JP2014099254A

JP2014099254A - 入力装置

Info

Publication number: JP2014099254A
Application number: JP2012249016A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tachihata; 直樹立畠; Noribumi Sada; 紀文佐田; Takaya Nakamura; 孝也中村; Takuma Betsushi; 琢磨別司
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-05-29

Abstract

【課題】主に自動車内の各種電子機器の操作に用いられる入力装置に関し、使い易く、確実な操作の可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】回転操作型電子部品１の操作軸３に上下動可能に操作体１５を装着すると共に、この操作体１５の外周に複数の電極１８Ａ〜１８Ｄや電極１９Ａ〜１９Ｄが形成されたタッチパネル１６を設け、制御手段２３がタッチパネル１６の静電容量の変化に応じて駆動手段２０を駆動して、操作体１５を上下動させることによって、操作していない状態では操作体１５が下方へ移動し、カバー１１上面から突出していないため、誤操作を防ぐことができると共に、指を近づけると操作体１５がカバー１１上面から突出して、容易に操作が行えるため、使い易く、確実な操作の可能な入力装置を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に自動車内の各種電子機器の操作に用いられる入力装置に関するものである。

近年、車室内のインストルメントパネルやコンソールボックス等に、押圧操作型あるいは回転操作型等の様々な入力装置を設け、これによって車室内のオーディオやエアコン等の各種電子機器の操作を行うものが増えており、使い易く、確実な操作の可能なものが求められている。

このような従来の入力装置について、図４を用いて説明する。

図４は従来の入力装置の断面図であり、同図において、１はエンコーダや可変抵抗器等の回転操作型電子部品で、絶縁樹脂製の上ケース２上面から操作軸３が回転可能に突出すると共に、絶縁樹脂製の下ケース４内底面には複数の固定接点５が植設され、この固定接点５に操作軸３下面に装着され、やや撓んだ状態の可動接点６の端部が弾接している。

そして、７は略円筒状で絶縁樹脂製の操作体、８は上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板で、配線基板８上面に回転操作型電子部品１が実装装着されると共に、操作体７が回転操作型電子部品１上面に突出した操作軸３に装着されている。

また、９はプッシュスイッチで、筐体９Ａ内には可動接点や固定接点（図示せず）によって、スイッチ接点が形成されると共に、配線基板８上面に実装装着され、筐体９Ａ上面から突出した押圧軸９Ｂ上面には、押釦１０下面に延出形成された押圧突起１０Ａ下端が当接している。

さらに、１１は略箱型で絶縁樹脂製のカバーで、このカバー１１が配線基板８や回転操作型電子部品１、プッシュスイッチ９を覆うと共に、カバー１１上面の複数の開口孔から操作体７や押釦１０上端が突出して、入力装置が構成されている。

そして、このように構成された入力装置が操作体７や押釦１０を手前に突出させて、例えば車室内のインストルメントパネル等に装着されると共に、回転操作型電子部品１やプッシュスイッチ９がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、自動車の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、回転操作型電子部品１の操作体７を指でつまんで回転操作すると、操作軸３下面の可動接点６端部が固定接点５上を弾接摺動して、複数の固定接点５の電気的接離、あるいは抵抗値が変化して、この電気信号が車両の電子回路へ出力され、例えば、オーディオの音量の増減や、あるいはエアコンの温度の切換え等の操作が行なわれる。

また、押釦１０を指で押圧操作すると、下面の押圧突起１０Ａ下端が押圧軸９Ｂを押圧して、プッシュスイッチ９のスイッチ接点の電気的接離が行われ、この電気信号が電子回路へ出力されて、例えば、オーディオやエアコンの電源の入／切等の操作が行なわれる。

つまり、インストルメントパネル等の、運転者の手の届く箇所に入力装置を配置し、この操作体７の回転操作や押釦１０の押圧操作によって、回転操作型電子部品１やプッシュスイッチ９を操作することで、車両内の様々な機器の操作を容易に行えるように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００９−２５９６１８号公報

