JP7472656B2

JP7472656B2 - スイッチ及び操作装置

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Publication number: JP7472656B2
Application number: JP2020095987A
Authority: JP
Inventors: 一文尾▲崎▼; 光一古澤; 建治高濱; 邦夫中谷
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2040-06-02
Also published as: TW202203275A; CN113760108A; JP2021190347A; TWI795771B

Description

本発明は、可動部材を備えるスイッチ及びそのようなスイッチを備える操作装置に関する。

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には発光素子、受光素子等の光学素子が使用されており、光学素子にて回路を開閉している。

国際公開第２０１６／１１２８４２号

特許文献１に開示されているような光学素子にて回路を開閉するスイッチは、素子に対して常時又は断続的に通電する必要があるため、電力の消費量が増大す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、素子の電力消費量を低減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、外部からの押圧に基づいて揺動する可動部材を備え、前記可動部材の揺動に基づいて信号を出力するスイッチであって、前記可動部材が揺動することにより接離する被接触部材と、素子への通電を制御する制御部と、通電中に光を検出可能な受光素子とを備え、前記可動部材の揺動に伴う前記被接触部材との接触に基づいて信号を出力可能であり、前記可動部材の揺動に伴い前記受光素子が検出する光を透過又は遮蔽することにより信号を出力することが可能であり、前記制御部は、前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記可動部材が前記被接触部材と接触して信号の出力を開始した場合、前記受光素子への通電を制限する手段を備えることを特徴とする。

更に、本願記載のスイッチは、外部からの押圧に基づき第１端側を揺動支点として第２端側が揺動する導電性の可動部材を備え、前記可動部材の揺動に基づいて外部へ信号を出力するスイッチであって、前記可動部材の第１端側を揺動自在に支持する導電性の支持部材と、前記可動部材が揺動することにより、第２端側が接離する導電性の被接触部材と、素子への通電を制御する制御部と、通電中に光を検出可能な受光素子とを備え、前記可動部材は、前記受光素子が受光すべき光を遮蔽する遮光片を有し、前記可動部材の揺動に伴う前記被接触部材との接触に基づいて信号を出力可能であり、前記可動部材の揺動に伴い前記受光素子が検出すべき光を前記遮光片が透過又は遮蔽することにより信号を出力することが可能であり、前記制御部は、前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記可動部材が前記被接触部材と接触して信号の出力を開始した場合、前記受光素子への通電を制限する手段を備えることを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、前記支持部材は導電性材料を用いて形成されており、前記可動部材が前記被接触部材と接触することにより、前記支持部材及び前記被接触部材の間が導通することで、信号を出力することを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、通電中に光を発する発光素子を更に備え、前記受光素子は、前記発光素子から発せられた光を受光することが可能であり、前記制御部は、前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記発光素子への通電を制限する手段を備えることを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、前記制御部は、前記受光素子への通電を制限後、前記可動部材が前記被接触部材から離隔して信号の出力を停止した場合、前記受光素子への通電の制限を解除する手段を備えることを特徴とする。

また、前記スイッチにおいて、通電方法を切り替える切替入力を受け付ける切替部を備え、外部からの切替入力に基づいて、前記受光素子への通電を停止することが可能であることを特徴とする。

更に、本願記載のスイッチは、外部からの押圧に基づき動作する可動部材を備え、前記可動部材の動作に基づいて信号を出力するスイッチであって、前記可動部材が動作することにより接離する被接触部材と、通電中に検出対象を検出する検出素子とを備え前記可動部材が動作に伴う前記被接触部材の接離に基づいて信号を出力可能であり、前記可動部材の動作に伴い前記検出素子が検出する検出対象の検出状況により信号を出力することが可能であり、前記可動部材の動作に伴う前記検出素子の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記被接触部材の接離に基づいて信号の出力を開始した場合、前記検出素子への通電を制限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、前記スイッチが出力する信号を外部装置へ出力する出力部とを備え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、素子への通電を状況に応じて制限する。

本発明に係るスイッチ及び操作装置は、可動部材の動作に伴う受光素子等の検出素子の検出状況に基づいて信号を出力した後、検出素子への通電を制限する。これにより、本発明は、素子の電力消費量の低減が可能である等、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が備える支持部材及び被接触部材の一例を示す概略外観図である。本願記載のスイッチが備える発光ユニットの一例を示す概略外観図である。本願記載のスイッチの一例を示す概略断面図である。本願記載のスイッチの一例を示す概略断面図である。本願記載のスイッチの一例を示す概略断面図である。本願記載のスイッチの一例を示す概略断面図である。本願記載の操作装置の機能構成の一例を模式的に示すブロック図である。本願記載のスイッチによる通電方法切替処理の一例を示すフローチャートである。本願記載のスイッチにおいて、高速省電力モードにおける通電制御処理の一例を示すフローチャートである。本願記載のスイッチによる信号処理の一例を示す波形図である。本願記載のスイッチによる信号処理の一例を示す波形図である。本願記載のスイッチによる信号処理の一例を示す波形図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

