JP2008186812A - 回転操作型入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電話帳検索や各種入力操作を行うための回転操作型入力装置に関し、回転感触と信号出力を同期させ易く、薄型構成のものを提供する。
【解決手段】基台１４上に回転可能に配された操作体１１下面に装着された１つのリング状磁石１３に対して配され、操作体１１の回転に際する磁界の強さの変動を検出する検出素子２１を、基台１４に設けられた逃がし孔１４Ｄに配することで、回転感触と信号出力が同期し易い薄型構成のものにできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電話帳検索や各種入力操作を行うための回転操作型入力装置に関するものである。

電子機器の文字入力や画面上に表示された各種項目の選択・確定の操作を行うために磁気式の回転操作型入力装置が用いられている。

このような従来の回転操作型入力装置について、図４および図５を用いて説明する。

図４は従来の磁気式の回転操作型入力装置の断面図、図５は同要部である回転操作感触発生機構部の構成図であり、同図において、１は、底面に位置する平板状の基板部であり、この基板部１の上方には、下方開口の箱型のケース部２が結合されている。

そして、基板部１上面の中央位置には、窪み部１Ａが設けられていると共に、その対向位置となるケース部２の天面部には、貫通孔２Ａが設けられている。

そして、３は、下方の円柱軸部３Ａと上方の円柱状の操作軸３Ｂとの間に、図示していない磁石を備えた円板部３Ｃが固定された回転部材であり、この円板部３Ｃが基板部１とケース部２により構成される内部空間内に位置するように、円柱軸部３Ａが基板部１の窪み部１Ａ内に回転可能に嵌め込まれると共に、操作軸３Ｂはケース部２の貫通孔２Ａから外方に突出状態にして組み込まれている。

また、この円板部３Ｃの周辺近傍位置に、磁界の強さの変化を検出できるＭＲ素子などの検出素子４が配設され、その端子４Ａは基板部１を介して外方に突出している。

そして、５は、回転部材３と共回りするように、円板部３Ｃ上面に固定された弾性ばねであり、その凸状に設けられた当接部５Ａが、ケース部２の天面部の下面に規則的に設けられた凹凸部６に弾接している。

従来の磁気式の回転操作型入力装置は、以上のように構成され、その動作は、外方に突出している操作軸３Ｂを回転操作して回転部材３を回転させると、回転部材３に装着された磁石も共回りして磁界の分布状態が変化し、この磁界の強さの変動を検出素子４で読みとって、検出素子４は端子４Ａから所定信号を送出するものである。

また、この回転操作時に弾性ばね５は、図５に矢印で示す方向に、凹凸部６上を弾接摺動し、クリック感触を発生させる。

このクリック感触が、回転操作時の回転操作感触として使用者に伝わってくる。

なお、この弾性ばね５は、回転操作がされていない通常状態において、回転部材３が不用意に回転して誤信号を発することを防止する回転防止機能としても働き、通常状態では、当接部５Ａは、所定の弾接力で凹凸部６の凹部の側面部分を押さえ付けるようにして係止している。

上記従来の回転操作型入力装置においては、回転操作を外方に突出した操作軸３Ｂで行うため、その操作軸３Ｂが回転操作型入力装置の薄型化の妨げになってくる。

そこで、薄型化を図るために、上記操作軸３Ｂを、上面を平面上で回転操作をすることにより水平回転する操作体と変更することが考えられる。

ここで、上記のように変更した場合は、その操作体を下方から支える基台が別途必要になってくる。

また、上記従来の回転操作型入力装置においては、検出素子４が磁石を備えた円板部３Ｃの周辺に配置されているため、その検出素子４が回転操作型入力装置の操作範囲に相当する投影面積の小型化の妨げになってくる。

そこで、投影面積の小型化を図るために、上記検出素子４を円板部３Ｃの下面に配置することが考えられる。

しかし、上記のようにして回転操作型入力装置の小型化を図ろうとすると、検出素子の厚みの分だけ回転操作型入力装置の厚みが厚くなってしまう課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、薄型化と小型化の両方を共に図れる構成の回転操作型入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、操作箇所としてなる上面を平面上で回転操作することにより水平回転する回転操作用の操作体と、この操作体の下面に、回転中心を合わせて同心に取付けられ、複数極着磁されたリング状磁石と、上記リング状磁石と上下方向で対向するように配置され、上記操作体の回転操作に伴う上記リング状磁石の回転を非接触で磁気的に検出する検出素子と、上記検出素子が内側に配置される所定の大きさの逃がし孔を有し、上記操作体を回転可能に支持する基台とを備えた回転操作型入力装置としたものである。

