JP2016219342A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 位置入力部と回転入力部とを備えた場合に、それらを構成する部材の隙間から異物が混入することを効果的に回避できる入力装置を提供する。【解決手段】 位置入力操作のために指等が接触する操作面３５ｃと、操作面３５ｃを囲むように設けられた回転操作部３５ａとが一体成形されたダイヤルユニット３５を有する。操作面３５ｃはタッチパネル機能のための入力部である。回転操作部３５ａは、指等で回転操作されると、操作面３５ｃも一体となって回転する。 回転操作部３５ａの回転に応じた静電容量を基に回転角度変位が検出される。【選択図】図２

Description

本発明は、位置入力操作および回転入力操作を行うことができる入力装置に関する。

パーソナルコンピュータ、車載搭載機器や携帯機器等では、操作性向上のため多様な入力操作を行いたいという要請がある。
特開２０１４−２１６０８２号公報には、環状の回転操作部の内周にユーザが直接指で触れて操作を行う環状のタッチ操作部が固定設置され、タッチ操作部の中央部には決定ボタンが押し圧操作可能に設けられた入力装置が開示されている。

特開２０１４−２１６０８２号公報

しかしながら、上述した従来の入力装置では、タッチ操作部と回転操作部とが別部材で構成されているため、それらの間に隙間が生じ、水などの異物が混入して故障の原因となるという問題がある。
また、回転操作部を回転操作しているときに、回転しないタッチ操作部に指等が触れると、指等とタッチ操作部との間に生じる摩擦力によって余分に力が必要になり、操作性が悪くなるという問題もある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、位置入力操作部と回転操作部との間の隙間から異物が混入することを効果的に回避できる入力装置を提供することにある。
また、本発明は、位置入力操作部と回転操作部の高い操作性を実現できる入力装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の入力装置は、操作面上での操作位置を検出する入力操作が行われる位置入力操作手段と、前記操作面を囲むように回転操作部が設けられたロータリーエンコーダとを有し、前記操作面および前記回転操作部が一体成形されている。

この構成によれば、回転操作部と操作面とが一体成形されているため、それらの間に隙間は存在しない。そのため、水などの異物が混入を回避できる。 また、操作面が回転操作部と一体となって回転するため、指等が操作面に触れた場合でも、摩擦力が生じることはなく、滑らかな回転操作を実現できる。

好適には本発明の入力装置は、前記操作面および前記回転操作部を一体成形した操作体と、前記操作面との間の静電容量を検出するための電極パターンが形成された基板と、前記操作面が位置する領域において前記操作体と前記基板との間に空気層を確保するためのスペーサと を有する。
この構成によれば、操作面が操作されている状態でも、操作体と基板との間に空気層を形成できる。そのため、操作体と基板とが部分的に接触することで静電容量が変化してしまうことはなく、操作面上の操作位置が誤検出されてしまうことを回避できる。

好適には本発明の入力装置の前記操作面は円形である。また、前記回転操作部は環状であり、前記スペーサは、前記操作面の中心付近で当該中心を囲むように位置する環状の第１のスペーサと、前記操作面の外側の前記回転操作部と重なり合う領域に位置する環状の第２のスペーサとを有する。
この構成によれば、操作面の外側の前記回転操作部と重なり合う領域においても空気層を確保でき、当該領域においても、指等の接触を検出できる。

好適には本発明の入力装置の前記スペーサは、前記操作体と一体成形されている。
この構成によれば、スペーサを操作体と一体的に成形できるので、製造工程を簡単化できる。

好適には本発明の入力装置の前記操作面は円形であり、前記回転操作部は、環状であり、前記操作面と直交する方向において、内周から外周に向けて前記操作面から離れる向きに傾斜している。
この構成によれば、指等で回転操作部を回転操作しているときに、その指等が操作面に触れ難くできる。これにより、回転操作部を回転操作中に、タッチパッド操作が誤って行われてしまうことを回避できる。

好適には本発明の入力装置の前記位置入力操作手段は、前記操作面上での操作位置を静電容量式で検出し、前記ロータリーエンコーダは、前記操作面と一体となって前記回転操作部が回転する可動ダイヤル式である。
この構成によれば、回転操作部が回転する可動ダイヤル式にしたことで、アナログ的な回転操作を実現できる。

