JP2016167343A - 操作入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作レバーの撓みを利用して静電容量値の変化を生じさせる構造とすることで、大きな動作なく操作可能な操作入力装置を提供すること。
【解決手段】一端が基台１１０に固定され、他端が操作可能なレバー部材１２０と、基台１１０に固定された基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄと、レバー部材１２０に設けられたレバー側電極１２４と、基台側電極とレバー側電極とが形成する静電容量を検出する静電容量検出回路とを備え、レバー部材１２０の操作に伴うレバー部材１２０の弾性変形に応じて静電容量が変化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一端が固定された状態で他端を動作させることで発生するレバーの撓みを利用した操作入力装置に関する。

下記特許文献には、傾倒動作可能なレバー部材の一端側を操作部にし、他端側に導体部を形成し、この導体部と対向する位置に配置され、導体部と静電容量結合を行う電極を有し、レバー部材の操作に伴って導体部と電極間の距離や対向面積を異ならせることで変化する静電容量値に基づいて、レバー部材の動作を検出する構成が開示されている。

このとき、レバー部材の傾倒支点はレバー部材上、例えば略中央位置等に設けられる。

特開２０１３−０２９３２１号公報

しかし、従来技術における操作入力装置は、操作部を操作することによって他端側も動作することから、レバー全体の周囲に移動を許容するスペースを形成する必要があるため、操作入力装置全体が大型化してしまうという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、一端が固定された状態で他端を動作させることで発生するレバーの撓みを利用して静電容量値の変化を生じさせる構造とすることで、大きな動作なく操作可能な操作入力装置を提供することを目的とする。

本発明に係る操作入力装置は、一端が基台に固定され、他端が操作可能なレバー部材と、前記基台に固定された基台側電極と、前記レバー部材に設けられたレバー側電極と、前記基台側電極と前記レバー側電極とが形成する静電容量を検出する静電容量検出回路とを備え、前記レバー部材の操作に伴う前記レバー部材の弾性変形に応じて前記静電容量が変化するものである。

上記の構成によれば、前記レバー部材の操作に伴う前記レバー部材の弾性変形に応じて、前記基台側電極と前記レバー側電極とが形成する前記静電容量が変化し、この静電容量の変化が前記静電容量検出回路によって検出される。そして、前記レバー部材の操作に必要なスペースは、前記レバー部材の弾性変形を許容する僅かなスペースで足りるため、操作入力装置を小型化できる。

本発明では、前記基台に固定された回路基板を備え、前記基台側電極は、前記レバー側電極と対向する前記回路基板の板面に形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、前記回路基板の板面に前記基台側電極が形成され、前記回路基板が前記基台に固定されるため、前記基台側電極が簡易な構成で前記基台に固定される。

本発明では、前記回路基板は、前記レバー部材を挿通する挿通孔を有し、前記レバー側電極は、前記回路基板に形成された前記基台側電極と間隙を隔てて対向する基板対向面を有することが好ましい。

上記の構成によれば、前記回路基板の前記挿通孔を挿通する前記レバー部材が弾性変形することにより、前記レバー部材に固定された前記レバー側電極の前記基板対向面と前記基台側電極との距離が変化し、当該距離の変化により前記静電容量が変化する。前記レバー部材が前記回路基板の前記挿通孔に挿通されているため、操作入力装置をより小型化できる。

本発明では、前記レバー部材は、長手方向が前記回路基板の板面に対して垂直方向に延伸した姿勢で前記基台に固定されており、前記レバー側電極の前記基板対向面は、前記回路基板の板面に形成された前記基台側電極に対して平行に位置することが好ましい。

上記の構成によれば、前記レバー側電極の前記基板対向面と前記基台側電極とを広い面積で対向配置させることが可能になるとともに、前記レバー部材の前記弾性変形に応じて前記レバー側電極の前記基板対向面と前記基台側電極との距離が感度良く変化する。その結果、レバー操作に対する静電容量の変化の検出量が大きくなる。

本発明では、前記レバー側電極の前記基板対向面は、中心部分に前記レバー部材が位置した円形の形状を持ち、前記レバー側電極の前記基板対向面と対向する位置に複数の前記基台側電極が形成され、前記静電容量検出回路は、前記複数の基台側電極と前記レバー側電極との間に形成される静電容量をそれぞれ検出することが好ましい。

上記の構成によれば、前記複数の基台側電極と前記レバー側電極との間に形成される静電容量の検出結果に基づいて、前記レバー部材の弾性変形による傾倒方向を求めることができる。

