JP2009069931A - 回転式入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転操作部を有する回転式入力装置において、回転操作部の回転角度を複数種類に切換えて、多様な操作入力を可能とする。
【解決手段】 回転操作部４によってロータ板８が回転させられて、回転角度センサ７から出力を得ることができる。支持体２に設けられたアクチュエータ１２を動作させて規制突部１３を退行姿勢に設定すると、回転操作部４を３６０度の回転角度またはそれ以上の回転角度で自由に回転させることができる。回転操作部４に形成された規制区分溝１１が規制突部１３に対向しているときに、規制突部１３と突出姿勢に設定すると、規制突部１３が規制区分溝１１内に入り込み、回転操作部４の回転角度が制限され、制限された回転操作で入力操作が行なわれるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、オーディオ装置や車載用機器などの各種電子機器の操作部に設けられる回転式入力装置であって、回転操作部の回転角度の切換えが可能な回転式入力装置に関する。

各種電子機器の操作部には回転操作部が設けられ、この回転操作部の回転操作によって各種操作情報の入力が可能とされている。また、最近では、電子機器の機能の多様化に伴なって、１つの回転操作装置で複数種類の操作信号の入力を行なえるようにしたものがある。

例えば、ある入力モードでは、回転操作部の回転角度を制限せずに、回転操作部を３６０度以上の角度で回転できるようにし、他の入力モードでは、回転操作部の回転角度を３６０度未満の一定の範囲に制限する。回転操作部をその回転角度を制限せずに回転させることで、ラジオ受信などでの選局操作を可能とし、または表示画面に表示された画像を連続移動させるなどの操作を可能とし、回転操作部を３６０度未満の限られた角度で往復回転させることによって、音量や音質の微調整や、各種モードの切換え操作などを行なうことができる。

以下の特許文献１に記載の発明では、回転操作部と共に回転するロータに電磁ブレーキを掛けることで、回転操作部を所定の回転位相で停止できるようにしている。また、以下の特許文献２に記載の発明では、回転操作部によって回転させられる係合板に多数の歯が形成されており、ソレノイドで動作するラチェットをいずれかの歯に係合させることで、回転操作部の回転を制限できるようにしている。
特開２００５−１９１１３号公報 特開２００５−３０４５１号公報

しかし、特許文献１に記載のように、回転操作部の回転を電磁ブレーキで制限するものでは、回転操作部を速い速度で回転させているときにブレーキを掛けたとしても、回転操作部を所望の回転位相で正確に停止させることが難しい。また、回転操作部を手で回転させているときに、電磁ブレーキを掛けるとその衝撃力が手に伝わることになり、手での操作感触が悪くなる。

また、特許文献２に記載の発明は、ソレノイドでラチェットを動作させて回転操作部に急激なブレーキを掛けるものであるため、特許文献１に記載の発明と同様に、回転操作部を所望の回転位相で正確に止めることは難しい。また、ラチェットが動作したときに、回転操作中の手に衝撃が与えられることになり、操作感触が悪くなる。さらに、ラチェットが動作しているときに強制的に回転操作部を回転させると、ラチェットが歯から外れて、回転操作部の停止位置が狂うこともある。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、回転操作部の回転角度を切換えることができる回転式入力装置において、回転操作部の回転角度を正確に設定することができ、また回転操作部の回転角度が制限されているときの操作感触を良好にできる回転式入力装置を提供することを目的としている。

本発明は、回転操作部と、前記回転操作部を回転自在に支持する支持体と、前記回転操作部の回転角度を検知する回転角度センサとを有する回転式入力装置において、
前記回転操作部には、回転方向に所定の角度範囲で設定されてその両端に規制壁を有する規制区分領域が設けられ、
前記支持体には、前記規制区分領域内に位置して前記規制壁に当たる突出姿勢と前記規制区分領域から外れる退行姿勢との間で移動する規制突部と、前記規制突部を突出姿勢と退行姿勢との間で動作させる駆動源とが設けられており、
前記規制突部を退行姿勢に設定して前記回転操作部の回転角度を前記規制区分領域の角度に制限しない拡大モードと、前記規制突部を突出姿勢に設定して前記回転操作部の回転角度を前記規制区分領域の角度範囲内に制限する制限モードとが切換え可能とされていることを特徴とするものである。

本発明の回転式入力装置では、規制突部を規制区分領域内に突出させて回転操作部の回転角度を制限しているため、制限モードでの回転操作部の回転位相および回転範囲を常に正確に設定することができる。また、制限モードでは、規制突部が規制壁に当たることで、回転操作部の回転が止められるため、操作中の手に過剰な衝撃が作用することもなく、操作感触が良好である。

なお、本発明では、前記規制壁を有する規制区分領域が、回転操作部に直接設けられているものに限られるものではなく、規制区分領域が、回転操作部と同軸で回転操作部と一緒に回転する回転部や、回転操作部の回転力でギヤを介して回転させられる副回転部などに設けられてもよい。また、これと同様に、回転角度センサが、回転操作部で直接に回転させられるものに限られず、前記回転部や副回転部で回転させられるものであってもよい。

本発明は、好ましくは、前記回転角度センサの出力から前記回転操作部の回転位相を検知して、前記規制突部が前記規制区分領域に対向しているときにのみ、前記制限モードの設定が可能とされるものである。

