JPWO2019054147A1

JPWO2019054147A1 - スイッチ装置

Info

Publication number: JPWO2019054147A1
Application number: JP2019541965A
Authority: JP
Inventors: 裕紀三村
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-04-16
Also published as: US11383677B2; DE112018005127T5; WO2019054147A1; US20200269813A1; CN111052285A

Abstract

スイッチ装置１は、操作面１６になされたプッシュ操作によって本体１０の方向に変位するプッシュボタン１４と、プッシュボタン１４の内部１４０から操作面１６の方向に照明光４０を出力する光源４と、光源４が配置された状態でプッシュボタン１４に配置され、プッシュ操作によってプッシュボタン１４と一体となって変位する第１の基板３と、を有する。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１７年９月１５日に出願された日本国特許出願２０１７−１７７８７８号の優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１７−１７７８７８号の全内容を本出願に参照により援用する。

本発明は、スイッチ装置に関する。

スイッチノブを裏面側から照明する光源を備えた車両用操作スイッチが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この車両用操作スイッチは、光源が基板に配置され、その基板がエスカッションに取り付けられている。スイッチノブは、エスカッションのガイドレールに組み付けられ、プッシュ操作に伴ってガイドレールに沿って変位する。そしてスイッチノブは、文字などの意匠部を有し、光源によって照明される。

特開２００８−１８８３４号公報

特許文献１に開示された車両用操作スイッチは、光源がエスカッション側の基板に取り付けられているので、プッシュ操作によって光源とスイッチノブの裏面までの距離が変化し、照明対象である意匠部の輝度が一定ではなくなる問題がある。

本発明の目的は、プッシュ操作に伴う照明対象の輝度の変化を抑制することができるスイッチ装置を提供することにある。

本発明の一実施形態によるスイッチ装置は、操作面になされたプッシュ操作によって本体の方向に変位するプッシュボタンと、プッシュボタンの内部から操作面の方向に照明光を出力する光源と、光源が配置された状態でプッシュボタンに配置され、プッシュ操作によってプッシュボタンと一体となって変位する第１の基板と、を有する。

本発明の一実施形態によれば、プッシュ操作に伴う照明対象の輝度の変化を抑制するスイッチ装置を提供することができる。

図１Ａは、実施の形態に係るスイッチ装置を示す説明図である。図１Ｂは、実施に形態に係るスイッチ装置の構成を説明するための模式図である。図２は、実施の形態に係るスイッチ装置のブロック図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係るスイッチ装置は、操作面になされたプッシュ操作によって本体の方向に変位するプッシュボタンと、プッシュボタンの内部から操作面の方向に照明光を出力する光源と、光源が配置された状態でプッシュボタンに配置され、プッシュ操作によってプッシュボタンと一体となって変位する第１の基板と、を有する。

このスイッチ装置は、光源が取り付けられた第１の基板がプッシュボタンと一体になっているので、プッシュボタンと光源とが一体となって変位しない場合と比べて、プッシュボタンの照明対象と光源との距離がプッシュ操作の前後で変化しない。従ってスイッチ装置は、プッシュ操作に伴う照明対象の輝度の変化を抑制することができる。

[実施の形態]
（スイッチ装置１の概要）
図１Ａは、実施の形態に係るスイッチ装置の一例を示す説明図であり、図１Ｂは、スイッチ装置の構成の一例を説明するための模式図である。図２は、実施の形態に係るスイッチ装置のブロック図の一例である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図２では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

スイッチ装置１は、例えば、図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に示すように、操作面１６になされたプッシュ操作によって本体１０の方向に変位するプッシュボタン１４と、プッシュボタン１４の内部１４０から操作面１６の方向に照明光４０を出力する光源４と、光源４が配置された状態でプッシュボタン１４に配置され、プッシュ操作によってプッシュボタン１４と一体となって変位する第１の基板３と、を有する。

またスイッチ装置１は、プッシュボタン１４を操作する操作者の生体情報Ｓ_１を読み出す生体情報センサ２と、第１の基板３に光源４と共に配置され、生体情報センサ２が読み出した生体情報Ｓ_１と予め登録された登録生体情報５１とを照合する照合部としてのセンサ制御部５と、を備えている。

またスイッチ装置１は、本体１０に取り付けられ、プッシュ操作によってプッシュボタン１４を介してオンするスイッチ７が配置された第２の基板６を備えている。第１の基板３と第２の基板６とは、フラットケーブル９ａによって電気的に接続されている。

さらにスイッチ装置１は、第２の基板６に配置され、センサ制御部５によって生体情報Ｓ_１と登録生体情報５１との照合が成立し、かつプッシュボタン１４に対するプッシュ操作によってスイッチ７がオンした場合、車両の駆動装置の始動の指示を行うための指示信号Ｓ_５を出力するセンサ制御部５を備えている。

