スイッチ装置
【課題】光源を追加したり、専用の制御回路を追加したりすることなく、なされた操作に基づいて機械的に照明によるフィードバックを行うことができるスイッチ装置を提供する。
【解決手段】スイッチ装置１は、主に、光を出射するＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２から出射された光を内部に伝達させるライトガイド１０と、ライトガイド１０になされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行ってライトガイド１０との接触面積を増加させ、ライトガイド１０の内部に伝達する光を、自身の内部に伝達させて光の進行方向をライトガイド１０の表面方向に変更させる光路変更部２４と、押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるタクトＳＷ３０と、を備える。
【解決手段】スイッチ装置１は、主に、光を出射するＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２から出射された光を内部に伝達させるライトガイド１０と、ライトガイド１０になされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行ってライトガイド１０との接触面積を増加させ、ライトガイド１０の内部に伝達する光を、自身の内部に伝達させて光の進行方向をライトガイド１０の表面方向に変更させる光路変更部２４と、押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるタクトＳＷ３０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、半透明のカバーと、カバーの下に設けられたタッチパッドと、タッチパッドの下に設けられた発光層と、を備えたタッチパッド装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このタッチパッド装置は、さらに、なされた操作を検出するようにタッチパッドを制御するタッチパッドセンサコントローラと、発光するように発光層を制御する照明コントローラと、を備えている。照明コントローラは、タッチパッドコントローラに接続され、操作がなされた位置に関する情報がタッチパッドコントローラから照明コントローラに出力される。照明コントローラは、この位置に関する情報に応じて発光層を発光させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１２１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のタッチパッド装置は、照明コントローラによる電子制御により、操作された位置の発光が制御されるので、処理能力の高いＣＰＵ（Central Processing Unit）を使用しなければならず製造コストが高くなる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、光源を追加したり、専用の制御回路を追加したりすることなく、なされた操作に基づいて機械的に照明によるフィードバックを行うことができるスイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、光を出射する光源と、光源から出射された光を内部に伝達させるライトガイドと、ライトガイドになされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行ってライトガイドとの接触面積を増加させ、ライトガイドの内部に伝達する光を、自身の内部に伝達させて光の進行方向をライトガイドの表面方向に変更させる光路変更部と、押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるスイッチ部と、を備えたスイッチ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光源を追加したり、専用の制御回路を追加したりすることなく、なされた操作に基づいて機械的に照明によるフィードバックを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るスイッチ装置の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。
【図２】図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る光路変更部の上面図であり、（ｂ）は、光路変更部の側面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、押し下げ操作の前後で光の進行方向が変更される様子を説明するための模式図である。
【図３】図３（ａ）は、第２の実施の形態に係るスイッチ装置の要部断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、押し下げ操作の前後で光の進行方向が変更される様子を説明するための模式図である。
【図４】図４は、第３の実施の形態に係るスイッチ装置１の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係るスイッチ装置は、光を出射する光源と、光源から出射された光を内部に伝達させるライトガイドと、ライトガイドになされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行ってライトガイドとの接触面積を増加させ、ライトガイドの内部に伝達する光を、自身の内部に伝達させて光の進行方向をライトガイドの表面方向に変更させる光路変更部と、押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるスイッチ部と、を備える。
【００１１】
[第１の実施の形態]
（スイッチ装置１の構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るスイッチ装置の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。なお、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
このスイッチ装置１は、一例として、車両に搭載され、押し下げ操作前には、照明されていなかった後述するフィードバックマーク１９ａが、押し下げ操作後に照明されることで、操作者に操作を受け付けたことをフィードバックする、つまり、操作フィードバックを操作者に与えるように構成されている。なお、本実施の形態に係るスイッチ装置１は、一例として、車両に取り付けられるが、これに限定されない。また、以下における押し下げ操作前とは、押し下げ操作を行う前を示し、押し下げ操作後とは、押し下げ操作を行って光路変更部２４が最も押しつぶれている時点を示すものとする。
【００１３】
スイッチ装置１は、主に、光を出射する光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）１２と、ＬＥＤ１２から出射された光を内部に伝達させるライトガイド１０と、ライトガイド１０になされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行ってライトガイド１０との接触面積を増加させ、ライトガイド１０の内部に伝達する光を、自身の内部に伝達させて光の進行方向をライトガイド１０の表面方向に変更させる光路変更部２４と、押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるスイッチ部としてのタクトＳＷ３０と、を備える。
【００１４】
また、スイッチ装置１は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ライトガイド１０の表面１００に接着剤１４を介してシート１６が設けられている。
【００１５】
スイッチ装置１は、例えば、図１（ｂ）に示すように、筐体４に形成された凹部４０の底部である設置面４１に配置される。
【００１６】
（ライトガイド１０の構成）
ライトガイド１０は、例えば、表面１００及び裏面１０１が矩形となる板形状を有する。また、ライトガイド１０は、例えば、裏面１０１から突出し、短手方向に伸びる半円柱形状のヒンジ１０２を、ＬＥＤ１２側（図１（ｂ）の紙面左側）に有する。このヒンジ１０２は、ライトガイド１０の短手方向に貫通する開口を備え、その開口には軸２１が挿入されている。この軸２１は、例えば、少なくとも１つの端部が筐体４に取り付けられている。ライトガイド１０は、押し下げ操作に基づいて一方の端部を回転中心として回転する。つまり、ライトガイド１０は、押し下げ操作により、側面１０３側の端部に位置する軸２１を回転軸として回転するように構成されている。
