(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材を基板に対して相対回転可能且つ基板と共に同一平面内をスライド可能に配置するとともに、前記基板の両面に第１及び第２の反射センサをそれぞれ配置し、
前記操作部材側の前記第１の反射センサに対向する面に複数の反射部材を周方向に配置し、固定部材側の前記第２の反射センサに対向する面の少なくとも直交方向に反射部材を配置し、
前記操作部材を前記基板と共に中立位置に戻す方向に付勢する付勢手段を設け、
前記第１の反射センサによって前記操作部材の回転角度と回転方向を検出し、前記第２の反射センサによって前記操作部材のスライド方向を検出することを特徴とする非接触スイッチ。
【請求項２】
前記操作部材の回転にクリック感を付与するクリック機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の非接触スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部材の操作量と操作方向を光学的に非接触で検出するための非接触スイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両のインストルメントパネルにはオーディオやエアコン等の機器を調整制御するための各種操作スイッチが設けられているが、その一例を図１１に示す。
【０００３】
即ち、図１１は従来の操作スイッチ１０１の斜視図であり、図示の操作スイッチ１０１においては、ダイヤルノブ１０２を図示矢印にて示す何れかの方向に回転させると、該ダイヤルノブ１０２と共に回転するギヤ１０４に設けられた複数の突起１０４ａが基板１１０上に配設されたディテクタスイッチ１２０に接触することによって該ディテクタスイッチ１２０がＯＮする。従って、ディテクタスイッチ１２０のＯＮ方向とＯＮ回数によってダイヤルノブ１０２の回転方向と回転角度を検出することができ、これによって各種機器を調整制御することができる。
【０００４】
しかしながら、上記操作スイッチ１０１においては、ダイヤルノブ１０２の回転時にギヤ１０４の突起１０４ａがディテクタスイッチ１２０に機械的に接触するために打音が発生する他、ディテクタスイッチ１２０の接点及び接触部が摩耗するという問題がある。又、特に突起１０４ａとディテクタスイッチ１２０との接触部（接点）が金属で構成されている場合には、ディテクタスイッチ１２０のＯＮ／ＯＦＦの回数が多くなると接点が劣化するという問題もある。
【０００５】
そこで、特許文献１には、光を検出媒体として操作レバーの傾斜方向と回転角度及び昇降を検出する光学式多入力スイッチが提案されている。この光学式多入力スイッチは、基板上に少なくとも１つのフォトセンサと複数のＬＥＤ及び第１のマスクを配置するとともに、操作レバーとしての導光体に第２及び第３のマスクを一体的に設け、フォトセンサと導光体の棒部端面とを対向させた状態で該導光体の傾斜方向と回転角度を光学的に検出するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４９６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１において提案された光学式多入力スイッチは、複数のＬＥＤや導光体、第１〜第３のマスク等の多くの部品を要するために薄型化やコンパクト化が困難であるという問題がある。又、受光部であるフォトセンサがスイッチの中央部に配置されているため、照明用光源やタクトスイッチ等の機能部品をスイッチの中央部に配置することができず、多機能化を目的とした部品のレイアウトができないという問題もあった。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、部品点数の削減や薄型化及びコンパクト化を図りつつ、打音の発生、接点の摩耗による劣化等の問題を解消して耐久性の向上を図ることができる非接触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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、操作部材を基板に対して相対回転可能且つ基板と共に同一平面内をスライド可能に配置するとともに、前記基板の両面に第１及び第２の反射センサをそれぞれ配置し、
前記操作部材側の前記第１の反射センサに対向する面に複数の反射部材を周方向に配置し、固定部材側の前記第２の反射センサに対向する面の少なくとも直交方向に反射部材を配置し、
前記操作部材を前記基板と共に中立位置に戻す方向に付勢する付勢手段を設け、
