JP3671197B2

JP3671197B2 - 画面入力装置

Info

Publication number: JP3671197B2
Application number: JP2001391851A
Authority: JP
Inventors: 光範佐藤
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2021-12-25
Also published as: JP2003196026A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は表示画面に所定の表示を行う表示器と、その表示画面に対する入力操作位置を検出する入力位置検出手段とを具備し、表示画面に対して指で入力操作を行う画面入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は先に特願２００１−３４２１７４号にて入力操作面を押圧操作する位置によらず、均一な操作荷重及びクリック感が得られるようにした画面入力装置を提案した。
図４及び５はその画面入力装置の要部外観構造をそれぞれ斜め上及び斜め下から見て示したものであり、図６及び７はそれを各部に分解し、それぞれ斜め上及び斜め下から見た状態を示したものである。また、図８は図４及び５に示した構成の断面構造概略を入力位置検出手段と共に示したものである。まず、図６及び７を参照して各部の構造について説明する。
【０００３】
ベゼル３１は入力操作面を構成する透明板１５の周縁を保持する枠部３２と、その枠部３２の互いに対向する位置から枠部３２の枠のなす面（入力操作面）と垂直方向に突出形成された一対の幅広脚部３３とを有しており、枠部３２は矩形枠状とされ、その互いに対向する長辺に幅広脚部３３が設けられている。
幅広脚部３３の幅は、その位置する枠部３２の辺の長さに対して例えば１／２以上占めるような幅（長さ）とされ、これら幅広脚部３３の先端における幅方向両端面にはそれぞれ軸３４が互いに外向きに突出形成されている。
なお、これら幅広脚部３３の互いに対向する内面の幅方向中央部には幅広脚部３３の突出方向に伸長する凹部３５（図７参照）がそれぞれ形成されている。また、枠部３２の幅広脚部３３が位置しない他の対向２辺の互いの外側面にはそれぞれ一対のフック３６が突設されている。
【０００４】
ベース４１は４本の支柱４２を具備し、これら支柱４２によって４隅が支えられ、かつこれら支柱４２によって下面側に所要の空間が構成されている。
ベース４１の下面中央には台状をなす凸部４３が図７に示したように設けられ、この凸部４３を挟む両側に一対の支持部４４と一対の支持部４５とがそれぞれ突設されている。一対の支持部４４の先端の互いの外側面には軸４６が互いに外向きに突設されており、同様に一対の支持部４５の先端にも軸４６が突設されている。
一方、略矩形状をなすベース４１の、ベゼル３１の一対の幅広脚部３３と対応する両側面には、幅広脚部３３に設けられている凹部３５と係合するガイド部４７がそれぞれ突設され、他方ベセル３１の枠部３２の両側面に設けられている計４つのフック３６と対応する位置にはそれぞれ係止部４８が突設されて、その先端に係止窓４９が形成されている。
【０００５】
幅広リンク５１は箱状をなし、その互いに対向する側板部５２の間隔はベセル３１の幅広脚部３３の幅よりわずかに大とされて、この側板部５２の一端側（外端側）に幅広脚部３３の先端に設けられている一対の軸３４と係合する長円穴５３がそれぞれ形成されている。
一方、これら側板部５２の各中央にはベース４１の一対の支持部４４の軸４６と係合する支持穴５４がそれぞれ形成され、さらにこれら側板部５２の他端側（内端側）の外側面には長円状をなす凹部５５がそれぞれ形成されている。なお、この凹部５５が位置する部分の両側板部５２のなす幅はわずかに狭められ、また、この幅狭とされた部分にはスイッチ押し板部５６が形成されている。
【０００６】
この幅広リンク５１と対をなす幅広リンク６１は幅広リンク５１とほぼ同様の構造を有し、その互いに対向する側板部６２の間隔はベゼル３１の幅広脚部３３の幅よりわずかに大とされて、この側板部６２の一端側（外端側）に幅広脚部３３の軸３４と係合する長円穴６３がそれぞれ形成され、各中央にベース４１の支持部４５の軸４６と係合する支持穴６４がそれぞれ形成されている。なお、これら側板部６２の他端側（内端側）には互いに対向する内面に軸６５がそれぞれ内向きに突設されている。
液晶表示装置等によって構成される表示器１１はその上面に矩形状をなす表示画面１１ａを有し、また下面側にはベース４１への取り付け固定用の４つの固定部１１ｂを具備している。
【０００７】
入力検出スイッチ２１には押圧操作されることよりドーム状ラバーが座屈する構造のラバースイッチ等が用いられている。
