JP2020119719A - スイッチ及び操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程の複雑化を防止可能な光学接点を用いたスイッチ及び操作装置を提供する。【解決手段】光学接点２３と、揺動する可動部材２７と、外部からの押圧を受けて、可動部材２７を押圧する押圧部材２１と、光学接点２３に電気的に接続する光学接点端子２４とを備え、押圧部材２１による押圧に伴う可動部材２７の揺動にて光学接点２３の光を遮蔽／透過することにより、回路を開閉するスイッチ２、及びそのようなスイッチ２を備える操作装置１として適用される。スイッチ２の光学接点２３は、表面実装チップとして形成されており、光学接点端子２４上に表面実装されている。【選択図】図５

Description

本発明は、光学接点の光を遮蔽／透過することで回路を開閉するスイッチ、及びそのようなスイッチを用いた操作装置に関する。

コンピュータ等の電子機器への入力装置として、マイクロスイッチ等のスイッチを備えたマウス等の操作装置が普及している。特に、昨今では、ｅスポーツと呼ばれるコンピュータゲームに使用するマウスに対して様々な特性が求められている。例えば、特許文献１には、マウスのスイッチとして適用可能なマイクロスイッチが開示されている。特許文献１に開示されているマイクロスイッチは、基板上にＬＥＤ及びＰＴが取り付けられており、ＬＥＤから発せられ、ＰＴが受光する光を、光透過柱を上下させて遮光することにより、スイッチとして機能する。このようなＬＥＤ及びＰＴ等の光学接点を用いたスイッチが注目されている。

中国特許出願公開第１０６８４９９２９号明細書

しかしながら、光学接点を用いたスイッチは、アキシャル部品として形成されたＬＥＤ及びＰＴを基板に取り付けて製造されているため、組立工程が複雑化する可能性があるという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、製造工程の複雑化を防止することが可能なスイッチの提供を主たる目的とする。

また、本発明は、そのようなスイッチを用いた操作装置の提供を他の目的とする。

上記課題を解決するために、本願記載のスイッチは、光学接点と、第１端側を揺動支点として第２端側が揺動する可動部材と、外部からの押圧を受けて、前記可動部材を押圧する押圧部材と、前記光学接点に電気的に接続する光学接点端子とを備え、前記押圧部材による押圧に伴う前記可動部材の揺動にて前記光学接点の光を遮蔽／透過することにより、回路を開閉するスイッチであって、前記光学接点は、表面実装チップとして形成されており、前記光学接点端子上に表面実装されていることを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、前記光学接点端子は、前記光学接点を表面実装すべく載置する凹部が形成されていることを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、前記光学接点は、複数の光学接点端子の間を渡すように載置されていることを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、前記光学接点端子は、外部からの押圧を受けて第１位置から第２位置へ移動する前記押圧部材が、第１位置に位置する場合に、押圧されていない前記可動部材の第２端側が当たる第１当接部位を有することを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、前記光学接点端子は、外部からの押圧を受けて第１位置から第２位置へ移動する前記押圧部材が、第２位置に位置する場合に、押圧された前記可動部材の第２端側が当たる第２当接部位を有することを特徴とする。

更に、本願記載の操作装置は、外部からの押下操作を受け付ける押下操作部と、前記押下操作部が受け付けた押下操作を外部からの押圧として伝達される前記スイッチとを備え、前記スイッチが備える前記光学接点の光の遮蔽／透過に基づく信号を出力することを特徴とする。

本願記載のスイッチ及び操作装置は、製造工程の複雑化を防止する。

本発明に係るスイッチ及び操作装置は、光学接点端子上に、表面実装チップとして形成された光学接点が表面実装されている。これにより、製造工程が複雑化することを防止する等、優れた効果を奏する。

