(第1の実施例)
以下、図1及び図2を参照して、本発明の第1の実施例による、電子機器について説明する。なお、電子機器の例として、撮像装置に適用した場合を説明する。
(撮像装置の外観図)
図1(a)、(b)に本発明の回転操作部材を搭載した撮像装置の外観図を示す。
図1(a)は撮像装置100の前面斜視図であり、図1(b)は撮像装置100の背面斜視図である。シャッターボタン61は撮影指示を行うための操作部である。モード切り替えスイッチ60は各種モードを切り替えるための操作部である。
ダイヤル71は回転操作部材であり、このダイヤル71を回すことで、シャッター速度や絞りなど各種設定値の変更等が行える。
電源スイッチ72は撮像装置100の電源のON及びOFFを切り替える操作部材である。液晶画面40はTFTや有機ELを用いた表示装置であり、撮像装置の各種設定画面や撮影画像の表示を行う。
回転操作部材200は時計周り、反時計周り方向に突き当たることなく回転可能なダイヤル状の操作部材であり、撮影モード選択や測距点選択、画像再生選択、メニュー操作等の様々な操作に使用される。
選択枠の移動や画像送りなどを行える。押しボタン270は押圧して操作を行うボタンであり、主に選択項目の決定などに用いられる。
通信端子10は撮像装置100が不図示の撮影レンズ(着脱可能)と通信を行う為の通信端子である。
接眼ファインダー16は不図示のフォーカシングスクリーンを観察することで、不図示のレンズユニットを通して得た被写体の光学像の焦点や構図の確認を行うための覗き込み型のファインダーである。
図2は撮像装置100のシステムブロック図である。
不揮発性メモリ101は、後述するCPU150が動作を行う際のプログラムを格納する。本実施例では、Flash-ROMとして説明を行うが、これは一例であり、不揮発性メモリであれば、他のメモリを適用することも可能である。
RAM102は、撮像装置100で撮影される画像バッファや画像処理された画像データを一時的に記憶するための記憶手段の機能と、後述するCPU150が動作を行う際のワークメモリとして使用するRAMである。
本実施例では、これらの機能をRAMで行うようにしているが、アクセス速度が十分に問題ないレベルのメモリであれば、他のメモリを適用することも可能である。
電源部105は、撮像装置100の電源部である。電源部105は電池やACアダプタ等で構成され、直接乃至は不図示のDC-DCコンバータ等を介して、撮像装置100の各ブロックに電源を供給する。
電源スイッチ72は、撮像装置100の電源スイッチである。本実施例では、図1に示すように、メカ的にオン/オフの位置を持つ構造で説明する。
しかしながら、これに限定する必要はなく、プッシュスイッチ、電気的スイッチ等で構成されてもよい。
電源スイッチ72がオフの状態では、撮像装置100に電源部105が挿入されている状態でも撮像装置としては機能せず、消費電力の少ない状態を保持する。
電源スイッチ72がオンの状態で、電源部105が挿入されると、撮像装置100は撮像装置として機能する。
CPU150は、撮像装置100を統括的に制御するCPUである。撮像装置としての基本機能である撮像機能を実現する。
また、後述するホールIC検出方式の回転操作部材200の検出結果に応じて、撮像装置100のモード切り替えや液晶画面40の表示更新等を行う。
(撮像装置のブロック図)
タイマ151は、任意の時間を測定可能なタイマ機能である。図2では、CPU150に内蔵される構成で説明を行うが、外付けされる構成であっても構わない。
CPU150の指示に応じて、時間測定を開始し、CPU150の指示に応じて、時間測定を終了する機能を持つ。
また、タイマを絶えず動作させ、所定時間間隔で定期的にCPU150に割り込みを発生させる機能も併せ持つ。
カウンタ152は、後述する回転操作部材200の操作回数をカウントするためのカウンタ機能である。
図2では、CPU150に内蔵される構成で説明を行うが、外付けされる構成であっても構わない。
また、図2では、回転操作部材200の操作回数をカウントする構成で説明を行うが、任意の操作部の操作回数をカウントすることが可能である。
ホールIC241は、特定の方向の磁場を検出可能な横磁場検知部122と、それと垂直な方向の磁場を検出可能な縦磁場検知部121を備えた磁気センサICである。
図2では、CPU150に外付けされる構成で説明を行うが、CPU150に内蔵される構成であっても構わない。
ホールIC241の、横磁場検知部122と縦磁場検知部121は、任意の上側閾値と下側閾値を設定されており、検出される磁束密度が、上記閾値を超えた場合、または下回った場合に所定の信号を出力する。
また、CPU150の指示に応じて、任意のタイミングで横磁場検知部122乃至縦磁場検知部121の検出磁束密度を読み出すことが可能である。
磁石251は、リング状の永久磁石であり、円周方向にS極とN極とが交互に一定のピッチで着磁されている。
詳細は図3以降で説明するが、磁石251は回転操作部材200と一体となって回転し、ホールIC241で磁束密度の変化を検知し、回転操作部材200の回転方向と回転量を算出する。
(回転操作部材200の説明)
以下、図3および図4を用いて、回転操作部材200の構成について説明する。
図3は、回転操作部材200の構造の一例を示した分解斜視図である。
図4は回転操作部材200の断面図であり、図4(a)は、後述するボール部材211の中心を通る断面、図4(b)はホールIC241の中心を通る断面を表している。
