(57)【要約】  高い静音性を備えながらも、スイッチの押し込み感覚と押し戻し感覚をユーザに与えることが可能なスイッチ及び入力装置を提供する。  本発明に係るスイッチ（１）は、圧力変化を伝搬する媒質からなり、押下された時に所定の方向へ圧力変化を伝搬する圧力伝搬部材（２）と、圧力伝搬部材（２）と隣接配置され、所定の方向へ圧力変化が伝搬されたことを検知した時、圧力伝搬部材（２）を所定の方向と反対の方向へ押し戻す押戻部材（３）と、を備える。
2012098823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力変化を伝搬する媒質からなり、押下された時に所定の方向へ圧力変化を伝搬する圧力伝搬部材と、
前記圧力伝搬部材と隣接配置され、前記所定の方向へ圧力変化が伝搬されたことを検知した時、前記圧力伝搬部材を前記所定の方向と反対の方向へ押し戻す押戻部材と、
を備えるスイッチ。
【請求項２】
前記所定の方向へ圧力変化が伝搬された時、前記押戻部材へ印加電圧を印加する印加部材をさらに備え、
前記押戻部材は、前記印加部材から印加電圧が印加された時、前記所定の方向と反対の方向へ湾曲することによって前記圧力伝搬部材を押し戻す、請求項１記載のスイッチ。
【請求項３】
前記押戻部材は、前記所定の方向へ湾曲した時、前記圧力変化が伝搬したと判断して出力電圧を出力し、
前記印加部材は、前記押戻部材から出力電圧が出力された時、前記押戻部材へ印加電圧を印加する、
請求項２記載のスイッチ。
【請求項４】
前記印加部材は、前記押戻部材から出力された出力電圧が所定の閾値以上の場合、前記押戻部材へ印加電圧を印加する、請求項３記載のスイッチ。
【請求項５】
前記印加電圧は、前記押戻部材から出力された出力電圧に所定の電圧を加えた電圧である、請求項３または４記載のスイッチ。
【請求項６】
前記圧力伝搬部材は、防液シートを用いて形成した閉空間に液体を封止することによって形成される、請求項１乃至５のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項７】
前記圧力伝搬部材の上に配置され、ユーザに押下されることによって下方に移動する固体部材を更に備え、
前記圧力伝搬部材は、前記固体部材が下方に移動することによって押下される、請求項１乃至６のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項８】
上方に前記固体部材が配置され、内部に前記固体部材および前記押戻部材が配置される外装体をさらに備える、請求項７記載のスイッチ。
【請求項９】
前記押戻部材はバイモルフ型圧電素子である、請求項１乃至８のいずれか１項記載のスイッチ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項記載のスイッチを複数備え、
前記スイッチの圧力伝搬部材が押下されることにより、該押下されたスイッチに対応する情報を所定の電子機器に入力することを特徴とする、入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチおよび入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）や携帯電話機などの電子機器が備える入力装置において、押下後に元の位置に戻るモーメンタリスイッチは欠かせないものである。モーメンタリスイッチは、電源のオンオフ操作、キーボードを用いた数字や文字等の入力、或いは、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）等のメディアの取り出し等、様々な用途に用いられる。
一般的に用いられるモーメンタリスイッチとして、例えば、ＰＣ用キーボードに用いられる、パンタグラフ機構を有するメンブレンスイッチ、電源のオンオフスイッチに用いられるコイルバネ式スイッチ、携帯電話機に配置されるメタルドーム式スイッチ、などがある。これらのスイッチは、繰り返し押下される。
ところで、スイッチを押下した時、スイッチと接続土台との接触音が発生する。さらに、押下されたスイッチがバネ等により元の位置に戻る時、機構的な遊びに起因するガタツキ音が発生する。このような接触音やガタツキ音は、ユーザへ不快感を与える。従って、スイッチを操作した時に不要な音を発することのない、静音性の高いスイッチが望まれる。
スイッチの静音性の向上に関連する技術が、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１には、タッチパネルで形成されたスイッチが開示されている。このスイッチは、板状部材の直下に、圧縮可能な媒質が封入されている。従って、特許文献１のスイッチは、媒質が封入されていない一般的なパンタグラフ機構を有するメンブレンスイッチと比較して、スイッチ操作時に発生する接触音が小さい。しかし、特許文献１に記載のスイッチを使用する場合、ユーザはスイッチ操作時の操作感覚を得にくい。
