JP2017069080A

JP2017069080A - スイッチ及び電子機器

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Publication number: JP2017069080A
Application number: JP2015194633A
Authority: JP
Inventors: 孝文佐藤; Takafumi Sato; 嘉一平野; Kiichi Hirano
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: JP6262181B2

Abstract

【課題】防水、防塵性に優れ、小型で、安定したスイッチ動作が可能なスイッチ及び携帯電子機器を提供する。【解決手段】所定面に開口部を有する筺体と、前記開口部に配置され、所定面に対して変位する操作部と、前記操作部と連動して変位する第１の強磁性体と、前記筺体内に配置され、前記磁性体を検知する磁気センサと、前記第１の強磁性体と前記操作部との間に介在されるシートとを備える、スイッチ。【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチ及び電子機器に関する。

従来、スライド式のスイッチを用いた携帯電子機器が知られている。例えば、特許文献１には、筺体の表面に沿って部材がスライドされることによって操作されるスイッチを備える携帯電子機器が開示されている。

特開２００１−１５６９１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の携帯電子機器のスイッチ部においては、防水、防塵の機能を有していない。

かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、性能を向上させたスイッチ及び電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチは、前記開口部に配置され、所定面に対して変位する操作部と前記操作部と連動して変位する第１の強磁性体と、前記筺体内に配置され、前記磁性体を検知する磁気センサと、前記第１の強磁性体と前記操作部との間に介在されるシートとを備える。

また、前記操作部は、前記所定面に平行な方向に変位する。

また、前記操作部は第２の強磁性体を備え、前記第１の強磁性体は、該第１の強磁性体と前記第２の強磁性体との間に発生する磁力により前記操作部と連動して変位する。

また、前記第１の強磁性体又は前記第２の強磁性体のうち少なくとも一方は永久磁石からなる。

また、前記第１の強強磁性体又は前記第２の強磁性体の一方は軟磁性材料からなる。

また、前記シートは、防水性又は防塵性を有する。

また、前記シートにおける前記第１の強磁性体が接する面は、フッ素樹脂からなる。

また、前記磁気センサは、ホール素子からなる。

また、前記磁気センサは、前記操作部が変位する方向に沿って、前記筺体内に複数個配置される。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る電子機器は、上記いずれかに記載のスイッチと、所定の機能の切り替えを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記磁気センサで検知される検知結果と所定閾値との比較に基づいて、前記所定の機能の切り替えを制御する。

本発明によれば、性能の向上が可能なスイッチ及び電子機器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電子機器の外観を示す図である。本発明の実施形態に係る電子機器のスイッチ部の構成を示す断面図である。磁気センサが検知する磁力の一例を説明する図である。本発明の実施形態に係る電子機器の機能ブロック図を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電子機器１００の外観を示す図である。本実施形態に係る電子機器１００は、筺体１１０と、スイッチ２００とを備える。筺体１１０は、図に示すＺ軸正方向を向く裏面１１３と、Ｚ軸負方向を向く表面１１２とを有する。筺体１１０の表面１１２には、開口部１１１が設けられている。スイッチ２００は、開口部１１１に組み込まれている。スイッチ２００は、電子機器１００の所定機能を切り換える。本実施形態においては、スイッチ２００は、電子機器１００の電源のオンオフを切り換える機能を有するものとして、以下説明を行う。

図２は、本発明の実施形態に係る電子機器のスイッチの構成を示す断面図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図であり、スイッチ２００の断面構成を主に示す。スイッチ２００は、操作部２０１と、第１の強磁性体２０２と、第２の強磁性体２０３と、第１の磁気センサ２０４と、第２の磁気センサ２０５と、シート２０６とを備える。第１の磁気センサ２０４と、第２の磁気センサ２０５とは回路基板１３０に実装されている。回路基板１３０には、第１の磁気センサ２０４と、第２の磁気センサとを制御する制御部を含む回路部品１３１が実装されている。

