JP4175007B2 - 回転操作型入力装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
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。
【0002】
【従来の技術】
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。
【0003】
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。
【0004】
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1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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の回転操作型入力装置においては、曲げ加工されて形成された弾性ばね5とケース部2の凹凸部6を組み合わせて回転操作時の感触を発生させる一方、回転部材3に装着された磁石の移動に伴う磁界の強さの変化を検出素子4で検出して回転部材3の回転量などを得るものであったため、回転感触と信号出力の同期が取り難いという課題があった。
【0014】
また、回転操作を繰り返すことにより、ケース部2の凹凸部6の磨耗も発生し、回転感触の劣化が発生しやすいと言う課題もあった。
【0015】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、回転感触と信号出力を同期させ易く、また操作を繰り返しても回転感触が劣化しない磁気式で薄型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。
【0016】
【課題を解決するための手段】
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。
【0017】
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基板部上に配置され、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、上記基台に設けられ上記リング状磁石との間で磁気的な変化力を発生して操作感触を発生させる磁性体もしくは磁石とを備えた回転操作型入力装置としたものであり、信号発生用のために操作体の下面に装着したリング状磁石に対し、検出素子で回転情報が検出できると共に、そのリング状磁石に対向する位置に磁性体もしくは磁石を配してリング状磁石との間で発生する磁気的な変化力を回転操作時の感触とするものであるため、回転感触と信号出力を同期させ易く、また操作を繰り返しても回転感触が劣化しない磁気式で薄型構成の回転操作型入力装置にできるという作用を有する。
【0025】
【発明の実施の形態】
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。
【0026】
(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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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、さらにはそれらの組み合わせたものであってもよい。
【0079】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回転感触と信号出力を同期させ易く、また操作を繰り返しても回転感触が劣化しない磁気式で薄型構成の回転操作型入力装置を実現できるという有利な効果が得られ、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。
【0080】
また、この回転操作型入力装置は、回転操作をする面積範囲内にスイッチを付加することも可能であり、この構成として電子機器に搭載することにより、さらに使いやすい操作性に優れた機器を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 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】 同分解斜視図
【図3】 同スイッチの押圧操作時の状態を説明する断面図
【図4】 従来の磁気式の回転操作型入力装置の断面図
【図5】 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)
- 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基板部上に配置され、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、
上記基台に設けられ上記リング状磁石との間で磁気的な変化力を発生して操作感触を発生させる磁性体もしくは磁石とを備えた回転操作型入力装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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