JP2006331739A - Pressure-sensitive control switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば各種制御機器、家電機器、アミューズメント分野等で利用される圧力感応型のコントロールスイッチに関する。 The present invention relates to a pressure-sensitive control switch used in various control devices, home appliances, amusement fields, and the like.
圧力変化をセンシングし、スイッチ、マイク等として利用する方法は、現在まで種々提案されており、そのうち、光を利用したものとして、光マイクロフォンが挙げられる(例えば、特許文献1〜3参照。)。
Various methods for sensing pressure changes and using them as switches, microphones, and the like have been proposed so far, and among them, an optical microphone can be cited as one using light (for example, see
その代表的な構成を図9に示して説明する。図示例の光マイクロフォンは、基板11上に発光素子12と受光素子13がマウントされ、発光素子12および受光素子13は透明樹脂14によって樹脂封止されている。発光素子12と受光素子13との間には、光遮断膜15が設けられていて、発光素子12から受光素子13への直接的な光の入射を防ぐようにしている。
A typical configuration will be described with reference to FIG. In the illustrated optical microphone, a
また、基板11上には、発光素子12および受光素子13を囲む支持枠17が設けられており、この支持枠17の上端には、音圧P等により振動し、かつ光反射の機能を持ったメンブレン膜16が接着されている。支持枠17は、迷光防止のために光遮断材料で形成されている。
A
この光マイクロフォンの動作を説明する。まず、発光素子12からの出射光は、このメンブレン膜16で反射され、受光素子13に入射する。このとき、メンブレン膜16が振動すると、反射光の入射位置が変動することになり、受光素子13の受光量、すなわち、受光素子13の出力も変化する。この出力変化をとらえることで、音圧等を検出するのが光マイクロフォンの原理である。
上記従来例の光マイクロフォンは、原理上、当然、空間での微小な圧力変化も検知可能であることから、圧力センサーとしても利用できる。 The optical microphone of the above-described conventional example can be used as a pressure sensor because it can detect a small pressure change in a space.
但し、例えば家電機器等の筐体外部に設ける圧力感応型のコントロールスイッチとして、上述の光マイクロフォンをそのまま用いることは、極めて困難であると考えられる。 However, it is considered extremely difficult to use the above-described optical microphone as it is as a pressure-sensitive control switch provided outside a housing of, for example, a home appliance.
第一の理由としては、そもそも光マイクロフォンは音圧レベルを検知することを目的とした高感度のものであり、人体(指)押下等の大きく強いレベルには強度、耐久性において不十分と考えられる。 The first reason is that the optical microphone is highly sensitive to detect the sound pressure level in the first place, and it is considered that the strength and durability are insufficient for a large and strong level such as pressing of the human body (finger). It is done.
第二の理由としては、光マイクロフォンを圧力感応型のコントロールスイッチとするにあたって光マイクロフォンが高価なため、コスト上昇を余儀なくされる。つまり、光マイクロフォンの心臓部ともいえるメンブレン膜16は、一般的にはPETなどを概ね1μm程度に薄膜に伸ばした上、光の透過を防止するための反射材を蒸着等により被覆形成した構成であり、さらにはこのメンブレン膜16を適当な張力で支持枠17に取り付ける必要があるなど、工程が複雑であり、コストが高くなってしまう。
As a second reason, since the optical microphone is expensive when the optical microphone is used as a pressure-sensitive control switch, the cost is inevitably increased. That is, the
ところで、家電機器等の筐体外部に設ける圧力感応型のコントロールスイッチの場合、例えばスイッチそのものに家電機器の状態(稼動中、停止、残量等)を光表示して目視にて認識可能とすることが望ましいが、メンブレン膜16の内側には全反射に近い高反射率の膜を形成していて、発光素子12からの光を外側に放出させないようにしているために、前記のような表示はできない。
By the way, in the case of a pressure-sensitive control switch provided outside a housing of home appliances, for example, the state of the home appliance (operating, stopped, remaining amount, etc.) is displayed on the switch itself so that it can be visually recognized. However, since a film having a high reflectance close to total reflection is formed inside the
この他、例えば実開昭61−184229号公報に、透過型フォトインタラプタの対向間をカバーの可動切片で遮断するように構成したものが開示されているが、この装置は、被検出物体の有無を検出するものであって、本発明のコントロールスイッチとは使用対象や使用形態が全く異なる。また、この装置は、カバーに外側に突出する凸部に被検出物体を当接させるようになっており、この凸部が邪魔になっている。 In addition, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-184229 discloses a structure in which the gap between the transmissive photo interrupters is blocked by a movable section of a cover. The control object of the present invention is completely different from the object of use and usage. Further, in this apparatus, the object to be detected is brought into contact with a convex portion protruding outward from the cover, and this convex portion is in the way.