好適には本発明の入力装置は、前記回転操作部の回転角度変位に応じた静電容量の変化を検出する電極パターンを有する。
この構成によれば、比較的、小規模且つ簡単な構成で、回転操作部の回転角度変位を検出できる。

好適には本発明の入力装置は、前記回転操作部を操作中に、前記操作面に入力操作された場合には、前記回転操作部の有効化する判別部をさらに有する。
この構成によれば、回転操作部を回転操作中に、指等が操作面に触れてしまう等の意図しない位置入力操作による影響を回避できる。

本発明によれば、位置入力操作部と回転操作部との間の隙間から異物が混入することを効果的に回避できる入力装置を提供することができる。
また、本発明は、位置入力操作部と回転操作部の高い操作性を実現できる入力装置を提供することができる。

図１Ａは本発明の実施形態係る入力装置の平面図、図１Ｂは本発明の実施形態係る入力装置の底面図である。 図１に示す入力装置の外観パネルの側から見た分解斜視図である。 図１に示すダイヤルユニットの回転操作部側の形状を説明するための一部拡大斜視図である。 図２に示す基板のスペーサシート側の構成を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るダイヤルユニットをフレームに装着した状態での基板側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係るダイヤルユニット、ダイヤルシートおよびスペーサシートを基板の側から見た分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る操作面がタッチパッド操作されていない状態での図１に示す入力装置１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係るタッチパッドの操作面がタッチパッド操作された状態での拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る入力装置の信号処理を説明するための機能ブロック図である。

以下、本発明の実施形態に係る入力装置について説明する。
図１Ａは本発明の実施形態係る入力装置１の平面図、図１Ｂは本発明の実施形態係る入力装置１の底面図である。図２は、図１に示す入力装置１の外観パネル４３の側から見た分解斜視図である。図３は、図１に示すダイヤルユニット３５の回転操作部３５ａ側の形状を説明するための斜視図である。

図１〜図３に示すように、入力装置１は、例えば、位置入力操作のために指等が接触する操作面３５ｃと、操作面３５ｃを囲むように設けられた回転操作部３５ａとが一体成形されたダイヤルユニット３５を有する。操作面３５ｃはタッチパネル機能のための入力部である。回転操作部３５ａは、指等で回転操作されると、操作面３５ｃも一体となって回転する。
回転操作部３５ａの回転に応じた静電容量を基に回転角度変位が検出される。
入力装置１は、回転操作部３５ａと操作面３５ｃとが一体成形されているため、それらの間に隙間は存在しない。そのため、水などの異物が混入を回避できる。
また、入力装置１は、操作面３５ｃが回転操作部３５ａと一体となって回転するため、指等が操作面３５ｃに触れた場合でも、摩擦力が生じることはなく、滑らかな回転操作を実現できる。

入力装置１において、操作面３５ｃ、並びに後述する基板３１上の静電容量検出用電極パターン３１ｂ等によって本発明の位置入力操作手段の一例が実現される。また、回転操作部３５ａ、並びに後述するダイヤルシート３７および基板３１上の静電容量検出用電極パターン３１ａ等によって本発明のロータリーエンコーダが実現される。

図４は、図２に示す基板３１のスペーサシート３３側の構成を説明するための図である。図５は、ダイヤルユニット３５をフレーム４１に装着した状態での基板３１側から見た斜視図である。図６は、ダイヤルユニット３５、ダイヤルシート３７およびスペーサシート３３を基板３１の側から見た分解斜視図である。

図４に示すように、基板３１は、矩形状をしており、環状の静電容量検出用電極パターンパターン３１ａが形成されている。静電容量検出用電極パターン３１ａは、ダイヤルシート３７との間でダイヤルユニット３５の回転変位に応じた静電容量の変化を生じる。
また、基板３１上の静電容量検出電極パターン３１ａの内側には、円形の静電容量検出用電極パターン３１ｂが形成されている。静電容量検出用電極パターン３１ｂは、操作面３５ｃ上の指等が触れた位置との間で、当該位置に応じた静電容量を生じる。静電容量検出用電極パターン３１ｂは、回転操作部３５ａと重なり合う領域にまで形成されている。
上述した静電容量は、基板３１に搭載された検出部（図示せず）で検出される。
基板３１には、電極パターン３１ａ，３１ｂと重なるように矩形状のスペーサシート３３が固定される。

