JP2004227897A - 押しボタンスイッチの導光構造 - Google Patents

Abstract

【課題】押しボタンを輝度ムラなく照明できる押しボタンスイッチの導光構造を提供する。
【解決手段】押しボタン１０により動作されるスイッチ４によりＬＥＤ７を発光させて、押しボタン１０を下方より照明する押しボタンスイッチの導光構造であって、上面が平面で、かつ底面が円弧状に湾曲するよう形成された導光部材９を押しボタン１０の下方に設置すると共に、導光部材９の底部より上面側に向けて形成したスリット状の導光部９ａにＬＥＤ７を設けたもので、ＬＥＤ７より発光された光は導光部材９内で全反射されて押しボタン１０へと向うため、ＬＥＤ７より発せられた全光量を無駄なく使用して押しボタン１０を照明することができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＥＤにより照明される押しボタンスイッチの導光構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例えばエレベータの乗降口には、エレベータの昇降方向を指示する押しボタンスイッチが設置されている。
【０００３】
この押しボタンスイッチの多くは、内部に光源を有していて、押しボタンを押すと光源が点灯し、押しボタンが動作したのを光により表示するように構成されている。
【０００４】
またこの種の押しボタンスイッチとしては、例えば図１６及び図１７に記載されたものが公知である（当該従来技術は、文献公知発明ではない）。
【０００５】
そして、図１６及び図１７に記載された押しボタンスイッチは、中央部にボタン孔ａを有するほぼ箱形のベース部材ｂ内に、復帰ばねｃより付勢された操作プランジャｄが昇降自在に収容されており、ベース部材ｂの底部には、固着具ｅにより基板ｆが固着されている。
【０００６】
操作プランジャｄの下面には、操作突起ｇが四隅に突設されていて、これら操作突起ｇの先端は、基板ｆ上に設けられたゴム操作部材ｈに近接されており、操作プランジャｄが復帰ばねｃに抗して押圧されると、操作突起ｇの先端がゴム操作部材ｈの導電部ｉを、基板ｆ上に形成された電極対ｊに圧接されて電極対ｊ間を導通し、これによってスイッチがオンになって、基板ｆ上に設けられたＬＥＤｋが点灯されると同時に、スイッチオン信号が外部へ出力されるようになっている。
【０００７】
また操作プランジャｄの中央部には、透光材よりなるレンズ状のキャップｍが取り付けられていて、ＬＥＤｋより発せられた光によりキャップｍを下方より照明することにより、スイッチが動作したのを視覚的に確認できるように構成されている。
【０００８】
しかし前記特許文献１に記載された押しボタンスイッチのように、複数のＬＥＤｋによりキャップｍを下方からスポット的に照明するようにしたものでは、キャップｍ全体が均一に照明されないため、輝度ムラが発生する問題がある。
【０００９】
かかる問題を改善するため、図１８に示すように基板ｎに実装したＬＥＤｐの上方に拡散シートｑを設けて、ＬＥＤｐより発せられる光を拡散シートｑにより拡散することにより、押しボタンを均一に照明できるようにした押しボタンスイッチや、図１９に示すように、ＬＥＤｐより発せられた光を導光板ｓの端面より導光板ｓ内へ入射させて、導光板ｓに拡散させ、導光板ｓの底面や端面に達した光は反射板ｔにより押しボタン側へと反射させるようにした押しボタンスイッチも実用化されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしＬＥＤｐより発せられた光を拡散シートｑで拡散させて押しボタンを照明するようにした押しボタンスイッチでは、反射板ｔを必要としない分構成は簡素化されるが、ＬＥＤｐの光量を無駄なく使用して押しボタン全体に光を拡散させるためには、基板ｎから拡散シートｑまでの距離Ｌを大きくする必要があるため、押しボタンスイッチ全体の厚さが厚くなってスイッチが大型となる問題がある。
【００１１】
