JPH08241658A - 光検知型スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品数が少なく小型化でき、機構が単純で信
頼性に優れた光センサスイッチを得る。 【構成】 少なくとも１個の発光ダイオード９と、複数
個の光センサ４Ａ〜４Ｄと、発光ダイオード９からの光
を反射光Ｒ１〜Ｒ４として分岐して複数個の光センサ４
Ａ〜４Ｄに伝達する導光体２と、揺動自在なキートップ
５と、該キートップ５の揺動に伴い位置移動して、反射
光Ｒ１〜Ｒ４の光センサ４Ａ〜４Ｄに至る光路を開通あ
るいは遮断させる遮光板１３Ａ〜１３Ｄを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光検知型スイッチに関
し、特に、自動車等に実装する光検知型スイッチに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの輸送機器においては、電装
品や電装回路の作動制御を行うスイッチが多数組み込ま
れている。このような多数のスイッチに対してそれぞれ
個別のキートップを配設するのが常であったが、このよ
うな構成では、キートップの操作が煩雑である上、スイ
ッチの小型化ができない等の問題点があった。そこで、
１個のキートップを様々な方向に押すと、キートップが
揺動して多回路をスイッチする構成が開発されるに至っ
た。そして、このような揺動型キートップに適用される
スイッチとして、従来、例えば電装系に実装されて電流
を断続できる有接点（コンタクト）の構成が多用されて
きた。しかしながら、このような有接点型スイッチは、
コンタクト部分の磨耗や表面汚染による接触不良をはじ
め、コンタクト部分の破損による故障発生といった欠点
がある。そのため、無接点型の非接触スイッチが採用さ
れるに至っている。

【０００３】このような無接点型の非接触スイッチの代
表的な例として、特開昭６１―２５３７２７号公報で開
示されている、光検知式の押釦スイッチがある。この構
成を図１４に基づき説明すると、この光検知式の押釦ス
イッチは、１個の押釦１０２あるいは１０３を多段階に
押込操作することによって、様々な形状の遮光板１０
６、１４２などを移動させて、ひとつの回路に１対づつ
設けた発光ダイオードＬＥＤと光センサＰＴの間に挿入
し、光センサの出力に応じた多種類の操作が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この構成に
よれば１回路につき１対の発光ダイオードＬＥＤと光セ
ンサＰＴを用いるものであるから、多回路の操作を行う
スイッチでは、複数対の発光ダイオードＬＥＤと光セン
サＰＴが必要になり、スイッチの小型化が難しい上、コ
スト面で不利である。さらに、多段階に押込操作をする
ためのアクション機構１３０をはじめ、他の構成部品の
形状も複雑で、しかも部品点数が非常に多いため、量産
性に乏しい上、機構が壊れやすいなどの問題点があっ
た。本発明はこのような課題や欠点を解決するためなさ
れたもので、その目的は部品数が少なく小型化でき、機
構が単純で信頼性にすぐれ、かつ量産に適する光検知型
スイッチを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を実現するため
本発明に係る光検知型スイッチは、少なくとも１個の発
光ダイオードと、複数個の光センサと、前記発光ダイオ
ードからの光を分岐して複数個の光センサに伝達する導
光体と、揺動自在なキートップと、該キートップの揺動
にともない位置移動して、前記光の光センサに至る光路
を開通あるいは遮断させる遮光板を備えて構成したこと
を特徴とする。あるいは前記遮光板に、前記光を前記光
センサに通過させる透過孔を備えて構成したことを特徴
とする。