スイッチ操作時の操作感覚に関する技術は、例えば、特許文献２に記載されている。特許文献２には、パネルの押下時に該パネルを振動させることにより、ユーザに対して操作感覚を与えるパネルモジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０５９０３７号公報
【特許文献２】特開２００９−０５３８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２に記載のパネルモジュールは、スイッチを押し込んだ感覚や、押し込んだ後に指を押し戻す感覚を、ユーザに与えることが出来ない。
本発明は、このような問題に鑑み、高い静音性を備えながらも、スイッチの押し込み感覚と押し戻し感覚をユーザに与えることができるスイッチおよび入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明に係るスイッチは、圧力変化を伝搬する媒質からなり、押下された時に所定の方向へ圧力変化を伝搬する圧力伝搬部材と、圧力伝搬部材と隣接配置され、所定の方向へ圧力変化が伝搬されたことを検知した時、圧力伝搬部材を所定の方向と反対の方向へ押し戻す押戻部材と、を備える。
さらに、上記目的を達成するために本発明に係る入力装置は、上記のスイッチを複数備え、スイッチの圧力伝搬部材が押下されることにより、該押下されたスイッチに対応する情報を所定の電子機器に入力する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明におけるスイッチ及び入力装置により、高い静音性を備えながらも、スイッチの押し込み感覚と押し戻し感覚をユーザに与えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスイッチ１の断面図の一例である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るスイッチ１０の断面図の一例である。
【図３Ａ】本発明の第２の実施形態に係るスイッチ１０の、押下部１１を押し込んだ時の断面図の一例である。
【図３Ｂ】本発明の第２の実施形態に係るスイッチ１０の、押下部１１が押し戻された時の断面図の一例である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る別のスイッチ１０Ｂの断面図の一例である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るスイッチ２０の断面図の一例である。
【図６Ａ】本発明の第３の実施形態に係るスイッチ２０の、押下部２１を押し込んだ時の断面図の一例である。
【図６Ｂ】本発明の第３の実施形態に係るスイッチ２０の、押下部２１が押し戻された時の断面図の一例である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るスイッチ２０の動作フロー図の一例である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係るスイッチ３０の断面図の一例である。
【図９Ａ】本発明の第４の実施形態に係るスイッチ３０の、押下部３１を押し込んだ時の断面図の一例である。
【図９Ｂ】本発明の第４の実施形態に係るスイッチ３０の、押下部３１が押し戻された時の断面図の一例である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係るスイッチ４０の断面図の一例である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係るスイッチ４０の、押下部４１を押し込んだ時の断面図の一例である。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る入力装置５０上面図の一例である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る入力装置５０の断面図の一例である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る別の入力装置６０の断面図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係るスイッチの断面図を図１に示す。図１において、本実施形態に係るスイッチ１は、圧力伝搬部材２および押戻部材３を備える。
圧力伝搬部材２は圧力変化を伝搬する媒質からなり、押下された時に所定の方向へ圧力変化を伝搬する。圧力伝搬部材２は、例えば、防液シート等を用いて形成した閉空間内に液体を封止することによって形成することができる。そして、ユーザ等が圧力伝搬部材２を押下した場合、圧力伝搬部材２に圧力が加わり、圧力伝搬部材２の密度が変化し、圧力伝搬部材２が変位する。圧力伝搬部材２が変位することによってさらなる圧力変化が生じ、圧力伝搬部材２が連鎖的に変位する。そして、圧力伝搬部材２の連鎖的な変位によって、圧力変化が所定の方向へ伝搬される。
