(57)【要約】【課題】電磁石の反発力のみを用いて操作釦を制御しており、十分な押し感と突出量を得るためには、強力な電磁石と電流値が必要となり、スイッチ装置を薄型で且つ簡易に構成することができない。【解決手段】操作釦８をスイッチケース５外に突出させたスイッチ使用可能状態と操作釦８をスイッチケース５に没入させたスイッチ使用不能状態との選択を行うスイッチ状態選択手段を、操作釦８に取り付けられた操作釦側永久磁石１１と、この操作釦側永久磁石１１とスイッチ１３を挟んだ対向位置に回転可能に配置され且つ回転により操作釦側永久磁石１１を反発又は吸引して操作釦８をスイッチ使用可能状態又はスイッチ使用不能状態にする駆動側永久磁石１５と、駆動側永久磁石１５の回転を外部信号により制御するモータ１４とで構成した。【選択図】　図２
2004030951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチ取付体に、被操作部と、前記被操作部の押込み方向への移動により動作されるスイッチ手段とを設け、且つ前記被操作部を前記スイッチ取付体の外に突出させたスイッチ使用可能状態と前記被操作部を前記スイッチ取付体に没入させたスイッチ使用不能状態との選択をスイッチ状態選択手段により行うようにしたスイッチ装置であって、
前記スイッチ状態選択手段が、
前記被操作部側に設けられた第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石と前記スイッチ手段を挟んだ対向位置に回転可能に配置され且つ回転により前記第１の永久磁石を反発又は吸引して前記被操作部を前記スイッチ使用可能状態又は前記スイッチ使用不能状態にする第２の永久磁石と、前記第２の永久磁石の回転を外部信号により制御する回転駆動手段とを備えたことを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記スイッチ手段が、磁化しない材料を用いたスイッチ構造であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記被操作部は少なくともその一部が透明な操作釦であり、前記操作釦と前記第２の永久磁石の間に、タッチパネルディスプレイが設置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石とは、前記被操作部の移動方向に対して略垂直方向に磁化されていること特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの一に記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石の各磁化方向の差を前記回転駆動手段によって変更する際は、前記各磁化方向の角度差が０度〜４５度の状態か、１３５度〜１８０度の状態かのどちらかに変更するものであることを特徴とする請求項４に記載のスイッチ装置。
【請求項６】
前記回転駆動手段が、通電により回転するモータであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの一に記載のスイッチ装置。
【請求項７】
前記回転駆動手段は、外部からの電流の給排により形状変化する形状記憶合金ワイヤーを有していて、前記形状記憶合金ワイヤーを前記第２の永久磁石を回転可能に保持する磁石保持軸に捲回して前記形状記憶合金ワイヤーの一端部を前記第２の永久磁石に固定すると共に、前記形状記憶合金ワイヤーの他端部を前記スイッチ取付体に固定して、前記形状記憶合金ワイヤーの両端に、この形状記憶合金ワイヤーに前記電流を流すための電極を設けて構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの一に記載のスイッチ装置。
【請求項８】
前記回転駆動手段は、通電により磁化する複数の電磁コイルを有していて、これらの電磁コイルを、前記第２の永久磁石に対向させて前記スイッチ取付体に設置し、前記各電磁コイルに流す電流の向きを制御することによって前記第２の永久磁石を回転制御するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの一に記載のスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ機器等の機器を制御するスイッチ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
普通、各種機器を操作する際は、予め決められた機能に対応した操作釦を選択して押していくことにより、目的内容を機器に順次指令を与えていく。その際の操作釦の設定方法としては、一つの操作釦に一つの機能を割り当てる方法がある。この場合には、機器が実現する機能が増えるにしたがって操作釦が増大してしまう。
【０００３】
例えば、車輛内で使用されるラジオのような場合には、数個の決められた操作釦のみで操作が可能であり、一つの操作釦に一つの機能でも操作可能である。
【０００４】
しかしながら、ナビゲーションのような場合には、例えば地名の選択のように非常に選択肢が多いような場合には、一つの操作釦に一つの機能を割り当てることは不可能である。
【０００５】
そのような場合には、一つの操作釦に一つ以上の機能を割り当てる、メニューによる階層の操作手順が用いられる。メニューの変化に伴い、それぞれの操作釦が意味する内容が変化していく。
【０００６】
そこでは、それぞれのメニューの階層にて操作釦が、どのような機能を持っているかを操作者に知らせる必要がある。例えば、操作釦を配置した脇にディスプレイを設置し、操作釦の配置と同じ配置の操作釦の画像をディスプレイ上に表示し、それぞれの機能を表示し、メニューの階層が進むにしたがってディスプレイの表示を変える方法がある。