図３に示すように、ダイヤルユニット３５の回転操作部３５ａは、操作面３５ｃと直交する方向において、内周３５ａ１から外周３５ａ２に向かうに従って操作面３５ｃから離れる向きに傾斜した環状をしている。
また、上記直交する方向において、回転操作部３５ａの内周３５ａ１は、操作面３５ｃと同じか、多少高い位置にある。
このような形状にすることで、指などで回転操作部３５ａを回転操作しているときに、その指が操作面３５ｃに触れ難くできる。これにより、回転操作部３５ａを回転操作中に、タッチパッド操作が誤って行われてしまうことを回避できる。
また、ダイヤル操作部３５ａには、図３に示すように、内周３５ａ１から外周３５ａ２側に向けて、内周３５ａ１から所定距離を隔てた位置から外周３５ａに達する位置まで放射線状に等角度間隔で複数の凹部３５ａ３が形成されている。

図７は、操作面３５ｃがタッチパッド操作されていない状態での図１に示す入力装置１のＡ−Ａ断面図である。図８は、タッチパッド２５の操作面３５ｃがタッチパッド操作された状態での拡大断面図である。
図３，図７および図８に示すように、回転操作部３５ａと操作面３５ｃと間には、操作面３５ｃを囲むように所定幅の環状の凹部３５ｅが形成されている。このように凹部３５ｅを設けることで、位置入力操作および回転入力操作の一方の操作中に他方の操作が誤って行われることを回避できる。

図７および図８に示すように、ダイヤルユニット３５のスペーサシート３３側に面には、環状の凸部３５ｒと、その外側に位置する環状の凸部３５ｔとが形成されている。凸部３５ｒと凸部３５ｔとで囲まれた環状の領域に導電性のダイヤルシート３７が固定されている。
また、ダイヤルユニット３５のスペーサシート３３側の面には、環状のスペーサ用凸部３５ｐと、その外側に位置する環状のスペーサ用凸部３５ｑとが形成されている。スペーサ用凸部３５ｑは、凸部３５ｒの内側に位置している。
スペーサ用凸部３５ｐは、ダイヤルユニット３５の回転中心と中心が一致し、当該回転中心を囲むようにダイヤルユニット３５に形成されている。
また、スペーサ用凸部３５ｑは、ダイヤルユニット３５の回転中心と中心が一致し、回転操作部３５ａが位置する領域と重なり合う領域に位置する。

スペーサ用凸部３５ｐ，３５ｑは、ダイヤルユニット３５の操作面３５ｃが位置する領域の裏面３５ｋと、スペーサシート３３（基板３１）との間に空気層３８を確保する機能を有する。
入力装置１では、後述するように、スペーサ用凸部３５ｐ，３５ｑを設けたことで、操作面３５ｃがタッチパッド操作されている状態において、操作面３５ｃが形成された全領域で空気層３８を安定して確保できる。すなわち、当該全領域において、ダイヤルユニット３５の裏面３５ｋとスペーサシート３３とが、指等の外力によって接触する箇所が無いようにできる。
これにより、操作面３５ｃの指等の接触位置を、静電容量を基に高精度に安定して検出できる。

フレーム４１は、ダイヤルユニット３５の回転操作部３５ａを挿通する大きさの円状の開口部４１ａを有する。
フレーム４１は、開口部４１ａ内にダイヤルユニット３５の回転操作部３５ａおよび操作面３５ｃを位置させ、開口部４１ａの下面の外周の環状領域によってダイヤルユニット３５の外縁部３５ｂをスペーサシート３３に向けて押し付けた状態で基板３１に固定されている。
これにより、ダイヤルユニット３５をその中心軸を中心に回転可能に基板３１に固定できる。フレーム４１の表面には外観パネル４３が固定されている。

以下、本実施形態に係る入力装置１の動作例を説明する。
［回転操作］
ダイヤルユニット３５の回転操作部３５ａが指等で回転操作されると、ダイヤルユニット３５の中心軸を中心にダイヤルユニット３５が回転する。当該回転に連動して、図５に示すダイヤルシート３７もダイヤルユニット３５と一体となって回転する。
そして、基板３１の静電容量検出用電極パターン３１ａとダイヤルシート３７との間の静電容量は、ダイヤルユニット３５の回転位置に応じたものになる。
そのため、基板３１に搭載された検出部で、当該静電容量を検出することで、ダイヤルユニット３５の回転量を特定できる。