＜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組み込まれている。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＞
先ず、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、使用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、使用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。更に、操作装置１は、通電方法を切り替える切替操作を受け付ける押ボタン等の切替操作部１３を側部に備えている。使用者は、操作装置１に対して、押下操作部１０の押下操作、回動操作部１１の回動操作、押下操作部１０を押下した状態で操作装置１を移動させる移動操作（ドラッグ）等の様々な操作を行う。

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、切替操作部１３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信号線１２から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、左奥側を左、右手前側を右、上方を上、下方を下として表現するが、説明のため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る。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、後述する支持部材２２（図３等参照）の一部である第１端子２２０、後述する被接触部材２３（図３等参照）の一部である第２端子２３０、後述する発光ユニット２４（図３等参照）の一部である第３端子対２４０及び後述する受光ユニット２５（図３等参照）の一部である第４端子対２５０が突出している。第１端子２２０は、筐体２０の下面の左端側から突出している。第２端子２３０は、筐体２０の下面の中央近傍から突出している。第３端子対２４０及び第４端子対２５０は、筐体２０の下面の右端側から前後左右に並んで突出している。筐体２０の下面の前方側に２本並んで突出する端子が、第３端子対２４０であり、後方側に２本並んで突出する端子が、第４端子対２５０である。

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各種部材を収容する収容室２０１としての空間が確保されている。収容室２０１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。

収容室２０１内に収容された各種部材について説明する。収容室２０１内には、前述の押圧部材２１、支持部材２２、被接触部材２３、発光ユニット２４及び受光ユニット２５の他、可動部材２６等の各種部材が配設されている。収容室２０１内の左下側には、支持部材２２の一部である第１係止部２２１が配設され、収容室２０１内の中央下側には、支持部材２２の一部である第２係止部２２２が配設されている。収容室２０１の右下側には、被接触部材２３が配設されている。収容室２０１の右下側で、被接触部材２３の前方には、発光ユニット２４が配設されており、被接触部材２３の後方には受光ユニット２５が配設されている。可動部材２６は、収容室２０１内を左右に延びるようにして配設されており、支持部材２２の第１係止部２２１及び第２係止部２２２にて係止されている。

支持部材２２及び被接触部材２３について更に説明する。図５は、本願記載のスイッチ２が備える支持部材２２及び被接触部材２３の一例を示す概略外観図である。図５は、スイッチ２の正面方向からの視点で、スイッチ２内に配設されている支持部材２２及び被接触部材２３のみを例示した正面図である。図３、図４及び図５に例示する支持部材２２及び被接触部材２３は、いずれも導電性の金属板から形成されており、筐体２０内で離隔して配設されている。

支持部材２２は、薄板状をなし、法線方向が前後方向となるように立設されている。支持部材２２の下部は、筐体２０の下面から突出する第１端子２２０として形成されている。収容室２０１内に位置する支持部材２２の上部は、左右に二股に分かれ、左側が第１係止部２２１として形成され、右側が第２係止部２２２として形成されている。第１係止部２２１及び第２係止部２２２は、可動部材２６を係止し易いように、手前側に折り曲げられている。

被接触部材２３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、発光ユニット２４の後方で、かつ受光ユニット２５の前方の位置に、発光ユニット２４及び受光ユニット２５から離隔して立設されている。被接触部材２３の下部は、筐体２０の下面から突出する第２端子２３０として形成されている。収容室２０１内に位置する被接触部材２３の上部は、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２６が押圧されている場合に、可動部材２６が接触する被接触部位２３１となっている。被接触部材２３において、被接触部位２３１の下方には、発光ユニット２４から発せられた光を遮光する遮光板２３２が形成されており、遮光板２３２には、発光ユニット２４から発せられた光を透過する透過孔２３３が開設されている。