【００１７】
ライトガイド１０は、例えば、光を透過させるアクリル、ポリカーボネート等の合成樹脂を用いて形成される。ライトガイド１０の内部を進行する光は、ライトガイド１０の側面１０４に設けられた反射部材２０と衝突又は相互作用して散乱する（以下では散乱すると記載する。）。
【００１８】
この散乱された光の一部は、シート１６とライトガイド１０との間に形成される空気層５との境界、光路変更部２４とライトガイド１０との間に形成される空気層６との境界、及び側面１０３等に接する空気７との境界で反射する。これは、ライトガイド１０の屈折率が、空気層５、空気層６及び空気７の屈折率よりも大きいので、全反射が起こり易いことに起因している。
【００１９】
シート１６に形成されたマーク１９ｂに対応するライトガイド１０の裏面１０１には、光をマーク１９ｂ方向に散乱させる散乱部材２２が設けられている。この散乱部材２２によって、光の一部は、マーク１９ｂを介してライトガイド１０の外に放出されるので、操作者からは、マーク１９ｂが照明されているように見える。
【００２０】
ここで、反射部材２０及び散乱部材２２は、例えば、アルミニウム、銀等の金属材料、酸化チタン（チタンホワイト）等を用いた塗装、及び光を反射する白色シート等を用いて形成される。
【００２１】
（ＬＥＤ１２の構成）
ＬＥＤ１２は、例えば、車両の電源がオン状態にされると点灯するように構成されている。
【００２２】
ＬＥＤ１２は、例えば、図１（ａ）に示すシート１６の上面視において横中央の線（例えば、I（ａ）-I（ａ）線）を中心線として筐体４の凹部４０の側面４２に設けられている。ＬＥＤ１２の側面４２における位置は、例えば、図１（ｂ）に示すように、ライトガイド１０の側面１０３の中央に向けて光を出射可能な位置である。従って、ＬＥＤ１２から出射された光は、ライトガイド１０のヒンジ１０２側の側面１０３から内部へ進行し、側面１０４に設けられた反射部材２０により散乱する。
【００２３】
この散乱された光の一部が、さらに、散乱部材２２により散乱する。この散乱した光の一部が、臨界角よりも小さい角度で空気層５に入射するので、ライトガイド１０と空気層５の境界で反射せずに、マーク１９ｂを照明する光となる。
【００２４】
このＬＥＤ１２は、例えば、スイッチ装置１を照明する目的で設けられた光源を、照明フィードバックとしても用いている。つまり、スイッチ装置１は、照明用のＬＥＤ１２以外に照明フィードバック用の光源を追加する必要がない。
【００２５】
（シート１６の構成）
シート１６は、例えば、フィルム形状のＰＣ（ポリカーボネート）等の合成樹脂を用いて形成される。このシート１６は、例えば、遮蔽部としての印刷部１８と、透過部としてのフィードバックマーク１９ａ及びマーク１９ｂと、が形成されている。なお、１枚のシートの下に、複数のスイッチ装置が配置される場合、押し下げ操作により局所的にシートが変形しなければ、それぞれの光路変更部２４を弾性変形させることができないので、シート１６は、ポリカーボネートのような局所的な変形が可能な合成樹脂であることが望ましい。
【００２６】
印刷部１８は、印刷によるインクが塗布された領域であり、ライトガイド１０から放出された光を遮蔽する。一方、フィードバックマーク１９ａ及びマーク１９ｂは、インクが塗布されていない領域であるので、ライトガイド１０から放出された光が透過する。
【００２７】
上述したように、ライトガイド１０は、マーク１９ｂに対応する裏面１０１に散乱部材２２が形成されているので、マーク１９ｂが照明される。
【００２８】
一方、フィードバックマーク１９ａに対応する裏面１０１には、光路変更部２４が接触しているが、押し下げ操作前、その面積は小さい。つまり、光路変更部２４に対応するライトガイド１０の領域では、ライトガイド１０の屈折率と、空気層６の屈折率と、によって後述する臨界角が決まるので、ほとんどの光が反射し、フィードバックマーク１９ａは、照明されない。
【００２９】
なお、フィードバックマーク１９ａ及びマーク１９ｂは、ライトガイド１０の表面１００に、直接印刷することで形成されても良い。しかし、例えば、黒色で印刷した場合、ライトガイド１０の内部を反射して印刷部分に到達する光が吸収され、照明の輝度が下がる。一方、本実施の形態のように、ライトガイド１０とシート１６の間に空気層５がある場合、空気層５とシート１６との境界で反射が発生し、ライトガイド１０に進行する光や、ライトガイド１０とシート１６とで反射を繰り返す光が発生するので、光が吸収される場合と比べると、照明の輝度が向上する。なお、空気層５の厚みは、一例として、１μｍ程度である。
【００３０】
（光路変更部２４の構成）
図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る光路変更部の上面図であり、（ｂ）は、光路変更部の側面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、押し下げ操作の前後で光の進行方向が変更される様子を説明するための模式図である。
【００３１】
光路変更部２４は、例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本体２４０と、複数の凸部２４２と、を備えて概略構成されている。光路変更部２４は、一例として、図２（ｃ）に示すように、厚みｈ１が１．５ｍｍであり、押し下げ操作後の厚みｈ２が１．０ｍｍとなる。
【００３２】
また、光路変更部２４は、例えば、図１（ｂ）に示すように、ライトガイド１０とタクトＳＷ３０の間に設けられている。光路変更部２４は、例えば、光が透過し、さらに、弾性を有するシリコンゴム、アクリルゴム等の合成樹脂性ゴムを用いて形成される。光路変更部２４には、例えば、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の光拡散剤が混合されている。光は、主に、この光拡散剤により散乱する。この光路変更部２４の底面には、一例として、ライトガイド１０になされた操作に基づく荷重に対して変形し難い金属材料又は合成樹脂材料等から形成された台座２６が配置されている。なお、光路変更部２４は、例えば、ライトガイド１０等の重さにより、弾性変形し難い材料を用いて形成されるのが望ましい。
【００３３】
光路変更部２４の本体２４０は、例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、表面２４１が正方形となる板形状を有する。その表面２４１には、例えば、円錐形状となる複数の凸部２４２が設けられている。この凸部２４２の先端が、ライトガイド１０の裏面１０１に接触しているので、操作がなされていないときは、凸部２４２がライトガイド１０に接触する接触面積は、表面２４１の面積よりも小さい。これは、操作前に、フィードバックマーク１９ａを照明させないためである。以下では、フィードバックマーク１９ａの照明について説明する。
【００３４】
例えば、ライトガイド１０が、屈折率ｎ１（１．４９０）のアクリルから形成され、光路変更部２４が、屈折率ｎ２（１．４６５）のアクリルゴムから形成されている場合の臨界角θＣは、次のように算出される。
【００３５】
押し下げ操作がなされる前、ライトガイド１０に接触する光路変更部２４の凸部２４２の面積は、わずかであることから、臨界角θＣは、ライトガイド１０と空気層６との屈折率を用いて算出される。従って、スネルの法則より、臨界角θＣは、arcsin（ｎ２／ｎ１）であるから、臨界角θＣは、約４２°（４２．１５５°）と計算される。つまり、ライトガイド１０の内部を反射しながら進行する光は、図２（ｃ）に示す入射角θ１が約４２°よりも小さくならないとライトガイド１０の外に放出されないこととなる。
【００３６】
一方、押し下げ操作がなされた後、光路変更部２４の凸部２４２が弾性変形することでつぶれ、ライトガイド１０と光路変更部２４の接触面積が増大する。この場合の臨界角θＣは、ライトガイド１０と光路変更部２４の屈折率を用いて算出される。従って、スネルの法則より、臨界角θＣは、約８０°（７９．４８９°）と計算される。つまり、ライトガイド１０の内部を反射しながら進行する光は、図２（ｄ）に示す入射角θ２が約８０°よりも小さいものが、光路変更部２４内に進行することとなる。これは、押し下げ操作がなされた場合の光が、押し下げ操作がなされる前の光よりも容易に光路変更部２４内に進行することを意味する。
【００３７】
以上の結果により、ライトガイド１０の屈折率ｎ１と光路変更部２４の屈折率ｎ２は、近いほうが望ましいことが分かる。つまり、スネルの法則より、例えば、ライトガイド１０の屈折率ｎ１と光路変更部２４の屈折率ｎ２が等しい場合、臨界角θＣが９０°となり、光路変更部２４上に達したほとんどの光は、光路変更部２４に進行する。一方、ライトガイド１０の屈折率ｎ１（アクリルの場合１．４９０）と空気層の屈折率ｎ２（１．０００）から算出される臨界角θＣは、前述のように約４２°であるからその差は歴然としている。