［タッチパッド操作］
ダイヤルユニット３５の操作面３５ｃを指等で触れると、操作面３５ｃと図４に示す基板３１のスペーサシート３３側に形成された静電容量検出用電極パターン３１ｂとの間の静電容量が指を触れた操作面３５ｃ上の位置に応じた特性となる。
そして、基板３１に搭載された検出部で当該静電容量を検出することで、操作面３５ｃ上の指が触れた位置を特定できる。

このとき、操作面３５ｃがタッチパッド操作されていないフリーな状態では、入力装置１は図７に示す状態になり、スペーサ用凸部３５ｐ，３５ｑにより、ダイヤルユニット３５の裏面３５ｋとスペーサシート３３との間のギャップＢは０．２ｍｍになっている。これにより、裏面３５ｋとスペーサシート３３との間の全域に均一な空気層３８が形成される。

一方、操作面３５ｃに指等を接触させてタッチパッド操作が行われると、入力装置１は図８に示す状態になり、スペーサ用凸部３５ｐ，３５ｑにより、ダイヤルユニット３５の裏面３５ｋとスペーサシート３３との間のギャップＣは０．１５ｍｍになる。これにより、裏面３５ｋとスペーサシート３３との間の全域に均一な空気層３８が形成される。
このように入力装置１では、ダイヤルユニット３５の裏面３５ｋにスペーサ用凸部３５ｐ，３５ｑを形成したことで、タッチパッド操作が行われている状態でも、ダイヤルユニット３５の裏面３５ｋとスペーサシート３３との間にギャップＣを確保して、空気層３８を形成できる。そのため、裏面３５ｋとスペーサシート３３とが部分的に接触して静電容量が変化してしまうことはなく、操作面３５ｃ上の操作位置が誤検出されてしまうことを回避できる。

図９は、入力装置１の信号処理を説明するための機能ブロック図である。
図９に示すように、入力装置１は、例えば、タッチパッド信号生成部５１、回転操作信号生成部５３および判定部５７を有する。
タッチパッド信号生成部５１は、操作面３５ｃの位置入力操作（タッチパッド操作）位置を示すタッチパッド信号を生成し、これを判定部５５に出力する。タッチパッド信号は、静電容量を基に特定した操作面３５ｃ上の位置を示している。
回転操作信号生成部５３は、ダイヤルユニット３５の回転操作に応じた静電容量の変化量を示す回転操作信号を生成し、これを判定部５５に出力する。

判定部５５、回転操作信号生成部５３からの回転送信号を基にダイヤルユニット３５が回転されると判断している間に、操作面３５ｃに指等が触れたことを示すタッチパッド信をタッチパッド信号生成部５１から入力した場合に、回転操作信号を有効化し、タッチパッド信号は使用しない。これにより、回転操作部３５ａを回転操作中に、指等が操作面３５ｃに触れてしまう等の意図しない位置入力操作による影響を回避できる。

また、入力装置１では、図７等に示すように、スペーサシート３３とダイヤルユニット３５の裏面３５ｋとの間に形成されるタッチパッド領域が、操作面３５ｃの他に、回転操作部３５ａ付近に達している。そのため、判定部５５は、タッチパッド信号を基に、指等が回転操作部３５ａに接触しているかを判別でき、回転操作部３５ａに接触している場合には回転操作信号を有効化するようにしてもよい。これにより、回転操作部３５ａを回転操作中に、指等が操作面３５ｃに触れてしまう等の意図しない位置入力操作による影響を回避できる。

以上説明したように、入力装置１によれば、回転操作部３５ａと操作面３５ｃとを一体成形したダイヤルユニット３５を用いるため、それらの間に隙間は存在しない。そのため、水などの異物が混入を回避できる。
また、入力装置１によれば、操作面３５ｃが回転操作部３５ａと一体となって回転するため、指等が操作面３５ｃに触れた場合でも、指等が操作面３５ｃとの間に回転方向の摩擦力が生じることはなく、滑らかな回転操作を実現できる。すなわち、優れた操作性を実現できる。