前記第１の反射センサによって前記操作部材の回転角度と回転方向を検出し、前記第２の反射センサによって前記操作部材のスライド方向を検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記操作部材の回転にクリック感を付与するクリック機構を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記操作部材を中立位置に戻す方向に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、第１の反射センサによって操作部材の回転角度と回転方向を光学的に非接触で検出し、第２の反射センサによって操作部材のスライド方向を光学的に非接触で検出するようにしたため、機械的な接触箇所がなく、打音の発生、接点の摩耗による劣化等の問題が解消される。又、操作部材側と固定部材側にそれぞれ配置された反射部材と、これらの反射部材で反射した光を検出する反射センサのみで検出系が簡単に構成されるため、部品点数が削減されて構造が単純化し、非接触スイッチの薄型化とコンパクト化を図ることができる。更に、操作部材を基板と共に同一平面内をスライド操作した後に操作部材から手を離すか或いは操作部材に加える力を弱めると、該操作部材は付勢手段の付勢力によって中立位置に戻されるため、操作部材のスライド操作を連続して正確に行うことができる。

【００１７】
請求項２記載の発明によれば、クリック機構によって操作部材の回転にクリック感が付与されるため、操作部材の回転動作が確実になされるとともに、ユーザーの操作感覚が高められて操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る非接触スイッチの縦断面図である。
【図２】本発明に係る非接触スイッチの分解斜視図である。
【図３】本発明に係る非接触スイッチのギヤを斜め下方から見た斜視図である。
【図４】本発明に係る非接触スイッチのホルダの斜視図である。
【図５】本発明に係る非接触スイッチのリヤカバーの斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｉ）はギヤに配置された反射部材と反射センサの配置との関係を示す図である。
【図７】反射センサによる検知の原理を説明する図である。
【図８】反射センサの出力波形を示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｉ）はリヤカバーに配置された反射部材と反射センサの配置との関係を示す図である。
【図１０】反射センサの出力波形を示す図である。
【図１１】従来の操作スイッチの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明に係る非接触スイッチの縦断面図、図２は同非接触スイッチの分解斜視図、図３はギヤを斜め下方から見た斜視図、図４はホルダの斜視図、図５はリヤカバーの斜視図である。
【００２２】
本発明に係る非接触スイッチ１は、操作部材であるダイヤルノブ２の回転方向と回転角度、同一平面内でのスライド方向及び押圧操作を光学的に非接触で検出するものであって、略円筒状のダイヤルノブ２の上面中心部には略円板状のダイヤルカバー３が被着されている。尚、ダイヤルカバー３は、光を透過する透明又は半透明の樹脂によって一体成形されている。
【００２３】
そして、上記ダイヤルノブ２には２重筒状のギヤ４が結合一体化されており、このギヤ４の下端外周には複数の歯４ａが等間隔で形成されている。又、ギヤ４の外周にはリング状のフロントプレート５が係止されている。
【００２４】
ところで、非接触スイッチ１には、大小異径筒状のリヤカバー６の上部に円形蓋状のフロントカバー７を被着して構成されるスイッチケース８を備えており、このスイッチケース８内には、互いに結合一体化されたダイヤルノブ２とギヤ４が上方から差し込まれている。又、スイッチケース８内には、２重円筒状のホルダ９、該ホルダ９の下面に取り付けられた円板状の基板１０、上下２段のスライダ１１，１２等が収容されている。
【００２５】
ここで、操作部材を構成するダイヤルノブ２とギヤ４は、基板１０に対して相対回転可能且つ基板１０とホルダ９と共に水平面内をスライド可能に支持されるとともに、基板１０に対して昇降動可能に支持されている。
【００２６】
前記ホルダ９は、図４に詳細に示すように、外周部に径方向外方に向かって開く複数の係止爪９ａが周方向に当ピッチで放射状に形成されており、これらには円形のスプリング１３が嵌め込まれて保持されている。このスプリング１３は、図示しないが、その複数箇所が前記フロントカバー７に係止されており、ダイヤルノブ２とギヤ４、ホルダ９及び基板１０に対してこれらを中立位置に戻すよう付勢するための付勢手段を構成している。従って、ダイヤルノブ２から手を離している状態では、該ダイヤルノブ２とギヤ４、ホルダ９及び基板１０は常に中立位置にある。
