JP2016100313A - 複合操作型スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性や操作感触の低下を抑制でき、省スペース化に適した複合操作型スイッチ装置を提供する。【解決手段】筐体１０と、保持部材２０と、操作部材３０と、押圧操作を検出するための押圧検出部７０と、回転操作を検出するための回転検出部８０とを備えた複合操作型スイッチ装置１であって、回転検出部８０は、基板５０上に実装された発光素子８１及び受光素子８２と、保持部材２０に保持された導光体８３と、複数のスリット８４ａが形成された回転板８４とを有し、導光体８３は、発光素子８１からの光が入光する入光部と、受光素子８２に光を出光する出光部と、入光部から出光部に光を導く光路とを有し、回転板８４は、スリット８４ａが光路の途中を横切るように、保持部材２０に保持されている。【選択図】図３

Description

本発明は、複合操作型スイッチ装置に関し、特に、押圧操作及び回転操作に対応した複合操作型スイッチ装置に関する。

近年、携帯型電子機器や車載電子機器等の入力装置として、操作者からの押圧操作及び回転操作に対応した複合操作型スイッチ装置が実用化されている。従来の複合操作型スイッチ装置に関しては、特許文献１等が開示されている。以下、従来の複合操作型スイッチ装置の構成について、図１１を用いて説明する。図１１は、従来の複合操作型スイッチ装置の構成を示す説明図であり、特許文献１に係る従来の複合操作型スイッチ装置であるプッシュオンスイッチ付回転型エンコーダ１２１（複合操作型スイッチ装置）の構成を示している。図１１（ａ）は、プッシュオンスイッチ付回転型エンコーダ１２１を前から見た部分断面図であり、図１１（ｂ）は、プッシュオンスイッチ付回転型エンコーダ１２１を前から見た断面図である。

特許文献１に係るプッシュオンスイッチ付回転型エンコーダ１２１は、図１１に示すように、基台部１２３（基板）と、基台部１２３に回動可能に支持された枠体１２４（保持部材）と、枠体１２４に回転可能に保持された円柱状操作つまみ１２５（操作部材）と、枠体１２４の下向への移動を検出するプッシュオンスイッチ１２２（押圧検出部）と、円柱状操作つまみ１２５の回転を検出する回転型エンコーダ部１２７（回転検出部）と、外部回路と接続される接続用端子１４７が形成された接点ブロック１２８と、回転型エンコーダ部１２７と接点ブロック１２８とを連結する連結部材である連結板１４６とを備えている。

枠体１２４はコの字形体１３７と板状体１２６とで構成され、前端部１３４と左端部１３９と右端部１３８とを有している。円柱状操作つまみ１２５は、枠体１２４に回転可能に保持されると共に、上端部側が枠体１２４から上側に露出し、操作者からの押圧操作と回転操作とを受け付けている。そして、枠体１２４の前端部１３４側が、押圧操作に対応して回動し、円柱状操作つまみ１２５と共に下方へ移動するようになっている。また、円柱状操作つまみ１２５が、回転操作に対応して、枠体１２４の左端部１３９側から右端部１３８側に延びる軸１４０を中心に回転するようになっている。

プッシュオンスイッチ１２２は、基台部１２３の上面の所定の位置に配設された固定接点１２９と、固定接点１２９と接離可能な可動接点１３０と、可動接点１３０の上面を覆う可撓性フィルム１３１とを有して構成される。そして、プッシュオンスイッチ１２２は、固定接点１２９と可動接点１３０との接離を利用して、枠体１２４の下向への移動を検出している。

回転型エンコーダ部１２７は、円柱状操作つまみ１２５の一方の端部１２５Ｃに配設され、円柱状操作つまみ１２５と連動して回転する回転体１４１と、回転体１４１の外側面に配設された放射状接点板１４２と、枠体１２４側に配設された弾性接点１４３とを有して構成される。そして、回転型エンコーダ部１２７は、円柱状操作つまみ１２５の回転と連動して回転する可動接点である放射状接点板１４２と、枠体１２４側に配設された固定接点である弾性接点１４３との弾接摺動を利用して回転方向に合わせた電気信号（パルス信号）を発生させ、それによって円柱状操作つまみ１２５の回転を検出している。

連結板１４６と接点ブロック１２８とは、回転型エンコーダ部１２７と隣接するように回転型エンコーダ部１２７の横に配置されている。連結板１４６は、可撓性を有した金属板を用いて形成され、枠体１２４と接点ブロック１２８とを連結すると共に、枠体１２４側に配設された弾性接点１４３と接点ブロック１２８の接続用端子１４７とを接続している。また、連結板１４６は、自身が撓むことによって枠体１２４の下方への移動を可能としている。接点ブロック１２８は、基台部１２３に保持されている。そして、接続用端子１４７は、回転型エンコーダ部１２７が発生させた電気信号を弾性接点１４３から図示しない外部回路に伝達している。

特開２０００−１９５３８８号公報

特許文献１に係るプッシュオンスイッチ付回転型エンコーダ１２１では、回転型エンコーダ部１２７は、可動接点である放射状接点板１４２と固定接点である弾性接点１４３との弾接摺動を利用して、円柱状操作つまみ１２５の回転を検出しているので、摩耗によって放射状接点板１４２と弾性接点１４３との間で接触不良が発生する可能性が有り、回転型エンコーダ部１２７の信頼性を低下させる要因となっていた。