【０００７】
また、ディスプレイ上に透明なタッチパネルを配置したタッチパネルディスプレイを用いることで、ディスプレイ上に表示された機能を表示された操作釦を直接触れることによって操作を選択し、メニューが進むにしたがって表示を変えていく方法がある。
【０００８】
一般的に操作釦型スイッチによる操作の場合には、操作時に操作釦の変形や、クリック感が操作をしている指に対して触覚により伝わることで、操作感というものを操作者に与えることができる。それにより、確実な操作感を操作者に与えることができる。
【０００９】
そのため、操作釦の意味づけが固定されているような場合には、ある程度手探りで操作釦の位置を確認して、操作釦を見ることなく操作するということも可能である。
【００１０】
しかしながら、メニュー構造のアプリケーションを用いる場合には、例えば、操作釦脇にディスプレイ等を設置し、そのディスプレイ上に操作釦の配置と内容を表示し、その表示と実際の操作釦の間の位置関係の対応付けを操作者が行った上で、操作するという手順が要求される。
【００１１】
一方、タッチパネルディスプレイは、ディスプレイ上に表示された画像による操作釦を直接触ることにより、その操作釦に示された操作を実行することができる。表示位置と操作位置が一致しているために、操作の直感性に優れている。
【００１２】
しかしながら、タッチパネルの場合には、ディスプレイの表面、一般的にはガラスの表面を指で触るという操作であるために、表面での変形やクリック感という力の変化を指先に伝えることができない。
【００１３】
タッチパネルの場合には、確実に操作をするためには、目的とする操作釦の位置と指の位置が正確に一致していることを視覚的に確認することが必要で、しかも、操作釦を押したということを触覚以外の音や画面の変化を見ることで確認する必要が生じる。
【００１４】
例えば、ディスプレイの脇に操作釦が配置されていて、ディスプレイ上にそれぞれの操作釦の意味する内容がメニューの進度に合わせて表示されるような場合、いつもすべての操作釦を使用するわけではないために、必要な操作釦のみがディスプレイ上に表示され、同時に必要な操作釦のみが凸状態になって、不必要な操作釦が平坦状態にあれば、その両者の関係が、視覚のみではなく、触覚的な手触りとしても確認することが出来るために、操作における間違いが減り、操作感が向上する。
【００１５】
従来のスイッチ装置としては、特願平０８−２２０９８８号公報には、操作釦の形状が常に一定ではなく、必要に応じて凸状態（操作釦をスイッチ取付体の外に突出させたスイッチ使用可能状態）を変化させることによって必要な操作釦のみが凸状態になるように制御するために、流体や電磁石を用いてその凹凸を制御する方法が提案されている。
【００１６】
また、特開平０９−７４５９公報には、タッチパネル上に設置した透明部分を持ったスイッチに対してクリック感を出すために、スイッチの操作釦部分とその同じ表面の、もしくは裏面に永久磁石を設置し、その反発力を持ってクリック感を出すことが開示してある。
【００１７】
また、特開平１２−３３５３３０号公報には、操作釦をスイッチ取付体の外に突出させたスイッチ使用可能状態と操作釦をスイッチ取付体に没入させたスイッチ使用不能状態とである操作釦の凹凸が制御されるスイッチマトリックスの操作状況を映像で取得して、ディスプレイ上に表示することが開示されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスイッチ装置としては、特願平０８−２２０９８８号公報に開示された技術は、電磁石の反発力のみを用いて操作釦を制御しており、十分な押し感と突出量を得るためには、強力な電磁石と電流値が必要となり、スイッチ装置を薄型で且つ簡易に構成することができない。
【００１９】
また、特開平０９−７４５９公報に開示された技術は、スイッチの操作釦部分とその同じ表面の、もしくは裏面に永久磁石を設置し、その反発力を持ってクリック感を出すことであり、永久磁石の一方を可動にして操作釦の凹凸を制御することに関しては、言及されていない。
【００２０】
また、特開平１２−３３５３３０号公報に開示された技術は、操作釦の凹凸が制御されるスイッチマトリックスの操作状況を映像で取得して、ディスプレイ上に表示することが開示されているにすぎない。
【００２１】
本発明は、上記の問題点に着目して成されたものであって、その目的とするところは、薄型で且つ簡易な構成であって、操作釦をスイッチ取付体の外に突出させたスイッチ使用可能状態と操作釦をスイッチ取付体に没入させたスイッチ使用不能状態とが制御できるスイッチ装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るスイッチ装置は、スイッチ取付体に、被操作部と、被操作部の押込み方向の移動により動作されるスイッチ手段とを設け、且つ被操作部をスイッチ取付体の外に突出させたスイッチ使用可能状態と被操作部をスイッチ取付体に没入させたスイッチ使用不能状態との選択をスイッチ状態選択手段により行うようにしたスイッチ装置であって、スイッチ状態選択手段が、被操作部側に設けられた第１の永久磁石と、第１の永久磁石とスイッチ手段を挟んだ対向位置に回転可能に配置され且つ回転により第１の永久磁石を反発又は吸引して被操作部をスイッチ使用可能状態又はスイッチ使用不能状態にする第２の永久磁石と、第２の永久磁石の回転を外部信号により制御する回転駆動手段とを備えたものである。
【００２３】
かかる構成により、回転駆動手段により第２の永久磁石を回転させることにより、第１の永久磁石を第２の永久磁石に対して反発させて被操作部をスイッチ取付体の外に突出させてスイッチ使用可能状態にし、また、第１の永久磁石を吸引して被操作部をスイッチ取付体に没入させたスイッチ使用不能状態にすることができる。