操作部２０１は、筺体１１０の開口部１１１に配置され、筺体１００の表面１１２に沿って開口部１１１の内で変位する。本実施形態においては、操作部２０１は、開口部１１１内でＹ軸方向に変位する。本発明はこれに限ることなく、操作部２０１は筺体１００の表面１１２に沿ってＸ軸方向に変位するものでもよい。また、操作部２０１は筺体１００の表面１１２に垂直な方向に変位するものでもよい。操作部２０１は、その一部が表面１１２側に飛び出しており、ユーザは表面に飛び出した操作部を操作して、電子機器１００の機能を切り換える。操作部２０１は、第２の強磁性体２０３を備えている。第２の強磁性体２０３は、操作部２０１と連動して変位する。第２の強磁性体２０３と第１の強磁性体２０２とは、互いの磁力により引き合っている。そのため、第１の強磁性体２０２は、第２の強磁性体２０３に連動して変位する。すなわち、操作部２０１は第２の強磁性体２０３を備えるため、第１の強磁性体２０２は操作部２０１と連動して変位する。

強磁性体とは、磁石に付く性質を有する物質である。第１の強磁性体２０２及び第２の強磁性体２０３のいずれか一方は、磁石で構成されている。磁石は、永久磁石及び電磁石を用いることができる。小型で磁力が強い永久磁石を用いると、スイッチ２００は小型化できる。永久磁石は、例えば、サマリウムコバルト磁石、ネオジウム磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石等の材料で構成することができる。中でもネオジウム磁石は最も磁力が強いので、スイッチ２００の小型化に適している。第１の強磁性体２０２及び第２の強磁性体２０３のいずれか一方は、軟磁性材料で構成されてもよい。軟磁性材料は、保磁力が小さく透磁率が大きい材料であり、例えば、鉄、ニッケル鉄合金、マルテンサイト系ステンレス、フェライト系ステンレス、オーステナイト・フェライト系ステンレス等の材料で構成することができる。第１の強磁性体２０２及び第２の強磁性体２０３に用いる材料は、互いの間にシート２０６が介在しても、十分な磁力を持つものを用いる。

例えば、第１の強磁性体２０２及び第２の強磁性体２０３は、両方とも永久磁石であるネオジウム磁石を用いてもよい。例えば、第１の強磁性体２０２は永久磁石であるネオジウム磁石を用い、第２の強磁性体２０３は軟磁性材料であるニッケル鉄合金を用いてもよい。例えば、第１の強磁性体２０２は軟磁性材料であるニッケル鉄合金を用い、第２の強磁性体２０３は永久磁石であるネオジウム磁石を用いてもよい。

第１の強磁性体２０２と第２の強磁性体２０３との間には、シート２０６が介在している。シート２０６は、防水性又は防塵性を有する材料で構成される。シート２０６は、その外周が開口部１１１の段部に接着されており、筺体内部への水分又は塵の進入を防いでいる。第１の強磁性体２０２は、操作部２０１の変位と連動して、シート２０６の表面に接触しながら変位する。そのため、シート２０６は磁石がくっつかない材料を用いる。シート２０６は、強磁性材料ではなく、熱で粘ったり溶けたりしない材料を用いる。シート２０６は、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ガラスシート、アルミシート、布等の材料で構成することができる。シート２０６は、第１の強磁性体２０２と第２の強磁性体２０３との間の引き合う磁力を弱めないためにも、極力薄くすることが好ましい。例えばシート２０６は、ポリエチレンテレフタレート樹脂で構成され、その厚さは０．５ｍｍ以下である。

第１の強磁性体２０２が操作部２０１と連動して、シート２０６の表面上をスムーズに変位するように、第１の強磁性体２０２が接触するシート２０６の面には、摩擦係数を小さくする表面処理を施してもよい。本実施形態では、シート２０６の開口部１１１と反対側の面の一部に、フッ素樹脂シート２０７を接着した。フッ素樹脂シートは、例えば、テフロン（登録商標）、フルオン（登録商標）等の材料を用いることができる。摩擦係数を小さくする処理は、例えば、ナイロン樹脂シートの接着でも良い。摩擦係数を小さくする処理は、例えば、表面を研磨処理してもよい。

第１の強磁性体２０２と第１の磁気センサ２０４及び第２の磁気センサ２０５との間には、脱落防止シート２０８を介在させてもよい。衝撃や振動で第１の強磁性体２０２がシート２０６の表面から脱落した際も、脱落防止シート２０８が第１の強磁性体２０２を保持する。従って、第１の強磁性体２０２は、第２の強磁性体２０３との磁力により、シート２０６の表面に復帰することができる。脱落防止シート２０８は、第１の強磁性体２０２の磁力を低下させない材料が好ましく、例えば、ポリエステル樹脂シート等を用いる。

