JP7052741B2 - スイッチ及び操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学接点と、可動部材と、外部からの押圧を受けて、可動部材を押圧する押圧部材とを備え、押圧部材による押圧に伴う可動部材の揺動にて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、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光学接点が使用されている。

国際公開第２０１６／１１２８４２号

しかしながら、特許文献１は、静音性の向上を目的として光学接点が用いられているため、スイッチのオン／オフに伴う音、所謂クリック音がない。例えば、ｅスポーツ等の即応性が求められる分野では、クリック音を感得する聴覚による操作状況の認識は重要であり、クリック音の消音化は反応の遅れに繋がる恐れがある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光学接点を使用しながらも、感得可能な音を発生させ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、前記可動部材の第１端側及び第２端側の間を押圧する押圧部材とを備え、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、前記可動部材の揺動により前記光学接点の光を遮蔽／透過する動作をする金属製の遮光片と、前記遮光片が動作により当たる固定部材とを備えることを特徴とする。

更に、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、前記可動部材の第１端側及び第２端側の間を押圧する押圧部材とを備え、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、前記可動部材の第２端側が揺動により当たる固定部材を備え、前記可動部材は、光学接点の光を遮蔽／透過する金属製の遮光片を第２端側に備えることを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、前記遮光片は、光を透過させる透過窓が開設された薄板状をなすことを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、前記固定部材は、前記光学接点の光が透過する透過孔が開設された遮光板を有することを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、前記固定部材は、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１端側が当たる第１当接部位と、前記押圧部材の押圧方向へ突出する端子とを有することを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、前記固定部材は、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、動作により固定部材に当たった際に音が発生する。

本発明に係るスイッチ及び操作装置は、動作により固定部材に当たった際に音が発生する。そして、例えば、固定部材に当たる部材として、金属製の遮光片を有する可動部材を用いた場合には、金属音を発生させることが可能である。このように本発明に係るスイッチ及び操作装置は、操作に伴う音を発生させることが可能である等、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固定部材の外観の一例を示す概略正面図である。

＜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２３ａとが突出している。接続端子２２は、スイッチ２下面の左端側から突出している。光学接点端子２３ａは、スイッチ２下面の右端側から、前後左右に並んで突出している。光学接点端子２３ａとしては、後方に発光回路２３０（図３等参照）から延びる一対の第１光学接点端子２３０ａが突出しており、前方に受光回路２３１（図３等参照）から延びる一対の第２光学接点端子２３１ａが突出している。

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。

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。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２４、第２係止片２５、固定部材２６、可動部材２７が配設されている。光学接点２３は、接点室内の右下側の前後に受光回路２３１及び発光回路２３０として配設されている。第１係止片２４は、接点室内の左下側に配設されており、第２係止片２５は、接点室内の中央下側に配設されている。第１係止片２４及び第２係止片２５は、筐体２０下方の接続端子２２と一体成型されている。固定部材２６は、接点室内の右側で光学接点２３の間に配設されている。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２４及び第２係止片２５にて係止されている。

光学接点２３は、光を発する発光回路２３０と、発光回路２３０から発せられた光を受光する受光回路２３１とを備えている。発光回路２３０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の発光素子２３０ｂを用いて構成されており、一対の第１光学接点端子２３０ａを有している。受光回路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２３１ｂを用いて構成されており、一対の第２光学接点端子２３１ａを有している。発光回路２３０から発せられた光を、受光回路２３１が受光するように、発光回路２３０の発光素子２３０ｂと、受光回路２３１の受光素子２３１ｂとは向かい合う位置に対向するように配設されている。第１光学接点端子２３０ａを通じて発光回路２３０に通電することにより、発光回路２３０の発光素子２３０ｂが発光する。受光回路２３１の受光素子２３１ｂ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２光学接点端子２３１ａから出力する。