上記本発明では、制限モードを設定するときに、規制突部が規制区分領域以外の領域の突出する誤動作を防止できる。

また、本発明は、前記回転操作部には、前記規制区分領域が、回転方向に間隔を空けて複数段に設けられており、前記拡大モードでは、複数の前記規制区分領域の角度範囲内で、回転操作部の回転角度範囲が設定されるものとして構成できる。

上記本発明では、制限モードにおいて、回転操作部の回転角度範囲を１つの区分規制領域の角度範囲に規制し、また拡大モードで、回転操作部の回転角度を前記制限モードの角度範囲よりも広くし、さらに拡大モードで複数の区分規制領域を選択して、回転操作部の回転角度範囲を複数段に切換えてもよい。

なお、拡大モードとしては、規制突起を退避姿勢に設定した状態を継続して、回転操作部の回転範囲を３６０度以上の自由回転にしてもよい。

上記本発明では、前記拡大モードにおいて前記回転操作部の回転角度が複数の前記規制区分領域にわたる範囲に設定されているときに、
前記回転角度センサの出力から前記回転操作部の回転位相を検知して、前記規制突部が、隣り合う前記規制区分領域の境界部を通過するときに、前記規制突部が退行姿勢に設定されるものが好ましい。

上記のように構成すると、複数の規制区分領域にわたる角度範囲で回転操作部を回転させるときに、それぞれの規制区分領域の規制壁で、回転操作部の回転動作が阻害されることがない。

また、本発明は、前記回転操作部と前記支持体の一方には、弾性力で突出するクリック突部が設けられ、他方には前記クリック突部が嵌合する凹部が回転方向に一定のピッチで形成されて、前記回転操作部が、前記ピッチに対応する所定の角度ごとに停止できるように設定されており、
前記規制突部が、隣り合う前記規制区分領域の境界部を通過するときに、前記回転操作部が停止しないように前記凹部の位置が決められていることが好ましい。

上記のように構成すると、規制突部が、隣り合う規制区分領域の境界部に対向しているときに、回転操作部が止るのを防止でき、制限モードの設定の際に、突出姿勢となる規制突部が、規制区分領域の境界部に当たるという誤動作の発生を防止できる。

また、本発明では、前記回転操作部が所定の回転位相となったときに動作する検知スイッチが設けられていることが好ましい。

回転操作部が回転するときに、検知スイッチが切換わったときを基準として回転角度センサからのパルス出力をカウントすることにより、規制突部が規制区分領域に対向しているか否かを正確に知ることができ、規制区分領域と対向しているとき以外で規制突部が突出姿勢となる誤動作の発生を防止しやすくなる。
また、検知スイッチの検知出力を操作入力信号として使用することもできる。

本発明の回転式入力装置では、規制突部を規制区分領域内に突出させて回転操作部の回転角度を制限しているため、制限モードでの回転操作部の回転位相および回転範囲を常に正確に設定することができる。また、制限モードでは、規制突部が規制壁に当たることで、回転操作部の回転が止められるため、操作中の手に過剰な衝撃が作用することもなく、操作感触が良好である。

さらに、回転操作部の回転角度を前記制限モードの角度に限定しない拡大モードが設定される。この拡大モードは、回転操作部が３６０度以上の角度で自由に回転できるものであってもよいし、複数の規制区分領域を使用して、回転操作部の回転角度を３６０度未満の所定角度、または３６０度以上の所定角度に規制するものであってもよい。

図１は本発明の第１の実施の形態の回転式入力装置１を示す縦断面図、図２は回転式入力装置１の平面図である。図３は、回転式入力装置１の回路構成を示すブロック図である。図４は制御動作を示すフローチャートである。

図１と図２に示す回転式入力装置１は、支持体２を有している。この回転式入力装置１は、支持体２が電子機器のパネルの内面や筐体内の支持機構に固定されて使用される。支持体２にはその中心において上下に貫通する軸受穴２ａが形成され、この軸受穴２ａに軸体３が回転自在に支持されている。軸体３の上端には、回転操作部４が一体に形成されている。

軸体３と回転操作部４は合成樹脂材料で一体に形成されているものであり、支持体２も合成樹脂で形成されている。前記軸体３が軸受穴２ａに挿入された状態で、支持体２を挟む位置で、軸体３に抜け止めリング５，６が嵌着されて、軸体３が支持体２から抜け止めされている。

支持体２の下側には回転角度センサ７が設けられている。この回転角度センサ７では、軸体３の下端部にロータ板８が固定されており、ロータ板８が、軸体３および回転操作部４と一緒に回転する。ロータ板８の上面は電極形成面８ａであり、この電極形成面８ａには、回転方向に一定のピッチで複数の電極がパターン形成されている。支持体２の下面には、導電性金属板で形成された弾性接点９が固定されており、この弾性接点９の先部が、ロータ板８の前記電極形成面８ａに弾圧されている。

回転操作部４を回転させると、これと共にロータ板８が回転し、電極形成面８ａが弾性接点９を摺動する。このとき、弾性接点９が電極形成面８ａに形成された複数の電極に順番に接触して行き、電極の短絡と非短絡が繰り返えされて、ロータ板８の回転角度に比例した量のパルス信号が得られる。

なお、回転角度センサとして、ロータ板８にリング状の抵抗体が設けられ、弾性接点９が抵抗体に接触し、ロータ板８の回転角度に比例して抵抗値が変化する回転式可変抵抗器が使用されてもよい。または、回転角度センサとして、ロータ板８に円周方向へ一定のピッチで多数の通光穴が形成され、この通光穴が形成されている部分の一方に発光素子が他方に受光素子が対向し、ロータ板の回転量に比例したパルス状の受光出力が得られるものであってもよい。あるいは、回転角度センサとして磁気センサを用いてもよい。

