JP2016213030A - 照光式スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】斜め方向から見た際にも認識しやすい照光式スイッチを提供する。
【解決手段】上方に操作部１１を有するスイッチ機構２０と、スイッチ機構２０を認識しやすくするための光源３０と、光源３０からの照射光Ｌ１を導く導光体１０とを備える照光式スイッチ１において、導光体１０は、下方にある光源３０からの照射光Ｌ１を導入する入光部１０ａと、照射光Ｌ１をスイッチ機構２０の操作部１１の外周１１ｂ側まで導く導光部１０ｂと、導光部１０ｂに導びかれた照射光Ｌ１をスイッチ機構２０の上方に出射する照光部１０ｃとを備え、照光部１０ｃは、照射光Ｌ１をスイッチ機構２０の斜め上方に出射させる傾斜面ＳＦを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、照光式スイッチに関し、特に操作部がリング状に照らし出される照光式スイッチに関する。

夜間に操作される機器のスイッチの周囲を取り囲み、下方からの光をスイッチの外周から上方へ照射する導光体が組み込まれた照光式スイッチが知られている。例えば、特許文献１に、操作部の周縁を照光する照光式押釦スイッチ構造が開示されている。

図６は、特許文献１に記載された照光式押釦スイッチ構造の要部を示す拡大断面図である。ケース１０１内に回路基板１０２が配設され、押釦スイッチ１０４が組み付けられている。押釦操作部材１１３の背後側に位置して、合成樹脂による透光性材料からなる抑え部材１１７が配設されており、抑え部材１１７の背後側には適宜設定された箇所にそれぞれ発光ダイオードからなる光源１２０が回路基板１０２上に実装されている。

押釦操作部材１１３の押圧部１１４を押圧操作することによって、回路基板１０２上に取付固定された押釦スイッチ１０４が押釦操作部材１１３に備え付けられた操作軸部１１５を介して押圧作動される。

夜間など光源１２０の点灯時においては、その光源１２０からの光線が透光性材料からなる抑え部材１１７へと導かれ、次いで抑え部材１１７に入光した光線が導光体１１２へと導かれ、続いて導光体１１２に設けられた反射面１１２Ａなどを介して導光体１１２と一体形成されたリング状突部１１１へとさらに光線が導かれるものとなり、これによりキートップ箇所となる押釦操作部材１１３の押圧部１１４の周縁が明るくリング状に照らし出される。光源１２０からの光線によって照明表示されるリング状突部１１１は、リング状に照らし出されるため押釦操作部材１１３の押圧部１１４の位置を容易に判別することができるという効果もあり、これによりリング状に照らし出された中央の不透過状態となっている押圧部１１４を押圧操作することができる。

特開２０１０−５５９８１号公報

しかしながら、抑え部材１１７および導光体１１２を介して光源１２０からの照射光によって照明表示されるリング状突部１１１の平らな面から照射光がまっすぐに出射され、押圧部１１４の周縁を斜め方向から見た際に照射光の認識が困難であるという問題がある。また、この問題を解決するために光を拡散させる拡散部材を用いると光が弱くなり、弱められた光を斜め方向から認識することが困難であるという問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、斜め方向から見た際にも認識しやすい照光式スイッチを提供することを目的とする。

本発明の照光式スイッチは、上方に操作部を有するスイッチ機構と、前記スイッチ機構を認識しやすくするための光源と、前記光源からの照射光を導く導光体と、を備える照光式スイッチにおいて、前記導光体は、下方にある前記光源からの照射光を導入する入光部と、前記照射光を前記スイッチ機構の前記操作部の外周側まで導く導光部と、前記導光部に導びかれた前記照射光を前記スイッチ機構の上方に出射する照光部とを備え、前記照光部は、前記照射光を前記スイッチ機構の斜め上方に出射させる傾斜面を有することを特徴とする。

この構成によれば、照光部は傾斜面を有しているので、上方へ照射される光は傾斜面で屈折して斜め上方に出射されるため、傾斜面で屈折された方向から認識することができる。また、拡散部材を使用して拡散させる場合に比べて光が弱まることがなく、認識しやすいという効果を奏する。