【００２４】
このように、スイッチ使用可能状態とスイッチ使用不可能状態とを制御するスイッチ状態選択手段が、第１、第２の永久磁石で構成されて簡易な構造であり、寸法が大きくなることがなく薄型になるために、このスイッチ状態選択手段をスイッチ手段に組み込んだスイッチ装置自体が薄型で且つ簡易な構造になる。
【００２５】
また、複数のスイッチ装置をパネルに組み込み被操作部（操作釦）をパネルにマトリックス状に配列してなる集合スイッチを構成する場合に、この集合スイッチを薄型で且つ簡易な構造にすることができる。
【００２６】
本発明に係るスイッチ装置は、上記した本発明に係るスイッチ装置において、スイッチ手段が、磁化しない材料を用いたスイッチ構造である。
【００２７】
かかる構成により、スイッチ手段を第１、第２の永久磁石の磁場の影響を受けることなく作動させることができる。
【００２８】
本発明に係るスイッチ装置は、上記した本発明に係るスイッチ装置において、被操作部は少なくともその一部が透明な操作釦であり、操作釦と第２の永久磁石の間に、タッチパネルディスプレイが設置されているものである。
【００２９】
かかる構成により、薄型で且つ簡易な構造のスイッチ手段をタッチパネルディスプレイに設置することが可能になる。
【００３０】
本発明に係るスイッチ装置は、上記した本発明に係るスイッチ装置において、第１の永久磁石と第２の永久磁石とは、被操作部の移動方向に対して略垂直方向に磁化されているものである。
【００３１】
かかる構成により、回転駆動手段により第２の永久磁石を回転させることにより、第１の永久磁石を第２の永久磁石に対して反発させて被操作部をスイッチ取付体の外に突出させてスイッチ使用可能状態にし、また、第１の永久磁石を吸引して被操作部をスイッチ取付体に没入させたスイッチ使用不能状態にすることができる。
【００３２】
本発明に係るスイッチ装置は、上記した本発明に係るスイッチ装置において、第１の永久磁石と第２の永久磁石の各磁化方向の差を回転駆動手段によって変更する際は、各磁化方向の角度差が０度〜４５度の状態か、１３５度〜１８０度の状態かのどちらかに変更するものである。
【００３３】
かかる構成により、第２の永久磁石の磁化方向が第１の永久磁石の磁化方向に対して０度〜４５度の方向に向いている状態の場合には、第１の永久磁石と第２の永久磁石とは反発状態になって、被操作部は突出状態、すなわちスイッチ使用可能状態になるし、第２の永久磁石の磁化方向が第１の永久磁石の磁化方向に対して１３５度〜１８０度の方向に向いている状態の場合には、第１、第２の永久磁石は互いに引き合い被操作部はスイッチ使用不可能状態になる。
【００３４】
本発明に係るスイッチ装置は、上記した本発明に係るスイッチ装置において、回転駆動手段が、通電により回転するモータであるものである。
【００３５】
かかる構成により、通電によりモータを回転させて第２の永久磁石を回転させ、被操作部のスイッチ使用、使用不可能状態を選択することができる。
【００３６】
本発明に係るスイッチ装置は、上記した本発明に係るスイッチ装置において、回転駆動手段は、外部からの電流の給排により形状変化する形状記憶合金ワイヤーを有していて、形状記憶合金ワイヤーを第２の永久磁石を回転可能に保持する磁石保持軸に捲回して形状記憶合金ワイヤーの一端部を第２の永久磁石に固定すると共に、形状記憶合金ワイヤーの他端部をスイッチ取付体に固定して、形状記憶合金ワイヤーの両端に、この形状記憶合金ワイヤーに電流を流すための電極を設けて構成したものである。
【００３７】
かかる構成により、形状記憶合金ワイヤーに外部からの制御により電流が流された場合には、この形状記憶合金ワイヤーは自己の抵抗により加熱し、直線方向に収縮する記憶された状態に形状変化する。このために、形状記憶合金ワイヤーが収縮するために第２の永久磁石は回転する。この形状記憶合金ワイヤーの収縮率は５％程度であり、形状記憶合金ワイヤーの長さと、磁石保持軸の直径を適当に設定することによって、第２の永久磁石の回転角が最適な角度範囲内にあるように設定することができるために、第１の永久磁石を反発させて被操作部をスイッチ使用可能状態にすることができる。
【００３８】
また、形状記憶合金ワイヤーへの電流を流すのを止めると、熱が放出し温度が低下することで、形状記憶合金ワイヤーは弛緩状態になり、第１の永久磁石と第２の永久磁石とは引き合い状態になるために、被操作部をスイッチ使用不可能状態にすることができる。
【００３９】
本発明に係るスイッチ装置は、上記した本発明に係るスイッチ装置において、回転駆動手段は、通電により磁化する複数の電磁コイルを有していて、これらの電磁コイルを、第２の永久磁石に対向させてスイッチ取付体に設置し、各電磁コイルに流す電流の向きを制御することによって第２の永久磁石を回転制御するようにしたものである。
【００４０】
かかる構成により、一の電磁コイルと他の電磁コイルに流す電流の向きにより、第２の永久磁石を回転させることが可能である。すなわち、一の電磁コイルの磁極が第２の永久磁石のＳ極と引き合うように、また、他の電磁コイルの磁極が第２の永久磁石のＮ極と引き合うようにそれぞれの電磁コイルに電流を流した場合には被操作部をスイッチ使用可能状態にすることができるし、一の電磁コイルの磁極が第２の永久磁石のＮ極と引き合うように、また、他の電磁コイルの磁極が第２の永久磁石のＳ極と引き合うようにそれぞれの電磁コイルに電流を流した場合には被操作部をスイッチ使用不可能状態にすることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４２】
