照光スイッチ
【課題】発光エリアの輝度を均一化することができ、特に発光エリアが広い場合や厚みが薄い場合にも発光エリアの輝度を均一化することができ、しかも低コストで作製することのできる照光スイッチを提供する。
【解決手段】スイッチ基板１２の上面に光源２５を実装する。光源２５の上方には光制御板３１と押ボタン１４を重ねて配置する。スイッチ基板１２の上面には第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂを埋め込んでおき、その上に両接点２２ａ、２２ｂどうしを導通させるための反転バネ２６を置く。光制御板３１は、背面の中央部に裏面側凹部３２を有し、その外周部には光を外周方向へ向けて屈折させる屈折作用面３５を有し、前面の中央部には、光を外周方向へ向けて全反射させるための全反射作用面２８を有する。屈折作用面３５及び全反射作用面２８よりも外周側には、次第に厚みが小さくなった導光領域３７を備える。
【解決手段】スイッチ基板１２の上面に光源２５を実装する。光源２５の上方には光制御板３１と押ボタン１４を重ねて配置する。スイッチ基板１２の上面には第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂを埋め込んでおき、その上に両接点２２ａ、２２ｂどうしを導通させるための反転バネ２６を置く。光制御板３１は、背面の中央部に裏面側凹部３２を有し、その外周部には光を外周方向へ向けて屈折させる屈折作用面３５を有し、前面の中央部には、光を外周方向へ向けて全反射させるための全反射作用面２８を有する。屈折作用面３５及び全反射作用面２８よりも外周側には、次第に厚みが小さくなった導光領域３７を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照光スイッチに関し、具体的には、押ボタンの押し込み動作によりスイッチング動作し、また内蔵の光源によって点灯又は消灯する照光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
（照光スイッチの現状）
照光スイッチは、通信機器や無線応用装置、電子計測器、オートメーション機器、事務機器、民生用電子機器、エレベータ内の操作パネルなど種々の機器において用いられている。
【０００３】
照光スイッチとしては、たとえば正面から見た発光エリアの寸法が縦横各１０ｍｍで高さが１０ｍｍといったものが一般的である。最近では、正面から見た発光エリアの寸法が縦横各１９ｍｍで高さが７.８５ｍｍというように、正面から見た面積が大きくて広い発光エリアを持ち、しかも高さが低くて薄型の照光スイッチが供給されている。
【０００４】
このように照光スイッチが大面積になると、１個のＬＥＤで発光エリアを均一に光らせることは困難になる。そのため、大面積の照光スイッチでは、発光エリアにおける輝度の均一性を得るため６〜８個のＬＥＤを内蔵している。しかし、多数のＬＥＤを内蔵した照光スイッチでは、その部品コストのために照光スイッチの価格が高くなる。また、照光スイッチが薄くなると、各ＬＥＤの正面で輝度が高くなるため、発光エリアに輝度ムラが生じ易くなる。
【０００５】
そこで、１個又は少数のＬＥＤから出射した光を広げることで、広い発光エリアを均一に光らせることができ、また薄型化することのできる照光スイッチが望まれる。このような観点から公知の照光スイッチを調べると、特許文献１−３のような照光スイッチが見つかった。
【０００６】
（特許文献１について）
特許文献１に示されている照光スイッチでは、スイッチ基板の上面に半透明ゴムからなる押ボタン（ゴムスイッチ）が配置されている。押ボタンの下面中央部には、奥面が凹面状（あるいは、凸面状、シボ面状）をした受光部が凹設されており、当該受光部に対向させてスイッチ基板の上面に光源（ＬＥＤ）が実装されている。スイッチ基板の上面には、２つの固定接点が設けられており、当該固定接点に対向して上記ゴムスイッチの下面には２つの可動接点が設けられている。
【０００７】
この照光スイッチでは、光源から発した光が受光部から押ボタン内に入射する際に、その光束が受光部で広げられて押ボタンの上面の全体を均一に拡散照光させる。また、押ボタンを押さえると、可動接点と固定接点が接触して接点間が閉じられる。
【０００８】
しかし、このような単純な構造では、受光部に入射した光束を広げる範囲に限界があり、広い発光エリアを均一に発光させることが困難である。特に、押ボタンが薄くなると、光源の直上にあたる箇所（発光エリアの中央）の輝度が高くなり、輝度の均一性が悪くなる。よって、このような照光スイッチでは、発光エリアの広い照光スイッチや薄型の照光スイッチで、発光エリアを均一に発光させることは困難である。
【０００９】
（特許文献２について）
特許文献２に記載されている照光スイッチは、押ボタンで反転バネを押さえて変形させ、反転バネによってスイッチ基板に設けた第１の接点と第２の接点を導通させており、特許文献１の照光スイッチとは接点開閉機構が異なっている。しかし、押ボタンの下面に凹設した受光部（凹部）に対向させて光源を配置している点で、光源からの光束を広げるための構造は特許文献１に開示されているものと類似している。
【００１０】
よって、特許文献２に記載された照光スイッチも、特許文献１の照光装置と同様、受光部に入射した光束を広げる範囲に限界があり、広い発光エリアを均一に発光させることが困難である。特に、押ボタンが薄くなると、光源の直上にあたる箇所（発光エリアの中央）の輝度が高くなり、輝度の均一性が悪くなる点も同様である。よって、このような照光スイッチでは、発光エリアの広い照光スイッチや薄型の照光スイッチで、発光エリアを均一に発光させることは困難である。
【００１１】
（特許文献３について）
特許文献３に記載された照光スイッチでは、スイッチ基板の上面にタクトスイッチを実装し、その両側に光源を実装している。タクトスイッチ及び光源に対向させてその上方には押ボタンが配設されており、押ボタンを押さえるとタクトスイッチが押されて照光スイッチがオン又はオフとなる。また、押ボタンは、周縁から入射した光を中央部に集光させるようなレンズ作用を有している。押ボタンは、その中心がタクトスイッチの中心と一致するように配置されているので、光源から発した光は押ボタンの周縁に入射するが、押ボタンのレンズ作用によって中央部へ光が集められるため、発光エリアにおける発光輝度が均一化される。
【００１２】
特許文献３に記載された照光スイッチでは、特許文献１や特許文献２に記載された照光スイッチに比べて、広い発光エリアの輝度分布を均一化することができる。しかし、特許文献３のような照光スイッチでは、複数個の光源（ＬＥＤ）を必要とするため、コストが増加し、製品価格も高くなる。また、中央部に光源がないので、発光エリアの中央部の輝度が低下し易いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−３０６２７７号公報（図１〜３、段落００１３、００１７〜００２２）
【特許文献２】特開平５−１８２５６０号公報（図１）
【特許文献３】特開２００８−１０３１０６号公報（図１、段落００２９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、発光エリアの輝度を均一化することができ、特に発光エリアが広い場合や厚みが薄い場合にも発光エリアの輝度を均一化することができ、しかも低コストで作製することのできる照光スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る照光スイッチは、押ボタンと、前記押ボタンに対向させて前記押ボタンの後方に配置された光制御板と、前記光制御板の中央部に対向させて前記光制御板の後方に配置された光源と、前記押ボタンを押さえたとき互いに電気的に導通する第１の接点及び第２の接点とを備えた照光スイッチにおいて、前記光制御板が、その背面の中央部に、前記光源から出射した光が前記光制御板内に入射する際に当該光の一部を外周方向へ向けて屈折させるための屈折作用面を有し、その前面の中央部に、前記光制御板に入射した光の一部を外周方向へ向けて全反射させるための全反射作用面を有し、前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側に、中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなる領域を有することを特徴としている。
【００１６】
本発明の照光スイッチにあっては、光源から発した光の一部は、光制御板に入射する際に屈折作用面で外周方向へ向けて屈折する。また、光制御板に入射した光の一部は、全反射作用面によって外周方向へ向けて全反射される。そして、これら外周方向へ向けられた光は、中心から離れるに従って次第に厚みの薄くなる領域を導光しながら外周方向へ広がり、当該領域から徐々に前方へ出射される。
【００１７】
よって、本発明の照光スイッチによれば、発光エリアの面積が広い場合でも、１個又は少数の光源によって当該発光エリアを均一な発光輝度で光らせることができる。また、照光スイッチの厚みが薄い場合にも、１個又は少数の光源によって発光エリアを均一な発光輝度で光らせることができる。
【００１８】
本発明に係る照光スイッチのある実施態様は、前記光源と対向する領域を除いて、前記光制御板の背面に光反射層を配置している。光反射層は、たとえば光制御板の背面に設けた白色反射シートや光制御板の背面に形成した金属被膜である。光制御板の背面に光反射層を配置しておけば、光制御板の背面から漏れた光は、光反射層で反射して光制御板内に戻るので、光の利用効率を高めて発光エリアの発光輝度を高めることができる。
【００１９】
本発明に係る照光スイッチの別な実施態様は、前記押ボタンが、透明又は半透明の材質からなり、かつ、透過する光を散乱させる機能を有している。かかる実施態様によれば、押ボタンによって光を散乱させることにより、発光エリアの輝度分布をより均一にできる。
【００２０】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記押ボタンが透明又は半透明の材質からなり、前記押ボタンの背面に拡散シートを配置している。かかる実施態様によれば、押ボタンの背後の拡散シートによって光を散乱させ、発光エリアの輝度分布をより均一にできる。
【００２１】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記光制御板の背面の中央部に、前記屈折作用面によって囲まれた平らな面を有している。かかる実施態様によれば、光制御板の中央部で輝度が低くなりすぎるのを抑制できる。
【００２２】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記光制御板の中央部が、その前面と背面にそれぞれ凹部を有している。かかる実施態様によれば、光制御板の前面側の凹部の縁に全反射作用面を形成でき、光制御板の背面側の凹部の縁に屈折作用面を形成することができる。
【００２３】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記光制御板の前面が、前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側において、前記光制御板の中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなるように傾斜している。かかる実施態様によれば、光反射板の背面に白色反射シートを貼り易くなる。
【００２４】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記光制御板の背面が、前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側において、前記光制御板の中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなるように傾斜している。かかる実施態様によれば、光制御板の前面側をほぼ平らにすることができるので、光制御板から出射する光を正面側に向けて出射させ易くなる。
