(57)【要約】【課題】外観に優れたスイッチ操作部を薄く面状に形成することができ、視認性がよく、しかも信頼性を高めることができる光ファイバスイッチを提供する。【解決手段】本光ファイバスイッチ１は、その両端の間に周面の一部を欠損させた漏光部３３を具備する光ファイバ３と、光ファイバの一端３１側から光を入射する光源２と、光ファイバの他端３２側からの出射光を受光し、その受光量に応じて切り替わるスイッチ信号を生成する受光部４と、を備え、受光部は、漏光部上に接して漏光部からの漏光を遮る被検出体６の有無でスイッチ信号を変化させることを特徴とする。このようなスイッチは、薄く軽量で柔軟な操作部を実現でき、織布に織り込む等すれば周囲と一体化した平坦な操作部を形成することができ、布製の物品と調和し、外観を向上させることができる。また、機械的な作動部や電気的接点を有しないので、接触不良や劣化を生じることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その両端の間に周面の一部を欠損させた漏光部を具備する光ファイバと、
前記光ファイバの一端側から光を入射する光源と、
前記光ファイバの他端側からの出射光を受光し、その受光量に応じて切り替わるスイッチ信号を生成する受光部と、
を備え、
前記受光部は、前記漏光部上に接して該漏光部からの漏光を遮る被検出体が有るときと無いときとで前記スイッチ信号を変化させることを特徴とする光ファイバスイッチ。
【請求項２】
前記光ファイバは織布に織り込まれており、前記漏光部は該織布の表面に露出するように形成される請求項１記載の光ファイバスイッチ。
【請求項３】
前記光源は可視光を発する請求項１又は２に記載の光ファイバスイッチ。
【請求項４】
前記光ファイバは車両のシート又は車室内装の表面に配設され、車両に設けられた装置の操作スイッチとして用いられる請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバスイッチに関し、詳しくは、光ファイバを用いることにより薄く且つ柔軟にスイッチを構成することができる光ファイバスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、布製の調度品など柔らかい物品の表面に電気的スイッチを設ける用途において、プリント配線基板上にスイッチ部品を搭載するような一般的な構成のスイッチを用いるのでは、物品内に実装と固定のためのスペースを必要とする。また、柔らかい物品ではスイッチの操作性に劣る場合があり、更にスイッチ部が物品の外観と調和しないといった問題があった。このような問題を解決するために、繊維を用いて面状に構成された布帛スイッチが知られている。例えば、特許文献１には、上層と下層の２枚の布の相対向する面にそれぞれ導電糸を織り込み、上層と下層とが接触したときに通電するようにした布製スイッチが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５２４２１０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、導電糸を織り込む等した２枚の布から構成される従来の布製スイッチは、使用者が触れないときには上層の布と下層の布とが離隔する構造とする必要がある。このため、スイッチが形成されていない部位と比べて厚く膨らんだ形状となり美観が損なわれる。また、スイッチを操作するときに使用者が押圧する必要があるため、柔らかい物品上では配設場所も限られる。更に、上層の導電糸等と下層の導電糸等との接触により電気的接点が構成されるため、当該接触部の摩耗や繊維の性状劣化、異物の付着等によって接触不良を生じるおそれがあり、スイッチとしての信頼性が低いという問題があった。
また、車両の室内にスイッチが設けられる場合、夜間や暗い中でもスイッチの位置等を使用者が容易に視認できるようにする必要がある。このため各スイッチの操作面に発光部が設けられる場合も多い。しかし、例えば布製のシートや内装の表面に布製スイッチを設けようとすると、従来の布製スイッチでは各スイッチの位置等を示すための電光手段等を備えることが困難であった。
【０００５】