【００３８】
光路変更部２４に進行した光は、光路変更部２４内で散乱し、散乱光としてライトガイド１０内に進行する。この散乱光のうち、ライトガイド１０と空気層５により定まる臨界角より入射角が小さくなる光の一部が、フィードバックマーク１９ａを透過するので、操作者からは、フィードバックマーク１９ａが照明されたように見える。続いて、押し下げ操作に必要な操作力Ｆについて説明する。
【００３９】
本実施の形態では、スイッチ装置１の操作力Ｆは、タクトＳＷ３０をオンさせる操作力に加え、光路変更部２４を弾性変形させる力が必要となる。図１（ｂ）に示すように、軸２１（支点）から押し下げ操作（操作力Ｆ）がなされる位置（力点）までの距離をＬ１、軸２１から光路変更部２４までの距離（作用点）をＬ２、距離Ｌ２で得られる力をｆとすると、Ｆ×Ｌ１＝ｆ×Ｌ２の関係が導かれる。この力ｆが、光路変更部２４から受ける反力、及びタクトＳＷ３０をオンするのに必要な操作力、との合力Ｒ以上となる（Ｒ≦ｆ）必要がある。従って、上記の２つの式より、Ｒ×Ｌ２／Ｌ１≦Ｆが成り立つ。今、Ｌ２＜Ｌ１であるから、Ｌ２／Ｌ１は、１よりも小さくなる。よって、操作者は、合力Ｒよりも十分小さい操作力Ｆで、操作感を損なうことなく操作することが可能となる。
【００４０】
（タクトＳＷ３０の構成）
タクトＳＷ３０は、例えば、本体３１と、先端部３２と、を備えて構成される。光路変更部２４及びタクトＳＷ３０は、一例として、フィードバックマーク１９ａの直下に設けられる。
【００４１】
タクトＳＷ３０は、例えば、先端部３２が本体３１側に移動することによりオンとなるスイッチである。このタクトＳＷ３０は、例えば、電気的に接続された電子機器に操作信号を出力するように構成されている。また、このタクトＳＷ３０は、例えば、先端部３２上のライトガイド１０及び光路変更部２４等の質量により、オンとならないようにプリロードが設定されている。よって、タクトＳＷ３０は、一例として、押し下げ操作により、光路変更部２４の厚みがｈ２となるとオンするように構成されている。
【００４２】
なお、スイッチ部は、タクトＳＷ３０に限定されず、荷重を検出する荷重センサ等であっても良い。
【００４３】
以下に、本実施の形態に係るスイッチ装置１の動作について、各図を参照して説明する。
【００４４】
（第１の実施の形態の動作）
・マーク１９ｂの照明
ＬＥＤ１２は、車両の電源がオン状態にされると、点灯する。ＬＥＤ１２から出射された光は、スイッチ装置１のライトガイド１０の側面１０３からライトガイド１０内に進行し、側面１０３の反対側の側面１０４に設けられた反射部材２０により散乱する。
【００４５】
反射部材２０によって散乱した光は、ライトガイド１０と空気層５、空気層６及び空気７との境界等で反射を繰り返し、その一部は、ライトガイド１０の裏面１０１に設けられた散乱部材２２により散乱する。この散乱した光の一部が、ライトガイド１０の屈折率と空気層５の屈折率で決まる臨界角θＣよりも小さい入射角となるので、マーク１９ｂを透過してマーク１９ｂを照明する。
【００４６】
・フィードバックマーク１９ａの照明
操作者は、スイッチ装置１を操作するため、マーク１９ｂ部分を押し下げる。
【００４７】
スイッチ装置１は、この押し下げ操作により、軸２１を回転中心として図１（ｂ）の紙面下側に向かって回転し、ライトガイド１０を介して光路変更部２４を弾性変形させると共に、タクトＳＷ３０の先端部３２を本体３１側に移動させる。
【００４８】
光路変更部２４は、この押し下げ操作により、厚みｈ１から厚みｈ２に弾性変形すると、凸部２４２がつぶれて、ライトガイド１０との接触面積が増大する。
【００４９】
光路変更部２４が弾性変形することにより、ライトガイド１０と光路変更部２４の接触面積が、弾性変形前と比べて大きくなり、臨界角θＣが、ライトガイド１０の屈折率と、光路変更部２４の屈折率と、により決まることとなる。上記に計算したように、この場合の臨界角θＣは、約８０°となり、ライトガイド１０と光路変更部２４との境界に到達した光で、臨界角θＣが８０°以下のものは、光路変更部２４に進行する。
【００５０】
光路変更部２４に進行した光は、光路変更部２４内で反射を繰り返す。光路変更部２４からライトガイド１０に進行した光の一部は、ライトガイド１０と空気層５の境界に入射角が臨界角より小さくなるように入力したものが、フィードバックマーク１９ａを透過するので、操作者からは、フィードバックマーク１９ａが照明されたように見える。
【００５１】
操作者が操作を終了すると、タクトＳＷ３０の反力、及び光路変更部２４の復元力により、ライトガイド１０は、押し下げ操作方向とは逆向きに回転し、押し下げ操作がなされる前の初期位置に復帰する。この際、光路変更部２４の形状が元の形状に戻るので、ライトガイド１０と光路変更部２４との接触面積が小さくなり、この領域の臨界角θＣは、再び、ライトガイド１０の屈折率と、空気層６の屈折率と、により決まるので、ライトガイド１０内の光は、光路変更部２４に進行し難くなる。従って、フィードバックマーク１９ａを通過する光が少なくなるため、操作者からは、フィードバックマーク１９ａが照明されていないように見える。
【００５２】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、光路変更部２４が弾性変形することにより、この領域の臨界角θＣが大きくなってフィードバックマーク１９ａを照明することができるので、フィードバックマークを照明する専用の光源と制御回路を追加する場合と比べて、簡素で機械的な構造により操作フィードバックを与えることができ、また、部品点数が少なくなって製造コストが抑制される。
【００５３】
スイッチ装置１は、支点（軸２１）と力点（マーク１９ｂ近傍）の間に配置された光路変更部２４が作用点となるので、光路変更部２４等の反力よりも小さな操作力で押し下げ操作を行うことができ、操作感を損なわない。
【００５４】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、光源を追加することなく、フィードバックマーク１９ａとマーク１９ｂの照明の色を変更することができる点で第１の実施の形態と異なっている。
【００５５】
（スイッチ装置１の構成）
図３（ａ）は、第２の実施の形態に係るスイッチ装置の要部断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、押し下げ操作の前後で光の進行方向が変更される様子を説明するための模式図である。なお、以下の実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分については、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００５６】
第２の実施の形態に係るスイッチ装置１は、図３（ａ）に示すように、主に、第１の色の光を出射する光源としてのＬＥＤ１２ａと、ＬＥＤ１２ａから出射された第１の色の光を内部に伝達させるライトガイド１０と、ライトガイド１０になされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行ってライトガイド１０との接触面積を増加させ、ライトガイド１０の内部に伝達する第１の色の光を、自身の内部に伝達させて第１の色の光の進行方向をライトガイド１０の表面方向に変更させる光路変更部２４ａと、押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるスイッチ部としてのタクトＳＷ３０と、を備え、光路変更部２４ａは、第１の色の光を、第１の色の光の色と異なる第２の色の光として放出する蛍光体２４３を含み、ライトガイド１０を介して第１の色の光と第２の色の光とが混合された光を放出するように概略構成されている。
【００５７】
（ＬＥＤ１２ａの構成）
ＬＥＤ１２ａは、一例として、青色の光（第１の色の光）を出射する発光ダイオードである。なお、ＬＥＤ１２ａが出射する光の色は、青色に限定されず、フィードバックマーク１９ａとマーク１９ｂを照明する光の色に合わせて変更される。
【００５８】
（光路変更部２４ａの構成）
本実施の形態に係る光路変更部２４ａは、第１の実施の形態に係る光路変更部２４に蛍光体２４３を含有させて形成される。具体的には、光路変更部２４ａは、一例として、白色アクリルゴムと、黄色に発光する蛍光体２４３と、を備えて概略構成されている。
【００５９】
この蛍光体２４３は、一例として、セリウムをドープしたイットリウムアルミニウム酸化物(YAG:Ce)である。蛍光体２４３は、ＬＥＤ１２ａより出射された青色の光が蛍光体２４３により励起し、黄色の光（第２の色の光）を出射するものである。
【００６０】
以下に、本実施の形態に係るスイッチ装置１の動作について、各図を参照して説明する。
【００６１】