【０００６】あるいは、揺動自在なキートップと、少な
くとも１個の発光ダイオードと、複数個の光センサと、
前記発光ダイオードからの光を分岐して前記複数個の光
センサに伝達する導光体と、前記導光体と前記複数個の
光センサ間に存在して、前記光の分岐方向に向かう透過
孔を有する弾性体とを備え、前記弾性体は前記キートッ
プの揺動にともない該キートップに直接または間接に押
圧されると変形し、前記透過孔の位置を移動させる構成
としたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明に係る光検知型スイッチでは、導光体が
１個の発光ダイオードからの光を分岐して複数の光セン
サに伝達し、一方、キートップの揺動にともない遮光板
または弾性体が位置移動あるいは変形して、前記光の光
センサに至る光路を開通あるいは遮断させる。この光路
の開通あるいは遮断によって発生する光検出電流の変化
に基づいて、複数の回路のオンオフがなされる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例を添付図面に
基づいて説明する。図１は本発明に係る光検知型スイッ
チの一実施例の分解斜視図である。また図２は、図１に
示す光検知型スイッチの全体斜視図である。

【０００９】本発明に係る光検知型スイッチ１は、１つ
のキートップで４種類の回路のスイッチ操作を行うもの
で、揺動自在に設けられたキートップ５、該キートップ
５に連設されて図中下方に伸びる揺動体３、揺動体３に
巻装されて該揺動体３の揺動を支え、かつ揺動体３を揺
動状態から現状復帰させるためのスプリング８、スプリ
ング８を支えるとともに、揺動体３の揺動方向をガイド
するハウジング７、揺動体３の下方に配設された十字形
の導光体２、導光体２の中心下方に固定され、上方に投
光する発光ダイオード９、導光体２の十字形の各枝に隣
接してそれぞれ配設された４個の光センサ４Ａ、４Ｂ、
４Ｃ、４Ｄ、導光体２および発光ダイオード９ならびに
４個の光センサ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが取付けられた
ロアーカバー１０を備えて構成される。

【００１０】ハウジング７の上端には、断面が略円形の
突起部７Ａが設けられ、突起部７Ａの中心には直径方向
（図中、水平方向）に伸びる十字状のスリット７Ｂが穿
設されている。スリット７Ｂは下方に向かって傾斜した
傾斜面７Ｃに形成されるとともにスリット７Ｂ中央が円
形に開口されている。揺動体３は上部が軸方向に伸びる
管状の支持軸３Ａと、支持軸３Ａ下端に軸方向に垂直に
取付けられた四角板３Ｂと、該四角板３Ｂの四辺の略中
央に垂下して設けられた、４個の遮光板１３Ａ〜１３Ｄ
を備えている。遮光板１３Ａ〜１３Ｄはそれぞれキート
ップ５の揺動に伴って後述する導光体２の各枝部２Ａ〜
２Ｄの端面２１Ａ〜２１Ｄと光センサ４Ａ〜４Ｄとの間
に形成される光路間に挿入可能に設けられ（図５、６参
照）、端面２１Ａ〜２１Ｄから放出される光を遮断す
る。支持軸３Ａの内側には下端から上端まで導光用貫通
孔３Ｃが穿孔され、導光用貫通孔３Ｃの上端がキートッ
プ５の中央に設けられたイルミネーション部６に連通接
続されている。支持軸３Ａは前記ハウジング７の、中央
が円形に開口されたスリット７Ｂを貫通して設けられ、
かつ該スリット７Ｂ内を揺動可能な太さを有している。
スプリング８は、操作者の操作によって十字方向に揺動
したキートップ５および揺動体３を復帰させるためのも
のである。

【００１１】図３は、図１に示す導光体２の外観斜視図
であり、図４はその断面図である。導光体２は、光検知
型スイッチに組み込まれる発光ダイオードの数を減らす
ものであり、光学的に透明な材質（アクリル等）で枝部
が十字形などになるよう形成される。図３に示すよう
に、導光体２は入射光Ｉ１を反射して各枝部２Ａ〜２Ｄ
に均等に分配するよう設計された反射面２０Ａ〜２０Ｄ
を持ち、発光ダイオード９からの光を分岐させ各枝部２
Ａ〜２Ｄの端面２１Ａ〜２１Ｄから放射光Ｒ１〜Ｒ４を
放出する。一方、導光体２を上方に透過した透過光Ｔ１
は、支持軸３Ａの内側の導光用貫通孔３Ｃに導入され
る。