回転操作部材200をユーザーが時計回り方向、反時計回り方向の両方向に回転操作を行うための操作部材である。210はベース部材であり、回転操作部材200を回動可能に保持している。
ベース部材210は撮像装置100の背面カバー110(図3、図4では不図示)に3か所の固定部210a、b、cで固定される。
230は磁石保持部材であり、回転操作部材200の操作部の裏面にビス231によって固定される。
251は、磁石であり、N極とS極が交互に等ピッチに分極されている。
磁場生成部材としての磁石251は、N極とS極それぞれに着磁面251aが設けられており、着磁面251aに垂直方向に磁場が発生する。
磁石251は、所定のピッチで磁極が変化する磁場生成部材として機能する。
磁場生成部材は、回転操作部材200の回転軸に垂直な平面内かつ磁場生成部材と回転軸の間に磁場を発生させる。
磁場生成部材としての磁石251は、回転操作部材200に対して所定の角度となるように固定され、回転操作部材200の回転動作と共に、磁石保持部材230および磁石251が一体的に回転する。
211はボール部材であり、回転操作部材200の回転軸と直交する方向に、進退可能にベース部材210のボール保持部210dに保持されている。
212はばね部材であり、上記ボール部材211を磁石保持部材230の凹凸形状230fに当接する方向に付勢している。
凹凸形状230fは、凹部230gと凸部230hが交互に等ピッチに形成されている。
ユーザーが回転操作部材200を回転させると、ボール部材211はボール保持部210d内で凹凸形状230fに沿って進退し、クリック感が発生する。
ボール部材211、凹凸形状230fは、回転操作部材200に対して、所定の回転角度毎にクリック感を発生させるクリック機構である。
241はホールICであり、2方向の磁場(後述する縦磁場と横磁場)の強さを検知することが可能である。
240は基板であり、ホールIC241が実装される。基板240には、基板位置決め穴240a、240bがあり、ホールIC241が磁石251の着磁面251aと対向する位置となるように、基板固定板250のボス250d、250eと嵌合して位置決めされる。
このような構成によって、磁石251の着磁面251aから発生した磁場を、ホールIC241によって検知することが可能となる。この検知方法については後述する。
基板固定板250は3か所の取付部250a、b、cが設けられており、ベース部材210の固定部210a、b、cと共に、ビス260a、b、cによって背面カバー110(図3、4では不図示)に締結され固定される。
回転操作部材200が操作されると、磁石251が一体的に回転し、ホールIC241部に生じる磁場が変化する。
この磁場変化をホールIC241で検出することで、回転操作部材200の回転動作を検知することが可能となる。
270は押しボタンである。回転操作部材200の操作と合わせて使用され、回転操作部材200で操作メニューの選択、押しボタン270で決定といった使い方をされる。
押しボタン270は、回転操作部材200の回転軸方向に摺動可能に保持されている。
押しボタン270が押された際には、押しボタン270によってスイッチラバー280が付勢されて、スイッチラバー280の導電部281が基板内に設けられた電極パッドと接触することで押しボタンスイッチの検知が可能となる。
(ホールIC241による磁場の検知の説明)
続いて図5を用いて、磁石251が発生させる磁場と、ホールIC241による磁場の検知について説明する。
図5(a)は磁石251とホールIC241をダイヤル回転軸方向から見た図であり、図5(b)は磁石251とホールIC241を回転軸に垂直な方向(図中矢印C方向)から見た図である。
磁石251は、N極10極、S極10極の計20極に等ピッチに分極されている。
磁場生成部材としての磁石251は、円形状の磁石を等しいピッチで分極した構成である。
また、磁場生成部材としての磁石251は、複数の磁石を等しいピッチで円周上に配列させた構成であっても良い。
磁石251の着磁面251a側にはホールIC241が配置され、磁石251の幅の中心とホールIC241の検出部241aが一致するようになっている。
ホールIC241は磁石251の中心軸方向(ダイヤル回転軸方向(矢印A方向))と、磁石251の円の接線方向(矢印B方向)の磁場の磁束密度を検出し、それぞれの磁場の状態を表す所定の信号を出力する。
ホールIC241の出力信号の詳細については後述する。
図5(c)、(d)は磁石251をダイヤル回転軸に直交する方向(矢印C方向)から見て、ホールIC241付近を拡大した図である。
図5(c)はホールIC241の検出部241aとS極の中心が図面左右方向で一致している状態を表す。
図5(d)は、図5(c)の状態から磁石251がダイヤル回転軸を中心に回転し、ホールIC241の検出部241aとS極N極の境界が一致している状態を表す。
磁石251は極異方性の配向を持つように着磁されている。
すなわち、磁石251の内部における磁場は着磁面251aに垂直な直線となるのではない。
磁石内磁場254で示すように着磁面251aのS極から垂直に立上ったあと弧を描いてN極に向かい着磁面251aのN極において再び垂直方向となる。
磁石251の外部においては、磁束253で示すように、N極から垂直に立上った磁束が弧を描いてS極に向かう。
同様に、図5(e)はホールIC241の検出部241aとN極中心が図面左右方向で一致している状態、図5(f)は、検出部241aが図5(d)から1磁極分回転し、S極、N極が入替った状態を示している。
