入力装置
【課題】 キートップの昇降方向への進退移動に応じてキートップ表面の照光状態が切り換わる入力装置を提供すること。
【解決手段】 アクチュエータ１０を非駆動状態とすると、キートップ３が後退する非アクティブ状態となり、出射面２ｂから出射した光は透明な光案内層３Ｂに入射し、キートップ３はその周囲が明るく照らされる。アクチュエータ１０を駆動して、キートップ３が突出するアクティブ状態とすると、導光部材２の出射面２ｂから出射した光は、光散乱層である光案内部３Ａに入射し、光案内部３Ａにおいて乱反射するため、キートップ３の表面３ｂを明るく照光させることができる。このように、キートップ３の進退移動に応じてキートップ３の表面３ｂの照光状態を切り換えることが可能となる。
【解決手段】 アクチュエータ１０を非駆動状態とすると、キートップ３が後退する非アクティブ状態となり、出射面２ｂから出射した光は透明な光案内層３Ｂに入射し、キートップ３はその周囲が明るく照らされる。アクチュエータ１０を駆動して、キートップ３が突出するアクティブ状態とすると、導光部材２の出射面２ｂから出射した光は、光散乱層である光案内部３Ａに入射し、光案内部３Ａにおいて乱反射するため、キートップ３の表面３ｂを明るく照光させることができる。このように、キートップ３の進退移動に応じてキートップ３の表面３ｂの照光状態を切り換えることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作体がパネル表面から突出する入力装置に関し、特に操作体の突出位置の違いに応じて、操作体の照光状態が変化する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パネルに複数の操作体が設けられた入力装置は、例えば以下の特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載された入力装置は、キートップとこのキートップで動作させられるキースイッチの組が複数組設けられている。パネルの内部には、スライド動作する金具が設けられており、金具のスライド動作により、いずれかの組のキートップとキースイッチとがパネル表面から突出する。この発明は、ユーザが設定したキートップのみを突出させて押圧操作を可能とし、それ以外のキートップは押せないようにするというものである。
【０００４】
特許文献１に記載された発明は、キートップを突出させ退行させる動作が可能ではあるが、突出したキートップと退行したキートップとで照光表示を切り換える機能は有していない。
【０００５】
一方において、操作体の操作位置に応じて照光状態が変化する入力装置として以下の特許文献２に記載されたものがある。
【０００６】
特許文献２に記載された入力装置は、透光性及び光拡散性を有するスライドスイッチが摺動自在に設けられている。スライドスイッチを一方にスライドさせると、ランプの表示光でスライドスイッチが照光され、スライドスイッチを他方にスライドさせると、ランプの表示光がマスク板で遮断されるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２８７２８４号公報
【特許文献２】特開平９−１３８６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に記載の発明は、スライドキーの下方に遮光板とランプとが配置された構造であるため、上下の寸法が大きく薄型の機器に適用しにくい。そのため、パネルに複数のキートップが設けられて、いずれかのキートップがパネル表面から突出して操作が可能となる入力装置に、特許文献２に記載された照光装置を採用すると、キートップを上下に移動させる機構のさらにその下にランプを配置することが必要になって、小型化の機器とすることが難しい。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、操作体をパネルから突出させることができ、その突出位置に応じて操作体の照光状態が切り換わる入力装置を提供することを目的としている。
【００１０】
また、本発明は、操作体を突出させる機構と操作体を照光させる機能をゆうしていながらも薄型に構成できる入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、パネル表面に配置された操作体と、光源から発せられる光を前記操作体に導く導光部材と、前記操作体の操作状態を検知する検知手段とが設けられた入力装置において、
前記パネル表面からの前記操作体の突出位置を変化させるアクチュエータが設けられており、
前記操作体は、前記パネル表面からの突出位置が変化するときに、前記導光部材から光を受ける場所が相違し、前記操作体は、前記導光部材から光を受ける場所の違いによって照光状態が変化することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の前記操作体は、パネル表面から突出する突出姿勢と、その位置よりも後退している退行姿勢との二段階で移動してもよいし、パネル表面からの操作体の突出位置が複数段階で変化してもよい。操作体のパネル表面からの突出位置の変化に応じて操作体の照光状態が変化することで、例えば検知手段が動作できる状態であるのか、または操作体でどのモードの入力ができるかなどを目視状態で認識しやすくなる。また、同じ光源からの光によって、操作体の照光状態を変えることができるため、多数の光源や多数の導光部材を設けることが不要である。
【００１３】
本発明は、前記操作体の内部に、光を受けたときの照光状態が相違する少なくとも２種類の光案内部が設けられ、前記操作体の突出位置が変化することで、前記導光部材からの光を受ける前記光案内部が切り換えられるものである。
【００１４】
例えば、前記光案内部は、内部での光の拡散状態が相違する層の組み合わせである。または、前記光案内部は、前記操作体の操作表面に向けて光を導く経路が相違する層の組み合わせである。あるいは、前記光案内部は、その内部を通過する光の反射状態が相違する層の組み合わせである。または、前記光案内部は、その内部に入ろうとする光に対する遮蔽効果が相違する層の組み合わせなどである。
【００１５】
本発明は、前記パネルそのものが前記導光部材であり、前記パネルに穴が形成されてその穴の内部に前記操作体が位置し、前記導光部材の内部を伝播する光が、前記の穴の内周面から前記操作体に与えられるものとして構成できる。あるいは、本発明は、前記導光部材が光を透過しないパネルの内側に設けられていてもよい。
【００１６】
さらに本発明は、共通の前記導光部材に対向する複数の前記操作体と、それぞれの前記操作体の突出位置を変化させる複数の前記アクチュエータとが設けられているものとして構成することが可能である。
【００１７】
上記構成では、同じ導光部材の内部を伝播する光で複数の操作体を照光させることができる。また複数設けられた操作体のうちの、どの操作体が有効であるかなどを照光表示によって明確に区別できるため、誤操作などが生じにくくなる。
【００１８】
例えば、本発明は、前記操作体が前記パネル表面から前方へ突出したときに、前記検知手段による検知動作が可能になる。
【００１９】
本発明は、前記アクチュエータを、通電により変形する電歪エラストマ、または形状記憶素子で形成することが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、操作体のパネル表面からの突出位置が二段階で変化し、または複数段階で変化するものにおいて、操作体の照光状態が、その突出位置の違いに応じて変化するため、照光状態を見ることによって、操作体がどのような状態であるか容易に認識できるようになる。
【００２１】
また、同じ光源から発せられて同じ導光部材の内部を伝播する光によって、操作体の照光状態を変えることができるため、構造が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示し、（Ｃ）は複数の操作体が設けられた入力装置を示す、