【００２５】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記押ボタンを押された状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布と、前記押ボタンが復帰している状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布とが、互いに異なっている。押ボタンを押すとき、光源と光制御板のうち一方だけが押ボタンとともに移動するような構造となっている場合には、押ボタンを押された状態における発光エリアの輝度分布と、前記押ボタンが復帰している状態における発光エリアの輝度分布とが異なる。この場合には、押ボタンを押したときと押ボタンが復帰しているときとで明るさが変わるので、照光スイッチの視覚的な操作感が良好になる。
【００２６】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記押ボタンを押された状態における前記光源と前記光制御板との距離と、前記押ボタンが復帰している状態における前記光源と前記光制御板との距離が同じである。かかる実施態様の場合には、押ボタンを押された状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布と、押ボタンが復帰している状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布とがほとんど変化しなくなる。
【００２７】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、スイッチ基板に前記第１の接点と前記第２の接点を設け、前記第１及び第２の接点の前方に導電性を有する反転バネを配置し、前記押ボタンが押された状態では、前記反転バネが前記第１の接点と前記第２の接点に接触し、前記押ボタンが復帰した状態では、前記反転バネが前記第１の接点と前記第２の接点のうち少なくとも一方の接点から離間するようにしている。かかる実施態様によれば、第１の接点と第２の接点がともにスイッチ基板に設けられているので、電気的な配線構造を簡略にできる。また、反転バネを弾性変形させて第１の接点と第２の接点を導通させるようにしているので、反転バネによってスイッチング時のクリック感を得ることができる。
【００２８】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態による照光スイッチを示す斜視図である。
【図２】図１に示す照光スイッチの分解斜視図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による照光スイッチにおける、端子バネをインサート成形されたスイッチ基板の斜視図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態による照光スイッチに用いられている光制御板の断面図、正面図及び裏面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による照光スイッチの、押ボタンを押し込んだ状態を示す断面図である。
【図７】（Ａ）は、比較例の照光スイッチにおいて、押ボタンが復帰していて光源が発光しているときの発光エリアの輝度分布を示す図である。（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態による照光スイッチにおいて、押ボタンが復帰していて光源が発光しているときの発光エリアの輝度分布を示す図である。
【図８】図７（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った輝度の分布と、図７（Ｂ）のＹ−Ｙ線に沿った輝度の分布を表したグラフである。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態による照光スイッチにおいて、光源が発光しているときの発光エリアの輝度分布を示す図であって、（Ａ）は押ボタンが復帰している状態での発光エリアの輝度分布であり、（Ｂ）は押ボタンを押し込んでいる状態での発光エリアの輝度分布である。
【図１０】図９（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿った輝度の分布と、図９（Ｂ）のＺ−Ｚ線に沿った輝度の分布を表したグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施形態による照明スイッチを示す概略断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による照明スイッチを示す概略断面図である。
【図１３】本発明の第１−３の実施形態における照明装置の一変形例を示す断面図である。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ本発明の第１−第３の実施形態による照明装置に用いられる光制御板の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。
【００３１】
（第１の実施形態）
〔照光スイッチの構造〕
以下、図１−５を参照して本発明の実施形態１による照光スイッチの構造を説明する。図１、図２及び図３は、本発明の実施形態１による照光スイッチ１１の斜視図、分解斜視図及び断面図である。図４は照光スイッチ１１に用いられるスイッチ基板１２の斜視図である。図５（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、照光スイッチ１１に用いられる光制御板３１の断面図、正面図及び裏面図である。なお、図１及び図２は、照光スイッチ１１を立てた状態で表しているが、以下において上下方向とは、図１や図２などによらず、図３の断面図における上下方向を指すものとする（例えば、光源２５や第１の接点２２ａ、第２の接点２２ｂなどから、導光領域３７や押ボタン１４に向かう方向を上方向という）。
【００３２】
図１を参照すると、照光スイッチ１１の外観は、スイッチ基板１２と、スイッチ基板１２の両側面に露出した外部端子１３ａ、１３ｂと、スイッチ基板１２の上面に配置された押ボタン１４と、押ボタン１４の周囲を囲む額縁状のフレーム１５によって構成されている。照光スイッチ１１は正面から見た形状が丸形のものであってもよいが、以下においては、図１に示すような角形のものについて説明する。
【００３３】
照光スイッチ１１においては、押ボタン１４を押し込むと、内部の接点どうしが導通して照光スイッチ１１がオンとなる。押ボタン１４を離すと、押ボタン１４が元の位置に復帰し、内部の接点どうしが絶縁状態となって照光スイッチ１１がオフとなる。
【００３４】
照光スイッチ１１は、図２に示すような部品によって構成されている。スイッチ基板１２は、不透明な樹脂によって成形されており、上面に箱状の収納部１６を有している。スイッチ基板１２の対向する両側面には、フレーム１５を取り付けるための複数個の爪１７が突設されている。
【００３５】
スイッチ基板１２は、４つの端子バネ１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂを埋め込んでインサート成形されている。光源用の端子バネ１８ａ、１８ｂは、それぞれ一端に光源実装用の電極パッド２０ａ、２０ｂが設けられ、他端に外部端子２１ａ、２１ｂを有している。端子バネ１８ａ、１８ｂをスイッチ基板１２にインサート成形した状態では、図４に示すように、２つの電極パッド２０ａ、２０ｂが収納部１６の中央に並んで露出しており、外部端子２１ａ、２１ｂがスイッチ基板１２の側面から突出している。
【００３６】
端子バネ１９ａ、１９ｂは、それぞれ両端に外部端子１３ａ、１３ｂを有している。端子バネ１９ａは、中央部に円弧状をした第１の接点２２ａを備えている。端子バネ１９ｂは、中央部に円弧状をした第２の接点２２ｂを備えている。端子バネ１９ａ、１９ｂをスイッチ基板１２にインサート成形した状態では、図４に示すように、第１の接点２２ａは電極パッド２０ａ、２０ｂを囲むようにして収納部１６の中央部で露出している。第２の接点２２ｂは、第１の接点２２ａを囲むようにして第１の接点２２ａの外周側において収納部１６で露出している。また、各端子バネ１９ａ、１９ｂの外部端子１３ａ、１３ｂは、スイッチ基板１２の側面から突出している。
【００３７】
図４に示すように、第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂの中間において収納部１６には環状の溝２３が凹設されており、第２の接点２２ｂの外周において収納部１６に環状の突部２４が突設されている。
【００３８】
光源２５はＬＥＤであって、図３に示すように、下面の電極を電極パッド２０ａ、２０ｂに接合することにより、スイッチ基板１２の中央に実装されている。光源２５は、白色ＬＥＤを用いられることが多いが、赤色ＬＥＤや青色ＬＥＤなどの有色ＬＥＤであってもよい。
【００３９】
反転バネ２６は、図２に示すように、皿バネの外周部を複数箇所で切り欠いた形状となっている。図３に示すように、反転バネ２６は、収納部１６に設けられた突部２４の内側に嵌め込まれている。反転バネ２６の外周縁は第２の接点２２ｂの上に重なっていて第２の接点２２ｂと接触している。反転バネ２６の内周部は、第１の接点２２ａの上方に位置していて第１の接点２２ａから離間している。また、反転バネ２６の中央部にあいた孔２７からは、光源２５の上面が飛び出ている。
【００４０】
光制御板３１は、図３に示すように、反転バネ２６の上に載置される。光制御板３１は、ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）やポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）のように大きな屈折率を有する透明樹脂によって成形されている。光制御板３１の詳細な形状は、図５（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すとおりである。
【００４１】
光制御板３１の下面中央部（光源２５に対向する部分）には、裏面側凹部３２が設けられている。光制御板３１の下面において裏面側凹部３２の周囲には、反転バネ２６を押さえるための操作部３３が環状に突設されている。裏面側凹部３２は、図５（Ａ）に示した形状の凹部を光制御板３１の中心軸の回りに回転させた形状となっている。裏面側凹部３２の中央部は、光制御板３１の中心軸に垂直な平面３４となっており、平面３４の周囲にはテーパー状に傾斜した屈折作用面３５が形成されている。
【００４２】
光制御板３１の上面中央部には、頂点が下方を向いた略円錐状の前面側凹部３６が設けられている。前面側凹部３６は、図５（Ａ）に示した形状の凹部を光制御板３１の中心軸の回りに回転させた形状となっている。前面側凹部３６の頂点は鈍っていてわずかに湾曲しており、前面側凹部３６の外周面（全反射作用面２８）は上方へ膨らむように湾曲している。さらに、光制御板３１の上面において、前面側凹部３６よりも外周側の領域は、光制御板３１の外周側へ向かうに従って下方へ向かうように直線的に傾斜していて、円錐状に傾斜した傾斜面２９となっている。その結果、裏面側凹部３２及び前面側凹部３６よりも外周側の領域は、外周側へ向かうほど厚みの薄くなった導光領域３７となっている。光制御板３１の前面の傾斜面と導光領域３７も、図５（Ａ）に示した形状を光制御板３１の中心軸の回りに回転させた形状となっている。
【００４３】
光制御板３１が矩形状である場合、導光領域３７を光制御板３１の四隅まで延長すると、光制御板３１の隅部で導光領域３７の肉厚が小さくなって強度が低下する。あるいは、強度低下を防ぐためには、光制御板３１の厚みを大きくする必要がある。そのため矩形状の光制御板３１の場合には、図５（Ｂ）に示すように、導光領域３７は各辺の中央部までとし、隅部３８は一定の厚みに成形している。よって、光制御板３１の厚みが薄くても、隅部３８における強度が低下するのを防ぐことができる。
【００４４】