また導光板ｓの端面より入射するＬＥＤｐの光を導光板ｓ内で拡散させるようにした押しボタンスイッチでは、ＬＥＤｐからの光を導光板ｓ内へ入射する際や、導光板ｓの底面及び端面に達した光を反射板ｔで反射する際に光のロスがあるため、ＬＥＤｐより発せられた光量を無駄なく使用することができないと共に、導光板ｔの上面より出射される光も、低い角度の光が強いため、直上から見ると暗くなって押しボタンの輝度が低い等の問題がある。
【００１２】
本発明はかかる従来の問題を改善するためになされたもので、押しボタンを輝度ムラなく照明できる押しボタンスイッチの導光構造を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の押しボタンスイッチの導光構造は、押しボタンにより動作されるスイッチによりＬＥＤを発光させて、押しボタンを下方より照明する押しボタンスイッチの導光構造であって、上面が平面で、かつ底面が円弧状に湾曲するよう形成された導光部材を押しボタンの下方に設置すると共に、導光部材の底部より上面側に向けて形成したスリット状の導光部にＬＥＤを設けたものである。
【００１４】
前記構成により、ＬＥＤより発光された光は導光部材内で全反射されて押しボタンへと向うため、ＬＥＤより発せられた全光量を無駄なく使用して押しボタンを照明することができると共に、ＬＥＤより発光された光を拡散シートにより拡散して押しボタンを照明する従来のものに比べて、押しボタンスイッチ全体の厚さを薄くできるため、押しボタンスイッチの薄形化が図れるようになる。
【００１５】
前記目的を達成するため本発明の押しボタンスイッチの導光構造は、導光部をほぼ逆Ｖ字形に形成し、かつ導光部の頂部の角度θ３を、屈折率の小さい媒質から屈折率の大きい媒質へ進む光が全て導光部先端角度θ２に内に入光するものとした場合、θ３≦９０°−θ２×２となるように設定したものである。
【００１６】
前記構成により、ＬＥＤより発せられた光は上面導光部材の上面で全反射されて、導光部材の上面より直接出射されることがないことから、導光部材の上面より出射される光によりほぼ均一に押しボタンを照明することができ、これによって押しボタンに輝度ムラが発生することが少ないため、見栄えが向上する。
【００１７】
前記目的を達成するため本発明の押しボタンスイッチの導光構造は、導光部材の円弧状底面を、導光部材の上面で全反射された光を再び上面側へ反射するよう階段状に形成すると共に、底面の湾曲に沿って反射板を設けたものである。
【００１８】
前記構成により、導光部材の底面を透過した光も押しボタン側へ反射することができるため、ＬＥＤより発光された光のほぼ全てを押しボタンの照明に利用できるようになる。
【００１９】
前記目的を達成するため本発明の押しボタンスイッチの導光構造は、導光部材の上面に拡散シートを設けたものである。
【００２０】
前記構成により、導光部材の上面より出射された光が拡散シートにより拡散されるため、さらに押しボタンの輝度ムラを低減することができる。
【００２１】
前記目的を達成するため本発明の押しボタンスイッチの導光構造は、導光部材をポリカーボネイトや、アクリル樹脂のような透明樹脂により形成したものである。
【００２２】
前記構成により、導光部材が安価に得られるため、押しボタンスイッチのコスト低減が図れるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
【００２４】
図１は押しボタンスイッチの全体的な斜視図、図２は同分解斜視図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図５は図３のＣ円内の拡大図、図６は図４のＤ円内の拡大図、図７は押しボタンと導光部材及び反射板を取り外した状態の斜視図、図８は操作部材の斜視図、図９は図８のＥ−Ｅ線に沿う拡大断面図、図１０はスイッチ基板に取り付けられたスイッチの斜視図、図１１は同分解斜視図、図１２は導光部材の斜視図、図、図１３及び図１４は導光部材の作用説明図１５は導光部材の変形例を示す説明図である。
【００２５】