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図５】アクチュエータの他の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図６】アクチュエータの他の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図７】アクチュエータの他の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図８】アクチュエータの他の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示す入力装置１Ａは、開口穴２Ａが形成された導光部材２と、この開口穴２Ａの内側に設けられたキートップ３と、ＬＥＤなどからなる発光素子４，４、アクチュエータ１０および図示しないスイッチ機構を有して構成される。
【００２４】
導光部材２は透光性を有する合成樹脂材料によって形成されており、例えばこの入力装置１Ａが搭載される電子機器の筐体が透光性を有する材料で形成されている場合には、導光部材２が操作面に現れるパネルである。また、パネルが光を透過しない筐体と一体に形成されている場合には、導光部材が筐体の内部に設けられる。
【００２５】
導光部材２の端部には入射面２ａが形成されている。入射面２ａには発光素子４が対向配置されており、発光素子４から放たれた光は入射面２ａを介して導光部材２の内部に入射する。導光部材２には板厚方向に貫通する開口穴２Ａが形成されており、開口穴２Ａの内周面は円筒状の出射面２ｂとして機能する。
【００２６】
操作体であるキートップ３は透光性を有しており、図示上方の位置には出射部として機能する表面３ｂが設けられている。キートップ３は円筒形状または円柱形状であり、その側面３ａは、前記表面３ｂとほぼ垂直である。
【００２７】
導光部材２の下面には支持部材５が固定されており、この支持部材５にアクチュエータ１０が設けられている。アクチュエータ１０はイオン導電型の高分子アクチュエータである。イオン導電型の高分子アクチュエータは、板厚方向の中央に電解質層（図示せず）を有するとともにその両面に一対の電極層（図示せず）を備えてシート状に形成されている。
【００２８】
また、アクチュエータ１０は、ゴム状の高分子膜（エラストマー）を伸び縮み可能な電極で挟んだ構造からなるＥＰＡＭや形状記憶素子などを使用することが可能である。
【００２９】
図１に示すアクチュエータ１０は帯状であり、その一端（固定端）は支持部材５上に片持ち支持状態で固定されている。他端は自由端であり、キートップ１３を下面から支持している。
【００３０】
図１（Ａ）（Ｂ）には、左右対称となる位置に一対のアクチュエータ１０，１０を設けた構成を示しているが、前記支持部材５が環状の部材である場合には、複数のアクチュエータ１０が設けられて、これらの一端が支持部材５に固定され、他端が支持部材５の中心に向かって放射状に並ぶように配置された構成であってもよい。このような複数のアクチュエータ１０を用いると、より大きな駆動力を用いてキートップ３を確実に支持することができるようになる。
【００３１】
キートップ３は、アクチュエータ１０により、開口穴２Ａ内において板厚方向に進退自在に支持されている。図１（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１０の両面の電極間に所定の電圧を印加して電位差を与えて駆動状態にすると、内部の電解質層内に電界が発生して内部のイオンが移動するため、アクチュエータ１０がこの電界の方向に応じて変位する。この実施の形態では、アクチュエータ１０の他端（自由端）側が、一端（固定端）側を支点として、上方に向けて撓み変形するように構成されており、これによりキートップ３を図示上方に持ち上げることが可能とされている。
【００３２】
キートップ３の下側には検知手段としてスイッチ機構が設けられている。キートップ３が導光部材２（パネル）の前方へ突出している状態でキートップ３が押されると、スイッチ機構の接点の開閉状態が切り換えられる。または、検知手段として、キートップ３の下面に電極が設けられ、指がキートップ３の表面３ｂに触れたときに電極と指との間の静電容量によって検知されるものであってもよい。または、検知手段としてイオン導電型の高分子シートからなるアクチュエータ１０などを使用している場合に、キートップ３が指で押されてアクチュエータ１０が変形するときに電圧を発生する。この電圧によってキートップ３が押されたことを検知してもよい。
【００３３】
図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、キートップ３の内部は２種類の光案内部３Ａ，３Ｂに区分されている。下層側の光案内部３Ａは光散乱層であり、上層の光案内部３Ｂは、透明で内部でほとんど光が散乱しない層であり、または前記光案内部３Ａよりも内部の光散乱度の低い層である。光散乱層である光案内部３Ａは、透光性の樹脂の内部に無機酸化物などの白色のフィラーが混入されることなどで形成される。光透過性で光案内部３Ｂは、前記光案内部３Ａの上に重ねられて一体的に形成される。
【００３４】
この入力装置１Ａは、図１（Ａ）に示すのが非アクティブ状態であり、アクチュエータ１０は変形前の非駆動状態にある。このとき、キートップ３は板厚方向の下方へ後退した位置にあって、キートップ３は開口穴２Ａ内に収容されており、キートップ３の表面３ｂが、導光部材２の表面とほぼ同一面に位置している。
【００３５】
このとき、キートップ３の上層側の光案内部３Ｂの外周面が、開口穴２Ａの内周面（出射面２ｂ）に対向する。光源４を点灯させると、その光が導光層２の内部を伝播して、導光層２に開口する穴の内周面である出射面２ｂから光案内部３Ａに光が与えられる。光案内部３Ｂはほぼ透明で内部で光を散乱しないため、キートップ３の表面３ｂがほとんど照光されることがなく、光の入射面であるキートップ３の外周面がやや明るく照らされる。
【００３６】
図１（Ｂ）に示すのがアクティブ状態であり、アクチュエータ１０に通電されて撓み変形し、キートップ３が持ち上げられて、その表面３ｂが導光部材２の表面よりも前方へ突出する。
【００３７】
このとき、キートップ３の下層に位置する光散乱層である光案内部３Ａの外周面が、開口穴２Ａの内周面（出射面２ｂ）に対向する。導光部材２の内部で伝播されて出射面２ｂから出射した光が、光案内部３Ａに入射すると光散乱層である光案内部３Ａの内部で光が散乱し、キートップ３の全体が明るく照らされる。
【００３８】
上記入力装置１Ａは、同じ光源４と同じ導光部材２を使用して、突出位置の相違するキートップ３を異なる状態で照光することができる。
【００３９】
なお、キートップ３の表面３ｂに光を遮蔽する膜を形成し、その膜の一部を除去して数字、文字、記号その他の図形の描くと、図１（Ａ）の非アクティブ状態でキートップが照光されず、図１（Ｂ）のアクティブ状態で、数字、文字、記号その他の図形を明るく照光することが可能である。
【００４０】
図１（Ｃ）に示すように、入力装置１Ａに複数のキートップ３，３を設けることが可能である。この場合に、同じ導光部材２に複数の開口穴２Ａが形成され、それぞれの開口穴２Ａの内部にキートップ３が個別に配置される。さらに、それぞれのキートップ３に対応するアクチュエータ１０が設けられる。この入力装置１Ａでは、複数のキートップ３のうちのいずれか１個または複数個を突出させてアクティブ状態とし、残りのキートップ３を退行させて非アクティブ状態とすることが可能である。この場合、導光部材の内部２を伝播する光を使用して、それぞれのキートップに異なった状態の照光ができ、どのキートップがアクティブであるのかを視覚によって明確に識別できるようになる。