また、入力装置１によれば、操作面３５ｃにタッチパッド操作が行われると、スペーサ用凸部３５ｐ，３５ｑにより、ダイヤルユニット３５の裏面３５ｋとスペーサシート３３との間のギャップＣは０．１５ｍｍになり、裏面３５ｋとスペーサシート３３との間の全域に均一な空気層が形成される。
このように入力装置１では、ダイヤルユニット３５の裏面３５ｋにスペーサ用凸部３５ｐ，３５ｑを形成したことで、タッチパッド操作が行われている状態でも、ダイヤルユニット３５の裏面３５ｋとスペーサシート３３との間にギャップＣを確保して、空気層３８を形成できる。そのため、裏面３５ｋとスペーサシート３３とが部分的に接触することで静電容量が変化してしまうことはなく、操作面３５ｃ上の操作位置が誤検出されてしまうことを回避できる。

また、入力装置１では、回転操作部３５ａは、操作面３５ｃと直交する方向において、内周３５ａ１から外周３５ａ２に向かうに従って操作面３５ｃから離れる向きに傾斜した環状をしている。また、上記直交する方向において、回転操作部３５ａの内周３５ａ１は、操作面３５ｃと同じか、多少高い位置にある。
このような形状にすることで、指などで回転操作部３５ａを回転操作しているときに、その指が操作面３５ｃに触れ難くできる。これにより、回転操作部３５ａを回転操作中に、タッチパッド操作が誤って行われてしまうことを回避できる。

また、入力装置１によれば、図９に示す判定部５５において、ダイヤルユニット３５が回転されると判断している間に、操作面３５ｃに指等が触れたことを示すタッチパッド信をタッチパッド信号生成部５１から入力した場合に、回転操作信号を有効化する。また、図７等に示すように、タッチパッド領域が、操作面３５ｃの他に、回転操作部３５ａ付近に達している。
これにより、回転操作部３５ａを回転操作中に、指等が操作面３５ｃに触れてしまう等の意図しない位置入力操作による影響を回避できる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

例えば、ダイヤルユニット３５の形状は、上述した実施形態には限定されない。
また、上述した実施形態では、ダイヤルユニット３５の回転変位を静電容量の変化で検出する場合を例示したが、それ以外の方式で検出するようにしてもよい。

上述した実施形態では、位置入力操作において、操作面３５ｃに指等を接触させる場合を例示したが、非接触で行うようにしてもよい。

本発明は、指等で操作入力をする入力装置に適用可能である。

１…入力装置
３１…基板
３１ａ，３１ｂ…静電容量検出用電極パターン
３３…スペーサシート
３５…ダイヤルユニット（操作体）
３５ａ…回転操作部
３５ｂ…外縁部
３５ｃ…操作面
３５ｐ，３５ｑ…スペーサ用凸部
３７…ダイヤルシート
４１…フレーム
４３…外観パネル

Claims (8)

1. 操作面上での操作位置を検出する入力操作が行われる位置入力操作手段と、
   前記操作面を囲むように回転操作部が設けられたロータリーエンコーダと
   を有し、
   前記操作面および前記回転操作部が一体成形されている
   入力装置。
2. 前記操作面および前記回転操作部を一体成形した操作体と、
   前記操作面との間の静電容量を検出するための電極パターンが形成された基板と、
   前記操作面が位置する領域において前記操作体と前記基板との間に空気層を確保するためのスペーサと
   を有する請求項１に記載の入力装置。
3. 前記操作面は円形であり、前記回転操作部は環状であり、
   前記スペーサは、前記操作面の中心付近で当該中心を囲むように位置する環状の第１のスペーサと、前記操作面の外側の前記回転操作部と重なり合う領域に位置する環状の第２のスペーサとを有する
   請求項２に記載の入力装置。
4. 前記スペーサは、前記操作体と一体成形されている
   請求項２または請求項３に記載の入力装置。
5. 前記操作面は円形であり、
   前記回転操作部は、環状であり、前記操作面と直交する方向において、内周から外周に向けて前記操作面から離れる向きに傾斜している
   請求項１〜４のいずれかに記載の入力装置。
6. 前記位置入力操作手段は、前記操作面上での操作位置を静電容量式で検出し、
   前記ロータリーエンコーダは、前記操作面と一体となって前記回転操作部が回転する可動ダイヤル式である
   請求項１〜５のいずれかに記載の入力装置。
7. 前記回転操作部の回転角度変位に応じた静電容量の変化を検出する電極パターンを有する
   請求項６に記載の入力装置。
8. 前記回転操作部を操作中に、前記操作面に入力操作された場合には、前記回転操作部の有効化する判別部
   をさらに有する請求項１〜７のいずれかに記載の入力装置。