本実施形態によれば、小型で防水、防塵機能を有するスイッチが実現できる。さらに、操作部２０１と連動して変位する第１の強磁性体２０２が、第１の磁気センサ２０４及び２０５と接近した構成であるので、よりスイッチの感度が向上し、スイッチ動作も安定する。また、第１の強磁性体２０２が水分で劣化することを防止することができる。第１の磁気センサ２０４及び第２の磁気センサ２０５に、ホール素子を用いると、電子機器１００はさらなる小型化と省電力化が実現する。

第１の磁気センサ２０４と第２の磁気センサ２０５とは、磁力を検知するセンサである。第１の磁気センサ２０４と第２の磁気センサ２０５とは、所定間隔Ｔで回路基板１３０に実装される。第１の磁気センサ２０４と第２の磁気センサ２０５とは、操作部２０１の移動経路に沿って配置され、本実施形態ではＹ軸方向に沿って配置される。第１の磁気センサ２０４と第２の磁気センサ２０５とは、例えば、ホール素子、磁気インピーダンス素子、コイル等の材料で構成することができる。第１の磁気センサ２０４と第２の磁気センサ２０５とは、操作部２０１が変位する際の磁力を検知する。第１の磁気センサ２０４と第２の磁気センサ２０５とは、必ずしも２つ必要ではない。第１の磁気センサのみを用いて、スイッチ２００は構成することができる。以下、図３を用いて、磁気センサを用いたスイッチ２００の動作について説明する。

図３（ａ）は、磁気センサと強磁性体との配置を示す概略図である。図３（ｂ）は、磁気センサが検知する磁力の一例を示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す配置における、第１の磁気センサ２０４及び第２の磁気センサ２０５において検知される磁束密度を示す図である。

図３（ａ）は、図２に示すスイッチ２００の断面構造における、第１の磁気センサ２０４、第２の磁気センサ２０５及び第１の強磁性体２０２を抜き出して示したものである。第１の磁気センサ２０４と第２の磁気センサ２０５とは、回路基板１３０上に間隔Ｔで配置されている。ここで、第１の磁気センサ２０４と第２の磁気センサ２０５との回路基板１３０への実装面を結ぶ線をＹ軸とする。第１の磁気センサ２０４の中心軸の位置をＹ＝０と置くと、第２の磁気センサ２０５の中心軸は、Ｙ＝Ｔの位置に配置されている。実線で示す第１の強磁性体２０２は、第１の磁気センサ２０４の中心軸とその中心軸とが一致するように配置されている。さらに実線で示す第１の強磁性体２０２と第１の磁気センサ２０４とはギャップ量Ｚｇの間隔で配置される。この状態から、第１の強磁性体２０２はＺ軸方向のギャップ量Ｚｇを保ったまま、Ｙ軸正方向に移動する。この移動は、前述の操作部２０１へのユーザの操作に連動したものである。第１の強磁性体２０２は、Ｙ軸に沿って第２の磁気センサ２０５の直上まで移動する。移動後の第１の強磁性体２０２を点線で示す。移動後の第１の強磁性体２０２の中心軸は、第２の磁気センサ２０５の中心軸と一致し、Ｙ＝Ｔの位置に位置する。

図３（ｂ）は、第１の強磁性体２０２がＹ＝０からＹ＝Ｔまで移動する際に、第１の磁気センサ２０４が検知する磁束密度の検知量と、第２の磁気センサ２０５が検知する磁束密度の検知量を示したものである。第１の磁気センサ２０４の検知結果は線２１４で示し、第２の磁気センサ２０５の検知結果は線２１５で示す。一例として、第１の強磁性体２０２はネオジウム磁石で、φ２×１ｍｍのものを用いた。一例として、ギャップ量Ｚｇは１．２ｍｍとした。一例として、第１の磁気センサ２０４と第２の磁気センサ２０５との間隔Ｔは８ｍｍとした。第１の磁気センサ２０４は、第１の強磁性体２０２の位置がＹ＝０のときに検知量が最大となる。第１の磁気センサ２０４は、第１の強磁性体２０２がＹ軸正方向に移動するに従い、検知量が小さくなり、Ｙ＝Ｔの位置で検知量はほぼ０となる。第２の磁気センサ２０５は、第１の強磁性体２０２の位置がＹ＝０のときに検知量はほぼ０となる。第２の磁気センサ２０５は、第１の強磁性体２０２がＹ軸正方向に移動するに従い、検知量が大きくなり、Ｙ＝Ｔの位置で検知量は最大となる。