押戻部材３は、圧力伝搬部材２と隣接配置され、所定の方向へ圧力変化が伝搬されたことを検知した時、圧力伝搬部材２を所定の方向と反対の方向へ押し戻す。すなわち、押戻部材３は、圧力伝搬部材２が所定の方向へ変位した時、所定の方向へ圧力変化が伝搬されたと判断し、圧力伝搬部材２を所定の方向と反対の方向へ押し戻す。この場合、圧力伝搬部材２に所定の方向と反対の方向へ圧力が加わり、圧力変化が所定の方向と反対の方向へ伝搬される。
以上のように構成されたスイッチ１において、ユーザが圧力伝搬部材２を押下した時、圧力伝搬部材２は所定の方向へ連鎖的に変位する。従って、圧力伝搬部材２と接触しているユーザへスイッチ１の押し込み感覚を与えることができる。
一方、圧力伝搬部材２が所定の方向へ変位した時、押戻部材３が圧力伝搬部材２を所定の方向と反対の方向へ押し戻す。これにより、圧力伝搬部材２に所定の方向と反対の方向へ圧力が加わり、圧力変化が所定の方向と反対の方向へ伝搬される。従って、圧力伝搬部材２と接触しているユーザへスイッチ１の押し戻し感覚を与えることができる。
さらに、圧力伝搬部材２が圧力変化を伝搬する媒質によって形成されていることから、圧力伝搬部材２が所定の方向に変位して押戻部材３と接触した場合でも、不要な音が発せられることを低減することができる。
従って、本実施形態に係るスイッチ１は、高い静音性を備え、スイッチ１の押し込み感覚と押し戻し感覚をユーザに与えることができる。
ここで、押戻部材３を、圧力伝搬部材２が所定の方向へ変位した時に所定の方向へ湾曲して出力電圧を出力し、印加電圧が印加された時に所定の方向と反対の方向へ湾曲して圧力伝搬部材２を所定の方向と反対の方向へ押し戻す、圧電素子によって形成することができる。この場合、スイッチ１が、押戻部材３から出力電圧が出力された時に押戻部材３へ印加電圧を印加する印加部材を備えることが望ましい。
また、圧力伝搬部材２の上部に、ユーザの指等によって押下される固体部材を配置することもできる。この場合、固体部材がユーザの指等によって押下されて下方に移動することにより、圧力伝搬部材２が押下されて所定の方向へ圧力変化を伝搬する。
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係るスイッチの断面図を図２に示す。図２において、本実施形態に係るスイッチ１０は、押下部１１、媒質１２、外装体１３、センサ１４および駆動部１５を備える。
スイッチ１０のユーザは、所望の入力を行う時に、押下部１１を指等によって押下する。本実施形態において、押下部１１は弾性部材で形成されている。媒質１２は、押下部１１の下方に配置され、液体等によって形成される。媒質１２は、押下部１１の変位に応じて変形する。
外装体１３は、媒質１２、センサ１４および駆動部１５を覆う。センサ１４は、押下部１１が押下されたことを検知する。センサ１４として、例えば、圧電素子を適用することができる。駆動部１５は、センサ１４が押下部１１の押下を検知した時、押下部１１に対して押下された方向と逆方向の応力を発生する。
なお、押下部１１が請求項の固体部材に、媒質１２が請求項の圧力伝搬部材に、センサ１４および駆動部１５が請求項の押戻部材に相当する。
本実施形態に係るスイッチ１０の押し込み動作について説明する。図３Ａにおいて、ユーザが指を用いて押下部１１をＺ軸負方向に押下した時、押下部１１がＺ軸負方向に移動し、押下部１１の下方に配置された媒質１２が変形する。図３Ａに示すように、媒質１２が変形することにより、圧電素子から成るセンサ１４へ応力Ａが付加される。そして、センサ１４は、応力Ａを検出することにより、押下部１１が押下されたことを検知する。
ここで、押下部１１を弾性部材で形成することにより、ユーザが押下部１１を押下することによって押下部１１が変形する。従って、ユーザは押下部１１を押下した時に、スイッチ１０の押し込み感覚を得ることができる。また、押下部１１の下方に媒質１２が配置されていることから、押下部１１がＺ軸負方向に移動した時に押下部１１が外装体１３と接触することを抑制することができる。従って、押下時に不要な音が発せられることを低減することができる。
次に、本実施形態に係るスイッチ１０の押し戻し動作について説明する。センサ１４が、押下部１１が押下されたことを検知することにより、駆動部１５が駆動する。本実施形態において、駆動部１５は圧電素子を備え、センサ１４が押下部１１の押下を検知した時、駆動部１５は、圧電素子に電圧を印加して、応力Ａと逆方向の応力Ｂを発生させる。図３Ｂにおいて、応力Ａと逆方向の応力Ｂが媒質１２に付加されることにより、押下部１１にＺ軸正方向の応力が付加される。押下部１１にＺ軸正方向の応力が付加されることにより、指を押下部１１に接触させているユーザはスイッチ１０の押し戻し感覚を得ることができる。
