JPH11242926A - 光電式キー操作アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 赤外線透過板による反射の影響や受光素子等
のばらつきによる感度のばらつきの影響を受けないよう
にする。 【解決手段】 発光素子１及び受光素子２は、それぞれ
遮光体３の部屋３ａ，３ｂにプリント基板４に設置され
収納されて光電式キーを構成する。受光素子２は、受光
面を発光素子１に対して反対方向に向け、かつプリント
基板４に対して所定角度傾斜して設置される。遮蔽物９
が赤外線透過板７に近接すると発光素子１からの赤外線
は乱反射し受光素子２により感知される。遮蔽物９が赤
外線透過板７から離間すると発光素子１から赤外線透過
板７に鋭角的に入射する赤外線の受光量は少なくなるた
め、赤外線透過板７による直接的反射光の影響を受けに
くくすることができる。特に発光素子の輝度を上げるこ
とにより受光素子等の感度のばらつきが増大するが、こ
の場合でも感度のばらつきによる影響を有効に抑えるこ
とが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電式キー操作ア
レイに関し、より詳細には、赤外線透過板の下面に赤外
線発光素子と赤外線受光素子とを並置して設け、赤外線
透過板の上面に指等の遮蔽物により操作する赤外線を用
いた光電式キー操作アレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】石油製品や化学液体あるいは食品用液体
等の計量ならびに取引き，プラントの効率向上や運転管
理等のために不可欠な流量計は、流管に接続され、流速
に応じて出力される流量（流速）を検出して電気量に変
換して演算部に表示する測定装置である。通常、演算部
（変換器）は、目視可能なガラス板を有し、メータ定数
や流量設定等のパラメータを設定したり、零点等の調整
を操作するための設定回路を付加した種々のキー操作ア
レイを有しているが、その中で光電式キー操作アレイが
多く使用されている。

【０００３】光電式キー操作アレイは、赤外線を透過す
る赤外線透過板の下面に設けられ、この赤外線透過板に
向けて発光する赤外線発光素子と、赤外線透過板の下面
に赤外線発光素子と並置して設けられ反射光を受光する
赤外線受光素子とからなり、赤外線透過板の上面に遮蔽
物を近接したとき、赤外線透過板の下面方向から発光さ
れる赤外線を遮蔽物により乱反射させ、乱反射した赤外
線を赤外線受光素子で検知し、光電変換信号として出力
するもので、通常、複数個のキーを備えている。

【０００４】図３は、従来の光電式キー操作アレイの一
部断面図で、図中、２１は赤外線発光素子、２２は赤外
線受光素子、２３は赤外線不透過性シールド、２４は光
ガイド、２５は赤外線透過板、２６は指などの遮蔽物で
ある。

【０００５】赤外線発光素子２１および赤外線受光素子
２２は赤外線透過板２５の下面側に配置され、赤外線発
光素子２１と赤外線受光素子２２との間には赤外線不透
過性シールド２３が設けられ赤外線発光素子２１から放
射された赤外線が直接赤外線受光素子２２に達しないよ
うにしている。赤外線発光素子２１から放射される赤外
線は赤外線透過板２５に対して垂直方向に集束されるよ
うにしている。

【０００６】赤外線受光素子２２は赤外線をシールドす
る筒状の光ガイド２４に収められ赤外線透過板２５の屈
折や面反射等を考慮し、指などの遮蔽物２６により乱反
射した赤外線のみが赤外線受光素子２２に達し、それ以
外の赤外線は赤外線受光素子２２に達しないように、光
ガイド２４の赤外線透過板２５の下面に対する角度が定
められている。

【０００７】この構成の光電式キー操作アレイは、部品
性能のばらつきの影響を直接受けるという欠点があった
ため、これを改良した発明がなされた（特願平９−７６
８２１号）。この発明の技術（以下、従来技術という）
は、赤外線を透過する赤外線透過板の上面に指を近接し
たとき、赤外線透過板の下面にて反射される反射光に基
づいて光電式キーを複数備えた光電式キー操作アレイに
おいて、光電式キーを赤外線透過板の下面の第１の部屋
に設置した赤外線発光素子と、該第１の部屋に並置した
第２の部屋に収納され前記赤外線発光素子からの赤外線
を受光する赤外線受光素子と、前記第１の部屋の内面に
設けた赤外線吸収板と、前記第２の部屋の内面に設けた
赤外線反射板とから構成したことを特徴とし、もって、
有効な光束を得ることができ、乱反射した赤外線の赤外
線受光素子への集光効率が増加し、検出感度の向上を可
能にしたものである。