しかしながら、上記従来の入力装置においては、指での回転操作が可能なように、回転操作型電子部品１の操作体７がカバー１１上面から常に１０ｍｍ前後突出しているため、プッシュスイッチ９の押釦１０等を操作する際に、誤って操作体７に触れてしまい、これが回転して誤操作が生じてしまう場合があるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、使い易く、確実な操作の可能な入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、回転操作型電子部品の操作軸に上下動可能に操作体を装着すると共に、この操作体の外周に複数の電極が形成されたタッチパネルを設け、制御手段がタッチパネルの静電容量の変化に応じて駆動手段を駆動して、操作体を上下動させるようにして入力装置を構成したものであり、操作していない状態では操作体が下方へ移動し、カバー上面から突出していないため、誤操作を防ぐことができると共に、指を近づけると操作体がカバー上面から突出して、容易に操作が行えるため、使い易く、確実な操作の可能な入力装置を得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、使い易く、確実な操作の可能な入力装置を実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態による入力装置の断面図同断面図同平面図従来の入力装置の断面図

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。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による入力装置の断面図であり、同図において、１はエンコーダや可変抵抗器等の回転操作型電子部品で、ポリカーボネート等の絶縁樹脂製の上ケース２上面から、操作軸３が回転可能に突出すると共に、絶縁樹脂製の下ケース４内底面には、カーボン等の抵抗体または銅合金等の導電金属製の複数の固定接点５が植設され、この固定接点５に操作軸３下面に装着され、やや撓んだ状態の銅合金等の導電金属製の可動接点６の端部が弾接している。

そして、１５は略円筒状でＡＢＳ等の絶縁樹脂製の操作体、８は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面に銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板８上面に、回転操作型電子部品１が実装装着されると共に、操作体１５が回転操作型電子部品１上面に突出した操作軸３に、上下動可能に装着されている。

また、１６はタッチパネルで、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルム状、またはアクリル等の板状の基材１７の下面には、図３（ａ）の平面図に示すように、操作体１５が挿通する貫通孔１７Ａ外周の内方に、略矩形状で酸化インジウム錫や銀、カーボン等の複数の電極１８Ａ〜１８Ｄが、外方には同じく電極１９Ａ〜１９Ｄが所定の間隔で対向して形成されている。

さらに、２０は駆動手段で、配線基板８上面に実装装着されたモータ２１と、この回転軸に装着された略コの字状で絶縁樹脂製のカム２２から形成されると共に、右端上方のアーム２２Ａが操作体１５下端外周の、リブ１５Ａ上面に当接している。

また、２３はマイコン等の制御手段で、配線基板８上面に実装装着されると共に、この制御手段２３に配線パターン等を介して、タッチパネル１６の電極１８Ａ〜１８Ｄと電極１９Ａ〜１９Ｄ、モータ２１が電気的に接続されている。

そして、９はプッシュスイッチで、筐体９Ａ内には可動接点や固定接点（図示せず）によって、スイッチ接点が形成されると共に、配線基板８上面に実装装着され、筐体９Ａ上面から突出した押圧軸９Ｂ上面には、押釦１０下面に延出形成された押圧突起１０Ａ下端が当接している。

さらに、１１は略箱型でポリカーボネートやＡＢＳ等の絶縁樹脂製のカバーで、このカバー１１が配線基板８や回転操作型電子部品１、プッシュスイッチ９等を覆うと共に、操作体１５外周のカバー１１下面にタッチパネル１６が装着され、カバー１１上面の開口孔から押釦１０上端が突出し、操作体１５は開口孔内に収納されて、入力装置が構成されている。

そして、このように構成された入力装置が操作体１５や押釦１０を手前にして、例えば車室内のインストルメントパネル等に装着されると共に、回転操作型電子部品１やプッシュスイッチ９、制御手段２３がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、自動車の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、制御手段２３から電極１８Ａ〜１８Ｄと電極１９Ａ〜１９Ｄへ電圧が印加された状態で、回転操作型電子部品１の操作体１５に指を近づけると、先ず操作体１５外周のタッチパネル１６の、外方の電極１９Ａと１９Ｃ間、及び電極１９Ｂと１９Ｄ間の静電容量が変化するため、これによって操作体１５に指が近づいたことを制御手段２３が検出する。