さらに、光制御板３１の外周部には肉厚のリブ３９を設けることにより、光制御板３１の強度を高めている。
【００４５】
光制御板３１の下面には、光反射層、すなわち図２に示すような白色反射シート４１（白色樹脂シート）を設けている。白色反射シート４１は、中央部に設けた開口４２に操作部３３を通過させ、両面粘着テープ４３によって光制御板３１の下面に貼り付けられる。光反射層としては、白色反射シート４１に限らず、金属箔でもよく、あるいは導光領域３７の下面に成膜された金属被膜でもよい。
【００４６】
押ボタン１４は、透明又は半透明の樹脂によって成形されており、光を散乱させる機能を備えている。たとえば、押ボタン１４を乳白色樹脂で成形してあってもよく、透明樹脂からなる押ボタン１４の背面に微細な散乱用パターンを加工してあってもよい。また、押ボタン１４は赤や緑などに着色されていてもよく、文字やマークを印刷又は刻印されていてもよい。
【００４７】
押ボタン１４の両側面には下方へ向けてフック４４が突出しており、光制御板３１の両側面にはフック４４を引っ掛けるための爪４０が突設されている。よって、押ボタン１４を光制御板３１の上面（すなわち、リブ３９の上面）に重ね、フック４４を爪４０に係合させることで押ボタン１４と光制御板３１は一体に結合される。押ボタン１４と光制御板３１は接着剤で接着して一体化してもよい。
【００４８】
フレーム１５は不透明樹脂によって額縁状に成形されている。フレーム１５の窓４６には、押ボタン１４が摺動自在に嵌め込まれるとともに、押ボタン１４の外周面下部に設けたフランジ４５が窓４６の縁の下面に当接することで押ボタン１４が窓４６から上方へ抜けるのを防いでいる。フレーム１５の両側面には下方へ向けて係合フック４７が飛び出ており、係合フック４７をスイッチ基板１２の爪１７に引っ掛けることによりフレーム１５をスイッチ基板１２に着脱可能に取り付けることができる。
【００４９】
照光スイッチ１１は、上記のような部品によって図３に示すように組み立てられる。すなわち、スイッチ基板１２は、端子バネ１８ａ、１８ｂ、１９ａ及び１９ｂをインサート成形され、電極パッド２０ａ、２０ｂの上に光源２５を実装されている。スイッチ基板１２の上面に反転バネ２６を置くときには、反転バネ２６を突部２４の内側に嵌め込んで位置決めし、光源２５の上面（光出射面）を反転バネ２６の孔２７から上方へ突出させるとともに、反転バネ２６の外周部下端を第２の接点２２ｂに接触させる。押ボタン１４と光制御板３１は一体に結合されており、光制御板３１の下面には白色反射シート４１が貼り付けられている。この押ボタン１４を下面側からフレーム１５の窓４６に通し、その状態で光制御板３１を反転バネ２６の上に重ねるとともに、フレーム１５をスイッチ基板１２の上に重ね、フレーム１５の係合フック４７をスイッチ基板１２の爪１７に係合させることによって照光スイッチ１１を組み立てる。こうして組み立てた状態では、光制御板３１の中心軸は、光源２５の光軸（光源２５から出射する主光線と一致する軸線）とほぼ一致している。
【００５０】
〔接点の開閉動作〕
この照光スイッチ１１は、つぎのようにして第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂの間を開閉される。押ボタン１４が押されていない場合には、図３に示すように、反転バネ２６が第１の接点２２ａから離間していて第１の接点２２ａに接触していないので、第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂの間は開かれている。
【００５１】
押ボタン１４を指で下方へ押すと、図６に示すように、操作部３３によって反転バネ２６が押し潰されて第１の接点２２ａに接触し、反転バネ２６を介して第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂの間が閉じられる。反転バネ２６は押し潰される際に座屈変形するので、押ボタン１４を押す際のクリック感を得ることができる。
【００５２】
また、押ボタン１４を離すと、反転バネ２６の弾性復元力によって押ボタン１４と光制御板３１が元の位置に戻り、反転バネ２６が第１の接点２２ａから離れて第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂの間が開かれる。押ボタン１４を離す際にも、反転バネ２６によってクリック感を得ることができる。
【００５３】
なお、第１の接点と第２の接点は、特許文献１のように固定側と可動側に設けることもできるが、本発明の実施形態１のような構造によれば、第１の接点と第２の接点をスイッチ基板にまとめることができるので、配線構造が簡略になり、照光スイッチの製造も容易になる。
【００５４】
〔発光時の光の挙動〕
この照光スイッチ１１では、光源２５及び端子バネ１８ａ、１８ｂは、第１及び第２の接点２２ａ、２２ｂ等からなるスイッチ部分と独立した回路となっており、光源２５は、外部端子２１ａ、２１ｂから電流を流すことによって発光する。この照光スイッチ１１の光源２５をスイッチ部分と関係付けるためには、照光スイッチ１１の外部端子１３ａ、１３ｂ、２１ａ、２１ｂを制御回路に接続する。
【００５５】
一般的な使用方法（制御方法）では、押ボタン１４を押すと、両接点２２ａ、２２間が閉じたことを制御回路が検知し、制御回路によって光源２５が発光し、照光スイッチ１１が点灯する。そして、押ボタン１４が復帰した後も照光スイッチ１１の点灯状態が継続する。点灯状態で押ボタン１４を押すと、両接点２２ａ、２２間が閉じたことを制御回路が検知し、制御回路によって光源２５が発光停止され、照光スイッチ１１が消灯する。そして、押ボタン１４が復帰した後も照光スイッチ１１の消灯状態が継続する。
【００５６】
もっとも、光源２５の発光、発光停止のタイミングは制御回路のプログラミングによって自由に設計することができる。たとえば、エレベータの行先ボタンとして使用される場合であれば、押ボタン１４を指で押すと、押ボタン１４を離した後も照光スイッチ１１が点灯したままになり、エレベータが目的階に到着すると照光スイッチ１１が消灯するようにもできる。
【００５７】
つぎに、光源２５が発光しているときの光の挙動を説明する。いま、押ボタン１４が押されていないが、光源２５が発光していて照光スイッチ１１が点灯している場合を考える。この場合、図３に示す光Ｌ１のように、真っ直ぐ上方へ出射した光は、光制御板３１を透過して押ボタン１４で散乱され、発光エリア（押ボタン１４の上面）の中央部を発光させる。
【００５８】
図３に示す光Ｌ２のように中心軸から少し傾いた方向へ出射された光は、平面３４から光制御板３１内に入射し、前面側凹部３６の側面（全反射作用面２８）によって外周方向へ向けて全反射される。前面側凹部３６で全反射されて外周方向へ向かった光Ｌ２は導光領域３７に達する。また、全反射作用面２８は、光制御板３１の内部から見ると凹状に湾曲しているので、全反射作用面２８で全反射する光は集光して導光領域３７へ送られる。
【００５９】
また、図３に示す光Ｌ３のように、中心軸から大きく傾いた方向へ出射された光は、屈折作用面３５を透過して光制御板３１内に入射する。屈折作用面３５を透過する光Ｌ３は、屈折作用面３５を透過する際に外周側へ向けて屈折され、導光領域３７へ達する。
【００６０】
全反射作用面２８で全反射して、あるいは屈折作用面３５で屈折して導光領域３７へ達した光は、導光領域３７の上面と下面で全反射を繰り返しながら外周方向へ進む。導光領域３７の上面と下面で全反射するたびに光の入射角は小さくなるので、入射角が全反射の臨界角よりも小さくなった光は導光領域３７の上面又は下面から外部へ出射する。導光領域３７の下面から出射した光は、白色反射シート４１で反射され、再び導光領域３７内に戻る。よって、光の利用効率が向上し、発光エリアの輝度が高くなる。導光領域３７の上面から出射した光は、押ボタン１４に入射し、押ボタン１４で散乱されて発光エリアを発光させる。
【００６１】
本発明の実施形態１の照光スイッチ１１では、光源２５から出射された光を屈折作用面３５や全反射作用面２８で外周方向へ曲げて導光領域３７で導光しやすい光に変換し、導光領域３７内で光を外周方向へ運ぶようにしているので、１個の光源２５から出た光を広い領域に均一に広げることができる。したがって、少ない個数の光源２５により広い発光エリア（たとえば、縦横２０ｍｍ又はそれ以上の広さのエリア）をほぼ均一に発光させることができる。また、照光スイッチ１１の高さ（厚さ）が薄くなっても（たとえば、７.４ｍｍ又はそれ以下の厚さになっても）、広い発光エリアを均一に発光させることができる。よって、本発明の実施形態１によれば、大面積の発光エリアを有する薄型の照光スイッチを安価に製造することが可能になり、しかも発光エリアを均一な輝度分布で発光させることが可能になる。
【００６２】
〔実施形態１と比較例における輝度分布の比較〕
つぎに、発光エリアの輝度分布をシミュレーションにより求めた結果を説明する。図７（Ａ）は比較例の照光スイッチにおける発光エリアの輝度分布を表している。図７（Ｂ）は、本発明の実施形態１による照光スイッチ１１における発光エリアの輝度分布を表している。図７（Ａ）及び（Ｂ）の向かって左に示す分布図の縦軸及び横軸は発光エリアの中心から測った縦軸方向及び横軸方向の距離（ｍｍ）であり、右に示す輝度のランクは相対値である。両輝度分布は、いずれも押ボタンが押し込まれておらず復帰している状態での輝度分布であって、図中の明度の高い領域（白っぽい領域）ほど発光エリアの輝度が高く、明度の低い領域（黒っぽい領域）ほど発光エリアの輝度が低いことを表している。
【００６３】
また、図８は、発光エリアの中心を通過する図７（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った輝度の分布（比較例）と、発光エリアの中心を通過する図７（Ｂ）のＹ−Ｙ線に沿った輝度の分布（実施形態１）とを表したグラフである。図８の横軸は、Ｙ−Ｙ線に沿った線上における発光エリアの中心からの距離を示し、縦軸は輝度の高さを表している。
【００６４】
このシミュレーションに用いた実施形態１の照光スイッチ１１のモデルは、発光エリア（押ボタン１４の上面）のサイズが縦横２０ｍｍで、外部端子を除いた外形の高さが７.４ｍｍである。また、裏面側凹部３２の半径（屈折作用面３５の外周半径）が２.７ｍｍ、平面３４の半径（屈折作用面３５の内周半径）が１.４ｍｍ、屈折作用面３５の傾斜角が３１°となっている。さらに、垂直上方から見た前面側凹部３６の半径が２.４ｍｍ、導光領域３７の外周半径が９.７ｍｍ、導光領域３７の傾斜角が９°となっている。
【００６５】
一方、比較例のモデルは、光制御板の形状を除いて、照光スイッチ１１のモデルを基本とした。比較例のモデルで用いた光制御板は、矩形状をした均一な厚みの透明樹脂板の中心部に半径２.５ｍｍの円柱状の貫通孔をあけたものである。従って、比較例のモデルでは、光源の光が光制御板の貫通孔を通過して直接押ボタンに届くようになっている。
【００６６】
比較例の照光スイッチでは、図７（Ａ）及び図８に示すように中央部（貫通孔に対応する部分）が極端に明るく発光し、その周辺部が暗くなっている。これに対し、図５のような光制御板３１を用いた実施形態１の照光スイッチ１１では、図７（Ｂ）及び図８に示すように中心部の明るさを抑え、その周辺部の明るさを向上させることで、全体の輝度分布がほぼ均一に揃えられている。
【００６７】
〔押ボタンを押し込んでいる時と復帰している時との輝度分布の比較〕
つぎに、本発明の実施形態１による照光スイッチ１１において、押ボタン１４を押し込んでいる状態と押ボタン１４が元の位置に復帰している状態とのそれぞれの発光エリアの輝度分布をシミュレーションにより求めた結果を説明する。図９（Ａ）は、押ボタン１４が復帰した状態での発光している発光エリアの輝度分布を表している（図７（Ｂ）と同じものである。）。図９（Ｂ）は、押ボタン１４が押し込まれた状態での発光している発光エリアの輝度分布を表している。図９（Ａ）及び（Ｂ）の向かって左に示す分布図の縦軸及び横軸は発光エリアの中心から測った縦軸方向及び横軸方向の距離（ｍｍ）であり、右に示す輝度のランクは相対値である。このシミュレーションに用いた実施形態１の照光スイッチ１１のモデルは、図７（Ｂ）で用いたものと同じモデルである。また、図９（Ａ）及び（Ｂ）においても、図中の明度の高い領域（白っぽい領域）ほど発光エリアの輝度が高く、明度の低い領域（黒っぽい領域）ほど発光エリアの輝度が低いことを表している。