本発明は、操作体の厚みが薄く、かつ検出素子がこの操作体を支える基台の逃がし孔内に、リング状磁石と上下方向で対向するように配置されるので、厚みが薄く、かつ操作範囲に相当する投影面積が小さくコンパクトな磁気式の回転操作型入力装置にできるという作用効果を有する。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による回転操作型入力装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１は、略円形リング状に構成された樹脂製の操作体であり、その下面には、同様にリング状に加工形成されたケイ素鋼板または磁性ステンレスなどからなる磁性板１２および、その下方にリング状磁石１３が、同心状に重ねて配されている。

この磁性板１２とリング状磁石１３は、操作体１１にインサート成形により、精度高く一体的に固定されている。

そして、リング状磁石１３は、所定角度でＮ極とＳ極が交互に、又は同極のみが着磁されたものとなっている。

なお、図２中においては、判りやすくするために、リング状磁石１３の着磁されている部分を斜線部で記載している。

また、リング状磁石１３としては、個別の磁石を樹脂などにて連結して、リング形状に構成してもよいし、さらには、一部分が開口した上面視Ｃ形状のものであってもよい。

そして、上記操作体１１は、操作感触発生用の磁石１５が固定された基台１４の上面外周部に設けられたリング状壁部１４Ａ上に回転自在に支持されている。

この磁石１５とリング状磁石１３下面とは、上下方向で所定の間隔を維持する対向状態に配されている。

なお、上記操作感触発生用の磁石１５は、単なる磁性体であってもよい。

そして、この基台１４も中央に貫通孔１４Ｂを有するリング状に形成されており、その内筒部１４Ｃと上記のリング状壁部１４Ａ間の所定角度範囲で逃がし孔１４Ｄが設けられている。

また、図１に示すように、基台１４の内筒部１４Ｃの外周壁は、操作体１１の下面に設けた円形リング状の規制壁部１１Ａ内周に、回転可能に係合されている。

一方、２０は基板部で、その上面にはＭＲ素子などの磁界の強さの変化を検出できる検出素子２１が、１つまたは複数個、所定角度位置に実装装着されており、その検出素子２１上を覆うように、可撓性を有する絶縁シート２２が被せられている。

そして、この絶縁シート２２上から、操作体１１、磁性板１２、リング状磁石１３、および基台１４を含んで構成された機構部が、組み合わせられている。

すなわち、検出素子２１が、絶縁シート２２を介して基台１４の逃がし孔１４Ｄ内に位置してリング状磁石１３と上下方向で対向するように、かつリング状磁石１３の下面と検出素子２１上の絶縁シート２２上面とは、上下方向で僅かな間隔を開けて配置されるように組み合わせられている。

このように、リング状磁石１３は、基台１４に配された磁石１５、および絶縁シート２２を介して基板部２０上に装着された検出素子２１に対向状態になっている。

そして、基台１４の中央に設けられた貫通孔１４Ｂに上下方向で対応する基板部２０の位置には、押圧型のスイッチ２３が配設されている。

このスイッチ２３の構成は、如何なるものでもよいが、本実施の形態によるものは、基板部２０上に配された外側固定接点２４上に、弾性金属薄板からなり上方に凸状のドーム形状に加工された可動接点２５の外周下端を載せ、その可動接点２５の中央部下面が、基板部２０上に配された中央固定接点２６に所定間隔で対峙する構成のものとしている。

このスイッチ２３とすると、スイッチ接点部の厚みが薄く構成できるので好ましい。

なお、可動接点２５は、可撓性を有する絶縁テープ２５Ａにより、基板部２０上面に貼り付け固定されている。

そして、このスイッチ接点部の絶縁テープ２５Ａ上には、絶縁シート２２を介して、操作ボタン３０が載せられており、この操作ボタン３０は、基台１４の貫通孔１４Ｂ内に配され、鍔部３０Ａの周面が、基台１４の内筒部１４Ｃの内周壁で規制されて上下動可能に配され、その鍔部３０Ａ上面が、操作体１１の円形中央孔１１Ｂ周辺の下面部に当接することにより上方位置規制がなされている。

なお、絶縁シート２２は、このスイッチ２３のスイッチ接点部上および検出素子２１上に被せられているため、基板部２０のスイッチ接点部および検出素子２１の装着部分などを保護でき、防塵および防滴性も優れたものとなる。

また、この絶縁シート２２で、基板部２０の他の箇所に実装された各種部品上をも覆うようにすると、基板部２０全体の防塵および防滴性が優れたものとなる。

そして、操作体１１の上面には、操作体１１の回転中心に同心の円周上で、等間隔になるように、放射状の小突起１１Ｃが設けられている。

そして、上記操作ボタン３０の上端は、操作体１１の円形中央孔１１Ｂから上方に表出し、その高さ位置は、操作体１１の小突起１１Ｃの高さ位置と同等もしくはそれよりも若干高いものに設定されている。

