JP2010055792A - 多段入力ロータリスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】１つの回転操作部で複数の回転情報が得られ、操作性に優れた多段入力ロータリスイッチを提供する
【解決手段】回転軸方向に複数の段部を有し、この段部を手指で把持して回転操作する回転操作部１００と、回転操作部１００を回転可能に支持し、回転操作部１００の回転角度を検出する回転検出部２００と、回転操作部１００の複数の段部のうち、いずれの位置の段部が把持されたかを検出・判断し、この検出・判断の結果により回転制御角に対応した回転制御信号を出力する制御部３００と、を有する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、多段入力ロータリスイッチに関し、特に、段部を手指で把持して回転することによって入力操作を行う多段入力ロータリスイッチに関する。

例えば、自動車には、カーナビゲーション装置、空調装置、オーディオ装置等の各種の機器が搭載されている。このような機器は、例えば、ロータリースイッチ、ダイヤルスイッチ等によって呼称される回転式の操作入力装置を有しており、この操作入力装置をユーザーが操作することによって各種の制御が行えるようになっている。

上記操作入力装置として、例えば、回転操作ツマミ（以下、ツマミという）を３段に重ね、それぞれのツマミの回転軸を同軸にし、それぞれのツマミの回転に応じて複数の摺動子が印刷配線基板のスイッチ用接点に摺動することでスイッチとして動作する多段入力ロータリスイッチがある（特許文献１参照）。この構成によれば、複数のツマミを１カ所に配置してスイッチ数を１つにすることができるため、省スペース化を図ることができる。
実開平６−２３１３７号公報

しかし、従来の多段入力ロータリスイッチによると、３段重ねのツマミに対応してそれぞれ回転可能なツマミが必要であり、それらのツマミ回転角をそれぞれ検出するための角度検出部を必要としていた。従って、操作部の集約は可能でも、同軸構造のツマミと角度検出部を有する複雑な構成を必要とするという問題があった。

従って、本発明の目的は、１つの回転操作部で複数の回転情報が得られ、操作性に優れた多段入力ロータリスイッチを提供することにある。

［１］本発明は、上記目的を達成するため、回転軸方向に複数の段部を有し、前記段部を手指で把持して回転操作する回転操作部と、前記回転操作部を回転可能に支持し、前記回転操作部の回転角度を検出する回転検出部と、前記回転操作部の前記複数の段部のうち、いずれの位置の段部が把持されたかを検出・判断し、前記検出・判断の結果に応じて回転制御角を規定する回転制御信号を出力する制御部と、を有することを特徴とする多段入力ロータリスイッチを提供する。

［２］前記検出・判断部は、把持された前記段部の手指までの距離を検出し、前記検出された距離に基づいて前記把持された前記段部を判断する判断部を有することを特徴とする上記［１］に記載の多段入力ロータリスイッチであってもよい。

［３］また、前記回転操作部は、操作者側に近い段部ほど前記把持する段部の直径が小さく設定され、かつ、前記制御部から出力される前記回転制御角が小さく設定されていることを特徴とする上記［１］に記載の多段入力ロータリスイッチであってもよい。

本発明によれば、１つの回転操作部で複数の回転情報が得られ、操作性に優れた多段入力ロータリスイッチを提供することができる。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチの構成ブロック図である。図２は、多段入力ロータリスイッチの断面図である。図３は、距離検出部の具体的構成を示す構成図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチのフローチャートである。図５は、回転操作部を手指で把持する３つの場合をそれぞれ示す側面図である。

（多段入力ロータリスイッチの構成）
第１の実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチ１は、回転軸方向に複数の段部を有し、この段部を手指で把持して回転操作する回転操作部１００と、回転操作部１００を回転可能に支持し、回転操作部１００の回転角度を検出する回転検出部２００と、回転操作部１００の複数の段部のうち、いずれの位置の段部が把持されたかを検出・判断し、この検出・判断の結果により回転制御角に対応した回転制御信号を出力する制御部３００と、を有する構成とされている。また、回転検出部２００と制御部３００は、基板上にＥＣＵ（Electric Control Unit）４００として実装されると共に、制御を実行するためのプログラムが格納されたＲＯＭ５１０が接続されると共に、処理作業領域としてのＲＡＭ５２０が接続されている。

また、後述する多段入力ロータリスイッチ１の適用例では、ＥＣＵ４００に制御対象機器６００が接続されると共に、その制御対象機器６００に対応した情報（画像データ、テキストデータ等）が記憶された記憶装置７００が接続される。

