JPH07114851A - 押釦スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的な故障発生率の大幅な改善、装置の薄
型・軽量化、さらには多機能化に伴う問題の一掃を図れ
る押釦スイッチ装置の実現を目的とする。 【構成】 複数のフォトインタラプタ１２を基板１１上
に配置し、その上に緩力材１３を介して押釦シート１４
を被覆配置する。押釦シート１４の上側表面には個々の
押釦に対応する複数の領域１４ａ〜１４ｅが印刷されて
いる。押釦シート１４の押下前は、各フォトインタラプ
タ１２ｂ〜１２ｅの発光部１２１の光は押釦シート１４
の面で反射しても受光部１２２に集まらず、押釦シート
１４が押下されて弾性変形すると、押釦シート１４面で
反射した光は受光部１２２に入光するようになって、押
釦の押下が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種電子機器の入力操
作部に用いられる押釦スイッチ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、各種電子機器の入力操作部に
用いられるスイッチ装置としては押釦式のものが主流と
なっている。この押釦式のスイッチ装置は、例えば図６
に示すように、複数の押釦つまみ１ａ、１ｂ、１ｃ、１
ｄと、個々の押釦つまみ１ａ〜１ｄを上下動可能に保持
する保持基板２と、個々の押釦つまみ１ａ〜１ｄによっ
て押下されることで電気的な接点を閉じるあるいは開く
押釦スイッチ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとを備えて構成さ
れる。なお、保持基板２の各押釦つまみ保持部内にはそ
れぞれ、押釦つまみ１ａ〜１ｄを弾性的に上方へ押し上
げるためのコイルバネ（図示せず）が収納されている。

【０００３】ところで近年、電子機器の多機能化に伴い
押釦スイッチ装置の機能や構造もこれに追従させる必要
が生じてきている。その対策として、例えば発明協会公
開技法の公技番号86-14903には次のような技術が開示さ
れている。これは図７及び図８に示すように、既存の押
釦スイッチ装置４に押釦つまみユニット５を取り付ける
ことで、操作優先度の高い（つまみのサイズの大きい）
押釦の位置を変更したり、各押釦の機能を、押釦上やそ
の周辺に印されている機能名とともに変更する、いった
技術である。

【０００４】すなわち、押釦つまみユニット５は、複数
の押釦つまみ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄと、個々の押釦つ
まみ６ａ〜６ｄを上下動可能に保持する保持基板７とか
らなり、要するに既存のスイッチ装置４から押釦スイッ
チ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを除いたものと等価な構造と
なっている。そしてこの押釦つまみユニット５は、既存
の押釦スイッチ装置４の保持基板２に設けた取付用の係
合突起８ａ、８ｂを介して押釦スイッチ装置４に装着さ
れる。またこの押釦つまみユニット５は、表裏を入り代
えて既存の押釦スイッチ装置４に装着することもでき
る。

【０００５】この押釦つまみユニット５があれば既存の
押釦スイッチ装置を、３つの状態、つまり押釦つまみユ
ニット５を装着しない状態、押釦つまみユニット５の一
方面を上にしてこれを装着した状態、及び押釦つまみユ
ニット５の他方面を上にしてこれを装着した状態の間で
切り替えて使用することが可能になる。これにより、各
状態ごとに操作優先度の高い（つまみのサイズが大き
い）押釦の位置を切り替えることができる。

【０００６】また、この押釦つまみユニット５を用いる
場合、既存の押釦スイッチ装置４に、現在前記３つの状
態のうちのどの状態が設定されているかを検出する手段
と、検出した結果に応じて各押釦の割り当て機能をスイ
ッチ装置内部で切り替え設定する手段を付加すれば、一
つの押釦スイッチ装置を機能的にまったく異なる複数の
装置として使用できるようになる。

【０００７】しかしながら、上述した従来の押釦スイッ
チ装置は、機械的な接点構造を主体としているだけに機
械的な故障が生じる可能性が高く、また装置全体のサイ
ズ（厚さ）や重量も大きくなりがちである。その上、多
機能化のため前述したような押釦つまみユニット５を付
加すると、装置全体のサイズ（厚さ）及び重量は益々増
大し、美観を損ねることにもなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の押釦
スイッチ装置では、機械的故障の懸念があり、また可及
的に薄型化・軽量化が困難である。その上、多機能化を
目指すとさらにその問題は深刻化する傾向を呈すると言
う問題があった。

