(57)【要約】【課題】印加される外的操作圧力の大きさに応じたレベルの電気信号を出力する圧力感応型コントロールスイッチにおいて、外的操作圧力に対する強度を確保したうえで、操作性にも優れた構造とする。【解決手段】離隔して対向配置される発光素子２および受光素子３と、これら発光素子２および受光素子３をモールドする透明樹脂４と、この透明樹脂４と一体または別体の支持壁部４ｃに該透明樹脂４の上面と離隔するよう支持されかつ外的操作圧力の印加に伴い撓む操作シート５とを有する。透明樹脂４において発光素子２と受光素子３との対向間に、溝４ｂが設けられている。操作シート５の内面側に、溝４ｂ内に変位可能に嵌入されかつ操作シート５の撓み量に応じて溝４ｂに対する嵌入深さが変化して発光素子２から受光素子３への光入射量を制御する光遮断部５ａが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される外的操作圧力の大きさに応じたレベルの電気信号を出力する圧力感応型コントロールスイッチであって、
離隔して対向配置される発光素子および受光素子と、これら発光素子および受光素子をモールドする透明樹脂と、この透明樹脂と一体または別体の支持壁部に該透明樹脂の上面と離隔するよう支持されかつ外的操作圧力の印加に伴い撓む操作シートとを有し、
前記透明樹脂において前記発光素子と受光素子との対向間に、溝が設けられており、
前記操作シートの内面側に、前記溝内に変位可能に嵌入されかつ当該操作シートの撓み量に応じて前記溝に対する嵌入深さが変化して前記発光素子から受光素子への光入射量を制御する光遮断部が設けられていることを特徴とする圧力感応型コントロールスイッチ。
【請求項２】
前記操作シートにおける前記発光素子近傍のみに、該発光素子からの出射光の一部を外部に放出可能とする光放出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧力感応型コントロールスイッチ。
【請求項３】
前記光遮断部は、前記操作シートと同一の材料で一体に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧力感応型コントロールスイッチ。
【請求項４】
前記光遮断部は、前記溝の深さより短く設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧力感応型コントロールスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば各種制御機器、家電機器、アミューズメント分野等で利用される圧力感応型のコントロールスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力変化をセンシングし、スイッチ、マイク等として利用する方法は、現在まで種々提案されており、そのうち、光を利用したものとして、光マイクロフォンが挙げられる（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
その代表的な構成を図９に示して説明する。図示例の光マイクロフォンは、基板１１上に発光素子１２と受光素子１３がマウントされ、発光素子１２および受光素子１３は透明樹脂１４によって樹脂封止されている。発光素子１２と受光素子１３との間には、光遮断膜１５が設けられていて、発光素子１２から受光素子１３への直接的な光の入射を防ぐようにしている。
【０００４】
また、基板１１上には、発光素子１２および受光素子１３を囲む支持枠１７が設けられており、この支持枠１７の上端には、音圧Ｐ等により振動し、かつ光反射の機能を持ったメンブレン膜１６が接着されている。支持枠１７は、迷光防止のために光遮断材料で形成されている。
【０００５】
この光マイクロフォンの動作を説明する。まず、発光素子１２からの出射光は、このメンブレン膜１６で反射され、受光素子１３に入射する。このとき、メンブレン膜１６が振動すると、反射光の入射位置が変動することになり、受光素子１３の受光量、すなわち、受光素子１３の出力も変化する。この出力変化をとらえることで、音圧等を検出するのが光マイクロフォンの原理である。
【特許文献１】特開平１１−３０８６７９号公報
【特許文献２】特開２００１−１６９３９４号公報
【特許文献３】特開２００１−２９６３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来例の光マイクロフォンは、原理上、当然、空間での微小な圧力変化も検知可能であることから、圧力センサーとしても利用できる。
【０００７】
但し、例えば家電機器等の筐体外部に設ける圧力感応型のコントロールスイッチとして、上述の光マイクロフォンをそのまま用いることは、極めて困難であると考えられる。
【０００８】
第一の理由としては、そもそも光マイクロフォンは音圧レベルを検知することを目的とした高感度のものであり、人体（指）押下等の大きく強いレベルには強度、耐久性において不十分と考えられる。