発光ユニット２４及び受光ユニット２５について更に説明する。図６は、本願記載のスイッチ２が備える発光ユニット２４の一例を示す概略外観図である。図３、図４及び図６に例示する発光ユニット２４は、後述する制御部ＣＵ（図１１等参照）からの通電を受けて光を発し、受光ユニット２５は、発光ユニット２４から発せられた光を受光する。受光ユニット２５は、制御部ＣＵからの通電中に限り、受光した光を検出することが可能である。発光ユニット２４は、ＬＥＤ等の発光素子２４１を用いて構成されている。発光ユニット２４の発光素子２４１は、樹脂製のユニット筐体２４２内にモールドされており、第３端子対２４０は、ユニット筐体２４２から突出している。ユニット筐体２４２の内部には、略線状の２本のリードフレーム２４３が配置されている。リードフレーム２４３の一端は、ユニット筐体２４２の内部から外部へ突出しており、第３端子対２４０となっている。リードフレーム２４３の他端側は、ユニット筐体２４２内に位置し、発光素子２４１が載置され、ワイヤ２４４によりボンディングされている。発光素子２４１、リードフレーム２４３及びワイヤ２４４は、ユニット筐体２４２内に形成された凹部の底に配置されている。ユニット筐体２４２内に形成された凹部には、製造過程で、エポキシ樹脂等の透過率の高い樹脂が充填されており、発光素子２４１等の部材は、外部から視認可能な状態でユニット筐体２４２内にモールドされている。図６は、ユニット筐体２４２内に透過率の高い樹脂が充填されて内部が視認可能な状態の発光ユニット２４を示している。受光ユニット２５は、光を検出する検出部として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２５１を用いて構成されている。受光素子２５１は、制御部ＣＵからの通電中に光を検出することが可能である。受光ユニット２５の構成は、発光ユニット２４の構成と実質的に同様であるので、発光ユニット２４の説明を参酌するものとし、詳細な説明を省略する。なお、発光ユニット２４の構成として説明した発光素子２４１及び第３端子対２４０は、受光ユニット２５の理解に際しては、受光素子２５１及び第４端子対２５０と読み替えるものとする。

スイッチ２の筐体２０内において、発光ユニット２４及び受光ユニット２５は、発光ユニット２４の発光素子２４１から発せられた光を、受光ユニット２５の受光素子２５１が受光するように、発光素子２４１と、受光素子２５１とが向かい合う位置に対向するように配設されている。第３端子対２４０を通じて発光ユニット２４に通電することにより、発光ユニット２４の発光素子２４１が発光する。受光ユニット２５の受光素子２５１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４端子対２５０から出力する。

可動部材２６について更に説明する。図３及び図４に例示する可動部材２６は、導電性の金属板から形成された部材であり、収容室２０１内で長手方向が左右方向となるように配設されている。可動部材２６の左端側は、第１係止部２２１に係止され揺動支点２６０として機能する固定端となっている。可動部材２６の右端側は、自由端として揺動し、揺動により被接触部材２３の被接触部位２３１に接離する可動当接部２６１である。また、可動部材２６の右端側は可動当接部２６１から下方へ向けて屈曲した略長方形状の遮光片２６２となっている。遮光片２６２は、法線方向が前後方向となるように形成されており、発光ユニット２４から発せられた光が透過する略長方形状の透過窓２６３が開設されている。遮光片２６２は、被接触部材２３の前方で、かつ発光ユニット２４の後方の位置に、被接触部材２３及び発光ユニット２４から離隔した状態で、被接触部材２３及び発光ユニット２４の間に入り込むように位置している。なお、可動部材２６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２６４が形成されており、付勢部２６４の先端は、収容室２０１内の中央近傍に形成された第２係止部２２２に係止されている。付勢部２６４は、押圧部材２１の押圧に抗する反力を生じさせる。

以上のように構成されたスイッチ２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２６を押下する。可動部材２６が押下されることにより、可動部材２６の自由端である右端側の可動当接部２６１及び遮光片２６２が下がる。可動部材２６の可動当接部２６１が下がることにより、可動当接部２６１は、被接触部材２３の被接触部位２３１に接触する。可動部材２６の可動当接部２６１と被接触部材２３の被接触部位２３１とが接触することにより、支持部材２２の第１端子２２０から被接触部材２３の第２端子２３０までが導通状態となる。第１端子２２０及び第２端子２３０間が導通することにより、スイッチ２の外部の第１の回路を閉じてオン信号を出力することが可能となる。可動部材２６の遮光片２６２が下がることにより、発光ユニット２４の発光素子２４１から受光ユニット２５の受光素子２５１へ通じる光路は、遮光片２６２に開設された透過窓２６３を通るようになる。従って、制御部ＣＵからの通電中に発光ユニット２４の発光素子２４１から発せられた光は、可動部材２６の遮光片２６２に開設された透過窓２６３を透過し、更に、被接触部材２３の遮光板２３２に開設された透過孔２３３を透過して、受光ユニット２５の受光素子２５１に到達する。制御部ＣＵからの通電中に受光素子２５１が発光素子２４１からの光の受光を検出することにより、オン状態となってオン信号を出力することが可能となる。また、可動部材２６の可動当接部２６１が下がることにより、可動当接部２６１が被接触部材２３の被接触部位２３１に接触する。金属製の可動部材２６の可動当接部２６１が、金属製の被接触部材２３の被接触部位２３１に当たることにより、金属音が発生する。使用者は、可動部材２６が被接触部材２３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、使用者は、可動部材２６が被接触部材２３に当たった感触をクリック感として認識する。なお、可動部材２６及び被接触部材２３を形成する材料及び形状を適宜設計することにより、可動部材２６が被接触部材２３に当たった場合に発生する音、及び当たった感触を制御し、クリック音及びクリック感を調整することも可能である。例えば、クリック音が発生し難い材料及び形状を用いることにより、クリック時の静音化を実現することが可能である。