【０００８】図４は、従来技術による光電式キー操作ア
レイの一部断面図で、図中、３１は光電式キー操作アレ
イ、３２は赤外線透過板、３３は赤外線透過フィルタ、
３４は遮光壁、３５は赤外線発光素子、３６は赤外線受
光素子、３７は吸収板、３８は反射板、３９は指等の遮
蔽物である。

【０００９】図４に示した光電式キー操作アレイ３１に
おいて、赤外線発光素子３５から放射された赤外線は赤
外線透過フィルタ３３および赤外線透過板３２を通り、
該赤外線透過板３２の上面に近接された指等の遮蔽物３
９で乱反射し、乱反射した赤外線の光束として再び赤外
線透過板３２および赤外線透過フィルタ３３を通り、直
接光および反射板３８に反射された反射光として赤外線
受光素子３６の受光可能範囲に集光する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、従来技術
について更に研究を重ねた結果、赤外線発光素子からの
赤外線は、上方に対して四方八方に拡散するため、ガラ
ス板（赤外線透過板）に鋭角に当たる光束に基づく反射
光が結果的に赤外線受光素子に到達する、また赤外線発
光素子の輝度，赤外線受光素子の感度にどうしてもばら
つきがあり、特に輝度は順電流の大きさに比例するた
め、順電流の誤差が輝度に影響し、これらが相まってス
イッチ感度のばらつきになることを見出した。

【００１１】本発明は、上述のような実情に鑑みなされ
たもので、赤外線透過板に鋭角に当たる赤外線の影響を
受けにくくし、スイッチ感度のばらつきの影響を受けな
い光電式キー操作アレイを提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、赤外
線を透過する赤外線透過板の上面に遮蔽物を近接するこ
とにより、前記赤外線透過板の下面方向から放射される
赤外線を乱反射させ、該乱反射する前記赤外線の反射光
に基づいて操作する光電式キーを複数備えた光電式キー
操作アレイにおいて、前記光電式キーは、前記赤外線透
過板の下面に設けられ、前記赤外線透過板に向け前記赤
外線を放射する赤外線発光素子と、前記赤外線透過板上
面から遮蔽物により乱反射された前記赤外線を受光する
赤外線受光素子と、前記赤外線発光素子を設置する第１
の部屋と前記赤外線受光素子を設置する第２の部屋を有
する遮光体から成り、前記赤外線受光素子は当該受光面
を前記赤外線発光素子に対して反対方向に向け、かつ前
記第２の部屋の設置面に対して所定角度傾斜して設置し
たことを特徴とし、もって、赤外線透過板に対して鋭角
に当たる光束の影響を受けにくくし、スイッチ感度のば
らつきの影響をなくすようにしたものである。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記第２の部屋の内面の前記赤外線受光素子の受光
面に対向する面を前記赤外線を反射する赤外線反射面と
したことを特徴とし、もって、所要のパス光の赤外線の
みが赤外線受光素子に到達するようにしたものである。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記遮光体の上面の少なくとも前記第１の部
屋と前記第２の部との間を赤外線吸収面としたことを特
徴とし、もって、赤外線受光素子方向への不要な赤外線
の反射を防止するようにしたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例を示す
光電式キー操作アレイの光電式キー部分の断面図で、図
中、１はＬＥＤ等の赤外線発光素子、２はフォトＩＣ等
の赤外線受光素子、３は遮光体、３ａ，３ｂは部屋、４
はプリント基板、５は遮光体の上面、６は部屋３ｂの赤
外線反射面、７は赤外線透過板、８は赤外線透過フィル
タ、９は指などの遮蔽物、Ｌは光路である。