本発明は、前記現状に鑑みてなされたものであり、光ファイバを使用することにより外観に優れたスイッチ操作部を薄く面状に形成することができ、視認性がよく、しかも信頼性を高めることができる光ファイバスイッチ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】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本第１発明の光ファイバスイッチは、その両端の間に周面の一部を欠損させた漏光部を具備する光ファイバと、前記光ファイバの一端側から光を入射する光源と、前記光ファイバの他端側からの出射光を受光し、その受光量に応じて切り替わるスイッチ信号を生成する受光部と、を備え、前記受光部は、前記漏光部上に接して該漏光部からの漏光を遮る被検出体が有るときと無いときとで前記スイッチ信号を変化させることを要旨とする。
本第２発明は、前記第１発明において、前記光ファイバは織布に織り込まれており、前記漏光部は該織布の表面に露出するように形成されることを要旨とする。
本第３発明は、前記第１発明又は前記第２発明において、前記光源は可視光を発することを要旨とする。
本第４発明は、前記第１発明乃至前記第３発明のいずれかにおいて、前記光ファイバは車両のシート又は車室内装の表面に配設され、車両に設けられた装置の操作スイッチとして用いられることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光ファイバスイッチによれば、光ファイバと、その一端側から光を入射する光源と、他端側からの出射光を受光してスイッチ信号を生成する受光部とを備え、光ファイバの中間部には周面の一部を欠損させた漏光部が形成されているため、漏光部上に接して指先等の漏光を遮る被検出体が無いときには受光部で受光される受光量が少なく、指先等の被検出体が有るときには受光量が多くなる。そして、受光部は、受光量に応じて変化するスイッチ信号を生成する。これにより、上記スイッチ信号は、光ファイバの漏光部上に被検出体が無いときにはオフ状態であり、被検出体が有るとき即ち使用者が漏光部上に指先等を宛がったときにはオン状態となるように変化させることができる。
このように漏光部が設けられた光ファイバを用いて操作スイッチを構成することができるので、薄く軽量で柔軟な操作部を実現することができる。この光ファイバを織布に織り込む等すれば、周囲と一体化した平坦な操作部を形成することができ、布製の物品と調和し、外観を向上させることができる。
また、本光ファイバスイッチは機械的な作動部や電気的接点を有しないので、接触不良や劣化を生じることがなく、信頼性を高めることができる。
【０００８】
前記光ファイバは織布に織り込まれており、前記漏光部は該織布の表面に露出するように形成される場合には、１本又は複数本の光ファイバを織布に一体に織り込むことができ、光ファイバを織り込んだ後に適宜の位置に漏光部を形成することができるため、光ファイバスイッチの製造及び配設を容易にすることができる。また、１枚の織布上に複数の漏光部を配して光ファイバスイッチを構成することができるため、意匠性をより高め、視認性・操作性がより優れた操作部とすることができる。
前記光源が可視光を発する場合は、光ファイバの漏光部から可視光が放出されるため、暗い中でも使用者は光ファイバスイッチの位置を容易に視認することができる。
【０００９】
前記光ファイバは車両のシート又は車室内装の表面に配設され、車両に設けられた装置の操作スイッチとして用いられる場合は、シートや車室内の美観を損なうことなく光ファイバスイッチを設けることができる。その光ファイバスイッチの操作により、電動シート、車室内の照明、空調、ＡＶ機器等を制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る光ファイバスイッチの構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る光ファイバスイッチの漏光部に使用者が指先を宛がった状態を示す模式図である。
【図３】光ファイバスイッチの漏光部に使用者が指先を触れていないときと触れたときの受光量及びスイッチ信号の変化を示す図である。
【図４】織布に複数の光ファイバが織り込まれ、その織布の表面に光ファイバの漏光部が配設されている状態を表わす模式平面図である。
【図５】光ファイバスイッチを自動車のシートに配設した状態を表わす模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜５を参照しながら本発明の光ファイバスイッチを詳しく説明する。
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１２】