押圧部材２１の押圧が解除されると、付勢部２６４の反力により可動部材２６は上側へ付勢される。可動部材２６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。付勢部２６４により可動部材２６が上側へ付勢されることにより、可動部材２６の右端側に位置する可動当接部２６１及び遮光片２６２が上がる。可動部材２６の可動当接部２６１が上がることにより、可動当接部２６１は、被接触部材２３の被接触部位２３１から離隔する。可動当接部２６１材の可動当接部２６１と被接触部材２３の被接触部位２３１とが離隔することにより、支持部材２２の第１端子２２０及び被接触部材２３の第２端子２３０の間が絶縁状態となる。第１端子２２０及び第２端子２３０間が絶縁することにより、第１の回路が開く。可動部材２６の遮光片２６２が上がることにより、発光ユニット２４の発光素子２４１から発せられた光は、遮光片２６２に遮断され、オフ状態となる。

次に、本願記載のスイッチ２による回路の開閉について説明する。図７及び図８は、本願記載のスイッチ２の一例を示す概略断面図である。図７及び図８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７及び図８において、筐体２０に隠れた支持部材２２及び被接触部材２３の外形は、破線で示している。図７は、押圧部材２１が外部からの押圧を受けておらず、上方の第１位置に位置する状態を示しており、図８は、押圧部材２１が外部からの押圧を受けて下降し、下方の第２位置に位置する状態を示している。押圧を受けていない図７に例示する状態から、押圧を受けて図８に例示する状態に遷移することにより、可動部材２６の右端側が下がり、可動部材２６が被接触部材２３に接触する。可動部材２６と被接触部材２３とが接触することにより、支持部材２２の第１端子２２０から被接触部材２３の第２端子２３０までが導通状態となる。第１端子２２０及び第２端子２３０間が導通することにより、図８中に実線矢印で示すように電流が流れてオン状態となる。外部からの押圧が解除され、図７に例示する状態に戻ることにより、流れていた電流は遮断されてオフ状態となる。

図９及び図１０は、本願記載のスイッチ２の一例を示す概略断面図である。図９及び図１０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。図９は、押圧部材２１が外部からの押圧を受けておらず、上方の第１位置に位置する状態を示しており、図１０は、押圧部材２１が外部からの押圧を受けて下降し、下方の第２位置に位置する状態を示している。押圧を受けていない図９に例示する状態から、押圧を受けて図１０に例示する状態に遷移することにより、可動部材２６の右端側が下がり、発光ユニット２４の発光素子２４１から受光ユニット２５の受光素子２５１へ通じる光路は、遮光片２６２に開設された透過窓２６３を通るようになる。従って、図１０中に実線矢印で示すように、通電中の発光ユニット２４の発光素子２４１から発せられた光は、可動部材２６の遮光片２６２に開設された透過窓２６３を透過し、被接触部材２３の遮光板２３２に開設された透過孔２３３を透過して、受光ユニット２５の受光素子２５１に到達する。通電中の受光素子２５１が発光素子２４１からの光の受光を検出することでオン状態となる。外部からの押圧が解除され、図９に例示する状態に戻ることにより、発光素子２４１及び受光素子２５１間の光路は遮断されてオフ状態となる。

＜機能構成＞
次に、本願記載の操作装置１の機能構成について説明する。図１１は、本願記載の操作装置１の機能構成の一例を模式的に示すブロック図である。スイッチ２は、支持部材２２、被接触部材２３等の部材を用いた有接点機構２７と、発光ユニット２４、受光ユニット２５等の部材を用いた無接点機構２８とを備えている。更に、操作装置１は、切替操作部１３と連動する切替部ＳＵ、各種処理を制御する制御部ＣＵへ電力を供給する電源部ＰＳＵ等の構成を備えている。なお、図１１中において、各構成を接続する細線は、各種信号の媒体となる配線を示し、太線は、電力の媒体となる配線を示している。無接点機構２８の発光ユニット２４及び受光ユニット２５へは、制御部ＣＵから信号線１２を介して通電される。また、図１２に向かって右側へ延びる線は、操作装置１に接続された信号線１２を示している。例えば、信号線１２を、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格等の通信規格に沿った通信線にて構成することにより、信号通信及び電力供給の媒体とすることができる。

切替部ＳＵは、切替操作部１３が通電方法を切り替える切替操作を受け付けた場合に、切替操作を外部からの切替入力として受け付ける回路である。切替部ＳＵは、外部からの切替入力を切替信号として制御部ＣＵへ送信する。なお、外部からの切替入力としては、例示した切替操作部１３からの操作に限らず、接続しているパソコン等の外部の電子機器から切替信号として受け付けるようにする等、適宜設計することが可能である。