【００４１】
図２ないし図４に示している第２ないし第４の実施の形態を示す入力装置は、図１に示す第１の実施の形態と同じ部分に同じ符号を付して詳しい説明を省略し、それぞれの実施の形態の特徴部分を主に説明する。
【００４２】
図２に示す入力装置１Ｂでは、キートップ３が下層側の光散乱層からなる光案内部３Ａと、上層側のほぼ透明の光案内部３Ｂを有している。ただし、上層の光案内部３Ｂの外周面には、外部からの光がキートップ３の内部へ入射するのを防止する遮光部３ｃが設けられている。遮光部３ｃは、光を遮光する機能を備えた膜であり、例えば光の透過を抑制する塗料（光吸収性又は光反射性を有する塗料）をキートップ３の側面３ａの上層側の周囲に塗装することにより形成されている。あるいはこれらの機能を備えたテープを、光案内部３Ｂの外周面の上層側に貼り付けることによって遮光部３ｃとすることも可能である。
【００４３】
光案内部３Ｂは、下層側の光案内部３Ａの内部で散乱した光を表面３ｂに導く機能を発揮するが、外周面からの光を遮蔽する効果を発揮する層である。したがって、図２（Ａ）に示すように、キートップ３が後退しているときは、遮光部３ｃが導光部材２側の開口穴２Ａの内周面（出射面２ｂ）と対向し、光がキートップ３の内部に入射するのを規制でき、キートップ３は実質的に照光されない。
【００４４】
図２（Ｂ）に示すように、キートップ３が前方へ突出すると、遮蔽部３ｃが出射面２ｂから外れ、光散乱層である下側の光案内部３Ａの外周面が出射面２ｂに対向する。したがって、導光部材２から光案内部３Ａに光が与えられ、光案内部３Ａの内部で散乱した光が、上側の光案内部３Ｂを透過して表面３ｂから前方へ出射する。よって、キートップ３が明るく照光される。
【００４５】
なお、図２に示す実施の形態において、キートップ３の全体を光散乱層とし、外周面の上方部分に遮光部３ｃを形成して、遮光部３ｃで囲まれた部分が光を遮蔽する効果を発揮する層として構成してもよい。
【００４６】
図３に示す入力装置１Ｃは、キートップ３の上層側の光案内部３Ｂの外周面に遮光部３ｃが形成され、光案内部３Ｂが外部からの光を遮蔽する機能を有する層となっている。キートップ３の下層側の光案内部３Ａは、透明な樹脂材料で形成されており内部に光反射部３ｄが設けられている。
【００４７】
光反射部３ｄは、キートップ３の側面３ａから入射した光を表面３ｂに向けることができるように円錐形状である。光反射部３ｄは、側面３ａと表面３ｂに向かう反射面が、金属反射面または白色の塗装面、あるいは面粗れを施した乱反射面である。
【００４８】
図３（Ａ）に示すように、キートップ３が後退していると、遮光部３ｃが導光部材２に対向して、光がキートップ３の内部に入らず、キートップ３は照光されない。図３（Ｂ）に示すように、キートップ３が前方へ突出すると、光反射部３ｄを有する光案内部３Ａが導光部材２に対向する。導光部材２の出射面２ｂから出射した光は、光案内部３Ａの内部の光反射部３ｄで反射されて表面３ｂに至り、キートップ３の表面３ｂの全域が明るく照光される。
【００４９】
図４に示す入力装置１Ｄでは、キートップ３の全体が透明な合成樹脂材料で形成されており、その内部に導光路３ｅが埋め込まれている。導光路３ｅが一方の光案内部として機能し、キートップ３のうちの前記導光路３ｅを除く部分が他方の光案内部として機能している。
【００５０】
導光路３ｅは光ファイバーのような光透過部材で形成されており、導光路３ｅの屈折率は、キートップ３を形成している合成樹脂材料の屈折率よりも高いことが好ましい。導光路３ｅはキートップ３の内部で湾曲しており、入射側の端面３ｅ１がキートップ３の下層側の側面３ａに現れ、出射側の端面３ｅ２がキートップ３の表面３ｂに設けられている。
【００５１】
導光路３ｅは左右１本づつ設けられてもよいし、左右に複数本ずつ埋設されていてもよい。キートップ３の表面３ｂにおいて、複数の導光路３ｅの端面３ｅ２を文字、記号、図形を形成するように並べてもよい。または断面が、文字、記号、図形の形状の導光路３ｅを使用し、表面３ｂに現れる出射側の端面３ｅ２で文字、記号、図形が表現されていてもよい。
【００５２】
図４（Ａ）に示すように、キートップ３が後退している非アクティブ状態では、導光部材２側の出射面２ｂが、導光路３ｅの入射側の端面３ｅ１とは対向せず、キートップ３の他の透明な部分に対向している。この場合、キートップ３は全面が照光されることなく、表面３ｂの周囲部分のみがやや明るく照らされる。
【００５３】
図４（Ｂ）に示すアクティブ状態では、キートップ３が前方へ突出し、導光部材２側の出射面２ｂと導光路３ｅの入射側の端面３ｅ１とが対向する。出射面２ｂから出射した光は、導光路３ｅの内部に導かれて出射側の端面３ｅ２に至り、キートップ３の表面３ｂでは、導光路３ｅの端面３ｅ２の周囲が明るく照らされる。よって端面３ｅ２の形状に対応した照光が行われる。
【００５４】
なお、一方の光案内部である導光路３ｅと、他方の光案内部であるキートップ３の前記導光路３ｅ以外の部分の、いずれか一方が透明で他方が光散乱層であってもよい、または、２つの光案内部が共に光散乱層であって散乱率が相違するものであってもよい。あるいは、２つの光案内部が色相の相違する層であったり、光の透過率の相違する層であってもよい。
【００５５】
また、図１や図２に示すように、キートップの上層と下層が異なる光案内層である場合も、２つの光案内部が共に光散乱層であって散乱率が相違するものであってもよいし、２つの光案内部が色相の相違する層であったり、光の透過率の相違する層であってもよい。
【００５６】
次に、本発明の入力装置に使用されるアクチュエータの他の実施の形態を、以下の実施の形態として説明する。
【００５７】
図５に示す入力装置１Ｅでは、高分子型のアクチュエータ１１がベース６上に設けられている。アクチュエータ１１は、シート状の高分子型のアクチュエータを帯状に形成したものである。
【００５８】
アクチュエータ１１の長手方向の中心には固定部材７が設けられており、この固定部材７によりアクチュエータ１１の中心部１１ａがベース６上に固定されている。アクチュエータ１１の中心部１１ａ以外の両側の先端部１１ｂ，１１ｂは、自由に変形することが可能な自由端である。
【００５９】
図５（Ａ）に示すように、アクチュエータ１１が非駆動状態にある場合には、キートップ３が図示下方に位置する非アクティブ状態にあり、キートップ３の底面は固定部材７に接している。すなわち、キートップ３は固定部材７に支持される状態にある。図５（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１１の両面の電極間に電界を与えて駆動状態とすると、アクチュエータ１１は中心部１１ａを支点としてその両端の先端部１１ｂ，１１ｂが、ベース６から図示上方に持ち上がるように撓み変形させられる。
【００６０】
これにより、先端部１１ｂ，１１ｂがキートップ３の底面を支持して図示上方に持ち上げる。よって、キートップ３が開口穴２Ａから前方へ突出するアクティブ状態に設定される。
【００６１】
図６に示す入力装置１Ｆでは、シート状の高分子型のアクチュエータを帯状に形成したアクチュエータ１２が、ベース６の上部に設けられた開口穴２Ａと対向する位置に設けられている。キートップ３の底面の中心部に連結部材８が固定され、連結部材８の下端がアクチュエータ１２の上面の長手方向の中心部１２ａに当接している。アクチュエータ１２の両側の先端部１２ｂ，１２ｂは、自由に変形することが可能な自由端である。
【００６２】
図６（Ａ）に示すように、アクチュエータ１２が変形前の非駆動状態にある場合には、キートップ３は非アクティブ状態にあり、図示下方に位置している。図６（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１２の両面の電極間に電界を与えて駆動状態とすると、アクチュエータ１２は中心部１２ａを支点としてその両端の先端部１２ｂ，１２ｂが図示下方に撓み変形するため、中心部１２ａがベース６から図示上方に持ち上げられる。このため、キートップ３が連結部材８を介してアクチュエータ１２により上方に持ち上げられる。