プログラマブルスイッチを用いた機器の操作システムは、図１に示すようにアプリケーション制御部１、表示部２、プログラマブルスイッチ制御部３及びプログラマブルスイッチ４とから構成される。
【００４３】
アプリケーション制御部１は、アプリケーションのメニュー構成にあわせて、現在選択可能なスイッチに関する情報をプログラマブルスイッチ制御部３に送る。また、選択されたスイッチの情報をプログラマブルスイッチ制御部３から得て、アプリケーションの遷移状態を変化させる。また、メニューの構成にあわせて、それぞれのスイッチがどのような意味づけを持っているかを、表示部２に情報を送り表示させる。
【００４４】
プログラマブルスイッチ制御部３は、アプリケーション制御部１からの指定にしたがい、プログラマブルスイッチ４のうち、選択可能なスイッチの操作釦が凸状態で、それ以外のスイッチは平面の状態になるようにプログラマブルスイッチ４を制御する。また、プログラマブルスイッチ４で選択されたスイッチに関する情報をアプリケーション制御部１に送る操作をする。
【００４５】
プログラマブルスイッチ４は、プログラマブルスイッチ制御部３からの制御によって、指示された操作釦を筺体（スイッチ取付体）に対して凸状態にし、それ以外のスイッチを筺体に対して平面になるように操作でき、また、凸状態にある操作釦が押されたときに、その押されたことを検知して、プログラマブルスイッチ制御部３にその選択された操作釦の情報を送る機能を持っている。
【００４６】
本発明に係るスイッチ装置は、プログラマブルスイッチ４として応用できるものである。
【００４７】
（実施の形態１）
本発明に係るスイッチ装置の実施の形態１を図２及び図３を示す。
【００４８】
本発明に係るスイッチ装置は、スイッチ取付体であるスイッチケース５を備えており、このスイッチケース５の天井構成面部５ａには釦用ガイド孔部６が設けてある。
【００４９】
スイッチケース５には、被操作部である操作釦８と、この操作釦８により操作されるスイッチ１３と、操作釦８をスイッチ使用可能状態又はスイッチ使用不可能状態にそれぞれ選択動作させるスイッチ状態選択手段とが設けてある。
【００５０】
このスイッチ状態選択手段は、第１の永久磁石である操作釦永久磁石１１と、この操作釦永久磁石１１を反発又は吸着させる第２の永久磁石である駆動側永久磁石１５と、この駆動側永久磁石１５を回転駆動する回転駆動手段とを有している。
【００５１】
操作釦８は、釦用ガイド孔部６に挿入された状態でスイッチケース５に配置してあり、この操作釦８のスイッチケース５内への挿入部にはストッパー部９が設けてあり、このストッパー部９の周部はスイッチケース５の内周面に摺接していて、釦用ガイド孔部６と共に、操作釦８を押込み方向及びこの逆方向にのみ案内するガイド部を構成している。そして、操作釦８は、その挿入端部で操作釦側永久磁石１１を保持している。
【００５２】
また、スイッチケース５内には基板１２が配設してあり、この基板１２にはスイッチ手段としてのスイッチ１３、例えばタクトスイッチが実装してある。このスイッチ１３はスイッチ作動部１３Ａを有しており、このスイッチ作動部１３Ａを操作釦側永久磁石１１に対向させている。
【００５３】
スイッチケース５の底面部５ｂには、回転駆動手段としてのモータ（例えば、ステッピングモータ）１４が配置してあり、この回転モータ１４の回転軸１４Ａには駆動用永久磁石１５が取り付けてあり、この駆動用永久磁石１５は、操作釦側永久磁石１１と共に、スイッチ１３を挟むような位置関係にある。
【００５４】
操作釦側永久磁石１１は、図３に示すように実線で示される方向ａに磁化されている。また、駆動用永久磁石１５の磁化方向ｂが操作釦側永久磁石１１の磁化方向ａに対して０度〜４５度の方向に向いている状態を状態Ａ、回転モータ１４で駆動用永久磁石１５を回転させた場合の駆動用永久磁石１５の磁化方向ｂが操作釦側永久磁石１１の磁化方向ａに対して１３５度〜１８０度の方向に向いている状態を状態Ｂとする。
【００５５】
状態Ａの場合には、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５とは反発状態になるが、操作釦側永久磁石１１は回転できないようにガイドされているために、図２において上（外）方向（操作釦８の押込み方向とは逆方向）に移動して操作釦８は突出状態、すなわちスイッチ使用可能状態になる。
【００５６】
また、状態Ｂ（通常状態）の場合には、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５とは引き合い状態にあるために、図２において下（内）方向（操作釦８の押込み方向）に移動して操作釦８は平坦状態、すなわちスイッチ使用不可能状態になる。
【００５７】
操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５との間にあるスイッチ１３はタクトスイッチであるが、これは、非磁性の材料で作ってあるために磁場から何ら影響を受けることがない。
【００５８】
次に上記のように構成されたスイッチ装置の作動を説明する。
【００５９】
スイッチ使用可能状態で操作釦８が押されると、磁気反発力に抗して操作釦８がスイッチケース５内に押し込まれて操作釦側永久磁石１１でスイッチ作動部１３Ａが押されてスイッチ１３が、例えばオン作動する。
【００６０】
操作釦８への押込みが解除されると、磁気反発力により操作釦８が操作釦側永久磁石１１と共に、押し上げられるために、スイッチ作動部１３Ａへの押込みが解除されてスイッチ１３が、例えばオフ作動する。この場合、操作釦８はスイッチケース５の表面より突出して、図２に示すスイッチ使用可能状態になる。
【００６１】