図１に示すスイッチ本体１は、箱形に形成されたベース部材２を有しており、ベース部材２は、図２に示すように、長方形状の基板部２ａと、その周辺に立設された側壁部２ｂ，２ｃとから形成されていて、全体が樹脂により一体成形されており、側壁部２ｂ，２ｃのうち長辺側の側壁部２ｃは、後述する押しボタン１０のガイド部１０ａの肉厚分だけ基板部２ａの縁部より内側に立設されている。
【００２６】
基板部２ａの上面には、複数対、例えば４対計８個のガイド突起２ｄが突設されており、これらガイド突起２ｄは、基板部２ａ上に載置された操作部材３の位置決めと、操作部材３の上下動をガイドするもので、操作部材３の分岐部３ｂの両側に位置するように配置されていると共に、各対のガイド突起２ｄ間には、ガイド突起２ｄより高さが低い支点リブ２ｅが突設されている。
【００２７】
操作部材３は、弾性を有する例えば板厚が０．１５ｍｍ程度の金属薄板を打ち抜き成形することにより形成したもので、後述するスイッチ４を動作させる作動部３ａが設けられた中央部より分岐された複数本、例えば４本の分岐部３ｂを有していて、図４に示すように全体がほぼＸ字形となっており、各分岐部３ｂの先端部は、基板部２ａの上面に沿うように側壁部２ｃの下部に形成されたスリット状の切り欠き２ｆより側壁部２ｃの外側へ突出され、先端は基板部２ａの縁部とほぼ平行するように斜めに切除されている。
【００２８】
各分岐部３ｂの両側縁部には、操作部材３を操作した際分岐部３ｂが弾性変形しないように剛性を持たせるため、縁部を図５に示すようにほぼＬ字形に折り曲げることによりフランジ部３ｃが長手方向に沿って形成されており、中央の作動部３ａで交差する各分岐部３ｂと作動部３ａの連設部分は、操作部材３が弾性変形しやすいようにするため、各フランジ部３ｃの交差部を切断するようスリット３ｄが形成されている。
【００２９】
またベース部材２の基板部２ａ上には、短辺側の側壁部２ｂの内面と平行するように一対の支持リブ２ｇが突設されていて、これら支持リブ２ｇの稜線部に、スイッチ基板５に穿設された取り付け孔５ａを嵌挿する突起２ｈが突設されていると共に、基板部２ａ上に載置された操作部材３の作動部３ａを挟んで対向する位置には、スイッチ４の位置決めを行う一対の位置決め突起２ｉが突設されている。
【００３０】
スイッチ４には、例えばタクタイルスイッチが使用されており、タクタイルスイッチは図１１に示すように、スイッチ基板５上に形成された固定接点４ａ上に固定プレート４ｂを介してドームスイッチ４ｃが積層されている。
【００３１】
ドームスイッチ４ｃは導電体により凸球面状に形成されていて、このドームスイッチ４ｃ上に環状のスイッチプレート４ｄにより上下方向から挟着されたゴムスイッチ４ｅが積層されており、ゴムスイッチ４ｅの中央部には、操作部材３の作動部３ａに先端が当接するよう作動突起４ｆが突設されている。
【００３２】
前記のように構成されたスイッチ４の固定プレート４ｂとスイッチプレート４ｄ及びゴムスイッチ４ｅの外周部には半円状の突出部４ｇが突設されていて、これら突出部４ｇに前記基板部２ａの上面に突設された位置決め突起２ｉに嵌合する取り付け孔４ｈが穿設されている。
【００３３】
スイッチ基板５は、ベース部材２の長辺側よりやや長い長方形状に形成されていて、一端側に設けられた端子部６がベース部材２の側壁部２ｂに形成された切り欠き部２ｊよりベース部材２の外側へ突出されており、スイッチ基板５の両端側に穿設された取り付け孔５ａの間には、複数個、例えば５個のチップ状ＬＥＤ７がスイッチ基板５の長手方向に一直線状に設けられている。
【００３４】
各ＬＥＤ７はスイッチ基板５に半田付けされていて、スイッチ４のオンにより発光されるようになっており、各ＬＥＤ７の発光部７ａは、スイッチ基板５上に設置された導入光部材９の導光部９ａに嵌挿されている。
【００３５】
導光部材９は、例えば屈折率が１．５８のポリカーボネイト樹脂のような透明樹脂を一体成形したもので、図１２に示すように上面が平坦で、かつ底面が円弧状となった形状、すなわち断面が略三日月状となるよう円柱を軸線方向に分割した形状となっていて、底面の中心部に、ほぼ逆Ｖ字のスリットよりなる導光部９ａが形成されており、導光部９ａの先端は図６に示すように上面付近に達している。