本願記載の操作装置の外観の一例を示す概略斜視図である。 本願記載のスイッチの外観の一例を示す概略斜視図である。 本願記載のスイッチの一例を示す概略分解斜視図である。 本願記載のスイッチの断面の一例を示す概略断面図である。 本願記載のスイッチが備える光学接点及び光学接点端子の一例を示す概略斜視図である。 本願記載のスイッチが備える光学接点及び光学接点端子の一例の一部を拡大して示す概略拡大図である。 本願記載のスイッチが備える光学接点及び光学接点端子の一例の一部を拡大して示す概略拡大図である。 本願記載のスイッチの内部構造の一例の一部を拡大して示す概略拡大図である。 本願記載のスイッチの内部構造の一例の一部を拡大して示す概略拡大図である。

＜適用例＞
本願記載の操作装置は、例えば、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）の操作に用いられるマウス等の操作装置として用いられる。また、本願記載のスイッチは、操作装置を含む様々な電子機器等の装置にマイクロスイッチとして用いられる。以下では、図面を参照しながら図面に例示された操作装置１及びスイッチ２について説明する。

＜操作装置１＞
まず、操作装置１について説明する。図１は、本願記載の操作装置１の外観の一例を示す概略斜視図である。図１は、本願記載の操作装置１を、パソコン等の電子機器の操作に用いるマウスに適用した例を示している。操作装置１は、操作者の指にて押下する操作を受け付けるマウスボタン等の押下操作部１０、操作者の指にて回動する操作を受け付けるマウスホイール等の回動操作部１１を備えている。なお、回動操作部１１は、回動操作だけでなく、押下操作も受け付けるように構成されており、押下操作部１０としても機能する。また、操作装置１には、パソコン等の外部の機器に電気信号を出力する信号線１２が接続されている。なお、操作装置１は、信号線１２を用いた有線通信に限らず、無線通信等の様々な通信方法により電気信号を出力することが可能である。

操作装置１の内部には、各押下操作部１０及び回動操作部１１毎に、後述するスイッチ２が収容されており、押下操作部１０に対して押下操作をした場合、押下操作部１０の内部の部位が、対応するスイッチ２を押圧する。スイッチ２は、押圧状況に基づく信号を信号線１２から外部のパソコン等の電子機器へ出力する。

即ち、本願記載の操作装置１は、外部からの押下操作を受け付ける押下操作部１０と、回動操作等の操作を受け付ける回動操作部１１とを備え、更に内部にスイッチ２を備えている。そして、操作装置１は、押下操作部１０及び／又は回動操作部１１が受け付けた押下操作を外部からの押圧としてスイッチ２に伝達し、スイッチ２の動作に基づく信号を外部の電子機器へ出力する。

＜スイッチ２＞
次に、本願記載のスイッチ２について説明する。図２は、本願記載のスイッチ２の外観の一例を示す概略斜視図である。なお、本願明細書において、スイッチ２の方向については、図２に向かって左手前側を前、右奥側を後、上方を上、下方を下として表現するが、説明の便宜上の方向であり、スイッチ２の組込方向を限定するものではない。前述のようにスイッチ２は、操作装置１等の電子機器の内部にマイクロスイッチとして収容され、操作装置１の押下操作部１０等の部位が受け付けた押下操作を外部からの押圧として受け付ける。

スイッチ２は、略直方体状をなす筐体２０を備えている。筐体２０は、下部のベース２０ａ及び上部のカバー２０ｂにて形成されている。筐体２０の上面には、正面視で中央から左寄りの位置に、押圧部材２１が挿通される長方形状の挿通孔２００が開設されている。挿通孔２００に挿通されている押圧部材２１は、筐体２０の外部からの押圧を受けて上方の第１位置から下方の第２位置までの範囲で上下に移動する部材であり、筐体２０の上面からは、押圧部材２１の上端が突出している。

更に、筐体２０の下面からは、スイッチ２を基板等の外部の部材に固定する１本の接続端子２２と、筐体２０内に収容された後述する光学接点２３（図３等参照）から延伸された４本の光学接点端子２４とが突出している。接続端子２２は、スイッチ２下面の左端側から下方へ突出している。光学接点端子２４としては、スイッチ２下面の中央近傍から右端側にかけて、第１光学接点端子２４０、第２光学接点端子２４１、第３光学接点端子２４２及び第４光学接点端子２４３が、この順に並んでいる。