以上のように、本実施形態に係るスイッチ１０は、高い静音性を備え、スイッチ１０の押し込み感覚と押し戻し感覚をユーザに与えることができる。
なお、センサ１４は、圧電素子に限定されず、例えば、加圧抵抗変化センサや静電容量方式センサなどを適用することができる。また、駆動部１５は、圧電素子の代わりに、例えば、磁気や電流などで駆動するものでもよい。
さらに、本実施形態において、センサ１４と駆動部１５とを別々の部材としたが、両方の機能を有する１つの圧電素子を用いることもできる。センサ１４および駆動部１５の機能を有する１つの圧電素子を用いたスイッチの断面図を図４に示す。図４において、スイッチ１０Ｂは、センサ１４および駆動部１５の機能を有する圧電素子１６Ｂと、圧電素子１６Ｂを制御する制御部１７Ｂと、を備える。なお、押下部１１Ｂ、媒質１２Ｂおよび外装体１３Ｂは、図２に示した押下部１１、媒質１２および外装体１３と同様の機能を有する。
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態におけるスイッチ２０の断面図を図５に示す。図５において、本実施形態におけるスイッチ２０は、押下部２１、媒質２２、圧電素子２３、制御部２４、防液シート２５、支持部材２６および外装体を備える。外装体は、側板２７、底板２８および枠板２９からなる。なお、制御部２４は模式的に示したものである。
押下部２１は、弾性部材で形成される。媒質２２は、押下部２１の下方に配置され、押下部２１の変位に応じて変形する。媒質２２は、押下部２１、防液シート２５および底板２８によって形成された空間に封入されている。媒質２２として、例えば、水などの非圧縮性流体やゲルなどを適用することができる。
圧電素子２３は、図５において、押下部２１の長手方向に対して直交する方向に配置される。圧電素子２３は、媒質２２がＸ軸方向に変形して圧電素子２３を押圧した時に、電圧を出力する。一方、圧電素子２３は、電圧が印加された時に、アクチュエータとして機能する。
圧電素子２３は、例えば、バイモルフ型圧電素子を適用することができる。バイモルフ型圧電素子は、分極方向が互いに逆方向である二枚の圧電セラミックスを、金属板を挟んで貼り合わせたものである。バイモルフ型圧電素子が押圧されて屈曲変位が生じると、圧電効果によって電圧が発生する。一方、バイモルフ型圧電素子に電圧を印加し、屈曲変位を発生させることにより、バイモルフ型圧電素子がアクチュエータとして機能する。
制御部２４は、圧電素子２３から出力された電圧を検出する。さらに、制御部２４は、圧電素子２３へ印加する電圧のタイミングおよび大きさを制御する。
防液シート２５は、媒質２２と圧電素子２３との間に配置され、圧電素子２３に接着される。防液シート２５を配置することにより、水などの媒質２２が圧電素子２３と接触し、漏電が発生することを、防止することができる。
支持部材２６は、圧電素子２３の防液シート２５側と反対側の面の端部領域に接続される。また、支持部材２６は、圧電素子２３側と反対側の面が、側板２７に固定されている。支持部材２６が圧電素子２３の端部領域と側板２７との間に配置されることにより、圧電素子２３の中央領域と側板２７との間に所定のスペースが設けられる。このスペースにより、圧電素子２３はＸ軸の正方向および負方向のいずれにも変位することができる。なお、支持部材２６には、圧電素子２３の変位に応じて変形できる部材が適用され、例えば、弾性部材が適用される。
側板２７はスイッチ２０の側面を覆う板状部材、底板２８はスイッチ２０の底面を覆う板状部材である。側板２７と底板２８とは、例えばネジ等（図示せず）によって締め付け固定されている。また、側板２７の上に押下部２１が配置され、押下部２１と側板２７とは接着剤等によって固定されている。押下部２１の端部領域は枠板２９によって覆われ、押下部２１と枠板２９とは接着剤等によって固定されている。側板２７、底板２８および枠板２９によって外装体が形成される。
ここで、側板２７、底板２８および枠板２９は、樹脂部材や金属部材を用いて形成することができる。また、側板２７、底板２８および枠板２９は、同じ材料を用いて形成することもできるし、それぞれ異なる材料を用いて形成することもできる。
そして、これらの部材を用いてスイッチ２０を組み立てる場合、まず、側板２７および底板２８をネジ等によって固定した後、側板２７の内側端部に支持部材２６を固定し、さらに、支持部材２６の内側に防液シート２５が接着された圧電素子２３を接着する。
次に、防液シート２５および底板２８によって形成される空間に媒質２２を注入し、空気が混入しないための処理を施す。その後、押下部２１を側板２７の上に配置し、枠板２９を押下部２１の端部上方に配置することにより、押下部２１を側板２７、底板２８および枠板２９によって形成された外装体に固定する。