また、本発明の照光式スイッチにおいて、前記傾斜面は前記スイッチ機構の前記操作部の外周側を取り囲む湾曲面であって、前記湾曲面は、前記スイッチ機構の中央部を上下に貫通する軸上に焦点を有する凹レンズ面の一部であることを特徴とする。

この構成によれば、照光部は凹レンズ形状となっているので、導光体から上方へ出射される光は広がりながら照射されるため、斜めから見ても確実に認識することができる。

また、本発明の照光式スイッチにおいて、前記操作部が前記導光体で形成されてなるとともに外周側よりも中央部が凹んだ形状を有し、前記導光体は、前記操作部の全面に亘って、前記湾曲面を含む連続した凹レンズ面が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、操作部が凹レンズ面形状なので、操作者の指が触れたときに操作しやすくなる。

また、本発明の照光式スイッチにおいて、前記スイッチ機構の前記操作部の外周側が前記スイッチ機構を支持するケースの上縁部と略同一高さに設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、操作部の外周側とケースの上縁部との段差がほとんどないので、外観上の見栄えがよく、意匠性に優れている。

また、本発明の照光式スイッチにおいて、前記傾斜面は、前記導光部に導びかれた前記照射光の光路と前記傾斜面とのなす最大入射角度が、前記導光体の屈折率において全反射する臨界角より小さく、かつ、前記臨界角から前記最大入射角度を引いた差分で１０度以下となるように設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、照射光が全反射されることなく斜め上方に出射され、出射された光を十分に広げることができる。

本発明によれば、照光部は傾斜面を有しているので、上方へ照射される光は傾斜面で屈折して斜め上方に出射されるため、傾斜面で屈折された方向から認識することができる。また、拡散部材を使用して拡散させる場合に比べて光が弱まることがなく、認識しやすい。したがって、斜め方向から見た際にも認識しやすい照光式スイッチを提供することができる。

本発明の実施形態の照光式スイッチを示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図である。 図２の断面における照光式スイッチの動作状態を示す説明図である。 図２の断面における照射光の光路を示す説明図である。 光学作用の説明図であり、図５（ａ）は臨界角の原理図であり、図５（ｂ）は傾斜面と最大入射角度との関係を示す説明図である。 従来の照光式押釦スイッチ構造の要部を示す拡大断面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。

図１は、本発明の実施形態の照光式スイッチ１を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図である。図３は、図２の断面における照光式スイッチ１の動作状態を示す説明図である。図４は、図２の断面における照射光Ｌ１の光路を示す説明図である。図５は、光学作用の説明図であり、図５（ａ）は臨界角の原理図であり、図５（ｂ）は傾斜面ＳＦと最大入射角度θｍａｘとの関係を示す説明図である。

本発明の実施形態の照光式スイッチ１は、図１に示すように、ケース５０に設けられた環状の上縁部５０ａに囲まれた操作部１１が配設されたスイッチ機構２０を備えたものである。図２に示すように、ケース５０は筒状に形成されており、その内部に操作部１１とスイッチ部２２とを有するスイッチ機構２０が収容されている。さらに、照光式スイッチ１は、スイッチ機構２０を認識しやすくするための光源３０と、光源３０からの照射光Ｌ１を導く導光体１０とを備えている。なお、本明細書では、図２のＺ１側を上方向、Ｚ２側を下方向とする。この上下方向とは説明を分かりやすくするための表現であって、照光式スイッチ１の使用状態や製造における向きを限定するものではない。

ケース５０は金属や合成樹脂からなる。ケース５０は、筒状の側壁部５０ｂと、側壁部５０ｂのＺ１側に鍔状に形成された上縁部５０ａとを有している。また、側壁部５０ｂのＺ２側には基板６０が固定されている。

スイッチ部２２は、図２〜図４では内部構造を省略するが、固定接点と、固定接点と接離可能に配置された可動接点とを有し、押圧操作によって可動接点が固定接点と接触して電気的に導通するように構成されている。スイッチ部２２は、ケース５０に組み込まれた基板６０に配置され、基板６０に設けられている配線を介して、外部にオンオフ信号を出力することが可能となっている。