図１と図２に示すように、回転操作部４の下面４ａすなわち支持体２との対向面は、そのほとんどの部分が平面である。回転操作部４の下面４ａには、規制区分溝１１が、前記下面４ａから所定の深さで形成されている。この規制区分溝１１が規制区分領域である。図２に示すように、規制区分溝１１は、軸体３の軸中心Ｏを中心とする円弧軌跡に沿って形成されており、規制区分溝１１の形成角度範囲は１８０度である。

規制区分溝１１は、その時計方向の内端部に規制壁１１ａを有し、反時計方向の内端部に規制壁１１ｂを有している。規制区分溝１１の内部は、規制壁１１ａと規制壁１１ｂとの間で、溝空間が連続している。

図１に示すように、支持体２の上面にアクチュエータ１２が設けられている。このアクチュエータ１２には、その上面から突出自在な規制突部１３が設けられている。アクチュエータ１２は電磁式の駆動源を有している。アクチュエータ１２の筐体の内部には、規制突部１３と一体の磁芯と、筐体内に固定されて前記磁芯の外周に位置するコイルとが設けられている。コイルへの通電を切換えることにより、規制突部１３は図１において実線で示す退行姿勢と、図１において破線で示す突出姿勢との間で駆動される。

規制突部１３が退行姿勢のときは、規制突部１３の上面は、回転操作部４の下面４ａよりも下に位置している。規制突部１３が突出姿勢になると、この規制突部１３の先部が規制区分溝１１の内部に入り込むことが可能となる。

図１に示すように、支持体２の上面には第１の検知スイッチＳＷ１と第２の検知スイッチＳＷ２が設けられている。図２に示すように、第１の検知スイッチＳＷ１と第２の検知スイッチＳＷ２は、１８０度の配置角度で設置されている。回転操作部４の下面４ａの外周部には１つの検知突起１５が下向きに突出して設けられている。この検知突起１５は、回転操作部４と一体に形成されている。

アクチュエータ１２の規制突部１３が突出姿勢となって規制区分溝１１内に入り込み、回転操作部４の回転角度が１８０度の範囲に制限されている状態で、図２に示すように、回転操作部４が反時計方向の限界位置まですなわち規制壁１１ａが規制突部１３に当たる位置まで回転すると、検知突起１５で第１の検知スイッチＳＷ１がＯＮに切換えられる。回転操作部４が、時計方向の限界位置まで回転し、規制壁１１ｂが規制突部１３に当たると、検知突起１５で第２の検知スイッチＳＷ２がＯＮに切換えられる。

図３の回路ブロック図に示すように、この回転式入力装置１にはＣＰＵやメモリを有する制御部１８が設けられている。この制御部１８はチップ部品であり、支持体２のいずれかの箇所に設けられている。あるいは、支持体２がプリント配線基板に取り付けられ、制御部１８を構成するチップ部品がプリント配線基板に実装される。

前記回転角度センサ７から得られるパルス信号は制御部１８に与えられ、第１の検知スイッチＳＷ１と第２の検知スイッチＳＷ２の検知出力も制御部１８に与えられる。また、前記アクチュエータ１２は、制御部１８によってその動作状態が切換えられる。

次に、前記回転式入力装置１の制御動作を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。図４および図９に示すフローチャートでは、それぞれの制御ステップを「ＳＴ」で示している。

ＳＴ１で動作がスタートし、ＳＴ２において、電源から制御部１８に電力が与えられると、回転角度センサ７、アクチュエータ１２および第１と第２の検知スイッチＳＷ１，ＳＷ２が動作可能な状態となる。そして、ＳＴ３において、アクチュエータ１２内のコイルに通電され、規制突部１３が図１で実線で示す退行姿勢となる。このように、電源が投入されると、最初に規制突部１３が回転操作部４から離れて、回転操作部４の回転角度が制限されない拡大モードが設定される。

この実施の形態では、拡大モードで、回転操作部４を３６０度以上の任意の角度で回転させることができる。このときは、主に回転角度センサ７において弾性接点９がロータ板８を摺動する抵抗力が作用するだけであり、手で回転操作部４を保持して時計方向と反時計方向へ自由に回転させることができる。

回転操作部４を回転させると、ロータ板８が一緒に回転し、回転角度センサ７から連続パルスの出力が得られる。この連続パルスは、回転操作部４の回転数に応じた周波数で、且つ回転角度に応じたパルス数で出力されるため、例えば、オーディオ装置の選局操作や、カーナビゲーション装置における地図表示のスクロール操作などの入力信号として使用することができる。また、回転操作部４が回転すると、１８０度の回転角度毎に、検知突起１５で、第１の検知スイッチＳＷ１と第２の検知スイッチＳＷ２が交互に動作させられる。例えば、このスイッチ出力で、表示画面の表示内容の粗送りなどの操作入力を行なうことができる。または、回転角度センサ７からのパルス出力と、第１と第２の検知スイッチＳＷ１，ＳＷ２からの出力の双方を併用して、電子機器を操作してもよい。