本実施形態に係る光ファイバスイッチ１は、図１に例示するように、光源２と、光源２に一端３１が接続される光ファイバ３と、光ファイバ３の他端３２に接続される受光部４とを備える。この受光部４は、受光素子４１と、受光素子４１により受光される光量の変化に応じてスイッチ信号Ｓを生成する出力回路４３とを備えて構成することができる。また、光ファイバ３の両端の間には、その外周面の一部を欠損させた漏光部３３が形成されている。
【００１３】
前記光源２は光の発光源であり、その種類は問わない。光源２として、ＬＥＤ、電球、蛍光灯等の任意の光源を用いることができる。この光源２が発する光は、光ファイバ３に入射される。光源２が発する光の波長は、光ファイバ３により伝搬可能な任意の波長とすることができる。光源２は、光ファイバスイッチ１の動作を有効とする間は常時発光するようにしておくことができる。
光源２が発する光は、特に可視光とすることができる。光ファイバ３内を伝搬する光は、その一部が漏光部３３から外部に放出される。したがって、可視光であれば、使用者は漏光部３３からの漏光を目視することができ、光ファイバスイッチの操作場所である漏光部３３を示す照明としても利用することができるからである。
【００１４】
前記光ファイバ３は、その一端３１から導入される光源２からの光を他端３２まで導光する光学繊維である。光源２の光を一端３１の端面に入射させるための結合方法は特に問わない。また、光ファイバ３の材料、構成、寸法等も特に限定されない。光源２から入射された光を数ｃｍ〜数ｍ程度の長さで伝搬させることができればよく、一般的なプラスチック製光ファイバを用いることができる。また、光ファイバスイッチ１を構成する光ファイバ３として、プラスチック製の所謂導光棒等を用いることができる。一端から入射された光を伝搬させるとともに散乱等させ、外周面から一部の光を放射するようにした導光棒等を使用してもよい。
【００１５】
１つの光ファイバスイッチは、複数本の光ファイバを用いて構成されてもよい。その場合、１つの光源２の光を複数本の光ファイバの各一端に入射し、それぞれの他端から出射される光を１つの受光部４により受光するようにすることができる。
また、光ファイバ３は適宜に配設することができ、例えば、操作部を構成するシート部材又は布に接着固定したり、係止したりすることができる。好ましくは、１本又は２本以上の光ファイバ３を経糸又は緯糸として用いて、織布に織り込むことができる。また、糸等を用いて光ファイバ３を織布に係止してもよい。これらにより、光ファイバスイッチを容易に製造することが可能になる。
【００１６】
前記漏光部３３は、光ファイバ３の両端の間の外周面の一部に形成された欠損部分であり、光ファイバ３の断面方向に形成された凹部とすることができる。凹部の形状は特に問わず、例えば、図１に示すような楔状の溝、円錐状の穴等とすることができる。このような欠損部分の形成方法は特に限定されない。例えば、光ファイバ３の周面の一部の機械的な研磨、切削、加熱やレーザによる溶融等の加工によって形成することができる。
【００１７】
このような漏光部３３により、光源２から導光された光の一部が外部に漏れ出るため伝搬損失が大きくなり、漏光部３３が形成されていない場合と比べて受光素子４１による受光量は減少する。本光ファイバスイッチは、この漏光部３３上に被検出体が置かれたときに上記伝搬損失が減少し、受光素子４１による受光量が増加することを利用している。このため、上記欠損部分の形状、周面上のサイズ、深さ等は、欠損部上に被検出体が有るときと無いときとの受光素子４１による受光量の差が検出可能である限り、任意とすることができる。
上記被検出体は、漏光部３３を塞ぐように光ファイバ周面に接し、漏光を反射するものであればよく、例えば使用者（操作者）の指先６等とすることができる。図２は、光ファイバスイッチ１に備えられている漏光部３３上に、使用者が指先６を宛がった状態を示している。このとき受光素子４１の受光量が増加し、出力回路４３から出力されるスイッチ信号Ｓがオンとなる。
【００１８】
漏光部３３は、光ファイバ３の両端の間の任意の位置に形成されればよい。また、漏光部３３の数も限定されず、１本の光ファイバ３に１又は複数の漏光部３３が設けられてもよい。複数本の光ファイバ３を配列して１つの光ファイバスイッチを構成する場合には、各光ファイバ３に設ける漏光部３３の位置や数により、全体では任意の図形を模するように漏光部３３を配設することができる。そして、光源２が発する光が可視光であれば、使用者には光ファイバスイッチがその図形で発光するように見えることとなり、光ファイバスイッチの用途表示や、装飾のためにも使用することができる。