固定部材２６は、法線方向が前後方向となるように立設された薄板状をなし、光学接点２３の発光回路２３０の前方で、かつ受光回路２３１の後方の位置に、発光回路２３０及び受光回路２３１から離隔して立設されている。固定部材２６の下部は、光学接点２３の光が透過する略円形状の透過孔２６１が開設された遮光板２６０となっており、上部は、腕状に屈曲して左側が開口した略Ｕ字形状に形成されている。固定部材２６は、可動部材２７の右端側の可動当接部２７０を、上部のＵ字形状の開口で上下から挟むように配設されている。固定部材２６の開口の内側上部は、押圧部材２１が第１位置に位置し、押圧部材２１により可動部材２７が押圧されていない場合に、可動部材２７の可動当接部２７０が当たる第１当接部位２６２となっている。固定部材２６の開口の内側下部は、押圧部材２１が第２位置に位置し、押圧部材２１により可動部材２７が押圧されている場合に、可動部材２７の可動当接部２７０が当たる第２当接部位２６３となっている。可動部材２７の可動当接部２７０は、固定部材２６の第１当接部及び第２当接部位２６３の間に入り込むように延びている。固定部材２６の第１当接部位２６２は、押圧されていない可動部材２７が当たりやすいように左側に延びる先端が下方へ突出しており、可動部材２７は、第１当接部位２６２に対して下方から当接する。固定部材２６の第２当接部位２６３は、押圧された可動部材２７が当たりやすいように中央部分が上方へ突出しており、可動部材２７は、第２当接部位２６３に対して上方から当接する。固定部材２６は、適正なクリック音を発生させるため、金属製の材料を用いて形成することが好ましいが、有機材料製ゴム、無機材料製ゴム、硬質樹脂等の材料を用いて形成することも可能である。また、固定部材２６は、例えば、クリック音を適正なものとするため適宜交換することが可能である。

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２４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、固定部材２６の第１当接部位２６２及び第２当接部位２６３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の遮光片２７２となっている。遮光片２７２は、法線方向が前後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、固定部材２６の前方で、かつ光学接点２３の受光回路２３１の後方の位置に、固定部材２６及び受光回路２３１から離隔した状態で、固定部材２６及び受光回路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２５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が固定部材２６の第２当接部位２６３に当たる。金属製の可動部材２７の可動当接部２７０が固定部材２６の第２当接部位２６３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が固定部材２６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、固定部材２６の第１当接部位２６２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、固定部材２６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５Ａ及び図５Ｂ並びに図６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５Ａ及び図５Ｂは、図２に示すＣ－Ｄ線分を含む垂直面で切断した断面を右斜め上からの視点で拡大して示している。図６は、図２に示すＣ－Ｄ線分を含む垂直面で切断した断面を右方からの視点で示している。なお、図５Ａ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５Ｂ及び図６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５Ａ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、発光回路２３０の発光素子２３０ｂから受光回路２３１の受光素子２３１ｂへ通じる光路から外れている。従って、発光回路２３０の発光素子２３０ｂから発せられた光は、固定部材２６の遮光板２６０に開設された透過孔２６１を通過するが、可動部材２７の遮光片２７２に遮られるため、受光回路２３１の受光素子２３１ｂ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５Ｂ及び図６に示すように、可動部材２７の遮光片２７２は下がり、発光回路２３０の発光素子２３０ｂから受光回路２３１の受光素子２３１ｂ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、発光回路２３０の発光素子２３０ｂから発せられた光は、図６中に白抜き矢印で示すように、固定部材２６の遮光板２６０に開設された透過孔２６１を通過し、更に、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、受光回路２３１の受光素子２３１ｂに到達し、回路が閉じられたオン状態となる。

以上のように、本願記載のスイッチ２は、ＳＵＳ等の金属製の材料を成型した遮光片２７２を有する可動部材２７を用いることにより、マウスの押下操作部１０に対する押下操作に伴い、可動接触片が固定部材２６に当たって金属音を発生させる。これにより、使用者は、発生した金属音をクリック音として認識することが可能である等、優れた効果を奏する。特に、金属音は、クリック音として認識しやすく、ｅスポーツ等の即応性が求められる分野への使用に適している。