また、プッシュオンスイッチ付回転型エンコーダ１２１では、連結板１４６が枠体１２４と接点ブロック１２８とを連結し、連結板１４６が撓むことによって枠体１２４の下方への移動を可能としている。そのため、押圧操作に対応して枠体１２４が下方へ移動する際に、連結板１４６の撓みによる反発力が加わって、押圧操作時の操作感触に影響を及ぼす可能性が有り、操作感触を低下させる要因となっていた。

また、プッシュオンスイッチ付回転型エンコーダ１２１では、連結板１４６と接点ブロック１２８とは、回転型エンコーダ部１２７と隣接するように回転型エンコーダ部１２７の横に配置されている。そのため、プッシュオンスイッチ付回転型エンコーダ１２１を電子機器に配設する際に、電子機器に対する占有面積が大きくなり易く、省スペース化を阻害する要因となっていた。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、信頼性や操作感触の低下を抑制でき、省スペース化に適した複合操作型スイッチ装置を提供することにある。

この課題を解決するために、請求項１に記載の複合操作型スイッチ装置は、筐体と、前記筐体に上下方向に移動可能に支持された保持部材と、前記保持部材に回転可能に保持され、少なくとも一部が前記保持部材から露出して押圧操作及び回転操作を受け付ける操作部材と、前記押圧操作を検出するための押圧検出部と、前記回転操作を検出するための回転検出部とを備えた複合操作型スイッチ装置であって、前記回転検出部は、前記保持部材の外部に配設された基板上に、前記押圧検出部と共に実装された発光素子及び受光素子と、前記発光素子及び前記受光素子と離間するように、前記保持部材に保持された導光体と、複数のスリットが形成され、前記操作部材と連動して回転する回転板とを有し、前記導光体は、前記発光素子と対向する位置に形成され、前記発光素子からの光が入光する入光部と、前記受光素子と対向する位置に形成され、前記受光素子に光を出光する出光部と、前記入光部から前記出光部に光を導く光路とを有し、前記回転板は、回転に伴って前記スリットが前記光路の途中を横切るように、前記保持部材に保持されていることを特徴とする。

この構成の複合操作型スイッチ装置では、回転検出用の可動接点と固定接点とを弾性摺動させて操作部材への回転操作を検出するのではなく、発光素子から導光体を介して受光素子側に伝送される光を利用して、操作部材への回転操作を非接触で検出することができる。そのため、回転検出用の可動接点や固定接点は不要となり、可動接点と固定接点との接触不良による信頼性の低下を防ぐことができる。しかも、発光素子及び受光素子は、保持部材の外部に配設された基板上に実装されているので、保持部材と基板とを連結して保持部材側から基板側に電気信号を伝達する必要も無くなり、保持部材と基板とを連結することに伴う押圧操作時の操作感触の低下を防ぐことができる。そして、保持部材と基板とを連結するための部材を、保持部材と隣接して配設する必要も無くなり、省スペース化が容易になる。

請求項２に記載の複合操作型スイッチ装置は、前記回転検出部は、第１パルス信号を発生させる第１受光素子と、第２パルス信号を発生させる第２受光素子とからなる２つの前記受光素子を有し、前記導光体は、前記第１受光素子と対向する位置に形成された第１出光部と、前記第２受光素子と対向する位置に形成された第２出光部とからなる２つの前記出光部と、前記入光部から前記第１出光部に光を導く第１光路と、前記入光部から前記第２出光部に光を導く第２光路とからなる２つの前記光路とを有し、前記第１光路と前記第２光路とは、前記スリットが前記第１光路の途中と前記第２光路の途中とを異なるタイミングで横切るように形成されていることを特徴とする。

この構成の複合操作型スイッチ装置では、スリットが第１光路と第２光路とを異なるタイミングで横切る。そのため、第１受光素子の受光タイミングと第２受光素子の受光タイミングとを異なるタイミングとし、第１パルス信号と第２パルス信号とを異なるタイミングで発生させることができる。そして、回転板の回転量に対して発生タイミングの異なる第１パルス信号と第２パルス信号とを用いることによって、回転板の回転方向及び回転量を精度良く検出することができるようになる。その結果、回転操作の検出精度を高めることができる。しかも、発光素子と導光体とは１つで良いので、発光素子と導光体と受光素子とを２つずつ配設する場合と比較して構成を簡単にでき、複合操作型スイッチ装置の組立性を良くすることができる。

請求項３に記載の複合操作型スイッチ装置は、前記複数のスリットは、前記回転板の回転方向に沿って、所定の角度毎に等間隔に並ぶように配置され、前記第１光路と前記第２光路とは、前記第１パルス信号の発生タイミングと前記第２パルス信号の発生タイミングとのずれ幅に対応する前記回転板の回転角度が、前記所定の角度の１／４の角度と一致し、前記第１パルス信号及び前記第２パルス信号のパルス幅に対応する前記回転板の回転角度が、前記所定の角度の１／２の角度と一致するように形成されていることを特徴とする。

この構成の複合操作型スイッチ装置では、複数のスリットは、回転板の回転方向に沿って、所定の角度毎に等間隔に並ぶように配置されている。そして、第１光路と第２光路とは、第１パルス信号の発生タイミングと第２パルス信号の発生タイミングとのずれ幅に対応する回転板の回転角度が、所定の角度の１／４の角度と一致し、第１パルス信号及び第２パルス信号のパルス幅に対応する回転板の回転角度が、所定の角度の１／２の角度と一致するように形成されている。そのため、回転板が所定の角度の１／４の角度だけ回転する度に、第１パルス信号と第２パルス信号とのうちの少なくとも一方を変化させることができ、回転板の回転方向及び回転量の検出に適した信号とすることができる。