【００６３】
上記各実施の形態では、駆動状態にあるアクチュエータへの通電を断つと、アクチュエータは、それぞれ変形前の非アクティブ状態に復帰する。このとき、キートップ３は、自重により下方の位置に後退する。
【００６４】
図７に示す入力装置１Ｇは、キートップ３が可動板９上に固定されており、一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂによって可動板９の縁部が上下方向から支持されている。
【００６５】
一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂは、共に高分子型のアクチュエータを帯状に形成したものである。上部側のアクチュエータ１３Ａの一端（固定端）は導光部材２の下面側に設けられた支持部材５Ａに固定にされ、他端（自由端）は可動板９の上面に延びている。下部側のアクチュエータ１３Ｂの一端（固定端）は導光部材２のベース６に設けられた支持部材５Ｂ上に固定され、他端（自由端）は可動板９の下面に延びている。
【００６６】
図７（Ａ）（Ｂ）に示すものでは、中心部を挟んで左右対称となる位置に、一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂがそれぞれ設けられているが、このような一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂを、キートップ３の周囲に複数組み配置した構成であってもよい。
【００６７】
図７（Ａ）に示すように、アクチュエータ１２が変形前の非駆動状態にある場合には、キートップ３は導光部材２から図示下方に離れた非アクティブ状態にある。キートップ３が固定された可動板９は、上下方向から一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂで挟まれて支持されているため、入力装置１Ｇの上下逆向きとしても、非アクティブ状態にあるキートップ３が自重により移動して開口穴２Ａから突出することがない。
【００６８】
図７（Ｂ）に示すように、一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂの両面の電極間に同時に電界を与えて駆動状態にすると、一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂは支持部材５Ａ，５Ｂ側の固定端を支点として同時に変形する。
【００６９】
すべての一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂは共に同じ方向に、すなわち図７（Ｂ）に示すように共に上方向に同じ変位量だけ変形できるように構成されている。このため、一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂに支持された可動板９およびキートップ３を、水平姿勢を維持した状態で上下方向（板厚方向）に昇降移動させること可能である。
【００７０】
一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂが変形すると、可動板９に搭載されているキートップ３が上方に持ち上げられ、キートップ３が開口穴２Ａから前方へ突出するアクティブ状態に設定される。
【００７１】
図８に示す入力装置１Ｈでは、上下方向（または板厚方向）に伸縮性を発揮するアクチュエータ１４が使用されている。
【００７２】
このようなアクチュエータ１４としては、例えばゴム状の高分子膜（エラストマー）を板厚方向に伸び縮み可能な電極で上下方向から挟んだ構造からなる電歪エラストマ、形状記憶合金（ＳＭＡ）、形状記憶樹脂などの形状記憶素子を用いることができる。
【００７３】
本実施の形態に示すアクチュエータ１４は柱状または環状からなる外観形状を有している。外観が柱状のアクチュエータ１４である場合には、複数のアクチュエータ１４を開口穴２Ａの外側に周方向に並べることにより構成される。また外観が環状のアクチュエータ１４である場合には、アクチュエータ１４の中心を開口穴２Ａの中心に一致させた状態で導光部材２の下面に固定したものである。
【００７４】
キートップ３は可動板９上に固定されており、この状態で導光部材２の下面側から開口穴２Ａ内に挿入されている。
【００７５】
アクチュエータ１４は、上端が導光部材２の下面に固定され、下端が可動板９の表面に固定されている。なお、アクチュエータ１４の板厚方向の寸法はすべての箇所で一定であり、変形後の変位量も均等である。
【００７６】
図８（Ａ）に示すように、非駆動状態ではアクチュエータ１４は伸張状態にある。この状態では、上記同様にキートップ３が後退する。図８（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１４を通電して駆動状態にすると、アクチュエータ１４は導光部材２側を基準として板厚方向に収縮する。
【００７７】
アクチュエータ１４が変形すると、可動板９に搭載されているキートップ３が上方に持ち上げられ、キートップ３が開口穴２Ａから前方へ突出するアクティブ状態に設定される。
【符号の説明】
【００７８】
１Ａ〜１Ｈ 入力装置
２ 導光部材
２Ａ 開口穴
２ａ 入射面
２ｂ 出射面（内周面）
３ キートップ
３Ａ 光案内部
３Ｂ 光案内部
３ａ 側面
３ｂ 表面
３ｃ 遮光部
３ｄ 光反射部
４ 発光素子
５ 支持部材
６ ベース
７ 固定部材
８ 連結部材
９ 可動板
１０，１１，１２，１３Ａ，１３Ｂ，１４ アクチュエータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作体がパネル表面から突出する入力装置に関し、特に操作体の突出位置の違いに応じて、操作体の照光状態が変化する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パネルに複数の操作体が設けられた入力装置は、例えば以下の特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載された入力装置は、キートップとこのキートップで動作させられるキースイッチの組が複数組設けられている。パネルの内部には、スライド動作する金具が設けられており、金具のスライド動作により、いずれかの組のキートップとキースイッチとがパネル表面から突出する。この発明は、ユーザが設定したキートップのみを突出させて押圧操作を可能とし、それ以外のキートップは押せないようにするというものである。
【０００４】
特許文献１に記載された発明は、キートップを突出させ退行させる動作が可能ではあるが、突出したキートップと退行したキートップとで照光表示を切り換える機能は有していない。
【０００５】
一方において、操作体の操作位置に応じて照光状態が変化する入力装置として以下の特許文献２に記載されたものがある。
【０００６】
特許文献２に記載された入力装置は、透光性及び光拡散性を有するスライドスイッチが摺動自在に設けられている。スライドスイッチを一方にスライドさせると、ランプの表示光でスライドスイッチが照光され、スライドスイッチを他方にスライドさせると、ランプの表示光がマスク板で遮断されるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２８７２８４号公報