【００１９】
前記受光部４に備えられる受光素子４１は、光ファイバ３の光源２が入射する一端側３１とは反対の他端３２側の端面に結合される光センサである。受光素子４１は、光源２から出力され光ファイバ３内を伝搬した光を受光し、受光量に応じた電気信号に変換する。受光素子４１として、フォトダイオード、フォトトランジスタ、太陽電池等を用いることができる。光ファイバ３の他端３２側の端面と受光素子４１との結合方法は特に問わない。
受光部４の出力回路４３は、受光素子４１の受光量の変化に応じてスイッチ信号Ｓを生成する回路である。スイッチ信号Ｓは、例えば、受光量が所定の閾値以上のときオン、少ないときオフとなる信号として生成することができる。すなわち、前記漏光部３３上に指先６等が宛がわれているときオン、漏光部３３が開放されているときはオフとなるようにスイッチ信号Ｓを生成し、外部装置７に出力することができる。
【００２０】
図３は、光ファイバスイッチ１の動作を表わす図である。同図（ａ）は、横軸を時間（ｔ）として、受光素子４１による受光量の検出値の変化を示す。光源２の出力は一定であり、光ファイバ３に漏光部３３が形成されていない場合の受光レベルをＤ１としている。この光ファイバ３に１つの漏光部３３を設けた場合、図１に示したように漏光部３３が開放されているときには、受光素子４１の受光レベルはｄｏとなっている。すなわち、漏光部３３による損失は（Ｄ１−ｄ０）である。次に、図２に示したように漏光部３３を覆うように指先６等を宛がうと、指先表面での反射等によって光ファイバ３の受光端に届く光量が増加し、受光素子４１の受光レベルはｄｃとなる。後述の実験例に示すように、受光レベルｄｏとｄｃとでは、明確に区別可能な程度の差が生じる。そこで、受光レベルｄｏとｄｃとの間に閾値Ｄａを設定しておけば、図３（ｂ）に示すように、受光レベルが閾値Ｄａを超えたときオン（"１"）、閾値Ｄａ以下のときオフ（"０"）となるスイッチ信号Ｓを得ることができる。これにより、光ファイバスイッチ１は、漏光部３３上に指先６等が宛がわれている間オンとなるスイッチ動作を行うことができる。
【００２１】
本実施形態に係る光ファイバスイッチは、複数本の光ファイバ３を経糸又は緯糸として織布に織り込んで構成することができる。複数本の光ファイバ３は、別の糸等により布上に係止されてもよい。図４は、複数本の光ファイバ３を並列に一定間隔で織布８に織り込んで構成した光ファイバスイッチ１１の例を表わしている。光ファイバスイッチ１１は、織布を構成する複数本の光ファイバ３の一端３１側から光源２の出力光を入射し、各光ファイバ３の他端３２側から出射される光を受光素子４１により受光するように構成されている。光ファイバ３の本数や織り込み間隔、光源２や受光素子４１の数は、適宜とすることができる。また、光ファイバ３と光源２、受光素子４１との結合方法も特に限定されない。
光ファイバスイッチ１１に使用する光ファイバ３として、例えば、ＰＭＭＡ等の樹脂からなり、直径２００〜５００μｍ程度の光ファイバを挙げることができる。また、光源２として青色光や白色光等のＬＥＤ、受光素子４１としてフォトダイオードを用いることができる。
【００２２】
光ファイバスイッチ１１の各光ファイバ３には、複数の仮想線３４と交差する位置に、それぞれ漏光部３３が織布８の表面に露出するように形成されている。漏光部３３は、光ファイバ３の周面の一部を切り欠くことにより形成することができる。このように多数の漏光部３３を、指先程度の面積の領域に配設することによって、当該領域が１つのスイッチとなるように構成することができる。指先等によって多数の漏光部３３の全てが覆われた場合と、一部が覆われた場合とでは受光素子４１によって受光される光量が異なることとなるため、上記領域の広さは受光レベルとの関係で適宜決めることができる。
受光素子４１は出力回路４３に接続されており、出力回路４３によってスイッチ信号Ｓが生成される。光ファイバスイッチ１１から出力されるスイッチ信号Ｓは、外部装置７に入力することにより外部装置７に対する操作信号として用いることができる。光ファイバスイッチ１１によって、使用者は、多数の漏光部３３が設けられた織布上の領域に指先等を宛がうことによって、外部装置７を操作することが可能になる。
【００２３】