上記のようにして組み立てられたスイッチ２０は、ユーザが押下部２１を押下することによって、図６Ａに示すように、押下部２１がＺ軸負方向に凸となるように変形する。押下部２１がＺ軸負方向に変位することによって媒質２２に圧力が加わり、媒質２２が変形する。詳細には、媒質２２に圧力が加わることにより、媒質２２の密度が変化して圧力変化が生じ、これによって媒質２２が連鎖的に変位していく。媒質２２の連鎖的な変位の結果、圧電素子２３に接している媒質２２に圧力変化が生じ、圧電素子２３に屈曲変位が生じる。
本実施形態に係る圧電素子２３は、押下部２１の長手方向と直交する方向に配置されているため、圧電素子２３の変位方向はＸ軸方向となる。すなわち、圧電素子２３は、図６Ａに示すように、Ｘ軸の正方向または負方向に凸となるように変形する。圧電素子２３は、Ｘ軸方向の変形が生じることによって、圧電効果により電圧を発生する。そして、制御部２４は、圧電素子２３からの電圧を、図示しない導線などを介して検出する。
ここで、側板２７、底板２８および枠板２９によって形成された外装体内において、押下部２１が押下された時に固体同士が衝突することがない。従って、押下部２１が押下された場合に発生する音を小さくすることができる。また、押下部２１は弾性部材からなり、押下部２１の下方には水などの非圧縮性流体やゲルから成る媒質２２が配置されていることから、押下部２１は押圧されることによって容易に変形する。従って、ユーザは指がＺ軸負方向に移動する押し込み感覚を得ることができる。
また、押下部２１の指の周りの領域は、指と接触している領域に対して、相対的にＺ軸正方向へ変位する。指の周りの領域が相対的にＺ軸正方向に変位することにより、ユーザは指の周りの盛り上がりの感覚を得る。従って、ユーザはより確実な押し込み感覚を得ることができる。
そして、本実施形態に係るスイッチ２０において、制御部２４は、圧電素子２３から出力された電圧の大きさが所定の閾値を超えた場合、圧電素子２３への電圧印加を開始する。制御部２４は、圧電素子２３から出力された電圧を計測するための導線と異なる導線を介し、圧電素子２３に電圧を印加する。
圧電素子２３に電圧が印加されることにより、図６Ｂに示すように、圧電素子２３は、押下部２１が押下されることによって生じた変位と逆方向の変位が発生する。圧電素子２３が、押下部２１の押下時と逆方向に変位することにより、媒質２２に連鎖的な圧力変化が生じ、媒質２２が押下部２１を押し戻す。そして、押下部２１にＺ軸正方向の圧力が付加される。従って、ユーザの指には、押下部２１および媒質２２の抗力に加えて圧電素子２３の電圧印加に起因する応力が付加され、ユーザは確実な押し戻し感覚を得ることできる。
次に、制御部２４の動作について説明する。制御部２４の動作フローを図７に示す。図７において、ユーザが指などでスイッチ２０の押下部２１を押下することにより（ステップ０）、圧電素子２３に屈曲変位が生じて電圧が出力される（ステップ１）。
制御部２４は、圧電素子２３から出力された電圧の大きさと第１の閾値とを比較し（ステップ２）、出力された電圧の大きさが所定の閾値以上である場合（ステップ２においてＹＥＳ）、スイッチ２０の押下部２１が押下されたと判断する。すなわち、スイッチ２０が操作されたと判断する（ステップ３）。
そして、制御部２４は、検出した電圧に、十分な押し戻し感を与えるための所定の電圧を加えた電圧を、圧電素子２３に印加する（ステップ４）。そして、制御部２４は、検知した電圧が、例えば、押下終了判定用の閾値より小さくなった場合、押下部２１の押下が終了したと判断し、圧電素子２３に対する電圧の印加を終了する（ステップ５）。
以上のように、本実施形態に係るスイッチ２０は、高い静音性を備えながらも、スイッチの押し込み感覚と押し戻し感覚とをユーザに与えることができる。また、本実施形態において、圧電素子２３が、屈曲変位に伴う電圧の出力と、印加電圧による媒質２２への押圧とを行うため、電圧出力と媒質２２への押圧とを別々の部品で構成した場合と比較して、スイッチ２０を小型化することができる。
なお、本実施形態においては、制御部２４は、計測した電圧の大きさと閾値とを比較してスイッチ２０が操作されたか否かを判定したが、これに限らない。例えば、制御部２４は、計測した電圧の大きさから圧電素子２３または押下部２１の変位量を算出し、算出した変位量と所定の閾値とを比較することによって、スイッチ２０が操作されたか否かを判定することもできる。