【００３６】
また導光部９ａの先端角度θ２は、次のように設定されている。
【００３７】
いま屈折率の小さい媒質（この場合空気）から屈折率の大きい媒質（この場合ポリカーボネイト）へ図１３の（イ）に示す入射角θ１で光が進むとき、光はすべてθ２（ポリカーボネイトの場合３９．３°）内に入ることが知られており、垂線に対してθ２より大きい角度で入射する光は図１３の（ロ）に示すように全て反射される。
【００３８】
そこで本実施の形態では、導光部９ａのスリットの角度θ３を、
θ３≦９０°−θ２×２
の条件に設定している。
【００３９】
導光部材９に使用しているポリカーボネイトの場合、θ３は１１．４°となるので、導光部全体の角度を１１．４°の２倍の２２．８°に設定することにより、ＬＥＤ７より導光部９ａ内に発光された光は図１４に示すように底面側に全反射される。これは導光部材９にアクリル樹脂を使用した場合も同様である。
【００４０】
導光部材９の底面は、導光部材９の上面で全反射された光を再び上面側へ反射するよう階段状に形成されており、さらに底面を覆うようにシート状の反射板９ｂが設けることにより、底面を透過した光も再び上面側へと反射されるため、ＬＥＤ７より発光された光のほぼ全てを押しボタン１０の照明に利用できると共に、導光部材９の上面には、拡散シート９ｃが前面に設けられていて、輝度ムラが発生するのを防止している。
【００４１】
一方押しボタン１０は、導光部材９とほぼ同大に形成されていて、長辺側の２辺にガイド部１０ａが形成されており、これらガイド部１０ａはベース部材２の側壁部２ｃ外面と摺接して、押しボタン１０の上下動をガイドするようになっており、下端側の４隅には、切り欠き２ｆより外側に突出した操作部材３の分岐部３ｂを上方より押圧する作動突部１０ｂが突設されていると共に、押しボタン１０の上面は、導光部材９により拡散された光が透過するよう透光性の樹脂により形成されている。
【００４２】
次に前記構成された押しボタンスイッチの作用を説明する。
【００４３】
スイッチ本体１を組み立てるに当っては、ベース部材２の基板部２ａ上に操作部材３を載置して、基板部２ａ上に突設された複数のガイド突起２ｄの間に分岐部３ｂを嵌挿し、各分岐部３ｂの先端を側壁部２ｃに形成された切り欠き２ｆより側壁部２ｃの外側へ突出すると同時に上方向の移動を係止することにより、ベース部材２に対して操作部材３を位置決めした状態で取り付けるが、このとき各ガイド突起２ｄ間に突設された支点リブ２ｅが分岐部３ｂのほぼ中間部を下方より支持するため、操作部材３の作動部３ａは基板部２ａの上面より浮いた状態となる。
【００４４】
次に予めスイッチ４及びＬＥＤ７を取り付けたスイッチ基板５を、スイッチ４側を下向きにしてベース部材２内に収容し、端子部６側を側壁部２ｂの切り欠き２ｊより外側へ突出させた状態で、スイッチ４の取り付け孔４ｈを基板部２ｂの上面に突設された位置決め突起２ｉに嵌合するもので、これによってスイッチ４のゴムスイッチ４ｅより突設された作動突起４ｆが操作部材３の作動部３ａに正確に位置決めされる。
【００４５】
次にスイッチ基板５上に導光部材９を載置した状態で、ベース部材２に押しボタン１０を図１に示すように被冠することにより、押しボタンスイッチの組み立てを完了するもので、組み立てを完了した押しボタンスイッチは、例えばエレベータの昇降口付近の壁面に取り付けて、エレベータの昇降指示スイッチとして使用する。
【００４６】
また押しボタンスイッチの使用時、押しボタン１０の例えば中央付近が押されると、押しボタン１０のガイド部１０ａより突設された複数の作動突部１０ｂが操作部材３の各分岐部３ｂ先端を同時に押圧する。
【００４７】
これによって各分岐部３ｂのほぼ中間部を支持する支点リブ２ｅを支点とする梃子の原理で作動部３ａ側の分岐部３ｂが持ち上がり、これによって各分岐部３ｂと作動部３ａの連接部が弾性変形して作動部３ａがスイッチ４の作動突起４ｆを押圧するため、ドームスイッチ４ｃと固定接点４ａが接触されて、スイッチ基板５の端子部６よりオン信号が出力されると同時にＬＥＤ７が発光される。