【０００９】
第二の理由としては、光マイクロフォンを圧力感応型のコントロールスイッチとするにあたって光マイクロフォンが高価なため、コスト上昇を余儀なくされる。つまり、光マイクロフォンの心臓部ともいえるメンブレン膜１６は、一般的にはＰＥＴなどを概ね１μｍ程度に薄膜に伸ばした上、光の透過を防止するための反射材を蒸着等により被覆形成した構成であり、さらにはこのメンブレン膜１６を適当な張力で支持枠１７に取り付ける必要があるなど、工程が複雑であり、コストが高くなってしまう。
【００１０】
ところで、家電機器等の筐体外部に設ける圧力感応型のコントロールスイッチの場合、例えばスイッチそのものに家電機器の状態（稼動中、停止、残量等）を光表示して目視にて認識可能とすることが望ましいが、メンブレン膜１６の内側には全反射に近い高反射率の膜を形成していて、発光素子１２からの光を外側に放出させないようにしているために、前記のような表示はできない。
【００１１】
この他、例えば実開昭６１−１８４２２９号公報に、透過型フォトインタラプタの対向間をカバーの可動切片で遮断するように構成したものが開示されているが、この装置は、被検出物体の有無を検出するものであって、本発明のコントロールスイッチとは使用対象や使用形態が全く異なる。また、この装置は、カバーに外側に突出する凸部に被検出物体を当接させるようになっており、この凸部が邪魔になっている。
【００１２】
本発明は、圧力感応型コントロールスイッチにおいて、外的操作圧力に対する強度を確保したうえで、操作性にも優れた構造とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、印加される外的操作圧力の大きさに応じたレベルの電気信号を出力する圧力感応型コントロールスイッチであって、離隔して対向配置される発光素子および受光素子と、これら発光素子および受光素子をモールドする透明樹脂と、この透明樹脂と一体または別体の支持壁部に該透明樹脂の上面と離隔するよう支持されかつ外的操作圧力の印加に伴い撓む操作シートとを有し、前記透明樹脂において前記発光素子と受光素子との対向間に、溝が設けられており、前記操作シートの内面側に、前記溝内に変位可能に嵌入されかつ当該操作シートの撓み量に応じて前記溝に対する嵌入深さが変化して前記発光素子から受光素子への光入射量を制御する光遮断部が設けられていることを特徴としている。
【００１４】
要するに、上記構成の圧力感応型コントロールスイッチは、外的操作圧力の大小に応じて発光素子から受光素子への光入射量を制御することにより、受光素子の出力を変えるようになっていて、この受光素子の出力の大小に応じて、圧力感応型コントロールスイッチの使用対象となる機器の動作をコントロールすることが可能になっている。
【００１５】
そして、外的操作圧力を例えば指等の押圧力とする場合、操作シートとしては前記のことを考慮した操作性、強度、耐久性を持つものであればよいので、比較的安価な既製品を用いることが可能であり、製造コストの低減に貢献する。
【００１６】
上記圧力感応型コントロールスイッチにおいて、操作シートにおける前記発光素子近傍のみに、該発光素子からの出射光の一部を外部に放出可能とする光放出部が設けられた構成とすることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、発光素子からの出射光の一部が光放出部から外部に放出されるようになるので、この放出光の有無によって本発明に係る圧力感応型コントロールスイッチの使用対象機器の動作状態を目視にて認識することが可能となる。
【００１８】
上記圧力感応型コントロールスイッチの光遮断部は、前記操作シートと同一の材料で一体に形成された構成とすることが好ましい。
【００１９】
上記圧力感応型コントロールスイッチの光遮断部は、前記溝の深さより短く設定された構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、外的操作圧力に対する強度を確保したうえで、操作性にも優れた構造の圧力感応型コントロールスイッチを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を図１から図７に示して説明する。
【００２２】
図例の圧力感応型コントロールスイッチは、プリント基板あるいはヒートシンク等からなる基板１上に発光素子２および受光素子３を離隔して対向配置し、発光素子２および受光素子３を透明樹脂４により図に示す形状でモールドし、この透明樹脂４の上方に可撓性を有する操作シート５を設けた構成である。
【００２３】
透明樹脂４の外周には、外部からの迷光を防ぐために、光遮断膜６が被覆形成されている。
【００２４】
また、透明樹脂４は、例えば角柱形状とされており、その上部には陥没部４ａが設けられており、この透明樹脂４において発光素子２と受光素子３との間の部分には、陥没部４ａの底面から内部へ凹む溝４ｂが形成されている。