【００１６】光電式キー操作アレイは、赤外線透過板７
の下面に面平行な赤外線透過フィルタ８を配置し、該赤
外線透過フィルタ８の下面側に遮光体３内に対をなす赤
外線発光素子１と赤外線受光素子２が並置されたもの
で、少なくとも２個以上並置されている。

【００１７】赤外線透過板７は、例えば、耐圧防爆規格
を満足する、爆発及び外部衝撃に耐えられる強度の板厚
が、例えば、５ｍｍ以上のガラス板で、指などの遮蔽物
９が近接可能になっている。この赤外線透過板７は、赤
外線以外の光を遮断し、太陽光等による誤動作を防止す
る。赤外線透過フィルタ８は、赤外線以外の光を遮断
し、太陽光等による誤作動を防止する。

【００１８】遮光体３は、例えば、不透明な樹脂成形材
で、赤外線発光素子１を設置する部屋３ａと赤外線受光
素子２を設置する部屋３ｂを有し、部屋３ａと部屋３ｂ
との間は赤外線発光素子１から放射される赤外線を赤外
線受光素子２が直接受光しないように遮断されている。
部屋３ａ内には、ＬＥＤ（Light Emittion Diode）等の
赤外線を発光する赤外線発光素子１がプリント基板４に
設置され、部屋３ｂ内には、赤外線受光素子２がプリン
ト基板４に設置されるとともに、受光面を赤外線発光素
子１に対して反対方向に向け、かつプリント基板４に対
して所定角度（α）傾斜して取り付けられ設置されてい
る。

【００１９】上述の構造の光電式キー操作アレイにおい
て、赤外線発光素子１から放射された赤外線は赤外線透
過フィルタ８および赤外線透過板７を通り、該赤外線透
過板７の上面に近接する指等の遮蔽物９で乱反射し、乱
反射した赤外線は再び赤外線透過板７および赤外線透過
フィルタ８を通り、部屋３ｂの反射面６に反射された赤
外線として赤外線受光素子２に到達する。

【００２０】このとき、赤外線受光素子２は、その受光
面を赤外線発光素子１に対して反対方向に向け、かつプ
リント基板４に対して所定角度（α）傾斜して取り付け
られているので、遮蔽物９が赤外線透過板７から感応し
ない距離（位置Ａ）にあるときは、赤外線発光素子１か
ら発光された赤外線が遮蔽物９に到達せず、かつ、赤外
線透過板７の下面で乱反射した赤外線も赤外線受光素子
２に到達しないので、キーはＯＦＦ状態である。遮蔽物
９が赤外線透過板７からの感応距離（位置Ｂ）に近づく
と、赤外線発光素子１から発光された赤外線は、赤外線
透過板７の上面で乱反射され、さらに部屋３ｂの反射面
６にて反射され、赤外線受光素子２に到達することによ
り、キーがＯＮ状態となる。特に、前記反射面６を白色
にしておくと、赤外線発光素子１からの赤外線の反射を
促進するので、所要の光束を確保できる。その結果、赤
外線透過板７に対して鋭角に当たる光束の影響を受けに
くくなると共に、部屋３ｂの反射面６で再反射した所要
の赤外線を受けることが可能となる。このことは、赤外
線発光素子１の輝度を上げた場合に有効である。角度α
は、鋭角、好ましくはα＝４５°〜６０°となるように
プリント基板４に固着することが望ましい。

【００２１】図２は、本発明の他の実施例を示す光電式
キー操作アレイの光電式キー部分の断面図で、図中、１
０は黒色テープ、１１は黒色チューブである。図１と同
じ構成部品には同じ参照番号を付し説明を省略する。黒
色テープ１０は、遮光体３の上面５の全体に、又は、少
なくとも第１の部屋と第２の部屋との間に貼付してあ
る。黒色チューブ１１は、赤外線発光素子１を取り囲む
ように赤外線発光素子１を収納した部屋３ａに取り付け
てある。