本発明では、前記基台に固定され、前記レバー部材を挿通する挿通孔を有し、該挿通孔により前記レバー部材の弾性変形による可動範囲を規制するカバーを備えることが好ましい。

上記構成によれば、前記レバー部材の弾性変形による可動範囲が規制されるため、規定値を超える強い力が加わった場合に、前記レバー部材が前記挿通孔の内壁に当接することで、前記レバー部材の過度な変形が防止される。

本発明では、前記電容量検出回路は、前記回路基板に設けられ、前記レバー部材は、導電体であり、前記静電容量検出回路のグランド電極と前記レバー側電極とは、前記レバー部材を介して電気的に接続されていることが好ましい。

上記構成によれば、前記操作レバーで発生したノイズを速やかに前記静電容量検出回路のグランド電極を介して除去できるのでノイズによる誤動作を抑制できる。

本発明では、前記基台及び前記回路基板を前記基台に支持する支持部材は、導電体であり、前記レバー部材は、前記基台及び前記支持部材を介して前記静電容量検出回路のグランド電極と電気的に接続されていることが好ましい。

上記構成によれば、前記操作レバーで発生したノイズを速やかに前記静電容量検出回路のグランド電極を介して除去できるのでノイズによる誤動作を抑制できる。

本発明の操作入力装置によれば、レバー部材の操作に必要なスペースが、該レバー部材の弾性変形を許容する僅かなスペースで足りるため、操作入力装置を小型化できる。

本発明の実施形態に係る操作入力装置の概観図である。 本発明の実施形態に係る操作入力装置のカバーを外した状態の概観図である。 本発明の実施形態に係る操作入力装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る操作入力装置が備える回路基板の回路ブロック図である。

図１は、本発明の実施形態に係る操作入力装置１の概観図である。図２は、カバーを外した状態の操作入力装置１の概観図である。図３は、操作入力装置１の断面図である。図４は、回路基板１３０に設けられた回路のブロック図である。以下、本発明の実施形態について図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。

操作入力装置１は、基台１１０、レバー部材１２０、回路基板１３０、支持部材１４０及びカバー１５０（筐体）等を備える。

図３に示すように、レバー部材１２０は、長手方向が回路基板１３０の板面１３１に対して垂直方向に延伸した姿勢で一端１２１が基台１１０に固定され、他端１２２が固定されていない自由端となっている。レバー部材１２０の他端１２２には、摘み部１２３が設けられており、ユーザは、この摘み部１２３を摘んでレバー部材１２０を操作することができる。

また、レバー部材１２０は、レバー側電極１２４を有し、このレバー側電極１２４は、後述する回路基板１３０の板面１３１に形成された複数の基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄと間隙Ｓを隔てて対向する基板対向面１２４Ａを有する。レバー側電極１２４の基板対向面１２４Ａは、回路基板１３０の板面１３１に形成された基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄに対して平行に位置するとともに、中心部分にレバー部材１２０が位置した円形の形状を持つ。

レバー部材１２０の一端１２１側及び他端１２２側には、各々レバー部材１２０の長手方向に対して垂直方向に円盤状に張り出した張出部１２５及び張出部１２６が一体的に形成されている。

レバー側電極１２４は、張出部１２５上に載置され、ナット１６２Ａにより固定されている。また、レバー部材１２０は、張出部１２６及びナット１６２Ｂにより基台１１０を挟むようにして固定されている。なお、この実施形態では、レバー側電極１２４は、レバー部材１２０とは別体となっているが、レバー側電極１２４をレバー部材１２０に一体的に形成するようにしてもよい。

図２に示すように、回路基板１３０は、複数の支持部材１４０を介して、ネジ１６１により基台１１０に固定されている。回路基板１３０は、レバー部材１２０を挿通する挿通孔１３２を有する。また、回路基板１３０には、複数の基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄ、静電容量検出回路１３４及び増幅回路１３５が設けられている。基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄは、回路基板１３０の板面１３１のレバー側電極１２４と対向する位置に形成されている。

ここで、基台側電極１３３Ａ及び１３３Ｃは、回路基板１３０のＹ軸（図４の紙面に向かって上下方向）における操作レバー１２０の動作を検知する。また、基台側電極１３３Ｂ及び１３３Ｄは、回路基板１３０のＸ軸（図４の紙面に向かって左右方向）における操作レバー１２０の動作を検知する。なお、図４では、回路基板１３０の挿通孔１３１の中心をゼロ点とした仮想Ｘ−Ｙ座標を設定している。