そして、４０は、機器の筐体などにて構成された固定部材であり、下方に突出形成された脚部４０Ａ先端で絶縁シート２２を基板部２０上にたるみなく押さえ込むと共に、その脚部４０Ａに設けられた内側段部４０Ｂで基台１４を位置決め固定している。

なお、この固定部材４０は、図２には記載せずに省略している。

そして、内側段部４０Ｂのさらなる内側には、突出形成された上面壁部４０Ｃが設けられ、操作体１１の小突起１１Ｃが設けられていない上面周辺部分の上方に所定間隔を空けて覆うように配されており、この上面壁部４０Ｃにより操作体１１は上方への抜け防止がなされている。

つまり、操作体１１の上面中央の所定範囲と、操作体１１の内側に配置されたスイッチ２３の操作ボタン３０が、固定部材４０から表出するものに構成されている。

本実施の形態による回転操作型入力装置は、以上のように構成された磁気式のものであり、次にその動作について説明する。

まず、リング形状の操作体１１の上面に対し、指などで水平面上で回転操作する場合について説明すると、操作体１１は、基台１４の内筒部１４Ｃの外周壁に規制されつつ水平回転し、これに固定されたリング状磁石１３も共回りする。

このとき、操作体１１上には小突起１１Ｃが設けてあるので、この小突起１１Ｃに指を引っ掛けて操作できるため、指が滑り難く、簡素な構成で操作しやすく、しかも、その回転操作を指を離さずに連続して行うことができる。

そして、このリング状磁石１３の回転に伴い、磁界の分布状態が変動し、この磁界の強さの変化を検出素子２１で検出して、検出素子２１から所定の回転情報の出力が得られる
。

なお、検出素子２１は２つ以上設けてあるため、それらの出力が、位相差を持つパルス出力で得られるように配置すると、回転量と回転方向が検出できる、いわゆる回転型エンコーダとして機能するものにできる。

また、操作体１１とリング状磁石１３との間に磁性板１２を介在させているため、操作体１１の上面から外部へ漏れ出す磁界を遮断することができると共に、磁性板１２が設けられていないリング状磁石１３下方の磁界の強さが強くでき、これにより、操作体１１の回転に伴って大きく磁界の強さが変動するものにできるため、その検出精度が容易に高いものとなる。

一方、上記操作体１１への回転操作時において、基台１４に配された操作感触発生用の磁石１５は、リング状磁石１３と吸引反発を繰り返して行うこととなり、この吸引反発力が操作感触として得られる。

このときも、上述のようにリング状磁石１３からの磁界の強さは、大きいものであるため、操作感触は良好なものが得られる。

このように、本実施の形態によるものは、１つのリング状磁石１３の回転に伴う磁界の強さの変動に対して、検出素子２１から所定の出力が得られると共に、磁石１５との吸引反発力を回転感触として得るものであるため、信号出力と回転感触とを同期させやすいものである。

なお、上記において、より安価に構成したい場合には、リング状磁石１３に着磁する磁極を単極にすると共に、磁石１５を単なる磁性体に置きかえれば良い。

また、操作体１１の回転操作方法は、上記に説明した以外であっても同様の効果が得られる。

そして、上記回転操作をしていない通常状態においては、磁石１５とリング状磁石１３との磁界がつりあう位置で操作体１１は停止しており、不用意に回転することはない。

続いて、操作体１１の円形中央孔１１Ｂから表出した操作ボタン３０を押圧操作した場合、つまりスイッチ２３の押圧操作時の動作について説明すると、図３に矢印で示すように、操作ボタン３０の上端を指などで押し下げると、操作ボタン３０は、鍔部３０Ａの周面が基台１４の内筒部１４Ｃの内周壁で規制されつつ下方に移動し、絶縁シート２２を介して操作ボタン３０の下端で可動接点２５の中央部を押圧する。

そして、所定の押し下げ力が加わると、図３に示すように、可動接点２５は節度を伴って反転して中央部下面が中央固定接点２６に接触し、可動接点２５の外周下端が載せられた外側固定接点２４と中央固定接点２６との間が電気的に接続された状態になって、両固定接点２４と２６から各々導出された導出部（図示せず）間が導通する。

そして、上記の操作ボタン３０に対する押圧操作力を除くと、可動接点２５は自らの弾性復元力で元の形状に復元して中央部下面が中央固定接点２６から離れ、外側固定接点２４と中央固定接点２６とが電気的独立状態に戻ると共に、上記復元力により操作ボタン３０は元の位置まで押し上げられる。