また、本実施形態においては、外装体を側板２７、底板２８および枠体２９によって構成したが、一体部品で構成することもできる。また、外装体を、支持部材２６および側板２７の一体部品と、枠体２９と、によって構成することもできる。そして、各部材は、接着剤で固定する代わりに、ネジによって固定することもできる。さらに、圧電素子２３は、バイモルフ型圧電素子に限定されず、例えば、モノモルフ型圧電素子やユニモルフ型圧電素子などを適用することができる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。本実施形態に係るスイッチの断面図を図８に示す。図８において、押下部３１と圧電素子３３とは、媒質３２および防液シート３５を介して対向配置されている。また、支持部材３６は、圧電素子３３の端部領域と底板３８との間に配置されている。支持部材３６により、圧電素子３３は、Ｚ軸の正方向および負方向のいずれにも変位することができる。そして、媒質３２は、押下部３１と、側板３７と、防液シート３５とによって形成される閉空間に封入されている。
上記のように構成されたスイッチ３０は、ユーザが指を用いて押下部３１をＺ軸負方向へ押下した時、図９Ａに示すように、押下部３１がＺ軸負方向に凸となるように変形する。押下部３１がＺ軸負方向に変形することにより、媒質３２が連鎖的に変位し、媒質３２が圧電素子３３を押圧する。圧電素子３３が押下部３１と対向配置されていることから、媒質３２が圧電素子３３を押圧することにより、圧電素子３３はＺ軸負方向に凸となるように変形し、圧電効果により電圧を出力する。
本実施形態に係るスイッチ３０は、押下部３１が押下された場合に固体同士が衝突することがない。従って、押下部３１が押下された場合に発生する音を小さくすることができる。また、本実施形態に係るスイッチ３０は、ユーザに対して、指がＺ軸方向に移動する感覚と、指の周りの盛り上がりの感覚と、を与えることができる。従って、ユーザは、確実な押し込み感覚を得ることができる。
一方、上記のように構成されたスイッチ３０は、圧電素子３３から出力された電圧を、図示しない導線などを介して制御部３４が検出する。そして、制御部３４は、圧電素子３３から出力された電圧の大きさが所定の閾値を超えた時、圧電素子３３への電圧印加を開始する。制御部３４は、圧電素子３３から出力された電圧を計測するための導線とは異なる導線を介して圧電素子３３に電圧を印加する。
圧電素子３３に電圧が印加されることにより、図９Ｂに示すように、圧電素子３３はＺ軸正方向に凸となるように変形する。圧電素子３３がＺ軸正方向に凸となるように変形することにより、媒質３２が連鎖的に変位し、媒質３２が押下部３１をＺ軸正方向に押圧する。押下部３１がＺ軸正方向に押圧されることにより、押下部３１が押し戻される。
本実施形態に係るスイッチ３０は、押下部３１と接しているユーザの指に、押下部３１および媒質３２の抗力に加え、圧電素子３３への電圧印加によって生じたＺ軸正方向の応力を付加する。従って、ユーザは確実な押し戻し感覚を得ることできる。
以上のように、本実施形態のスイッチ３０は、高い静音性を備え、スイッチの押し込み感覚と押し戻し感覚をユーザに与えることができる。
なお、圧電素子３３と押下部３１とを共にＸ軸方向に配置する場合、圧電素子３３と媒質３２との接触面積を十分に確保することができる。この場合、スイッチ３０のＺ軸方向の長さを短くし、薄型化しても、押下部３１が下されたことを精度良く検出することができる。
（第５の実施形態）
第５の実施形態について説明する。本実施形態に係るスイッチの断面図を図１０に示す。本実施形態に係るスイッチ４０は、第３の実施形態に係るスイッチ２０の押下部の構造を変更したものである。
本実施形態に係るスイッチ４０は、非弾性部材からなる押下部４１、弾性部材からなる支持体４７および上面が開放された箱状の外装体４８を備える。支持体４７は、押下部４１の周囲に固定され、押下部４１を支持する。また、支持体４７は枠板４９に固定される。媒質４２は、押下部４１、支持体４７、防液シート４５および外装体４８によって形成される閉空間に封入されている。支持部材４６が、圧電素子４３と外装体４８との間に配置されている。
上記のように構成されたスイッチ４０は、ユーザが指を用いて押下部３１をＺ軸負方向に押下することにより、図１１に示すように、押下部４１に接続された支持体４７が湾曲し、押下部４１がＺ軸負方向に変位する。そして、押下部４１がＺ軸負方向に変位することにより、媒質４２が連鎖的に変位し、媒質４２が圧電素子４３を押圧する。
圧電素子４３は、媒質４２によって押圧されることにより、Ｘ軸正方向またはＸ軸負方向に凸となるように変形し、電圧を出力する。
本実施形態に係るスイッチ４０も、押下部４１が押下された場合に固体同士が衝突することがなく、従って、押下部４１が押下された場合に発生する音を小さくすることができる。また、本実施形態に係るスイッチ３０は、弾性部材からなる支持体４７によって押下部４１を支持することにより、ユーザが押下部４１を押下した時に支持体４７が下方へ湾曲し、押下部４１が下方へ変位する。従って、ユーザに対して、指がＺ軸方向に移動する感覚を与えることができる。