（第２の実施の形態の動作）
・マーク１９ｂの照明
ＬＥＤ１２ａは、車両の電源がオン状態にされると、点灯する。ＬＥＤ１２ａから出射された青色光は、スイッチ装置１のライトガイド１０の側面１０３からライトガイド１０内に進行し、側面１０３の反対側の側面１０４に設けられた反射部材２０に衝突又は相互作用して散乱する。
【００６２】
反射部材２０によって散乱した青色光は、ライトガイド１０と空気層５、空気層６及び空気７との境界等で反射を繰り返し、その一部は、ライトガイド１０の裏面１０１に設けられた散乱部材２２により散乱する。この散乱した青色光の一部が、ライトガイド１０の屈折率と空気層５の屈折率で決まる臨界角θＣよりも小さい入射角となるので、マーク１９ｂを透過してマーク１９ｂを青色光で照明する。
【００６３】
・フィードバックマーク１９ａの照明
操作者は、スイッチ装置１を操作するため、マーク１９ｂ部分を押し下げる。
【００６４】
スイッチ装置１は、この押し下げ操作により、軸２１を回転中心として図１（ｂ）の紙面下側に向かって回転し、ライトガイド１０を介して光路変更部２４を弾性変形させると共に、タクトＳＷ３０の先端部３２を本体３１側に移動させる。
【００６５】
光路変更部２４は、この押し下げ操作により、図３（ｂ）に示すように、厚みｈ１から厚みｈ２に弾性変形すると、凸部２４２がつぶれて、ライトガイド１０との接触面積が増大する。
【００６６】
光路変更部２４が弾性変形することにより、ライトガイド１０と光路変更部２４の接触面積が、弾性変形前と比べて大きくなり、臨界角θＣが、ライトガイド１０の屈折率と、光路変更部２４の屈折率と、により決まることとなる。上記に計算したように、この場合の臨界角θＣは、約８０°となり、ライトガイド１０と光路変更部２４との境界に到達した青色光で、臨界角θＣが８０°以下の入射角θ２の青色光は、光路変更部２４に進行する。
【００６７】
この光路変更部２４に進行した青色光は、例えば、図３（ｃ）に示すように、一部の青色光が白色アクリルゴムの粒子により散乱し、他の青色光が蛍光体２４３により励起され、黄色光として出射される。
【００６８】
従って、光路変更部２４からライトガイド１０に進行した青色光と黄色光は、ライトガイド１０と空気層５の境界に入射角が臨界角より小さくなるように入力したものが、フィードバックマーク１９ａを透過するので、操作者からは、フィードバックマーク１９ａが青色光と黄色光とで照明されたように、つまり、２色が混合された白色光で照明されたように見える。
【００６９】
操作者が操作を終了すると、タクトＳＷ３０の反力、及び光路変更部２４の復元力により、ライトガイド１０は、押し下げ操作方向とは逆向きに回転し、押し下げ操作がなされる前の初期位置に復帰する。この際、光路変更部２４の形状が元の形状に戻るので、ライトガイド１０と光路変更部２４との接触面積が小さくなり、この領域の臨界角θＣは、再び、ライトガイド１０の屈折率と、空気層６の屈折率と、により決まるので、ライトガイド１０内の青色光は、光路変更部２４に進行し難くなる。従って、フィードバックマーク１９ａを通過する光が少なくなるため、操作者からは、フィードバックマーク１９ａが照明されていないように見える。
【００７０】
なお、変形例として、フィードバックマーク１９ａを白色で照明するためには、例えば、青色光を出射するＬＥＤ１２ａと、赤色光及び緑色光を出射する蛍光体２４３、又は紫外線を出射するＬＥＤ１２ａと、赤色光、緑色光及び青色光を出射する蛍光体２４３の組み合わせであっても良い。
【００７１】
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、光源を追加することなく、押し下げ操作前にはマーク１９ｂを第１の色の光（青色光）により照明し、押し下げ操作後にはフィードバックマーク１９ａを第１の光と第１の光と異なる第２の光（黄色光）とが混合した第３の光（白色光）で照明することができる。
【００７２】
スイッチ装置１は、蛍光体２４３が発光するので、光路変更部２４に蛍光体が含まれない場合と比べて、輝度が向上する。
【００７３】
スイッチ装置１は、光路変更部２４が押しつぶれることにより、この領域の臨界角θＣが大きくなってフィードバックマーク１９ａを照明することができるので、フィードバックマークを照明する専用の光源と制御回路を追加する場合と比べて、簡素な機械的な構造により操作フィードバックを与えることができ、また、部品点数が少なくなって製造コストが抑制される。
【００７４】
スイッチ装置１は、支点（軸２１）と力点（マーク１９ｂ近傍）の間に配置された光路変更部２４が作用点となるので、光路変更部２４等の反力よりも小さな操作力で押し下げ操作を行うことができるので、操作感を損なわない。
【００７５】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、ライトガイド１０が回転運動ではなく、押し下げ操作方向に直進する点で上記の実施の形態と異なっている。
【００７６】
図４は、第３の実施の形態に係るスイッチ装置１の要部断面図である。
【００７７】
本実施の形態のスイッチ装置１のライトガイド１０は、例えば、裏面１０１から突出する少なくとも２つの脚部（例えば、脚部２１ａ及び脚部２１ｂ）を有し、押し下げ操作に基づく脚部の移動を案内する少なくとも２つの案内部としての開口（例えば、開口４３及び開口４４）を有する筐体４を備えて概略構成されている。
【００７８】
本実施の形態に係る脚部２１ａ及び脚部２１ｂは、例えば、図４に示すように、ライトガイド１０の短手方向に沿った、側面１０３側と側面１０４側のそれぞれに形成されている。脚部２１ａは、例えば、筐体４に形成された開口４３に挿入されている。また、脚部２１ｂは、例えば、筐体４に形成された開口４４に挿入されている。
【００７９】
ライトガイド１０は、押し下げ操作がなされると、開口４３及び開口４４に案内されながら、押し下げ操作方向に直進する。この押し下げ操作により、光路変更部２４が弾性変形し、フィードバックマーク１９ａが照明される。
【００８０】
（第３の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、開口４３及び開口４４によって、脚部２１ａ及び脚部２１ｂの移動が案内されるので、安定した押し下げ操作を行うことができる。
【００８１】
スイッチ装置１は、ライトガイド１０が押し下げ操作方向に直進するので、光路変更部２４の配置、すなわち、フィードバックマーク１９ａ及びマーク１９ｂの配置を、操作感を損なうこと無く自由に行うことができる。
【００８２】
上記の各実施の形態の変形例として、スイッチ装置１は、光路変更部２４を介してタクトＳＷ３０の先端部３２が押される構成に限定されず、光路変更部２４に隣り合ってタクトＳＷ３０が配置されても良い。この構成を有する場合、スイッチ装置１は、光路変更部２４の下に台座２６を備えなくても良い。
【００８３】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１…スイッチ装置
４…筐体
５…空気層
６…空気層
７…空気
１０…ライトガイド
１２、１２ａ…ＬＥＤ
１４…接着剤
１６…シート
１８…印刷部
１９ａ…フィードバックマーク
１９ｂ…マーク
２０…反射部材
２１…軸
２１ａ、２１ｂ…脚部
２２…散乱部材
２４…光路変更部
２４ａ…光路変更部
２６…台座
３０…タクトＳＷ
３１…本体
３２…先端部
４０…凹部
４１…設置面
４２…側面
４３、４４…開口
１００…表面
１０１…裏面
１０２…ヒンジ
１０３、１０４…側面
２４０…本体
２４１…表面
２４２…凸部