本発明は、圧力感応型コントロールスイッチにおいて、外的操作圧力に対する強度を確保したうえで、操作性にも優れた構造とすることを目的としている。 An object of the present invention is to provide a pressure-sensitive control switch having a structure excellent in operability while ensuring strength against an external operating pressure.
本発明は、印加される外的操作圧力の大きさに応じたレベルの電気信号を出力する圧力感応型コントロールスイッチであって、離隔して対向配置される発光素子および受光素子と、これら発光素子および受光素子をモールドする透明樹脂と、この透明樹脂と一体または別体の支持壁部に該透明樹脂の上面と離隔するよう支持されかつ外的操作圧力の印加に伴い撓む操作シートとを有し、前記透明樹脂において前記発光素子と受光素子との対向間に、溝が設けられており、前記操作シートの内面側に、前記溝内に変位可能に嵌入されかつ当該操作シートの撓み量に応じて前記溝に対する嵌入深さが変化して前記発光素子から受光素子への光入射量を制御する光遮断部が設けられていることを特徴としている。 The present invention relates to a pressure-sensitive control switch that outputs an electric signal having a level corresponding to the magnitude of an external operation pressure applied, and a light-emitting element and a light-receiving element that are spaced apart from each other and the light-emitting elements And a transparent resin that molds the light receiving element, and an operation sheet that is supported on a supporting wall portion that is integral with or separate from the transparent resin so as to be separated from the upper surface of the transparent resin, and that is bent when an external operation pressure is applied. In the transparent resin, a groove is provided between the light emitting element and the light receiving element facing each other, and the groove is inserted into the groove on the inner surface side of the operation sheet so as to be displaceable and the amount of bending of the operation sheet. Accordingly, a light blocking part for controlling the amount of light incident from the light emitting element to the light receiving element by changing the insertion depth in the groove is provided.
要するに、上記構成の圧力感応型コントロールスイッチは、外的操作圧力の大小に応じて発光素子から受光素子への光入射量を制御することにより、受光素子の出力を変えるようになっていて、この受光素子の出力の大小に応じて、圧力感応型コントロールスイッチの使用対象となる機器の動作をコントロールすることが可能になっている。 In short, the pressure-sensitive control switch having the above configuration changes the output of the light receiving element by controlling the amount of light incident from the light emitting element to the light receiving element in accordance with the external operation pressure. It is possible to control the operation of the device to be used by the pressure sensitive control switch according to the output level of the light receiving element.
そして、外的操作圧力を例えば指等の押圧力とする場合、操作シートとしては前記のことを考慮した操作性、強度、耐久性を持つものであればよいので、比較的安価な既製品を用いることが可能であり、製造コストの低減に貢献する。 When the external operation pressure is a pressing force of a finger or the like, for example, the operation sheet only needs to have operability, strength, and durability in consideration of the above. It can be used and contributes to a reduction in manufacturing cost.
上記圧力感応型コントロールスイッチにおいて、操作シートにおける前記発光素子近傍のみに、該発光素子からの出射光の一部を外部に放出可能とする光放出部が設けられた構成とすることが好ましい。 In the pressure sensitive control switch, it is preferable that a light emitting portion that allows a part of light emitted from the light emitting element to be emitted to the outside is provided only in the vicinity of the light emitting element on the operation sheet.
この構成によれば、発光素子からの出射光の一部が光放出部から外部に放出されるようになるので、この放出光の有無によって本発明に係る圧力感応型コントロールスイッチの使用対象機器の動作状態を目視にて認識することが可能となる。 According to this configuration, since a part of the light emitted from the light emitting element is emitted to the outside from the light emitting part, the use of the pressure sensitive control switch according to the present invention depends on the presence or absence of the emitted light. It is possible to visually recognize the operating state.