【００４８】
ＬＥＤ７より発光された光は、導光部材９の導光部９ａより図１４に示すように導光部材９内へ入光した後、上面の平面で全反射されて底面に達すると共に、階段状の底面により再び上面側へ反射されて、拡散シート９ｃにより拡散されながら押しボタン１０を下方より照明し、導光部材９の底面を透過した光は、反射板９ｂにより押しボタン１０側へ反射されるため、押しボタン１０全体をほぼ均一かつ効率よく照明できるようになる。
【００４９】
一方押しボタン１０の周辺部が押圧された場合は、押圧された側に傾きながら押しボタン１０は移動するが、押しボタン１０のガイド部１０ａに突設された複数の作動突部１０ｂのうち、押された部分にもっとも近い作動突部１０ｂが操作部材３の分岐部３ｂの１本または２本を押圧する。
【００５０】
これによって押しボタン１０の中央部付近を押圧されたときと同様に、分岐部３ｂと作動部３ａの連接部が弾性変形して作動部３ａがスイッチ４の作動突起４ｆを押圧するため、スイッチ基板５の端子６よりオン信号が出力されると同時にＬＥＤ７が発光して押しボタン１０が照明されるようになる。
【００５１】
以上のように押しボタン１０の中央付近を押圧したときは勿論、押しボタン１０の周辺部を押圧したときにも確実にスイッチ４を動作させることができるようになる。
【００５２】
なお前記実施の形態では、操作部材３をほぼＸ字形に形成したが、分岐部３ｂが複数あればＹ字形でも十字形に形成してもよい。
【００５３】
また図１５の（イ）ないし（ハ）は導光部材９の変形例を示すもので、（イ）及び（ロ）に示すように上面の長手方向に底面を湾曲させて導光部材９を形成し、かつ底面の中央部に長手方向と直交するよう逆Ｖ字型のスリットよりなる導光部９ａを形成してもよく、この場合ＬＥＤ７は、スイッチ基板５の幅方向に一直線状に設置すればよいと共に、（ハ）に示すようにＬＥＤ７から内壁までの距離Ｌ１がほぼ一定となるよう導光部９ａのスリットを波形に形成すれば、集中光を防止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、上面が平面で、かつ底面が円弧状に湾曲するよう形成された導光部材を押しボタンの下方に設置すると共に、導光部材の底部より上面側に向けて形成したスリット状の導光部にＬＥＤを設けたことから、ＬＥＤより発光された光は導光部材内で全反射されて押しボタンへと向うため、ＬＥＤより発せられた全光量を無駄なく使用して押しボタンを照明することができると共に、ＬＥＤより発光された光を拡散シートにより拡散して押しボタンを照明する従来のものに比べて、押しボタンスイッチ全体の厚さを薄くできるため、押しボタンスイッチの薄形化が図れるようになる。
【００５５】
また導光部をほぼ逆Ｖ字形に形成し、かつ導光部の頂部の角度θ３を、屈折率の小さい媒質から屈折率の大きい媒質へ進む光が全てθ２に内に入光するものとした場合、θ３≦９０°−θ２×２となるように設定したことから、ＬＥＤより発せられた光は上面導光部材の上面で全反射されて、導光部材の上面より直接出射されることがないため、導光部材の上面より出射される光によりほぼ均一に押しボタンを照明することができ、これによって押しボタンに輝度ムラが発生することが少ないため、見栄えが向上すると共に、導光部材の円弧状底面を、導光部材９の上面で全反射された光を再び上面側へ反射するよう階段状に形成すると共に、底面の湾曲に沿って反射板を設ければ、導光部材の底面を透過した光も押しボタン側へ反射することができるため、ＬＥＤより発光された光のほぼ全てを押しボタンの照明に利用できるようになる。
【００５６】
さらに導光部材の上面に拡散シートを設ければ、導光部材の上面より出射された光が拡散シートにより拡散されるため、さらに押しボタンの輝度ムラを低減することができると共に、導光部材をポリカーボネイトや、アクリル樹脂のような透明樹脂により形成すれば、導光部材が安価に得られるため、押しボタンスイッチのコスト低減が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチの全体的な斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチの分解斜視図である。