次に、これら各部の組み立てについて説明する。
ベース４１の下面側の凸部４３上に入力検出スイッチ２１を配置し、ベース４１上に表示器１１を搭載する。表示器１１の固定はその４つの固定部１１ｂをそれぞれネジでベース４１に固定することによって行われる。
幅広リンク５１の幅狭とされた内端側を幅広リンク６１の内端両側板部６２内に挿入し、一対の軸６５と一対の凹部５５とを係合させる。これにより、幅広リンク５１と６１とは互いの内端が互いに回動自在に係合される。
【０００８】
これら幅広リンク５１及び６１の各一対の支持穴５４及び６４に、ベース４１の下面の各一対の支持部４４及び４５の軸４６をそれぞれ係合させる。これにより、幅広リンク５１及び６１はそれぞれ一対の支持部４４及び４５に回動自在に支持される。
ベゼル３１の枠部３２に透明板１５を取り付け、両幅広脚部３３の凹部３５をベース４１のガイド部４７にそれぞれ一致させてベゼル３１を表示器１１側から取り付ける。両幅広脚部３３の先端はベース４１の下面側に至り、これら幅広脚部３３の先端にそれぞれ設けられている一対の軸３４を幅広リンク５１及び６１の外側の各長円穴５３，６３にそれぞれ係合させる。
【０００９】
両幅広脚部３３と幅広リンク５１及び６１とはそれぞれ回動自在に係合され、ベゼル３１は幅広リンク５１及び６１を介してベース４１の支持部４４，４５に支持される。また、透明板１５は表示器１１の表示画面１１ａと所定の間隙を介して対向配置され、幅広リンク５１のスイッチ押し板部５６は入力検出スイッチ２１と当接した状態となる。なお、ベゼル３１の４つのフック３６はそれぞれベース４１の係止窓４９に嵌め込まれて係止され、これにより図４及び５に示した構造が完成する。
表示器１１の表示画面１１ａに対する入力操作位置を検出する入力位置検出手段は図８に示したように、フロントケース２２内に収容配置された発光素子１２と受光素子１３とによって構成される。
【００１０】
これら発光素子１２及び受光素子１３はそれぞれ基板２３上に所定のピッチで所要数配列されて実装されており、入力操作面を構成する方形の透明板１５の隣接２辺に沿って発光素子１２がそれぞれ配列され、他の２辺に沿って受光素子１３がそれぞれ配列され、これら発光素子１２と受光素子１３とによって透明板１５上に位置検出用の光路が縦横に構成されている。
次に、上記のような構成を有する画面入力装置において、透明板１５を押圧して入力操作した時の各部の動きについて説明する。
図４に示したように透明板１５の４隅をａ部、ｂ部、ｃ部及びｄ部とし、今、ａ部が押圧操作されたとする。
【００１１】
ａ部が押圧されたことにより、透明板１５には偏った力が作用する。この力はａ部に近いベゼル３１の一方の幅広脚部３３の側縁部３３ａにまず作用し、この側縁部３３ａが押し下げられ、これにより幅広脚部３３と係合されている幅広リンク５１の対応する外端が押し下げられる。
幅広リンク５１はベース４１の支持部４４の軸４６に回動自在に支持されているため、この押し下げにより軸４６回りに回動し、この回動によって幅広脚部３３の反対側の側縁部３３ｂが幅広リンク５１によって引っ張られて下がる。つまり、幅広リンク５１が回動することで透明板１５のｂ部もａ部と同一量下がる（変位する）。
【００１２】
また、図９に示したように、幅広リンク５１が初期の状態から時計回りに回動することで、幅広リンク５１のスイッチ押し板部５６が入力検出スイッチ２１を押圧操作して作動させる。
一方、幅広リンク５１と内端が係合されている幅広リンク６１は幅広リンク５１の時計回りの回動と連動して反時計回りに回動し、幅広リンク６１の外端と係合されている他方の幅広脚部３３は幅広リンク６１によって引っ張られて下がる。これにより、透明板１５のｃ部及びｄ部もａ部及びｂ部と同一量下がる。
これら、一連の動作は瞬時に起きるものであり、ａ部が押圧されて押し下げられると、ｂ〜ｄ部も同時に同一量下がり、従ってこの画面入力装置によれば、透明板１５のどこを押圧操作しても、透明板１５は表示器１１の表示画面１１ａと平行状態を保って移動するものとなっている。
【００１３】
このことを言い換えると、透明板１５のどこを押圧操作しても幅広リンク５１と６１は一定の回動運動をするということになり、従って入力検出スイッチ２１を操作することによる入力検出スイッチ２１からの反力は、透明板１５のどこを押圧操作しても一定であり、つまり透明板１５の押圧操作位置によらず、均一な操作荷重及びクリック感が得られるものとなっている。