【００２５】
この透明樹脂４の枠状支持壁部４ｃには、操作シート５の四辺が接着されていて、この操作シート５によって陥没部４ａが覆われている。この枠状支持壁部４ｃが請求項に記載の支持壁部に相当する。
【００２６】
この操作シート５は、指等で人的に押下操作されると、その中央部分が陥没部４ａ内に入り込むように撓みうるもので、かつ光遮断性を有する材料からなる。この操作シート５の下面には、突片からなる光遮断部５ａが設けられている。この光遮断部５ａは、透明樹脂４の溝４ｂ内に若干の隙間を介して変位可能に嵌入されている。
【００２７】
つまり、操作シート５は、この操作シート５の撓み量に応じて光遮断部５ａが透明樹脂４の溝４ｂにガイドされて深く入り込むようになる。そして、操作シート５から指を離すと、操作シート５がその弾性復元力によって平坦な状態に戻り、光遮断部５ａが溝４ｂにガイドされて上向きに変位するようになる。
【００２８】
なお、透明樹脂４の陥没部４ａの内底面において受光素子３の上部に対応する領域には、操作シート５の押下時に指の圧力を受け止め、かつ、押下量に合わせて圧縮変形する緩衝部材７が設けられている。
【００２９】
緩衝部材７は、指による押下が無くなった場合に元の形状に復元する材料、例えばウレタン等で形成されており、この緩衝部材７の弾性復元動作は操作シート５を平坦状態に戻す際に役立つ。
【００３０】
ところで、この実施形態では、操作シート５が外部からの迷光を防ぐために光遮断性を有するものとされているが、この操作シート５において発光素子２の直上にあたる領域に光放出部５ｂが設けられている。
【００３１】
この光放出部５ｂは、例えば操作シート５を厚み方向に貫通形成した円形窓とすることができる。
【００３２】
これにより、発光素子２の出射光の一部を操作シート５の光放出部５ｂから外部に放出させることが可能となるので、この光放出部５ｂ内の光の有無を目視にて確認すれば、圧力感応型コントロールスイッチの使用対象機器の動作状態（稼動中、停止、残量等）を認識することが可能となる。
【００３３】
また、発光素子２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）が好適に使用されるが、半導体レーザとすることも可能である。さらに、この発光素子２は、青、緑、黄色、赤色もしくは白色等の可視領域の波長を持つＬＥＤとすることができる。
【００３４】
次に、上記圧力感応型コントロールスイッチの動作原理を説明する。
【００３５】
図２に示すように、操作シート５を指で押し下げていない状態では、操作シート５の光遮断部５ａの突出端側が透明樹脂４の溝４ｂの開口側にわずかに嵌入しているだけであって、この光遮断部５ａが発光素子２から受光素子３へ向かう光Ｌをほとんど遮らないので、受光素子３に予め設定した所定（初期）の最大光量が入射することになる。このときの受光素子３の受光量つまり出力は図６のグラフ中の符号Ａで示すように最大受光量に見合った最大出力となる。
【００３６】
ここで、図２に示す状態から図３に示すように、操作シート５を指で最大撓み代の約半分くらい押し下げると、操作シート５が撓んで光遮断部５ａの突出方向中間部分まで溝４ｂに入り込み、この光遮断部５ａが発光素子２から受光素子３に向かう光Ｌの一部を遮ることになる。そのため、このときの受光素子３の受光量つまり出力は図６のグラフ中の符号Ｂで示すように符号Ａに比べて減少する。
【００３７】
そして、図３の状態から図４に示すように、指に更に力を加えて操作シート５をほぼ陥没部４ａの内底面に当接させるまで押し下げると、操作シート５がさらに撓んで光遮断部５ａの略全体が溝４ｂに入り込み、この光遮断部５ａが発光素子２から受光素子３に向かう光Ｌの大半を遮ることになる。そのため、このときの受光素子３の受光量つまり出力は図６のグラフ中の符号Ｃで示すように符号Ｂよりも減少する。
【００３８】
以上説明したように、圧力感応型コントロールスイッチは、操作シート５に対する外的操作圧力つまり人的な押下量に応じて受光素子３の出力が変化するようになっており、この受光素子３の出力に基づき圧力感応型コントロールスイッチの使用対象となる機器の動作をコントロールすることが可能になる。
【００３９】
ちなみに、圧力感応型コントロールスイッチの使用対象となる機器の一例としては、卓上型給湯器（いわゆる電気ポット）等が挙げられ、その給湯量調節スイッチを上記圧力感応型コントロールスイッチとすることができる。その場合には、指での操作シート５の押下量つまり受光素子３の出力に応じて給湯量を調整するという動作制御が可能になる。
【００４０】
また、操作シート５を平坦なものとして、外側へ突出するような邪魔な部分をなくしているので、操作性が向上する。
【００４１】
