比較手段）の負入力端子に
接続されるとともに、電流制限抵抗Ｒ３を介して電源Ｖ
ｃｃに接続されている。第２の比較回路１４の出力端子
は、プルアップ抵抗Ｒ６を介して電源Ｖｃｃに接続さ
れ、制御部６の外乱光検出用入力端子（ＣＨＥＣＫ）に
接続されるとともに、帰還抵抗Ｒ７を介して正入力端子
に正帰還されている。また第２の比較回路１４の正入力
端子は、電源分圧抵抗Ｒ４，Ｒ５によって一定の電位に
保持されており、この一定の電位と負入力端子に接続さ
れた外乱光検出用受光素子１１の状態とを比較した結果
を制御部６の外乱光検出用入力端子（ＣＨＥＣＫ）に送
信する。なお、制御部６及び電源Ｖｃｃ供給用のスイッ
チ素子Ｑ０は、この明細書の特許請求の範囲に記載され
た「電流供給停止手段」を構成するものである。

【００１８】上記構成において、外乱光がなく又は外乱
光が所定の強度より小さい場合は、外乱光検出用受光素
子１１を流れる電流値が所定の基準値レベルに達してい
ない旨を第２の比較回路１４で判断し、その判断の結果
に従って、Ｌｏｗ信号を制御部６の外乱光検出用入力端
子（ＣＨＥＣＫ）に送信する。この信号に基づいて、制
御部６はスイッチ素子Ｑ０をＯＮ状態にする。その結
果、図４中の符号Ｔ１で示した部分のように、従来の技
術で説明したものと同様の動作が行われる。

【００１９】すなわち、制御部６は、ＯＵＴ１からＯＵ
Ｔｎまで一定時間毎に一定幅のパルス波を順次与えてい
く。例えばＯＵＴ１にＨｉｇｈレベルの信号が出力され
ているとき、図示しないＬＥＤ１が発光し、ＰＴｒ１が
受光状態となる。ここで、作業者がパネル操作を行わな
いとき（図４中のＴα）は、このとき、ＰＴｒ１にＬＥ
Ｄ１の光がとどけば、比較回路７の出力（ＩＮ）はＨｉ
ｇｈレベルとなる。このように、それぞれの発光素子３
からの光はすべての受光素子４に与えられ、その結果、
比較回路７からの出力（ＩＮ）はＯＵＴ０〜ＯＵＴｎの
Ｈｉｇｈ信号に同期してＨｉｇｈ状態となり、制御部６
はその旨を検出することで、パネル操作が行われていな
いことを認識する。

【００２０】また、作業者がパネル操作を行ったとき
（図４中のＴβ）も、従来の技術で説明したものと同様
に、それぞれの発光素子３からの光はすべての受光素子
４に与えられる前に遮断されるので、比較回路７からの
出力（ＩＮ）はＬｏｗ状態を維持される。

【００２１】一方、外乱光の進入が規定の強度以上とな
る場合は、外乱光検出用受光素子１１を流れる電流値が
所定の基準値レベル以上となっている旨を第２の比較回
路１４で判断し、その判断結果に従って、Ｈｉｇｈ信号
を制御部６の外乱光検出用入力端子（ＣＨＥＣＫ）に送
信する。この信号に基づいて、制御部６はスイッチ素子
Ｑ０をＯＦＦ状態にする。その結果、図４中の符号Ｔ２
で示した部分のように、すべての受光素子４（ＰＴｒ
１，ＰＴｒ２，…，ＰＴｒｎ）への電流供給が停止され
る。したがって、予想外の強う外乱光がタッチ検出用受
光素子４に照射されても、各受光素子４（ＰＴｒ１，Ｐ
Ｔｒ２，…，ＰＴｒｎ）に過電流が流れるのを防止で
き、故に各タッチ検出用受光素子４の素子破壊を防止で
きる。

【００２２】ここで、タッチ検出用受光素子４への電流
供給を停止している間、タッチパネルの操作表示を消
し、画面に「ただいま外乱光が強いためタッチパネルは
働きません。」といったタッチパネルが使用できない
旨、及びその原因についての表示を行う。これによっ
て、作業者にパネル操作で中断されている旨を伝達し、
使用上の不快感を与えないようにする。

【００２３】次に、外乱光の強度が低下し、規定未満に
なったときは、外乱光検出用受光素子１１からの信号を
受けた第２の比較回路１４がその旨を速やかに判断し、
制御部６は、図４中の符号Ｔ３で示した部分のように再
びスイッチ素子Ｑ０をＯＮ状態にする。そして、制御部
６は、電流供給を停止していた受光素子４に対応する選
択信号出力端子（図４の例ではＯＵＴ２）から順次選択
信号を送信し、後続する受光素子４（図４の例ではＰＴ
ｒ２，…，ＰＴｒｎ）についての受光処理を従来と同様
に続行し、パネル操作が行われたか否かを検知する。