【００６８】
また、図１０は、発光エリアの中心を通過する図９（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿った輝度の分布（押ボタンの復帰時）と、発光エリアの中心を通過する図９（Ｂ）のＺ−Ｚ線に沿った輝度の分布（押ボタンの押込み時）とを表したグラフである。図１０の横軸は、Ｚ−Ｚ線に沿った線上における発光エリアの中心からの距離を示し、縦軸は輝度の高さを表している。
【００６９】
押ボタン１４が復帰している状態では、図９（Ａ）及び図１０に示すように発光エリア全体がほぼ均一な輝度で発光している。これに対し、押ボタン１４を押し込んだ状態では、光制御板３１が光源２５に近くなるので、図９（Ｂ）及び図１０に示すように発光エリアの中心部が少し明るくなり、その周辺部が少し暗くなる。
【００７０】
本発明の実施形態１による照光スイッチ１１では、このように押ボタン１４を押したときの発光エリアの発光具合が押ボタン１４が復帰しているときの発光具合から変化するので、押ボタン１４を押した状態であることが分かり易くなる。よって、押ボタン１４を押したときには反転バネ２６によってクリック感が得られるとともに、押ボタン１４の発光具合が変化し、触感的にも視覚的にも押ボタン１４の操作感が良好になる。
【００７１】
（第２の実施形態）
図１１は本発明の実施形態２による照光スイッチ５１の構造を示す概略断面図である。照光スイッチ５１では、光源２５は、スイッチ基板１２の上面でなく、プリント配線基板５２の上面に実装されている。光源２５を実装したプリント配線基板５２は、反転バネ２６の上端に載置されており、さらに裏面側凹部３２で光源２５を覆うようにしてプリント配線基板５２の上面に光制御板３１を載置している。
【００７２】
しかして、押ボタン１４を押すと、光制御板３１に押されてプリント配線基板５２も押し下げられ、プリント配線基板５２によって反転バネ２６が押し潰されて第１の接点２２ａに接触して両接点２２ａ、２２ｂが導通させられる。
【００７３】
このような実施形態では、押ボタン１４と光制御板３１とプリント配線基板５２が一体となって上下するので、押ボタン１４が押されているときも押ボタン１４が元の位置に復帰しているときも、光制御板３１と光源２５との距離が一定に保たれる。本発明の実施形態１の照光スイッチ１１では、押ボタン１４を押したときと、押ボタン１４が押されていないときとで、図９（Ａ）、（Ｂ）に示したように発光エリアの発光具合が変化した。これに対し、本発明の実施形態２の照光スイッチ５１では、光制御板３１と光源２５の距離が常に一定距離に保たれるので、押ボタン１４を押したときと、押ボタン１４が押されていないときとで、発光エリアの発光具合が変化しなくなり、押ボタン１４が押されている場合にも図９（Ａ）のような均一な輝度分布が実現される。
【００７４】
（第３の実施形態）
図１２は本発明の実施形態２による照光スイッチ６１の構造を示す概略断面図である。照光スイッチ６１では、押ボタン１４と光制御板３１が一体となっていない。光制御板３１は裏面側凹部３２で光源２５を覆うようにしてスイッチ基板１２の上面に固定されている。よって、押ボタン１４を押すと、押ボタン１４だけが押し下げられる。
【００７５】
円弧状をした第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂは、いずれも突部２４よりも外側においてスイッチ基板１２の上面に埋め込まれている。反転バネ２６は環状をしていて、突部２４の外周縁と収納部１６の内周壁面１６ａとの間に嵌め込まれている。反転バネ２６は、下方が凹となるように湾曲した断面を有しており、反転バネ２６の内周縁が第１の接点２２ａに接触している。反転バネ２６は、押さえられていない状態では第２の接点２２ｂとは離間していて第２の接点２２ｂとは導通していない。
【００７６】
押ボタン１４の外周部下面からは、操作部６２が環状に突出しており、操作部６２の下端が反転バネ２６の上面に弾接している。
【００７７】
しかして、押ボタン１４が押されると、操作部６２が反転バネ２６を押し潰して座屈変形させ、反転バネ２６を第２の接点２２ｂに接触させる。この結果、反転バネ２６を介して第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂが導通し、両接点２２ａ、２２ｂ間が閉じられる。また、押ボタン１４を押さえていた指を離すと、押ボタン１４は反転バネ２６の弾性復帰力によって上方へ復帰させられ、両接点２２ａ、２２ｂ間も開かれる。
【００７８】
この実施形態では、押ボタン１４を押し下げても光制御板３１はスイッチ基板１２の上面に静止したままである。よって、押ボタン１４が押されているときも押ボタン１４が元の位置に復帰しているときも、光制御板３１と光源２５との距離が一定に保たれる。そのため、本発明の実施形態３の照光スイッチ６１でも、光制御板３１と光源２５の距離が一定距離に保たれ、押ボタン１４を押したときと、押ボタン１４が押されていないときとで、発光エリアの発光具合が変化しなくなり、均一な輝度分布が得られる。
【００７９】
（変形例）
図１３は、本発明の実施形態１−３の変形例を示す断面図である。実施形態１−３の照光スイッチ１１、５１、６１では、押ボタン１４が光を散乱させる機能を有していた。それに対し、この変形例では、押ボタン１４を透明樹脂によって成形し、押ボタン１４の下面に光散乱シート７１を貼り付けている。よって、押ボタン１４を透過する光は、光散乱シート７１で散乱される。このような構造にすれば、光散乱シート７１を取り替えるだけで種々の用途に対応させることが可能になる。たとえば、種々の色に着色された光散乱シート７１を用いれば、光散乱シート７１を交換するだけで照光スイッチの発光色を変化させることができる。また、光散乱シート７１に文字やマークなどを印刷することもできる。
【００８０】
また、図１４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、異なる構造の光制御板３１を表している。図１４（Ａ）に示す光制御板３１は、中心軸を含む断面において屈折作用面３５を湾曲させたものである。図１４（Ｂ）に示す光制御板３１は、裏面側凹部３２の天面７２をドーム状に湾曲させて屈折作用面と小面積の平面を滑らかに一体化させたものである。図１４（Ａ）、（Ｂ）のような構造の光制御板３１でも、屈折作用面３５を透過する光を外周方向へ向けて屈折させることができる。
【００８１】
図１４（Ｃ）に示す光制御板３１は、上面においては前面側凹部３６の周囲を水平な平坦面とし、下面において操作部３３の周囲を円錐状に傾斜した傾斜面２９とし、導光領域３７の厚みを外周側に向かうにしたがって次第に薄くなるようにしたものである。このような光制御板３１によれば、導光領域３７の上面が水平面となっているので、導光領域３７から出射する光を光制御板３１の中心軸に平行な方向へ近づけることができる。
【００８２】
また、光源は１個に限らず、少数であれば複数個の光源を用いてもよい。複数個の光源を用いる場合には、各光源を中心部に集め、各光源が光制御板３１の裏面側凹部３２と対向する領域に納まるようにすることが望ましい。複数個の光源を用いる例としては、たとえば、光源として赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを用い、押ボタン１４を押すたびに赤色発光→緑色発光→青色発光→消灯というように変化させてもよい。
【００８３】
なお、本発明は、広い発光エリアを有する薄型の照光スイッチに効果を発揮するが、発光エリアの小さな照光スイッチでも発光エリアの輝度分布を均一化することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１１、５１、６１ 照光スイッチ
１２ スイッチ基板
１４ 押ボタン
１５ フレーム
１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ 端子バネ
２０ａ、２０ｂ 電極パッド
２２ａ 第１の接点
２２ｂ 第２の接点
２４ 突部
２５ 光源
２６ 反転バネ
２８ 全反射作用面
２９ 傾斜面
３１ 光制御板
３２ 裏面側凹部
３３ 操作部
３４ 平面
３５ 屈折作用面
３６ 前面側凹部
３７ 導光領域
４１ 白色反射シート
５２ プリント配線基板
６２ 操作部
７１ 光散乱シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は照光スイッチに関し、具体的には、押ボタンの押し込み動作によりスイッチング動作し、また内蔵の光源によって点灯又は消灯する照光スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
（照光スイッチの現状）
照光スイッチは、通信機器や無線応用装置、電子計測器、オートメーション機器、事務機器、民生用電子機器、エレベータ内の操作パネルなど種々の機器において用いられている。
【０００３】
照光スイッチとしては、たとえば正面から見た発光エリアの寸法が縦横各１０ｍｍで高さが１０ｍｍといったものが一般的である。最近では、正面から見た発光エリアの寸法が縦横各１９ｍｍで高さが７.８５ｍｍというように、正面から見た面積が大きくて広い発光エリアを持ち、しかも高さが低くて薄型の照光スイッチが供給されている。
【０００４】
このように照光スイッチが大面積になると、１個のＬＥＤで発光エリアを均一に光らせることは困難になる。そのため、大面積の照光スイッチでは、発光エリアにおける輝度の均一性を得るため６〜８個のＬＥＤを内蔵している。しかし、多数のＬＥＤを内蔵した照光スイッチでは、その部品コストのために照光スイッチの価格が高くなる。また、照光スイッチが薄くなると、各ＬＥＤの正面で輝度が高くなるため、発光エリアに輝度ムラが生じ易くなる。
【０００５】
そこで、１個又は少数のＬＥＤから出射した光を広げることで、広い発光エリアを均一に光らせることができ、また薄型化することのできる照光スイッチが望まれる。このような観点から公知の照光スイッチを調べると、特許文献１−３のような照光スイッチが見つかった。
【０００６】
（特許文献１について）
特許文献１に示されている照光スイッチでは、スイッチ基板の上面に半透明ゴムからなる押ボタン（ゴムスイッチ）が配置されている。押ボタンの下面中央部には、奥面が凹面状（あるいは、凸面状、シボ面状）をした受光部が凹設されており、当該受光部に対向させてスイッチ基板の上面に光源（ＬＥＤ）が実装されている。スイッチ基板の上面には、２つの固定接点が設けられており、当該固定接点に対向して上記ゴムスイッチの下面には２つの可動接点が設けられている。
【０００７】
この照光スイッチでは、光源から発した光が受光部から押ボタン内に入射する際に、その光束が受光部で広げられて押ボタンの上面の全体を均一に拡散照光させる。また、押ボタンを押さえると、可動接点と固定接点が接触して接点間が閉じられる。
【０００８】
しかし、このような単純な構造では、受光部に入射した光束を広げる範囲に限界があり、広い発光エリアを均一に発光させることが困難である。特に、押ボタンが薄くなると、光源の直上にあたる箇所（発光エリアの中央）の輝度が高くなり、輝度の均一性が悪くなる。よって、このような照光スイッチでは、発光エリアの広い照光スイッチや薄型の照光スイッチで、発光エリアを均一に発光させることは困難である。
【０００９】
（特許文献２について）
特許文献２に記載されている照光スイッチは、押ボタンで反転バネを押さえて変形させ、反転バネによってスイッチ基板に設けた第１の接点と第２の接点を導通させており、特許文献１の照光スイッチとは接点開閉機構が異なっている。しかし、押ボタンの下面に凹設した受光部（凹部）に対向させて光源を配置している点で、光源からの光束を広げるための構造は特許文献１に開示されているものと類似している。
【００１０】