このように形成されたスイッチ２では、操作装置１が受け付けた外部からの押下操作が、筐体２０の外部からの押圧として押圧部材２１に伝達される。押圧部材２１は、外部からの押圧を受けて上側の第１位置から下側の第２位置へ移動し、外部からの押圧が解除されると下側の第２位置から上側の第１位置へ移動する。

次にスイッチ２の内部構造について説明する。図３は、本願記載のスイッチ２の一例を示す概略分解斜視図である。図４は、本願記載のスイッチ２の断面の一例を示す概略断面図である。図５は、本願記載のスイッチ２が備える光学接点２３及び光学接点端子２４の一例を示す概略斜視図である。図４は、図２に示すＡ−Ｂ線分を含む垂直面で切断した断面を前方からの視点で示している。なお、図４中で、破線の円で囲ったスイッチ２の内部構造の一部については、拡大して示している。図５は、光学接点２３及び光学接点端子２４を前方右斜め上からの視点で示している。

スイッチ２の筐体２０内には、電気回路を開閉する接点機構を収容する接点室としての領域が確保されている。接点室の上面には、筐体２０の外側から貫通する挿通孔２００が開設されており、挿通孔２００には、押圧部材２１が挿通されている。

接点室内に収容された接点機構について説明する。筐体２０の接点室内には、接点機構として、前述の光学接点２３の他、第１係止片２５、第２係止片２６、可動部材２７が収容されている。光学接点２３は、接点室内の右下側に発光チップ２３０及び受光チップ２３１として左右に並べて配設されている。第１係止片２５は、接点室内の左下側に配設されており、第２係止片２６は、接点室内の中央下側に配設されている。第１係止片２５及び第２係止片２６並びに筐体２０下方の接続端子２２は、一体成型されている。可動部材２７は、接点室内を左右に延びるようにして配設されており、第１係止片２５及び第２係止片２６にて係止されている。

光学接点２３は、光を発する発光チップ２３０と、発光チップ２３０から発せられた光を受光する受光チップ２３１とを備えている。光学接点２３の発光チップ２３０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の発光素子２３０ａを用いた表面実装チップとして形成されている。光学接点２３の受光チップ２３１は、ＰＤ（Photo Diode ：フォトダイオード）、ＰＴ（Photo Transistor：フォトトランジスタ）等の受光素子２３１ａを用いた表面実装チップとして形成されている。発光チップ２３０は、扁平な直方体状をなし、側面の一部が扁平な半円状に突出し、突出した部位に発光素子２３０ａが組み込まれている。受光チップ２３１は、扁平な直方体状をなし、側面の一部が扁平な半円状に突出し、突出した部位に受光素子２３１ａが組み込まれている。発光チップ２３０から発せられた光を、受光チップ２３１が受光するように、発光チップ２３０の発光素子２３０ａと、受光チップ２３１の受光素子２３１ａとは向かい合う位置に対向するように配設されている。

光学接点２３の発光チップ２３０は、光学接点端子２４のうち左側に配設された第１光学接点端子２４０及び第２光学接点端子２４１の間を渡すようにして、第１光学接点端子２４０及び第２光学接点端子２４１上に表面実装されている。光学接点２３の受光チップ２３１は、光学接点端子２４のうち右側に配設された第３光学接点端子２４２及び第４光学接点端子２４３の間を渡すようにして、第３光学接点端子２４２及び第４光学接点端子２４３上に表面実装されている。