【００１２】この導光体２は、分岐の数を任意に設定す
ることで、１個の発光ダイオードによって複数の発光ダ
イオードと同様の機能を持たせることができ、さらに経
時変化が無く初期特性を維持できるため信頼性に優れ、
さらに一体成形で製造可能なため量産性に優れるもので
ある。

【００１３】導光体２の端面２１Ａ〜２１Ｄから放出さ
れた放射光Ｒ１〜Ｒ４が、端面２１Ａ〜２１Ｄから若干
の距離を隔てて配設されている光センサ４Ａ〜４Ｄにそ
れぞれ入射するよう構成される。

【００１４】図５は、図１に示す光検知型スイッチの非
操作時の断面図である。また図６は、図１に示す光検知
型スイッチの操作時の断面図である。以下、両図に基づ
いて動作を説明する。キートップ５が操作されていない
と、図５に示すようにキートップ５も支持軸３Ａも揺動
しておらず、鉛直状となっている。この状態では、発光
ダイオード９が発した光線は、導光体２で反射され、光
センサ４Ａや４Ｃなど全ての光センサに入射している。
この結果、全ての光センサが検出電流を出力している。

【００１５】このとき、揺動体３の下部の遮光板１３Ａ
〜１３Ｄは全て上方に位置し、よって遮光板１３Ａ〜１
３Ｄが反射光を遮断することはない。一方、導光体２を
上方に透過した透過光Ｔ１は、支持軸３Ａの内側の導光
用貫通孔３Ｃに導入され、導光用貫通孔３Ｃを通ってキ
ートップ５中央のイルミネーション部６を照らす。

【００１６】ついで図６に示すように、キートップ５が
操作されると、キートップ５と支持軸３Ａが揺動し、傾
斜する。このとき、支持軸３Ａはスリット７Ｂによって
ガイドされて揺動方向が特定され、かつ傾斜面７Ｃによ
って傾きが規制される。この結果、揺動体３の下部の特
定の遮光板、例えば遮光板１３Ａが導光体２と接触しな
い状態まで下方に降り、よって遮光板１３Ａが導光体２
の枝部２Ａの端面２１Ａから放出される反射光を遮断す
る。したがって光センサ４Ａへの光入射は遮断され、光
センサ４Ａの検出電流の出力が停止する。この検出電流
出力の停止に基づき、スイッチ操作がなされる。なお、
キートップ５の揺動によって例えば遮光板１３Ａが導光
体２と接触しないようにするのは、接触によって導光体
２が位置ずれしたり導光体２端面が傷つく等の損傷を防
止するためであり、例えば損傷によって導光体２からの
放射光が散乱されることを防止する。

【００１７】図７は、本発明に係る光検知型スイッチの
別の実施例の要部斜視図である。なお、本実施例では、
先の実施例が光の遮断によりスイッチ操作の特定を行っ
ていたのに対し、光透過によりスイッチ操作の特定を行
うよう構成されている。図８は、図７の光検知型スイッ
チの非操作時の動作説明図である。また図９は、図７の
光検知型スイッチの操作時の動作説明図である。この実
施例では前記同様、光検知型スイッチ２１が１つのキー
トップで４種類の回路のスイッチ操作を行っており、各
遮光板、例えば遮光板１３Ａに透過孔３０Ａを設けた構
成となっている。透過孔３０Ａは遮光板１３Ａの先端側
に設けられ、その位置は、キートップ（図示しない）が
非操作時においては、発光ダイオード９からの光線が導
光体２で反射されて枝部２Ａから放射され、光センサ４
Ａに至る反射光Ｒ１を遮断し、またキートップの操作時
においては、反射光Ｒ１を通過させるよう形成されてい
る。すなわち、各遮光板は、キートップが非操作時の定
常状態においては導光体２の各枝部２Ａ〜２Ｄ（図３参
照）と光センサ４Ａとの光路間に挿入されている。