ここで、図5(a)中の矢印A方向の磁場を縦磁場253a、図5(a)中の矢印B方向の磁場を横磁場253bと定義する。
その場合、図5(c)の状態ではホールIC241の検出部241aには縦磁場253aが検出され、横磁場253bは検出されない。
反対に図5(d)の状態では縦磁場253aは検出されずに横磁場253bのみが検出されることとなる。
また、図5(c)から図5(d)に至る途中の状態では縦磁場253aと横磁場253bが回転状態に応じた強さで検出されることとなる。
つまり、図5(c)は縦磁場253aが最大で縦磁場253aがゼロの状態、図5(d)は縦磁場253aがゼロで縦磁場253aが最大の状態を表す。
磁石251をダイヤル回転軸回りに回転させると、ホールIC241の検出部241aで検出される縦磁場253aと横磁場253bはゼロから上記最大値の間で回転状態に応じた値をとる。
(ダイヤル回転時における磁場の変化とホールIC241の出力信号の説明)
以下、図6を用いてダイヤル回転時における磁場の変化とホールIC241の出力信号の詳細について説明する。
図6(a)は縦横磁場の強さとそれを検知したホールIC241の出力の関係を表すグラフである。横軸は回転操作部材200の回転角度を、縦軸は磁場強度や信号出力値を表す。
前述したように、本実施例の回転操作部材200は凹凸形状230fとボール部材211およびにばね部材212よるクリック機構を有しており、回転操作部材200の回転操作は1クリックを基本単位として行われることとなる。
横軸に示すIからIVはクリック位置を表し、それぞれの間は1クリック分の角度である。また、IからIVで示されているクリック位置はボール部材211が凹部230gと接触している状態である。
まず、グラフ上部に示されているのが縦磁束密度301と横磁束密度302である。縦磁束密度301は、ホールIC241で検知された磁場の縦磁場253a(図5(c)参照)の磁束密度を表している。
また、横磁束密度302はホールIC241で検知された磁場の横磁場253bの磁束密度を表している。
ここでは、回転操作部材200を一定の速度で時計回り方向に回転させている場合を想定しており、図から明らかなように、それぞれの磁束密度はゼロを中心として最大値と最小値の間で周期的に変化する。
回転角度Iの状態で、301aで示されている様に、縦磁束密度301は最大値をとる。また、同じ状態で302aで示されているように横磁束密度302はゼロとなる。
これは図5(c)に示すようにホールIC241で検出される磁場が矢印A方向成分のみで、矢印B方向成分は持っていない事を意味する。
この状態から回転操作部材200が回転し、301bで示す状態になると縦磁束密度301はゼロになり、同じ状態で302bで示されているように横磁束密度302は最小値を取る。
これは図5(d)に示すように、ホールIC241で検出される磁場が矢印A方向成分は持っておらず、矢印B方向成分のみ、かつ矢印Bとは反対向きである事を意味する。
さらに回転操作部材200が回転し、301c、302cで示す状態になると図5(e)で示すように、ホールIC241で検出される磁場は矢印Aと反対向きの成分のみで、矢印B方向の成分が無い状態となる。
この状態まで来ると、回転角度Iから回転角度IIまで1クリック分回転操作部材200が回転した事となる。また301d、302dで示される点まで進むと、図5(f)の様に矢印A方向の成分がなく、矢印B方向の成分のみホールIC241で検知されている状態となる。
また、図5(c)から(f)の4つの状態の間では、縦磁束密度301と横磁束密度302は回転操作部材200の回転角度に応じた値を取る。
上述したように、回転操作部材200が1クリック分動くと、磁石251は1磁極分回転し、縦磁束密度301と横磁束密度302が1/2周期分変化する。
縦磁束密度301と横磁束密度302はそれぞれ1/2周期しか変化しないが、着磁ピッチ分ずれた周期的な信号となる。
CPU150は、所定の回転角度の2倍の周期を持つ第1の信号および第2の信号を、所定の回転角度以下の所定のずれ量を持って発生させる信号発生手段として機能する。
この2つの信号の極大値の現れる順番や回数を検知することで、回転操作部材200の回転量と回転方向を求める事が可能となる。
CPU150は、第1の方向の磁場の変化量及び第2の方向の磁場の変化量に応じて、回転操作部材200の回転量及び回転操作部材200の回転方向を算出する算出手段として機能する。
次に、ホールIC241が出力する信号について説明する。縦磁束密度301、横磁束密度302のグラフと重なる様に示されているのが、ホールIC241の上側閾値307aと下側閾値307bである。
ホールIC241は検出部241aを通過する磁束を定期的にサンプリングしている。
そして、検出された縦横の磁束密度が上側閾値307aを上回った場合、または下側閾値307bを下回った場合に、ホールIC241内部で縦磁場信号303と横磁場信号304を変化させる。
以下に詳細を説明する。縦磁場信号303と横磁場信号304は縦磁束密度301と横磁束密度302に対応した信号である。
それぞれの磁束密度が上側閾値307aを上回った場合は信号がH(Hi)からL(Lo)に、下側閾値307bを下回った場合は信号がLからHに変化する。
上記いずれにも該当しない場合は、現在の値が保持される。
図6(a)の回転角度Iの状態では縦磁束密度301は上側閾値307aを上回っている。
そのため、縦磁場信号303はLとなっており、横磁束密度302は上側閾値307aを上回った後、下側閾値307bを下回る状態まで進んでいない。
そのため、こちらもLとなっている。