（多段入力ロータリスイッチの構造）
多段入力ロータリスイッチ１の構造は、図２に示すように、３つの段部が形成されたノブ形状の回転操作部１００と、回転操作部１００を回転可能に支持し、回転操作部１００の回転角度を検出する回転検出部２００とで概略構成される。回転検出部２００は、回転操作部１００を回転可能に支持するベース２４０となっており、これには、基板が載置されて、回転検出部２００を構成する光デバイス２３０、段部を把持する手指までの距離を検出する距離検出デバイス３１０が実装されている。

（回転操作部１００）
回転操作部１００は、３つの段部、すなわち、第１段部１０１、第２段部１０２、第３段部１０３が回転軸方向に多段構成になっている。第１段部１０１、第２段部１０２、第３段部１０３の順に、段部の直径が小さくなるよう設定され、各段部の断面形状は、図２に示すように指先で把持しやすいように凹形状に形成されている。この回転操作部１００は、回転検出部２００のベース２４０に設けられた回転ベアリング等の回転ガイド２６０により回転可能に支持されている。

（回転検出部２００）
回転検出部２００は、図３に示す反射式エンコーダ２１０で構成されている。反射式エンコーダ２１０は、図２及び図３に示す反射パターン２２０と光デバイス２３０から構成されている。反射パターン２２０は、図３に示すように、所定間隔に反射する部分（反射部２２１）と反射しない部分（非反射部２２２）とを交互に３６０°にわたって設けたものである。反射部２２１は、蒸着による鏡面仕上げ、反射塗料の塗布、反射シールの貼付等によって構成されている。

また、反射パターン２２０の下方の基板２５０上に配設された光デバイス２３０は、例えば、ＬＥＤ等による発光素子及び集光用レンズを含む発光部２３１と、フォトセンサ等による受光素子及び集光用レンズを含む受光部２３２とを１つのパッケージに収めたものである。そして、光デバイス２３０は、発光部２３１及び受光部２３２の光路が、反射パターン２２０の反射部２２１の１つに結ばれるように調整されている。これにより、回転操作部１００の回転角に応じたパルスが出力される。

（制御部３００）
制御部３００は、基板２５０上に、距離検出デバイス３１０が実装されていると共に、いずれの位置の段部が把持されたかを検出・判断するための判断部を制御フローとして実行するためのＣＰＵがＥＣＵとして実装されている。ここで、距離検出デバイス３１０は、回転検出部２００に設けられた光デバイス２３０と同様の構成の発光部及び受光部で構成される。尚、距離検出デバイス３１０は、把持された段部（第１段部１０１、第２段部１０２、第３段部１０３）の手指までの距離を検出するため、発光部のパワーが大きいものが好ましい。また、可視光以外に、赤外、近赤外、超音波等の公知の距離センサが使用可能である。

（多段入力ロータリスイッチ１の動作）
図４に示すように、多段入力ロータリスイッチ１の動作がスタートすると、まず、制御部３００の判断部により、回転操作部１００の第３段部１０３が把持されたかどうかを判断する。具体的には、図５（ａ）に示すように、第３段部１０３が把持された場合に基板２５０に搭載された距離検出デバイス３１０が検出する距離が（Ｄ０＋Ｄ１）に対応した出力信号であるかどうかで判断する（Ｓｔｅｐ１）。第３段部１０３が把持された場合の標準的な距離Ｄ１と図２に示すＤ０との和に対応する距離検出デバイス３１０の出力信号が、所定の閾値の範囲内にある場合に第３段部１０３が把持されたと判断する。所定の閾値の範囲内にない場合は、Ｓｔｅｐ３に移行する。

第３段部１０３が把持されたと判断された場合は、回転検出部２００の反射式エンコーダ２１０から回転操作部１００の回転角に応じたパルスがＥＣＵ４００から制御対象機器６００に出力される（Ｓｔｅｐ２）。

Ｓｔｅｐ３では、Ｓｔｅｐ１と同様に、制御部３００の判断部により、回転操作部１００の第２段部１０２が把持されたかどうかが判断される。具体的には、図５（ｂ）に示すように、第２段部１０２が把持された場合に基板２５０に搭載された距離検出デバイス３１０が検出する距離が（Ｄ０＋Ｄ２）に対応した出力信号であるかどうかで判断する。第２段部１０２が把持された場合の標準的な距離Ｄ２と図２に示すＤ０との和に対応する距離検出デバイス３１０の出力信号が、所定の閾値の範囲内にある場合に第２段部１０２が把持されたと判断する。所定の閾値の範囲内にない場合は、Ｓｔｅｐ５に移行する。