また、モータ１４を駆動して駆動用永久磁石１５を回転させて、この駆動用永久磁石１５の磁化方向ｂを操作釦側永久磁石１１の磁化方向ａに対して１３５度〜１８０度の方向に向けた状態Ｂにすると、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５とは引き合い状態になる。このために、操作釦側永久磁石１１が図２において下（内）方向に移動して操作釦８は平坦状態、すなわちスイッチ使用不可能状態になる。
【００６２】
ここで、従来技術にあるように、回転駆動手段を電磁石で作成した場合には、電磁石で作成される磁場は永久磁石の反発によって作られる磁化の強さに比べてかなり小さい。そのために、操作釦の移動ストロークと、その際に適当な押し感を人間の手に与えるためには、充分に大きな電磁石と大きな電流が必要である。それであっても、人間の手で凹凸を感じるような数ミリ程度の反発を得ることは難しい。
【００６３】
しかしながら、上記したように、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５との永久磁石同士の反発力を用いる場合には、反発力自体は永久磁石の物性で決まり、例えば希土類磁石のように非常に薄い円盤状に作成しても強力な磁場の反発力と吸引力を得ることができるものがある。
【００６４】
しかも、上記したように、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５との配置と、磁化方向ａ、ｂを取る場合には、駆動用永久磁石１５を最小で９０度から１８０度の間で回転するだけで、大きな吸引力と反発力を変化させることができ、多数の操作釦８を並べるような集合スイッチを作製するような場合には、単純な構成で実現できる。
【００６５】
したがって、複数のスイッチ装置をパネルに組み込み操作釦８をパネルにマトリックス状に配列してなる集合スイッチを構成する場合に、この集合スイッチを薄型で且つ簡易な構造にすることができる。
【００６６】
このように本実施の形態１によれば、モータ１４により駆動用永久磁石１５を回転させることにより、操作釦側永久磁石１１を駆動用永久磁石１５に対して反発させて操作釦８をスイッチケース５の外に突出させてスイッチ使用可能状態にし、また、操作釦側永久磁石１１を吸引して操作釦８をスイッチケース５に没入させたスイッチ使用不能状態にすることができる。
【００６７】
このように、スイッチ使用可能状態とスイッチ使用不可能状態とを選択制御するスイッチ状態選択手段を、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５とで構成することにより寸法が大きくなることがなく薄型になるために、スイッチ装置自体を薄型で且つ簡易な構造にすることができる。
【００６８】
（実施の形態２）
本発明に係るスイッチ装置の実施の形態２を図４及び図５に示す。
【００６９】
本発明に係るスイッチ装置の実施の形態２は、回転駆動手段に形状記憶合金ワイヤー１７を用いた場合であり、上記した本発明に係るスイッチ装置の実施の形態１と重複する構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【００７０】
スイッチケース５の底面部５ｂには磁石保持軸１６が配置してあり、この磁石保持軸に駆動用永久磁石１５が０度〜１８０度の範囲で回転可能に取り付けてある。すなわち、駆動用永久磁石１５の一つの回転限界は、操作釦側永久磁石１１の磁化方向ａに対して０度〜４５度の方向に駆動用永久磁石１５の磁化方向ｂがあるようにする状態Ａと、もう一方の回転限界は、操作釦側永久磁石１１の磁化方向ａに対して１３５度〜１８０度の方向に駆動用永久磁石１５の磁化方向ｂがあるようにする状態Ｂであり、その間で自由に回転できる。
【００７１】
そして、磁石保持軸１６には回転駆動手段としての形状記憶合金ワイヤー１７が捲回してあり、この形状記憶合金ワイヤー１７の一端部が駆動用永久磁石１５に固定してあり、形状記憶合金ワイヤー１７の他端部がスイッチケース５の底面部１ｂに設けた固定箇所１８に固定してある。
【００７２】
形状記憶合金ワイヤー１７の一端部には電極１９Ａが、他端部には電極１９Ｂがそれぞれ設けてあって、外部からの制御により必要により電流を流すことができるように設定されている。
【００７３】
通常の状態では、操作釦側永久磁石１１に対して駆動用永久磁石１５は１３５度〜１８０度の磁化の向きで安定している状態になっており、その状態で形状記憶合金ワイヤー１７が弛みのない状態で磁石保持軸１６に巻きつけられている。
【００７４】
形状記憶合金ワイヤー１７に外部からの制御により電流が流された場合には、形状記憶合金ワイヤー１７は自己の抵抗により加熱し、直線方向に収縮する記憶された状態に形状変化する。このために、磁石保持軸１６に巻き付けられた形状記憶合金ワイヤー１７が収縮するために、磁石保持軸１６を中心にして駆動用永久磁石１５は回転する。
【００７５】
形状記憶合金ワイヤー１７の収縮率は５％程度であり、形状記憶合金ワイヤー１７の長さと、磁石保持軸１６の直径を適当に設定することによって、駆動用永久磁石１５の回転角が丁度９０度〜１８０度程度になるように設定する。これにしたがって、操作釦側永久磁石１１は反発し、この操作釦側永久磁石１１は回転できないようにガイドされているために、図４において上（外）方向に移動して操作釦８は突出状態、すなわちスイッチ使用可能状態になる。
【００７６】
また、形状記憶合金ワイヤー１７への電流を流すのを止めると、熱が放出し温度が低下することで、形状記憶合金ワイヤー１７は弛緩状態になり、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５とは引き合い状態にあるために、図４において下（内）方向に移動して操作釦８は平坦状態、すなわちスイッチ使用不可能状態になる。