図６Ａ及び図６Ｂは、本願記載のスイッチ２が備える光学接点２３及び光学接点端子２４の一例の一部を拡大して示す概略拡大図である。図６Ａは、第３光学接点端子２４２及び第４光学接点端子２４３上に実装された光学接点２３の受光チップ２３１の実装箇所を拡大して示す概略斜視図であり、図６Ｂは、左方からの視点で示す概略側面図である。なお、図６Ａ及び図６Ｂは、作図の都合上、上方向が図に向かって左側となるように図示している。第３光学接点端子２４２及び第４光学接点端子２４３には、受光チップ２３１を載置するための凹部２４ａが形成されており、受光チップ２３１は、第３光学接点端子２４２及び第４光学接点端子２４３の凹部２４ａに載置された状態で表面実装されている。発光チップ２３０を表面実装する第１光学接点端子２４０及び第２光学接点端子２４１も同様であり、発光チップ２３０を載置した状態で表面実装するための凹部２４ａが形成されている。光学接点端子２４に凹部２４ａを形成し、凹部２４ａに光学接点２３を載置して表面実装することにより、表面実装の際の位置決めを容易にし、載置部分における前後方向の厚みを薄くすることが可能となる。

図３、図４及び図５に戻って光学接点端子２４について更に説明する。第４光学接点端子２４３の上部は、上方へ延伸し、左方へ向けて腕状に屈曲しており、第１光学接点端子２４０及び第２光学接点端子２４１の上方付近まで突出し、突出部分は、前方に折り曲げられ、可動部材２７の右端側の可動当接部２７０が当たる第１当接部位２４３ａとなっている。第１光学接点端子２４０の上部は、上方へ突出し、突出部分は、前方へ折り曲げられ、可動部材２７の可動当接部２７０が当たる第２当接部位２４０ａとなっている。可動部材２７は、右端側の可動当接部２７０が、第１当接部位２４３ａ及び第２当接部位２４０ａの間に入り込むように配設されている。そして、可動部材２７は、押圧部材２１により押圧されていない場合に、第１当接部位２４３ａに対して下方から当接し、押圧された場合に、第２当接部位２４０ａに対して上方から当接する。

第１光学接点端子２４０及び第２光学接点端子２４１を通じて発光チップ２３０に通電することにより、発光チップ２３０の発光素子２３０ａが発光する。受光チップ２３１の受光素子２３１ａは、光を検出した場合に通電状況が変化するため、受光による通電状況の変化に基づくオン信号を第３光学接点端子２４２及び第４光学接点端子２４３から出力する。

可動部材２７は、接点室内において、左右方向に延びる板状をなすＳＵＳ等の金属製の部材である。可動部材２７の左端側は、第１係止片２５に係止され揺動支点２７１として機能する固定端となっている。可動部材２７の右端側は、第１当接部位２４３ａ及び第２当接部位２４０ａの間で自由端として移動する可動当接部２７０である。また、可動部材２７の右端側は可動当接部２７０から下方へ向けて屈曲した略長方形状をなす遮光片２７２となっている。遮光片２７２は、法線方向が左右方向となるように形成されており、光学接点２３の光が透過する略長方形状の透過窓２７３が開設されている。遮光片２７２は、光学接点２３の発光チップ２３０の右方で、かつ光学接点２３の受光チップ２３１の左方の位置に、発光チップ２３０及び受光チップ２３１から離隔した状態で、発光チップ２３０及び受光チップ２３１の間に入り込むように位置している。なお、可動部材２７には、中央付近が打ち抜かれ円弧状に折り曲げられた復帰バネとして機能する付勢部２７４が形成されており、付勢部２７４の先端は、接点室内の中央近傍に形成された第２係止片２６に係止されている。付勢部２７４は、押圧部材２１の押圧に抗する反力を生じさせる。

このように構成された接点機構は、押圧部材２１が外部からの押圧を受けて下方へ移動し、可動部材２７を押下する。可動部材２７が押下されることにより、可動部材２７の自由端である右端側の可動当接部２７０が下がり、可動当接部２７０が第１光学接点端子２４０の第２当接部位２４０ａに当たる。金属製の可動部材２７の可動当接部２７０が、金属製の第１光学接点端子２４０の第２当接部位２４０ａに衝突するようにして当たることにより、金属音が発生する。使用者は、可動部材２７が光学接点端子２４に当たることにより発生する金属音をクリック音として認識する。また、可動部材２７の右端側が下がることにより、可動部材２７の遮光片２７２が下がり、光学接点２３の光が可動部材２７の遮光片２７２に開設された透過窓２７３を透過し、回路が閉じるオン状態となって、オン信号を外部の電子機器へ出力する。