また、本願記載のスイッチ２は、金属製の遮光片２７２を有する可動部材２７を用いることにより、金属は遮光性が高いため、例えば、０．１ｍｍ以下等の薄板を成型した可動部材２７でも透過窓２７３以外で光を通すことなく、光を遮断する。遮光片２７２により遮断される光とは、発光回路２３０から様々な方向へ発せられた光、筐体２０内に外部から入り込む光、その他、これらの光の反射光、散乱光、迷光等の様々な光を示す。遮光性が高いため、遮光片２７２を薄くしてスイッチ２を小型化することが可能であり、また、遮光性が高いため、ノイズの発生を抑制し、精度を向上させることが可能である等、優れた効果を奏する。

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、固定部材２６の第１当接部位２６２と第２当接部位２６３との間で動作する。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、スイッチ２に用いる固定部材２６は、前記実施形態で記載した形状に限らず、適宜設計することが可能である。図７は、本願記載のスイッチ２が備える固定部材２６の外観の一例を示す概略正面図である。図７に例示する固定部材２６は、図に向かって左下側が下方へ延伸しており、筐体２０の下面中央近傍から下方へ向けて突出（押圧部材２１の押圧方向へ突出）する接続端子２２となっている。固定部材２６に接続端子２２を一体成型することにより、固定部材２６の遮光板２６０の面積が大きくなるので、遮光性を向上させ、様々な光を遮光して、ノイズの発生を抑制し、精度を向上させることが可能である。

また、前記実施形態では、操作装置１としてマウスを例示したが、本発明はこれに限らず、電動工具、車載スイッチ等の様々な装置に適用することが可能である。

更に、前記実施形態では、スイッチ２の固定部材２６が第１当接部位２６２及び第２当接部位２６３を有する形態を示したが、本発明はこれに限らず、第１当接部位２６２を有していない形態に設計することも可能であり、第１当接部位２６２を有していなくても、第２当接部位２６３を有していれば、クリック音を発生させることが可能である。

更に、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。

更に、前記実施形態では、可動部材２７及び遮光片２７２を一体とする形態を示したが、本発明は、これに限らず、可動部材２７の揺動に応じて動作するのであれば、遮光片２７２は、可動部材２７と別体として形成しても良い。なお、可動部材２７及び遮光片２７２を別体として形成する場合であっても、可動部材２７及び遮光片２７２のいずれか一方又は両方を金属製の材料で形成し、揺動に伴い固定部材２６に当接して金属音をクリック音として発生するように構成することで、本発明の効果を奏することになる。

１ 操作装置
１０ 押下操作部
１１ 回動操作部
１２ 信号線
２ スイッチ
２１ 押圧部材
２２ 接続端子
２３ 光学接点
２６ 固定部材
２６０ 遮光板
２６１ 透過孔
２６２ 第１当接部位
２６３ 第２当接部位
２７ 可動部材
２７１ 揺動支点
２７２ 遮光片
２７３ 透過窓

Claims (4)

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、前記可動部材の第１端側及び第２端側の間を押圧する押圧部材とを備え、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、
   前記可動部材の第２端側が揺動により当たる固定部材を備え、
   前記固定部材は、
   前記光学接点の光が透過する透過孔が開設された遮光板を有し、
   前記可動部材は、
   前記光学接点の光を遮蔽／透過する金属製の遮光片を第２端側に備え、
   前記遮光片は、前記透過孔を透過する光を透過させる透過窓が開設された薄板状をなす
   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、
   前記固定部材は、
   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１端側が当たる第１当接部位と、
   前記押圧部材の押圧方向へ突出する端子と
   を有する
   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、
   前記固定部材は、
   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。
4. 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３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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