この状態から回転操作部材200が回転し、ホールIC241は定期的に磁束密度のサンプリングを行い、縦磁場信号303と横磁場信号304を更新し続ける。302eで示す点まで来る。
その場合、横磁束密度302が下側閾値307bを下回り、その直後の回転角度IaのサンプリングでホールIC241が磁束密度を検知する。
そして、横磁束密度302が下側閾値307bを下回ったこと検知し、横磁場信号304をLからHに変化させる。
この時点では、縦磁束密度301は下側閾値307bを下回っていないので、縦磁場信号303はLのままである。
さらに、回転操作部材200が回転し301eで示す点を超えると縦磁束密度301が下側閾値307bを下回る。
この直後の回転角度Ibの状態でホールIC241が磁束密度を検知し、縦磁束密度301が下側閾値307bを下回ったこと検知し、縦磁場信号303をLからHに変化させる。
この時点では横磁束密度302は上側閾値307aを上回っていないので、横磁場信号304はHのままである。
回転操作部材200が回転し302fで示す点まで来ると、横磁束密度302が上側閾値307aを超える。
直後の回転角度IIaのサンプリング時に横磁場信号304はHからLに変化し、縦磁場信号303はHのままである。
更に進んで301fの点までくると縦磁束密度301が上側閾値307aを超え、直後の回転角度IIbのサンプリング時に縦磁場信号303がHからLとなり、横磁場信号304は引き続きLのままである。
この様に、回転操作部材200と一体的に磁石251が等速回転する事により、ホールIC241からは、縦磁場信号303と横磁場信号304という縦磁束密度301と横磁束密度302と同一周期の矩形信号が出力される。
このような構成とすることで、アナログ波形であった縦磁束密度301、横磁束密度302が矩形波となるため、CPU150で容易に処理を行う事が可能となる。
ここで、縦磁場信号303と横磁場信号304の排他的論理和(XOR)を取る事を考えると、パルス信号305で示すような信号となる。
図から明らかなようにパルス信号305は縦磁場信号303や横磁場信号304の半分の周期で変化する矩形波となり、その周期は回転操作部材200の1クリック分に相当する。
つまり、パルス信号305をモニタリングすると回転操作部材200の1クリック分の回転を検出する事が可能となる。
上述したように、本実施例の回転操作部材では、回転操作部材200にクリック感を生じさせるための凹凸形状230fのピッチと、磁石251の磁極のピッチが一致している。
よって、回転操作部材200が1クリック分回転した状態では、縦磁場信号303および横磁場信号304は半周期分しか変化せず、どちらか一方の信号だけでは1クリック分の回転を検出することはできない。
磁石251の磁極ピッチを凹凸形状230fのピッチの半分にすれば、1クリックで縦磁場信号303および横磁場信号304を1周期分変化させることが可能である。
しかしながら、着磁工程の制約から磁極の幅には下限値があり、磁極数の増加は磁石の大型化につながる恐れがある。
そこで、本実施例のように縦磁場信号303と横磁場信号304の排他的論理和を取る事で、1クリック分と同じ磁極ピッチでも1周期分の信号を発生させることが可能となり、磁石の大型化を防ぐ事が可能となる。
また、本実施例のホールIC241は1つの素子で縦横磁場両方が検知可能なため、縦横磁場の信号のずれを抑える事が可能である。
詳細は、実施例3で説明するが、縦磁場検知用、横磁場検知用のホールICを1個ずつ使って磁石251の磁場を検知する事も可能である。
但し、その場合はホールIC同士の相互位置関係のずれが検知性能に影響を与えるため、2個のホールICを精度良く配置する事が必要となってくる。
本実施例の構成では2方向の磁場を検知可能なホールICを用いるため、磁石とホールICの相対位置が変化しても検知性能に与える影響は少なくて済む。
このため、組立時のずれや外力、環境温度などによる構成部品の変位による影響を受けにくい回転操作部材を提供することが出来る。
(回転方向信号306の生成の説明)
図6(a)最下部の回転方向信号306は回転操作部材200の回転方向を表す信号であり、Lは回転操作部材200が時計回りに回転し、Hは反時計回りに回転している事を表す。
以下、回転方向信号306の生成の詳細を説明する。
縦磁場信号303と横磁場信号304の取り得る値を表にしたものが図6(b)である。それぞれの信号(H,L)の組合せによって状態1から状態4の4通りが考えられる。
例えば、回転角度Iから回転角度Iaの間は状態1である。
回転角度IaからIbの間は横磁場信号304が変化するため状態2となる。
同様にIbからIIaの間は状態3、IIaからIIbの間は状態4となり、IIbからIIIaの間で再び状態1に戻る。
つまり、回転操作部材200を時計回りに回転させると、縦磁場信号303と横磁場信号304の組み合わせは状態1→状態2→状態3→状態4→状態1という順序で変化する事となる。
また、詳細は後述するが、回転操作部材200を反時計回りに回転させた場合は状態1→状態4→状態3→状態2→状態1という順序で変化する。
よって、縦磁場信号303と横磁場信号304の変化をモニタリングすると、回転操作部材200の回転方向を検知する事が可能である。
ホールIC241はこの処理を内部的に行い、検知された回転方向をH(反時計回り)とL(時計回り)として出力する。
(回転操作部材200を反時計回りに回転している場合の信号処理の説明)
次に、図7を用いて、回転操作部材200を反時計回りに回転している場合の信号処理について説明する。