よって、特許文献２に記載された照光スイッチも、特許文献１の照光装置と同様、受光部に入射した光束を広げる範囲に限界があり、広い発光エリアを均一に発光させることが困難である。特に、押ボタンが薄くなると、光源の直上にあたる箇所（発光エリアの中央）の輝度が高くなり、輝度の均一性が悪くなる点も同様である。よって、このような照光スイッチでは、発光エリアの広い照光スイッチや薄型の照光スイッチで、発光エリアを均一に発光させることは困難である。
【００１１】
（特許文献３について）
特許文献３に記載された照光スイッチでは、スイッチ基板の上面にタクトスイッチを実装し、その両側に光源を実装している。タクトスイッチ及び光源に対向させてその上方には押ボタンが配設されており、押ボタンを押さえるとタクトスイッチが押されて照光スイッチがオン又はオフとなる。また、押ボタンは、周縁から入射した光を中央部に集光させるようなレンズ作用を有している。押ボタンは、その中心がタクトスイッチの中心と一致するように配置されているので、光源から発した光は押ボタンの周縁に入射するが、押ボタンのレンズ作用によって中央部へ光が集められるため、発光エリアにおける発光輝度が均一化される。
【００１２】
特許文献３に記載された照光スイッチでは、特許文献１や特許文献２に記載された照光スイッチに比べて、広い発光エリアの輝度分布を均一化することができる。しかし、特許文献３のような照光スイッチでは、複数個の光源（ＬＥＤ）を必要とするため、コストが増加し、製品価格も高くなる。また、中央部に光源がないので、発光エリアの中央部の輝度が低下し易いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−３０６２７７号公報（図１〜３、段落００１３、００１７〜００２２）
【特許文献２】特開平５−１８２５６０号公報（図１）
【特許文献３】特開２００８−１０３１０６号公報（図１、段落００２９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、発光エリアの輝度を均一化することができ、特に発光エリアが広い場合や厚みが薄い場合にも発光エリアの輝度を均一化することができ、しかも低コストで作製することのできる照光スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る照光スイッチは、押ボタンと、前記押ボタンに対向させて前記押ボタンの後方に配置された光制御板と、前記光制御板の中央部に対向させて前記光制御板の後方に配置された光源と、前記押ボタンを押さえたとき互いに電気的に導通する第１の接点及び第２の接点とを備えた照光スイッチにおいて、前記光制御板が、その背面の中央部に、前記光源から出射した光が前記光制御板内に入射する際に当該光の一部を外周方向へ向けて屈折させるための屈折作用面を有し、その前面の中央部に、前記光制御板に入射した光の一部を外周方向へ向けて全反射させるための全反射作用面を有し、前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側に、中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなる領域を有することを特徴としている。
【００１６】
本発明の照光スイッチにあっては、光源から発した光の一部は、光制御板に入射する際に屈折作用面で外周方向へ向けて屈折する。また、光制御板に入射した光の一部は、全反射作用面によって外周方向へ向けて全反射される。そして、これら外周方向へ向けられた光は、中心から離れるに従って次第に厚みの薄くなる領域を導光しながら外周方向へ広がり、当該領域から徐々に前方へ出射される。
【００１７】
よって、本発明の照光スイッチによれば、発光エリアの面積が広い場合でも、１個又は少数の光源によって当該発光エリアを均一な発光輝度で光らせることができる。また、照光スイッチの厚みが薄い場合にも、１個又は少数の光源によって発光エリアを均一な発光輝度で光らせることができる。
【００１８】
本発明に係る照光スイッチのある実施態様は、前記光源と対向する領域を除いて、前記光制御板の背面に光反射層を配置している。光反射層は、たとえば光制御板の背面に設けた白色反射シートや光制御板の背面に形成した金属被膜である。光制御板の背面に光反射層を配置しておけば、光制御板の背面から漏れた光は、光反射層で反射して光制御板内に戻るので、光の利用効率を高めて発光エリアの発光輝度を高めることができる。
【００１９】
本発明に係る照光スイッチの別な実施態様は、前記押ボタンが、透明又は半透明の材質からなり、かつ、透過する光を散乱させる機能を有している。かかる実施態様によれば、押ボタンによって光を散乱させることにより、発光エリアの輝度分布をより均一にできる。
【００２０】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記押ボタンが透明又は半透明の材質からなり、前記押ボタンの背面に拡散シートを配置している。かかる実施態様によれば、押ボタンの背後の拡散シートによって光を散乱させ、発光エリアの輝度分布をより均一にできる。
【００２１】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記光制御板の背面の中央部に、前記屈折作用面によって囲まれた平らな面を有している。かかる実施態様によれば、光制御板の中央部で輝度が低くなりすぎるのを抑制できる。
【００２２】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記光制御板の中央部が、その前面と背面にそれぞれ凹部を有している。かかる実施態様によれば、光制御板の前面側の凹部の縁に全反射作用面を形成でき、光制御板の背面側の凹部の縁に屈折作用面を形成することができる。
【００２３】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記光制御板の前面が、前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側において、前記光制御板の中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなるように傾斜している。かかる実施態様によれば、光反射板の背面に白色反射シートを貼り易くなる。
【００２４】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記光制御板の背面が、前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側において、前記光制御板の中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなるように傾斜している。かかる実施態様によれば、光制御板の前面側をほぼ平らにすることができるので、光制御板から出射する光を正面側に向けて出射させ易くなる。
【００２５】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記押ボタンを押された状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布と、前記押ボタンが復帰している状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布とが、互いに異なっている。押ボタンを押すとき、光源と光制御板のうち一方だけが押ボタンとともに移動するような構造となっている場合には、押ボタンを押された状態における発光エリアの輝度分布と、前記押ボタンが復帰している状態における発光エリアの輝度分布とが異なる。この場合には、押ボタンを押したときと押ボタンが復帰しているときとで明るさが変わるので、照光スイッチの視覚的な操作感が良好になる。
【００２６】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、前記押ボタンを押された状態における前記光源と前記光制御板との距離と、前記押ボタンが復帰している状態における前記光源と前記光制御板との距離が同じである。かかる実施態様の場合には、押ボタンを押された状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布と、押ボタンが復帰している状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布とがほとんど変化しなくなる。
【００２７】
本発明に係る照光スイッチのさらに別な実施態様は、スイッチ基板に前記第１の接点と前記第２の接点を設け、前記第１及び第２の接点の前方に導電性を有する反転バネを配置し、前記押ボタンが押された状態では、前記反転バネが前記第１の接点と前記第２の接点に接触し、前記押ボタンが復帰した状態では、前記反転バネが前記第１の接点と前記第２の接点のうち少なくとも一方の接点から離間するようにしている。かかる実施態様によれば、第１の接点と第２の接点がともにスイッチ基板に設けられているので、電気的な配線構造を簡略にできる。また、反転バネを弾性変形させて第１の接点と第２の接点を導通させるようにしているので、反転バネによってスイッチング時のクリック感を得ることができる。
【００２８】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態による照光スイッチを示す斜視図である。
【図２】図１に示す照光スイッチの分解斜視図である。
【図３】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による照光スイッチにおける、端子バネをインサート成形されたスイッチ基板の斜視図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態による照光スイッチに用いられている光制御板の断面図、正面図及び裏面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による照光スイッチの、押ボタンを押し込んだ状態を示す断面図である。
【図７】（Ａ）は、比較例の照光スイッチにおいて、押ボタンが復帰していて光源が発光しているときの発光エリアの輝度分布を示す図である。（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態による照光スイッチにおいて、押ボタンが復帰していて光源が発光しているときの発光エリアの輝度分布を示す図である。
【図８】図７（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った輝度の分布と、図７（Ｂ）のＹ−Ｙ線に沿った輝度の分布を表したグラフである。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態による照光スイッチにおいて、光源が発光しているときの発光エリアの輝度分布を示す図であって、（Ａ）は押ボタンが復帰している状態での発光エリアの輝度分布であり、（Ｂ）は押ボタンを押し込んでいる状態での発光エリアの輝度分布である。
【図１０】図９（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿った輝度の分布と、図９（Ｂ）のＺ−Ｚ線に沿った輝度の分布を表したグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施形態による照明スイッチを示す概略断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による照明スイッチを示す概略断面図である。
【図１３】本発明の第１−３の実施形態における照明装置の一変形例を示す断面図である。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ本発明の第１−第３の実施形態による照明装置に用いられる光制御板の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。
【００３１】
（第１の実施形態）
〔照光スイッチの構造〕