【図３】図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＣ円内の拡大図である。
【図６】図４のＤ円内の拡大図
【図７】本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチの押しボタンと導光部材及び反
射板を取り外した状態の斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチに設けられた操作部材の斜視図である。
【図９】図８のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチに設けられたスイッチの斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチに設けられたスイッチの分解斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチに設けられた導光部材の斜視図である。
【図１３】（イ）及び（ロ）は本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチに設けられた導光部材の作用説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチに設けられた導光部材の作用説明図である。
【図１５】（イ）本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチに設けられた導光部材の変形例を示す側面側の斜視図である。
（ロ）本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチに設けられた導光部材の変形例を示す底面側の斜視図である。
（ハ）本発明の実施の形態になる押しボタンスイッチに設けられた導光部材の導光部の変形例を示す斜視図である。
【図１６】従来の押しボタンスイッチの断面図である。
【図１７】従来の押しボタンスイッチの分解斜視図である。
【図１８】従来の押しボタンスイッチに設けられた導光部材の説明図である。
【図１９】従来の押しボタンスイッチに設けられた導光部材の説明図である。
【符号の説明】
４ スイッチ
７ ＬＥＤ
９ 導光部材
９ａ 導光部
９ｂ 反射板
９ｃ 拡散シート
１０ 押しボタン

Claims (5)

1. 押しボタンにより動作されるスイッチによりＬＥＤを発光させて、前記押しボタンを下方より照明する押しボタンスイッチの導光構造であって、上面が平面で、かつ底面が円弧状に湾曲するよう形成された導光部材を前記押しボタンの下方に設置すると共に、前記導光部材の底部より上面側に向けて形成したスリット状の導光部に前記ＬＥＤを設けたことを特徴とする押しボタンスイッチの導光構造。
2. 前記導光部をほぼ逆Ｖ字形に形成し、かつ前記導光部の頂部の角度θ３を、屈折率の小さい媒質から屈折率の大きい媒質へ進む光が全て導光部先端角度θ２に内に入光するものとした場合、θ３≦９０°−θ２×２となるように設定してなる請求項１に記載の押しボタンスイッチの導光構造。
3. 前記導光部材の円弧状底面を、前記導光部材の上面で全反射された光を再び上面側へ反射するよう階段状に形成すると共に、前記底面の湾曲に沿って反射板を設けてなる請求項１または２に記載の押しボタンスイッチの導光構造。
4. 前記導光部材の上面に拡散シートを設けてなる請求項１ないし３の何れかに記載の押しボタンスイッチの導光構造。
5. 前記導光部材をポリカーボネイトや、アクリル樹脂のような透明樹脂により形成してなる請求項１ないし４の何れかに記載の押しボタンスイッチの導光構造。

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