図6(a)と同一の信号は同じ符号で示し、以下図6(a)と異なる部分のみ説明する。
図7は回転操作部材200が反時計回りに回転している状態で、ある任意のクリック位置IVからIまで回転した状態を表す。
縦磁束密度301と横磁束密度302から縦磁場信号303、横磁場信号304およびパルス信号305が生成される処理は時計回りの回転時と同等である。
次に図6(b)と同様に縦磁場信号303と横磁場信号304の組合せ状態を考える。角度IVからIVaの間は(縦磁場信号303、横磁場信号304)は(L,H)となるため状態2である。
IVaからIVbの間は(L,L)となるため状態1となる。
以下、IVbからIIIaの間は状態4、IIIaからIIIbの間は状態3、IIIbからIIaの間は状態2となる。つまり、回転操作部材200の回転に従って状態2→状態1→状態4→状態3→状態2という順序で変化する。
これにより上述したように、回転操作部材200が反時計周りに回転しているという事が分かるため、ホールIC241は回転方向信号306としてH(反時計回り)を出力する。
(回転検知制御を行う信号処理方法の説明)
次に、図8(a)、(b)を用いて、パルス信号305と回転方向信号306から回転操作部材200の回転検知制御を行う信号処理方法について説明する。
図8(a)は回転操作部材200を回転角度Iから時計回りに2クリック分回転角度IIIまで回転させた後に、反時計回りに2クリック分回転させ、角度Iに戻した時の縦横磁束密度および各種信号を表している。
図8(b)はパルス信号305、回転方向信号306に応じて、CPU150が行う回転検知処理を示すフローチャートである。
本実施例における信号処理では、回転方向信号306の出力に応じて、パルス信号305の立上り、立下りエッジのどちらを利用するかを切り換える。
具体的には、回転方向信号306がL(時計回り)の時は、図に示す立上りエッジ(305a1、305a2、305a3)のタイミングで回転操作部材200の回転処理を行う。
そして、回転方向信号306がH(反時計回り)の時には、立下りエッジ(305b1、305b2、305b3、305b4)のタイミングで回転処理を行う。
以下、図8(a)の回転角度に沿って説明する。
回転角度Iから回転角度IIに時計回りに1クリック動く場合、回転方向信号306は時計回りを表すLとなっている。
このため、パルス信号305の立下りエッジ305b1のタイミングでは何も起こらない。この状態から回転操作部材200が回転すると回転角度Icにおいて、凹凸形状230fの凸部230hを超える。
引き続き回転操作部材200が回転して、パルス信号305の立上りエッジ305a1がくると、CPU150は回転操作部材200が1クリック分回転したと判断して、撮像装置100の設定変更などの所定の動作を行う。
そして、ボール部材211が再び凹部230gに接触する回転角度IIの状態まで回転すると1クリック分の動作が終了となる。回転角度IIから回転角度IIIまでの1クリック分の動作も同様の処理が行われる。
次に、回転角度IIIで回転操作部材200を反時計回りに反転させた場合を説明する。前述した様に、ユーザーがダイヤル操作を行う際は1クリック毎の操作が基本となる。
そのため、回転角度IIIで示すようなクリック位置からの反転操作が多用されることが想定される。
このときの縦磁束密度301と横磁束密度302は回転角度IIIに対して対称的な波形となる。
回転角度IIIからIIに向かう1クリックの中で、凹凸形状230fの凸部230hを乗り越える回転角度IIIcまでの間はパルス信号305には立上りエッジも立下りエッジも現れない。
これは横磁束密度302が下側閾値307bを下回らないため、横磁場信号304が変化しないためである。
回転角度IIIcを超えた後は、縦磁束密度301が下側閾値307bを下回った後の回転角度IIIbのサンプリング時に縦磁場信号303がLからHに変化し、パルス信号305に立下りエッジ305b3が現れる。
同じタイミングで縦磁場信号303と横磁場信号304の組合せ状態が変化するため、回転方向信号306もLからHに変化する。
回転方向信号306がHの場合はパルス信号305の立下りエッジで回転処理が行われるため、上述した立下りエッジ305b3をCPU150が認識し、回転処理を行う。
その後、ボール部材211が凹部230gに当接する回転角度IIに至って、反時計回りに反転した1クリック目が終了する。
回転角度IIから回転角度Iまでの反時計回りの1クリックも同様の処理が行われる。
回転角度IIIからIIに至るプロセスで、時計回り時と同様にパルス信号305の立上りエッジのみを利用する制御を行った場合、回転角度IIIからIIの間には立上がりエッジが存在しない。
そのため、CPU150は回転動作を認識する事ができない。つまり反転操作時の1クリック目の回転は検知されず、ユーザーの意図する回転動作が実行されない。
また、立上りエッジ305a3が示すように、半時計回り時の立上りエッジは回転角度IIと回転角度IIcの間に現れる。
回転操作部材200をユーザーが操作する場合を考える。
ばね部材212の付勢力に対抗して回転操作部材200を回転させる状態(例:回転角度IIからIIc)と、ボール部材211が凸部230hを乗り越えてバネの付勢力でダイヤルが回転方向に付勢される状態(例:回転角度IIcからIII)が繰り返される。
このため、1クリック分の回転動作を発生させる信号のエッジは、ユーザーが意志を持って回転操作部材200を回転させ、ボール部材211が凸部230hを乗り越えた後の状態、つまり、回転角度IIcからIIIの間に出現する事が望ましい。