以下、図１−５を参照して本発明の実施形態１による照光スイッチの構造を説明する。図１、図２及び図３は、本発明の実施形態１による照光スイッチ１１の斜視図、分解斜視図及び断面図である。図４は照光スイッチ１１に用いられるスイッチ基板１２の斜視図である。図５（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、照光スイッチ１１に用いられる光制御板３１の断面図、正面図及び裏面図である。なお、図１及び図２は、照光スイッチ１１を立てた状態で表しているが、以下において上下方向とは、図１や図２などによらず、図３の断面図における上下方向を指すものとする（例えば、光源２５や第１の接点２２ａ、第２の接点２２ｂなどから、導光領域３７や押ボタン１４に向かう方向を上方向という）。
【００３２】
図１を参照すると、照光スイッチ１１の外観は、スイッチ基板１２と、スイッチ基板１２の両側面に露出した外部端子１３ａ、１３ｂと、スイッチ基板１２の上面に配置された押ボタン１４と、押ボタン１４の周囲を囲む額縁状のフレーム１５によって構成されている。照光スイッチ１１は正面から見た形状が丸形のものであってもよいが、以下においては、図１に示すような角形のものについて説明する。
【００３３】
照光スイッチ１１においては、押ボタン１４を押し込むと、内部の接点どうしが導通して照光スイッチ１１がオンとなる。押ボタン１４を離すと、押ボタン１４が元の位置に復帰し、内部の接点どうしが絶縁状態となって照光スイッチ１１がオフとなる。
【００３４】
照光スイッチ１１は、図２に示すような部品によって構成されている。スイッチ基板１２は、不透明な樹脂によって成形されており、上面に箱状の収納部１６を有している。スイッチ基板１２の対向する両側面には、フレーム１５を取り付けるための複数個の爪１７が突設されている。
【００３５】
スイッチ基板１２は、４つの端子バネ１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂを埋め込んでインサート成形されている。光源用の端子バネ１８ａ、１８ｂは、それぞれ一端に光源実装用の電極パッド２０ａ、２０ｂが設けられ、他端に外部端子２１ａ、２１ｂを有している。端子バネ１８ａ、１８ｂをスイッチ基板１２にインサート成形した状態では、図４に示すように、２つの電極パッド２０ａ、２０ｂが収納部１６の中央に並んで露出しており、外部端子２１ａ、２１ｂがスイッチ基板１２の側面から突出している。
【００３６】
端子バネ１９ａ、１９ｂは、それぞれ両端に外部端子１３ａ、１３ｂを有している。端子バネ１９ａは、中央部に円弧状をした第１の接点２２ａを備えている。端子バネ１９ｂは、中央部に円弧状をした第２の接点２２ｂを備えている。端子バネ１９ａ、１９ｂをスイッチ基板１２にインサート成形した状態では、図４に示すように、第１の接点２２ａは電極パッド２０ａ、２０ｂを囲むようにして収納部１６の中央部で露出している。第２の接点２２ｂは、第１の接点２２ａを囲むようにして第１の接点２２ａの外周側において収納部１６で露出している。また、各端子バネ１９ａ、１９ｂの外部端子１３ａ、１３ｂは、スイッチ基板１２の側面から突出している。
【００３７】
図４に示すように、第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂの中間において収納部１６には環状の溝２３が凹設されており、第２の接点２２ｂの外周において収納部１６に環状の突部２４が突設されている。
【００３８】
光源２５はＬＥＤであって、図３に示すように、下面の電極を電極パッド２０ａ、２０ｂに接合することにより、スイッチ基板１２の中央に実装されている。光源２５は、白色ＬＥＤを用いられることが多いが、赤色ＬＥＤや青色ＬＥＤなどの有色ＬＥＤであってもよい。
【００３９】
反転バネ２６は、図２に示すように、皿バネの外周部を複数箇所で切り欠いた形状となっている。図３に示すように、反転バネ２６は、収納部１６に設けられた突部２４の内側に嵌め込まれている。反転バネ２６の外周縁は第２の接点２２ｂの上に重なっていて第２の接点２２ｂと接触している。反転バネ２６の内周部は、第１の接点２２ａの上方に位置していて第１の接点２２ａから離間している。また、反転バネ２６の中央部にあいた孔２７からは、光源２５の上面が飛び出ている。
【００４０】
光制御板３１は、図３に示すように、反転バネ２６の上に載置される。光制御板３１は、ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）やポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）のように大きな屈折率を有する透明樹脂によって成形されている。光制御板３１の詳細な形状は、図５（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すとおりである。
【００４１】
光制御板３１の下面中央部（光源２５に対向する部分）には、裏面側凹部３２が設けられている。光制御板３１の下面において裏面側凹部３２の周囲には、反転バネ２６を押さえるための操作部３３が環状に突設されている。裏面側凹部３２は、図５（Ａ）に示した形状の凹部を光制御板３１の中心軸の回りに回転させた形状となっている。裏面側凹部３２の中央部は、光制御板３１の中心軸に垂直な平面３４となっており、平面３４の周囲にはテーパー状に傾斜した屈折作用面３５が形成されている。
【００４２】
光制御板３１の上面中央部には、頂点が下方を向いた略円錐状の前面側凹部３６が設けられている。前面側凹部３６は、図５（Ａ）に示した形状の凹部を光制御板３１の中心軸の回りに回転させた形状となっている。前面側凹部３６の頂点は鈍っていてわずかに湾曲しており、前面側凹部３６の外周面（全反射作用面２８）は上方へ膨らむように湾曲している。さらに、光制御板３１の上面において、前面側凹部３６よりも外周側の領域は、光制御板３１の外周側へ向かうに従って下方へ向かうように直線的に傾斜していて、円錐状に傾斜した傾斜面２９となっている。その結果、裏面側凹部３２及び前面側凹部３６よりも外周側の領域は、外周側へ向かうほど厚みの薄くなった導光領域３７となっている。光制御板３１の前面の傾斜面と導光領域３７も、図５（Ａ）に示した形状を光制御板３１の中心軸の回りに回転させた形状となっている。
【００４３】
光制御板３１が矩形状である場合、導光領域３７を光制御板３１の四隅まで延長すると、光制御板３１の隅部で導光領域３７の肉厚が小さくなって強度が低下する。あるいは、強度低下を防ぐためには、光制御板３１の厚みを大きくする必要がある。そのため矩形状の光制御板３１の場合には、図５（Ｂ）に示すように、導光領域３７は各辺の中央部までとし、隅部３８は一定の厚みに成形している。よって、光制御板３１の厚みが薄くても、隅部３８における強度が低下するのを防ぐことができる。
【００４４】
さらに、光制御板３１の外周部には肉厚のリブ３９を設けることにより、光制御板３１の強度を高めている。
【００４５】
光制御板３１の下面には、光反射層、すなわち図２に示すような白色反射シート４１（白色樹脂シート）を設けている。白色反射シート４１は、中央部に設けた開口４２に操作部３３を通過させ、両面粘着テープ４３によって光制御板３１の下面に貼り付けられる。光反射層としては、白色反射シート４１に限らず、金属箔でもよく、あるいは導光領域３７の下面に成膜された金属被膜でもよい。
【００４６】
押ボタン１４は、透明又は半透明の樹脂によって成形されており、光を散乱させる機能を備えている。たとえば、押ボタン１４を乳白色樹脂で成形してあってもよく、透明樹脂からなる押ボタン１４の背面に微細な散乱用パターンを加工してあってもよい。また、押ボタン１４は赤や緑などに着色されていてもよく、文字やマークを印刷又は刻印されていてもよい。
【００４７】
押ボタン１４の両側面には下方へ向けてフック４４が突出しており、光制御板３１の両側面にはフック４４を引っ掛けるための爪４０が突設されている。よって、押ボタン１４を光制御板３１の上面（すなわち、リブ３９の上面）に重ね、フック４４を爪４０に係合させることで押ボタン１４と光制御板３１は一体に結合される。押ボタン１４と光制御板３１は接着剤で接着して一体化してもよい。
【００４８】
フレーム１５は不透明樹脂によって額縁状に成形されている。フレーム１５の窓４６には、押ボタン１４が摺動自在に嵌め込まれるとともに、押ボタン１４の外周面下部に設けたフランジ４５が窓４６の縁の下面に当接することで押ボタン１４が窓４６から上方へ抜けるのを防いでいる。フレーム１５の両側面には下方へ向けて係合フック４７が飛び出ており、係合フック４７をスイッチ基板１２の爪１７に引っ掛けることによりフレーム１５をスイッチ基板１２に着脱可能に取り付けることができる。
【００４９】
照光スイッチ１１は、上記のような部品によって図３に示すように組み立てられる。すなわち、スイッチ基板１２は、端子バネ１８ａ、１８ｂ、１９ａ及び１９ｂをインサート成形され、電極パッド２０ａ、２０ｂの上に光源２５を実装されている。スイッチ基板１２の上面に反転バネ２６を置くときには、反転バネ２６を突部２４の内側に嵌め込んで位置決めし、光源２５の上面（光出射面）を反転バネ２６の孔２７から上方へ突出させるとともに、反転バネ２６の外周部下端を第２の接点２２ｂに接触させる。押ボタン１４と光制御板３１は一体に結合されており、光制御板３１の下面には白色反射シート４１が貼り付けられている。この押ボタン１４を下面側からフレーム１５の窓４６に通し、その状態で光制御板３１を反転バネ２６の上に重ねるとともに、フレーム１５をスイッチ基板１２の上に重ね、フレーム１５の係合フック４７をスイッチ基板１２の爪１７に係合させることによって照光スイッチ１１を組み立てる。こうして組み立てた状態では、光制御板３１の中心軸は、光源２５の光軸（光源２５から出射する主光線と一致する軸線）とほぼ一致している。
【００５０】
〔接点の開閉動作〕
この照光スイッチ１１は、つぎのようにして第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂの間を開閉される。押ボタン１４が押されていない場合には、図３に示すように、反転バネ２６が第１の接点２２ａから離間していて第１の接点２２ａに接触していないので、第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂの間は開かれている。
【００５１】
押ボタン１４を指で下方へ押すと、図６に示すように、操作部３３によって反転バネ２６が押し潰されて第１の接点２２ａに接触し、反転バネ２６を介して第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂの間が閉じられる。反転バネ２６は押し潰される際に座屈変形するので、押ボタン１４を押す際のクリック感を得ることができる。
【００５２】
また、押ボタン１４を離すと、反転バネ２６の弾性復元力によって押ボタン１４と光制御板３１が元の位置に戻り、反転バネ２６が第１の接点２２ａから離れて第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂの間が開かれる。押ボタン１４を離す際にも、反転バネ２６によってクリック感を得ることができる。
【００５３】
なお、第１の接点と第２の接点は、特許文献１のように固定側と可動側に設けることもできるが、本発明の実施形態１のような構造によれば、第１の接点と第２の接点をスイッチ基板にまとめることができるので、配線構造が簡略になり、照光スイッチの製造も容易になる。
【００５４】
〔発光時の光の挙動〕
この照光スイッチ１１では、光源２５及び端子バネ１８ａ、１８ｂは、第１及び第２の接点２２ａ、２２ｂ等からなるスイッチ部分と独立した回路となっており、光源２５は、外部端子２１ａ、２１ｂから電流を流すことによって発光する。この照光スイッチ１１の光源２５をスイッチ部分と関係付けるためには、照光スイッチ１１の外部端子１３ａ、１３ｂ、２１ａ、２１ｂを制御回路に接続する。
【００５５】