回転操作部４の回転角度を制限する制限モードは、図１に示す回転式入力装置１以外の操作入力部が操作されて設定される。

ＳＴ４において、制限モードとして１８０度回転モードが設定されると、ＳＴ５では、回転角度センサ７からの出力に基づいて、規制突部１３が規制区分溝１１に対向しているか否かを判断する。回転角度センサ７から得られる出力は、回転操作部４の回転角度に応じた数の連続パルスであるが、検知突起１５によって第１の検知スイッチＳＷ１がＯＮとされた後に、前記連続パルスのパルス数をカウントすることにより、または第２の検知スイッチＳＷ２がＯＮとされた後に前記連続パルスのパルス数をカウントすることによって、規制突部１３が回転操作部４のどの位置に対向しているかを、比較的精度良く検知することができる。

ＳＴ５において、規制突部１３が規制区分溝１１に対向していないと判断したときは、１８０度回転モードが設定されていても、規制突部１３が退行姿勢のままである。１８０度回転モードが設定されているときに、手で回転操作部４が回転させられて、前記パルス数のカウントにより、規制突部１３が規制区分溝１１に対向したと判断されると、ＳＴ６でアクチュエータ１２が制御され、規制突部１３が突出姿勢となって、規制突部１３の先部が規制区分溝１１の内部に入り込む。

この１８０度回転モードでは、回転操作部４を反時計方向へ回転させると、規制区分溝１１の規制壁１１ａが規制突部１３に当たって、それ以上は反時計方向へ回転しないように規制される。また、回転操作部４を時計方向へ回転させると、他方の規制壁１１ｂが規制突部１３に当たって、それ以上は時計方向へ回転しないように規制される。すなわち、回転操作部４の回転角度が１８０度の範囲に制限される。

この１８０度回転モードでは、回転操作部４を反時計回りの限界位置まで回転させると、検知突起１５によって第１の検知スイッチＳＷ１がＯＮに切換えられ、回転操作部４を時計回りの限界位置まで回転させると、第２の検知スイッチＳＷ２がＯＮに切換えられる。この第１の検知スイッチＳＷ１と第２の検知スイッチＳＷ２が交互にＯＮになることにより、例えばオーディオ装置の音量を段階的に上げたり、エアーコンディショナーでの設定温度を段階的に上げるなどの入力操作が可能となる。ただし、この１８０度回転モードにおいても、回転角度センサ７のパルス出力を操作入力の信号として使用することが可能である。

なお、１８０度回転モードの設定を解除するときは、アクチュエータ１２を動作させて規制突部１３を退行姿勢に設定する。これにより、再び回転操作部４の回転角度が規制されない拡大モードに設定される。

図５は本発明の第２の実施の形態の回転式入力装置１０を示す縦断面図、図６はその平面図である。図７は規制区分溝の詳細を示す拡大平面図である。図８は、第２の実施の形態の回転式入力装置１０の回路構成を示すブロック図、図９は制御動作を示すフローチャートである。図１０は、回転部と支持体との間に設けられるクリック機構の構造を示す説明図である。

第２の実施の形態の回転式入力装置１０と、第１の実施の形態の回転式入力装置１との相違点は、規制区分溝の構造と検知スイッチの配置であり、その他の構成はほぼ同じである。よって、回転式入力装置１０において、回転式入力装置１と同じ構造部分には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図６と図７に示すように、回転式入力装置１０では、支持体２の上面にアクチュエータ１２および規制突部１３が１個設けられているが、回転操作部４の下面４ａには、複数段の規制区分溝が、回転方向へ向けて並んで形成されている。

図６と図７は、図５に示す回転式入力装置１０を上方から見た平面図である。図６と図７に示すように、回転操作部４の下面４ａには、平面図において反時計方向へ向けて順番に、第１の規制区分溝２１、第２の規制区分溝２２、第３の規制区分溝２３、および第４の規制区分溝２４が形成されている。

第１の規制区分溝２１は時計方向の端部に規制壁２１ａを有し、反時計方向の端部に規制壁２１ｂを有している。第２の規制区分溝２２は規制壁２２ａ，２２ｂを有し、第３の規制区分溝２３は規制壁２３ａ，２３ｂを有し、第４の規制区分溝２４は規制壁２４ａ，２４ｂを有している。

よって、規制突部１３が退行姿勢のときに回転操作部４を時計回りに回転させると、第１の規制区分溝２１、第２の規制区分溝２２、第３の規制区分溝２３、第４の規制区分溝２４が、順番に規制突部１３に対向する。

第２の実施の形態の回転式入力装置１０では、好ましくは、回転操作部４またはこの回転操作部４と共に回転する回転部と支持体２との間にクリック機構３０が設けられている。図３０は、クリック機構３０の一例を示しており、この機構は、軸体３に固定されて回転操作部４と一緒に回転する回転部３１（図５では図示を省略している）と支持体２との間に設けられている。

クリック機構３０では、支持体２と回転部３１のいずれか一方に、クリック突部が設けられ、他方に凹部が形成されている。図１０に示すクリック機構３０では、支持体２に収納溝３２が形成されて、この収納溝３２内に、クリック突部として機能する球体３３が設けられている。収納溝３２の内部には圧縮コイルばね３４が設けられ、この圧縮コイルばね３４によって球体３３が回転部３１に向けて付勢されている。