このスイッチ装置１は、一例として、電子キーなどによる無線通信に基づく認証によってドアが開錠された後、車両のバッテリーから駆動電圧が供給され、生体情報センサ２による生体情報Ｓ_１の読み取りが行える状態となる。この際、光源４による照明対象としての意匠部１６０の照明が行われる。

そして車両は、プッシュ操作によってスイッチ装置１のスイッチ７がオン状態となると共に、生体情報Ｓ_１の照合が成立した場合、駆動装置の始動を行う。

この駆動装置とは、例えば、内燃機関やモータ、またこれらを組み合わせたものなどである。スイッチ装置１は、この駆動装置の始動と停止を指示するように構成されている。

（プッシュボタン１４の構成）
プッシュボタン１４は、例えば、図１Ａに示すように、本体１０の開口１００に配置されている。プッシュボタン１４は、プッシュ操作が可能となるように構成されている。そしてスイッチ装置１は、プッシュボタン１４の操作面１６と反対側の端部１８と対向するように、スイッチ７が設けられている。

（意匠部１６０の構成）
意匠部１６０は、例えば、ポリカーボネートなどの透明樹脂によってプッシュボタン１４が形成され、その操作面１６に光を透過させない黒色の膜が形成される場合、レーザなどによって部分的に膜を除去することによって形成される。

なお意匠部１６０は、例えば、プッシュボタン１４と意匠部１６０とが二色成形によって形成されても良いし、意匠部１６０の形状に貫通孔が操作面１６に形成され、その貫通孔に透明樹脂が挿入されて形成されても良い。

意匠部１６０は、例えば、図１Ａに示すように、文字形状を有している。意匠部１６０は、一例として、「ＳＴＡＲＴＳＴＯＰ」及び「ＥＮＧＩＮＥ」の文字が二段に並んで形成されている。なお意匠部１６０は、文字列に限定されず、図形であったり、図形と文字であったりしても良い。

この意匠部１６０は、例えば、図１Ａに示すように、文字列が生体情報センサ２を挟んで対向するように設けられている。

（生体情報センサ２の構成）
生体情報センサ２は、プッシュボタン１４の操作面１６の中央に配置されている。そして生体情報センサ２は、生体情報を読み取る読取面２０が矩形状を有すると共に操作面１６に露出している。この読取面２０は、例えば、操作面１６よりも低く位置している。

そして生体情報センサ２は、操作面１６に接触する操作指の生体情報Ｓ_１を読み取るように構成されている。この生体情報Ｓ_１は、一例として、操作指の指紋パターン及び静脈パターンの少なくとも一方のパターンの画像情報を含んでいる。

生体情報センサ２は、例えば、指紋パターンを読み取る場合、光学式、静電容量方式、電界強度測定方式、感圧式及び感熱式などのセンサによって構成される。

また生体情報センサ２は、例えば、静脈パターンを読み取る場合、照射した近赤外線の反射に基づいて静脈パターンを読み出すように構成される。

本実施の形態の生体情報センサ２は、一例として、指紋パターンを読み取る静電容量方式のセンサであるものとする。

生体情報センサ２は、読取面２０を囲むベゼル２１が配置されている。このベゼル２１は、一例として、金属材料を用いてリング形状に形成され、操作面１６と読取面２０との境界を示している。

生体情報センサ２は、読み取った指紋パターンを生体情報Ｓ_１としてセンサ制御部５に出力する。

（第１の基板３の構成）
第１の基板３は、例えば、プリント配線基板である。この第１の基板３の表面３０には、例えば、光源４と、センサ制御部５と、が配置されている。

この第１の基板３は、プッシュボタン１４に取り付けられている。また第１の基板３は、例えば、図１Ｂに示すように、表面３０の法線がプッシュ操作方向Ｐと交差するように、つまり図１Ｂの紙面において縦に配置されている。なお第１の基板３の配置は、これに限定されず、図１Ｂの紙面において横に配置されても良い。またプッシュボタン１４は、例えば、第１の基板３などが取り付けられた内部１４０を樹脂などで封止しても良い。この際、プッシュ操作に伴ってフラットケーブル９ａが曲がるようにされる。

そして第１の基板３の裏面３１には、例えば、コネクタ部３２及びコネクタ部３３が設けられている。生体情報センサ２は、例えば、図２に示すように、コネクタ部３３及びフラットケーブル９ｂを介してセンサ制御部５と電気的に接続されている。また光源４及びセンサ制御部５は、例えば、図２に示すように、コネクタ部３２、フラットケーブル９ａ及びコネクタ部６２を介して制御部８と電気的に接続されている。