【００２２】図２の構成により、黒色テープ１０で赤外
線発光素子１から発光した赤外線のうち、赤外線受光素
子２方向への不要な赤外線の反射を防止し、黒色チュー
ブ１１で赤外線発光素子１を収納した部屋３ａ内におい
て赤外線発光素子１から発光した赤外線のうち、赤外線
透過板７方向以外の不要な赤外線を吸収する。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、赤外線を透過
する赤外線透過板の上面に遮蔽物を近接することによ
り、前記赤外線透過板の下面方向から放射される赤外線
を乱反射させ、該乱反射する前記赤外線の反射光に基づ
いて操作する光電式キーを複数備えた光電式キー操作ア
レイにおいて、前記光電式キーは、前記赤外線透過板の
下面に設けられ、前記赤外線透過板に向け前記赤外線を
放射する赤外線発光素子と、前記赤外線透過板上面から
遮蔽物により乱反射された前記赤外線を受光する赤外線
受光素子と、前記赤外線発光素子を設置する第１の部屋
と前記赤外線受光素子を設置する第２の部屋を有する遮
光体から成り、前記赤外線受光素子は当該受光面を前記
赤外線発光素子に対して反対方向に向け、かつ前記第２
の部屋の設置面に対して所定角度傾斜して設置したの
で、赤外線透過板に対して鋭角に当たる光束の影響を受
けにくくなくなると共に、遮光体の部屋の反射面で再反
射した所要の赤外線のみ受光することができる。このた
め、赤外線発光素子の輝度を上げても、赤外線受光素子
への集光が確実となり、従って、赤外線発光素子，赤外
線受光素子等に製品のばらつきによるスイッチ感度のば
らつきがあった場合でも、正確なスイッチング動作を行
うことができる。

【００２４】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、前記第２の部屋の内面の前記赤外線受
光素子の受光面に対向する面を前記赤外線を反射する赤
外線反射面としたので、赤外線受光素子に不要な光が入
るのを防ぎ、所要の光束の赤外線のみを確実に赤外線受
光素子に到達させることができる。

【００２５】請求項３の発明によれば、請求項１又は２
の発明の効果に加えて、前記遮光体の上面の少なくとも
前記第１の部屋と前記第２の部屋との間を赤外線吸収面
としたので、赤外線受光素子方向への不要な赤外線の反
射を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す光電式キー操作アレ
イの光電式キー部分の断面図である。

【図２】 本発明の他の実施例を示す光電式キー操作ア
レイの光電式キー部分の断面図である。

【図３】 従来の光電式キー操作アレイの一部断面図で
ある。

【図４】 従来の他の光電式キー操作アレイの一部断面
図である。

【符号の説明】

１…赤外線発光素子、２…赤外線受光素子、３…遮光
体、３ａ，３ｂ…部屋、４…プリント基板、５…遮光体
の上面、６…反射面、７…赤外線透過板、８…赤外線透
過フィルタ、９…指などの遮蔽物、１０…黒色テープ、
１１…黒色チューブ、２１…赤外線発光素子、２２…赤
外線受光素子、２３…赤外線不透過性シールド、２４…
光ガイド、２５…赤外線透過板、２６…指などの遮蔽
物、３１…光電式キー操作アレイ、３２…赤外線透過
板、３３…赤外線透過フィルタ、３４…遮光壁、３５…
赤外線発光素子、３６…赤外線受光素子、３７…吸収
板、３８…反射板、３９…指等の遮蔽物、Ｌ…光路。

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年３月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、赤外
線を透過する赤外線透過板の上面に遮蔽物を近接するこ
とにより、前記赤外線透過板の下面方向から放射される
赤外線を乱反射させ、該乱反射する前記赤外線の反射光
に基づいて操作する光電式キーを複数備えた光電式キー
操作アレイにおいて、前記光電式キーは、前記赤外線透
過板の下面に設けられ、前記赤外線透過板に向け前記赤
外線を放射する赤外線発光素子と、前記赤外線透過板上
面から遮蔽物により乱反射された前記赤外線を受光する
赤外線受光素子と、前記赤外線発光素子を設置する第１
の部屋と前記赤外線受光素子を設置する第２の部屋を有
する遮光体から成り、前記赤外線受光素子は当該受光面
を前記赤外線発光素子に対して反対方向に向け、かつ前
記第２の部屋の設置面に対して所定角度傾斜すると共
に、前記第２の部屋は前記赤外線受光素子の受光面に対
向する面を前記赤外線を反射する赤外線反射面としたこ
とを特徴とし、もって、赤外線透過板に対して鋭角に当
たる光束の影響を受けにくくし、スイッチ感度のばらつ
きの影響をなくし、さらに所要のパス光の赤外線のみが
赤外線受光素子に到達するようにしたものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記遮光体の上面の少なくとも前記第１の部屋と前
記第２に部屋との間を赤外線吸収面としたことを特徴と
し、もって、赤外線受光素子方向への不要な赤外線の反
射を防止するようにしたものである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】削除