回転部３１には、断面がＶ字状の凹部３５と断面が三角状の凸部３６が交互に形成されている。なお、凹部３５の断面形状が凹曲線状で、凸部３６の断面形状が凸曲線状であってもよい。このクリック機構３０では、回転操作部４を手で回転させる際に、球体３３が凹部３５内に嵌合しているときにのみ回転部３１が停止する。よって、手で回転操作部４を回転させるときに、操作抵抗力（クリック感触）を得ることができ、また回転操作部４から手を離すと、回転操作部４は、図１０に示すように、凹部３５のピッチＰに対応する角度ごとに停止する。

ここで、回転操作部４が停止する間隔（ピッチＰに対向した間隔）は、隣り合う規制壁の間隔（規制壁２１ａと規制壁２４ｂとの間隔、規制壁２１ｂと規制壁２２ａとの間隔など）の寸法に、規制突部１３の直径寸法を足した寸法よりもさらに大きく設定されている。これにより、球体３３が凹部３５に嵌合して回転操作部４が停止するときに、隣り合う規制区分溝の境界部（規制壁２１ａと規制壁２４ｂとの間、規制壁２１ｂと規制壁２２ａとの間など）が規制突部１３に対向しないように設定できる。このように設定することで、回転操作部４が停止しているときは、必ず規制突部１３がいずれかの規制区分溝に対向するようになり、規制突部１３を突出姿勢とするときに、規制突部１３が隣り合う規制区分溝の境界部に当たるのを防止できる。

図５と図６に示すように、回転操作部４の下面４ａでは、その周縁部に１個の検知突起１５が一体に形成されている。そして、支持体２の上面には、第１の検知スイッチＳＷａ、第２の検知スイッチＳＷｂ、第３の検知スイッチＳＷｃ、第４の検知スイッチＳＷｄが設けられている。これら検知スイッチは９０度の角度間隔で配置されている。それぞれの検知スイッチは、前記検知突起１５によってＯＮに切換えられる。

図７に示すように、規制突部１３が第１の規制区分溝２１内に位置し且つ規制壁２１ａに当たっているときに、検知突起１５によって第１の検知スイッチＳＷａがＯＮに切換えられる。また、規制突部１３が第４の規制区分溝２４内に位置し且つ規制壁２４ｂに当たっているときにも、検知突起１５によって前記第１の検知スイッチＳＷａがＯＮに切換えられる。また、規制突部１３が第１の規制区分溝２１内に位置して規制壁２１ｂに当たっているときは、検知突起１５によって第４の検知スイッチＳＷｄがＯＮに切換えられ、規制突部１５が第２の規制区分溝２２内に位置して規制壁２２ａに当たっているときも、検知突起１５によって前記第４の検知スイッチＳＷｄがＯＮに切換えられる。

すなわち、規制突部１３が突出姿勢となっていずれかの規制区分溝内に入っている状態で、回転操作部４が正方向と逆方向へ回転するときに、その回転角度範囲の両終端において、いずれかのスイッチが必ずＯＮに切換えられる。

ただし、規制突部１３が、第１の規制区分溝２１内で一方の規制溝２１ａに当たったときのみ第１の検知スイッチＳＷａがＯＮになり、規制突部１３が第２の規制区分溝２２内で一方の規制壁２２ａに当たったときのみ第４の検知スイッチＳＷｄがＯＮになり、規制突部１３が第３の規制区分溝２３内で規制壁２３ａに当たっているときのみ第３の検知スイッチＳＷｃがＯＮになり、規制突部１３が第４の規制区分溝２４内で規制壁２４ａに当たっているときのみ、第２の検知スイッチＳＷｂがＯＮになってもよい。

第２の実施の形態の回転式入力装置１０の回路構成は図８に示す通りであり、第１ないし第４のスイッチＳＷａ〜ＳＷｄの検知出力、および回転角度センサ７から検知出力は制御部１８に与えられる。また、制御部１８によってアクチュエータ１２が制御される。

この回転式入力装置１０では、制御部１８が動作状態となっているときに、検知スイッチＳＷａないしＳＷｂのいずれかから検知出力が得られたときを基準として、回転角度センサ７から得られる検出パルスをカウントすることで、回転操作部４のどの部分が規制突部１３に対向しているかを認識できる。

そして、制御部１８では、図７に示す回転操作部４の（１）ないし（８）のどの区間が規制突部１３に対向しているかを常に監視している。区間（１）は、第４の規制区分溝２４内の反時計方向の半分の領域である。図７に示すように、第４の規制区分溝２４を回転方向に二分する中心を０度としたときに、前記区間（１）は、０度〜ほぼ＋４５度の範囲である。区間（２）は、第１の規制区分溝２１の時計方向の半分の領域であり、ほぼ＋４５〜＋９０度の範囲である。区間（３）は、第１の規制区分溝２１の反時計方向の半分の領域であり、ほぼ＋９０度〜＋１３５度の範囲である。区間（４）は、第２の規制区分溝２２の時計方向の半分の領域であり、ほぼ＋１３５度〜＋１８０度の範囲である。

区間（８）は、第４の規制区分溝２４の時計方向の半分の領域であり、０度〜ほぼ−４５度の範囲である。区間（７）は、第３の規制区分溝２３の反時計方向の半分の領域であり、ほぼ−４５度〜ほぼ−９０度の範囲である。区間（６）は、第３の規制区分溝２３の時計方向の半分の領域であり、ほぼ−９０度〜ほぼ−１３５度の範囲である。区間（５）は、第２の規制区分溝２２の反時計方向の半分の領域であり、ほぼ−１３５度〜ほぼ−１８０度の範囲である。