光源３０は、図２〜図４では内部構造を省略するが、例えば、発光ダイオードと導光板と拡散板とで構成され、光を面状に拡散させて放射させるように構成されている。本実施形態の照光式スイッチ１では、スイッチ部２２を押圧操作するように配置されているが、これに限らず、例えば、基板６０に固定されていてもよい。

導光体１０は、アクリル樹脂等の透光性の合成樹脂を成形したものである。導光体１０は、少なくとも筒状に形成された入光部１０ａと導光部１０ｂと照光部１０ｃとを備える。ここで、照光部１０ｃは、Ｚ１側に傾斜面ＳＦを有する。入光部１０ａおよび導光部１０ｂは筒状に形成されており、内面側が空洞になっている。この空洞部のＺ１側には、文字等の形状に合わせて透光部分と遮光部分とが設けられたデザイン板１２が配置されている。

本実施形態の照光式スイッチ１では、導光体１０および光源３０が一体で上下移動可能になっており、基板６０に配置されたスイッチ部２２を、導光体１０および光源３０が押圧してオン操作するように構成されている。そして、スイッチ機構２０の操作部１１の外周１１ｂ側が、スイッチ機構２０を支持するケース５０の上縁部５０ａと、初期状態で略同一高さに設けられている。この場合、操作部１１の外周１１ｂ側とケース５０の上縁部５０ａとの段差がほとんどないので、外観上の見栄えがよい。一方、操作部１１が押圧操作されたときには、図３に示すように、導光体１０および光源３０が下方に移動して、スイッチ部２２がオン操作される。なお、押圧が解除されると、スイッチ部２２に内蔵された復元力によって初期状態に復帰する。

本実施形態の照光式スイッチ１は、図２に示すように、照光部１０ｃの傾斜面ＳＦが、スイッチ機構２０の操作部１１の外周１１ｂ側を取り囲む湾曲面１１ｃとなっている。より具体的には、操作部１１が導光体１０で形成されてなるとともに外周１１ｂ側よりも中央部１１ａが凹んだ形状を有し、導光体１０は、操作部１１の全面に亘って、湾曲面１１ｃを含む連続した凹レンズ面が形成されている。この湾曲面１１ｃは、スイッチ機構２０の中央を上下に貫通する軸２０ａ上に焦点ＯＦを有する凹レンズ面の一部である。本実施形態では、導光体１０が平凹レンズとして機能するので、湾曲面１１ｃの曲率半径Ｒとすれば、軸２０ａ上の焦点ＯＦまでの距離は（Ｒ×２）で近似される。

次に、本実施形態の照光式スイッチ１における照射光の光路について説明する。導光体１０は、下方にある光源３０からの照射光Ｌ１を導入する入光部１０ａと、照射光Ｌ１をスイッチ機構２０の操作部１１の外周１１ｂ側まで導く導光部１０ｂと、導光部１０ｂに導びかれた照射光Ｌ１をスイッチ機構２０の上方に出射する照光部１０ｃとを備える。さらに、照光部１０ｃは、照射光Ｌ１をスイッチ機構２０の斜め上方に出射させる傾斜面ＳＦを有する。

下方にある面状の光源３０から、図４に示すように、導光体１０の入光部１０ａに照射光Ｌ１が導入され、筒状の導光部１０ｂを直進または全反射しながら上方に導かれる。なお、図４では、光路を分かりやすく示すために断面のハッチングを省略している。照光部１０ｃに導かれた照射光Ｌ１は、傾斜面ＳＦで媒質の屈折率が変化するため、その屈折率と入射角度に応じて屈曲される。この傾斜面ＳＦでの屈折作用は、図４に示すように、より広げられた光路を有する照射光Ｌ２をスイッチ機構２０の斜め上方に出射させる。

この構成によれば、照光部１０ｃは傾斜面ＳＦを有しているので、上方へ照射される光は傾斜面ＳＦで屈折して斜め上方に出射されるため、傾斜面ＳＦで屈折された方向から認識することができる。また、拡散部材を使用して拡散させる場合に比べて光が弱まることがなく、認識しやすいという効果を奏する。