【特許文献２】特開平９−１３８６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に記載の発明は、スライドキーの下方に遮光板とランプとが配置された構造であるため、上下の寸法が大きく薄型の機器に適用しにくい。そのため、パネルに複数のキートップが設けられて、いずれかのキートップがパネル表面から突出して操作が可能となる入力装置に、特許文献２に記載された照光装置を採用すると、キートップを上下に移動させる機構のさらにその下にランプを配置することが必要になって、小型化の機器とすることが難しい。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、操作体をパネルから突出させることができ、その突出位置に応じて操作体の照光状態が切り換わる入力装置を提供することを目的としている。
【００１０】
また、本発明は、操作体を突出させる機構と操作体を照光させる機能をゆうしていながらも薄型に構成できる入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、パネル表面に配置された操作体と、光源から発せられる光を前記操作体に導く導光部材と、前記操作体の操作状態を検知する検知手段とが設けられた入力装置において、
前記パネル表面からの前記操作体の突出位置を変化させるアクチュエータが設けられており、
前記操作体は、前記パネル表面からの突出位置が変化するときに、前記導光部材から光を受ける場所が相違し、前記操作体は、前記導光部材から光を受ける場所の違いによって照光状態が変化することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の前記操作体は、パネル表面から突出する突出姿勢と、その位置よりも後退している退行姿勢との二段階で移動してもよいし、パネル表面からの操作体の突出位置が複数段階で変化してもよい。操作体のパネル表面からの突出位置の変化に応じて操作体の照光状態が変化することで、例えば検知手段が動作できる状態であるのか、または操作体でどのモードの入力ができるかなどを目視状態で認識しやすくなる。また、同じ光源からの光によって、操作体の照光状態を変えることができるため、多数の光源や多数の導光部材を設けることが不要である。
【００１３】
本発明は、前記操作体の内部に、光を受けたときの照光状態が相違する少なくとも２種類の光案内部が設けられ、前記操作体の突出位置が変化することで、前記導光部材からの光を受ける前記光案内部が切り換えられるものである。
【００１４】
例えば、前記光案内部は、内部での光の拡散状態が相違する層の組み合わせである。または、前記光案内部は、前記操作体の操作表面に向けて光を導く経路が相違する層の組み合わせである。あるいは、前記光案内部は、その内部を通過する光の反射状態が相違する層の組み合わせである。または、前記光案内部は、その内部に入ろうとする光に対する遮蔽効果が相違する層の組み合わせなどである。
【００１５】
本発明は、前記パネルそのものが前記導光部材であり、前記パネルに穴が形成されてその穴の内部に前記操作体が位置し、前記導光部材の内部を伝播する光が、前記の穴の内周面から前記操作体に与えられるものとして構成できる。あるいは、本発明は、前記導光部材が光を透過しないパネルの内側に設けられていてもよい。
【００１６】
さらに本発明は、共通の前記導光部材に対向する複数の前記操作体と、それぞれの前記操作体の突出位置を変化させる複数の前記アクチュエータとが設けられているものとして構成することが可能である。
【００１７】
上記構成では、同じ導光部材の内部を伝播する光で複数の操作体を照光させることができる。また複数設けられた操作体のうちの、どの操作体が有効であるかなどを照光表示によって明確に区別できるため、誤操作などが生じにくくなる。
【００１８】
例えば、本発明は、前記操作体が前記パネル表面から前方へ突出したときに、前記検知手段による検知動作が可能になる。
【００１９】
本発明は、前記アクチュエータを、通電により変形する電歪エラストマ、または形状記憶素子で形成することが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、操作体のパネル表面からの突出位置が二段階で変化し、または複数段階で変化するものにおいて、操作体の照光状態が、その突出位置の違いに応じて変化するため、照光状態を見ることによって、操作体がどのような状態であるか容易に認識できるようになる。
【００２１】
また、同じ光源から発せられて同じ導光部材の内部を伝播する光によって、操作体の照光状態を変えることができるため、構造が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示し、（Ｃ）は複数の操作体が設けられた入力装置を示す、
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図４】本発明の第４の実施の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図５】アクチュエータの他の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図６】アクチュエータの他の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図７】アクチュエータの他の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【図８】アクチュエータの他の形態を示す入力装置の断面図であり、（Ａ）は操作体が退行している状態を示し、（Ｂ）は操作体が突出している状態を示す、
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示す入力装置１Ａは、開口穴２Ａが形成された導光部材２と、この開口穴２Ａの内側に設けられたキートップ３と、ＬＥＤなどからなる発光素子４，４、アクチュエータ１０および図示しないスイッチ機構を有して構成される。
【００２４】
導光部材２は透光性を有する合成樹脂材料によって形成されており、例えばこの入力装置１Ａが搭載される電子機器の筐体が透光性を有する材料で形成されている場合には、導光部材２が操作面に現れるパネルである。また、パネルが光を透過しない筐体と一体に形成されている場合には、導光部材が筐体の内部に設けられる。
【００２５】
導光部材２の端部には入射面２ａが形成されている。入射面２ａには発光素子４が対向配置されており、発光素子４から放たれた光は入射面２ａを介して導光部材２の内部に入射する。導光部材２には板厚方向に貫通する開口穴２Ａが形成されており、開口穴２Ａの内周面は円筒状の出射面２ｂとして機能する。
【００２６】
操作体であるキートップ３は透光性を有しており、図示上方の位置には出射部として機能する表面３ｂが設けられている。キートップ３は円筒形状または円柱形状であり、その側面３ａは、前記表面３ｂとほぼ垂直である。
【００２７】
導光部材２の下面には支持部材５が固定されており、この支持部材５にアクチュエータ１０が設けられている。アクチュエータ１０はイオン導電型の高分子アクチュエータである。イオン導電型の高分子アクチュエータは、板厚方向の中央に電解質層（図示せず）を有するとともにその両面に一対の電極層（図示せず）を備えてシート状に形成されている。
【００２８】
また、アクチュエータ１０は、ゴム状の高分子膜（エラストマー）を伸び縮み可能な電極で挟んだ構造からなるＥＰＡＭや形状記憶素子などを使用することが可能である。
【００２９】
図１に示すアクチュエータ１０は帯状であり、その一端（固定端）は支持部材５上に片持ち支持状態で固定されている。他端は自由端であり、キートップ１３を下面から支持している。
【００３０】
図１（Ａ）（Ｂ）には、左右対称となる位置に一対のアクチュエータ１０，１０を設けた構成を示しているが、前記支持部材５が環状の部材である場合には、複数のアクチュエータ１０が設けられて、これらの一端が支持部材５に固定され、他端が支持部材５の中心に向かって放射状に並ぶように配置された構成であってもよい。このような複数のアクチュエータ１０を用いると、より大きな駆動力を用いてキートップ３を確実に支持することができるようになる。