制御部ＣＵは、マイクロコンピュータ等のプロセッサを用いて構成されており、切替部ＳＵ、電源部ＰＳＵ、無接点機構２８及び有接点機構２７と各種命令及び信号のやりとりを行い、これらの回路を制御する回路である。具体的には、制御部ＣＵは、有接点機構２７の開閉状態に基づいて信号線１２を介して信号を出力する。また、制御部ＣＵは、無接点機構２８の発光ユニット２４及び受光ユニット２５に対する通電を制御し、受光ユニット２５が受光を検出した場合に、検出状況に基づく信号を、信号線１２を介して出力する。更に、制御部ＣＵは、切替部ＳＵからの切替信号に基づいて無接点機構２８への通電方法を切り替える。

電源部ＰＳＵは、スイッチ２が備える各種構成に対して電力を供給する回路である。電源部ＰＳＵは、操作装置１又はスイッチ２の筐体内に内蔵される電池を用いて構成してもよく、信号線１２を介して外部から供給される電力を制御する回路として構成してもよい。

なお、切替部ＳＵ、制御部ＣＵ及び電源部ＰＳＵは、スイッチ２の筐体内に配置してもよく、筐体２０の外、例えば、スイッチ２を取り付けた基板上に配置してもよい等、適宜設計することが可能である。

＜信号処理＞
次に、本願記載のスイッチ２の信号処理について説明する。図１２は、本願記載のスイッチ２による通電方法切替処理の一例を示すフローチャートである。スイッチ２が備える制御部ＣＵは、例えば、切替操作部１３に対する切替操作等の外部からの切替入力を切替部ＳＵが受け付けた場合に、通電方法切替処理を実行する。

通電方法切替処理として、スイッチ２の制御部ＣＵは、切替部ＳＵから切替入力を受け付け（Ｓ１０１）、受け付けた切替入力に基づいて通電方法を切り替える（Ｓ１０２）。通電方法は、高速モード、高速省電力モード、省電力モード等の方法が設定されており、適宜切り替えることが可能である。なお、電源部ＰＳＵを、電池を用いて構成している場合、通電方法の切替は、電源部ＰＳＵの電力残量に基づいて切り替えるようにしてもよい。高速モードとは、無接点機構２８の発光ユニット２４及び受光ユニット２５へ常時通電する通電方法であり、操作から信号出力までの遅延が小さい高速な応答を維持することができる。高速省電力モードは、高速な応答を維持しながらも消費電力を抑制する通電方法である。省電力モードは、無接点機構２８の発光ユニット２４及び受光ユニット２５への通電を状況に応じて制限する通電方法である。

図１３は、本願記載のスイッチ２において、高速省電力モードにおける通電制御処理の一例を示すフローチャートである。通電制御処理として、スイッチ２の制御部ＣＵは、無接点機構２８の発光ユニット２４及び受光ユニット２５へ通電し、無接点機構２８がオン状態であるか否かを監視し、無接点機構２８がオン状態となったか否かを判定する（Ｓ２０１）。操作装置１の押下操作部１０が押下されると、有接点機構２７及び無接点機構２８がオン状態となるが、無接点機構２８の応答性が高いため、通常は無接点機構２８が先にオン状態となる。有接点機構２７は、可動部材２６が被接触部材２３に接触する際にバウンスが発生するため安定したオン状態に遷移するまで無接点機構２８より時間を要する等の要因による。

ステップＳ２０１において、受光素子２５１が光を検出して無接点機構２８がオン状態となった場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、制御部ＣＵは、オン信号を操作装置１から出力させる（Ｓ２０２）。制御部ＣＵは、オン信号を出力後、有接点機構２７がオン状態となったか否かを判定する（Ｓ２０３）。

ステップＳ２０３において、有接点機構２７がオン状態になったと判定した場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、制御部ＣＵは、無接点機構２８の発光素子２４１への通電を停止し（Ｓ２０４）、受光素子２５１への通電を停止する（Ｓ２０５）。通電の停止等の制限処理を行うことにより、外部への信号出力は、有接点機構２７のみで行うことになる。ステップＳ２０３の判定処理は、無接点機構２８がオン状態となった後、有接点機構２７がオン状態となるまでの時間差を考慮した処理である。なお、有接点機構２７がオン状態になるまでに十分な所定の待機時間を設定し、ステップＳ２０３の判定処理の代替処理として、所定の待機時間分の待機処理を実行するように構成するようにしてもよい。待機処理を実行するように構成した場合、ステップＳ２０３の判定処理を省略することができる。即ち、ステップＳ２０２にてオン信号を出力し、所定の待機時間の待機処理を実行した後、ステップＳ２０４の発光素子２４１への通電停止処理を実行するように構成することが可能である。オン状態になるまでに十分な所定の待機時間とは、可動部材２６が被接触部材２３に接触する際に発生するバウンスが収まるまでの時間をも考慮した時間である。