以上のように、制御部１８では、いずれかの規制区分溝を回転方向に二分する位置に０度を設定し、この０度から時計方向と反時計方向に４５度の範囲で各区間（１）ないし（８）が設定される。

図９は、第２の実施の形態の回転式入力装置１０の制御動作を示している。
ＳＴ１１において制御部１８での制御動作がスタートし、ＳＴ１２で電源がＯＮになると、ＳＴ１３でアクチュエータ１２が動作させられ、規制突部１３が図１に実線で示す退行姿勢に切換えられる。すなわち、電源投入時は、回転操作部４の回転角度が規制されない第１の拡大モードが設定される。

第１の拡大モードでは、回転操作部４は制限を受けることなる時計方向と反時計方向へ、３６０度の回転角度で、あるいは３６０度以上の回転角度で自由に回転させることができる。そして、第１の拡大モードでは、回転角度センサ７から得られる連続パルス信号と、それぞれの検知スイッチＳＷａないしＳＷで得られる検知信号の少なくとも一方が操作信号として出力される。

第１の拡大モードが設定されているときに、回転式入力装置１０以外の入力装置を操作することで、ＳＴ１４において、制限モードである９０度回転モードを設定することができる。制限モードである９０度回転モードが設定されると、ＳＴ１５に移行し、検知スイッチＳＷａないしＳＷｄのいずれかからの検知出力、および回転角度センサ７からの検出パルスに基づいて、回転操作部４のどの部分が規制突部１３に対向しているかを判断する。

ＳＴ１５において、図７に示す（１）ないし（８）のいずれかの区間が、規制突部１３に対向していると判断されると、ＳＴ１６でアクチュエータ１２が駆動され、規制突部１３が突出姿勢となる。なお、ＳＴ１５において、隣り合う規制区分溝の境界部が規制突部１３に対向していると判断されたとき、例えば第１の規制区分溝２１の規制壁２１ａと第４の規制区分溝２４の規制壁２４ｂとの間の部分が、規制突部１３に対向していると判断されたときは、９０度回転モードが設定されていても、規制突部１３は突出姿勢に突出しない。よって、突出姿勢の規制突部１３が、隣り合う規制区分溝の境界部に当たるという誤動作を防止できる。

また、この回転式入力装置１には、図１０に示すクリック機構３０が設けられており、球体３３が凹部３５に嵌合したときに、隣り合う規制区分溝の境界部が規制突部１３に対向しないように、回転操作部４の停止位置が決められている。そのため、隣り合う規制区分溝の境界部が規制突部１３に対向した状態で回転操作部４が停止する確率はきわめて低くなっている。よって、ＳＴ１５では、ほとんどの場合、区間（１）ないし（８）のいずれかが規制突部１３に対向する。

ＳＴ１６において、規制突部１３が突出姿勢となると、規制突部１３は、第１ないし第４の規制区分溝２１，２２，２３，２４のいずれかの内部に入る。それぞれの規制区分溝は、ほぼ９０度の角度範囲で形成されているため、回転操作部４の回転角度はほぼ９０度の範囲で規制される。

９０度回転モードでは、規制突部１３が、第１ないし第４の規制区分溝２１，２２，２３，２４のいずれかに入り込めば設定できるため、回転操作部４の回転位相がどの位置であっても、その位置から回転操作部４を大きく回転させなくても９０度回転モードを設定することができる。

９０度回転モードでは、回転操作部４の回転により回転角度センサ７からパルス出力が得られ、これが操作入力信号として使用される。また、回転操作部４を回転させたときに、第１ないし第４の検知スイッチＳＷａ，ＳＷｂ，ＳＷｃ，ＳＷｄのいずれかがＯＮになるため、このスイッチの切換え出力を、回転角度センサ７の検知出力と共に、または回転角度センサ７の検知出力に代えて、操作入力信号として使用できる。

また、制限モードである９０度回転モードが設定されないときに、回転式入力装置１０以外の入力装置を操作することで、第２の拡大モードである２７０度回転モードを設定することができる（ＳＴ２０）。２７０度回転モードが設定されると、制御部１８は、回転操作部４のどの部分が規制突部１３に対向しているかを確認する。

まず、ＳＴ２１では、区間（１）または区間（８）が規制突部１３に対向しているか否かを確認する。区間（１）または区間（８）が規制突部１３に対向していると判断されたときは、その下のＳＴ３１ａに移行する。ＳＴ２１で、区間（１）または区間（８）が規制突部１３に対向していると判断できないときは、ＳＴ２２に移行する。ＳＴ２２において、区間（２）または区間（３）が規制突部１３に対向していると判断されると、その下のＳＴ３１ｂに移行する。ＳＴ２２で、区間（２）または区間（３）が規制突部１３に対向していると判断できないときは、ＳＴ２３に移行する。ＳＴ２３で、区間（４）または区間（５）が規制突部１３に対向していると判断されると、その下のＳＴ３１ｃに移行する。ＳＴ２３において、区間（４）または区間（５）が規制突部１３に対向していると判断できないときは、ＳＴ２４に移行する。ＳＴ２４において、区間（６）または区間（７）が規制突部１３に対向していると判断されると、その下のＳＴ３１ｄに移行する。