【００３１】
キートップ３は、アクチュエータ１０により、開口穴２Ａ内において板厚方向に進退自在に支持されている。図１（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１０の両面の電極間に所定の電圧を印加して電位差を与えて駆動状態にすると、内部の電解質層内に電界が発生して内部のイオンが移動するため、アクチュエータ１０がこの電界の方向に応じて変位する。この実施の形態では、アクチュエータ１０の他端（自由端）側が、一端（固定端）側を支点として、上方に向けて撓み変形するように構成されており、これによりキートップ３を図示上方に持ち上げることが可能とされている。
【００３２】
キートップ３の下側には検知手段としてスイッチ機構が設けられている。キートップ３が導光部材２（パネル）の前方へ突出している状態でキートップ３が押されると、スイッチ機構の接点の開閉状態が切り換えられる。または、検知手段として、キートップ３の下面に電極が設けられ、指がキートップ３の表面３ｂに触れたときに電極と指との間の静電容量によって検知されるものであってもよい。または、検知手段としてイオン導電型の高分子シートからなるアクチュエータ１０などを使用している場合に、キートップ３が指で押されてアクチュエータ１０が変形するときに電圧を発生する。この電圧によってキートップ３が押されたことを検知してもよい。
【００３３】
図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、キートップ３の内部は２種類の光案内部３Ａ，３Ｂに区分されている。下層側の光案内部３Ａは光散乱層であり、上層の光案内部３Ｂは、透明で内部でほとんど光が散乱しない層であり、または前記光案内部３Ａよりも内部の光散乱度の低い層である。光散乱層である光案内部３Ａは、透光性の樹脂の内部に無機酸化物などの白色のフィラーが混入されることなどで形成される。光透過性で光案内部３Ｂは、前記光案内部３Ａの上に重ねられて一体的に形成される。
【００３４】
この入力装置１Ａは、図１（Ａ）に示すのが非アクティブ状態であり、アクチュエータ１０は変形前の非駆動状態にある。このとき、キートップ３は板厚方向の下方へ後退した位置にあって、キートップ３は開口穴２Ａ内に収容されており、キートップ３の表面３ｂが、導光部材２の表面とほぼ同一面に位置している。
【００３５】
このとき、キートップ３の上層側の光案内部３Ｂの外周面が、開口穴２Ａの内周面（出射面２ｂ）に対向する。光源４を点灯させると、その光が導光層２の内部を伝播して、導光層２に開口する穴の内周面である出射面２ｂから光案内部３Ａに光が与えられる。光案内部３Ｂはほぼ透明で内部で光を散乱しないため、キートップ３の表面３ｂがほとんど照光されることがなく、光の入射面であるキートップ３の外周面がやや明るく照らされる。
【００３６】
図１（Ｂ）に示すのがアクティブ状態であり、アクチュエータ１０に通電されて撓み変形し、キートップ３が持ち上げられて、その表面３ｂが導光部材２の表面よりも前方へ突出する。
【００３７】
このとき、キートップ３の下層に位置する光散乱層である光案内部３Ａの外周面が、開口穴２Ａの内周面（出射面２ｂ）に対向する。導光部材２の内部で伝播されて出射面２ｂから出射した光が、光案内部３Ａに入射すると光散乱層である光案内部３Ａの内部で光が散乱し、キートップ３の全体が明るく照らされる。
【００３８】
上記入力装置１Ａは、同じ光源４と同じ導光部材２を使用して、突出位置の相違するキートップ３を異なる状態で照光することができる。
【００３９】
なお、キートップ３の表面３ｂに光を遮蔽する膜を形成し、その膜の一部を除去して数字、文字、記号その他の図形の描くと、図１（Ａ）の非アクティブ状態でキートップが照光されず、図１（Ｂ）のアクティブ状態で、数字、文字、記号その他の図形を明るく照光することが可能である。
【００４０】
図１（Ｃ）に示すように、入力装置１Ａに複数のキートップ３，３を設けることが可能である。この場合に、同じ導光部材２に複数の開口穴２Ａが形成され、それぞれの開口穴２Ａの内部にキートップ３が個別に配置される。さらに、それぞれのキートップ３に対応するアクチュエータ１０が設けられる。この入力装置１Ａでは、複数のキートップ３のうちのいずれか１個または複数個を突出させてアクティブ状態とし、残りのキートップ３を退行させて非アクティブ状態とすることが可能である。この場合、導光部材の内部２を伝播する光を使用して、それぞれのキートップに異なった状態の照光ができ、どのキートップがアクティブであるのかを視覚によって明確に識別できるようになる。
【００４１】
図２ないし図４に示している第２ないし第４の実施の形態を示す入力装置は、図１に示す第１の実施の形態と同じ部分に同じ符号を付して詳しい説明を省略し、それぞれの実施の形態の特徴部分を主に説明する。
【００４２】
図２に示す入力装置１Ｂでは、キートップ３が下層側の光散乱層からなる光案内部３Ａと、上層側のほぼ透明の光案内部３Ｂを有している。ただし、上層の光案内部３Ｂの外周面には、外部からの光がキートップ３の内部へ入射するのを防止する遮光部３ｃが設けられている。遮光部３ｃは、光を遮光する機能を備えた膜であり、例えば光の透過を抑制する塗料（光吸収性又は光反射性を有する塗料）をキートップ３の側面３ａの上層側の周囲に塗装することにより形成されている。あるいはこれらの機能を備えたテープを、光案内部３Ｂの外周面の上層側に貼り付けることによって遮光部３ｃとすることも可能である。
【００４３】
光案内部３Ｂは、下層側の光案内部３Ａの内部で散乱した光を表面３ｂに導く機能を発揮するが、外周面からの光を遮蔽する効果を発揮する層である。したがって、図２（Ａ）に示すように、キートップ３が後退しているときは、遮光部３ｃが導光部材２側の開口穴２Ａの内周面（出射面２ｂ）と対向し、光がキートップ３の内部に入射するのを規制でき、キートップ３は実質的に照光されない。
【００４４】
図２（Ｂ）に示すように、キートップ３が前方へ突出すると、遮蔽部３ｃが出射面２ｂから外れ、光散乱層である下側の光案内部３Ａの外周面が出射面２ｂに対向する。したがって、導光部材２から光案内部３Ａに光が与えられ、光案内部３Ａの内部で散乱した光が、上側の光案内部３Ｂを透過して表面３ｂから前方へ出射する。よって、キートップ３が明るく照光される。
【００４５】
なお、図２に示す実施の形態において、キートップ３の全体を光散乱層とし、外周面の上方部分に遮光部３ｃを形成して、遮光部３ｃで囲まれた部分が光を遮蔽する効果を発揮する層として構成してもよい。
【００４６】
図３に示す入力装置１Ｃは、キートップ３の上層側の光案内部３Ｂの外周面に遮光部３ｃが形成され、光案内部３Ｂが外部からの光を遮蔽する機能を有する層となっている。キートップ３の下層側の光案内部３Ａは、透明な樹脂材料で形成されており内部に光反射部３ｄが設けられている。
【００４７】
光反射部３ｄは、キートップ３の側面３ａから入射した光を表面３ｂに向けることができるように円錐形状である。光反射部３ｄは、側面３ａと表面３ｂに向かう反射面が、金属反射面または白色の塗装面、あるいは面粗れを施した乱反射面である。
【００４８】
図３（Ａ）に示すように、キートップ３が後退していると、遮光部３ｃが導光部材２に対向して、光がキートップ３の内部に入らず、キートップ３は照光されない。図３（Ｂ）に示すように、キートップ３が前方へ突出すると、光反射部３ｄを有する光案内部３Ａが導光部材２に対向する。導光部材２の出射面２ｂから出射した光は、光案内部３Ａの内部の光反射部３ｄで反射されて表面３ｂに至り、キートップ３の表面３ｂの全域が明るく照光される。
【００４９】