押圧部材２１の押圧が解除されると、付勢部２７４の反力により可動部材２７は上側へ付勢される。可動部材２７が上側に付勢されることにより、押圧部材２１が上方へ移動する。また、付勢部２７４により可動部材２７が上側へ付勢されることにより、可動部材２７の右端側に位置する可動当接部２７０が上がり、第４光学接点端子２４３の第１当接部位２４３ａに当たる。また、可動部材２７の右端側が上がることにより、可動部材２７の遮光片２７２が上がり、光学接点２３の光が遮光片２７２に遮断され、回路が開くオフ状態となる。

光学接点２３、光学接点端子２４及び可動部材２７による回路の開閉について更に説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、本願記載のスイッチ２の内部構造の一例の一部を拡大して示す概略拡大図である。図７Ａ及び図７Ｂは、可動部材２７の遮光片２７２の近傍を拡大して示す概略斜視図であり、図７Ａは、押圧部材２１が第１位置に位置し、押圧部材２１による押圧が解除されて回路が開いたオフ状態を示しており、図７Ｂは、押圧部材２１が第２位置に位置し、押圧部材２１が押圧して回路が閉じたオン状態を示している。

押圧部材２１の押圧が解除されている場合、図７Ａに示すように、可動部材２７の遮光片２７２は上がっており、遮光片２７２の透過窓２７３は、発光チップ２３０の発光素子２３０ａから受光チップ２３１の受光素子２３１ａへ通じる光路から外れている。従って、発光チップ２３０の発光素子２３０ａから発せられた光は、可動部材２７の遮光片２７２に遮られるため、受光チップ２３１の受光素子２３１ａに到達することはなく、回路は開かれたオフ状態となる。

押圧部材２１が押圧された場合、図７Ｂに示すように、可動部材２７の遮光片２７２は下がり、発光チップ２３０の発光素子２３０ａから受光チップ２３１の受光素子２３１ａへ通じる光路は、遮光片２７２に開設された透過窓２７３を通るようになる。従って、発光チップ２３０の発光素子２３０ａから発せられた光は、可動部材２７の遮光片２７２に開設された透過窓２７３を通過して、受光チップ２３１の受光素子２３１ａに到達し、回路が閉じられたオン状態となる。

以上のような構成の本願記載のスイッチ２の製造に際しては、例えば、一枚の導電性金属板を、打ち抜き加工等のプレス成型をすることにより、１本の接続端子２２及び４本の光学接点端子２４の原型に打ち抜く。更に、打ち抜いた接続端子２２及び光学接点端子２４の原型に対し、フランジ加工等のプレス成型をすることにより、接続端子２２及び光学接点端子２４を成型する。そして、光学接点端子２４上に光学接点２３を表面実装し、押圧部材２１及び可動部材２７を含めてモールドし、筐体２０内に収容することにより、スイッチ２を形成する。そして、形成されたスイッチ２を組み込み、操作装置１が完成する。

以上のように、本願記載のスイッチ２は、表面実装チップとして形成された光学接点２３を、光学接点端子２４に表面実装するので、製造工程が複雑化することを防止することが可能であり、これによるコストダウンを見込むことが可能である等、優れた効果を奏する。また、本願記載のスイッチ２は、表面実装チップとして実装することにより、小型化することが容易となる。また、光学接点端子２４に、光学接点２３を表面実装する場合、スイッチ２の製造者が、光学接点２３の形成から表面実装、更にモールドによるスイッチ２の形成までの工程を管理することができる。従って、スイッチ２の製造者が、センサとなる光学接点２３及び動作機構を一体的に品質管理し、動作特性のばらつきを抑制して品質を安定化することが可能である。なお、動作特性のばらつき抑制による品質の安定化は、出力の高速化を見込むことができる。このような安定した品質のスイッチ２は、ｅスポーツ用のマウス等の操作装置１に最適である。