静電容量検出回路１３４は、基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄとレバー側電極１２４とが形成する静電容量を検出する。具体的には、静電容量検出回路１３４は、４つのチャージアンプ１３４Ａ〜１３４Ｄを備えており、各々基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄから出力される電荷信号を電圧信号に変換して出力する。

増幅回路１３５は、２つの差動増幅回路１３５Ａ及び１３５Ｂを備える。差動増幅回路１３５Ａは、チャージアンプ１３４Ａの出力と１３４Ｃの出力との差分をとり、該差分を増幅する。また、差動増幅回路１３５Ｂは、チャージアンプ１３４Ｂの出力と１３４Ｄの出力との差分をとり、該差分を増幅する。

つまり、差動増幅回路１３５Ａの出力からは、操作レバー１２０がＹ軸方向（図４の紙面に向かって上下方向）にどれだけ動かされたかがわかる。また、差動増幅回路１３５Ｂの出力からは、操作レバー１２０がＸ軸方向（図４の紙面に向かって左右方向）にどれだけ動かされたかがわかる。

カバー１５０は、基台１１０に固定されており、レバー部材１２０を挿通する挿通孔１５１を有する。そして、カバー１５０の挿通孔１５１は、レバー部材１２０の弾性変形による可動範囲を規制する。つまり、レバー部材１２０に規定値を超える強い力が加わった場合に、レバー部材１２０が挿通孔１５１の内壁１５２に当接することで、レバー部材１２０の過度な変形が防止される。

なお、この実施形態では、レバー部材１２０は、例えば、金属等の導電体であり、静電容量検出回路１３４のグランド電極とレバー側電極１２４とは、レバー部材１２０を介して電気的に接続されている。

また、基台１１０及び回路基板１３０を基台１１０に支持する支持部材１４０は、金属等の導電体であり、レバー部材１２０は、基台１１０及び支持部材１４０を介して静電容量検出回路１３４のグランド電極と電気的に接続されている。

以上のように、本実施形態では、操作入力装置１は、一端１２１が基台１１０に固定され、他端１２２が操作可能なレバー部材１２０と、基台１１０に固定された基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄと、レバー部材１２０に設けられたレバー側電極１２４と、基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄとレバー側電極１２４とが形成する静電容量を検出する静電容量検出回路１３４とを備えている。そして、レバー部材１２０の操作に伴うレバー部材１２０の弾性変形に応じて変化する静電容量を検出する構成となっている。

このため、レバー部材１２０の操作に伴うレバー部材１２０の弾性変形に応じて、基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄとレバー側電極１２４とが形成する静電容量が変化し、この静電容量の変化が静電容量検出回路１３４によって検出される。そして、レバー部材１２０の操作に必要なスペースは、レバー部材１２０の弾性変形を許容する僅かなスペースで足りるため、操作入力装置１を小型化することができる。

また、本実施形態では、操作入力装置１は、基台１１０に固定された回路基板１３０を備え、基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄは、レバー側電極１２４と対向する回路基板１３０の板面１３１に形成されている。このため、回路基板１３０の板面１３１に基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄが形成され、回路基板１３０が基台１１０に固定されるため、基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄを簡易な構成で基台１１０に固定することができる。

また、本実施形態では、回路基板１３０は、レバー部材１２０を挿通する挿通孔１３２を有し、レバー側電極１２４は、回路基板１３０に形成された基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄと間隙Ｓを隔てて対向する基板対向面１２４Ａを有している。

このため、回路基板１３０の挿通孔１３２を挿通するレバー部材１２０が弾性変形することにより、レバー部材１２０に固定されたレバー側電極１２４の基板対向面１２４Ａと基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄとの距離が変化し、当該距離の変化により静電容量が変化する。そして、レバー部材１２０が回路基板１３０の挿通孔１３２に挿通されているため、操作入力装置１をより小型化できる。

また、本実施形態では、レバー部材１２０は、長手方向が回路基板１３０の板面１３１に対して垂直方向に延伸した姿勢で基台１１０に固定されており、レバー側電極１２４の基板対向面１２４Ａは、回路基板１３０の板面１３１に形成された基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄに対して平行に位置している。