第２段部１０２が把持されたと判断された場合は、回転検出部２００の反射式エンコーダ２１０から回転操作部１００の回転角に応じたパルスがＥＣＵ４００から制御対象機器６００に出力される。ここで、ＥＣＵ４００から出力されるパルスは、第３段部１０３が把持された場合のパルス数よりも多く出力される。すなわち、第３段部１０３が把持されて回転される場合よりも第２段部１０２が把持されて回転される場合の方が、同じ回転角であっても大きく回転されたものとしてパルスが出力される。例えば、反射式エンコーダ２１０から出力されるパルスの５倍のパルスがＥＣＵ４００から制御対象機器６００に出力される（Ｓｔｅｐ４）。

Ｓｔｅｐ５では、Ｓｔｅｐ１、３と同様に、制御部３００の判断部により、回転操作部１００の第１段部１０１が把持されたかどうかが判断される。具体的には、図５（ｃ）に示すように、第１段部１０１が把持された場合に基板２５０に搭載された距離検出デバイス３１０が検出する距離が（Ｄ０＋Ｄ３）に対応した出力信号であるかどうかで判断する。第１段部１０１が把持された場合の標準的な距離Ｄ３と図２に示すＤ０との和に対応する距離検出デバイス３１０の出力信号が、所定の閾値の範囲内にある場合に第１段部１０１が把持されたと判断する。所定の閾値の範囲内にない場合は、Ｓｔｅｐ１に戻る。

第１段部１０１が把持されたと判断された場合は、回転検出部２００の反射式エンコーダ２１０から回転操作部１００の回転角に応じたパルスがＥＣＵ４００から制御対象機器６００に出力される。ここで、ＥＣＵ４００から出力されるパルスは、第２段部１０２が把持された場合のパルス数よりもさらに多く出力される。すなわち、第２段部１０２が把持されて回転される場合よりも第１段部１０１が把持されて回転される場合の方が、同じ回転角であってもさらに大きく回転されたものとしてパルスが出力される。例えば、反射式エンコーダ２１０から出力されるパルスの１０倍のパルスがＥＣＵ４００から制御対象機器６００に出力される（Ｓｔｅｐ６）。

上記のフローに従って、回転操作部１００の把持された段部に応じて制御対象機器６００が回転制御される（Ｓｔｅｐ７）。すなわち、第３段部１０３を指先で把持して回転操作部１００を回転させると細かい回転制御ができ、第２段部１０２を指で把持して回転操作部１００を回転させるとやや大きな回転制御ができ、第１段部１０１を手指全体で把持して回転操作部１００を回転させるとわずかな回転で大きな回転制御ができる。

（第１の実施の形態の効果）
本発明の第１の実施の形態によれば次のような効果を有する。
（１）ノブ形状の回転操作部１００に複数の段部、例えば、３つの段部が形成されているので、簡単な構造で複数の回転情報が得られる。特に、制御部３００の判断部により、いずれの位置の段部が把持されたかを検出・判断するので、１つの回転検出部２００でそれぞれの検出・判断の結果に対応した回転制御信号を出力できる。
（２）回転操作部１００を把持したまま、持ち替えがほとんどなく回転操作が可能となるので、操作性の向上が期待できる。
（３）本実施の形態では、第１段部１０１、第２段部１０２、第３段部１０３の順に、段部の直径が小さくなるよう設定された多段構成になっているので、直径の小さな操作者側に近い第３段部１０３を指先でつまんで回すと少しの回転制御ができ、一方、直径の大きな奥側の第１段部１０１を手指全体で把持して回すと大きな回転制御が可能であり、直感的に分かり易い回転操作が可能である。

（第１の実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチ１の適用例１）
図６は、多段入力ロータリスイッチ１をメニュー選択に適用した場合の動作を示す図である。予め、メニュー００１から００１ステップで多数のメニューが記憶部７００に記憶され、回転操作部１００の回転に応じてＥＣＵ４００から制御対象機器６００のメニュー選択を行なう。

本適用例では、図４のフローチャートにおいて、Ｓｔｅｐ４で１０倍のパルスを出力させるようにし、また、Ｓｔｅｐ６で１００倍のパルスを出力させるようにしている。直径の小さな第３段部１０３を回転させるとメニューはメニュー００１から１ステップ毎に選択されていく。一方、第２段部１０２を回転させるとメニューはメニュー００１から１０ステップ毎に選択されていき、直径の大きな第１段部１０１を回転させるとメニューはメニュー００１から１００ステップ毎に選択されていく。