請求項４に記載の複合操作型スイッチ装置は、前記操作部材の回転動作を前記回転板に伝達する伝達機構を更に備え、前記伝達機構は、複数の歯車からなり、前記複数の歯車のうち少なくとも１組は、内歯歯車と外歯歯車の組み合わせであることを特徴とする。

この構成の複合操作型スイッチ装置では、伝達機構は、第１歯車と第２歯車と第３歯車とからなる３つの歯車を有している。このように、３つの歯車を用いて操作部材から回転板に回転動作を伝達することによって、操作部材の回転量に対する回転板の回転量を変化させ易くなる。そして、例えば、操作部材の回転量に対して回転板の回転量を増幅し、回転板の回転方向及び回転量の検出精度を更に高めることができる。しかも、３つの歯車のうちの１組である第１歯車と第２歯車との組み合わせは、内歯歯車と外歯歯車の組み合わせである。このように、３つの歯車のうちの１組を内歯歯車と外歯歯車の組み合わせとすることによって、全ての歯車を外歯歯車と外歯歯車の組み合わせとする場合と比較して、歯車の厚さが増大するのるを抑制しつつ、３つの歯車を近接させることができるようになり、伝達機構を小型化し易くなる。

本発明によれば、信頼性や操作感触の低下を抑制でき、省スペース化に適した複合操作型スイッチ装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置の外観を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置の外観と操作の方向とを示す説明図である。 本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置の第１の断面模式図である。 本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置の第２の断面模式図である。 本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置の第３の断面模式図である。 本発明の実施形態に係る導光体の構造を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る回転板の構造を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る押圧操作に対応した動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る回転操作に対応した動作を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る回転検出用の信号を示す説明図である。 従来の複合操作型スイッチ装置の構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図１ないし図１０を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置の外観を示す説明図である。図１（ａ）は、複合操作型スイッチ装置１を上から見た場合の模式図であり、図１（ｂ）は、複合操作型スイッチ装置１を左から見た場合の模式図である。図２は、本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置の外観と操作の方向とを示す説明図である。図２（ａ）は、複合操作型スイッチ装置１を前から見た場合の模式図であり、操作部材３０に対する押圧操作の方向を示している。図２（ｂ）は、複合操作型スイッチ装置１を前から見た場合の模式図であり、操作部材３０に対する回転操作の方向を示している。

図３は、本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置の第１の断面模式図であり、図１（ａ）のＡ１−Ａ１断面に対応した複合操作型スイッチ装置１の断面模式図となっている。図４は、本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置の第２の断面模式図であり、図１（ｂ）のＡ２−Ａ２断面に対応した複合操作型スイッチ装置１の断面模式図となっている。図５は、本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置の第３の断面模式図であり、図１（ｂ）のＡ３−Ａ３断面に対応した複合操作型スイッチ装置１の断面模式図となっている。

図６は、本発明の実施形態に係る導光体の構造を示す説明図である。図６（ａ）は、導光体８３を上から見た場合の模式図であり、図６（ｂ）は、導光体８３を左から見た場合の模式図である。図７は、本発明の実施形態に係る回転板の構造を示す説明図である。図７（ａ）は、回転板８４を左から見た場合の模式図であり、図７（ｂ）は、回転板８４を前から見た場合の模式図である。

図８は、本発明の実施形態に係る押圧操作に対応した動作を示す説明図である。図８（ａ）は、押圧操作前の保持部材２０とスイッチ７１とを前から見た場合の状態を示し、図８（ｂ）は、押圧操作時の保持部材２０とスイッチ７１とを前から見た場合の状態を示している。図９は、本発明の実施形態に係る回転操作に対応した動作を示す説明図である。図９（ａ）は、回転操作前の回転板８４を前から見た場合の状態を示し、図９（ｂ）は、回転操作時の回転板８４を前から見た場合の状態を示している。図１０は、本発明の実施形態に係る回転検出用の信号を示す説明図である。図１０（ａ）は、第１受光素子８２ａが出力する第１パルス信号を示し、図１０（ｂ）は、第２受光素子８２ｂが出力する第２パルス信号を示している。図１０において、横軸は回転角度であり、縦軸は電圧である。

尚、各図における方向は、Ｘ１を左、Ｘ２を右、Ｙ１を前、Ｙ２を後、Ｚ１を上、Ｚ２を下とする。また、各図における操作部材３０及び回転部材４０の回転については、前から見て時計方向の回転を時計方向の回転とし、前から見て反時計方向の回転を反時計方向の回転とする。また、図３及び図４では、第１歯車６１の外歯と、第２歯車６２の外歯と、第３歯車６３の内歯及び外歯とを省略している。

まず、本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置１の構成について、図１ないし図６を用いて説明する。本発明の実施形態に係る複合操作型スイッチ装置１は、操作者からの押圧操作及び回転操作に対応した複合操作型スイッチ装置であり、携帯型電子機器や車載電子機器等の入力装置として使用される。複合操作型スイッチ装置１は、図１ないし図５に示すように、筐体１０と、保持部材２０と、操作部材３０と、回転部材４０と、基板５０と、伝達機構６０と、押圧検出部７０と、回転検出部８０とを備えている。

