JP2002352655A

JP2002352655A - 無接触接点式スイッチ

Info

Publication number: JP2002352655A
Application number: JP2001157203A
Authority: JP
Inventors: Shinji Haramoto; 進治原本
Original assignee: Toshiba Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】構造が簡単な無接触接点式スイッチを提供す
る。【解決手段】キートップ６が初期位置にある場合に
は、光源１からでた光は第１の光検出器３で受光され
る。この第１の光検出器３からの出力信号は判別器で判
別され、無操作と判別する。操作者がキートップ６を操
作すると、キートップ６と一体的に昇降可能に構成され
ているプリズム２も下方に押し下げられる結果、光源１
からでた光はプリズム２で屈折させられ、プリズム２か
らの出射光は、第２の光検出器４で受光される。この第
２の光検出器からの出力信号は判別器に入力され、操作
者がキートップ６を操作していると判別される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無接触接点式のス
イッチに関し、特に、キーボードやリレー、押しボタン
スイッチ等に好適な無接触接点式のスイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】あらゆる産業分野、公共設備において、
多くの電気設備、コンピュータ機器が使用されている。
これら設備や機器は、使用時間の経過、経年変化等によ
り老朽化することから、メンテナンスあるいは修復に多
大の時間および費用が費やされている。特に設備や機器
の老朽化に伴う劣化の影響を受けやすいものは、電気的
接触部（接点）を有する可動部である。劣化により発生
する現象として金属部分の腐食や破損、漏電やノイズと
いった電気的障害が知られており、キーボード等の操作
部分には、より一層の強度および耐久性の向上が求めら
れている。

【０００３】そこで、キーボードやリレーの接点、押し
ボタンスイッチ等に使用される接点機構を無接点化する
ために、多くの提案がなされている。例えば、特開平
９ー１５９９４１号公報に記載された光スイッチが知ら
れている。この光スイッチは、スイッチの機械的動作を
利用してスイッチの光路を変更するもので、発光素子、
オン位置においてその光路と同軸上に対向する光ファイ
バ、移動手段等を備えている。そして、発光素子を固定
し、移動手段により、光ファイバの一端側端面が発光素
子の光路と同軸上に位置するオン位置と、光路上から離
れて位置するオフ位置との間を移動するようにしたもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
機械的動作を利用してスイッチの光路を変更する無接触
接点は、光ファイバを使用していることから、専用のコ
ネクターが欠かせず機構的に複雑で光軸調整が容易でな
い等の問題があった。

【０００５】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、構造が複雑でなく、組立調整等が容易に行える
無接触接点式のスイッチを提供することを解決すべき課
題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による無接触接点式スイッチは、キートップ
と、このキートップの下方に配置される光源と、この光
源の光路に受光可能に配設される第１の光検出器と、前
記キートップと一体的に昇降可能に設けられ、前記キー
トップの打ち込みに伴い前記光源の光路に下降し、入射
光と出射光とがある偏角を成すように屈折させるプリズ
ムと、前記プリズムからの出射光を受光可能に配設され
る第２の光検出器と、前記第１、第２の光検出器からの
出力信号を入力し、キートップの打ち込みを判別する判
別器とを備えていることを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明による無接触接点式スイッチ
においては、プリズムは樹脂モールドで製作されたもの
であることを特徴とするものである。また、本発明に
よる無接触接点式スイッチにおいては、キートップは支
柱部を有し、この支柱部にバネ部材を巻装して初期位置
に偏倚せしめていることを特徴とするものである。

【０００８】さらに、本発明による無接触接点式スイッ
チにおいては、バネ部材は、圧縮コイルバネであること
を特徴とするものである。本発明のこの構成によれば、
光ファイバーや光ファイバー用の光コネクター等を使用
しないので、簡単な構造で、接点が無接触式のスイッチ
が実現できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。尚、各図において同一箇所について
は同一の符号を付してある。図１において、キートップ
６の上面側は、たとえば、指による押下の操作がしやす
いようにわずかの凹面状の形状となっている。そして、
キートップ６の下面側には、支柱８の一端側に挿入する
ための溝部が形成されている。支柱８は、たとえば、樹
脂モールドで製作したものでもよいし、プレス等による
金属板の打ち抜きでもよい。挿入されたキートップ６が
支柱８の一端側から簡単に抜けてしまうのを防ぐため、
溝部はややきつめに形成し、挿入の際には接着剤を併用
してもよい。なお、キートップと支柱は、必ずしも別部
材である必要性は無く、同じ材質のもので一体的に製作
してもよいことは勿論である。

【００１０】図１に示すように、ベースフレーム９は本
スイッチ全体を支える働きをするもので、このベースフ
レーム９には、支柱８を通すための挿通孔が形成してあ
る。ベースフレーム９の上方で支柱８の中間部に巻装さ
れたバネ部材７の偏倚力によって、キートップ６は上方
に偏倚して保持されている。さらに、ベースフレーム９
の下方にあって、支柱８に設けられたストッパ（図示せ
ず）により、上方へのキートップ６の離脱が防止されて
いる。バネ部材７としては、たとえば、圧縮コイルバネ
が使用される。しかし、バネ部材７は、圧縮コイルバネ
に限定されず、ねじりバネ、板バネから形成してもよ
い。

【００１１】このように、キートップ６は、バネ部材７
の偏倚力に抗して、上方から打ち込み（押し込み）可能
に構成されている。そして、キーを打ち込んだ後、キー
トップ６への操作力を除くと、キートップ６はバネ部材
７の偏倚力のもとで上方に偏倚されて、初期位置に自動
的に復帰される。