上記のような織布と一体化させた光ファイバスイッチの用途は特に問わない。例えば、図５に示すように、光ファイバスイッチ１１を自動車の座席９の表面（シートカバー）に実装して操作部とすることができる。この他、布製の車室内装面に、光ファイバスイッチ１１を用いた操作部を設けることもできる。１つの操作部に１つの光ファイバスイッチとは限らず、１つの操作部を構成する１つの織布に複数の光ファイバスイッチを配設し、複数の操作を可能とすることができる。光ファイバスイッチによって生成されるスイッチ信号は、車内灯、装置の照明、空調、ＡＶ装置灯のオン・オフや調整、電動シートの制御等に用いることができる。
【００２４】
光ファイバスイッチは布上に形成することができ、電気的接点を備えたスイッチの厚みより薄くすることができ、より平坦な形状とすることができる。これによってスイッチ部の実装スペースを削減することができる。
また、光ファイバスイッチは電気的接点を有しないので接触不良が生じず、信頼性を高めることができる。
また、特に布と一体に形成した光ファイバスイッチは、シートや車室内装等の布製の表面材と調和するため、美観に優れた操作部を実現することができる。
更に、可視光を発する光源２を使用すれば、漏光部３３からの漏光により、暗い中であっても使用者は容易に操作部を視認してスイッチ操作を行うことができる。
【００２５】
光ファイバスイッチ１により、前記漏光部３３上に接して漏光部からの漏光を遮る被検出体が有るときと無いときとで、受光部で受光される光量がどの程度変化するかについて試験を行った。
図１に示したような光ファイバ３を用意し、その一端３１からＬＥＤの光を入射した。光ファイバ３は、直径２４０μｍのＰＭＭＡ製の光ファイバである。漏光部３３として、この光ファイバの周面の一部に刃物を用いて楔状の切り欠き（深さ約８０μｍ）を１箇所形成した。光ファイバ３の他端３２には、受光部４の代わりに照度計を置き、光ファイバ３の他端３２側端面から出射される光束量を計測した。この計測結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１に示すとおり、漏光部３３上に指先を宛がっていないとき、即ち漏光部３３が開放されているときは漏光部３３による伝搬損失が大きく、光ファイバ３の他端３２から出射される光束による照度は７２ｌｘであった。この漏光部３３上に指先を宛がったときの照度は１２９ｌｘであり、指先を宛がっていないときに対して約１．８倍となった。
この結果から、漏光部３３上に使用者が指先等を宛がったときと宛がっていないときでは受光部において検出される光量が大幅に相違するため、光ファイバスイッチ１は漏光部３３上に接する指先等の有無を検出し、スイッチ動作を行うことができることが明らかとなった。
【００２８】
本光ファイバスイッチ１においては、光ファイバ３として導光棒等を使用することもできる。そこで、直径５ｍｍのＰＭＭＡ製の導光棒を用いて、上記と同様の試験を行った。漏光部３３として、この導光棒の周面の一部に刃物を用いて楔状の切り欠き（深さ約１．６ｍｍ）を１箇所形成した。上記と同じ計測方法により試験した結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
表２に示すとおり、漏光部３３上に指先を宛がっていないとき、導光棒の他端３２から出射される光束による照度は１４３ｘであった。この漏光部３３上に指先を宛がったときの照度は１７５ｌｘであり、指先を宛がっていないときに対して約１．２倍となった。尚、この導光棒に漏光部が形成されていない状態での計測値は１８２ｌｘであった。すなわち、漏光部により大きな伝搬損失が生じるが、その漏光部に指先を宛がうことにより伝搬損失が大幅に減ることが分かる。
上記結果から、光ファイバ３として導光棒等を使用しても、光ファイバスイッチ１は漏光部３３上に接する指先等の有無を検出し、スイッチ動作を行うことができることが明らかとなった。
【００３１】
尚、本発明においては、前記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。例えば、光ファイバとしては、導光棒等に限られず、短冊状等の導光板を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１、１１；光ファイバスイッチ、２；光源、３；光ファイバ、３１；一端、３２；他端、３３；漏光部、４；受光部、４１；受光素子、４２；出力回路、６；指先等（被検出体）、７；外部装置、８；織布、９；シート。
【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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