上記の様に回転角度IIからIIcの間で回転処理が行われると、回転操作部材200のガタツキ等により、ユーザーが予期しないタイミングで回転動作が行われてしまう可能性があるからである。
常に立上り、立下りエッジのどちらか一方のみを検出する構成では、時計回り、反時計回のどちらかで、ボール部材211が凸部230hを乗り越える前にパルス信号305のエッジが出現してしまう。
よって、ボール部材211が凸部230hを乗り越えた後に回転検知を行う制御が実現できない。
このように、回転方向信号306の値に応じて、パルス信号305の利用するエッジを切り換える制御を行う事で、反転動作時の1クリック目の動作不良を防止することが出来る。
また、回転方向によらずにボール部材211が凸部230hを乗り越えた後に回転検知を行う事が可能となるので、誤作動が少なくユーザーの意志に忠実に反応する回転操作部材を提供する事が可能となる。
また、ボール部材211が凸部230hを乗り越えている途中に反転操作を行った場合でも、上記の制御を行う事で、動作不良を防止して、ユーザーの意志を反映した回転動作を行う事が可能である。
(CPU150の回転動作の制御のフローチャートの説明)
図8(b)は上述した制御をフローチャートで表したものである。以下フローチャートに沿ってCPU150の実際の動きを説明する。
パルス信号305の立上りエッジ、および立下りエッジが発生するとCPU150に割り込みが発生する。これがS100である。
次にS101に進みパルス信号305がHであるかどうか判定を行う。パルス信号305がHである場合はS102に進み、回転方向信号306がLであるか判定を行う。
回転方向信号306がLである場合はS103に進み回転操作部材200が時計回り方向に1クリック回転させた処理を行う。
そして、S104に進み割り込み処理が終了となる。S102において回転方向信号306がLでなかった場合(回転方向信号306がHの場合)は何も処理を行わずにS104に進む。
また、S101においてパルス信号305がHでなかった場合(パルス信号305がL)はS111に進み、回転方向信号306がHかどうか判定を行う。
回転方向信号306がHの場合はS112に進み反時計回りに1クリック回転させた処理を行い、S104で割り込み処理を終了させる。
S111で回転方向信号306がHでなかった場合(回転方向信号306がL)は何も処理を行わずにS104に進み割り込み処理を終了させる。
このフローチャートを図8(a)の信号波形に照らし合わせてみると以下の様になる。
立下りエッジ305b1で発生した割り込みは、S101でNO,S111もNOとなり、(4)のルートを通ることで何も処理は実行されない。
立上りエッジ305a1で発生した割り込みは、S101でYES,S102もYESとなり、(1)のルートを通ることで時計回り方向に1クリック分の回転処理が実行される。
同様に、立下りエッジ305b3の割り込みでは、S101でNO、S111でYESとなり、(3)のルートを通る事で反時計回り方向に1クリック分の処理が実行される。
また、立上りエッジ305a3の割り込みでは、S101でYES,S102でNOとなり、(2)のルートを通るため何も処理は行われない。
以上、説明したように、図8(b)のフローチャートに沿った処理を行う事で、回転操作部材200の回転方向によらずに、動作不良を発生させず、ユーザーの意志を反映した回転検知制御を行う事が可能となる。
(磁石251と磁石保持部材230の配置の関係)
以下、図9を用いて、磁石251と磁石保持部材230の配置の関係を説明する。
図9は、ホールIC241と磁石251の配置を示す上面概略図である。
図9(a)は、ホールIC241が磁石251のS極に対向し、ボール部材211が凹凸形状230fの凹部230gに落ち込んだ状態を示している。
図9(b)は、ホールIC241が磁石251のN極に対向し、ボール部材211が凹凸形状230fの凹部230gに落ち込んだ状態を示している。
図9(c)は、ホールIC241が磁石251のS極とN極の境目に対向し、ボール部材211が凸部230hの頂点に位置する状態を示している。
図9に示す角度I、II、III、IVは、それぞれ図6から図8の回転角度に対応している。
回転操作部材200を時計回りに1クリック分回転させると、図9(a)から図9(b)の状態に変化する。
回転操作部材200を反時計回りに1クリック分回転させると、図9(b)から図9(a)へ状態が変化する。
なお、図9(a)の状態は図5(c)で示した状態と対応しており、図9(b)は図5(e)の状態と対応している。
また、図9(c)の状態は図5(d)の状態に対応している。回転操作部材200を操作していない時は、図9(a)、(b)の状態であり、図9(c)の状態は回転操作部材200を回転させている途中の状態である。
このように、磁石251の分極数と回転操作部材200のクリック数を等しくした場合でも、上述したような制御を行う事で、ダイヤルの回転方向と回転量を検知することが可能となる。
よって、磁極数の増加を抑えて磁石が小型化できることにより、回転操作部材全体の小型化が可能となる。
また、磁石の小型化が必要ではない場合でも、回転検知ピッチを細分化できるので、高精度な回転検知が可能となる。
また、本実施例では磁石251を等ピッチで20分極された円環状の形状としたが、両端がS極、N極着磁された2極だけの磁石10個を、円型かつ磁極が交互に入替るように配置しても同様の効果が得られる。