傾斜面ＳＦは、導光部１０ｂに導びかれた照射光Ｌ１の光路と傾斜面ＳＦとのなす最大入射角度θｍａｘが、導光体１０の全反射する臨界角θｃにより以下のように規定される。

導光体１０の臨界角θｃは、導光体１０の屈折率ｎ１と、空気の屈折率ｎ０とを用いて、ｓｉｎ（θｃ）＝１／（ｎ１）である。図５（ａ）に示すように屈折率ｎ１の媒体から屈折率ｎ０の媒質との境界に入射した光は、入射角度が臨界角θｃの場合に屈折率ｎ０の媒質へ出射されず、入射角度が臨界角θｃ以上の場合に全反射する。例えば、屈折率ｎ１が１．４９の場合、臨界角θｃは約４２度である。図５（ｂ）に示すように、傾斜面ＳＦでの照射光Ｌ１の光路と傾斜面ＳＦとのなす最大入射角度θｍａｘが臨界角θｃより小さければ、照射光Ｌ１は斜め上方に出射される。本実施形態の照光式スイッチ１では、傾斜面ＳＦが曲率半径Ｒの凹レンズ面であるから、外周１１ｂに臨んでいる位置がもっとも大きな入射角度になる。すなわち、この位置で最大入射角度θｍａｘが臨界角θｃより小さくなるように湾曲面１１ｃの曲率半径Ｒを設計することが望ましい。また、傾斜面ＳＦでの照射光Ｌ１の光路と傾斜面ＳＦとのなす入射角度が小さくなると、斜め上方に広がる照射光Ｌ２の拡がりが小さくなるので、（臨界角θｃ−最大入射角度θｍａｘ）が１０度以内であることが好ましい。

すなわち、最大入射角度θｍａｘが、導光体１０の屈折率ｎ１において全反射する臨界角θｃより小さく、かつ、臨界角θｃから最大入射角度θｍａｘを引いた差分で１０度以下となるように設けられていることが好適である。こうすれば、照射光Ｌ１が全反射されることなく斜め上方に出射され、出射された照射光Ｌ２を十分に広げることができる。

図４に示すように、本実施形態の照光式スイッチ１は、照射光Ｌ２を斜め上方に広げることができるので、斜め方向から見た際にも認識しやすい。このため、例えば、乗用車の運転席と助手席との間に配置されるスイッチ装置に適している。

以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。

本実施形態の照光式スイッチ１は、上方に操作部１１を有するスイッチ機構２０と、スイッチ機構２０を認識しやすくするための光源３０と、光源３０からの照射光Ｌ１を導く導光体１０とを備える。そして、導光体１０は、下方にある光源３０からの照射光Ｌ１を導入する入光部１０ａと、照射光Ｌ１をスイッチ機構２０の操作部１１の外周１１ｂ側まで導く導光部１０ｂと、導光部１０ｂに導びかれた照射光Ｌ１をスイッチ機構２０の上方に出射する照光部１０ｃとを備える。さらに、照光部１０ｃは、照射光Ｌ１をスイッチ機構２０の斜め上方に出射させる傾斜面ＳＦを有する。

この構成によれば、照光部１０ｃは傾斜面ＳＦを有しているので、上方へ照射される光は傾斜面ＳＦで屈折して斜め上方に出射されるため、傾斜面ＳＦで屈折された方向から認識することができる。また、拡散部材を使用して拡散させる場合に比べて光が弱まることがなく、認識しやすいという効果を奏する。

また、本実施形態の照光式スイッチ１において、傾斜面ＳＦはスイッチ機構２０の操作部１１の外周１１ｂ側を取り囲む湾曲面１１ｃであって、湾曲面１１ｃは、スイッチ機構２０の中央を上下に貫通する軸２０ａ上に焦点を有する凹レンズ面の一部であることを特徴とする。

この構成によれば、照光部１０ｃは凹レンズ形状となっているので、導光体１０から上方へ出射される光は広がりながら照射されるため、斜めから見ても確実に認識することができる。

また、本実施形態の照光式スイッチ１において、操作部１１が導光体１０で形成されてなるとともに外周１１ｂ側よりも中央部１１ａが凹んだ形状を有し、導光体１０は、操作部１１の全面に亘って、湾曲面１１ｃを含む連続した凹レンズ面が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、操作部１１が凹レンズ面形状なので、操作者の指が触れたときに操作しやすくなる。