次に制御部３００におけるスイッチの切り替えについて説明する。制御部３００は、第１の磁気センサ２０４及び第２の磁気センサ２０５における各々の検知結果に基づき所定機能の切り替えを制御する。本実施形態では、制御部３００は電子機器１００の電源オンオフのスイッチ機能を制御するものとして説明する。制御部３００は、あらかじめ設定された閾値と、第１の磁気センサ２０４及び第２の磁気センサ２０５における検知結果とを比較して、スイッチ機能を制御する。制御部は、第１の磁気センサ２０４及び第２の磁気センサ２０５の各々において、検知結果が閾値を以上か否かを判定する。

例えば、図３（ｂ）に示すように、磁束密度２０ｍＴを閾値とする場合について説明する。図１及び図２で示した操作部２０１の位置の場合、第１の強磁性体２０２はＹ＝０〜ｔ１の位置に配置されるため、第１の磁気センサ２０４の検知結果は閾値以上である。これに対して、第２の磁気センサ２０５の検知結果は閾値未満である。この状態で、電子機器１００の電源はオフの状態である。操作部２０１がＹ軸に沿って移動操作されると、第１の強磁性体２０２はＹ＝ｔ１〜ｔ２の位置に配置される。ここでは、第１の磁気センサ２０４及び第２の磁気センサ２０５の両方の検知結果は閾値未満となる。この場合、制御部３００は、直前の状態を維持する。具体的には、制御部は電子機器１００の電源をオフしたままとする。操作部２０１がＹ軸に沿ってさらに移動操作されると、第１の強磁性体２０２はＹ＝ｔ２〜Ｔの位置に配置される。第１の磁気センサ２０４の検知結果は閾値未満である。これに対して、第２の磁気センサ２０５の検知結果は閾値以上である。この状態で、制御部３００は、スイッチ機能の切り替えを実行する。具体的には、制御部は電子機器１００の電源をオフからオンに切り換える。閾値は、複数の磁気センサにおける検知結果が同時に閾値以上とならないような値に設定すると、スイッチ動作が安定し、電子機器１００が安定して動作する。しかしながら、本発明はこれに限られない。閾値を低く設定すると、２つの磁気センサにおける検知結果が同時に閾値以上となる領域が発生するが、制御部３００は、直前の状態を維持することとすれば、誤動作することなく、スイッチ機能を実現できる。電子機器１００に磁石が接近した場合、第１の磁気センサ２０４及び第２の磁気センサ２０５の検知結果が同時に閾値以上となることがある。その際も、制御部３００は直前の状態を維持することとすれば、外部磁場による誤動作は防止され、電子機器１００は安定した動作を実現できる。さらに、磁気シールド構造は不要となるので、電子機器１００の小型化が実現する。本実施形態では、制御部３００は、検知結果が閾値を超える磁気センサの数が１の場合は、検知結果が閾値を超える磁気センサの位置に従って機能を切り換える。また、制御部３００は、検知結果が閾値を超える磁気センサの数が２又は０の場合は、直前の機能を維持する。

本実施形態では、磁気センサの数は２つの場合を示したが、これに限られない。磁気センサの数が１つの場合は、あらかじめ設定された閾値以上か否かに基づいて、制御部３００は電子機器１００の機能を切り替えればよい。その際、外部磁場によって電子機器１００の動作が不安定にならないように、磁気センサ周辺又は筺体１１０に磁気シールドを施してもよい。また、磁気センサ数が３つ以上であってもよい。その場合、制御部３００は３つ以上の機能の切り替えを制御することができる。

図４は本発明の実施形態に係る電子機器の機能ブロック図を示す図である。電子機器１００は、第１の磁気センサ２０４、第２の磁気センサ２０５、制御部３００と、電源部３１０と、表示部３２０と、記憶部３３０と、通信部３４０とを備える。本実施形態では、第１の磁気センサ２０４、第２の磁気センサ２０５、制御部３００、電源部３１０、記憶部３３０および通信部３４０は、それぞれ電子機器１００の内部に含めて構成することができる。また、本実施形態では、表示部３２０は、電子機器１００の表面１１２及び裏面１１３に設けてもよい。