筐体１０は、図１及び図２に示すように、略直方体の箱状の部材である。筐体１０には、図３ないし図５に示すように、下方に凹となる略直方体の凹部である第１収容部１１が形成されている。第１収容部１１には、保持部材２０の下部が収容され、第１収容部１１の底面１２には、基板５０が配設される。

保持部材２０は、図１に示すように、保持部材２０の前部となる第１保持部材２１と、保持部材２０の後部となる第２保持部材２２とを組み合わせて形成される。保持部材２０の下部は、図３ないし図５に示すように、略直方体の箱状の部分となっており、下方に凹となる略直方体の凹部である第２収容部２３が形成されている。そして、保持部材２０の下部は、筐体１０の第１収容部１１に収容され、第１収容部１１の内壁によって上下方向に移動可能に支持されている。保持部材２０の下端部の前寄りの位置には、下方に突出する凸部である押圧部２４が形成されている。

また、保持部材２０の上部には、図３ないし図５に示すように、筒状部２５と、軸部２６とが形成されている。筒状部２５は、前後方向に延びる仮想線Ｌ１を軸心とする円筒状の部分であり、軸部２６は、筒状部２５と軸心を共有するように筒状部２５の前端部から前方に延出する円柱状の部分である。軸部２６の前端部は、保持部材２０の前端部の所定の位置に形成された貫通孔に嵌め込まれて固定されている。

操作部材３０は、図３及び図５に示すように、保持部材２０の筒状部２５と軸心を共有する円筒状の部材である。操作部材３０の外周面は操作面３１となっており、操作面３１の少なくとも一部（上端部側）は、保持部材２０から露出して操作者からの押圧操作及び回転操作を受け付けている。操作部材３０の内周面で囲まれた空間には、保持部材２０の筒状部２５が挿入されている。そして、操作部材３０は、仮想線Ｌ１を軸心として時計方向及び反時計方向に回転可能に保持部材２０の筒状部２５に保持されている。

また、前述したように、保持部材２０は、筐体１０に上下方向に移動可能に支持されており、操作部材３０を下方に押圧することによって、操作部材３０が保持部材２０と共に下方に移動するようになっている。操作部材３０は、このようにして、操作者からの下方への押圧操作及び仮想線Ｌ１を軸心とした回転操作を受け付けている。尚、操作部材３０には、操作部材３０と軸心を共有する第１歯車６１が、操作部材３０と一体で形成されている。

回転部材４０は、図３ないし図５に示すように、仮想線Ｌ１の下方に位置して前後方向に延びる仮想線Ｌ２を軸心とする細長い円柱状の部材である。回転部材４０は、保持部材２０の第２収容部２３に収容されると共に、前端部と後端部とが第２収容部２３の内壁に形成された凹部に嵌め込まれている。そして、回転部材４０は、仮想線Ｌ２を軸心として時計方向及び反時計方向に回転可能に保持部材２０に保持されている。尚、回転部材４０には、回転部材４０と軸心を共有する第２歯車６２と回転板８４とが、回転部材４０と一体で形成されている。

基板５０は、図３ないし図５に示すように、上面５１と下面５２と有する配線基板である。基板５０は、保持部材２０の下側（保持部材２０の外部）に位置するように筐体１０の底面１２に配設され、ねじ止め等の方法で筐体１０に固定されている。基板５０の下面５２の所定の位置には、図示しない各種の電子部品が実装されて検出回路８５等の電子回路を形成している。

伝達機構６０は、図３及び図４に示すように、第１歯車６１と、第２歯車６２と、第３歯車６３とを有して構成される。第１歯車６１は、操作部材３０と軸心を共有するように操作部材３０と一体で形成された外歯歯車であり、操作部材３０と共に回転する。第２歯車６２は、回転部材４０と軸心を共有するように回転部材４０と一体で形成された外歯歯車であり、回転部材４０と共に回転する。

第３歯車６３は、保持部材２０の前端部に回転可能に保持された両歯の歯車であり、第１歯車６１の外歯と噛み合う内歯と、第２歯車６２の外歯と噛み合う外歯とを有している。そして、第１歯車６１の外歯と第３歯車６３の内歯との組み合わせによって、操作部材３０の回転動作を第３歯車６３に伝達し、第２歯車６２の外歯と第３歯車６３の外歯との組み合わせによって、第３歯車６３の回転動作を回転部材４０に伝達している。伝達機構６０は、このようにして、操作部材３０の回転動作を回転部材４０に伝達し、操作部材３０と連動して回転部材４０を回転させている。

押圧検出部７０は、図３及び図４に示すように、押圧式のスイッチ７１である。スイッチ７１は、押圧部２４と上下に対向するように、基板５０の上面５１の前寄りの位置に実装されている。そして、スイッチ７１は、上端部が下方に押圧されるとオンオフ状態が切り替わるようになっている。

回転検出部８０は、図３及び図５に示すように、発光素子８１と、２つの受光素子８２と、導光体８３と、回転板８４と、検出回路８５とを有して構成される。発光素子８１は、フォトダイオード等の発光素子である。発光素子８１は、図３及び図５に示すように、基板５０の上面５１の中央部付近に実装され、上方に向かって光を発している。

受光素子８２は、フォトトランジスタ等の受光素子である。２つの受光素子８２は、図３及び図５に示すように、基板５０の上面５１の後寄りの位置に左右に並べて実装され、上方からの光を受光すると共に、光を受光したタイミング（以下、受光タイミングと略称）に合わせて電気信号を出力している。以下、２つの受光素子８２のうち、左側のものを第１受光素子８２ａとし、右側のものを第２受光素子８２ｂとして説明を進める。