そして、さらに操作体１５に指を近づけると、操作体１５外周の内方の電極１８Ａと１８Ｃ間、及び電極１８Ｂと１８Ｄ間の静電容量も変化するため、これによって指がさらに接近したことを制御手段２３が検出し、駆動手段２０を駆動、つまりモータ２１を反時計方向へ回転させる。

このため、モータ２１の回転軸に装着されたカム２２が回動し、図２の断面図に示すように、右端下方のアーム２２Ｂが操作体１５下端外周のリブ１５Ａ下面を押圧し、回転操作型電子部品１の操作軸３に上下動可能に装着された操作体１５が上方へ移動して、操作体１５上端がカバー１１上面の開口孔から突出する。

そして、このカバー１１上面から突出した操作体１５を指でつまんで回転操作すると、操作軸３下面の可動接点６端部が固定接点５上を弾接摺動して、複数の固定接点５の電気的接離、あるいは抵抗値が変化して、この電気信号が車両の電子回路へ出力され、例えば、オーディオの音量の増減や、あるいはエアコンの温度の切換え等の操作が行なわれる。

また、操作体１５から指を離し遠ざけると、先ず操作体１５外周の内方の電極１８Ａと１８Ｃ間、及び電極１８Ｂと１８Ｄ間の静電容量が変化した後、さらに指を遠ざけると、外方の電極１９Ａと１９Ｃ間、及び電極１９Ｂと１９Ｄ間の静電容量も変化するため、これによって指が操作体１５から離れたことを制御手段２３が検出する。

そして、外方の電極１９Ａ〜１９Ｄによって指が完全に遠ざかったことを検出すると、制御手段２３が駆動手段２０を上記とは逆方向に駆動、つまりモータ２１を時計方向へ回転させるため、カム２２が回動して右端上方のアーム２２Ａが操作体１５のリブ１５Ａ上面を押圧し、操作体１５が下方へ移動して、図１に示したような、操作体１５がカバー１１の開口孔内に収納された状態となる。

なお、この時、操作体１５への指の接近を検出する場合には、操作体１５外周に対向して設けられた、外方の電極１９Ａ〜１９Ｄ間の静電容量の変化を検出した後、内方の電極１８Ａ〜１８Ｄ間の静電容量も変化したことを検出してから、制御手段２３が駆動手段２０を駆動して、操作体１５を上方へ移動させることで、誤差がなく確実に指の接近を検出することができるようになっている。

さらに、これとは逆に、指が離れたことを検出する場合には、内方の電極１８Ａ〜１８Ｄではなく、外方の電極１９Ａ〜１９Ｄによって検出を行うことで、指が完全に遠ざかった場合にのみ、制御手段２３が駆動手段２０を駆動して、操作体１５を下方へ移動させるように形成されている。

すなわち、操作体１５を回転操作している間や、指を操作体１５から少し離した状態では、操作体１５の上下動が行われないように構成されている。

つまり、インストルメントパネル等の、運転者の手の届く箇所に入力装置を配置し、この操作体１５の回転操作や押釦１０の押圧操作によって、回転操作型電子部品１やプッシュスイッチ９を操作することで、車両内の様々な機器の操作を容易に行えるように構成されている。

そして、本発明においては、操作体１５外周に形成されたタッチパネル１６の、複数の電極１８Ａ〜１８Ｄと電極１９Ａ〜１９Ｄによって、制御手段２３が操作体１５への指の接近や離れたことを検出し、これに応じて操作体１５を上下動させることで、プッシュスイッチ９の押釦１０等を操作する際に、誤って操作体１５に触れ、誤操作が生じてしまうことを防ぐことが可能なようになっている。

すなわち、回転操作型電子部品１の操作軸３に、操作体１５を上下動可能に装着すると共に、操作体１５外周のタッチパネル１６の電極１８Ａ〜１８Ｄと電極１９Ａ〜１９Ｄの、静電容量の変化を制御手段２３が検出し、指が近づいた場合には操作体１５を上方へ移動してカバー１１上面から突出させ、指が遠ざかった場合には操作体１５を下方へ移動して開口孔内に収納することによって、誤操作を防ぎ、容易で確実に操作体１５の操作が行えるように構成されている。