図４に示す入力装置１Ｄでは、キートップ３の全体が透明な合成樹脂材料で形成されており、その内部に導光路３ｅが埋め込まれている。導光路３ｅが一方の光案内部として機能し、キートップ３のうちの前記導光路３ｅを除く部分が他方の光案内部として機能している。
【００５０】
導光路３ｅは光ファイバーのような光透過部材で形成されており、導光路３ｅの屈折率は、キートップ３を形成している合成樹脂材料の屈折率よりも高いことが好ましい。導光路３ｅはキートップ３の内部で湾曲しており、入射側の端面３ｅ１がキートップ３の下層側の側面３ａに現れ、出射側の端面３ｅ２がキートップ３の表面３ｂに設けられている。
【００５１】
導光路３ｅは左右１本づつ設けられてもよいし、左右に複数本ずつ埋設されていてもよい。キートップ３の表面３ｂにおいて、複数の導光路３ｅの端面３ｅ２を文字、記号、図形を形成するように並べてもよい。または断面が、文字、記号、図形の形状の導光路３ｅを使用し、表面３ｂに現れる出射側の端面３ｅ２で文字、記号、図形が表現されていてもよい。
【００５２】
図４（Ａ）に示すように、キートップ３が後退している非アクティブ状態では、導光部材２側の出射面２ｂが、導光路３ｅの入射側の端面３ｅ１とは対向せず、キートップ３の他の透明な部分に対向している。この場合、キートップ３は全面が照光されることなく、表面３ｂの周囲部分のみがやや明るく照らされる。
【００５３】
図４（Ｂ）に示すアクティブ状態では、キートップ３が前方へ突出し、導光部材２側の出射面２ｂと導光路３ｅの入射側の端面３ｅ１とが対向する。出射面２ｂから出射した光は、導光路３ｅの内部に導かれて出射側の端面３ｅ２に至り、キートップ３の表面３ｂでは、導光路３ｅの端面３ｅ２の周囲が明るく照らされる。よって端面３ｅ２の形状に対応した照光が行われる。
【００５４】
なお、一方の光案内部である導光路３ｅと、他方の光案内部であるキートップ３の前記導光路３ｅ以外の部分の、いずれか一方が透明で他方が光散乱層であってもよい、または、２つの光案内部が共に光散乱層であって散乱率が相違するものであってもよい。あるいは、２つの光案内部が色相の相違する層であったり、光の透過率の相違する層であってもよい。
【００５５】
また、図１や図２に示すように、キートップの上層と下層が異なる光案内層である場合も、２つの光案内部が共に光散乱層であって散乱率が相違するものであってもよいし、２つの光案内部が色相の相違する層であったり、光の透過率の相違する層であってもよい。
【００５６】
次に、本発明の入力装置に使用されるアクチュエータの他の実施の形態を、以下の実施の形態として説明する。
【００５７】
図５に示す入力装置１Ｅでは、高分子型のアクチュエータ１１がベース６上に設けられている。アクチュエータ１１は、シート状の高分子型のアクチュエータを帯状に形成したものである。
【００５８】
アクチュエータ１１の長手方向の中心には固定部材７が設けられており、この固定部材７によりアクチュエータ１１の中心部１１ａがベース６上に固定されている。アクチュエータ１１の中心部１１ａ以外の両側の先端部１１ｂ，１１ｂは、自由に変形することが可能な自由端である。
【００５９】
図５（Ａ）に示すように、アクチュエータ１１が非駆動状態にある場合には、キートップ３が図示下方に位置する非アクティブ状態にあり、キートップ３の底面は固定部材７に接している。すなわち、キートップ３は固定部材７に支持される状態にある。図５（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１１の両面の電極間に電界を与えて駆動状態とすると、アクチュエータ１１は中心部１１ａを支点としてその両端の先端部１１ｂ，１１ｂが、ベース６から図示上方に持ち上がるように撓み変形させられる。
【００６０】
これにより、先端部１１ｂ，１１ｂがキートップ３の底面を支持して図示上方に持ち上げる。よって、キートップ３が開口穴２Ａから前方へ突出するアクティブ状態に設定される。
【００６１】
図６に示す入力装置１Ｆでは、シート状の高分子型のアクチュエータを帯状に形成したアクチュエータ１２が、ベース６の上部に設けられた開口穴２Ａと対向する位置に設けられている。キートップ３の底面の中心部に連結部材８が固定され、連結部材８の下端がアクチュエータ１２の上面の長手方向の中心部１２ａに当接している。アクチュエータ１２の両側の先端部１２ｂ，１２ｂは、自由に変形することが可能な自由端である。
【００６２】
図６（Ａ）に示すように、アクチュエータ１２が変形前の非駆動状態にある場合には、キートップ３は非アクティブ状態にあり、図示下方に位置している。図６（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１２の両面の電極間に電界を与えて駆動状態とすると、アクチュエータ１２は中心部１２ａを支点としてその両端の先端部１２ｂ，１２ｂが図示下方に撓み変形するため、中心部１２ａがベース６から図示上方に持ち上げられる。このため、キートップ３が連結部材８を介してアクチュエータ１２により上方に持ち上げられる。
【００６３】
上記各実施の形態では、駆動状態にあるアクチュエータへの通電を断つと、アクチュエータは、それぞれ変形前の非アクティブ状態に復帰する。このとき、キートップ３は、自重により下方の位置に後退する。
【００６４】
図７に示す入力装置１Ｇは、キートップ３が可動板９上に固定されており、一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂによって可動板９の縁部が上下方向から支持されている。
【００６５】
一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂは、共に高分子型のアクチュエータを帯状に形成したものである。上部側のアクチュエータ１３Ａの一端（固定端）は導光部材２の下面側に設けられた支持部材５Ａに固定にされ、他端（自由端）は可動板９の上面に延びている。下部側のアクチュエータ１３Ｂの一端（固定端）は導光部材２のベース６に設けられた支持部材５Ｂ上に固定され、他端（自由端）は可動板９の下面に延びている。
【００６６】
図７（Ａ）（Ｂ）に示すものでは、中心部を挟んで左右対称となる位置に、一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂがそれぞれ設けられているが、このような一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂを、キートップ３の周囲に複数組み配置した構成であってもよい。
【００６７】
図７（Ａ）に示すように、アクチュエータ１２が変形前の非駆動状態にある場合には、キートップ３は導光部材２から図示下方に離れた非アクティブ状態にある。キートップ３が固定された可動板９は、上下方向から一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂで挟まれて支持されているため、入力装置１Ｇの上下逆向きとしても、非アクティブ状態にあるキートップ３が自重により移動して開口穴２Ａから突出することがない。
【００６８】
図７（Ｂ）に示すように、一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂの両面の電極間に同時に電界を与えて駆動状態にすると、一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂは支持部材５Ａ，５Ｂ側の固定端を支点として同時に変形する。
【００６９】
すべての一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂは共に同じ方向に、すなわち図７（Ｂ）に示すように共に上方向に同じ変位量だけ変形できるように構成されている。このため、一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂに支持された可動板９およびキートップ３を、水平姿勢を維持した状態で上下方向（板厚方向）に昇降移動させること可能である。