導光体８３は、発光素子８１から受光素子８２に光を導くための部材であり、アクリル等の透光性を有した合成樹脂に所定の加工を施して形成される。導光体８３は、図３及び図５に示すように、保持部材２０の下端部の、発光素子８１及び２つの受光素子８２の上側となる位置に配設され、発光素子８１及び２つの受光素子８２と離間するように、保持部材２０に保持されている。導光体８３の上端部は、保持部材２０の下端部から上方に突出して第２収容部２３内に露出している。そして、導光体８３の上端部には下方に凹となり左右方向に延びる溝部８３ａが形成されている。

また、導光体８３は、図６に示すように、入光部９１と、２つの出光部９２と、２つの光路９３とを有している。入光部９１は、発光素子８１と上下に対向するように、導光体８３の下端部に形成された透光性の窓部であり、発光素子８１が発した光が下方から入光する。２つの出光部９２は、第１出光部９２ａと第２出光部９２ｂとである。第１出光部９２ａは、第１受光素子８２ａと上下に対向するように、導光体８３の下端部に形成された透光性の窓部であり、上方から到来した光が第１出光部９２ａから第１受光素子８２ａに向かって出光する。第２出光部９２ｂは、第２受光素子８２ｂと上下に対向するように、導光体８３の下端部に形成された透光性の窓部であり、上方から到来した光が第２出光部９２ｂから第２受光素子８２ｂに向かって出光する。

２つの光路９３は、第１光路９３ａと第２光路９３ｂとである。２つの光路９３は、図６に示すように、４つの中継部９４と、２つの反射部９５とによって形成される。４つの中継部９４は、第１中継部９４ａと、第２中継部９４ｂと、第３中継部９４ｃと、第４中継部９４ｄとである。第１中継部９４ａは、溝部８３ａの前側の壁面の左寄りの位置に形成された透光性の窓部である。第２中継部９４ｂは、溝部８３ａの前側の壁面の右寄りの位置に形成された透光性の窓部である。第３中継部９４ｃは、第１中継部９４ａと前後に対向するように、溝部８３ａの後側の壁面に形成された透光性の窓部である。第４中継部９４ｄは、第２中継部９４ｂと前後に対向するように、溝部８３ａの後側の壁面に形成された透光性の窓部である。

２つの反射部９５は、第１反射部９５ａと、第２反射部９５ｂとである。第１反射部９５ａは、入光部９１から入光して上方に進む光を後方に反射し、第１中継部９４ａと第２中継部９４ｂとに向かわせている。第２反射部９５ｂは、第１中継部９４ａから第３中継部９４ｃを通って後方に進む光を下方に反射し、第１出光部９２ａに向かわせると共に、第２中継部９４ｂから第４中継部９４ｄを通って後方に進む光を下方に反射し、第２出光部９２ｂに向かわせている。

そして、第１反射部９５ａと第１中継部９４ａと第３中継部９４ｃと第２反射部９５ｂとによって、入光部９１に入光した光を第１出光部９２ａに導く第１光路９３ａが形成され、第１反射部９５ａと第２中継部９４ｂと第４中継部９４ｄと第２反射部９５ｂとによって、入光部９１に入光した光を第２出光部９２ｂに導く第２光路９３ｂが形成されている。尚、図示しないが、入光部９１と２つの出光部９２と４つの中継部９４とを除く導光体８３の表面は、非透光性の樹脂層等で覆われて外部に光が漏れないようになっている。また、光路間の光の干渉を防止するために、第１光路９３ａと第２光路９３ｂとの間に非透光性の樹脂の壁を設けても良い。

回転板８４は、複数のスリット８４ａが形成されたコードホイールと呼ばれる円板である。回転板８４は、図３及び図５に示すように、その下端部側が導光体８３の溝部８３ａに挟まれるような位置に、回転部材４０と軸心を共有するように、回転部材４０と一体で形成されている。そして、回転板８４は、操作部材３０と連動して、回転部材４０と共に仮想線Ｌ２を軸心として回転するようになっている。複数のスリット８４ａは、図７に示すように、回転板８４の軸心付近から放射状に延びるように形成され、回転板８４の回転方向に沿って所定の角度φ毎に等間隔に並ぶように配置されている。

そして、回転板８４が仮想線Ｌ２を軸心として角度φだけ回転する度に、スリット８４ａが導光体８３の光路９３の途中を横切るようになっている。スリット８４ａが第１光路９３ａの途中を横切る際には、第１中継部９４ａと第３中継部９４ｃとの間の光路を横切り、スリット８４ａが第２光路９３ｂの途中を横切る際には、第２中継部９４ｂと第４中継部９４ｄとの間の光路を横切る。

発光素子８１が発した光は、通常、光路９３の途中で回転板８４に遮られて受光素子８２側に伝送されないが、回転板８４の回転に伴ってスリット８４ａが光路９３を横切る時には、発光素子８１が発した光がスリット８４ａを通過して受光素子８２側に伝送される。そして、受光素子８２が伝送された光を受光し、受光タイミングに合わせてパルス状の電気信号を出力する。以下、受光素子８２が出力するパルス状の電気信号をパルス信号と略称する。そして、スリット８４ａが第１光路９３ａを横切る時に第１受光素子８２ａが出力するパルス信号を第１パルス信号とし、スリット８４ａが第２光路９３ｂを横切る時に第２受光素子８２ｂが出力するパルス信号を第２パルス信号として説明を進める。