上記圧力感応型コントロールスイッチの光遮断部は、前記操作シートと同一の材料で一体に形成された構成とすることが好ましい。 It is preferable that the light blocking portion of the pressure sensitive control switch is integrally formed of the same material as the operation sheet.
上記圧力感応型コントロールスイッチの光遮断部は、前記溝の深さより短く設定された構成とすることが好ましい。 The light blocking portion of the pressure sensitive control switch is preferably configured to be shorter than the depth of the groove.
本発明によれば、外的操作圧力に対する強度を確保したうえで、操作性にも優れた構造の圧力感応型コントロールスイッチを提供することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to provide a pressure-sensitive control switch having a structure excellent in operability while ensuring strength against external operating pressure.
以下、本発明の一実施形態を図1から図7に示して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図例の圧力感応型コントロールスイッチは、プリント基板あるいはヒートシンク等からなる基板1上に発光素子2および受光素子3を離隔して対向配置し、発光素子2および受光素子3を透明樹脂4により図に示す形状でモールドし、この透明樹脂4の上方に可撓性を有する操作シート5を設けた構成である。
In the illustrated pressure-sensitive control switch, a light-emitting
透明樹脂4の外周には、外部からの迷光を防ぐために、光遮断膜6が被覆形成されている。
A
また、透明樹脂4は、例えば角柱形状とされており、その上部には陥没部4aが設けられており、この透明樹脂4において発光素子2と受光素子3との間の部分には、陥没部4aの底面から内部へ凹む溝4bが形成されている。
Further, the
この透明樹脂4の枠状支持壁部4cには、操作シート5の四辺が接着されていて、この操作シート5によって陥没部4aが覆われている。この枠状支持壁部4cが請求項に記載の支持壁部に相当する。
The four sides of the
この操作シート5は、指等で人的に押下操作されると、その中央部分が陥没部4a内に入り込むように撓みうるもので、かつ光遮断性を有する材料からなる。この操作シート5の下面には、突片からなる光遮断部5aが設けられている。この光遮断部5aは、透明樹脂4の溝4b内に若干の隙間を介して変位可能に嵌入されている。
The
つまり、操作シート5は、この操作シート5の撓み量に応じて光遮断部5aが透明樹脂4の溝4bにガイドされて深く入り込むようになる。そして、操作シート5から指を離すと、操作シート5がその弾性復元力によって平坦な状態に戻り、光遮断部5aが溝4bにガイドされて上向きに変位するようになる。
That is, in the
なお、透明樹脂4の陥没部4aの内底面において受光素子3の上部に対応する領域には、操作シート5の押下時に指の圧力を受け止め、かつ、押下量に合わせて圧縮変形する緩衝部材7が設けられている。
In the region corresponding to the upper part of the light receiving
緩衝部材7は、指による押下が無くなった場合に元の形状に復元する材料、例えばウレタン等で形成されており、この緩衝部材7の弾性復元動作は操作シート5を平坦状態に戻す際に役立つ。
The
ところで、この実施形態では、操作シート5が外部からの迷光を防ぐために光遮断性を有するものとされているが、この操作シート5において発光素子2の直上にあたる領域に光放出部5bが設けられている。
By the way, in this embodiment, the
この光放出部5bは、例えば操作シート5を厚み方向に貫通形成した円形窓とすることができる。
The
これにより、発光素子2の出射光の一部を操作シート5の光放出部5bから外部に放出させることが可能となるので、この光放出部5b内の光の有無を目視にて確認すれば、圧力感応型コントロールスイッチの使用対象機器の動作状態(稼動中、停止、残量等)を認識することが可能となる。
As a result, a part of the light emitted from the
また、発光素子2は、発光ダイオード(LED)が好適に使用されるが、半導体レーザとすることも可能である。さらに、この発光素子2は、青、緑、黄色、赤色もしくは白色等の可視領域の波長を持つLEDとすることができる。
The
次に、上記圧力感応型コントロールスイッチの動作原理を説明する。 Next, the operation principle of the pressure sensitive control switch will be described.