無接点機構２８の発光素子２４１及び受光素子２５１への通電を停止後、制御部ＣＵは、有接点機構２７がオフ状態に遷移したか否かを監視する（Ｓ２０６）。ステップＳ２０６において、有接点機構２７がオフ状態となった場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、制御部ＣＵは、外部へのオン信号の出力を停止する（Ｓ２０７）。そして、制御部ＣＵは、無接点機構２８の発光素子２４１への通電停止を解除し（Ｓ２０８）、受光素子２５１への通電の停止を解除し（Ｓ２０９）、通電を再開して、ステップＳ２０１へ戻り、以降の処理を繰り返す。

ステップＳ２０１において、オフ状態が維持されていると判定した場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、制御部ＣＵは、無接点機構２８を監視してオン状態となったか否かを判定するステップＳ２０１の処理を繰り返す。即ち、無接点機構２８がオン状態となるまで無接点機構２８のオン状態を監視する。

ステップＳ２０３において、有接点機構２７がオン状態になっていないと判定した場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、制御部ＣＵは、有接点機構２７を監視してオン状態となったか否かを判定するステップＳ２０３の処理を繰り返す。即ち、有接点機構２７がオン状態となるまで有接点機構２７の状態を監視する。前述のように、ステップＳ２０３の判定処理に代替して待機処理を実行する場合は、当該監視処理自体が不要となる。

ステップＳ２０６において、有接点機構２７がオン状態を維持している場合（Ｓ２０６：ＮＯ）、制御部ＣＵは、有接点機構２７を監視してオフ状態に遷移したか否かを判定するステップＳ２０６の処理を繰り返す。即ち、有接点機構２７がオフ状態となるまで有接点機構２７の状態を監視する。

このように、操作装置１が備えるスイッチ２は、受光素子２５１の光の検出状況に基づいてオン信号を出力した後、可動部材２６と被接触部材２３との接触にてオン信号の出力を開始した場合、発光素子２４１及び受光素子２５１への通電を制限する。更に、スイッチ２は、可動部材２６が被接触部材２３から離隔してオン信号の出力を停止した場合、発光素子２４１及び受光素子２５１への通電の制限を解除し、通電を再開する。これにより、無接点機構２８による応答速度を維持しながらも、通電の停止から再開までの期間の電力の消費量を削減することが可能となる。以上のようにして、通電制御処理が実行される。

高速モードは、無接点機構２８の発光ユニット２４及び受光ユニット２５へ常時通電する通電方法である。省電力モードは、無接点機構２８の発光ユニット２４及び受光ユニット２５への通電を常時停止する通電方法である。

次に、各通電方法における信号の波形図を例示する。図１４は、本願記載のスイッチ２による信号処理の一例を示す波形図である。図１４は、高速モードでの波形図を示している。図１４中、最も上に示した波形（MOUSE ）は、操作装置１の押下状態を示しており、上位に位置している状態が、押下されていないオフ状態を示し、下位に位置している状態が、押下したオン状態を示している。上から２番目に示した波形（LED ）は、発光素子２４１の通電状態を示しており、上位に位置している状態が、通電していない消灯状態を示しており、下位に位置している状態が通電している発光状態を示している。最も下に示した波形（PD）は、受光素子２５１の受光の検出状態を示しており、上位に位置している状態が受光を検出していない無感状態を示しており、下位に位置している状態が受光を検出している有感状態を示している。

高速モードにおいて、発光素子２４１には、断続的に通電が行われているため、発光素子２４１は、一定の間隔で発光し、発光の波形は図１４に示すパルス波のようになる。受光素子２５１には、常時通電されており、発光素子２４１から光が発せられている場合であって、可動部材２６の透過窓２６３及び被接触部材２３の透過孔２３３を透過した光を受光したとき、有感状態となる。発光素子２４１が消灯状態となっても、残光があるため、受光素子２５１の有感状態から無感状態への遷移は曲線的な波形となって変化する。スイッチ２は、有接点機構２７がオン状態又は無接点機構２８の受光素子２５１が有感状態の場合、オン信号を出力する。なお、無接点機構２８のみでオン信号の出力を制御することも可能であり、その場合、受光素子２５１が有感状態となった場合にオン信号を出力し、無感状態が一定期間連続した場合にオン信号の出力を停止する。従って、スイッチ２は、無接点機構２８及び有接点機構２７で冗長構成をとることができるため、高速な応答で信頼性を高めることが可能である。