２４３…蛍光体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、半透明のカバーと、カバーの下に設けられたタッチパッドと、タッチパッドの下に設けられた発光層と、を備えたタッチパッド装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このタッチパッド装置は、さらに、なされた操作を検出するようにタッチパッドを制御するタッチパッドセンサコントローラと、発光するように発光層を制御する照明コントローラと、を備えている。照明コントローラは、タッチパッドコントローラに接続され、操作がなされた位置に関する情報がタッチパッドコントローラから照明コントローラに出力される。照明コントローラは、この位置に関する情報に応じて発光層を発光させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１２１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のタッチパッド装置は、照明コントローラによる電子制御により、操作された位置の発光が制御されるので、処理能力の高いＣＰＵ（Central Processing Unit）を使用しなければならず製造コストが高くなる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、光源を追加したり、専用の制御回路を追加したりすることなく、なされた操作に基づいて機械的に照明によるフィードバックを行うことができるスイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、光を出射する光源と、光源から出射された光を内部に伝達させるライトガイドと、ライトガイドになされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行ってライトガイドとの接触面積を増加させ、ライトガイドの内部に伝達する光を、自身の内部に伝達させて光の進行方向をライトガイドの表面方向に変更させる光路変更部と、押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるスイッチ部と、を備えたスイッチ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光源を追加したり、専用の制御回路を追加したりすることなく、なされた操作に基づいて機械的に照明によるフィードバックを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るスイッチ装置の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。
【図２】図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る光路変更部の上面図であり、（ｂ）は、光路変更部の側面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、押し下げ操作の前後で光の進行方向が変更される様子を説明するための模式図である。
【図３】図３（ａ）は、第２の実施の形態に係るスイッチ装置の要部断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、押し下げ操作の前後で光の進行方向が変更される様子を説明するための模式図である。
【図４】図４は、第３の実施の形態に係るスイッチ装置１の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係るスイッチ装置は、光を出射する光源と、光源から出射された光を内部に伝達させるライトガイドと、ライトガイドになされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行ってライトガイドとの接触面積を増加させ、ライトガイドの内部に伝達する光を、自身の内部に伝達させて光の進行方向をライトガイドの表面方向に変更させる光路変更部と、押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるスイッチ部と、を備える。
【００１１】
[第１の実施の形態]
（スイッチ装置１の構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るスイッチ装置の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。なお、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
このスイッチ装置１は、一例として、車両に搭載され、押し下げ操作前には、照明されていなかった後述するフィードバックマーク１９ａが、押し下げ操作後に照明されることで、操作者に操作を受け付けたことをフィードバックする、つまり、操作フィードバックを操作者に与えるように構成されている。なお、本実施の形態に係るスイッチ装置１は、一例として、車両に取り付けられるが、これに限定されない。また、以下における押し下げ操作前とは、押し下げ操作を行う前を示し、押し下げ操作後とは、押し下げ操作を行って光路変更部２４が最も押しつぶれている時点を示すものとする。
【００１３】
スイッチ装置１は、主に、光を出射する光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）１２と、ＬＥＤ１２から出射された光を内部に伝達させるライトガイド１０と、ライトガイド１０になされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行ってライトガイド１０との接触面積を増加させ、ライトガイド１０の内部に伝達する光を、自身の内部に伝達させて光の進行方向をライトガイド１０の表面方向に変更させる光路変更部２４と、押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるスイッチ部としてのタクトＳＷ３０と、を備える。
【００１４】
また、スイッチ装置１は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ライトガイド１０の表面１００に接着剤１４を介してシート１６が設けられている。
【００１５】
スイッチ装置１は、例えば、図１（ｂ）に示すように、筐体４に形成された凹部４０の底部である設置面４１に配置される。
【００１６】
（ライトガイド１０の構成）
ライトガイド１０は、例えば、表面１００及び裏面１０１が矩形となる板形状を有する。また、ライトガイド１０は、例えば、裏面１０１から突出し、短手方向に伸びる半円柱形状のヒンジ１０２を、ＬＥＤ１２側（図１（ｂ）の紙面左側）に有する。このヒンジ１０２は、ライトガイド１０の短手方向に貫通する開口を備え、その開口には軸２１が挿入されている。この軸２１は、例えば、少なくとも１つの端部が筐体４に取り付けられている。ライトガイド１０は、押し下げ操作に基づいて一方の端部を回転中心として回転する。つまり、ライトガイド１０は、押し下げ操作により、側面１０３側の端部に位置する軸２１を回転軸として回転するように構成されている。
【００１７】
ライトガイド１０は、例えば、光を透過させるアクリル、ポリカーボネート等の合成樹脂を用いて形成される。ライトガイド１０の内部を進行する光は、ライトガイド１０の側面１０４に設けられた反射部材２０と衝突又は相互作用して散乱する（以下では散乱すると記載する。）。
【００１８】
この散乱された光の一部は、シート１６とライトガイド１０との間に形成される空気層５との境界、光路変更部２４とライトガイド１０との間に形成される空気層６との境界、及び側面１０３等に接する空気７との境界で反射する。これは、ライトガイド１０の屈折率が、空気層５、空気層６及び空気７の屈折率よりも大きいので、全反射が起こり易いことに起因している。
【００１９】
シート１６に形成されたマーク１９ｂに対応するライトガイド１０の裏面１０１には、光をマーク１９ｂ方向に散乱させる散乱部材２２が設けられている。この散乱部材２２によって、光の一部は、マーク１９ｂを介してライトガイド１０の外に放出されるので、操作者からは、マーク１９ｂが照明されているように見える。
【００２０】
ここで、反射部材２０及び散乱部材２２は、例えば、アルミニウム、銀等の金属材料、酸化チタン（チタンホワイト）等を用いた塗装、及び光を反射する白色シート等を用いて形成される。
【００２１】
（ＬＥＤ１２の構成）
ＬＥＤ１２は、例えば、車両の電源がオン状態にされると点灯するように構成されている。
【００２２】
ＬＥＤ１２は、例えば、図１（ａ）に示すシート１６の上面視において横中央の線（例えば、I（ａ）-I（ａ）線）を中心線として筐体４の凹部４０の側面４２に設けられている。ＬＥＤ１２の側面４２における位置は、例えば、図１（ｂ）に示すように、ライトガイド１０の側面１０３の中央に向けて光を出射可能な位置である。従って、ＬＥＤ１２から出射された光は、ライトガイド１０のヒンジ１０２側の側面１０３から内部へ進行し、側面１０４に設けられた反射部材２０により散乱する。
【００２３】
この散乱された光の一部が、さらに、散乱部材２２により散乱する。この散乱した光の一部が、臨界角よりも小さい角度で空気層５に入射するので、ライトガイド１０と空気層５の境界で反射せずに、マーク１９ｂを照明する光となる。
【００２４】
このＬＥＤ１２は、例えば、スイッチ装置１を照明する目的で設けられた光源を、照明フィードバックとしても用いている。つまり、スイッチ装置１は、照明用のＬＥＤ１２以外に照明フィードバック用の光源を追加する必要がない。
【００２５】
（シート１６の構成）
シート１６は、例えば、フィルム形状のＰＣ（ポリカーボネート）等の合成樹脂を用いて形成される。このシート１６は、例えば、遮蔽部としての印刷部１８と、透過部としてのフィードバックマーク１９ａ及びマーク１９ｂと、が形成されている。なお、１枚のシートの下に、複数のスイッチ装置が配置される場合、押し下げ操作により局所的にシートが変形しなければ、それぞれの光路変更部２４を弾性変形させることができないので、シート１６は、ポリカーボネートのような局所的な変形が可能な合成樹脂であることが望ましい。