【０００９】本発明はこのような課題を解決するための
ものであり、機械的な故障発生率の大幅な改善、装置の
薄型・軽量化の実現、さらには多機能化に伴う問題の一
掃を図ることのできる押釦スイッチ装置の提供を目的と
している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の押釦スイッチ装
置は上記した目的を達成するために、個々のスイッチ機
能に対応する、発光部及び受光部からなる光検出器の群
を配置し、これら光検出器群の上に所定の間隙を挟ん
で、押釦の絵柄を一方面に印した反射材を被覆配置する
ともに、前記反射材が局所的に押下されたときほぼこの
押下領域が変形してこの押下領域の反射材面が前記光検
出器に接近するよう構成し、且つ前記反射材面が前記光
検出器に接近した状態で前記押下領域に対向配置された
前記光検出器の前記発光部の光を前記反射材面で反射し
て前記受光部に入光せしめるように構成したことを特徴
としている。

【００１１】

【作用】本発明では、反射材が押下される前の定位置に
ある時、各光検出器の発光部から発光された光は反射材
で反射した後、そのほとんどが受光部以外の地点に到達
し、反射材が指などによって押下されると、この押下領
域が変形して反射材面が光検出器に接近し、この光検出
器の発光部の光が反射材面で反射して受光部に入光す
る。これにより当該光検出器に対応するスイッチ機能が
オンされる。このように本発明の押釦スイッチ装置は、
機械的な接点構造を用いずに、光結合によって押釦を押
す行為の検出を行っている。したがって、従来のような
機械的な接点構造を要する装置に比べ、故障が少なく、
しかも薄型で軽量の押釦スイッチ装置を実現することが
できる。また、押釦スイッチ装置の多機能化をこの装置
の利点を損うこと無く実現することも可能になる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１３】図１は本発明に係る一実施例の押釦スイッ
チ装置の全体的な構成を分解して示す斜視図、図２は図
１の部分的な断面図である。

【００１４】これらの図において、１１はフォトインタ
ラプタ１２の群を平面上に配置（埋設）して構成される
基板である。この基板１１において、大多数のフォトイ
ンタラプタ１２…の先端は基板１１の表面に対してほぼ
フラットに配され、一部のフォトインタラプタ１２ａだ
けはその先端を基板１１の表面より突出させるようして
他のフォトインタラプタ１２より高い位置に配してい
る。そして各フォトインタラプタ１２の光軸Ａは基板１
１表面に対してそれぞれ共通の傾斜角度を持つように設
定されている。

【００１５】基板１１上には緩力材１３が積層配置され
ている。緩力材１３には基板１１に配設されたフォトイ
ンタラプタ１２の光路を妨げないよう各フォトインタラ
プタ１２とほぼ対向する位置にそれぞれ開口１３ａが開
設されている。また緩力材１３の上には所定の隙間を挟
んで押釦シート１４が平行に被覆配置されている。この
押釦シート１４は指でこれを押した際に指の形状に沿っ
て容易に弾性変形し得る程度の弾性材料からなる。この
押釦シート１４の基板１１側表面はフォトインタラプタ
１２の光を反射する部位となる。このため、押釦シート
１４の基板１１側表面の色は光の反射率にバラツキが生
じないよう均一とされている。また押釦シート１４の反
対面（上側表面）には、個々の押釦に対応する複数の領
域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅが印刷され
ている。個々の領域１４ａ〜１４ｅはそれぞれ、ひとつ
あるいは複数のフォトインタラプタ１２を平面上におい
て含んだかたちでこれと対応付けられている。

【００１６】図３は各フォトインタラプタ１２とその周
辺部分の回路構成を示した図である。同図及び図２に示
すように、各フォトインタラプタ１２ａ〜１２ｅはそれ
ぞれ、発光ダイオード等の発光部１２１とフォトトラン
ジスタ等の受光部１２２からなる。発光部１２１は、電
源電圧Ｖccから抵抗Ｒ１を介して得た駆動電圧によって
駆動（発光）される。受光部１２２は、発光部１２１か
らの光信号をベース表面で受光することでコレクタ−エ
ミッタ間を導通状態にし、これによりコレクタと抵抗Ｒ
２との間から引き出された出力端子ａ〜ｅの電圧を下げ
るように作用する。各出力端子ａ〜ｅの電圧はそれぞ
れ、図示しない入力制御回路によって監視されている。
入力制御回路は、その端子電圧が一定のレベル以下にな
った時に、該当するフォトインタラプタ１２ａ〜１２ｅ
に予め対応付けられたコードデータを入力データとして
生成する。