【００１８】したがって、非操作時において、図８のよ
うに透過孔３０Ａは反射光Ｒ１が光センサ４Ａに至る光
路から外れて位置し、反射光Ｒ１の光センサ４Ａへの入
射を阻止する。よって光センサ４Ａからの光検出出力は
ない。これは、他のすべての反射光Ｒ２〜Ｒ４および光
センサ４Ｂ〜４Ｄについても同様である。つぎに図９の
示すように、キートップが操作されて揺動すると、揺動
方向と対角方向の遮光板、例えば遮光板１３Ａが上昇
し、透過孔３０Ａも上方に移動して、反射光Ｒ１が光セ
ンサ４Ａに至る光路内に位置するようになり、反射光Ｒ
１を光センサ４Ａへ入射させる。よって光センサ４Ａか
らは光検出出力が発生する。一方、他のすべての反射光
Ｒ２〜Ｒ４および光センサ４Ｂ〜４Ｄについては、光路
遮断がいぜん成立しているから、光センサ４Ｂ〜４Ｄか
らの光検出出力の発生はない。これによって、４種類の
回路のスイッチのうち、操作された１個だけが特定さ
れ、駆動されることになる。

【００１９】図１０は、本発明に係る光検知型スイッチ
のさらに別の実施例の要部斜視図であり、前記同様に１
つのキートップで４種類の操作を行う。この実施例にお
ける光検知型スイッチ４１は前記遮光板にかわり、光の
分岐方向に透過孔１８Ａ〜１８Ｄを有する弾性体１５Ａ
〜１５Ｄが光路遮断を行う。図１１は、図１０に示す光
検知型スイッチ４１の非操作時における断面図である。
図１２は、図１０に示す弾性体の非操作時の状態を説明
する断面図である。また図１３は、図１０に示す弾性体
の操作時の状態を説明する断面図である。

【００２０】光検知型スイッチ４１は、ハウジング４７
内に摺回動自在に埋め込まれた軸受球４９を中心に揺動
可能なキートップ４５と、キートップ４５裏面に当接し
て、キートップ４５の揺動にともない上下移動する４個
のピストン４６Ａ〜４６Ｄを備え、さらにハウジング４
７の下方に固定された基板４８上に、４本の枝部を有す
る導光体２を配設して構成されている。導光体２の中央
下部には発光ダイオード９が組み込まれ、また導光体２
の４本の枝部先端からそれぞれ離れて、光センサ４Ａ〜
４Ｄが配設されている。さらに、この導光体２の枝部先
端から光センサ４Ａ〜４Ｄまでの空間に、４個の弾性体
１５Ａ〜１５Ｄが、基板４８とピストン４６Ａ〜４６Ｄ
間にはめこまれるように配設されている。

【００２１】弾性体１５Ａ〜１５Ｄは、ゴム等の材質に
よりバネ作用と光路遮断の両方の機能が付与されたもの
で、図１０あるいは図１１に示すようにドーム状に形成
されている。例えば弾性体１５Ａにつき説明すると、図
１２に示すようにドーム状の内部には基板４８の方向に
向かって突出した遮蔽部１６Ａを有し、またドーム状の
周壁を形成するバネ部１７Ａには光を水平方向に通過さ
せる一対の透過孔１８Ａを有する。弾性体１５Ａの上端
に外力が加わらないとき、図１２のように導光体２から
の反射光Ｒ１は透過孔１８Ａを通過する。キートップ４
５が操作されて揺動すると、キートップ４５の揺動に伴
って例えばピストン４６Ａが押し下げられ、ドーム状の
弾性体１５Ａが図１３に示すように上方から押圧力Ｆを
受けて変形する。これにより、弾性体１５Ａはバネ部１
７Ａが歪み、遮蔽部１６Ａが下降する結果、光路が遮断
されることになり、反射光Ｒ１は遮られて光センサ４Ａ
に届かなくなる。このように、本実施例は弾性体の変形
により反射光の光センサに至る光路を開通あるいは遮断
させてスイッチイングを行うものである。