【００２６】
印刷部１８は、印刷によるインクが塗布された領域であり、ライトガイド１０から放出された光を遮蔽する。一方、フィードバックマーク１９ａ及びマーク１９ｂは、インクが塗布されていない領域であるので、ライトガイド１０から放出された光が透過する。
【００２７】
上述したように、ライトガイド１０は、マーク１９ｂに対応する裏面１０１に散乱部材２２が形成されているので、マーク１９ｂが照明される。
【００２８】
一方、フィードバックマーク１９ａに対応する裏面１０１には、光路変更部２４が接触しているが、押し下げ操作前、その面積は小さい。つまり、光路変更部２４に対応するライトガイド１０の領域では、ライトガイド１０の屈折率と、空気層６の屈折率と、によって後述する臨界角が決まるので、ほとんどの光が反射し、フィードバックマーク１９ａは、照明されない。
【００２９】
なお、フィードバックマーク１９ａ及びマーク１９ｂは、ライトガイド１０の表面１００に、直接印刷することで形成されても良い。しかし、例えば、黒色で印刷した場合、ライトガイド１０の内部を反射して印刷部分に到達する光が吸収され、照明の輝度が下がる。一方、本実施の形態のように、ライトガイド１０とシート１６の間に空気層５がある場合、空気層５とシート１６との境界で反射が発生し、ライトガイド１０に進行する光や、ライトガイド１０とシート１６とで反射を繰り返す光が発生するので、光が吸収される場合と比べると、照明の輝度が向上する。なお、空気層５の厚みは、一例として、１μｍ程度である。
【００３０】
（光路変更部２４の構成）
図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る光路変更部の上面図であり、（ｂ）は、光路変更部の側面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、押し下げ操作の前後で光の進行方向が変更される様子を説明するための模式図である。
【００３１】
光路変更部２４は、例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本体２４０と、複数の凸部２４２と、を備えて概略構成されている。光路変更部２４は、一例として、図２（ｃ）に示すように、厚みｈ１が１．５ｍｍであり、押し下げ操作後の厚みｈ２が１．０ｍｍとなる。
【００３２】
また、光路変更部２４は、例えば、図１（ｂ）に示すように、ライトガイド１０とタクトＳＷ３０の間に設けられている。光路変更部２４は、例えば、光が透過し、さらに、弾性を有するシリコンゴム、アクリルゴム等の合成樹脂性ゴムを用いて形成される。光路変更部２４には、例えば、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の光拡散剤が混合されている。光は、主に、この光拡散剤により散乱する。この光路変更部２４の底面には、一例として、ライトガイド１０になされた操作に基づく荷重に対して変形し難い金属材料又は合成樹脂材料等から形成された台座２６が配置されている。なお、光路変更部２４は、例えば、ライトガイド１０等の重さにより、弾性変形し難い材料を用いて形成されるのが望ましい。
【００３３】
光路変更部２４の本体２４０は、例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、表面２４１が正方形となる板形状を有する。その表面２４１には、例えば、円錐形状となる複数の凸部２４２が設けられている。この凸部２４２の先端が、ライトガイド１０の裏面１０１に接触しているので、操作がなされていないときは、凸部２４２がライトガイド１０に接触する接触面積は、表面２４１の面積よりも小さい。これは、操作前に、フィードバックマーク１９ａを照明させないためである。以下では、フィードバックマーク１９ａの照明について説明する。
【００３４】
例えば、ライトガイド１０が、屈折率ｎ１（１．４９０）のアクリルから形成され、光路変更部２４が、屈折率ｎ２（１．４６５）のアクリルゴムから形成されている場合の臨界角θＣは、次のように算出される。
【００３５】
押し下げ操作がなされる前、ライトガイド１０に接触する光路変更部２４の凸部２４２の面積は、わずかであることから、臨界角θＣは、ライトガイド１０と空気層６との屈折率を用いて算出される。従って、スネルの法則より、臨界角θＣは、arcsin（ｎ２／ｎ１）であるから、臨界角θＣは、約４２°（４２．１５５°）と計算される。つまり、ライトガイド１０の内部を反射しながら進行する光は、図２（ｃ）に示す入射角θ１が約４２°よりも小さくならないとライトガイド１０の外に放出されないこととなる。
【００３６】
一方、押し下げ操作がなされた後、光路変更部２４の凸部２４２が弾性変形することでつぶれ、ライトガイド１０と光路変更部２４の接触面積が増大する。この場合の臨界角θＣは、ライトガイド１０と光路変更部２４の屈折率を用いて算出される。従って、スネルの法則より、臨界角θＣは、約８０°（７９．４８９°）と計算される。つまり、ライトガイド１０の内部を反射しながら進行する光は、図２（ｄ）に示す入射角θ２が約８０°よりも小さいものが、光路変更部２４内に進行することとなる。これは、押し下げ操作がなされた場合の光が、押し下げ操作がなされる前の光よりも容易に光路変更部２４内に進行することを意味する。
【００３７】
以上の結果により、ライトガイド１０の屈折率ｎ１と光路変更部２４の屈折率ｎ２は、近いほうが望ましいことが分かる。つまり、スネルの法則より、例えば、ライトガイド１０の屈折率ｎ１と光路変更部２４の屈折率ｎ２が等しい場合、臨界角θＣが９０°となり、光路変更部２４上に達したほとんどの光は、光路変更部２４に進行する。一方、ライトガイド１０の屈折率ｎ１（アクリルの場合１．４９０）と空気層の屈折率ｎ２（１．０００）から算出される臨界角θＣは、前述のように約４２°であるからその差は歴然としている。
【００３８】
光路変更部２４に進行した光は、光路変更部２４内で散乱し、散乱光としてライトガイド１０内に進行する。この散乱光のうち、ライトガイド１０と空気層５により定まる臨界角より入射角が小さくなる光の一部が、フィードバックマーク１９ａを透過するので、操作者からは、フィードバックマーク１９ａが照明されたように見える。続いて、押し下げ操作に必要な操作力Ｆについて説明する。
【００３９】
本実施の形態では、スイッチ装置１の操作力Ｆは、タクトＳＷ３０をオンさせる操作力に加え、光路変更部２４を弾性変形させる力が必要となる。図１（ｂ）に示すように、軸２１（支点）から押し下げ操作（操作力Ｆ）がなされる位置（力点）までの距離をＬ１、軸２１から光路変更部２４までの距離（作用点）をＬ２、距離Ｌ２で得られる力をｆとすると、Ｆ×Ｌ１＝ｆ×Ｌ２の関係が導かれる。この力ｆが、光路変更部２４から受ける反力、及びタクトＳＷ３０をオンするのに必要な操作力、との合力Ｒ以上となる（Ｒ≦ｆ）必要がある。従って、上記の２つの式より、Ｒ×Ｌ２／Ｌ１≦Ｆが成り立つ。今、Ｌ２＜Ｌ１であるから、Ｌ２／Ｌ１は、１よりも小さくなる。よって、操作者は、合力Ｒよりも十分小さい操作力Ｆで、操作感を損なうことなく操作することが可能となる。
【００４０】
（タクトＳＷ３０の構成）
タクトＳＷ３０は、例えば、本体３１と、先端部３２と、を備えて構成される。光路変更部２４及びタクトＳＷ３０は、一例として、フィードバックマーク１９ａの直下に設けられる。
【００４１】
タクトＳＷ３０は、例えば、先端部３２が本体３１側に移動することによりオンとなるスイッチである。このタクトＳＷ３０は、例えば、電気的に接続された電子機器に操作信号を出力するように構成されている。また、このタクトＳＷ３０は、例えば、先端部３２上のライトガイド１０及び光路変更部２４等の質量により、オンとならないようにプリロードが設定されている。よって、タクトＳＷ３０は、一例として、押し下げ操作により、光路変更部２４の厚みがｈ２となるとオンするように構成されている。
【００４２】
なお、スイッチ部は、タクトＳＷ３０に限定されず、荷重を検出する荷重センサ等であっても良い。
【００４３】
以下に、本実施の形態に係るスイッチ装置１の動作について、各図を参照して説明する。
【００４４】
（第１の実施の形態の動作）
・マーク１９ｂの照明
ＬＥＤ１２は、車両の電源がオン状態にされると、点灯する。ＬＥＤ１２から出射された光は、スイッチ装置１のライトガイド１０の側面１０３からライトガイド１０内に進行し、側面１０３の反対側の側面１０４に設けられた反射部材２０により散乱する。
【００４５】
反射部材２０によって散乱した光は、ライトガイド１０と空気層５、空気層６及び空気７との境界等で反射を繰り返し、その一部は、ライトガイド１０の裏面１０１に設けられた散乱部材２２により散乱する。この散乱した光の一部が、ライトガイド１０の屈折率と空気層５の屈折率で決まる臨界角θＣよりも小さい入射角となるので、マーク１９ｂを透過してマーク１９ｂを照明する。