【００２７】
又、ホルダ９の内周部には、前記ギヤ４に形成された歯４ａが係合する板バネ１４が取り付けられており、この板バネ１４は、ダイヤルノブ２をギヤ４と共に回転させると、ギヤ４に形成された歯４ａに係合することによって歯４ａと共にダイヤルノブ２の回転にクリック感を付与するためのクリック機構を構成している。
【００２８】
そして、ホルダ９の下面に取り付けられた基板１０の上面の中心部には照明用のＬＥＤ１５が配置され、その横にはタクトスイッチ１６が配置されている。ここで、図１に示すように、ダイヤルノブ２の底面中央部の前記ＬＥＤ１５の真上の位置には、ＬＥＤ１５からの光が通過するための通孔２ａが形成されている。又、タクトスイッチ１６にはダイヤルノブ２の底面が接触しており、ダイヤルノブ２を操作していない状態では、該ダイヤルノブ２はタクトスイッチ１６を押圧しておらず、タクトスイッチ１６はＯＦＦ状態にある。
【００２９】
上述のように基板１０の上面の中央位置にはＬＥＤ１５とタクトスイッチ１６が配置されているが、これらの周囲の２箇所には反射センサ１７が配置されており、これらの反射センサ１７は、図４に示すように、ホルダ９に形成された矩形窓９ｂにそれぞれ臨んでいる。
【００３０】
又、基板１０の下面の外周縁側の直交する４箇所には反射センサ１８がそれぞれ配置されている。ここで、反射センサ１７，１８は、発光素子と受光素子を備えている。又、図１に示すように、基板１０には前記スライダ１１，１２内を配索されたハーネス１９の一端が接続されている。
【００３１】
ところで、前記ギヤ４の基板１０の上面（反射センサ１７）に対向するリング状の下面には、図３に示すように、複数の反射部材２０が周方向に等角度ピッチで配置されている。従って、ギヤ４の下面には反射部材２０と非反射部２１（図３に斜線にて表示）とが交互に複数配置されている。
【００３２】
又、固定部材であるリヤカバー６の基板１０の下面（反射センサ１８）に対向する面には、図５に示すように、４つの反射部材２２が互いに直交する４箇所に配置されている。
【００３３】
而して、以上のように構成された非接触スイッチ１においては、基板１０の上面に配置された２つの反射センサ１７によってダイヤルノブ２の回転角度と回転方向が検出され、基板１０の下面に配置された４つの反射センサ１８によってダイヤルノブ２のスライド方向が検出される。又、タクトスイッチ１６によってダイヤルノブ２の押圧操作が検出される。以下、これらについて図６〜図１０を参照しながら説明する。
【００３４】
図６（ａ）〜（ｉ）はギヤに配置された反射部材と反射センサの配置との関係を示す図、図７は反射センサによる検知の原理を説明する図、図８は反射センサの出力波形を示す図、図９（ａ）〜（ｉ）はリヤカバーに配置された反射部材と反射センサの配置との関係を示す図、図１０は反射センサの出力波形を示す図である。
【００３５】
基板１０の上面に配置された２つの反射センサ１７は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように周方向にほぼ１８０°隔てた対向位置に配置されたり、図６（ｄ）〜（ｆ）に示すように周方向に角度α隔てた位置、或いは図６（ｇ）〜（ｉ）に示すように周方向に角度β（＞α）隔てた位置に配置することができる。但し、図６（ａ）〜（ｃ）に示す配置においては、ダイヤルノブ２の回転方向を正確に認識するために２つの反射センサ１７を対角線上に配置すべきではない。
【００３６】
図７に示すように、ギヤ４に反射部材２０と非反射部２１がピッチＰ（＝４ｍｍ）で交互に配置されている場合、ダイヤルノブ２を何れかの方向に回転させると、反射センサ１７の発光部からの光は反射部材２０によって反射し、その反射光が受光部によって検出されるため、各反射センサ１７からは図８に示すようにピッチＰの電流波形が出力される。従って、波形パルスの数をカウントすることによってダイヤルノブ２の回転角度を検出することができ、又、両反射センサ１７（１７（Ａ），１７（Ｂ））の出力波形のズレからダイヤルノブ２の回転方向を検出することができる。
【００３７】
又、基板１０の下面に配置された４つの反射センサ１８は図９に示すように直交する上下左右（図９における上下左右）に配置されており、ダイヤルノブ２はギヤ４と基板１０及びホルダ９と共に図９（ｅ）に示す中立位置から同一平面（水平面）上を上下左右及び右斜めと左斜めの計８方向にスライドすることができる。図９（ａ）〜（ｄ）及び図９（ｆ）〜（ｉ）はダイヤルノブ２が８方向にスライドしたときの反射センサ１８と反射部材２２との位置関係を示す。ダイヤルノブ２が上下左右に移動した場合には、その方向に位置する１つの反射センサ１８が反射部材２２を検知してＯＮするが、ダイヤルノブ２が斜めにスライドした場合には、図１０の出力波形に示すように、その方向において隣接する２つの反射センサ１８が同時に反射部材２２を検知してＯＮするため、これによってダイヤルノブ２の斜めのスライド方向を検出することができる。