なお、ＳＴ２４において、区間（６）または区間（７）が規制突部１３に対向していると判断できないときは、再度、ＳＴ２１に戻り、さらにＳＴ２２，ＳＴ２３，ＳＴ２４に移行して、区間（１）ないし（８）のいずれかが規制突部１３に対向するか否かを確認する。図１０に示すクリック機構３０が設けられていると、隣り合う規制区分溝の境界部が規制突部１３に対向して回転操作部４が停止する確率がきわめて低い。よって、ほとんどの場合、ＳＴ２１，ＳＴ２２，ＳＴ２３，ＳＴ２４のいずれかのステップで、区間（１）ないし（８）のいずれかが規制突部１３に対向していることが確認される。また、ＳＴ２４において、区間（６）または区間（７）が規制突部１３に対向していると判断できないときであっても、回転操作部４を少し回転させれば、区間（１）ないし（８）のいずれかが規制突部１３に対向する。

制御部１８では、２７０度回転モードが設定されて、ＳＴ２１，ＳＴ２２，ＳＴ２３，ＳＴ２４のいずれかにおいて、区間（１）ないし（８）のいずれかが規制突部１３に対向していると判断した時点で、２７０度回転モードとしての制御動作を開始する。すなわち、回転角度センサ７からのパルス出力と、各検知スイッチからの切換え出力を監視し、これらの出力が得られたら、操作入力信号として出力する。

例えば、ＳＴ２０で２７０度回転モードが設定された後に、区間（１）または区間（８）が規制突部１３に対向していることが確認されると、ＳＴ２１からＳＴ３１ａに移行し、その後は、回転角度センサ７からのパルス出力、または検知スイッチからの切換え信号が操作入力信号として使用される。

ＳＴ３１ａに至った時点では、既にＳＴ１３において規制突部１３が退行姿勢に設定されているため、回転操作部４を時計方向と反時計方向へ回転させることができる。ＳＴ３１ａでは、区間（３）または区間（６）が規制突部１３に対向するか否かを監視する。区間（３）または区間（６）が規制突部１３に対向したと判断すると、ＳＴ３２に移行し、アクチュエータ１２が動作させられて、規制突部１３が、図５において破線で示す突出姿勢となる。

区間（３）が規制突部１３に対向して、ＳＴ３２で規制突部１３が突出姿勢になると、規制突部１３が第１の規制区分溝２１内に入る。よって、さらに回転操作部４を時計方向へ回転させようとすると、規制壁２１ｂが規制突部１３に当たり、それ以上は時計方向へ回転させることができない。区間（６）が規制突部１３に対向して、ＳＴ３２で規制突部１３が突出姿勢になると、規制突部１３が第３の規制区分溝２３内に入る。よって、回転操作部４をさらに反時計方向へ回転させようとすると、規制壁２３ａが規制突部１３に当たって、それ以上は反時計方向へ回転させることができない。よって、回転操作部４の回転角度は±１３５度の範囲で合計２７０度の範囲に制限される。

ＳＴ３２において、規制突部１３が突出姿勢となった後に、回転操作部４が回転させられて、区間（２）または区間（７）が規制突部１３に対向するに至ると、ＳＴ３４に移行し、アクチュエータ１２が動作して、規制突部１３が退行姿勢に設定される。よって、区間（２）が規制突部１３に対向している状態から回転操作部４を反時計方向へ回転させても、規制壁２１ａが規制突部１３に当たることがない。同様に、区間（７）が規制突部１３に対向している状態から回転操作部４を時計方向へ回転させても、規制突部１３が規制壁２３ｂに当たることはない。

ＳＴ３４において、規制突部１３が退行姿勢に設定された後に、さらに回転操作部４を回転させて、再び区間（３）または区間（６）が規制突部１３に対向すると、ＳＴ３２に移行して、規制突部１３が突出姿勢に切換えられる。

このように、区間（１）または区間（８）が規制突部１３に対向しているとき、すなわち、第４の規制区分溝２４が規制突部１３に対向しているときに、２７０度回転モードが設定されると、回転操作部４の回転範囲は、第４の規制区分溝２４を回転方向に二分する中点を角度０の起点として±１３５度の範囲に制限される。その角度範囲内であれば、回転操作部４を正方向と逆方向へ自由に回転させることができる。

なお、ＳＴ３１ａでは、区間（３）または区間（６）が規制突部１３に対向しているときにのみ、ＳＴ３２に移行して規制突部１３を突出姿勢としているため、回転操作部４を回転させている途中で、隣り合う規制区分溝の境界部が規制突部１３に対向したときに、規制突部１３が突出姿勢となる誤動作は生じない。

また、ＳＴ２０において２７０度回転モードが設定されたときに、図７に示すように、区間（２）または区分（３）が規制突部３に対向していると、ＳＴ２２からＳＴ３１ｂに移行する。ここでは、区間（５）または区間（８）が規制突部１３に対向したときに、規制突部１３が突出姿勢となる。また、区間（１）または区間（４）が規制突部１３に対向したときは、規制突部１３が退行姿勢に切換えられる。これにより、回転操作部４の回転範囲は、第１の規制区分溝２１を回転方向へ二分する中点を起点として、±１３５度の範囲に制限される。

同様に、２７０度回転モードが設定されたときに、区間（４）または区間（５）が規制突部１３に対向していると、ＳＴ２３からＳＴ３１ｃ以下の制御へ移行し、回転操作部４の回転角度は、第２の規制区分溝２２を回転方向へ二分する中心を起点として±１３５度の範囲に制限される。また、２７０度回転モードが設定されたときに、区間（６）または区間（７）が規制突部１３に対向していると、ＳＴ２４からＳＴ３１ｄ以下の制御に移行する。このときは、回転操作部４の回転角度が、第３の規制区分溝２３を回転方向へ二分する中心を起点として±１３５度の範囲に制限される。