【００７０】
一対のアクチュエータ１３Ａ，１３Ｂが変形すると、可動板９に搭載されているキートップ３が上方に持ち上げられ、キートップ３が開口穴２Ａから前方へ突出するアクティブ状態に設定される。
【００７１】
図８に示す入力装置１Ｈでは、上下方向（または板厚方向）に伸縮性を発揮するアクチュエータ１４が使用されている。
【００７２】
このようなアクチュエータ１４としては、例えばゴム状の高分子膜（エラストマー）を板厚方向に伸び縮み可能な電極で上下方向から挟んだ構造からなる電歪エラストマ、形状記憶合金（ＳＭＡ）、形状記憶樹脂などの形状記憶素子を用いることができる。
【００７３】
本実施の形態に示すアクチュエータ１４は柱状または環状からなる外観形状を有している。外観が柱状のアクチュエータ１４である場合には、複数のアクチュエータ１４を開口穴２Ａの外側に周方向に並べることにより構成される。また外観が環状のアクチュエータ１４である場合には、アクチュエータ１４の中心を開口穴２Ａの中心に一致させた状態で導光部材２の下面に固定したものである。
【００７４】
キートップ３は可動板９上に固定されており、この状態で導光部材２の下面側から開口穴２Ａ内に挿入されている。
【００７５】
アクチュエータ１４は、上端が導光部材２の下面に固定され、下端が可動板９の表面に固定されている。なお、アクチュエータ１４の板厚方向の寸法はすべての箇所で一定であり、変形後の変位量も均等である。
【００７６】
図８（Ａ）に示すように、非駆動状態ではアクチュエータ１４は伸張状態にある。この状態では、上記同様にキートップ３が後退する。図８（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１４を通電して駆動状態にすると、アクチュエータ１４は導光部材２側を基準として板厚方向に収縮する。
【００７７】
アクチュエータ１４が変形すると、可動板９に搭載されているキートップ３が上方に持ち上げられ、キートップ３が開口穴２Ａから前方へ突出するアクティブ状態に設定される。
【符号の説明】
【００７８】
１Ａ〜１Ｈ 入力装置
２ 導光部材
２Ａ 開口穴
２ａ 入射面
２ｂ 出射面（内周面）
３ キートップ
３Ａ 光案内部
３Ｂ 光案内部
３ａ 側面
３ｂ 表面
３ｃ 遮光部
３ｄ 光反射部
４ 発光素子
５ 支持部材
６ ベース
７ 固定部材
８ 連結部材
９ 可動板
１０，１１，１２，１３Ａ，１３Ｂ，１４ アクチュエータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル表面に配置された操作体と、光源から発せられる光を前記操作体に導く導光部材と、前記操作体の操作状態を検知する検知手段とが設けられた入力装置において、
前記パネル表面からの前記操作体の突出位置を変化させるアクチュエータが設けられており、
前記操作体は、前記パネル表面からの突出位置が変化するときに、前記導光部材から光を受ける場所が相違し、前記操作体は、前記導光部材から光を受ける場所の違いによって照光状態が変化することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記操作体の内部に、光を受けたときの照光状態が相違する少なくとも２種類の光案内部が設けられ、前記操作体の突出位置が変化することで、前記導光部材からの光を受ける前記光案内部が切り換えられる請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記光案内部は、内部での光の拡散状態が相違する層の組み合わせである請求項１または２記載の入力装置。
【請求項４】
前記光案内部は、前記操作体の操作表面に向けて光を導く経路が相違する層の組み合わせである請求項１または２記載の入力装置。
【請求項５】
前記光案内部は、その内部を通過する光の反射状態が相違する層の組み合わせである請求項１または２記載の入力装置。
【請求項６】
前記光案内部は、その内部に入ろうとする光に対する遮蔽効果が相違する層の組み合わせである請求項１または２記載の入力装置。
【請求項７】
前記パネルそのものが前記導光部材であり、前記パネルに穴が形成されてその穴の内部に前記操作体が位置し、前記導光部材の内部を伝播する光が、前記の穴の内周面から前記操作体に与えられる請求項１ないし６のいずれかに記載の入力装置。
【請求項８】
共通の前記導光部材に対向する複数の前記操作体と、それぞれの前記操作体の突出位置を変化させる複数の前記アクチュエータとが設けられている請求項１ないし７のいずれかに記載の入力装置。
【請求項９】
前記操作体が前記パネル表面から前方へ突出したときに、前記検知手段による検知動作が可能になる請求項１ないし８のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、通電により変形する電歪エラストマ、または形状記憶素子で形成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１】
パネル表面に配置された操作体と、光源から発せられる光を前記操作体に導く導光部材と、前記操作体の操作状態を検知する検知手段とが設けられた入力装置において、
前記パネル表面からの前記操作体の突出位置を変化させるアクチュエータが設けられており、
前記操作体は、前記パネル表面からの突出位置が変化するときに、前記導光部材から光を受ける場所が相違し、前記操作体は、前記導光部材から光を受ける場所の違いによって照光状態が変化することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記操作体の内部に、光を受けたときの照光状態が相違する少なくとも２種類の光案内部が設けられ、前記操作体の突出位置が変化することで、前記導光部材からの光を受ける前記光案内部が切り換えられる請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記光案内部は、内部での光の拡散状態が相違する層の組み合わせである請求項１または２記載の入力装置。
【請求項４】
前記光案内部は、前記操作体の操作表面に向けて光を導く経路が相違する層の組み合わせである請求項１または２記載の入力装置。
【請求項５】
前記光案内部は、その内部を通過する光の反射状態が相違する層の組み合わせである請求項１または２記載の入力装置。
【請求項６】
前記光案内部は、その内部に入ろうとする光に対する遮蔽効果が相違する層の組み合わせである請求項１または２記載の入力装置。
【請求項７】
前記パネルそのものが前記導光部材であり、前記パネルに穴が形成されてその穴の内部に前記操作体が位置し、前記導光部材の内部を伝播する光が、前記の穴の内周面から前記操作体に与えられる請求項１ないし６のいずれかに記載の入力装置。
【請求項８】
共通の前記導光部材に対向する複数の前記操作体と、それぞれの前記操作体の突出位置を変化させる複数の前記アクチュエータとが設けられている請求項１ないし７のいずれかに記載の入力装置。
【請求項９】
前記操作体が前記パネル表面から前方へ突出したときに、前記検知手段による検知動作が可能になる請求項１ないし８のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、通電により変形する電歪エラストマ、または形状記憶素子で形成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２５７６６３（Ｐ２０１０−２５７６６３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０４６０１（Ｐ２００９−１０４６０１）
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]