図2に示すように、操作シート5を指で押し下げていない状態では、操作シート5の光遮断部5aの突出端側が透明樹脂4の溝4bの開口側にわずかに嵌入しているだけであって、この光遮断部5aが発光素子2から受光素子3へ向かう光Lをほとんど遮らないので、受光素子3に予め設定した所定(初期)の最大光量が入射することになる。このときの受光素子3の受光量つまり出力は図6のグラフ中の符号Aで示すように最大受光量に見合った最大出力となる。
As shown in FIG. 2, in a state where the
ここで、図2に示す状態から図3に示すように、操作シート5を指で最大撓み代の約半分くらい押し下げると、操作シート5が撓んで光遮断部5aの突出方向中間部分まで溝4bに入り込み、この光遮断部5aが発光素子2から受光素子3に向かう光Lの一部を遮ることになる。そのため、このときの受光素子3の受光量つまり出力は図6のグラフ中の符号Bで示すように符号Aに比べて減少する。
Here, as shown in FIG. 3 from the state shown in FIG. 2, when the
そして、図3の状態から図4に示すように、指に更に力を加えて操作シート5をほぼ陥没部4aの内底面に当接させるまで押し下げると、操作シート5がさらに撓んで光遮断部5aの略全体が溝4bに入り込み、この光遮断部5aが発光素子2から受光素子3に向かう光Lの大半を遮ることになる。そのため、このときの受光素子3の受光量つまり出力は図6のグラフ中の符号Cで示すように符号Bよりも減少する。
Then, as shown in FIG. 4 from the state of FIG. 3, when the
以上説明したように、圧力感応型コントロールスイッチは、操作シート5に対する外的操作圧力つまり人的な押下量に応じて受光素子3の出力が変化するようになっており、この受光素子3の出力に基づき圧力感応型コントロールスイッチの使用対象となる機器の動作をコントロールすることが可能になる。
As described above, the pressure sensitive control switch is configured such that the output of the
ちなみに、圧力感応型コントロールスイッチの使用対象となる機器の一例としては、卓上型給湯器(いわゆる電気ポット)等が挙げられ、その給湯量調節スイッチを上記圧力感応型コントロールスイッチとすることができる。その場合には、指での操作シート5の押下量つまり受光素子3の出力に応じて給湯量を調整するという動作制御が可能になる。
Incidentally, as an example of a device to be used for the pressure sensitive control switch, there is a desktop water heater (so-called electric pot) or the like, and the hot water supply amount adjusting switch can be the pressure sensitive control switch. In this case, it is possible to perform an operation control of adjusting the hot water supply amount according to the pressing amount of the
また、操作シート5を平坦なものとして、外側へ突出するような邪魔な部分をなくしているので、操作性が向上する。
In addition, since the
さらに、操作シート5に光放出部5bを設けているから、光放出部5b内での発光の有無を目視にて確認すれば、圧力感応型コントロールスイッチの使用対象機器の動作状態(稼動中、停止、残量等)を認識することが可能になり、使用対象機器に余分な表示部を設けずに済む等、デザイン面ならびにコスト面において有利となる。
Furthermore, since the
ここで、上述した圧力感応型コントロールスイッチの製造方法の一例を図7に示して説明する。 Here, an example of the manufacturing method of the pressure-sensitive control switch described above will be described with reference to FIG.
まず、図7(a)に示すように、プリント基板もしくはヒートシンク等の基板1上に発光素子2および受光素子3をマウントし、それらを基板1にそれぞれ適宜にワイヤーボンディングする。
First, as shown in FIG. 7A, a
この後、図7(b)に示すように、基板1上の発光素子2および受光素子3を透明樹脂4によりモールドする。このとき、透明樹脂4の外形形状が成形され、陥没部4aおよび枠状支持壁部4cが形成される。
Thereafter, the
図7(c)に示すように、透明樹脂4の外周に、光遮断膜6を塗布、あるいは蒸着等により形成する。
As shown in FIG. 7C, a
この透明樹脂4の中央、すなわち発光素子2と受光素子3の対向間に、図7(d)に示すように、ダイシング等の手法により溝4bを切り込み形成する。なお、操作シート5の光遮断部5aを透明樹脂4の溝4b内で変位可能とするために、この光遮断部5aの厚みは、溝4bの幅より小さく設定される。
As shown in FIG. 7D, a
そして、図7(e)に示すように、透明樹脂4の陥没部4aの内底面において受光素子3の上部に対応する領域に、緩衝部材7を配置し接着する。
Then, as shown in FIG. 7 (e), the
最後に、透明樹脂4の枠状支持壁部4cに操作シート5の四辺を接着して、図2に示す状態にする。
Finally, the four sides of the
以下、本発明の他の実施形態を説明する。 Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described.