【００２２】ところで、導光体の分岐数が多くなると、
枝１本あたりの光量が減少するため、端面からの放射光
が弱くなってしまう。したがって、端面からの放射光を
増強する目的で、発光ダイオードからの光入射部分と、
端面以外の部分に塗装などを施すことも有効である。な
お、上記各実施例では、導光体は発光ダイオードからの
光を反射光として複数個の光センサに分岐するものとし
て記載したが、このような導光体に代わって例えば多数
本の光ファイバを束ねて形成したファイバアレイの一端
を放射状に開くように折曲し、かつ折曲した先端側にそ
れぞれ光センサを配置することにより、発光ダイオード
からの光を透過光として光センサに入射させてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る光検知
型スイッチは、１個の発光ダイオードからの光を分岐し
て複数の光センサに伝達する導光体と、キートップの揺
動にともない位置移動して、前記光の光センサに至る光
路を開通あるいは遮断させる遮光板または弾性体を備え
て構成するものであるから、１個の発光ダイオードを用
いて複数の回路のオンオフが実現される。しかも、部品
数が少ないゆえに小型化でき、機構が単純ゆえに故障が
少なく信頼性にすぐれ、かつ量産に適するという効果を
備えるので、よってその産業上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光検知型スイッチの一実施例の分
解斜視図である。

【図２】図１に示す光検知型スイッチの全体斜視図であ
る。

【図３】図１に示す導光体の外観斜視図である。

【図４】図３に示す導光体の側面図である。

【図５】図１に示す光検知型スイッチの非操作時の断面
図である。

【図６】図１に示す光検知型スイッチの操作時の断面図
である。

【図７】本発明に係る光検知型スイッチの別の実施例の
要部斜視図である。

【図８】図７の光検知型スイッチの非操作時の動作説明
図である。

【図９】図７の光検知型スイッチの操作時の動作説明図
である。

【図１０】本発明に係る光検知型スイッチのさらに別の
実施例の要部斜視図である。

【図１１】図１０の光検知型スイッチの非操作時におけ
る断面図である。

【図１２】図１０に示す弾性体の非操作時の状態を説明
する断面図である。

【図１３】図１０に示す弾性体の操作時の状態を説明す
る断面図である。

【図１４】従来の押釦スイッチの分解斜視図である。

【符号の説明】 １ 光検知型スイッチ ２ 導光体 ３ 揺動体 ３Ａ 支持軸 ３Ｃ 導光用貫通孔 ４Ａ〜４Ｄ 光センサ ５ キートップ ６ イルミネーション部 ７ ハウジング ７Ａ 突起部 ７Ｂ スリット ８ スプリング ９ 発光ダイオード １０ ロアカバー １３Ａ〜１３Ｄ 遮光板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１個の発光ダイオードと、複
   数個の光センサと、前記発光ダイオードからの光を分岐
   して複数個の光センサに伝達する導光体と、揺動自在な
   キートップと、該キートップの揺動にともない位置移動
   して、前記光の光センサに至る光路を開通あるいは遮断
   させる遮光板を備えて構成したことを特徴とする光検知
   型スイッチ。
2. 【請求項２】 前記遮光板に、前記光を前記光センサに
   通過させる透過孔を備えて構成したことを特徴とする請
   求項１記載の光検知型スイッチ。
3. 【請求項３】 揺動自在なキートップと、少なくとも１
   個の発光ダイオードと、複数個の光センサと、前記発光
   ダイオードからの光を分岐して前記複数個の光センサに
   伝達する導光体と、前記導光体と前記複数個の光センサ
   間に存在して、前記光の分岐方向に向かう透過孔を有す
   る弾性体とを備え、前記弾性体は前記キートップの揺動
   にともない該キートップに直接または間接に押圧される
   と変形し、前記透過孔の位置を移動させる構成としたこ
   とを特徴とする光検知型スイッチ。