（光源４の構成）
光源４は、例えば、発光素子（Light Emitting Diode：LED）を有して構成されている。光源４は、例えば、図２に示すように、制御部８から出力された駆動信号Ｓ_３によって照明光４０を操作面１６の方向に出力して意匠部１６０を照明する。なお変形例として、スイッチ装置１は、光源４の照明光４０を意匠部１６０に導くライトガイドをプッシュボタン１４の内部１４０に備えていても良い。

（センサ制御部５の構成）
センサ制御部５は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、センサ制御部５が動作するためのプログラムと、識別しきい値５０と、登録生体情報５１と、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。

センサ制御部５は、フラットケーブル９ｂ及びコネクタ部３３を介して生体情報センサ２から生体情報Ｓ_１を取得する。そしてセンサ制御部５は、この生体情報Ｓ_１と登録生体情報５１との照合を行い、照合結果を示す照合情報Ｓ_２を出力する。

具体的には、センサ制御部５は、一例として、生体情報センサ２から取得した生体情報Ｓ_１に基づく操作者の指紋パターンの特徴点と、登録生体情報５１に登録された登録者の指紋パターンの特徴点と、の類似度が識別しきい値５０より大きい場合、操作者が登録者であると判定する。

センサ制御部５は、例えば、プッシュ操作を行った操作者が登録者であった場合、照合が成立したとする照合情報Ｓ_２をコネクタ部３２、フラットケーブル９ａ及びコネクタ部６２を介して制御部８に出力する。

（第２の基板６の構成）
第２の基板６は、例えば、プリント配線基板である。この第２の基板６の表面６０には、例えば、スイッチ７と、制御部８と、が配置されている。

第２の基板６の裏面６１には、例えば、コネクタ部６２が配置されている。このコネクタ部６２には、フラットケーブル９ａが電気的に接続されている。

この第２の基板６は、本体１０に取り付けられている。つまり第２の基板６は、なされたプッシュ操作に伴ってプッシュボタン１４との相対的な距離が変化する。

（スイッチ７の構成）
スイッチ７は、プッシュボタン１４になされたプッシュ操作によってプッシュボタン１４の端部１８と接触してオン状態となり、プッシュボタン１４が元の状態に戻ることで端部１８との接触が解除されてオフ状態となるマイクロスイッチである。なおスイッチ７は、例えば、プッシュ操作の前後で端部１８と継続的に接触する構成であっても良い。

スイッチ７は、例えば、オン状態となると制御部８にスイッチ信号Ｓ_４を出力する。制御部８は、このスイッチ信号Ｓ_４の入力に基づいてプッシュボタン１４にプッシュ操作がなされたと判定する。

（制御部８の構成）
制御部８は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部８が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。

制御部８は、例えば、センサ制御部５から照合情報Ｓ_２が入力すると共に、スイッチ７からスイッチ信号Ｓ_４が入力すると、プッシュ操作を行った操作者が登録者であると判定して駆動装置の始動を許可する指示信号Ｓ_５を生成して車両側の制御部などに出力する。

また制御部８は、意匠部１６０を照明するため、駆動信号Ｓ_３を生成して光源４に出力する。

（フラットケーブル９ａ及びフラットケーブル９ｂの構成）
フラットケーブル９ａ及びフラットケーブル９ｂは、例えば、柔軟に曲がるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）ケーブルである。このフラットケーブル９ａ及びフラットケーブル９ｂは、例えば、ポリイミドなどの屈曲率が高く薄い絶縁材料を支持体とすると共にフィルム状の絶縁体の上に接着層を形成し、その上に導体箔を形成した構造を有している。

フラットケーブル９ａは、一方の端部が第１の基板３のコネクタ部３２に接続され、他方の端部が第２の基板６のコネクタ部６２に接続されている。従ってフラットケーブル９ａは、例えば、図２に示すように、第１の基板３と第２の基板６間において、照合情報Ｓ_２及び駆動信号Ｓ_３の伝達を担っている。またフラットケーブル９ａは、柔軟性が高いので、プッシュ操作の前後のプッシュボタン１４の変位に対する追従性が高い。

フラットケーブル９ｂは、一方の端部が生体情報センサ２に接続され、他方の端部が第１の基板３のコネクタ部３３に接続されている。従ってフラットケーブル９ｂは、例えば、図２に示すように、生体情報センサ２と第１の基板３間において、容量の大きい生体情報Ｓ_１の伝達を担っている。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、プッシュ操作に伴う意匠部１６０の輝度の変化を抑制することができる。具体的には、スイッチ装置１は、光源４が取り付けられた第１の基板３がプッシュボタン１４と一体になっているので、プッシュボタンと光源とが一体となって変位しない場合と比べて、意匠部１６０と光源４との距離Ｌがプッシュ操作の前後で変化しない。従ってスイッチ装置１は、プッシュ操作に伴う意匠部１６０の輝度の変化を抑制することができる。