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】

【発明の効果】請求項１に係る発明は、赤外線を透過す
る赤外線透過板の上面に遮蔽物を近接することにより、
前記赤外線透過板の下面方向から放射される赤外線を乱
反射させ、該乱反射する前記赤外線の反射光に基づいて
操作する光電式キーを複数備えた光電式キー操作アレイ
において、前記光電式キーは、前記赤外線透過板の下面
に設けられ、前記赤外線透過板に向け前記赤外線を放射
する赤外線発光素子と、前記赤外線透過板上面から遮蔽
物により乱反射された前記赤外線を受光する赤外線受光
素子と、前記赤外線発光素子を設置する第１の部屋と前
記赤外線受光素子を設置する第２の部屋を有する遮光体
から成り、前記赤外線受光素子は当該受光面を前記赤外
線発光素子に対して反対方向に向け、かつ前記第２の部
屋の設置面に対して所定角度傾斜すると共に、前記第２
の部屋は前記赤外線受光素子の受光面に対向する面を前
記赤外線を反射する赤外線反射面としたので、赤外線透
過板に対して鋭角に当たる光束の影響を受けにくくなる
と共に、遮光体の部屋の反射面で再反射した所要の赤外
線のみ受光することができ、このため、赤外線発光素子
の輝度を上げても、赤外線受光素子への集光が確実とな
り、従って、赤外線発光素子、赤外線受光素子等に製品
のばらつきによるスイッチ感度のばらつきがあった場合
でも、正確なスイッチング動作を行うことができる。さ
らに、前記第２の部屋の内面の赤外線受光素子の受光面
に対向する面を赤外線を反射する赤外線反射面としたの
で、赤外線受光素子に不要な光が入るのを防ぎ、所要の
光束の赤外線のみを確実に赤外線受光素子に到達させる
ことができる効果を奏するものである。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明の効果に加えて、前記遮光体の上面の少なくとも第１
の部屋と第２の部屋との間を赤外線吸収面としたので、
赤外線受光素子方向への不要な赤外線の反射を防止する
ことができる

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】削除

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線を透過する赤外線透過板の上面に
   遮蔽物を近接することにより、前記赤外線透過板の下面
   方向から放射される赤外線を乱反射させ、該乱反射する
   前記赤外線の反射光に基づいて操作する光電式キーを複
   数備えた光電式キー操作アレイにおいて、前記光電式キ
   ーは、前記赤外線透過板の下面に設けられ、前記赤外線
   透過板に向け前記赤外線を放射する赤外線発光素子と、
   前記赤外線透過板上面から遮蔽物により乱反射された前
   記赤外線を受光する赤外線受光素子と、前記赤外線発光
   素子を設置する第１の部屋と前記赤外線受光素子を設置
   する第２の部屋を有する遮光体から成り、前記赤外線受
   光素子は当該受光面を前記赤外線発光素子に対して反対
   方向に向け、かつ前記第２の部屋の設置面に対して所定
   角度傾斜して設置したことを特徴とする光電式キー操作
   アレイ。
2. 【請求項２】 前記第２の部屋の内面の前記赤外線受光
   素子の受光面に対向する面を前記赤外線を反射する赤外
   線反射面としたことを特徴とする請求項１に記載の光電
   式キー操作アレイ。
3. 【請求項３】 前記遮光体の上面の少なくとも前記第１
   の部屋と前記第２の部との間を赤外線吸収面としたこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の光電式キー操作ア
   レイ。