回転操作部４が２７０度の角度範囲で回転するときに、回転角度センサ７からのパルス出力が操作入力信号として出力される。また、回転操作部４が２７０度の角度範囲の両端に至ったときに、検知スイッチＳＷａないしＳＷｄのいずれかが動作するため、このスイッチの切換え出力も操作入力信号として使用できる。

なお、図５ないし図７に示す回転式入力装置１０を用いて、第３の拡大モードとして１８０度回転モードを設定することも可能である。

例えば、図７に示すように、区間（２）が規制突部１３に対向しているとき、または区間（１）が規制突部１３に対向しているときに、１８０度回転モードが設定されると、その後、区間（３）または区間（８）が規制突部１３に対向したときに、規制突部１３が突出姿勢に切換えられる。よって、回転操作部４の回転範囲は、規制壁２１ｂと規制壁２４ａとで１８０度の範囲に制限される。また、規制突部１３が突出姿勢となった後に、区間（１）または区間（２）が規制突部１３に対向したときに、規制突部１３が退行姿勢に切換えられる。これにより、回転操作部４は、第１の規制区分溝２１と第４の規制区分溝２４との境界部起点として、±９０度の範囲に制限される。

また、拡大モードとして、回転操作部４の回転角度を３６０度以上の所定角度、例えば４５０度、５４０度、７２０度などに設定することが可能である。また、前記アクチュエータ１２を複数個設け、これを切換えて動作させて、回転動作部４の回転角度を設定してもよい。

なお、前記実施の形態では、回転操作部４の下面に設けられた円弧状の規制区分溝が規制区分領域を構成しているが、前記円弧状の規制区分溝が設けられていなくても、回転操作部４の下面に規制壁を下向きに突出させれば、規制壁で挟まれた領域が、規制区分領域となる。

本発明の第１の実施の形態の回転検知装置を示す縦断面図、 図１に示す回転検知装置の平面図、 第１の実施の形態の回転検知装置の回路構成を示すブロック図、 第１の実施の形態の回転検知装置の制御動作を示すフローチャート、 本発明の第２の実施の形態の回転検知装置を示す縦断面図、 図５に示す回転検知装置の平面図、 回転操作部に設けられた規制区分溝の詳細を示す拡大平面図、 第２の実施の形態の回転検知装置の回路構成を示すブロック図、 第２の実施の形態の回転検知装置の制御動作を示すフローチャート、 第２の実施の形態の回転検知装置に装備されるクリック機構の構造を示す説明図、

符号の説明

１ 回転検知装置
２ 支持体
３ 軸体
４ 回転操作部
７ 回転角度センサ
１１ 規制区分溝（規制区分領域）
１１ａ，１１ｂ 規制壁
１２ アクチュエータ
１３ 規制突部
１５ 検知突起
２１，２２，２３，２４ 規制区分溝（規制区分領域）
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ 規制壁

Claims (6)

1. 回転操作部と、前記回転操作部を回転自在に支持する支持体と、前記回転操作部の回転角度を検知する回転角度センサとを有する回転式入力装置において、
   前記回転操作部には、回転方向に所定の角度範囲で設定されてその両端に規制壁を有する規制区分領域が設けられ、
   前記支持体には、前記規制区分領域内に位置して前記規制壁に当たる突出姿勢と前記規制区分領域から外れる退行姿勢との間で移動する規制突部と、前記規制突部を突出姿勢と退行姿勢との間で動作させる駆動源とが設けられており、
   前記規制突部を退行姿勢に設定して前記回転操作部の回転角度を前記規制区分領域の角度に制限しない拡大モードと、前記規制突部を突出姿勢に設定して前記回転操作部の回転角度を前記規制区分領域の角度範囲内に制限する制限モードとが切換え可能とされていることを特徴とする回転式入力装置。
2. 前記回転角度センサの出力から前記回転操作部の回転位相を検知して、前記規制突部が前記規制区分領域に対向しているときにのみ、前記制限モードの設定が可能とされる請求項１記載の回転式入力装置。
3. 前記回転操作部には、前記規制区分領域が、回転方向に間隔を空けて複数段に設けられており、
   前記拡大モードでは、複数の前記規制区分領域の角度範囲内で、回転操作部の回転角度範囲が設定される請求項１記載の回転式入力装置。
4. 前記拡大モードにおいて、前記回転操作部の回転角度が複数の前記規制区分領域にわたる範囲に設定されているときに、
   前記回転角度センサの出力から前記回転操作部の回転位相を検知して、前記規制突部が、隣り合う前記規制区分領域の境界部を通過するときに、前記規制突部が退行姿勢に設定される請求項３記載の回転式入力装置。
5. 前記回転操作部と前記支持体の一方には、弾性力で突出するクリック突部が設けられ、他方には前記クリック突部が嵌合する凹部が回転方向に一定のピッチで形成されて、前記回転操作部が、前記ピッチに対応する所定の角度ごとに停止できるように設定されており、
   前記規制突部が、隣り合う前記規制区分領域の境界部を通過するときに、前記回転操作部が停止しないように前記凹部の位置が決められている請求項３または４記載の回転式入力装置。
6. 前記回転操作部が所定の回転位相となったときに動作する検知スイッチが設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載の回転式入力装置。

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