【００４６】
・フィードバックマーク１９ａの照明
操作者は、スイッチ装置１を操作するため、マーク１９ｂ部分を押し下げる。
【００４７】
スイッチ装置１は、この押し下げ操作により、軸２１を回転中心として図１（ｂ）の紙面下側に向かって回転し、ライトガイド１０を介して光路変更部２４を弾性変形させると共に、タクトＳＷ３０の先端部３２を本体３１側に移動させる。
【００４８】
光路変更部２４は、この押し下げ操作により、厚みｈ１から厚みｈ２に弾性変形すると、凸部２４２がつぶれて、ライトガイド１０との接触面積が増大する。
【００４９】
光路変更部２４が弾性変形することにより、ライトガイド１０と光路変更部２４の接触面積が、弾性変形前と比べて大きくなり、臨界角θＣが、ライトガイド１０の屈折率と、光路変更部２４の屈折率と、により決まることとなる。上記に計算したように、この場合の臨界角θＣは、約８０°となり、ライトガイド１０と光路変更部２４との境界に到達した光で、臨界角θＣが８０°以下のものは、光路変更部２４に進行する。
【００５０】
光路変更部２４に進行した光は、光路変更部２４内で反射を繰り返す。光路変更部２４からライトガイド１０に進行した光の一部は、ライトガイド１０と空気層５の境界に入射角が臨界角より小さくなるように入力したものが、フィードバックマーク１９ａを透過するので、操作者からは、フィードバックマーク１９ａが照明されたように見える。
【００５１】
操作者が操作を終了すると、タクトＳＷ３０の反力、及び光路変更部２４の復元力により、ライトガイド１０は、押し下げ操作方向とは逆向きに回転し、押し下げ操作がなされる前の初期位置に復帰する。この際、光路変更部２４の形状が元の形状に戻るので、ライトガイド１０と光路変更部２４との接触面積が小さくなり、この領域の臨界角θＣは、再び、ライトガイド１０の屈折率と、空気層６の屈折率と、により決まるので、ライトガイド１０内の光は、光路変更部２４に進行し難くなる。従って、フィードバックマーク１９ａを通過する光が少なくなるため、操作者からは、フィードバックマーク１９ａが照明されていないように見える。
【００５２】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、光路変更部２４が弾性変形することにより、この領域の臨界角θＣが大きくなってフィードバックマーク１９ａを照明することができるので、フィードバックマークを照明する専用の光源と制御回路を追加する場合と比べて、簡素で機械的な構造により操作フィードバックを与えることができ、また、部品点数が少なくなって製造コストが抑制される。
【００５３】
スイッチ装置１は、支点（軸２１）と力点（マーク１９ｂ近傍）の間に配置された光路変更部２４が作用点となるので、光路変更部２４等の反力よりも小さな操作力で押し下げ操作を行うことができ、操作感を損なわない。
【００５４】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、光源を追加することなく、フィードバックマーク１９ａとマーク１９ｂの照明の色を変更することができる点で第１の実施の形態と異なっている。
【００５５】
（スイッチ装置１の構成）
図３（ａ）は、第２の実施の形態に係るスイッチ装置の要部断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、押し下げ操作の前後で光の進行方向が変更される様子を説明するための模式図である。なお、以下の実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分については、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００５６】
第２の実施の形態に係るスイッチ装置１は、図３（ａ）に示すように、主に、第１の色の光を出射する光源としてのＬＥＤ１２ａと、ＬＥＤ１２ａから出射された第１の色の光を内部に伝達させるライトガイド１０と、ライトガイド１０になされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行ってライトガイド１０との接触面積を増加させ、ライトガイド１０の内部に伝達する第１の色の光を、自身の内部に伝達させて第１の色の光の進行方向をライトガイド１０の表面方向に変更させる光路変更部２４ａと、押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるスイッチ部としてのタクトＳＷ３０と、を備え、光路変更部２４ａは、第１の色の光を、第１の色の光の色と異なる第２の色の光として放出する蛍光体２４３を含み、ライトガイド１０を介して第１の色の光と第２の色の光とが混合された光を放出するように概略構成されている。
【００５７】
（ＬＥＤ１２ａの構成）
ＬＥＤ１２ａは、一例として、青色の光（第１の色の光）を出射する発光ダイオードである。なお、ＬＥＤ１２ａが出射する光の色は、青色に限定されず、フィードバックマーク１９ａとマーク１９ｂを照明する光の色に合わせて変更される。
【００５８】
（光路変更部２４ａの構成）
本実施の形態に係る光路変更部２４ａは、第１の実施の形態に係る光路変更部２４に蛍光体２４３を含有させて形成される。具体的には、光路変更部２４ａは、一例として、白色アクリルゴムと、黄色に発光する蛍光体２４３と、を備えて概略構成されている。
【００５９】
この蛍光体２４３は、一例として、セリウムをドープしたイットリウムアルミニウム酸化物(YAG:Ce)である。蛍光体２４３は、ＬＥＤ１２ａより出射された青色の光が蛍光体２４３により励起し、黄色の光（第２の色の光）を出射するものである。
【００６０】
以下に、本実施の形態に係るスイッチ装置１の動作について、各図を参照して説明する。
【００６１】
（第２の実施の形態の動作）
・マーク１９ｂの照明
ＬＥＤ１２ａは、車両の電源がオン状態にされると、点灯する。ＬＥＤ１２ａから出射された青色光は、スイッチ装置１のライトガイド１０の側面１０３からライトガイド１０内に進行し、側面１０３の反対側の側面１０４に設けられた反射部材２０に衝突又は相互作用して散乱する。
【００６２】
反射部材２０によって散乱した青色光は、ライトガイド１０と空気層５、空気層６及び空気７との境界等で反射を繰り返し、その一部は、ライトガイド１０の裏面１０１に設けられた散乱部材２２により散乱する。この散乱した青色光の一部が、ライトガイド１０の屈折率と空気層５の屈折率で決まる臨界角θＣよりも小さい入射角となるので、マーク１９ｂを透過してマーク１９ｂを青色光で照明する。
【００６３】
・フィードバックマーク１９ａの照明
操作者は、スイッチ装置１を操作するため、マーク１９ｂ部分を押し下げる。
【００６４】
スイッチ装置１は、この押し下げ操作により、軸２１を回転中心として図１（ｂ）の紙面下側に向かって回転し、ライトガイド１０を介して光路変更部２４を弾性変形させると共に、タクトＳＷ３０の先端部３２を本体３１側に移動させる。
【００６５】
光路変更部２４は、この押し下げ操作により、図３（ｂ）に示すように、厚みｈ１から厚みｈ２に弾性変形すると、凸部２４２がつぶれて、ライトガイド１０との接触面積が増大する。
【００６６】
光路変更部２４が弾性変形することにより、ライトガイド１０と光路変更部２４の接触面積が、弾性変形前と比べて大きくなり、臨界角θＣが、ライトガイド１０の屈折率と、光路変更部２４の屈折率と、により決まることとなる。上記に計算したように、この場合の臨界角θＣは、約８０°となり、ライトガイド１０と光路変更部２４との境界に到達した青色光で、臨界角θＣが８０°以下の入射角θ２の青色光は、光路変更部２４に進行する。
【００６７】
この光路変更部２４に進行した青色光は、例えば、図３（ｃ）に示すように、一部の青色光が白色アクリルゴムの粒子により散乱し、他の青色光が蛍光体２４３により励起され、黄色光として出射される。
【００６８】
従って、光路変更部２４からライトガイド１０に進行した青色光と黄色光は、ライトガイド１０と空気層５の境界に入射角が臨界角より小さくなるように入力したものが、フィードバックマーク１９ａを透過するので、操作者からは、フィードバックマーク１９ａが青色光と黄色光とで照明されたように、つまり、２色が混合された白色光で照明されたように見える。
【００６９】
操作者が操作を終了すると、タクトＳＷ３０の反力、及び光路変更部２４の復元力により、ライトガイド１０は、押し下げ操作方向とは逆向きに回転し、押し下げ操作がなされる前の初期位置に復帰する。この際、光路変更部２４の形状が元の形状に戻るので、ライトガイド１０と光路変更部２４との接触面積が小さくなり、この領域の臨界角θＣは、再び、ライトガイド１０の屈折率と、空気層６の屈折率と、により決まるので、ライトガイド１０内の青色光は、光路変更部２４に進行し難くなる。従って、フィードバックマーク１９ａを通過する光が少なくなるため、操作者からは、フィードバックマーク１９ａが照明されていないように見える。