このため、レバー側電極１２４の基板対向面１２４Ａと基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄとを広い面積で対向配置させることが可能になるとともに、レバー部材１２０の弾性変形に応じてレバー側電極１２４の基板対向面１２４Ａと基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄとの距離が感度良く変化する。その結果、レバー操作に対する静電容量の変化の検出量が大きくなる。

また、本実施形態では、レバー側電極１２４の基板対向面１２４Ａは、中心部分にレバー部材１２０が位置した円形の形状を持ち、レバー側電極１２４の基板対向面１２４Ａと対向する位置に複数の基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄが形成され、静電容量検出回路１３４は、複数の基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄとレバー側電極１２４との間に形成される静電容量をそれぞれ検出する。

このため、複数の基台側電極１３３Ａ〜１３３Ｄとレバー側電極１２４との間に形成される静電容量の検出結果に基づいて、レバー部材１２０の弾性変形による傾倒方向を求める（特定する）ことができる。

また、本実施形態では、基台１１０に固定され、レバー部材１２０を挿通する挿通孔１５１を有し、該挿通孔１５１によりレバー部材１２０の弾性変形による可動範囲を規制するカバー１５０を備えている。このため、レバー部材１２０の弾性変形による可動範囲が規制されるため、規定値を超える強い力が加わった場合に、レバー部材１２０が挿通孔１５１の内壁１５２に当接することで、レバー部材１２０の過度な変形が防止される。

また、本実施形態では、電容量検出回路１３２は、回路基板１３０に設けられ、レバー部材１２０は、導電体であり、静電容量検出回路１３４のグランド電極とレバー側電極１２４とは、レバー部材１２０を介して電気的に接続されている。さらに、基台１１０及び回路基板１３０を基台１１０に支持する支持部材１４０は、導電体であり、レバー部材１２０は、基台１１０及び支持部材１４０を介して静電容量検出回路１３０のグランド電極と電気的に接続されている。このため、操作レバー１２０で発生したノイズを速やかに静電容量検出回路１３１Ａ〜１３１Ｄのグランド電極を介して除去できるのでノイズによる誤動作を抑制することができる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

１ 操作入力装置
１１０ 基台
１２０ レバー部材
１２４ レバー側電極
１３０ 回路基板
１３２ 挿通孔
１３３Ａ〜Ｄ 基台側電極
１４０ 支持部材
１５０ カバー（筐体）

Claims (8)

1. 一端が基台に固定され、他端が操作可能なレバー部材と、
   前記基台に固定された基台側電極と、
   前記レバー部材に設けられたレバー側電極と、
   前記基台側電極と前記レバー側電極とが形成する静電容量を検出する静電容量検出回路とを備え、
   前記レバー部材の操作に伴う前記レバー部材の弾性変形に応じて前記静電容量が変化する
   ことを特徴とする操作入力装置。
2. 前記基台に固定された回路基板を備え、
   前記基台側電極は、前記レバー側電極と対向する前記回路基板の板面に形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
3. 前記回路基板は、前記レバー部材を挿通する挿通孔を有し、
   前記レバー側電極は、前記回路基板に形成された前記基台側電極と間隙を隔てて対向する基板対向面を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の操作入力装置。
4. 前記レバー部材は、長手方向が前記回路基板の板面に対して垂直方向に延伸した姿勢で前記基台に固定されており、
   前記レバー側電極の前記基板対向面は、前記回路基板の板面に形成された前記基台側電極に対して平行に位置する
   ことを特徴とする請求項３に記載の操作入力装置。
5. 前記レバー側電極の前記基板対向面は、中心部分に前記レバー部材が位置した円形の形状を持ち、
   前記レバー側電極の前記基板対向面と対向する位置に複数の前記基台側電極が形成され、
   前記静電容量検出回路は、前記複数の基台側電極と前記レバー側電極との間に形成される静電容量をそれぞれ検出する
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の操作入力装置。
6. 前記基台に固定され、
   前記レバー部材を挿通する挿通孔を有し、該挿通孔により前記レバー部材の弾性変形による可動範囲を規制するカバーを備える
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の操作入力装置。
7. 前記電容量検出回路は、前記回路基板に設けられ、
   前記レバー部材は、導電体であり、前記静電容量検出回路のグランド電極と前記レバー側電極とは、前記レバー部材を介して電気的に接続されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の操作入力装置。
8. 前記基台及び前記回路基板を前記基台に支持する支持部材は、導電体であり、
   前記レバー部材は、前記基台及び前記支持部材を介して前記静電容量検出回路のグランド電極と電気的に接続されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の操作入力装置。