【００１７】次に本実施例の押釦スイッチ装置の動作に
ついて説明する。

【００１８】図２に示すように、押釦シート１４が指な
どによって押下される前の定位置にある時は、１２ａを
除く各フォトインタラプタ１２ｂ〜１２ｅの発光部１２
１から発光された光は押釦シート１４の面で反射した
後、緩力材１３の表面、その他に到達し、受光部１２２
にその反射光が集中的に集まらないようにしている。し
たがって、この場合、図４（Ａ）に示すように、１２ａ
を除く各フォトインタラプタ１２ｂ〜１２ｅの出力端子
ｂ〜ｅの電圧は電源電圧Ｖccに近い値となり、入力は発
生しない。

【００１９】また図５に示すように、押釦シート１４が
指で押下されると、押釦シート１４は指の形状に沿って
緩力材１３とともに弾性変形し、押釦シート１４の裏面
は一部のフォトインタラプタ（特に１２ｃ、１２ｄ）と
接近する。これにより、押釦シート１４面で反射したフ
ォトインタラプタ１２ｃ、１２ｄの発光部１２１からの
光のほとんどは対応する受光部１２２に入光し、この結
果、フォトインタラプタ１２ｃ、１２ｄの出力端子の電
圧が低下する。このときの各フォトインタラプタの出力
端子電圧の例を図４（Ｂ）に示す。同図に示すように、
この時、フォトインタラプタ１２ｃ、１２ｄの出力端子
ｃ、ｄの電圧は所定レベルＶｂ以下となる。入力制御回
路はこれを検出することで、フォトインタラプタ１２
ｃ、１２ｄに対応付けられたコードデータを入力データ
として発生する。

【００２０】ところで、図２乃至図５に示す１２ａのフ
ォトインタラプタは、押釦シート１４が押下前の定位置
にある時から発光部１２１の光が押釦シート１４で反射
して受光部１２２に入光するように高さ的な条件を設定
している。なお、図には示されないが、この装置にはこ
れと同じ設置条件のフォトインタラプタが複数箇所に設
けられている。

【００２１】本実施例では、この１２ａに代表される特
定のフォトインタラプタを用いて、押釦シート１４の種
類を識別し、この識別結果に基づいて他の一般のフォト
インタラプタ１２に割り当てる入力データの設定・切替
えを例えばソフトウェア上で行っている。このため、押
釦シート１４には、前記特定のフォトインタラプタのう
ち、ひとつを除いた各フォトインタラプタの発光部から
の光を受光部に入光させないような構造を付加する必要
がある。そこで、本実施例では、前記ひとつを除いた特
定のフォトインタラプタと対向する領域に発光部からの
光を吸収しやすい色の塗料を塗布している。

【００２２】したがって、本実施例の押釦スイッチ装置
によれば、押釦シート１４を指などで押下してこれに変
形を与え、フォトインタラプタ１２の光の反射方向を変
えることでスイッチ機能を働かせることを基本動作原理
としているので、機械的な接点構造を要する従来装置に
比べ、可及的に故障が少なく、しかも薄型・軽量の押釦
スイッチ装置を実現することができる。また、装置に取
り付ける押釦シート１４の種類を交換するだけで、個々
のフォトインタラプタ１２と入力データとの対応関係を
自動的に切替えることができ、一つの押釦スイッチ装置
を機能的に異なる複数の押釦スイッチ装置として利用す
ることができる。さらに、本実施例の押釦スイッチ装置
は、押釦シート１４に各押釦の領域を印刷してなるもの
であるため、個々の押釦のサイズや形状の自由度が増
し、各押釦の優先度の視認性を高めることもできる。