【００７０】
なお、変形例として、フィードバックマーク１９ａを白色で照明するためには、例えば、青色光を出射するＬＥＤ１２ａと、赤色光及び緑色光を出射する蛍光体２４３、又は紫外線を出射するＬＥＤ１２ａと、赤色光、緑色光及び青色光を出射する蛍光体２４３の組み合わせであっても良い。
【００７１】
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、光源を追加することなく、押し下げ操作前にはマーク１９ｂを第１の色の光（青色光）により照明し、押し下げ操作後にはフィードバックマーク１９ａを第１の光と第１の光と異なる第２の光（黄色光）とが混合した第３の光（白色光）で照明することができる。
【００７２】
スイッチ装置１は、蛍光体２４３が発光するので、光路変更部２４に蛍光体が含まれない場合と比べて、輝度が向上する。
【００７３】
スイッチ装置１は、光路変更部２４が押しつぶれることにより、この領域の臨界角θＣが大きくなってフィードバックマーク１９ａを照明することができるので、フィードバックマークを照明する専用の光源と制御回路を追加する場合と比べて、簡素な機械的な構造により操作フィードバックを与えることができ、また、部品点数が少なくなって製造コストが抑制される。
【００７４】
スイッチ装置１は、支点（軸２１）と力点（マーク１９ｂ近傍）の間に配置された光路変更部２４が作用点となるので、光路変更部２４等の反力よりも小さな操作力で押し下げ操作を行うことができるので、操作感を損なわない。
【００７５】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、ライトガイド１０が回転運動ではなく、押し下げ操作方向に直進する点で上記の実施の形態と異なっている。
【００７６】
図４は、第３の実施の形態に係るスイッチ装置１の要部断面図である。
【００７７】
本実施の形態のスイッチ装置１のライトガイド１０は、例えば、裏面１０１から突出する少なくとも２つの脚部（例えば、脚部２１ａ及び脚部２１ｂ）を有し、押し下げ操作に基づく脚部の移動を案内する少なくとも２つの案内部としての開口（例えば、開口４３及び開口４４）を有する筐体４を備えて概略構成されている。
【００７８】
本実施の形態に係る脚部２１ａ及び脚部２１ｂは、例えば、図４に示すように、ライトガイド１０の短手方向に沿った、側面１０３側と側面１０４側のそれぞれに形成されている。脚部２１ａは、例えば、筐体４に形成された開口４３に挿入されている。また、脚部２１ｂは、例えば、筐体４に形成された開口４４に挿入されている。
【００７９】
ライトガイド１０は、押し下げ操作がなされると、開口４３及び開口４４に案内されながら、押し下げ操作方向に直進する。この押し下げ操作により、光路変更部２４が弾性変形し、フィードバックマーク１９ａが照明される。
【００８０】
（第３の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、開口４３及び開口４４によって、脚部２１ａ及び脚部２１ｂの移動が案内されるので、安定した押し下げ操作を行うことができる。
【００８１】
スイッチ装置１は、ライトガイド１０が押し下げ操作方向に直進するので、光路変更部２４の配置、すなわち、フィードバックマーク１９ａ及びマーク１９ｂの配置を、操作感を損なうこと無く自由に行うことができる。
【００８２】
上記の各実施の形態の変形例として、スイッチ装置１は、光路変更部２４を介してタクトＳＷ３０の先端部３２が押される構成に限定されず、光路変更部２４に隣り合ってタクトＳＷ３０が配置されても良い。この構成を有する場合、スイッチ装置１は、光路変更部２４の下に台座２６を備えなくても良い。
【００８３】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１…スイッチ装置
４…筐体
５…空気層
６…空気層
７…空気
１０…ライトガイド
１２、１２ａ…ＬＥＤ
１４…接着剤
１６…シート
１８…印刷部
１９ａ…フィードバックマーク
１９ｂ…マーク
２０…反射部材
２１…軸
２１ａ、２１ｂ…脚部
２２…散乱部材
２４…光路変更部
２４ａ…光路変更部
２６…台座
３０…タクトＳＷ
３１…本体
３２…先端部
４０…凹部
４１…設置面
４２…側面
４３、４４…開口
１００…表面
１０１…裏面
１０２…ヒンジ
１０３、１０４…側面
２４０…本体
２４１…表面
２４２…凸部
２４３…蛍光体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記光を内部に伝達させるライトガイドと、
前記ライトガイドになされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行って前記ライトガイドとの接触面積を増加させ、前記ライトガイドの内部に伝達する前記光を、自身の内部に伝達させて前記光の進行方向を前記ライトガイドの表面方向に変更させる光路変更部と、
前記押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるスイッチ部と、
を備えたスイッチ装置。
【請求項２】
前記光路変更部は、前記ライトガイドと接触する側の表面に、前記ライトガイドと接触する面積が前記表面の面積よりも小さくなる少なくとも１つの凸部を有する請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記光路変更部は、前記ライトガイドと前記スイッチ部との間に配置される請求項１又は２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記ライトガイドの前記表面には、前記光を遮蔽する遮蔽部と、前記光を透過させる透過部と、を有するシートが設けられ、
前記光は、前記押し下げ操作に基づく前記光路変更部の前記弾性変形により前記透過部を通過して前記ライトガイドの外に放出される請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記光源は、第１の色の光を出射し、
前記光路変更部は、前記第１の色の光を、前記第１の色の光と異なる第２の色の光として放出する蛍光体を含み、
前記ライトガイドを介して前記第１の色の光と前記第２の色の光とが混合された光を放出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項１】
光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記光を内部に伝達させるライトガイドと、
前記ライトガイドになされた押し下げ操作に基づいて弾性変形を行って前記ライトガイドとの接触面積を増加させ、前記ライトガイドの内部に伝達する前記光を、自身の内部に伝達させて前記光の進行方向を前記ライトガイドの表面方向に変更させる光路変更部と、
前記押し下げ操作に基づいてオン又はオフに切り替わるスイッチ部と、
を備えたスイッチ装置。
【請求項２】
前記光路変更部は、前記ライトガイドと接触する側の表面に、前記ライトガイドと接触する面積が前記表面の面積よりも小さくなる少なくとも１つの凸部を有する請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記光路変更部は、前記ライトガイドと前記スイッチ部との間に配置される請求項１又は２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記ライトガイドの前記表面には、前記光を遮蔽する遮蔽部と、前記光を透過させる透過部と、を有するシートが設けられ、
前記光は、前記押し下げ操作に基づく前記光路変更部の前記弾性変形により前記透過部を通過して前記ライトガイドの外に放出される請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記光源は、第１の色の光を出射し、
前記光路変更部は、前記第１の色の光を、前記第１の色の光と異なる第２の色の光として放出する蛍光体を含み、
前記ライトガイドを介して前記第１の色の光と前記第２の色の光とが混合された光を放出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９３１５４（Ｐ２０１３−９３１５４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３６４８（Ｐ２０１１−２３３６４８）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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