【００７７】
そして、スイッチ使用可能状態で操作釦８が押されると、磁気反発力に抗して操作釦８がスイッチケース５内に押し込まれて操作釦側永久磁石１１でスイッチ作動部１３Ａが押されてスイッチ１３が、例えばオン作動する。
【００７８】
操作釦８への押込みが解除されると、磁気反発力により操作釦８が操作釦側永久磁石１１と共に、押し上げられるために、スイッチ作動部１３Ａへの押込みが解除されてスイッチ１３が、例えばオフ作動する。この場合、操作釦８はスイッチケース５の表面より突出して、図４に示すスイッチ使用可能状態になる。
【００７９】
なお、ここでは、スイッチとしてタクトスイッチを用いた場合を示しているが、これは、一部中空部をもったシート材料を、電極配線を印刷して作った２枚のシート材料で挟んでつくるシートスイッチを用いることで、二つの磁石（操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５）の間の距離を短くすることで、力の伝達の効率を上げることが可能である。
【００８０】
その際に、電極を銅でつくれば、磁場的には何ら影響がない。このような構成をとった場合、形状記憶合金ワイヤー１７は高々０．１ｍｍ程度の太さ、駆動用永久磁石１５の厚みは数ｍｍ程度、シートスイッチも数ｍｍ程度となり、操作釦８を突出させる機構部分はきわめて薄く作成することが可能になる。
【００８１】
このように本実施の形態２によれば、形状記憶合金ワイヤー１７に外部からの制御により電流を供給しまた供給を停止することで、駆動用永久磁石１５を回転させることにより、操作釦側永久磁石１１を駆動用永久磁石１５に対して反発させて操作釦８をスイッチケース５の外に突出させてスイッチ使用可能状態にし、また、操作釦側永久磁石１１を吸引して操作釦８をスイッチケース５に没入させたスイッチ使用不能状態にすることができる。
【００８２】
このように、スイッチ使用可能状態とスイッチ使用不可能状態とを選択制御するスイッチ状態選択手段を、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５とで構成することにより寸法が大きくなることがなく薄型になるために、スイッチ装置自体を薄型で且つ簡易な構造にすることができる。
【００８３】
（実施の形態３）
本発明に係るスイッチ装置の実施の形態３を図６及び図７に示す。
【００８４】
本発明に係るスイッチ装置の実施の形態３は、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５の間にタッチパネルディスプレイ２０を設置した場合であり、上記した本発明に係るスイッチ装置の実施の形態１と重複する構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【００８５】
タッチパネルディスプレイ２０には複数のタッチパネル２１が設けてある。そして、タッチパネルディスプレイ２０の表面には、スイッチ取付体の一部を構成する透明な筺体ガイド２３が設置してあり、この筺体ガイド２３には、操作釦８を収容設置するための設置用穴部２３Ａが、タッチパネル２１の直上に位置するようにして形成してある。
【００８６】
設置用穴部２３Ａには、透明な操作釦８が、その押込み方向に移動可能に且つ回転しないようにして収容設置してあり、この操作釦８の周部には磁石嵌合部２４が形成してあって、この磁石嵌合部２４に円筒形状（もしくは中空の角形状）の操作釦側永久磁石１１が嵌着してある。この操作釦側永久磁石１１の磁化方向ａは、図７に示すように、その直径方向である。
【００８７】
操作釦側永久磁石１１自体は不透明であるために、最小限の面積になるようにしてある。そして、二つの磁石（操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５）の間にはタッチパネルディスプレイ２０を設置し、操作釦８がタッチパネル２１の表面にある程度の力を持って押し付けられるとタッチパネル２１のタッチ操作がされるような強度に設定してある。
【００８８】
タッチパネルディスプレイ２０を構成する材料としては、鉄等の磁化に影響を与える材料は避けるようにする必要があるが、一般的に液晶ＬＣＤの場合には、筺体以外にはそれらの材料が使用されていないために、それを実現することは容易である。
【００８９】
回転駆動手段は二つの独立した電磁コイル２６、２７で構成してあり、これらの電磁コイル２６、２７を駆動用永久磁石１５の円周付近に配置して、電磁コイル２６、２７がそれぞれ別々方向に磁場を生成するように設定してある。
【００９０】
電磁コイル２６と電磁コイル２７とに流す電流の向きにより、駆動用永久磁石１５を回転させることが可能である。すなわち、電磁コイル２６の磁極が、駆動用永久磁石１５のＳ極と引き合うように、また、電磁コイル２７の磁極が駆動用永久磁石１５のＮ極と引き合うようにそれぞれの電磁コイル２６、２７に電流を流した場合（状態Ａ）と、電磁コイル２６の磁極が駆動用永久磁石１５のＮ極と引き合うように、また、電磁コイル２７の磁極が駆動用永久磁石１５のＳ極と引き合うようにそれぞれの電磁コイル２６、２７に電流を流した場合（状態Ｂ）とに分けることができる。
【００９１】
なお、回転駆動手段としては、図２のようなモータ１４を用いても、あるいは図４のような形状記憶合金ワイヤー１７を用いてもよい。
【００９２】
状態Ａの場合には、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５とは反発状態になるが、操作釦側永久磁石１１は回転できないようにガイドされているために、図６において上（外）方向に移動して操作釦８は突出状態、すなわちスイッチ使用可能状態になる。