【００２４】このように、タッチ検出用受光素子４の周
辺に外乱光検出用受光素子１１を別途設け、外乱光の強
度が大きいときにはタッチ検出用受光素子４への電流供
給を停止しているので、タッチ検出用受光素子４の破壊
を未然に防止することができる。また、外乱光検出用受
光素子１１として、タッチ検出用受光素子４よりも受光
感度の低いフォトトランジスタを使用しているので、予
期せぬ程度に強度の大きな外乱光を受光しても、外乱光
検出用受光素子１１に絶対定格以上の過電流が流れるの
を防止でき、外乱光検出用受光素子１１自体の素子破壊
を防止できる。

【００２５】加えて、再び外乱光強度が弱くなったとき
には、外乱光検出用受光素子１１からの信号を受けた第
２の比較回路１４がその旨を速やかに判断することで、
すぐに通常動作状態に戻ることができる。

【００２６】なお、上記実施形態においては、外乱光検
出用受光素子１１としては、タッチ検出用受光素子４よ
りも受光感度の低いものを使用していたが、受光感度が
タッチ検出用受光素子４以上であっても絶対定格電流の
大きいものを使用してもよく、あるいは、タッチ検出用
受光素子４と同等のものに光透過率の低いフィルタを設
置して最終的に受光感度を低く設定したものを使用して
もよい。

【００２７】また、タッチ検出用受光素子４は２個に限
定されるものではなく、それ以上設けられてもよい。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、予想外
の過大な強度で外乱光が進入した場合に、受光素子に絶
対定格以上の電流が流れる前に、外乱光検出素子でその
外乱光を検出し、比較手段でその旨を判断した後、電流
供給停止手段で受光素子群の受光素子への電流供給を停
止することで、各受光素子の絶対定格電流以上の過電流
による破壊といった事態を未然に防止できる。また、タ
ッチ検出用の受光素子とは別途に外乱光検出素子を設け
ているので、受光素子の電流供給を停止した後も、外乱
光検出素子で外乱光の強弱を検出することで、外乱光が
弱くなった時点で受光素子の電流供給を速やかに回復し
て後続の動作を即座に続行できる。

【００２９】請求項２または請求項３に記載の発明によ
れば、外乱光検出素子に絶対定格以上の過電流が流れる
のを防止でき、その素子破壊を防止できる。

【００３０】ここで、外乱光の入射方向によって受光素
子に流れる電流が異なるため、請求項４に記載の発明の
ように、外乱光検出素子を発光素子群に対向する二辺の
それぞれに少なくとも１個ずつ配置することで、外乱光
検出素子の配置条件をすべての受光素子に対して同様の
条件で外乱光を検出でき、検出精度を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の光学式タッチスイッチ
を示す平面図である。

【図２】この発明の一実施形態の光学式タッチスイッチ
の一部を示す斜視図である。

【図３】この発明の一実施形態の光学式タッチスイッチ
の一部を示す回路図である。

【図４】この発明の一実施形態の光学式タッチスイッチ
の各部の電位状態を示すタイミングチャートである。

【図５】従来の光学式タッチスイッチを示す平面図であ
る。

【図６】従来の光学式タッチスイッチを示す斜視図であ
る。

【図７】従来の光学式タッチスイッチの一部を示す回路
図である。

【図８】従来の光学式タッチスイッチの各部の電位状態
を示すタイミングチャートである。

【図９】従来の光学式タッチスイッチの動作を示す模式
図である。

【符号の説明】

１ 操作パネル ２ 座標入力面 ３ タッチ検出用発光素子 ４ タッチ検出用受光素子 ６ 制御部 ７ 比較回路 ８ 受光信号処理回路 １１ 外乱光検出用受光素子 １４ 第２の比較回路 Ｑ０ スイッチ素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 座標入力面の縦横の四辺のうち互いに隣
   接する二辺に発光素子群を配列すると共に、前記発光素
   子群に対向する二辺に受光素子群を配列し、前記受光素
   子群のうち前記座標入力面上の光の通路が遮断された受
   光素子の出力に基づいて入力座標を検出する光学式タッ
   チスイッチにおいて、 前記受光素子群の近傍に配置されて外乱光を検出するた
   めの外乱光検出素子と、 前記外乱光検出素子で検出された外乱光の強度が所定の
   基準値以上であるか否かを比較判断する比較手段と、 前記比較手段からの信号に基づいて前記外乱光検出素子
   で検出された外乱光の強度が所定の基準値以上である場
   合に前記受光素子群の前記受光素子への電流供給を停止
   する電流供給停止手段とを備えることを特徴とする光学
   式タッチスイッチ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学式タッチスイッチ
   であって、前記外乱光検出素子の受光感度が前記受光素
   子群の前記受光素子より小に設定されたことを特徴とす
   る光学式タッチスイッチ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の光学式タッチスイッチ
   であって、前記外乱光検出素子の絶対定格電流が前記受
   光素子群の前記受光素子より大に設定されたことを特徴
   とする光学式タッチスイッチ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の光学式タッチスイッチ
   であって、前記外乱光検出素子は、前記発光素子群に対
   向する二辺のそれぞれに少なくとも１個ずつ配置された
   ことを特徴とする光学式タッチスイッチ。