この押圧操作時において、操作ボタン３０の周辺に位置する操作体１１に指などが触れ
た場合でも、操作体１１は、磁石１５とリング状磁石１３との磁界がつりあう位置で停止しているため、誤信号は発生しない。

そして、上記の回転操作と押圧操作は、外径が操作体１１の外周となる円形面積内で行えるものであるため、指の移動量が少なく、良好に続けて操作することができる。

また、上記操作体１１の回転防止機能ともなる回転感触発生機構を、磁石１５とリング状磁石１３との吸引反発力を利用した非接触で構成しているため、回転感触の劣化は、非常に少なく、常に良好な回転操作感触が得られるものである。

このように本発明による回転操作型入力装置は、回転感触と信号出力を同期させ易く、また操作体１１への回転操作を繰り返しても回転感触が劣化しないものが実現できる。

さらに、本実施の形態に説明した操作体１１の内側にスイッチ２３を配しているものを各種電子機器に搭載すると、例えば、操作体１１の回転操作により得られる検出素子２１からの第１信号で、機器の表示部（図示せず）内に所定の配列状態で表示された電話番号簿などのデータの中から希望する所定項目である電話番号を選択し、スイッチ２３の押圧操作でスイッチ接点部が導通状態になって得られる第２信号で、上記選択した電話番号の決定・確定や発信などをさせることができる。

なお、上記の使い方は、１つの事例であり、第１信号および第２信号を適宜必要な機能に割り当てて、様々な機能を作動させるようにしてもよい。

このとき、回転操作および押圧操作は、上述したように少ない指の移動で連続して容易に行えるため、操作性に優れた電子機器を実現できる。

なお、上記スイッチ２３を備えたものとすると、２つの個別信号が得られるので、機器の多機能化対応に容易に追従できるが、スイッチ２３を搭載しないものであっても、操作感触の劣化が非常に少ないので操作性のよいものが得られる。

また、当該回転操作型入力装置は、上記のスイッチ２３を配している場合を含めて、厚みが薄く、かつ操作範囲に相当する投影面積が小さくコンパクトに構成できるため、これを搭載する機器の薄型化や小型化にも容易に対応できる。

なお、操作体１１への操作は、その上面を水平面上で回転操作するように機器に搭載すると機器の薄型化も可能となるが、通常の操作つまみの回転操作のように、操作体の周囲を持って回転操作してもよい。

なお、スイッチ２３の構成としては、上記以外の構成であってもよく、例えばスライドタイプのものを配してもよいし、また、スイッチ接点部分を複数備えたいわゆる多方向操作タイプのもの、さらにはそれらを組み合わせたものであってもよい。

以上のように本発明による回転操作型入力装置は、磁気式の薄型構成で、しかも投影面積が小さいコンパクトなものに実現できるという有利な効果が得られ、各種電子機器の入力操作部を構成する際などに有用で、この回転操作型入力装置を搭載した電子機器も操作性のよいものとなる。

本発明の一実施の形態による回転操作型入力装置の断面図 同分解斜視図 同スイッチの押圧操作時の状態を説明する断面図 従来の磁気式の回転操作型入力装置の断面図 同要部である回転操作感触発生機構部の構成図

符号の説明

１１ 操作体
１１Ａ 規制壁部
１１Ｂ 円形中央孔
１１Ｃ 小突起
１２ 磁性板
１３ リング状磁石
１４ 基台
１４Ａ リング状壁部
１４Ｂ 貫通孔
１４Ｃ 内筒部
１４Ｄ 逃がし孔
１５ 磁石
２０ 基板部
２１ 検出素子
２２ 絶縁シート
２３ スイッチ
２４ 外側固定接点
２５ 可動接点
２５Ａ 絶縁テープ
２６ 中央固定接点
３０ 操作ボタン
３０Ａ 鍔部
４０ 固定部材
４０Ａ 脚部
４０Ｂ 内側段部
４０Ｃ 上面壁部

Claims (1)

1. 操作箇所としてなる上面を平面上で回転操作することにより水平回転する回転操作用の操作体と、この操作体の下面に、回転中心を合わせて同心に取付けられ、複数極着磁されたリング状磁石と、上記リング状磁石と上下方向で対向するように配置され、上記操作体の回転操作に伴う上記リング状磁石の回転を非接触で磁気的に検出する検出素子と、上記検出素子が内側に配置される所定の大きさの逃がし孔を有し、上記操作体を回転可能に支持する基台とを備えた回転操作型入力装置。

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