【００９３】
また、状態Ｂ（通常状態）の場合には、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５とは引き合い状態にあるために、図６において下（内）方向に移動して操作釦８は平坦状態、すなわちスイッチ使用不可能状態になる。
【００９４】
上記したような透明な操作釦８と、この操作釦８を、スイッチ使用可能状態及びスイッチ使用不可能状態に選択するスイッチ状態選択手段を組み合わせ、多数配列することにより、各々の操作釦８の機能を、対応するタッチパネルディスプレイ２０の位置に表示し、それを透明な操作釦８を通して、外部から見えるようにすると同時に、その操作釦８の状態を、タッチパネルディスプレイ２０に表示される内容にあわせて制御することにより、必要な操作釦８のみが突出状態になり、しかも、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５との反発により操作釦８には適当な押し感を生じさせることが可能になる。
【００９５】
その際に、上記したようなスイッチ使用可能状態及びスイッチ使用不可能状態を選択するスイッチ状態選択手段を用いることにより、充分な突出量と、押圧に必要な強度、容易な構成を実現することが可能となる。
【００９６】
操作釦側永久磁石１１自体が不透明であるために、その部分では下のタッチパネルディスプレイ２０の状態をみることできないが、高効率の磁石を用いることで、その面積比率は充分に下げることが可能である。
【００９７】
なお、スイッチ使用可能状態及びスイッチ使用不可能状態を選択するスイッチ状態選択手段を、電磁石を用いて実現しようとする場合には、電磁石間にタッチパネルディスプレイ等が入るために、かなり強力な電磁石を用いる必要があり、構成や、消費電力などの問題から現実的ではない。
【００９８】
このように本実施の形態３によれば、外部からの制御により電磁コイル２６、２７に流す電流の向きにより駆動用永久磁石１５を回転させることにより、操作釦側永久磁石１１を駆動用永久磁石１５に対して反発させて操作釦８をスイッチケース５の外に突出させてスイッチ使用可能状態にし、また、操作釦側永久磁石１１を吸引して操作釦８をスイッチ使用不能状態にすることができる。
【００９９】
このように、スイッチ使用可能状態とスイッチ使用不可能状態とを選択制御するスイッチ状態選択手段を、操作釦側永久磁石１１と駆動用永久磁石１５とで構成することにより寸法が大きくなることがなく薄型になるために、スイッチ装置自体を薄型で且つ簡易な構造にすることができる。
【０１００】
次に、本発明に係るスイッチ装置を応用したプログラマブルスイッチ４を用いて実際に機器を操作する場合のフローの一例を示す。
【０１０１】
タッチパネルディスプレイ２０上に、予め図６に示すスイッチ装置を応用したプログラマブルスイッチ４を１２個配列する。アプリケーシヨン制御部１は、現在のアプリケーションの遷移状態に必要な操作釦８の映像をタッチパネルディスプレイ２０上に表示する。その際に、予め１２個の配列のプログラマブルスイッチ４の場所に適当に振り分ける。そして、その操作釦８の位置にあわせて、タッチパネルディスプレイ２０上に釦を表示する。
【０１０２】
プログラマブルスイッチ制御部３に対して、１２個のプログラマブルスイッチ４のうち、現在の遷移状態で必要なスイッチの番号を指示する。
【０１０３】
プログラマブルスイッチ制御部３は、要求されたスイッチ番号に相当するスイッチ装置の操作釦８が突出状態になるように、各々のプログラマブルスイッチ４の電磁コイル２６、２７に対して、電流を流すように指示をする。
【０１０４】
各々のプログラマブルスイッチ４は、電磁コイル２６、２７に流された電流にあわせて突出状態になるものと、平面状態を保ったものに分かれる。
【０１０５】
操作者が、タッチパネルディスプレイ２０に表示されたそれぞれの釦が意味する内容を見たうえで、プログラマブルスイッチ４の、突出している操作釦８を押した場合には、操作釦８がタッチパネル２１に力として加えられる。タッチパネル２１ではこの圧力の変化をタッチパネルディスプレイ２０上の座標の位置として読み取る。
【０１０６】
プログラマブルスイッチ制御部３は、このタッチパネル２１の座標を読み取り、アプリケーション制御部１に返す。アプリケーション制御部１では、生成した釦の画像と帰ってきたタッチパネル２１の読み取り座標との比較を行い、釦位置と一致した場合には、その釦が押されたことを認知する。
【０１０７】
このような構成をとることにより、タッチパネルディスプレイ２０上に実際にディスプレイに表示された釦に対応する部分だけ凸状態になる操作釦８が存在し、その操作釦８の存在は、操作する人が視覚だけではなく触覚的にも確認することができ、しかも、その操作釦８を実際に押すという操作を、タッチパネルディスプレイ２０上で実現することが可能になる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るスイッチ装置によれば、回転駆動手段により第２の永久磁石を回転させることにより、第１の永久磁石を第２の永久磁石に対して反発させて被操作部をスイッチ取付体の外に突出させてスイッチ使用可能状態にし、また、第１の永久磁石を吸引して被操作部をスイッチ取付体に没入させたスイッチ使用不能状態にすることができる。
【０１０９】
このように、スイッチ使用可能状態とスイッチ使用不可能状態とを制御するスイッチ状態選択手段が、第１、第２の永久磁石で構成されて簡易な構造であり、寸法が大きくなることがなく薄型になるために、スイッチ装置自体が薄型で且つ簡易な構造になる。
【０１１０】