また、本実施例では磁石251と回転操作部材200が一体的に回転する構成としたが、回転操作部材200と磁石251の回転軸を別の場所に配置し、回転操作部材200の回転と連動して磁石251が回転するような構成も可能である。
ここでは、撮像装置100の背面カバー110に設けられた回転操作部材200について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、図1に示したダイヤル71のような回転操作部材にも適用可能である。
(第2の実施例)
以下、図10および図11を用いて、本実施例の第2の形態について説明する。
実施例1と同等の内容には同等の符号を振り詳細な説明は省略する。
本実施例では第1の実施形態に対して、磁石251とホールIC241の配置のみが異なるため、その部分に特化して説明を行う。
図10は、ホールIC241を磁石251の内側に配置したときの、回転操作部材200の構造の一例を示した分解斜視図である。図11は回転操作部材200の断面図であり、ホールIC241の中心を通る断面を表している。
240cは基板立ち曲げ部であり、基板240の一部を折り曲げられる構成となっており、ホールIC241は基板立ち曲げ部240cに実装される。
290は基板保持部材であり、スイッチラバー280および基板240を覆うようにして基板固定板250にビス291によって固定される。
基板保持部材290は基板保持部290aが設けられており、基板立ち曲げ部240cが取り付けられる。
磁石251は、回転操作部材200と磁石保持部材230とによって固定され、着磁面251aは磁石251の内側面に設けられる。
ホールIC241は磁石251の内側の着磁面251aに対向する位置に配置される。
(ホールIC241による磁場の検知の説明)
続いて、図12を用いて、ホールIC241を磁石251の内側に配置した場合の、磁石251が発生させる磁場と、ホールIC241による磁場の検知について説明する。
実施例1と同等の内容には同等の符号を振り詳細な説明は省略する。
第1の磁場検知部及び第2の磁場検知部は、ホールIC241としての単一の電気素子内に設けられている。
図12(a)は、磁石251とホールIC241をダイヤル回転軸方向から見た図である。磁石251の厚みの中心とホールIC241の検出部241aと、回転軸方向に一致した状態で配置される。
ホールIC241は磁石251の回転軸垂直方向(ダイヤル回転軸に垂直な方向(矢印A方向))と、磁石251の円の接線方向(矢印B方向)の磁場の磁束密度を検出し、それぞれの磁場の状態を表す所定の信号を出力する。
図12(b)は、磁石251とホールIC241を回転軸に垂直な方向(図中矢印Aと対向する向き)から見た図である。
磁石251は、内側面に着磁面251aが設けられ、ホールIC241は着磁面251aに対向する位置に、磁石251の幅の中心とホールIC241の検出部241aが一致するように配置される。
図12(c)、(d)は磁石251をダイヤル回転軸方向(矢印D方向)から見て、NSNの3極を拡大した図である。
図12(c)は、ホールIC241の検出部241aとS極の中心が、図の左右方向で一致した状態を表している。
また、図12(d)は、図12(c)の状態から磁石251がダイヤル回転軸を中心に回転し、ホールIC241の検出部241aとS極N極の境界が一致した状態を表す。
図12(e)、(f)は磁石251をダイヤル回転軸方向(矢印C方向)から見て、SNSの3極を拡大した図である。
図12(e)はホールIC241の検出部241aとS極の中心が、一致した状態を表し、図12(f)は、図12(e)の状態から磁石251がダイヤル回転軸を中心に回転し、ホールIC241の検出部241aとS極N極の境界が一致した状態を表す。
図12に示す各磁場は、図5に示した磁場と同様に、着磁面251aのN極から垂直に立上ったあと弧を描いてS極に向かい着磁面251aのS極において再び垂直方向となる。
図12(e)に示すように、磁石251の着磁面251aから発生する磁場は、磁石251の内部空間のみに形成される。
前述したように、磁石251の磁場は矢印A,Bで定義される平面と平行な方向がほとんどであり、矢印C方向の磁場はほとんど発生しない。
よって、磁石251の内側面にのみ着磁面251aを設けることで、磁石251から外部に漏れる磁場を低減することが可能となる。
このような構成によって、撮像装置内の撮像センサや電気素子へ与える磁場の影響を低減でき、また、撮像装置と共に使用される外部機器へ与える磁場の影響を抑えることが出来る。
図12(b)に示す矢印D、E、Fは、回転操作部材200の外部からホールIC241の検出部241aに向かう、外来磁場の方向を示している。
(ホールIC241の検知性能に対する、外来磁場の影響の説明)
以下、ホールIC241の検知性能に対する、外来磁場の影響を低減する構成について説明する。
図1(b)に示すように、回転操作部材200は撮像装置100の背面カバー110上に配置されており、ホールIC241は背面カバー110の近傍に配置される。
このため、ホールIC241は外来磁場の影響を少なからず受けやすい構成であるといえる。本実施の第2の形態における背面カバー110は金属部材で構成された磁性体とする。
このとき、ホールIC241の検知磁場に影響を与える外来磁場のうち、矢印DおよびE方向成分は、ホールIC241が回転操作部材200の内部に配置される。
よって、磁性体である背面カバー110によってある程度遮ることが出来ると考えられる。