【００３８】
他方、ダイヤルノブ２を押圧操作すると、該ダイヤルノブ２がタクトスイッチ１６を押し込んでこれをＯＮさせるため、これによってダイヤルノブ２の押圧操作を検出することができる。
【００３９】
以上のように、本発明に係る非接触スイッチ１によれば、基板１０の上面に配置された反射センサ１７によってダイヤルノブ２の回転角度と回転方向を光学的に非接触で検出し、基板１０の下面に配置された反射センサ１８によってダイヤルノブ２のスライド方向を光学的に非接触で検出するようにしたため、機械的な接触箇所がなく、打音の発生、接点の摩耗による劣化等の問題が解消される。
【００４０】
又、ギヤ４とリヤカバー６にそれぞれ配置された反射部材２０，２２と、これらの反射部材２０，２２で反射した光を検出する反射センサ１７，１８のみで検出系が簡単に構成されるため、部品点数が削減されて構造が単純化し、当該非接触スイッチ１の薄型化とコンパクト化を図ることができる。
【００４１】
更に、ダイヤルノブ２の押圧操作によってタクトスイッチ１６を作動（ＯＮ）させることができるため、１つの非接触スイッチ１で複数の項目についての調整制御が可能となり、多入力スイッチとしての機能を発揮することができる。
【００４２】
又、基板１０上の中央に照明用のＬＥＤ１５とタクトスイッチ１６を配置し、その周囲に反射センサ１７，１８を配置するようにしたため、多機能化を目的とした部品のレイアウトが可能となる。
【００４３】
そして、本実施の形態では、ギヤ４の歯４ａとこれに係合する板バネ１４とでクリック機構を構成し、このクリック機構によってダイヤルノブ２の回転にクリック感を付与するようにしたため、ダイヤルノブ２の回転動作が確実になされるとともに、ユーザーの操作感覚が高められて操作性が向上する。
【００４４】
又、本実施の形態では、同一平面上を一体的にスライドするダイヤルノブ２とギヤ４、基板１０及びホルダ９をスプリング１３によって中立位置（図９（ｅ）参照）へ戻す方向に付勢するようにしたため、ダイヤルノブ２を基板１０等と共に同一平面内をスライド操作した後にダイヤルノブ２から手を離すか或いはダイヤルノブ２に加える力を弱めると、該ダイヤルノブ２はスプリング１３の付勢力によって中立位置に戻される。このため、ダイヤルノブ２のスライド操作を連続して正確に行うことができるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、反射センサを利用した車載用のロータリスイッチの他、操作音の発生を抑える必要がある製品に使用されるスイッチに対して特に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１          非接触スイッチ
２          ダイヤルノブ（操作部材）
２ａ        ダイヤルノブの通孔
３          ダイヤルカバー
４          ギヤ
４ａ        ギヤの歯
５          フロントプレート
６          リヤカバー（固定部材）
７          フロントカバー
８          スイッチケース
９          ホルダ
９ａ        ホルダの係合爪
９ｂ        ホルダの矩形窓
１０        基板
１１，１２  スライダ
１３        スプリング（付勢手段）
１４        板バネ（クリック機構）
１５        照明用ＬＥＤ（照明用光源）
１６        タクトスイッチ
１７        反射センサ（第１の反射センサ）
１８        反射センサ（第２の反射センサ）
１９        ハーネス
２０        反射部材
２１        非反射部
２２        反射部材
【図１】
0005524666.tif 000002
【図２】
0005524666.tif 000003
【図３】
0005524666.tif 000004
【図４】
0005524666.tif 000005
【図５】
0005524666.tif 000006
【図６】
0005524666.tif 000007
【図７】
0005524666.tif 000008
【図８】
0005524666.tif 000009
【図９】
0005524666.tif 000010
【図１０】
0005524666.tif 000011
【図１１】
0005524666.tif 000012