さらに、操作シート５に光放出部５ｂを設けているから、光放出部５ｂ内での発光の有無を目視にて確認すれば、圧力感応型コントロールスイッチの使用対象機器の動作状態（稼動中、停止、残量等）を認識することが可能になり、使用対象機器に余分な表示部を設けずに済む等、デザイン面ならびにコスト面において有利となる。
【００４２】
ここで、上述した圧力感応型コントロールスイッチの製造方法の一例を図７に示して説明する。
【００４３】
まず、図７（ａ）に示すように、プリント基板もしくはヒートシンク等の基板１上に発光素子２および受光素子３をマウントし、それらを基板１にそれぞれ適宜にワイヤーボンディングする。
【００４４】
この後、図７（ｂ）に示すように、基板１上の発光素子２および受光素子３を透明樹脂４によりモールドする。このとき、透明樹脂４の外形形状が成形され、陥没部４ａおよび枠状支持壁部４ｃが形成される。
【００４５】
図７（ｃ）に示すように、透明樹脂４の外周に、光遮断膜６を塗布、あるいは蒸着等により形成する。
【００４６】
この透明樹脂４の中央、すなわち発光素子２と受光素子３の対向間に、図７（ｄ）に示すように、ダイシング等の手法により溝４ｂを切り込み形成する。なお、操作シート５の光遮断部５ａを透明樹脂４の溝４ｂ内で変位可能とするために、この光遮断部５ａの厚みは、溝４ｂの幅より小さく設定される。
【００４７】
そして、図７（ｅ）に示すように、透明樹脂４の陥没部４ａの内底面において受光素子３の上部に対応する領域に、緩衝部材７を配置し接着する。
【００４８】
最後に、透明樹脂４の枠状支持壁部４ｃに操作シート５の四辺を接着して、図２に示す状態にする。
【００４９】
以下、本発明の他の実施形態を説明する。
【００５０】
（１）操作シート５について、ＰＥＴ等の透明な樹脂薄膜を母体として、その片面に光遮断膜をコーティングしたものとすることができる。その場合、光放出部５ｂの形成予定領域に光遮断膜をコーティングしないようにすることで、樹脂薄膜母体の透明部分を光放出部とすることができる。
【００５１】
（２）上記操作シート５には光放出部５ｂを設けているが、このような光放出部５ｂを設けていないものも本発明に含まれる。
【００５２】
（３）上記実施形態で説明した圧力感応型コントロールスイッチの発光素子は、１つだけでなく、複数とすることができる。
【００５３】
その一例としては、図８に示すように、二つの発光素子２Ａ，２Ｂを用いることができる。この場合、片方の発光素子２Ｂを光放出部５ｂへのみ向かう光指向性を有するタイプとすれば、この発光素子２Ｂからの出射光が受光素子３側へ入射することがなくなるので、受光素子３への影響を与えずに済み、点灯、点滅等の動作を簡単に行うことが可能となる。
【００５４】
また、各発光素子２Ａ，２Ｂの発光波長領域を互いに異なるタイプとしてもよい。その場合、圧力感応型コントロールスイッチの使用対象機器の状態（稼動中、停止、残量等）を多色で表示することが可能となるので、例えば圧力感応型コントロールスイッチを使用対象機器の筐体外部に設置する場合には、視認性の向上に貢献できる。
【００５５】
なお、図８の例では、透明樹脂４として、発光素子２Ａ，２Ｂと受光素子３を透明な透明樹脂４Ａで固めた構造物を、光遮断材料からなるケース４Ｂ内に嵌入装着する構造としている。このケース４Ｂの枠状支持壁部が請求項に記載の支持壁部に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る圧力感応型コントロールスイッチの一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１の圧力感応型コントロールスイッチで、非押下状態を示す断面図である。
【図３】図１の圧力感応型コントロールスイッチで、中間押下状態を示す断面図である。
【図４】図１の圧力感応型コントロールスイッチで、最大押下状態を示す断面図である。
【図５】図１の圧力感応型コントロールスイッチの操作シートを示す平面図である。
【図６】図１の圧力感応型コントロールスイッチの押下量と受光素子の出力との関係を示すグラフである。
【図７】図１の圧力感応型コントロールスイッチの製造方法を示す説明図である。
【図８】本発明に係る圧力感応型コントロールスイッチの他の実施形態で、図２に対応する断面図である。
【図９】従来例の光マイクロフォンを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１      基板
２      発光素子
３      受光素子
４      透明樹脂
４ａ    陥没部
４ｂ    溝
４ｃ    枠状支持壁部
５      操作シート
５ａ    光遮断部
６      光遮断膜
７      緩衝部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006331739.tif 000009
【図８】
2006331739.tif 000010
【図９】
2006331739.tif 000011