図１５は、本願記載のスイッチ２による信号処理の一例を示す波形図である。図１５は、高速省電力モードでの波形図を示している。図１５では、上方から、操作装置１の押下状態を示す波形（MOUSE ）、発光素子２４１の通電状態を示す波形（LED ）、そして受光素子２５１の検出状態を示す波形（PD）を示している。これらの波形についての表現方法は、図１４と同様であり、図１４との比較のために、図１４に示す波形を破線にて示している。そして、最も下に示した波形は、有接点機構２７の状態を波形（CONTACT ）として示しており、上位がオン信号を出力していない開状態を示しており、下位がオン信号を出力する閉状態を示している。有接点機構２７の波形において、開状態から閉状態へ遷移する直前の振動及び閉状態から開状態へ遷移した直後の振動は、可動部材２６のバウンスが発生している状態を示している。

図１３のフローチャートでも説明したように、高速省電力モードにおいて、スイッチ２は、受光素子２５１が有感状態となった後、有接点機構２７が閉状態となった場合、発光素子２４１及び受光素子２５１への通電を停止する。更に、スイッチ２は、可動部材２６が被接触部材２３から離隔してオン信号の出力を停止した場合、発光素子２４１及び受光素子２５１への通電の制限を解除し、通電を再開する。従って、本願記載のスイッチ２は、無接点機構２８による応答速度を維持しながらも、発光素子２４１及び受光素子２５１への通電の停止から再開までの期間の電力の消費量を削減することが可能となる。

図１６は、本願記載のスイッチ２による信号処理の一例を示す波形図である。図１６は、省電力モードでの波形図を示している。図１６では、上方から、操作装置１の押下状態を示す波形（MOUSE ）、発光素子２４１の通電状態を示す波形（LED ）、受光素子２５１の検出状態を示す波形（PD）、そして有接点機構２７の状態を示す波形（CONTACT ）を示している。これらの波形についての表現方法は、図１５と同様である。なお、図１４との比較のために、図１４に示す波形を破線にて示している。

省電力モードにおいて、スイッチ２は、発光素子２４１及び受光素子２５１への通電を常時停止している。従って、スイッチ２は、有接点機構２７が閉状態となった場合に、オン信号を出力し、開状態となった場合に、オン信号の出力を停止する。省電力モードは、発光素子２４１及び受光素子２５１へ通電しないため、電力の消費量を大幅に削減することができる。

以上のように、本願記載のスイッチ２等は、受光素子２５１が有感状態となった後、有接点機構２７が閉状態となった場合、発光素子２４１及び受光素子２５１への通電の停止等の制限を行う。更に、スイッチ２等は、可動部材２６が被接触部材２３から離隔してオン信号の出力を停止した場合、発光素子２４１及び受光素子２５１への通電の制限を解除し、通電を再開する。これにより、本願記載のスイッチ２等は、無接点機構２８による応答速度を維持しながらも、発光素子２４１及び受光素子２５１への通電の停止から再開までの期間の電力の消費量を削減することが可能となる。例えば、使用者がマウス等の操作装置１の押下操作部１０を押下した状態を維持しながら、操作装置１を移動させる移動操作（ドラッグ）の際に消費される電力を削減することが可能となる。

また、本願記載のスイッチ２等は、切替部ＳＵからの切替入力を受け付けることにより、上述の高速省電力モード以外にも通電方法を切り替えることが可能である。例えば、無接点機構２８へ常時通電する高速モードでは、応答の高速化を実現することが可能である他、無接点機構２８及び有接点機構２７で冗長構成をとることによる信頼性の向上、無接点機構２８及び有接点機構２７で異なる電力負荷を制御することによる機能の拡張等、様々な優れた効果を奏する。

更に、省電力モードとした場合には、電力の消費を削減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、無接点機構２８として、光を発する発光素子２４１と、検出対象としての光を検出する検出部として受光素子２５１とを用いた光学機構にて構成する形態を示したが、本発明はこれに限らず、接点を有しない様々な機構を用いることが可能である。例えば、磁力を発生させる磁石と、検出対象として磁力を検出する検出部としてホール素子とを用いて無接点機構２８を構成する等、様々な形態に適用することが可能である。

また、例えば、前記実施形態では、有接点機構２７として、導電性の支持部材２２及び被接触部材２３を用い、導電性の可動部材２６の揺動に伴って接離することで回路を開閉する形態を示した。本発明は、接点を有する開閉機構であればよく、導電性の部材に限るものではない。また、可動部材２６の動作は、揺動に限らず押下に伴う上下移動等、様々な動作に適用することが可能である。即ち、移動する可動部材２６の接離により、回路を開閉できるのであれば、例えば、押圧にて上方から下方へ移動する可動部材２６に押圧された被接触部材２３が移動して回路を開閉する形態等、適宜設計することが可能である。なお、無接点機構２８については、可動部材２６を導電性部材とする必要はない。

また、例えば、前記実施形態では、発光ユニット２４及び受光ユニット２５への通電の制限として、通電を停止する形態を示したが、本発明はこれに限らず、断続的な通電を行う際の間隔を長くする等、様々な形態に展開することが可能である。