検出回路８５は、第１パルス信号と第２パルス信号とに基づいて演算を行い、回転板８４の回転方向と回転量とを算出している。尚、本実施形態では、回転板８４の回転量は、回転板８４の回転角度に対応した量として算出される。複合操作型スイッチ装置１はこのような構成となっている。

次に、複合操作型スイッチ装置１の動作について説明する。まず、押圧操作に対応した動作について、図８を用いて説明する。複合操作型スイッチ装置１では、図８に示すように、操作部材３０への押圧操作に対応して、操作部材３０が保持部材２０と共に初期位置（押圧操作される前の位置）から下方へ移動し、それに伴って、押圧部２４がスイッチ７１を下方に押圧する。それによって、スイッチ７１がオフ状態からオン状態に切り替わる。そして、操作部材３０への押圧操作が解除されると、スイッチ７１の反発力によって、操作部材３０が保持部材２０と共に上方に移動して初期位置に戻る。それによって、スイッチ７１がオン状態からオフ状態に切り替わる。本実施形態では、このようなスイッチ７１のオンオフ状態の変化に基づいて、操作部材３０への押圧操作を検出している。

次に、回転操作に対応した動作について、図９を用いて説明する。前述したように、操作部材３０は、仮想線Ｌ１を軸心として回転可能に保持されており、操作部材３０の回転動作は、伝達機構６０によって回転部材４０に伝達される。そして、例えば、操作部材３０を仮想線Ｌ１を軸心として反時計方向に回転させると、図９に示すように、回転板８４が回転部材４０と共に仮想線Ｌ２を軸心として時計方向に回転する。

そして、回転板８４が仮想線Ｌ２を軸心として時計方向に回転する際に、回転板８４の回転に伴ってスリット８４ａが第１光路９３ａ及び第２光路９３ｂの途中を横切り、それに対応して、第１受光素子８２ａが第１パルス信号を出力し、第２受光素子８２ｂが第２パルス信号を出力する。そして、検出回路８５が、第１パルス信号と第２パルス信号とに基づいて、操作部材３０への回転操作に対応した回転板８４の回転方向と回転量とを算出し、それによって、操作部材３０への回転操作を検出している。

尚、受光素子８２が出力するパルス信号の発生タイミングやパルス幅は、光路９３の位置や形状によって設定することができる。例えば、第１パルス信号の発生タイミングは、第１光路９３ａの第１中継部９４ａ及び第３中継部９４ｃの左右方向の位置によって調整可能であり、第１パルス信号のパルス幅は、第１光路９３ａの第１中継部９４ａ及び第３中継部９４ｃの左右方向の幅によって調整可能である。また、第２パルス信号の発生タイミングは、第２光路９３ｂの第２中継部９４ｂ及び第４中継部９４ｄの左右方向の位置によって調整可能であり、第２パルス信号のパルス幅は、第２光路９３ｂの第２中継部９４ｂ及び第４中継部９４ｄの左右方向の幅によって調整可能である。

また、第１パルス信号の発生タイミングと第２パルス信号の発生タイミングとのずれ幅は、第１光路９３ａと第２光路９３ｂとの左右方向の間隔によって調整可能である。本実施形態では、このようなパルス信号の発生タイミングやパルス幅と光路９３の位置や形状との関係を利用して、第１パルス信号と第２パルス信号とが回転板８４の回転方向及び回転量の検出に適した信号となるように、第１パルス信号の発生タイミングやパルス幅や、第２パルス信号の発生タイミングやパルス幅や、第１パルス信号の発生タイミングと第２パルス信号の発生タイミングとのずれ幅を適切に設定することができる。

以下、回転板８４の回転方向及び回転量の検出に適した第１パルス信号と第２パルス信号との例を、図１０を用いて説明する。図１０は、回転板８４が時計方向に回転する場合の、回転板８４の回転角度に対する第１パルス信号の変化と第２パルス信号の変化とを示している。図１０（ａ）は、第１受光素子８２ａが出力する第１パルス信号を示し、図１０（ｂ）は、第２受光素子８２ｂが出力する第２パルス信号を示している。

そして、図１０に示す例では、パルス信号は、図示しないＡ／Ｄ変換回路によってデジタル化され、所定の電圧ＶＨの電気信号となっている。また、第１パルス信号の発生タイミングよりも遅れて第２パルス信号が発生すると共に、第１パルス信号の発生タイミングと第２パルス信号の発生タイミングとのずれ幅に対応する回転板８４の回転角度が、角度φの１／４の角度と一致し、第１パルス信号及び第２パルス信号のパルス幅に対応する回転板８４の回転角度が、角度φの１／２の角度と一致するように、第１光路９３ａ及び第２光路９３ｂの位置と形状とが設定されている。

そのため、第１パルス信号の発生開始のタイミングに対応する回転板８４の回転角度をθ１とし、θ１から回転板８４が角度φの１／４の角度だけ回転した時の回転板８４の回転角度をθ２、θ２から回転板８４が角度φの１／４の角度だけ更に回転した時の回転板８４の回転角度をθ３、θ３から回転板８４が角度φの１／４の角度だけ更に回転した時の回転板８４の回転角度をθ４、θ４から回転板８４が角度φの１／４の角度だけ更に回転した時の回転板８４の回転角度をθ５とすると、第１パルス信号は、回転板８４の回転角度に対して、図１０（ａ）に示すような変化を示す。第２パルス信号は、回転板８４の回転角度に対して、図１０（ｂ）に示すような変化を示す。