(1)操作シート5について、PET等の透明な樹脂薄膜を母体として、その片面に光遮断膜をコーティングしたものとすることができる。その場合、光放出部5bの形成予定領域に光遮断膜をコーティングしないようにすることで、樹脂薄膜母体の透明部分を光放出部とすることができる。
(1) About the operation sheet |
(2)上記操作シート5には光放出部5bを設けているが、このような光放出部5bを設けていないものも本発明に含まれる。
(2) Although the
(3)上記実施形態で説明した圧力感応型コントロールスイッチの発光素子は、1つだけでなく、複数とすることができる。 (3) The pressure sensitive control switch described in the above embodiment can have a plurality of light emitting elements instead of only one.
その一例としては、図8に示すように、二つの発光素子2A,2Bを用いることができる。この場合、片方の発光素子2Bを光放出部5bへのみ向かう光指向性を有するタイプとすれば、この発光素子2Bからの出射光が受光素子3側へ入射することがなくなるので、受光素子3への影響を与えずに済み、点灯、点滅等の動作を簡単に行うことが可能となる。
As an example, as shown in FIG. 8, two
また、各発光素子2A,2Bの発光波長領域を互いに異なるタイプとしてもよい。その場合、圧力感応型コントロールスイッチの使用対象機器の状態(稼動中、停止、残量等)を多色で表示することが可能となるので、例えば圧力感応型コントロールスイッチを使用対象機器の筐体外部に設置する場合には、視認性の向上に貢献できる。
Further, the light emission wavelength regions of the
なお、図8の例では、透明樹脂4として、発光素子2A,2Bと受光素子3を透明な透明樹脂4Aで固めた構造物を、光遮断材料からなるケース4B内に嵌入装着する構造としている。このケース4Bの枠状支持壁部が請求項に記載の支持壁部に相当する。
In the example of FIG. 8, a structure in which the
1 基板
2 発光素子
3 受光素子
4 透明樹脂
4a 陥没部
4b 溝
4c 枠状支持壁部
5 操作シート
5a 光遮断部
6 光遮断膜
7 緩衝部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
離隔して対向配置される発光素子および受光素子と、これら発光素子および受光素子をモールドする透明樹脂と、この透明樹脂と一体または別体の支持壁部に該透明樹脂の上面と離隔するよう支持されかつ外的操作圧力の印加に伴い撓む操作シートとを有し、
前記透明樹脂において前記発光素子と受光素子との対向間に、溝が設けられており、
前記操作シートの内面側に、前記溝内に変位可能に嵌入されかつ当該操作シートの撓み量に応じて前記溝に対する嵌入深さが変化して前記発光素子から受光素子への光入射量を制御する光遮断部が設けられていることを特徴とする圧力感応型コントロールスイッチ。 A pressure-sensitive control switch that outputs an electrical signal at a level corresponding to the magnitude of the external operating pressure applied,
A light-emitting element and a light-receiving element that are spaced apart from each other, a transparent resin that molds the light-emitting element and the light-receiving element, and a support wall that is integral with or separate from the transparent resin and is supported so as to be separated from the upper surface of the transparent resin. And an operation sheet that bends with the application of an external operation pressure,
A groove is provided between the light emitting element and the light receiving element in the transparent resin,
The amount of light incident from the light emitting element to the light receiving element is controlled by being fitted in the groove on the inner surface side of the operation sheet so as to be displaceable, and the depth of insertion into the groove is changed according to the amount of bending of the operation sheet. A pressure-sensitive control switch, which is provided with a light blocking part.
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2008177087A (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Omron Corp | Optical fiber photoelectric sensor |
JP2010205455A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Sunx Ltd | Photoelectric sensor |
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2005
- 2005-05-24 JP JP2005151240A patent/JP2006331739A/en active Pending
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