また、前記実施形態では、発光ユニット２４及び受光ユニット２５を筐体２０内に組み込む形態を示したが、本発明は、これに限らず、基板上に表面実装等の取付方法にて取り付けた発光ユニット２４及び受光ユニット２５に筐体２０を被せるようにする等、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２６が揺動した場合に、発光素子２４１から発せられた光を透過させる形態を示したが、本発明はこれに限らず、可動部材２６が揺動した場合に、発光素子２４１から発せられた光を遮蔽するように構成する等、適宜設計することが可能である。また、発光素子２４１から発せられた光を反射し、反射光の受光状況に応じてオン信号を出力する等、適宜設計することが可能である。

１操作装置
１２信号線（出力部）
１３切替操作部
２スイッチ
２０筐体
２１押圧部材
２２支持部材
２３被接触部材
２３１被接触部位
２３２遮光板
２３３透過孔
２４発光ユニット
２４１発光素子
２５受光ユニット
２５０第４端子対
２５１受光素子（検出部）
２６可動部材
２６２遮光片
２６３透過窓
２７有接点機構
２８無接点機構
ＳＵ切替部
ＣＵ制御部
ＰＳＵ電源部

Claims

外部からの押圧に基づいて揺動する可動部材を備え、前記可動部材の揺動に基づいて信号を出力するスイッチであって、
前記可動部材が揺動することにより接離する被接触部材と、
通電中に光を検出可能な受光素子と、
前記受光素子への通電を制御する手段を有する制御部と
を備え、
前記可動部材の揺動に伴う前記被接触部材との接触に基づいて信号を出力可能であり、
前記可動部材の揺動に伴い前記受光素子が検出する光を透過又は遮蔽することにより信号を出力することが可能であり、
前記制御部は、
前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記可動部材が前記被接触部材と接触して信号の出力を開始した場合、前記受光素子への通電を制限する手段を備える
ことを特徴とするスイッチ。
外部からの押圧に基づき第１端側を揺動支点として第２端側が揺動する導電性の可動部材を備え、前記可動部材の揺動に基づいて外部へ信号を出力するスイッチであって、
前記可動部材の第１端側を揺動自在に支持する導電性の支持部材と、
前記可動部材が揺動することにより、第２端側が接離する導電性の被接触部材と、
通電中に光を検出可能な受光素子と、
前記受光素子への通電を制御する手段を有する制御部と
を備え、
前記可動部材は、前記受光素子が受光すべき光を遮蔽する遮光片を有し、
前記可動部材の揺動に伴う前記被接触部材との接触に基づいて信号を出力可能であり、
前記可動部材の揺動に伴い前記受光素子が検出すべき光を前記遮光片が透過又は遮蔽することにより信号を出力することが可能であり、
前記制御部は、
前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記可動部材が前記被接触部材と接触して信号の出力を開始した場合、前記受光素子への通電を制限する手段を備える
ことを特徴とするスイッチ。
請求項２に記載のスイッチであって、
前記支持部材は導電性材料を用いて形成されており、
前記可動部材が前記被接触部材と接触することにより、前記支持部材及び前記被接触部材の間が導通することで、信号を出力する
ことを特徴とするスイッチ。
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、
通電中に光を発する発光素子を更に備え、
前記受光素子は、前記発光素子から発せられた光を受光することが可能であり、
前記制御部は、
前記可動部材の揺動に伴う前記受光素子の光の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記発光素子への通電を制限する手段を備える
ことを特徴とするスイッチ。
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、
前記制御部は、
前記受光素子への通電を制限後、前記可動部材が前記被接触部材から離隔して信号の出力を停止した場合、前記受光素子への通電の制限を解除する手段を備える
ことを特徴とするスイッチ。
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であって、
通電方法を切り替える切替入力を受け付ける切替部を備え、
外部からの切替入力に基づいて、前記受光素子への通電を停止することが可能である
ことを特徴とするスイッチ。
外部からの押圧に基づき動作する可動部材を備え、前記可動部材の動作に基づいて信号を出力するスイッチであって、
前記可動部材が動作することにより接離する被接触部材と、
通電中に検出対象を検出する検出素子と
を備え
前記可動部材が動作に伴う前記被接触部材の接離に基づいて信号を出力可能であり、
前記可動部材の動作に伴い前記検出素子が検出する検出対象の検出状況により信号を出力することが可能であり、
前記可動部材の動作に伴う前記検出素子の検出状況に基づいて信号を出力した後、前記被接触部材の接離に基づいて信号の出力を開始した場合、前記検出素子への通電を制限する
ことを特徴とするスイッチ。
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７のいずれか１項に記載のスイッチと、
前記スイッチが出力する信号を外部装置へ出力する出力部と
を備えることを特徴とする操作装置。