すなわち、θ１からθ２までの回転角度では、第１パルス信号のみが発生し、θ２からθ３までの回転角度では、第１パルス信号と第２パルス信号とが共に発生し、θ３からθ４までの回転角度では、第２パルス信号のみが発生し、θ４からθ５までの回転角度では、第１パルス信号と第２パルス信号とが共に発生していない状態となる。その結果、回転板８４がθ１を基準として角度φの１／４の角度だけ回転する度に、第１パルス信号と第２パルス信号とのうちの少なくとも一方を変化させることができる。

そして、このような第１パルス信号と第２パルス信号とに基づいて検出を行うことにより、回転板８４の回転量をより細かく検出することができるようになり、第１パルス信号と第２パルス信号とは、回転板８４の回転方向及び回転量の検出に適した信号となる。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態の複合操作型スイッチ装置１では、回転検出用の可動接点と固定接点とを弾性摺動させて操作部材３０の回転を検出するのではなく、発光素子８１から導光体８３を介して受光素子８２側に伝送される光を利用して、操作部材３０の回転を非接触で検出することができる。そのため、回転検出用の可動接点や固定接点は不要となり、可動接点と固定接点との接触不良による信頼性の低下を防ぐことができる。しかも、発光素子８１及び２つの受光素子８２は、保持部材２０の下側に配設された基板５０の上面５１に実装されているので、保持部材２０と基板５０とを連結して保持部材２０側から基板５０側に電気信号を伝達する必要も無くなり、保持部材２０と基板５０とを連結することに伴う押圧操作時の操作感触の低下を防ぐことができる。そして、保持部材２０と基板５０とを連結するための部材を、保持部材２０と隣接して配設する必要も無くなり、省スペース化が容易になる。

また、本実施形態の複合操作型スイッチ装置１では、スリット８４ａが第１光路９３ａと第２光路９３ｂとを異なるタイミングで横切る。そのため、第１受光素子８２ａの受光タイミングと第２受光素子８２ｂの受光タイミングとを異なるタイミングとし、第１パルス信号と第２パルス信号とを異なるタイミングで発生させることができる。そして、回転板８４の回転量に対して発生タイミングの異なる第１パルス信号と第２パルス信号とを用いることによって、回転板８４の回転方向及び回転量を精度良く検出することができるようになる。その結果、回転操作の検出精度を高めることができる。しかも、発光素子８１と導光体８３とは１つで良いので、発光素子８１と導光体８３と受光素子８２とを２つずつ配設する場合と比較して構成を簡単にでき、複合操作型スイッチ装置１の組立性を良くすることができる。

また、本実施形態の複合操作型スイッチ装置１では、複数のスリット８４ａは、回転板８４の回転方向に沿って、角度φ毎に等間隔に並ぶように配置されている。そして、第１パルス信号の発生タイミングと第２パルス信号の発生タイミングとのずれ幅に対応する回転板８４の回転角度が、角度φの１／４の角度と一致し、第１パルス信号及び第２パルス信号のパルス幅に対応する回転板８４の回転角度が、角度φの１／２の角度と一致するように、第１光路９３ａ及び第２光路９３ｂの位置と形状とが設定されている。そのため、
θ１を基準として回転板８４が角度φの１／４の角度だけ回転する度に、第１パルス信号と第２パルス信号とのうちの少なくとも一方を変化させることができ、回転板８４の回転方向及び回転量の検出に適した信号とすることができる。

また、本実施形態の複合操作型スイッチ装置１では、伝達機構６０は、第１歯車６１と第２歯車６２と第３歯車６３とからなる３つの歯車を有している。そして、３つの歯車のうちの１組である第１歯車６１と第２歯車６２との組み合わせは、内歯歯車と外歯歯車の組み合わせである。このように、３つの歯車を用いて操作部材３０側から回転部材４０側に回転動作を伝達することによって、操作部材３０の回転量に対する回転板８４の回転量を変化させ易くなる。そして、例えば、操作部材３０の回転量に対して回転板８４の回転量を増幅し、回転板８４の回転方向及び回転量の検出精度を更に高めることができる。

尚、３つの歯車の全てを外歯歯車と外歯歯車の組み合わせとした場合でも、操作部材３０の回転量に対して回転板８４の回転量を増幅することはできるが、その場合、３つの歯車を近接させて配置し難くなる。３つの歯車のうちの１つの歯車を２段歯車とすることによって、３つの歯車を近接させて配置することはできるが、歯車の厚さが増大し、伝達機構６０を小型化し難くなる。

それに対して、本実施形態の複合操作型スイッチ装置１では、３つの歯車のうちの１組である第１歯車６１と第２歯車６２との組み合わせは、内歯歯車と外歯歯車の組み合わせである。このように、３つの歯車のうちの１組を内歯歯車と外歯歯車の組み合わせとすることによって、全ての歯車を外歯歯車と外歯歯車の組み合わせとする場合と比較して、歯車の厚さの増大を抑制しつつ、３つの歯車を近接させることができるようになり、伝達機構６０を小型化し易くなる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。