第１の磁気センサ２０４および第２の磁気センサ２０５は、上述のようにそれぞれ操作部２０１に連動して変位する強磁性体の磁力を検知する。本発明では、３個以上の磁気センサを備えていてもよい。

制御部３００は、電子機器１００の各機能ブロックをはじめとして、電子機器１００の全体を制御および管理するプロセッサである。また、制御部３００は、複数の磁気センサで検知される検知結果とあらかじめ設定された閾値とを比較する。その結果、閾値以上の検出結果が検知される磁気センサの数及び位置に基づいて、電子機器１００の機能の切り替えを制御する。制御部３００は、例えば、電源、表示装置、通信機能のオンオフや、表示状態、通信モード等の切り替えを制御してもよい。通信制御部３００は、制御手順を規定したプログラムおよび機能の切り替えを判定するプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成され、かかるプログラムは、例えば記憶部３３０等の記憶媒体に格納することができる。

電源部３１０は、例えばリチウムイオン電池ならびにその充電および放電のための制御回路等を備え、電子機器１００全体をはじめとして、特に磁気センサに電力を供給する。

表示部３２０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、又は無機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスである。表示部３２０は、スイッチ２００をユーザが操作することにより、所定の表示を行ってもよい。

記憶部３３０は、半導体メモリまたは磁気メモリ等で構成することができ、各種情報や電子機器１００を動作させるためのプログラム等を記憶するとともに、ワークメモリとしても機能する。記憶部３３０は、例えば第１の磁気センサ２０４、第２の磁気センサ２０５による検知結果を記憶してもよい。

通信部３４０は、外部装置と有線通信または無線通信を行うことにより、各種データの送受信を行う。通信部３４０は、例えば、外部装置と通信を行い、電子機器１００が検知した結果を、当該外部装置に送信してもよい。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各部材等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段や部材等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１００電子機器
１１０筺体
１１１開口部
１１２表面
１１３裏面
１３０回路基板
１３１回路部品
２００スイッチ
２０１操作部
２０２第１の強磁性体
２０３第２の強磁性体
２０４第１の磁気センサ
２０５第２の磁気センサ
２０６シート
２０７フッ素樹脂
２０８脱落防止シート
２１４第１の磁気センサ２０４の検知結果
２１５第２の磁気センサ２０５の検知結果
３００制御部
３１０電源部
３２０表示部
３３０記憶部
３４０通信部

上記課題を解決するために、本発明に係るスイッチは、前記開口部に配置され、所定面に対して変位する操作部と前記操作部と連動して変位する第１の強磁性体と、前記筺体内に配置され、前記磁性体を検知する磁気センサと、前記第１の強磁性体と前記操作部との間に介在されるシートとを備え、前記シートにおける前記第１の強磁性体が接する面は、フッ素樹脂からなる。

また、前記第１の強磁性体又は前記第２の強磁性体の一方は軟磁性材料からなる。

Claims

所定面に開口部を有する筺体と、
前記開口部に配置され、所定面に対して変位する操作部と、
前記操作部と連動して変位する第１の強磁性体と、
前記筺体内に配置され、前記磁性体を検知する磁気センサと、
前記第１の強磁性体と前記操作部との間に介在されるシートとを備える、スイッチ。
前記操作部は、前記所定面に平行な方向に変位する、請求項１に記載のスイッチ。
前記操作部は第２の強磁性体を備え、
前記第１の強磁性体は、該第１の強磁性体と前記第２の強磁性体との間に発生する磁力により前記操作部と連動して変位する、請求項１又は請求項２に記載のスイッチ。
前記第１の強磁性体又は前記第２の強磁性体のうち少なくとも一方は永久磁石からなる、請求項３に記載のスイッチ。
前記第１の強強磁性体又は前記第２の強磁性体の一方は軟磁性材料からなる、請求項３又は請求項４に記載のスイッチ。
前記シートは、防水性又は防塵性を有する、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のスイッチ。
前記シートにおける前記第１の強磁性体が接する面は、フッ素樹脂からなる、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のスイッチ。
前記磁気センサは、ホール素子からなる、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のスイッチ。
前記磁気センサは、前記操作部が変位する方向に沿って、前記筺体内に複数個配置される、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のスイッチ。
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のスイッチと、
所定の機能の切り替えを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記磁気センサで検知される検知結果と所定閾値との比較に基づいて、前記所定の機能の切り替えを制御する、電子機器。