一般的な使用方法（制御方法）では、押ボタン１４を押すと、両接点２２ａ、２２間が閉じたことを制御回路が検知し、制御回路によって光源２５が発光し、照光スイッチ１１が点灯する。そして、押ボタン１４が復帰した後も照光スイッチ１１の点灯状態が継続する。点灯状態で押ボタン１４を押すと、両接点２２ａ、２２間が閉じたことを制御回路が検知し、制御回路によって光源２５が発光停止され、照光スイッチ１１が消灯する。そして、押ボタン１４が復帰した後も照光スイッチ１１の消灯状態が継続する。
【００５６】
もっとも、光源２５の発光、発光停止のタイミングは制御回路のプログラミングによって自由に設計することができる。たとえば、エレベータの行先ボタンとして使用される場合であれば、押ボタン１４を指で押すと、押ボタン１４を離した後も照光スイッチ１１が点灯したままになり、エレベータが目的階に到着すると照光スイッチ１１が消灯するようにもできる。
【００５７】
つぎに、光源２５が発光しているときの光の挙動を説明する。いま、押ボタン１４が押されていないが、光源２５が発光していて照光スイッチ１１が点灯している場合を考える。この場合、図３に示す光Ｌ１のように、真っ直ぐ上方へ出射した光は、光制御板３１を透過して押ボタン１４で散乱され、発光エリア（押ボタン１４の上面）の中央部を発光させる。
【００５８】
図３に示す光Ｌ２のように中心軸から少し傾いた方向へ出射された光は、平面３４から光制御板３１内に入射し、前面側凹部３６の側面（全反射作用面２８）によって外周方向へ向けて全反射される。前面側凹部３６で全反射されて外周方向へ向かった光Ｌ２は導光領域３７に達する。また、全反射作用面２８は、光制御板３１の内部から見ると凹状に湾曲しているので、全反射作用面２８で全反射する光は集光して導光領域３７へ送られる。
【００５９】
また、図３に示す光Ｌ３のように、中心軸から大きく傾いた方向へ出射された光は、屈折作用面３５を透過して光制御板３１内に入射する。屈折作用面３５を透過する光Ｌ３は、屈折作用面３５を透過する際に外周側へ向けて屈折され、導光領域３７へ達する。
【００６０】
全反射作用面２８で全反射して、あるいは屈折作用面３５で屈折して導光領域３７へ達した光は、導光領域３７の上面と下面で全反射を繰り返しながら外周方向へ進む。導光領域３７の上面と下面で全反射するたびに光の入射角は小さくなるので、入射角が全反射の臨界角よりも小さくなった光は導光領域３７の上面又は下面から外部へ出射する。導光領域３７の下面から出射した光は、白色反射シート４１で反射され、再び導光領域３７内に戻る。よって、光の利用効率が向上し、発光エリアの輝度が高くなる。導光領域３７の上面から出射した光は、押ボタン１４に入射し、押ボタン１４で散乱されて発光エリアを発光させる。
【００６１】
本発明の実施形態１の照光スイッチ１１では、光源２５から出射された光を屈折作用面３５や全反射作用面２８で外周方向へ曲げて導光領域３７で導光しやすい光に変換し、導光領域３７内で光を外周方向へ運ぶようにしているので、１個の光源２５から出た光を広い領域に均一に広げることができる。したがって、少ない個数の光源２５により広い発光エリア（たとえば、縦横２０ｍｍ又はそれ以上の広さのエリア）をほぼ均一に発光させることができる。また、照光スイッチ１１の高さ（厚さ）が薄くなっても（たとえば、７.４ｍｍ又はそれ以下の厚さになっても）、広い発光エリアを均一に発光させることができる。よって、本発明の実施形態１によれば、大面積の発光エリアを有する薄型の照光スイッチを安価に製造することが可能になり、しかも発光エリアを均一な輝度分布で発光させることが可能になる。
【００６２】
〔実施形態１と比較例における輝度分布の比較〕
つぎに、発光エリアの輝度分布をシミュレーションにより求めた結果を説明する。図７（Ａ）は比較例の照光スイッチにおける発光エリアの輝度分布を表している。図７（Ｂ）は、本発明の実施形態１による照光スイッチ１１における発光エリアの輝度分布を表している。図７（Ａ）及び（Ｂ）の向かって左に示す分布図の縦軸及び横軸は発光エリアの中心から測った縦軸方向及び横軸方向の距離（ｍｍ）であり、右に示す輝度のランクは相対値である。両輝度分布は、いずれも押ボタンが押し込まれておらず復帰している状態での輝度分布であって、図中の明度の高い領域（白っぽい領域）ほど発光エリアの輝度が高く、明度の低い領域（黒っぽい領域）ほど発光エリアの輝度が低いことを表している。
【００６３】
また、図８は、発光エリアの中心を通過する図７（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った輝度の分布（比較例）と、発光エリアの中心を通過する図７（Ｂ）のＹ−Ｙ線に沿った輝度の分布（実施形態１）とを表したグラフである。図８の横軸は、Ｙ−Ｙ線に沿った線上における発光エリアの中心からの距離を示し、縦軸は輝度の高さを表している。
【００６４】
このシミュレーションに用いた実施形態１の照光スイッチ１１のモデルは、発光エリア（押ボタン１４の上面）のサイズが縦横２０ｍｍで、外部端子を除いた外形の高さが７.４ｍｍである。また、裏面側凹部３２の半径（屈折作用面３５の外周半径）が２.７ｍｍ、平面３４の半径（屈折作用面３５の内周半径）が１.４ｍｍ、屈折作用面３５の傾斜角が３１°となっている。さらに、垂直上方から見た前面側凹部３６の半径が２.４ｍｍ、導光領域３７の外周半径が９.７ｍｍ、導光領域３７の傾斜角が９°となっている。
【００６５】
一方、比較例のモデルは、光制御板の形状を除いて、照光スイッチ１１のモデルを基本とした。比較例のモデルで用いた光制御板は、矩形状をした均一な厚みの透明樹脂板の中心部に半径２.５ｍｍの円柱状の貫通孔をあけたものである。従って、比較例のモデルでは、光源の光が光制御板の貫通孔を通過して直接押ボタンに届くようになっている。
【００６６】
比較例の照光スイッチでは、図７（Ａ）及び図８に示すように中央部（貫通孔に対応する部分）が極端に明るく発光し、その周辺部が暗くなっている。これに対し、図５のような光制御板３１を用いた実施形態１の照光スイッチ１１では、図７（Ｂ）及び図８に示すように中心部の明るさを抑え、その周辺部の明るさを向上させることで、全体の輝度分布がほぼ均一に揃えられている。
【００６７】
〔押ボタンを押し込んでいる時と復帰している時との輝度分布の比較〕
つぎに、本発明の実施形態１による照光スイッチ１１において、押ボタン１４を押し込んでいる状態と押ボタン１４が元の位置に復帰している状態とのそれぞれの発光エリアの輝度分布をシミュレーションにより求めた結果を説明する。図９（Ａ）は、押ボタン１４が復帰した状態での発光している発光エリアの輝度分布を表している（図７（Ｂ）と同じものである。）。図９（Ｂ）は、押ボタン１４が押し込まれた状態での発光している発光エリアの輝度分布を表している。図９（Ａ）及び（Ｂ）の向かって左に示す分布図の縦軸及び横軸は発光エリアの中心から測った縦軸方向及び横軸方向の距離（ｍｍ）であり、右に示す輝度のランクは相対値である。このシミュレーションに用いた実施形態１の照光スイッチ１１のモデルは、図７（Ｂ）で用いたものと同じモデルである。また、図９（Ａ）及び（Ｂ）においても、図中の明度の高い領域（白っぽい領域）ほど発光エリアの輝度が高く、明度の低い領域（黒っぽい領域）ほど発光エリアの輝度が低いことを表している。
【００６８】
また、図１０は、発光エリアの中心を通過する図９（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿った輝度の分布（押ボタンの復帰時）と、発光エリアの中心を通過する図９（Ｂ）のＺ−Ｚ線に沿った輝度の分布（押ボタンの押込み時）とを表したグラフである。図１０の横軸は、Ｚ−Ｚ線に沿った線上における発光エリアの中心からの距離を示し、縦軸は輝度の高さを表している。
【００６９】
押ボタン１４が復帰している状態では、図９（Ａ）及び図１０に示すように発光エリア全体がほぼ均一な輝度で発光している。これに対し、押ボタン１４を押し込んだ状態では、光制御板３１が光源２５に近くなるので、図９（Ｂ）及び図１０に示すように発光エリアの中心部が少し明るくなり、その周辺部が少し暗くなる。
【００７０】
本発明の実施形態１による照光スイッチ１１では、このように押ボタン１４を押したときの発光エリアの発光具合が押ボタン１４が復帰しているときの発光具合から変化するので、押ボタン１４を押した状態であることが分かり易くなる。よって、押ボタン１４を押したときには反転バネ２６によってクリック感が得られるとともに、押ボタン１４の発光具合が変化し、触感的にも視覚的にも押ボタン１４の操作感が良好になる。
【００７１】
（第２の実施形態）
図１１は本発明の実施形態２による照光スイッチ５１の構造を示す概略断面図である。照光スイッチ５１では、光源２５は、スイッチ基板１２の上面でなく、プリント配線基板５２の上面に実装されている。光源２５を実装したプリント配線基板５２は、反転バネ２６の上端に載置されており、さらに裏面側凹部３２で光源２５を覆うようにしてプリント配線基板５２の上面に光制御板３１を載置している。
【００７２】
しかして、押ボタン１４を押すと、光制御板３１に押されてプリント配線基板５２も押し下げられ、プリント配線基板５２によって反転バネ２６が押し潰されて第１の接点２２ａに接触して両接点２２ａ、２２ｂが導通させられる。
【００７３】
このような実施形態では、押ボタン１４と光制御板３１とプリント配線基板５２が一体となって上下するので、押ボタン１４が押されているときも押ボタン１４が元の位置に復帰しているときも、光制御板３１と光源２５との距離が一定に保たれる。本発明の実施形態１の照光スイッチ１１では、押ボタン１４を押したときと、押ボタン１４が押されていないときとで、図９（Ａ）、（Ｂ）に示したように発光エリアの発光具合が変化した。これに対し、本発明の実施形態２の照光スイッチ５１では、光制御板３１と光源２５の距離が常に一定距離に保たれるので、押ボタン１４を押したときと、押ボタン１４が押されていないときとで、発光エリアの発光具合が変化しなくなり、押ボタン１４が押されている場合にも図９（Ａ）のような均一な輝度分布が実現される。
【００７４】
（第３の実施形態）
図１２は本発明の実施形態２による照光スイッチ６１の構造を示す概略断面図である。照光スイッチ６１では、押ボタン１４と光制御板３１が一体となっていない。光制御板３１は裏面側凹部３２で光源２５を覆うようにしてスイッチ基板１２の上面に固定されている。よって、押ボタン１４を押すと、押ボタン１４だけが押し下げられる。
【００７５】
円弧状をした第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂは、いずれも突部２４よりも外側においてスイッチ基板１２の上面に埋め込まれている。反転バネ２６は環状をしていて、突部２４の外周縁と収納部１６の内周壁面１６ａとの間に嵌め込まれている。反転バネ２６は、下方が凹となるように湾曲した断面を有しており、反転バネ２６の内周縁が第１の接点２２ａに接触している。反転バネ２６は、押さえられていない状態では第２の接点２２ｂとは離間していて第２の接点２２ｂとは導通していない。
【００７６】
押ボタン１４の外周部下面からは、操作部６２が環状に突出しており、操作部６２の下端が反転バネ２６の上面に弾接している。
【００７７】
しかして、押ボタン１４が押されると、操作部６２が反転バネ２６を押し潰して座屈変形させ、反転バネ２６を第２の接点２２ｂに接触させる。この結果、反転バネ２６を介して第１の接点２２ａと第２の接点２２ｂが導通し、両接点２２ａ、２２ｂ間が閉じられる。また、押ボタン１４を押さえていた指を離すと、押ボタン１４は反転バネ２６の弾性復帰力によって上方へ復帰させられ、両接点２２ａ、２２ｂ間も開かれる。
【００７８】
この実施形態では、押ボタン１４を押し下げても光制御板３１はスイッチ基板１２の上面に静止したままである。よって、押ボタン１４が押されているときも押ボタン１４が元の位置に復帰しているときも、光制御板３１と光源２５との距離が一定に保たれる。そのため、本発明の実施形態３の照光スイッチ６１でも、光制御板３１と光源２５の距離が一定距離に保たれ、押ボタン１４を押したときと、押ボタン１４が押されていないときとで、発光エリアの発光具合が変化しなくなり、均一な輝度分布が得られる。
【００７９】
（変形例）