【００１２】支柱８の他端側にはプリズム２が頂角側で
取り付けられ、キートップ６と一体的に昇降可能に構成
されている。このプリズム２は、光学的等方体で、入射
光と出射光とがある偏角を成すように屈折させる働きを
なすものである。プリズム２は、たとえば、ガラス製で
もよいが、スイッチ全体の軽量化の観点からは透明性の
高い樹脂モールドで製作することが出来る。プリズム２
の取り付けの際の傾きや向き等の精度管理は、たとえ
ば、樹脂モールド金型の精度管理を適切に行うことによ
るのが望ましい。なお、ベースフレーム９のプリズム２
側の面は、黒く塗っておくこともできる。

【００１３】支柱８に取り付けられたプリズム２の下方
には、光源１と第１の光検出器３が対峙して配置されて
いる。光源１として、たとえば、単一指向性の発光ダイ
オードが利用される。光検出器は、それ自体の構成は公
知であり、その構成自体はこの発明の趣旨でないため、
詳細な説明は省略する。

【００１４】これら光源１と第１の光検出器３の配設位
置は、次のように決定される。すなわち、第１の光検出
器３は光源１の光路にあり、キートップ６が初期位置に
ある場合、光源１からでた光がプリズム２他によって遮
られることなく、第１の光検出器によって受光され、か
つ操作者がキートップ６を押し下げた場合に、光源１か
らでた光がプリズム２を透過して屈折させられるように
決定される。第１の光検出器３からの信号は、判別器
（図示せず）に入力されるようになっている。この判別
器は、たとえば、電気信号の大小あるいは有無等によ
り、所定の状態か否か等に応じた判別信号を出力するも
ので、それ自体の構成は公知であり、その構成自体はこ
の発明の趣旨でないため、その詳細な説明は省略する。

【００１５】第１の光検出器３の下方であって、プリズ
ム２からの出射光を受光する位置に、第２の光検出器４
が配置されている。この第２の光検出器４の配設位置
は、次のように決定される。

【００１６】図２で示されるように、操作者がキートッ
プ６を押し下げた場合に、光源１からでた光は第１の光
検出器３に届かず、プリズム２の第１の斜面に入射す
る。プリズム２に入射した光は、いわゆるプリズム効果
により屈折させらある偏角をもって出射する。そして、
プリズム２の第２の斜面から出射した出射光は、第２の
光検出器４で受光される。

【００１７】なお、キートップ６が初期位置にあるかま
たは操作者によって押し下げられたかの判別ができれば
よいので、公知のタッチセンサーを付加することによ
り、操作者がキートップ６に触れると初めて光源１から
発光させるようにし、省エネルギーを図ることもでき
る。

【００１８】上記した第１および第２の光検出器３，４
に対する外乱光の影響を軽減するため、たとえば、第２
の光検出器４の下方に遮蔽板（図示せず）を配設しても
よい。

【００１９】このように構成された無接触接点式スイッ
チは、以下の如く作動する。

【００２０】キートップ６が初期位置にある場合には、
光源１からでた光は遮られるものが無いので、そのまま
第１の光検出器で受光される。この第１の光検出器から
の出力信号は判別器で判別され、操作者がキートップ６
を操作していない（押し下げしていない）と、判断され
ることになる。操作者がキートップ６を操作すると、キ
ートップ６が下方に押し下げられ、キートップ６と一体
的に昇降可能に構成されているプリズム２も下方に押し
下げられる。光源１からでた光はプリズム２の第１の斜
面に入射し、プリズム２中を透過して屈折させられる。
プリズム２の第２の斜面から出射した出射光は、第２の
光検出器４で受光される。この第２の光検出器からの出
力信号は判別器に入力され、操作者がキートップ６を操
作していると判断されることになる。

【００２１】本発明は上記実施例に限定されることな
く、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の
変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれる
ものであることはいうまでもない。

【００２２】

【発明の効果】上記のように、本発明に係る無接触接点
式スイッチによれば、接点の接触しない無接触式とさ
れ、接点の変形、劣化等に起因する接触不良が防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる無接触接点式スイッチの一例
で、スイッチの無操作状態を示す説明図である。

【図２】図１に示す無接触接点式スイッチであって、ス
イッチが操作された状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１光源２プリズム３、４光検出器５光６キートップ７バネ部材８支柱９ベースフレーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キートップと、このキートップの下方に
配置される光源と、この光源の光路に受光可能に配設さ
れる第１の光検出器と、前記キートップと一体的に昇降
可能に設けられ、前記キートップの打ち込みに伴い前記
光源の光路に下降し、入射光と出射光とがある偏角を成
すように屈折させるプリズムと、前記プリズムからの出
射光を受光可能に配設される第２の光検出器と、前記第
１、第２の光検出器からの出力信号を入力し、キートッ
プの打ち込みを判別する判別器とを備えたことを特徴と
する無接触接点式スイッチ。
【請求項２】前記プリズムは樹脂モールドで製作され
たものであることを特徴とする請求項１に記載の無接触
接点式スイッチ。
【請求項３】前記キートップは支柱部を有し、この支
柱部にバネ部材を巻装して初期位置に偏倚せしめている
ことを特徴とする請求項１に記載の無接触接点式スイッ
チ。
【請求項４】前記バネ部材は、圧縮コイルバネである
ことを特徴とする請求項３に記載の無接触接点式スイッ
チ。