そして、本実施形態に係るスイッチ４０において、図示しない制御部が圧電素子４３から出力された電圧を検出し、圧電素子４３から出力された電圧の大きさが所定の閾値を超えた時、制御部が圧電素子４３への電圧印加を開始する。圧電素子４３は、電圧が印加されることにより、媒質４２によって押圧された時と反対方向に変位する。すなわち、圧電素子４３は、Ｘ軸負方向またはＸ軸正方向に凸となるように変位する。
圧電素子４３が媒質４２によって押圧された時と反対方向に変位することにより、媒質４２が連鎖的に変位し、押下部４１を押し戻す。
本実施形態に係るスイッチ４０も、押下部４１と接しているユーザの指に、媒質４２の抗力に加え、圧電素子４３への電圧印加によって生じたＺ軸正方向の応力を付加する。従って、ユーザは確実な押し戻し感覚を得ることできる。
以上のように、本実施形態のスイッチ４０は、高い静音性を備え、スイッチの押し込み感覚と押し戻し感覚をユーザに与えることができる。また、本実施形態において、押下部４１を非弾性部材で形成した。この場合、ユーザにパンタグラフ機構を有するメンブレンスイッチ等と接触した時のような感覚を与えることができる。
（第６の実施形態）
第６の実施形態について説明する。本実施形態に係る入力装置の上面図を図１２に、図１２に示した入力装置５０のＸ−Ｘ′線での断面図を図１３に示す。
図１２において、入力装置５０は、スイッチ１０Ｂが押下されることにより、所定の電子機器に、押下されたスイッチ１０Ｂに対応付けられたアルファベット文字の文字情報を入力する。本実施形態において、入力装置５０により入力された文字情報は、電子機器の内部あるいは外部に配置された表示部に表示される。
また、図１２および図１３において、本実施形態に係る入力装置５０は、２次元マトリクス状に配置された複数のスイッチ１０Ｂを備える。外装体１３Ｂは、樹脂部材または金属部材により形成され、互いに隣接し合うスイッチ１０Ｂの外装体１３Ｂと一体に成型されている。ここで、複数のスイッチ１０Ｂはそれぞれ、図４に示し、第２の実施形態で説明したスイッチ１０Ｂと同様に構成されている。
上記のように構成された入力装置５０は、ユーザが複数のスイッチ１０Ｂのうちから一つのスイッチ１０Ｂを選択し、選択した押下部１１Ｂを押下することにより、押下部１１ＢがＺ軸負方向に変位し、媒質１２Ｂが圧電素子１６Ｂを押圧する。圧電素子１６Ｂは、押圧されることによって電圧を出力する。
図示しない制御部１７Ｂは、圧電素子１６Ｂから出力された電圧を検知した時、スイッチ１０Ｂが操作されたと判断する。そして、入力装置５０は、操作されたスイッチ１０Ｂに対応付けられている文字情報を所定の電子機器に入力する。
さらに、図示しない制御部１７Ｂは、スイッチ１０Ｂが操作されたと判断した時、圧電素子１６Ｂへの電圧印加を開始する。圧電素子１６Ｂに電圧が印加されることにより、圧電素子１６ＢはＺ軸正方向に凸となるように変形する。さらに、圧電素子１６Ｂの変形に伴って媒質３２が連鎖的に変位し、押下部３１をＺ軸正方向に押圧する。
本実施形態に係る入力装置５０は、押下部１１Ｂが押下された場合に固体同士が衝突することがない。従って、押下部１１Ｂが押下された場合に発生する音を小さくすることができる。また、入力装置５０は、押下部１１ＢがＺ軸負方向に変位することにより、ユーザへスイッチ１０Ｂの押し込み感覚を与えることができる。さらに、入力装置５０において、スイッチ１０Ｂが操作された場合に圧電素子１６Ｂに電圧が印加され、媒質３２を介して、押下部１１ＢがＺ軸正方向に押し戻される。従って、押下部１１Ｂに接触しているユーザの指に、Ｚ軸正方向の応力が付加され、ユーザはスイッチの押し戻し感覚を得ることができる。
以上のように、本実施形態における入力装置５０は、高い静音性を備え、スイッチ１０Ｂの押し込み感覚と押し戻し感覚とをユーザに与えることができる。
ここで、本実施形態では、互いに隣接し合うスイッチ１０Ｂの外装体１３Ｂを一体成型したが、これに限らない。外装体は、スイッチごとに個別に成型されることもできる。また、入力装置５０に所定の閾値を設定することもできる。この場合、圧電素子１６Ｂから出力された電圧の大きさが閾値以上である場合に、入力装置５０が文字情報の入力を行うと共に圧電素子１６Ｂへの電圧印加を開始する。
また、本実施形態に係る入力装置５０は、図４に示したスイッチ１０Ｂを複数備えることとしたが、第３乃至第５の実施形態において説明したスイッチ２０、３０、４０を複数備えることもできる。参考に、第３の実施形態に係るスイッチ２０を複数備えた入力装置６０の断面図を図１４に示す。図１４において、押下部２１、側板２７および枠板２９はそれぞれ、互いに隣接し合うスイッチ２０の押下部２１、側板２７および枠板２９と一体に成型されている。この場合、互いに隣接し合うスイッチ２０はそれぞれ、側板２７によって仕切られる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、これらは単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明は、要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。さらに、上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限定されない。