図１３は、本発明の実施形態１−３の変形例を示す断面図である。実施形態１−３の照光スイッチ１１、５１、６１では、押ボタン１４が光を散乱させる機能を有していた。それに対し、この変形例では、押ボタン１４を透明樹脂によって成形し、押ボタン１４の下面に光散乱シート７１を貼り付けている。よって、押ボタン１４を透過する光は、光散乱シート７１で散乱される。このような構造にすれば、光散乱シート７１を取り替えるだけで種々の用途に対応させることが可能になる。たとえば、種々の色に着色された光散乱シート７１を用いれば、光散乱シート７１を交換するだけで照光スイッチの発光色を変化させることができる。また、光散乱シート７１に文字やマークなどを印刷することもできる。
【００８０】
また、図１４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、異なる構造の光制御板３１を表している。図１４（Ａ）に示す光制御板３１は、中心軸を含む断面において屈折作用面３５を湾曲させたものである。図１４（Ｂ）に示す光制御板３１は、裏面側凹部３２の天面７２をドーム状に湾曲させて屈折作用面と小面積の平面を滑らかに一体化させたものである。図１４（Ａ）、（Ｂ）のような構造の光制御板３１でも、屈折作用面３５を透過する光を外周方向へ向けて屈折させることができる。
【００８１】
図１４（Ｃ）に示す光制御板３１は、上面においては前面側凹部３６の周囲を水平な平坦面とし、下面において操作部３３の周囲を円錐状に傾斜した傾斜面２９とし、導光領域３７の厚みを外周側に向かうにしたがって次第に薄くなるようにしたものである。このような光制御板３１によれば、導光領域３７の上面が水平面となっているので、導光領域３７から出射する光を光制御板３１の中心軸に平行な方向へ近づけることができる。
【００８２】
また、光源は１個に限らず、少数であれば複数個の光源を用いてもよい。複数個の光源を用いる場合には、各光源を中心部に集め、各光源が光制御板３１の裏面側凹部３２と対向する領域に納まるようにすることが望ましい。複数個の光源を用いる例としては、たとえば、光源として赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを用い、押ボタン１４を押すたびに赤色発光→緑色発光→青色発光→消灯というように変化させてもよい。
【００８３】
なお、本発明は、広い発光エリアを有する薄型の照光スイッチに効果を発揮するが、発光エリアの小さな照光スイッチでも発光エリアの輝度分布を均一化することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１１、５１、６１ 照光スイッチ
１２ スイッチ基板
１４ 押ボタン
１５ フレーム
１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ 端子バネ
２０ａ、２０ｂ 電極パッド
２２ａ 第１の接点
２２ｂ 第２の接点
２４ 突部
２５ 光源
２６ 反転バネ
２８ 全反射作用面
２９ 傾斜面
３１ 光制御板
３２ 裏面側凹部
３３ 操作部
３４ 平面
３５ 屈折作用面
３６ 前面側凹部
３７ 導光領域
４１ 白色反射シート
５２ プリント配線基板
６２ 操作部
７１ 光散乱シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押ボタンと、
前記押ボタンに対向させて前記押ボタンの後方に配置された光制御板と、
前記光制御板の中央部に対向させて前記光制御板の後方に配置された光源と、
前記押ボタンを押さえたとき互いに電気的に導通する第１の接点及び第２の接点と、
を備えた照光スイッチにおいて、
前記光制御板が、
その背面の中央部に、前記光源から出射した光が前記光制御板内に入射する際に当該光の一部を外周方向へ向けて屈折させるための屈折作用面を有し、
その前面の中央部に、前記光制御板に入射した光の一部を外周方向へ向けて全反射させるための全反射作用面を有し、
前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側に、中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなる領域を有する、
照光スイッチ。
【請求項２】
前記光源と対向する領域を除いて、前記光制御板の背面に光反射層を配置した、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項３】
前記押ボタンは、透明又は半透明の材質からなり、かつ、透過する光を散乱させる機能を有する、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項４】
前記押ボタンは透明又は半透明の材質からなり、
前記押ボタンの背面に拡散シートを配置した、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項５】
前記光制御板の背面の中央部に、前記屈折作用面によって囲まれた平らな面を有する、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項６】
前記光制御板の中央部が、その前面と背面にそれぞれ凹部を有する、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項７】
前記光制御板の前面が、前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側において、前記光制御板の中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなるように傾斜している、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項８】
前記光制御板の背面が、前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側において、前記光制御板の中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなるように傾斜している、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項９】
前記押ボタンを押された状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布と、前記押ボタンが復帰している状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布とが、互いに異なる、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項１０】
前記押ボタンを押された状態における前記光源と前記光制御板との距離と、前記押ボタンが復帰している状態における前記光源と前記光制御板との距離が同じである、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項１１】
スイッチ基板に前記第１の接点と前記第２の接点を設け、
前記第１及び第２の接点の前方に導電性を有する反転バネを配置し、
前記押ボタンが押された状態では、前記反転バネが前記第１の接点と前記第２の接点に接触し、前記押ボタンが復帰した状態では、前記反転バネが前記第１の接点と前記第２の接点のうち少なくとも一方の接点から離間するようにした、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項１】
押ボタンと、
前記押ボタンに対向させて前記押ボタンの後方に配置された光制御板と、
前記光制御板の中央部に対向させて前記光制御板の後方に配置された光源と、
前記押ボタンを押さえたとき互いに電気的に導通する第１の接点及び第２の接点と、
を備えた照光スイッチにおいて、
前記光制御板が、
その背面の中央部に、前記光源から出射した光が前記光制御板内に入射する際に当該光の一部を外周方向へ向けて屈折させるための屈折作用面を有し、
その前面の中央部に、前記光制御板に入射した光の一部を外周方向へ向けて全反射させるための全反射作用面を有し、
前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側に、中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなる領域を有する、
照光スイッチ。
【請求項２】
前記光源と対向する領域を除いて、前記光制御板の背面に光反射層を配置した、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項３】
前記押ボタンは、透明又は半透明の材質からなり、かつ、透過する光を散乱させる機能を有する、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項４】
前記押ボタンは透明又は半透明の材質からなり、
前記押ボタンの背面に拡散シートを配置した、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項５】
前記光制御板の背面の中央部に、前記屈折作用面によって囲まれた平らな面を有する、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項６】
前記光制御板の中央部が、その前面と背面にそれぞれ凹部を有する、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項７】
前記光制御板の前面が、前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側において、前記光制御板の中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなるように傾斜している、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項８】
前記光制御板の背面が、前記屈折作用面及び前記全反射作用面よりも外周側において、前記光制御板の中心から離れるに従って次第に厚みが小さくなるように傾斜している、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項９】
前記押ボタンを押された状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布と、前記押ボタンが復帰している状態における光源発光時の発光エリアの輝度分布とが、互いに異なる、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項１０】
前記押ボタンを押された状態における前記光源と前記光制御板との距離と、前記押ボタンが復帰している状態における前記光源と前記光制御板との距離が同じである、請求項１に記載の照光スイッチ。
【請求項１１】
スイッチ基板に前記第１の接点と前記第２の接点を設け、
前記第１及び第２の接点の前方に導電性を有する反転バネを配置し、
前記押ボタンが押された状態では、前記反転バネが前記第１の接点と前記第２の接点に接触し、前記押ボタンが復帰した状態では、前記反転バネが前記第１の接点と前記第２の接点のうち少なくとも一方の接点から離間するようにした、請求項１に記載の照光スイッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図７】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図７】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１６２８７（Ｐ２０１３−１６２８７Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６９１１（Ｐ２０１１−１４６９１１）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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