【００２３】なお、本実施例では、押釦シート１４がフ
ォトインタラプタ１２に接近した状態で押下領域に対向
配置されているフォトインタラプタ１２の発光部１２１
の光を押釦シート１４面で反射して受光部１２２に入光
せしめるように構成したが、押釦シート１４がフォトイ
ンタラプタ１２に接近すると、それまで受光部１２２に
入光していた発光部１２１の光が他の位置に外れ、この
結果、押釦の押下を検出するような構成にしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の押釦スイッ
チ装置によれば、反射材を指などで押下してこれに変形
を与え、光検出器の光の反射方向を変えるだけでスイッ
チ機能を働かせるようにしたので、機械的な接点構造を
要する従来装置に比べ、可及的に故障が少なく、しかも
薄型・軽量の押釦スイッチ装置を実現することができ
る。 また、反射材の種類を識別する機能と、識別した
反射材の種類に応じて各スイッチの割り当て機能を切り
替え設定する機能を付加することで、一つの押釦スイッ
チ装置を機能的に異なる複数の押釦スイッチ装置として
利用することができる。 さらに、本発明によれば、反
射材に押釦の絵柄を印す構造であるため、個々の押釦の
サイズや形状の自由度が増し、各押釦の優先度の視認性
を高めることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の押釦スイッチ装置の全
体的な構成を分解して示す斜視図である。

【図２】図１の押釦スイッチ装置の部分的な断面図であ
る。

【図３】各フォトインタラプタとその周辺部分の回路構
成を示した図である。

【図４】各フォトインタラプタの出力端子の電圧を示す
図である。

【図５】図１の押釦スイッチ装置の押釦を押下した様子
を示す断面図である。

【図６】従来の押釦スイッチ装置を示す部分的な断面図
である。

【図７】従来の押釦スイッチ装置を多機能化する方法に
ついて説明するための断面図である。

【図８】図７の斜視図である。

【符号の説明】

１１…基板、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、
１２ｅ…フォトインタラプタ、１３…緩力材、１３ａ…
開口、１４…押釦シート、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１
４ｄ、１４ｅ…押釦の領域、１２１…発光部、１２２…
受光部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 個々のスイッチ機能に対応する、発光部
   及び受光部からなる光検出器の群を配置し、これら光検
   出器群の上に所定の間隙を挟んで、反射材を被覆配置す
   るともに、前記反射材が局所的に押下されたときほぼこ
   の押下領域が変形してこの押下領域の反射材面が前記光
   検出器に接近するよう構成し、且つ前記反射材面が前記
   光検出器に接近した状態で前記押下領域に対向配置され
   た前記光検出器の前記発光部の光を前記反射材面で反射
   して前記受光部に入光せしめるように構成したことを特
   徴とする押釦スイッチ装置。
2. 【請求項２】 個々のスイッチ機能に対応する、発光部
   及び受光部からなる光検出器の群を配置し、これら光検
   出器群の上に所定の間隙を挟んで、押釦の絵柄を一方面
   に印した反射材を被覆配置するともに、前記反射材が局
   所的に押下されたときほぼこの押下領域が変形してこの
   押下領域の反射材面が前記光検出器に接近するよう構成
   し、且つ前記反射材面が平らな状態では前記各光検出器
   はそれぞれ光結合状態にあり、前記反射材面が前記光検
   出器に接近した状態では前記押下領域に対向配置された
   前記光検出器の光結合状態が解除されるように構成した
   ことを特徴とする押釦スイッチ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の押釦スイッチ装
   置において、 前記反射材は、平面上において前記光検出器の群を個々
   の光検出器ごとに及び／又は複数の光検出器ごとに分割
   するように、個々の前記押釦に相当する領域を設定して
   なることを特徴とする押釦スイッチ装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の押釦スイッチ装置におい
   て、 前記光検出器の群の一部は、前記反射材面との間の距離
   変化に拘らず、前記発光部の光が常に前記受光部に入光
   されるように構成されていることを特徴とする押釦スイ
   ッチ装置。
5. 【請求項５】 請求項１または４記載の押釦スイッチ装
   置において、 前記光検出器と対向する側の前記反射材面の一部の領域
   は、前記光検出器と前記反射材面との間の距離変化に拘
   らず、前記光検出器の前記発光部からの光を前記受光部
   に入光させないように処理が施されていることを特徴と
   する押釦スイッチ装置。
6. 【請求項６】 請求項１または２記載の押釦スイッチ装
   置において、 前記光検出器の群と前記反射材との間には、個々の前記
   光検出器の光を通過させるための開口群を有する緩力材
   が介在していることを特徴とする押釦スイッチ装置。