（付記１）押下部と、前記押下部の下部に配置され、前記押下部の変位に伴い変形可能な媒質と、前記媒質を覆う外装体と、前記押下部が押下されたことを検知するセンサと、駆動部と、を備え、前記センサが、前記押下部が押下されたことを検知すると、前記駆動部は、前記押下部に対して、前記押下部が押下される方向と逆の方向の力が加わるように駆動することを特徴とする、スイッチ。
（付記２）前記押下部は弾性部材で形成されることを特徴とする、付記１に記載のスイッチ。
（付記３）前記押下部の周囲に固定され、前記押下部を支持する支持体を更に備え、前記支持体は弾性部材で形成されることを特徴とする、付記１または２に記載のスイッチ。
（付記４）前記センサであり、前記駆動部でもある圧電素子と、前記圧電素子を制御する制御部と、を備え、前記圧電素子は、前記媒質の変形に伴い第一の方向に変位することで電圧を発生し、前記制御部は、前記圧電素子が電圧を発生すると、前記圧電素子に対して電圧を印加し、前記圧電素子は、電圧が印加されると、前記第一の方向と逆の方向に変位することを特徴とする、付記１乃至３の何れか一つに記載のスイッチ。
（付記５）前記制御部は、前記圧電素子が発生した電圧が所定の値以上の場合に、前記圧電素子に対して電圧を印加することを特徴とする、付記４に記載のスイッチ。
（付記６）前記圧電素子が変位する方向は、前記押下部が変位する方向に対して垂直となることを特徴とする、付記４または５に記載のスイッチ。
（付記７）前記圧電素子が変位する方向は、前記押下部が変位する方向と同一であることを特徴とする、付記４または５に記載のスイッチ。
（付記８）前記圧電素子と前記媒質との間には、防液シートが形成されていることを特徴とする、付記４乃至７の何れか一つに記載のスイッチ。
（付記９）前記圧電素子はバイモルフ型圧電素子であることを特徴とする、付記４乃至８のいずれか一つに記載のスイッチ。
（付記１０）付記１乃至９のいずれか一つに記載のスイッチを複数備え、前記押下部が押下されると、所定の電子機器に所定の情報を入力することを特徴とする入力装置。
（付記１１）前記複数のスイッチのうち、互いに隣接し合うスイッチは、前記外装体の少なくとも一部が一体成型されていることを特徴とする、付記１０に記載の入力装置。
この出願は、２０１１年１月２１日に出願された日本出願特願２０１１−０１０８７３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
本発明に係るスイッチおよび入力装置は、各種端末の入力スイッチ、電子機器の電源スイッチ、キーボード等の入力装置などに利用することができる。
【符号の説明】
【００１０】
１    スイッチ
２    圧力伝搬部材
３    押戻部材
１０、１０Ｂ、２０、３０、４０  スイッチ
１１、１１Ｂ、２１、３１、４１  押下部
１２、１２Ｂ、２２、３２、４２  媒質
１３、１３Ｂ、４８  外装体
１４  センサ
１５  駆動部
１６Ｂ、２３、３３、４３  圧電素子
１７Ｂ、２４、３４  制御部
２５、３５、４５  防液シート
２６、３６、４６  支持部材
２７、３７  側板
２８、３８  底板
２９、３９、４９  枠板
４７  支持体
５０、６０  入力装置
【図１】
2012098823.tif 000003
【図２】
2012098823.tif 000004
【図３Ａ】
2012098823.tif 000005
【図３Ｂ】
2012098823.tif 000006
【図４】
2012098823.tif 000007
【図５】
2012098823.tif 000008
【図６Ａ】
2012098823.tif 000009
【図６Ｂ】
2012098823.tif 000010
【図７】
2012098823.tif 000011
【図８】
2012098823.tif 000012
【図９Ａ】
2012098823.tif 000013
【図９Ｂ】
2012098823.tif 000014
【図１０】
2012098823.tif 000015
【図１１】
2012098823.tif 000016
【図１２】
2012098823.tif 000017
【図１３】
2012098823.tif 000018
【図１４】
2012098823.tif 000019
【国際調査報告】
2012098823.tif 000020
2012098823.tif 000021
2012098823.tif 000022
2012098823.tif 000023