例えば、本発明の実施形態において、所定の機能を実現できるのであれば、筐体１０や保持部材２０や操作部材３０や回転部材４０の形状を適宜変更しても構わない。また、筐体１０は、複合操作型スイッチ装置１が搭載される電子機器の筐体と一体で形成されていても構わない。また、所定の機能を実現できるのであれば、基板５０の配置や、伝達機構６０の構成を適宜変更しても構わない。

また、本発明の実施形態において、所定の機能を実現できるのであれば、押圧検出部７０は、押圧式のスイッチ７１以外の素子であっても構わない。また、発光素子８１は、フォトダイオード以外の発光素子であっても構わない。また、受光素子８２は、フォトトランジスタ以外の受光素子であっても構わない。また、発光素子８１から受光素子に光を導けるのであれば、導光体８３の材質や形状を適宜変更しても構わない。

また、本発明の実施形態において、所定の機能を実現できるのであれば、受光素子８２が出力するパルス信号や、検出回路８５が出力する検出信号は、前述した以外の電気信号であっても構わない。例えば、第２パルス信号を第１パルス信号の発生タイミングよりも遅れて発生させるのではなく、第１パルス信号の発生タイミングよりも早く発生させても構わない。

また、本発明の実施形態において、受光素子８２が出力するパルス信号に基づいて、複合操作型スイッチ装置１が搭載される電子機器側の回路が操作部材３０の回転を検出しても構わない。その場合、複合操作型スイッチ装置１は、検出回路８５を備えていなくても構わない。

また、本発明の実施形態において、複合操作型スイッチ装置１は、回転操作に伴ってスリット８４ａが光路９３の途中を横切るタイミングに合わせてクリック感触を発生させるクリック機構等を更に備えていても構わない。

１ 複合操作型スイッチ装置
１０ 筐体
１１ 第１収容部
１２ 底面
２０ 保持部材
２１ 第１保持部材
２２ 第２保持部材
２３ 第２収容部
２４ 押圧部
２５ 筒状部
２６ 軸部
３０ 操作部材
３１ 操作面
４０ 回転部材
５０ 基板
５１ 上面
６０ 伝達機構
６１ 第１歯車
６２ 第２歯車
６３ 第３歯車
７０ 押圧検出部
７１ スイッチ
８０ 回転検出部
８１ 発光素子
８２ 受光素子
８２ａ 第１受光素子
８２ｂ 第２受光素子
８３ 導光体
８３ａ 溝部
８４ 回転板
８４ａ スリット
８５ 検出回路
９１ 入光部
９２ 出光部
９２ａ 第１出光部
９２ｂ 第２出光部
９３ 光路
９３ａ 第１光路
９３ｂ 第２光路
９４ 中継部
９４ａ 第１中継部
９４ｂ 第２中継部
９４ｃ 第３中継部
９４ｄ 第４中継部
９５ 反射部
９５ａ 第１反射部
９５ｂ 第２反射部

Claims (4)

1. 筐体と、
   前記筐体に上下方向に移動可能に支持された保持部材と、
   前記保持部材に回転可能に保持され、少なくとも一部が前記保持部材から露出して押圧操作及び回転操作を受け付ける操作部材と、
   前記押圧操作を検出するための押圧検出部と、
   前記回転操作を検出するための回転検出部とを備えた複合操作型スイッチ装置であって、
   前記回転検出部は、
   前記保持部材の外部に配設された基板上に、前記押圧検出部と共に実装された発光素子及び受光素子と、
   前記発光素子及び前記受光素子と離間するように、前記保持部材に保持された導光体と、
   複数のスリットが形成され、前記操作部材と連動して回転する回転板とを有し、
   前記導光体は、
   前記発光素子と対向する位置に形成され、前記発光素子からの光が入光する入光部と、
   前記受光素子と対向する位置に形成され、前記受光素子に光を出光する出光部と、
   前記入光部から前記出光部に光を導く光路とを有し、
   前記回転板は、回転に伴って前記スリットが前記光路の途中を横切るように、前記保持部材に保持されていることを特徴とする複合操作型スイッチ装置。
2. 前記回転検出部は、
   第１パルス信号を発生させる第１受光素子と、第２パルス信号を発生させる第２受光素子とからなる２つの前記受光素子を有し、
   前記導光体は、
   前記第１受光素子と対向する位置に形成された第１出光部と、前記第２受光素子と対向する位置に形成された第２出光部とからなる２つの前記出光部と、
   前記入光部から前記第１出光部に光を導く第１光路と、前記入光部から前記第２出光部に光を導く第２光路とからなる２つの前記光路とを有し、
   前記第１光路と前記第２光路とは、
   前記スリットが前記第１光路の途中と前記第２光路の途中とを異なるタイミングで横切るように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の複合操作型スイッチ装置。
3. 前記複数のスリットは、
   前記回転板の回転方向に沿って、所定の角度毎に等間隔に並ぶように配置され、
   前記第１光路と前記第２光路とは、
   前記第１パルス信号の発生タイミングと前記第２パルス信号の発生タイミングとのずれ幅に対応する前記回転板の回転角度が、前記所定の角度の１／４の角度と一致し、
   前記第１パルス信号及び前記第２パルス信号のパルス幅に対応する前記回転板の回転角度が、前記所定の角度の１／２の角度と一致するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の複合操作型スイッチ装置。
4. 前記操作部材の回転動作を前記回転板に伝達する伝達機構を更に備え、
   前記伝達機構は、複数の歯車からなり、
   前記複数の歯車のうち少なくとも１組は、内歯歯車と外歯歯車の組み合わせであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の複合操作型スイッチ装置。