また、本実施形態の照光式スイッチ１において、スイッチ機構２０の操作部１１の外周１１ｂ側がスイッチ機構２０を支持するケース５０の上縁部５０ａと略同一高さに設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、操作部１１の外周１１ｂ側とケース５０の上縁部５０ａとの段差がほとんどないので、外観上の見栄えがよく、意匠性に優れている。

また、本実施形態の照光式スイッチ１において、傾斜面ＳＦは、導光部１０ｂに導びかれた照射光Ｌ１の光路と傾斜面ＳＦとのなす最大入射角度θｍａｘが、導光体１０の屈折率ｎ１において全反射する臨界角θｃより小さく、かつ、臨界角θｃから最大入射角度θｍａｘを引いた差分で１０度以下となるように設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、照射光Ｌ１が全反射されることなく斜め上方に出射され、出射された光を十分に広げることができる。

以上のように、本発明の実施形態の照光式スイッチ１を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらも本発明の技術的範囲に属する。

（１）本実施形態において、操作部１１の全面に亘って、湾曲面１１ｃを含む連続した凹レンズ面が形成されているとしたが、導光部１０ｂの直上でない中央部１１ａは平面である形状であってもよい。中央部１１ａは、斜め上方に出射される照射光Ｌ２に対して殆ど寄与していないので、凹レンズ面が連続している必要はない。

（２）本実施形態において、傾斜面ＳＦを凹レンズ面としたが、傾斜角度が一定の面であっても照射光Ｌ２を広げることが可能である。なお、傾斜角度が徐々に変化しているほうが出射される照射光Ｌ２の角度が少しずつ変化するので、より自然な広がりとなる。

１ 照光式スイッチ
１０ 導光体
１０ａ 入光部
１０ｂ 導光部
１０ｃ 照光部
１１ 操作部
１１ａ 中央部
１１ｂ 外周
１１ｃ 湾曲面
１２ デザイン板
２０ スイッチ機構
２０ａ 軸
２２ スイッチ部
３０ 光源
５０ ケース
５０ａ 上縁部
５０ｂ 側壁部
６０ 基板
Ｌ１ 照射光
Ｌ２ 照射光
ＯＦ 焦点
Ｒ 曲率半径
ＳＦ 傾斜面
ｎ０ 屈折率
ｎ１ 屈折率
θｃ 臨界角
θｍａｘ 最大入射角度

Claims (5)

1. 上方に操作部を有するスイッチ機構と、前記スイッチ機構を認識しやすくするための光源と、前記光源からの照射光を導く導光体と、を備える照光式スイッチにおいて、
   前記導光体は、下方にある前記光源からの照射光を導入する入光部と、前記照射光を前記スイッチ機構の前記操作部の外周側まで導く導光部と、前記導光部に導びかれた前記照射光を前記スイッチ機構の上方に出射する照光部とを備え、
   前記照光部は、前記照射光を前記スイッチ機構の斜め上方に出射させる傾斜面を有することを特徴とする照光式スイッチ。
2. 前記傾斜面は前記スイッチ機構の前記操作部の外周側を取り囲む湾曲面であって、
   前記湾曲面は、前記スイッチ機構の中央部を上下に貫通する軸上に焦点を有する凹レンズ面の一部であることを特徴とする請求項１に記載の照光式スイッチ。
3. 前記操作部が前記導光体で形成されてなるとともに外周側よりも中央部が凹んだ形状を有し、
   前記導光体は、前記操作部の全面に亘って、前記湾曲面を含む連続した凹レンズ面が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の照光式スイッチ。
4. 前記スイッチ機構の前記操作部の外周側が前記スイッチ機構を支持するケースの上縁部と略同一高さに設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の照光式スイッチ。
5. 前記傾斜面は、前記導光部に導びかれた前記照射光の光路と前記傾斜面とのなす最大入射角度が、前記導光体の屈折率において全反射する臨界角より小さく、かつ、前記臨界角から前記最大入射角度を引いた差分で１０度以下となるように設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の照光式スイッチ。