スイッチ装置１は、生体情報センサ２とセンサ制御部５とがプッシュボタン１４に配置されるので、センサ制御部が本体側に配置される場合と比べて、短い距離で両者を接続することができ、配線の本数を増やすことなどによる高速通信が可能となり、容量の大きい生体情報Ｓ_１を短時間で送信することができる。そしてスイッチ装置１は、容量の大きい生体情報Ｓ_１を短時間でセンサ制御部５に出力することができるので、この構成を採用しない場合と比べて、生体情報の照合に掛かる時間が短縮され、照合のための処理速度が向上する。

スイッチ装置１は、生体情報センサ２とセンサ制御部５を短い距離で接続するので、本体にセンサ制御部が配置されて長い距離で接続する場合と比べて、耐ノイズ性が向上する。そしてスイッチ装置１は、耐ノイズ性が向上するので、照合精度が向上する。

スイッチ装置１は、車両の駆動装置を始動、停止させるスイッチ装置であるので、生体情報センサ２の信頼性よりもスイッチ７の信頼性を高くする必要がある。本実施の形態のスイッチ装置１は、生体情報センサ２及び光源４が接続及び配置される第１の基板３と、スイッチ７及び制御部８が配置される第２の基板６と、を分けたので、同じ基板に配置される場合と比べて、スイッチ７や他の部品の故障や接点不良に伴う不具合が抑制され、スイッチ７の信頼度を確保することができる。

本実施の形態では、スイッチ装置１として車両の駆動装置の始動及び停止を指示するスイッチ装置について説明したが、これに限定されない。また本実施の形態のスイッチ装置１は、生体情報センサ２を備えていたがこれに限定されない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、一例に過ぎず、請求の範囲に係る発明を限定するものではない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、この実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、この実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１スイッチ装置
２生体情報センサ
３第１の基板
４光源
５センサ制御部
６第２の基板
７スイッチ
８制御部
９ａ，９ｂフラットケーブル
１０本体
１４プッシュボタン
１６操作面
４０照明光
５０識別しきい値
５１登録生体情報
１６０意匠部

Claims

操作面になされたプッシュ操作によって本体の方向に変位するプッシュボタンと、
前記プッシュボタンの内部から前記操作面の方向に照明光を出力する光源と、
前記光源が配置された状態で前記プッシュボタンに配置され、プッシュ操作によって前記プッシュボタンと一体となって変位する第１の基板と、
を備えたスイッチ装置。
前記プッシュボタンは、前記光源から出力される照明光によって照明される意匠部を前記操作面に有する、
請求項１に記載のスイッチ装置。
前記光源は、前記意匠部から、前記プッシュボタンのプッシュ操作の前後で変化しない所定の距離を有して配置される、
請求項２に記載のスイッチ装置。
前記プッシュボタンを操作する操作者の生体情報を読み出す生体情報センサと、
前記第１の基板に前記光源と共に配置され、前記生体情報センサが読み出した前記生体情報と予め登録された登録生体情報とを照合する照合部と、
を備えた、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
前記本体に取り付けられ、プッシュ操作によって前記プッシュボタンを介してオンするスイッチが配置された第２の基板を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板とは、フラットケーブルによって電気的に接続される、
請求項４に記載のスイッチ装置。
前記第２の基板に配置され、前記照合部によって前記生体情報と前記登録生体情報との照合が成立し、かつ前記プッシュボタンに対するプッシュ操作によって前記スイッチがオンした場合、車両の駆動装置の始動の指示を行うための指示信号を出力する制御部を備えた、
請求項５に記載のスイッチ装置。
前記生体情報センサは、前記プッシュボタンの前記操作面の中央に配置されている、
請求項４乃至６のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
前記生体情報センサは、フラットケーブルを介して前記照合部と電気的に接続されている、
請求項４乃至７のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
前記生体情報センサは、前記生体情報として前記操作者の指紋パターンを読み取り、
前記照合部は、前記操作者の前記指紋パターンと前記登録生体情報としての登録指紋パターンとを照合する、
請求項４乃至８のいずれか１項に記載のスイッチ装置。
前記照合部は、識別しきい値を有し、前記生体情報センサから取得した前記操作者の前記指紋パターンの特徴点と、前記登録生体情報としての前記登録指紋パターンの特徴点と、の類似度が前記識別しきい値より大きい場合、前記操作者が登録者であると判定する、
請求項９に記載のスイッチ装置。