また、本願記載のスイッチ２は、光学接点端子２４に、光学接点２３を実装するための凹部２４ａが形成されているため、表面実装の際の位置決めが容易であり、また、実装時のサイズを小型化することが可能である。

更に、本願記載のスイッチ２は、マウスの押下操作部１０に対する押下操作に伴い、金属製の可動部材２７が、金属製の光学接点端子２４に当たって金属音を発生させる。これにより、使用者は、発生した金属音を心地よいクリック音として認識することができる。

更に、本願記載のスイッチ２は、可動部材２７の右端側に位置する可動当接部２７０が、光学接点端子２４の第１当接部位２４３ａ及び第２当接部位２４０ａの間で動作する。これにより、可動部材２７の可動当接部２７０の動作範囲を制限し、例えば、可動部材２７の反り返りを抑制し、動作を安定化することが可能である等、優れた効果を奏する。

本発明は、以上説明したそれぞれの実施形態に限定されるものではなく、他の様々な形態に展開することが可能である。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の技術範囲は、請求の範囲によって説明するものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、請求の範囲の均等範囲に属する変形及び変更は、全て本発明の範囲内のものである。

例えば、前記実施形態では、光学接点２３として、一方の回路から発した光を他方の回路で受光する透過型の光学接点２３の形態を示したが、本発明はこれに限るものではなく、反射型の光学接点２３を用いる等、様々な形態に展開することが可能である。

１ 操作装置
２ スイッチ
２０ 筐体
２１ 押圧部材
２２ 接続端子
２３ 光学接点
２３０ 発光チップ
２３０ａ 発光素子
２３１ 受光チップ
２３１ａ 受光素子
２４ 光学接点端子
２４ａ 凹部
２４０ 第１光学接点端子
２４０ａ 第２当接部位
２４１ 第２光学接点端子
２４２ 第３光学接点端子
２４３ 第４光学接点端子
２４３ａ 第１当接部位
２７ 可動部材
２７０ 可動当接部
２７１ 揺動支点
２７２ 遮光片
２７３ 透過窓

Claims (6)

1. 光学接点と、第１端側を揺動支点として第２端側が揺動する可動部材と、外部からの押圧を受けて、前記可動部材を押圧する押圧部材と、前記光学接点に電気的に接続する光学接点端子とを備え、前記押圧部材による押圧に伴う前記可動部材の揺動にて前記光学接点の光を遮蔽／透過することにより、回路を開閉するスイッチであって、
   前記光学接点は、
   表面実装チップとして形成されており、
   前記光学接点端子上に表面実装されている
   ことを特徴とするスイッチ。
2. 請求項１に記載のスイッチであって、
   前記光学接点端子は、
   前記光学接点を表面実装すべく載置する凹部が形成されている
   ことを特徴とするスイッチ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のスイッチであって、
   前記光学接点は、複数の光学接点端子の間を渡すように載置されている
   ことを特徴とするスイッチ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のスイッチであって、
   前記光学接点端子は、
   外部からの押圧を受けて第１位置から第２位置へ移動する前記押圧部材が、第１位置に位置する場合に、押圧されていない前記可動部材の第２端側が当たる第１当接部位を有する
   ことを特徴とするスイッチ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のスイッチであって、
   前記光学接点端子は、
   外部からの押圧を受けて第１位置から第２位置へ移動する前記押圧部材が、第２位置に位置する場合に、押圧された前記可動部材の第２端側が当たる第２当接部位を有する
   ことを特徴とするスイッチ。
6. 外部からの押下操作を受け付ける押下操作部と、
   前記押下操作部が受け付けた押下操作を外部からの押圧として伝達される請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のスイッチと
   を備え、
   前記スイッチが備える前記光学接点の光の遮蔽／透過に基づく信号を出力する
   ことを特徴とする操作装置。

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