従って、本実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチ１により回転操作によるメニュー選択性が向上し、また、直感的に分かり易い回転操作が可能となる。

（第１の実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチ１の適用例２）
図７は、多段入力ロータリスイッチ１を表示画面上の画像回転操作に適用した場合の動作を示す図である。予め、１°ごとに撮影された車両の画像データが記憶部７００に記憶され、回転操作部１００の回転に応じてＥＣＵ４００から画像の回転制御を行なう。

本適用例では、図４のフローチャートにおいて設定したように、Ｓｔｅｐ４で５倍のパルスを出力させるようにし、また、Ｓｔｅｐ６で１０倍のパルスを出力させるようにしている。従って、１パルスが回転角１°に対応した回転制御とすることにより、図７に示すように、第１段部１０１を回転させると車両の画像データは１０°ごとに回転し、第２段部１０２を回転させると車両の画像データは５°ごとに回転し、また、第３段部１０３を回転させると車両の画像データは１°ごとに回転して細かな回転制御ができる。

従って、本実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチ１により回転操作による回転操作性が向上し、また、直感的に分かり易い回転操作が可能となる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態は、いずれの位置の段部が把持されたかを検出・判断するのに距離検出デバイス３１０を用いたが、第２の実施の形態では、各段部に独立した導電部１１１，１１２，１１３を設けて構成している。

図８は、本発明の第２の実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチの断面図である。第１段部１０１、第２段部１０２、第３段部１０３にそれぞれ導電部１１１，１１２，１１３を設ける。各導電部は互いに電気的に独立であり、ぞれぞれ図示しないハーネス等で基板２５０上に設けられたタッチセンサに接続されている。タッチセンサは、例えば、公知の静電容量型のものが使用可能である。

本実施の形態では、図４のフローチャートにおいて、Ｓｔｅｐ１、Ｓｔｅｐ３、Ｓｔｅｐ５の判断をタッチセンサの出力に基づいて行い、第１段部１０１、第２段部１０２、第３段部１０３のいずれの段部が把持されたかを検出・判断する。その他の動作は第１の実施の形態と同様である。

（第２の実施の形態の効果）
本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加えて、タッチセンサの出力に基づいていずれの段部が把持されたかを検出・判断するので、検出・判断精度をさらに向上させることも可能となる。

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチの構成ブロック図である。 図２は、多段入力ロータリスイッチの断面図である。 図３は、距離検出部の具体的構成を示す構成図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチのフローチャートである。 図５（ａ）〜（ｃ）は、回転操作部を手指で把持する３つの場合をそれぞれ示す側面図である。 図６は、多段入力ロータリスイッチ１をメニュー選択に適用した場合の動作を示す図である。 図７は、多段入力ロータリスイッチ１を表示画面上の画像操作に適用した場合の動作を示す図である。 図８は、本発明の第２の実施の形態に係る多段入力ロータリスイッチの断面図である。

符号の説明

１…多段入力ロータリスイッチ、１００…回転操作部、１０１…第１段部、１０２…第２段部、１０３…第３段部、１１１，１１２，１１３…導電部、２００…回転検出部、２１０…反射式エンコーダ、２２０…反射パターン、２２１…反射部、２２２…非反射部、２３０…光デバイス、２３１…発光部、２３２…受光部、２４０…ベース、２５０…基板、２６０…回転ガイド、３００…制御部、３１０…距離検出デバイス、５１０…ＲＯＭ、５２０…ＲＡＭ、６００…制御対象機器、７００…記憶部

Claims (3)

1. 回転軸方向に複数の段部を有し、前記段部を手指で把持して回転操作する回転操作部と、
   前記回転操作部を回転可能に支持し、前記回転操作部の回転角度を検出する回転検出部と、
   前記回転操作部の前記複数の段部のうち、いずれの位置の段部が把持されたかを検出・判断し、前記検出・判断の結果により回転制御角に対応した回転制御信号を出力する制御部と、
   を有することを特徴とする多段入力ロータリスイッチ。
2. 前記検出・判断部は、把持された前記段部の手指までの距離を検出し、前記検出された距離に基づいて前記把持された前記段部を判断する判断部を有することを特徴とする請求項１に記載の多段入力ロータリスイッチ。
3. 前記回転操作部は、操作者側に近い段部ほど前記把持する段部の直径が小さく設定され、かつ、前記制御部から出力される前記回転制御角が小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の多段入力ロータリスイッチ。

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