本実施例の第2の形態では、ホールIC241の磁場の検知軸方向は、回転軸垂直方向(矢印A方向)および磁石251の円の接線方向(矢印B方向)であり、ダイヤルの回転軸方向(矢印C)には検知軸を持たない。
この構成によって、矢印F方向の外来磁場成分がホールIC241の検知磁場に与える影響を無くす事ができ、外来磁場の影響を低減可能な構成である。
以上の本実施例の第2の形態では、円環状の磁石251の内側面に着磁面を設け、磁石251の内側にホールIC241を配置する構成により、磁石251から外部に漏れる磁場を低減することが可能となる。
よって、撮像装置内外に与える磁場の影響を低減できる構成を説明した。
また、ホールIC241を、検知軸が回転軸垂直方向(矢印A方向)および磁石251の円の接線方向(矢印B方向)となるように配置する。
よって、外来磁場(矢印E方向)がホールIC241の検知磁場に与える影響を無くすことが可能となった。この構成においても、図8(b)の制御フローチャートに従うことで、実施例1と同様の効果が得られる。
(第3の実施例)
以下、図13を用いて、本実施例の第3の形態について説明する。
実施例1と同等の内容には同等の符号を振り詳細な説明は省略する。
本実施例では第1の実施形態に対して、磁石251とホールIC241の配置のみが異なるため、その部分に特化して説明を行う。
磁石251は本実施例では12極に着磁されている。
図中、白抜き部がN極、網掛け部がS極である。241b、241cはホールICであり、それぞれ一方向の磁場を検出する事ができる。
241bは実施例1の縦磁場方向、241bは実施例1の横磁場方向の磁束密度を検知して、実施例1に示すような、縦磁場信号を241bが、横磁場信号を241cが出力する。
図に示すように、磁石251の着磁ピッチをPと置くと、ホールIC241bとホールIC241cは2.5ピッチ離れて配置される。
このため、それぞれのホールICで検知される磁束密度は図6(a)に縦磁束密度301、横磁束密度302で示すように磁極ピッチの半分だけずれた波形となる。
当然、これらの磁束密度から得られる縦横磁場信号も磁極ピッチの半分だけずれた状態となる。よって、CPU150によって縦横磁場信号の排他的論理和を計算する事で、実施例1のパルス信号305と同等の信号を生成する事ができる。
また、縦横磁場信号の変化状態から回転方向信号306を生成する事も可能となり、図8(b)に示したフローチャートと同等の処理を行う事で、回転操作部材200の回転を適切に検知する事が可能となる。
なお、2つのホールICの配置は2.5ピッチに限定されるものではなく、着磁ピッチの整数倍からずれた配置であれば同等の効果が得られる。
但し、ホールICの相対的な位置が変化すると、縦磁場信号303と横磁場信号304のずれ量も変化するため、信号のずれが許容される範囲内でそれぞれのホールICを配置する必要がある。
本実施例に示すように、2つの検知部を配置する事で、実施例1,2で説明したような1つで2方向の磁場を検知できるような素子を使わずに済む。
安価な1方向検知可能なホールICを使用した場合でも回転操作部材200の回転を検知する事が可能となるため、製造コストを低減させることが可能となる。
また、本発明は磁石251と2個のホールICのみに限定されるものではなく、フォトリフレクタを使用しても良い。
例えば、図13に示すホールIC241b、ホールIC241cをフォトリフレクタとして、磁石251を高反射部と無反射部が組み合わされた反射板としても良い。
この場合、磁石251の白抜き部が高反射部、網掛け部が無反射部とすることで、2つのフォトリフレクタから図6(a)に示す縦磁場信号303と横磁場信号304と同等の信号(着磁ピッチの2倍の周期で変化する信号)が得られる。
つまり、信号発生手段は、所定の回転角度の2倍の周期で光線反射率が変化する反射板と、所定の回転角度の整数倍と異なるピッチで配置された複数の光電変換素子からなる。
よって、上述の処理を行うことで回転操作部材200の回転を検知する事が可能である。
また、241b、241cをブラシ接片として、251に着磁ピッチの2倍の周期で信号がHからLに変化する導通パターンを設けても同様の効果が得られる。
つまり、信号発生手段は、所定の回転角度の2倍の周期で抵抗値が変化する回路基板と、所定の回転角度の整数倍と異なるピッチで配置され、回路基板の抵抗値を検出する電気接片からなる。
また、本発明における回転操作部材200は、例えば、図14に示すカメラ400の、レンズ鏡筒401の周囲に配置された回転リング402であってもよい。
カメラ400の回転リング402は、ユーザーが任意に機能を割り当てることが出来、回転リング402の回転量および回転方向による各機能の操作が可能となる。ここでいう任意の機能とは、撮影を補助するための機能を示す。
上述の回転操作部材200の構成と同様にして、回転リング402の内部には、不図示の磁石251が回転リング402側に保持されている。
また、回転リング402と磁石251は一体的または連動して回転する。また、回転リング402はクリック機構を有しており、回転リング402の回転操作は1クリックを基本単位として行われる。
さらに、不図示のホールIC241は、磁石251に対向する位置となるようにカメラ400側に固定される。
この場合においても、上述の回転操作部材200の構成と同様にして、磁石251の分極数と回転リング402のクリック数を等しくして、上述した処理を行う事で、リング形状の回転リング402の回転を検知する事が可能となる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。