さらに、操作体１５外周の内方に複数の電極１８Ａ〜１８Ｄを、外方に電極１９Ａ〜１９Ｄを所定の間隔で対向して形成し、操作体１５への指の接近を検出する場合には、内方の電極１８Ａ〜１８Ｄ間の静電容量も変化したことを検出してから、制御手段２３が駆動手段２０を駆動して操作体１５を上方へ移動させ、指が離れたことを検出する場合には、外方の電極１９Ａ〜１９Ｄによって指が完全に遠ざかったことを検出してから、操作体１５を下方へ移動させることで、誤差がなく確実に指の接近を検出できると共に、操作体１５の誤った上下動が行われないようになっている。

なお、以上の説明では、タッチパネル１６の基材１７下面に、略矩形状の複数の電極１８Ａ〜１８Ｄと電極１９Ａ〜１９Ｄを設けた構成について説明したが、図３（ｂ）に示すように、貫通孔１７Ａ外周の内方に略円弧状の一対の電極１８Ｅと１８Ｆを、外方に同じく電極１９Ｅと１９Ｆを所定の間隔で対向して設けた構成や、その他、様々な形状に複数の電極を形成した構成としても、本発明の実施は可能である。

また、以上の説明では、モータ２１と、この回転軸に装着されたカム２２によって、駆動手段２０を形成した構成について説明したが、複数の歯車を噛合させ、これらの回転や移動によって操作体１５を上下動させる構成や、あるいはカムと歯車を組み合わせて駆動手段を形成した構成としてもよい。

さらに、回転操作型電子部品１の構成を、操作軸３の回転操作によって可動接点６が固定接点５上を弾接摺動し、複数の固定接点５の電気的接離、あるいは抵抗値が変化するものとして説明したが、この他にも磁石とホール素子を用いた磁気式のものや、発光ダイオード等を用いた光式のもの等、様々な回転操作型電子部品を用いた構成としても、本発明の実施は可能である。

また、制御手段２３が操作体１５への指の接近を検出していない間は、制御手段２３から電極１８Ａ〜１８Ｄや電極１９Ａ〜１９Ｄへ、間欠的に電圧を印加することで、省電力化を図ることも可能となる。

このように本実施の形態によれば、回転操作型電子部品１の操作軸３に上下動可能に操作体１５を装着すると共に、この操作体１５の外周に複数の電極１８Ａ〜１８Ｄや電極１９Ａ〜１９Ｄが形成されたタッチパネル１６を設け、制御手段２３がタッチパネル１６の静電容量の変化に応じて駆動手段２０を駆動して、操作体１５を上下動させることによって、操作していない状態では操作体１５が下方へ移動し、カバー１１上面から突出していないため、誤操作を防ぐことができると共に、指を近づけると操作体１５がカバー１１上面から突出して、容易に操作が行えるため、使い易く、確実な操作の可能な入力装置を得ることができるものである。

本発明による入力装置は、使い易く、確実な操作の可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に自動車の各種電子機器の操作用として有用である。

１回転操作型電子部品
２上ケース
３操作軸
４下ケース
５固定接点
６可動接点
８配線基板
９プッシュスイッチ
９Ａ筐体
９Ｂ押圧軸
１０押釦
１０Ａ押圧突起
１１カバー
１５操作体
１５Ａリブ
１６タッチパネル
１７基材
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅ、１８Ｆ電極
１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ、１９Ｅ、１９Ｆ電極
２０駆動手段
２１モータ
２２カム
２２Ａ、２２Ｂアーム
２３制御手段

Claims

上面に操作軸が回転可能に突出した回転操作型電子部品と、上記操作軸に上下動可能に装着された操作体と、この操作体の外周に複数の電極が形成されたタッチパネルと、上記操作体を上下動させる駆動手段と、上記タッチパネルと駆動手段に接続された制御手段からなり、上記制御手段が上記タッチパネルの静電容量の変化を検出すると共に、これに応じて上記駆動手段を駆動して上記操作体を上下動させる入力装置。