また、複数のスイッチ装置をパネルに組み込み被操作部（操作釦）をパネルにマトリックス状に配列してなる集合スイッチを構成する場合に、この集合スイッチを薄型で且つ簡易な構造にすることができる。
【０１１１】
また、本発明に係るスイッチ装置によれば、スイッチ手段が、磁化しない材料を用いたスイッチ構造であることにより、スイッチ手段が第１、第２の永久磁石の磁場の影響を受けることなく作動することができる。
【０１１２】
また、本発明に係るスイッチ装置によれば、被操作部は少なくともその一部が透明な操作釦であり、操作釦と第２の永久磁石の間に、タッチパネルディスプレイが設置されていることから、薄型で且つ簡易な構造のスイッチ手段をタッチパネルディスプレイに設置することが可能になる。
【０１１３】
また、本発明に係るスイッチ装置によれば、第１の永久磁石と第２の永久磁石とは、被操作部の移動方向に対して略垂直方向に磁化されているために、回転駆動手段により第２の永久磁石を回転させることにより、第１の永久磁石を第２の永久磁石に対して反発させて被操作部をスイッチ取付体の外に突出させてスイッチ使用可能状態にし、また、第１の永久磁石を吸引して被操作部をスイッチ取付体に没入させたスイッチ使用不能状態にすることができる。
【０１１４】
また、本発明に係るスイッチ装置によれば、第１の永久磁石と第２の永久磁石の各磁化方向の差を回転駆動手段によって変更する際は、各磁化方向の角度差が０度〜４５度の状態か、１３５度〜１８０度゜の状態かのどちらかに変更するものであるために、第２の永久磁石の磁化方向が第１の永久磁石の磁化方向に対して０度〜４５度の方向に向いている状態の場合には、第１の永久磁石と第２の永久磁石とは反発状態になって、被操作部は突出状態、すなわちスイッチ使用可能状態になるし、第２の永久磁石の磁化方向が第１の永久磁石の磁化方向に対して１３５度〜１８０度の方向に向いている状態の場合には、第１、第２の永久磁石は互いに引き合い被操作部はスイッチ使用不可能状態になる。
【０１１５】
また、本発明に係るスイッチ装置によれば、回転駆動手段が、電流の供給により回転するモータであることにより、電流の供給によりモータを回転させて第２の永久磁石を回転させ、被操作部のスイッチ使用、使用不可能状態を選択することができる。
【０１１６】
また、本発明に係るスイッチ装置によれば、形状記憶合金ワイヤーに外部からの制御により電流が流された場合には、この形状記憶合金ワイヤーは自己の抵抗により加熱し、直線方向に収縮する記憶された状態に形状変化する。このために、形状記憶合金ワイヤーが収縮するために、磁石保持軸を中心にして第２の永久磁石は回転する。この形状記憶合金ワイヤーの収縮率は５％程度であり、形状記憶合金ワイヤーの長さと、磁石保持軸の直径を適当に設定することによって、第２の永久磁石の回転角が最適な角度範囲内にあるように設定することができるために、第１の永久磁石を反発させて被操作部をスイッチ使用可能状態にすることができる。
【０１１７】
また、形状記憶合金ワイヤーへの電流を流すのを止めると、熱が放出し温度が低下することで、形状記憶合金ワイヤーは弛緩状態になり、第１の永久磁石と第２の永久磁石とは引き合い状態にあるために、被操作部をスイッチ使用不可能状態にすることができる。
【０１１８】
また、本発明に係るスイッチ装置によれば、一の電磁コイルと他の電磁コイルに流す電流の向きにより、第２の永久磁石を回転させることが可能である。すなわち、一の電磁コイルの磁極が、第２の永久磁石のＳ極と引き合うように、また、他の電磁コイルの磁極が第２の永久磁石のＮ極と引き合うようにそれぞれの電磁コイルに電流を流した場合には被操作部をスイッチ使用可能状態にすることができるし、一の電磁コイルの磁極が第２の永久磁石のＮ極と引き合うように、また、他の電磁コイルの磁極が第２の永久磁石のＳ極と引き合うようにそれぞれの電磁コイルに電流を流した場合には被操作部をスイッチ使用不可能状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスイッチ装置を用いて機器を制御する場合の操作システムの構成ブロック図である。
【図２】本発明に係るスイッチ装置の実施の形態１の構成説明図である。
【図３】同スイッチ装置における押釦側永久磁石と駆動側永久磁石の磁化方向の説明図である。
【図４】本発明に係るスイッチ装置の実施の形態２の構成説明図である。
【図５】同スイッチ装置における押釦側永久磁石と駆動側永久磁石の磁化方向の説明図である。
【図６】本発明に係るスイッチ装置の実施の形態３の構成説明図である。
【図７】同スイッチ装置における押釦側永久磁石と駆動側永久磁石の磁化方向の説明図である。
【符号の説明】
１　　　アプリケーション制御部
２　　　表示部
３　　　プログラマプルスイッチ制御部
４　　　プログラマブルスイッチ（スイッチ装置）
５　　　スイッチケース（スイッチ取付体）
６　　　釦用ガイド孔部
８　　　操作釦（被操作部）
１１　　操作釦永久磁石（第１の永久磁石）（スイッチ状態選択手段）
１３　　スイッチ
１４　　モータ（回転駆動手段）
１５　　駆動側永久磁石（第２の永久磁石）（スイッチ状態選択手段）
１６　　磁石保持軸（スイッチ状態選択手段）
１７　　形状記憶合金ワイヤー（回転駆動手段）
１９Ａ　電極
１９Ｂ　電極
２０　　タッチパネルディスプレイ
２１　　タッチパネル
２３　　筺体ガイド（スイッチ取付体）
２６　　電磁コイル
２７　　電磁コイル
【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】
2004030951.tif 000008
【図７】
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