透明板１５への押圧を解除すると、入力検出スイッチ２１の反力により、幅広リンク５１及び６１はそれぞれ反時計回り及び時計回りに回動復帰し、これによりベゼル３１が押し上げられて透明板１５が図８に示した初期の位置に復帰する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、本出願人が先に提案した画面入力装置は透明板１５に押下操作力を印加すると、透明板１５に付加されているベゼル３１が２つの幅広リンク５１，６１をそれぞれ回動させ、回動する幅広リンク５１により入力検出スイッチ２１のみが操作されることで、入力検出スイッチ２１から透明板１５に操作感及びクリック感が伝わり、透明板１５への押下操作力を解除すると、入力検出スイッチ２１からの反力のみにより２つの幅広リンク５１，６１が回動し、透明板１５及びベゼル３１が初期位置に復帰するものとなっていた。
しかるに、この画面入力装置では、例えば表示器１１のサイズが大きくなり、それに伴い透明板１５及びベゼル３１のサイズが大きくなって、それらの重量が増大すると、以下のような問題が発生する。なお、以下の説明では幅広リンク５１及び６１は軸４６（回動中心）に対して重量が左右均等であるとする。
【００１５】
（問題点１）
この画面入力装置では、透明板１５に押下操作力を印加する際、入力検出スイッチ２１に加わる力は透明板１５及びベゼル３１の重量（＝Ｆ１）と押下操作力（＝Ｆ２）となる。
透明板１５をゆっくりと等速度で押下操作する場合、Ｆ１とＦ２の合力は入力検出スイッチ２１の反力（＝Ｆ３）と釣り合いを保ち、この状態で透明板１５は押し下がるので、
Ｆ１＋Ｆ２＝Ｆ３
となり、式変形により、
Ｆ２＝Ｆ３−Ｆ１・・・・・・・・▲１▼
となる。
これより、透明板１５の押下操作力は入力検出スイッチ２１からの反力と同一ではなく、透明板１５及びベゼル３１の重量の影響を受けることになる。
【００１６】
表示器１１のサイズが小さく、透明板１５及びベゼル３１の重量が入力検出スイッチ２１の反力に比べて十分小さければ、透明板１５の押下操作力は入力検出スイッチ２１からの反力と同一とみなせるが、例えば表示器１１のサイズが大きくなり、透明板１５及びベゼル３１の重量が増大すれば、入力検出スイッチ２１の反力に比べて透明板１５の押下操作力が小さくなる。
一般的には透明板１５の押下操作力は入力検出スイッチ２１の反力に一致させることが要請されるが、この要請を満たすためには透明板１５及びベゼル３１の重量分だけ、反力の大きい入力検出スイッチ２１を使用する必要がある。
しかしながら、一般的に反力を大きくすれば、入力検出スイッチ２１の寿命が著しく低下するため、品質上、問題となる。
【００１７】
（問題点２）
上記画面入力装置では、透明板１５及びベゼル３１の初期位置への復帰を入力検出スイッチ２１の反力のみで達成しようとしている。
このため、入力検出スイッチ２１の極小反力（一般的に復帰力という）が透明板１５及びベゼル３１の重量以下になると、透明板１５及びベゼル３１が初期位置に復帰しなくなるという問題が生じる。
一方、図１０は上述した画面入力装置にばね７１を組み合わせた構造を示したものであり、幅広リンク５１，６１にそれぞればね７１を取り付けることで押下操作力の減少及び復帰不能といった上記問題点１，２を解決しようとするものである。しかしながら、この場合には以下の問題が生ずる。
【００１８】
（問題点３）
ばね７１を組み合わせることで、透明板１５及びベゼル３１が受ける反力は、ばね７１の反力と入力検出スイッチ２１の反力の合力となるが、ばね７１は反力と変位とが比例するため、図１１に示したように、入力検出スイッチ２１のみの場合のラバー反力曲線より得られるクリック量Ｃ１に対し、ラバー＋ばね反力曲線のクリック量Ｃ２は小さくなる。
つまり、入力検出スイッチ２１のもつクリック量が減少し、これにより透明板１５の押下操作時に感じるクリック感が減少して品位が低下するといった問題が生じる。
【００１９】
この発明の目的はこれら問題に鑑み、透明板及びベゼルの重量の影響により、入力検出スイッチの反力に対して透明板の押下操作力が減少するといった現象が発生せず、また透明板及びベゼルが初期位置に復帰しなくなるといった現象も発生せず、よってこれらの点で良好な操作感及びクリック感が得られ、品質及び品位に優れた画面入力装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、表示画面を有する表示器と、その表示画面に対する入力操作位置を検出する入力位置検出手段とを備えた画面入力装置は、ベースと、そのベース上に搭載された表示器の、その上面に位置する表示画面と所定の間隙を介して対向配置されて入力操作面を構成する透明板と、その透明板の周縁を保持する枠部と、その枠部の互いに対向する位置から入力操作面と垂直方向に突出形成されて先端がベース側に向かって伸びる一対の幅広脚部とを備えたベゼルと、ベースに設けられた支持部にそれぞれ中間部が回動自在に支持され、互いの内端が互いに回動自在に係合され、かつ互いの外端がそれぞれ一対の幅広脚部の先端における幅方向両端に回動自在に係合されてなる一対の幅広リンクと、それら幅広リンクのいずれか一方の内端と当接された入力検出スイッチと、一対の幅広リンクの互いの内端側の一方もしくは双方に取り付けられたバラストとを具備し、バラストは透明板を保持したベゼルとほぼ等しい重量とされており、透明板を押圧して入力操作することにより、一対の幅広リンクが連動して回動して入力検出スイッチが押圧操作され、上記押圧を解除することにより、入力検出スイッチの反力により一対の幅広リンクが回動して透明板が元の位置に復帰される構造とされる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、表示画面を有する表示器と、その表示画面に対する入力操作位置を検出する入力位置検出手段とを備えた画面入力装置は、ベースと、そのベース上に搭載された表示器の、その上面に位置する表示画面と所定の間隙を介して対向配置されて入力操作面を構成する透明板と、その透明板の周縁を保持する枠部と、その枠部の互いに対向する位置から入力操作面と垂直方向に突出形成されて先端がベース側に向かって伸びる一対の幅広脚部とを備えたベゼルと、ベースに設けられた支持部にそれぞれ中間部が回動自在に支持され、互いの内端が互いに回動自在に係合され、かつ互いの外端がそれぞれ一対の幅広脚部の先端における幅方向両端に回動自在に係合されてなる一対の幅広リンクと、それら幅広リンクのいずれか一方の内端と当接された入力検出スイッチとを具備し、一対の幅広リンクは、それらの回動中心に対する内端側の重量和が外端側の重量和に対して透明板を保持したベゼルの重量とほぼ等しい分、大とされており、透明板を押圧して入力操作することにより、一対の幅広リンクが連動して回動して入力検出スイッチが押圧操作され、上記押圧を解除することにより、入力検出スイッチの反力により一対の幅広リンクが回動して透明板が元の位置に復帰される構造とされる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明による画面入力装置の一実施例の要部外観構造を示したものであり、図２はこの図１に示した構成の断面構造概略を入力位置検出手段と共に示したものである。また、図３は図２において、入力操作された状態を示したものである。なお、図４乃至９と対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
この例では図４乃至９に示した従来の画面入力装置に対し、図１乃至３に示したように幅広リンク６１にバラスト８１が取り付けられる。バラスト８１は幅広リンク６１の内端側に取り付けられ、つまりベゼル３１と幅広リンク６１との係合位置に対し、軸４６を挟んで反対側に取り付けられる。
【００２３】
バラスト８１の重量はこの例では透明板１５とベゼル３１の重量（透明板１５を保持したベゼル３１の重量）と同等とされ、これにより前述した問題点１乃至３が解決されるものとなっている。以下、これを説明する。なお、この例では幅広リンク５１，６１は軸４６（回動中心）に対して重量が左右均等とする。
（問題点１に対して）
バラスト８１を幅広リンク６１に取り付けることで、透明板１５とベゼル３１の重量が相殺され、それらの重量が実質０となる。前記▲１▼式より、
Ｆ２＝Ｆ３
となり、透明板１５の押下操作力は入力検出スイッチ２１の反力と同一となる。
【００２４】
これにより、例えば表示器１１のサイズが大きくなり、透明板１５及びベゼル３１の重量が増大しても、透明板１５の押下操作力が減少するといった問題は発生せず、またその減少を補うために反力の大きな入力検出スイッチ２１を使用するといったことも必要がなくなる。
（問題点２，３に対して）
バラスト８１を取り付けることで、透明板１５とベゼル３１の重量が相殺され、実質０となるため、入力検出スイッチ２１の反力のみで、透明板１５とベゼル３１を初期位置へ復帰させることができる。
【００２５】
また、これにより、ばね７１を使用することが不要となるため、入力検出スイッチ２１がもつクリック量が減少することがなく、透明板１５に伝わる。
以上より、この例によれば、たとえ透明板１５及びベゼル３１の重量が増大しても良好な操作感及びクリック感が得られ、品質及び品位に優れた画面入力装置が得られるものとなる。
上述した例ではバラスト８１を幅広リンク６１に取り付けているが、バラスト８１の取り付けはこれに限らず、例えば幅広リンク５１に取り付けてもよいし、幅広リンク５１，６１双方に配分して取り付けてもよい。また、バラスト８１の取り付け位置はベゼル３１と幅広リンク６１（５１）との係合位置に対して軸４６を挟んで反対側の一部であればよい。さらに、バラスト８１の取り付け位置は幅広リンク６１（５１）の上面でも下面でもよい。
【００２６】
なお、上述した例では入力位置検出手段として発光素子と受光素子とを用いた、いわゆる赤外線方式を採用しているが、入力位置検出手段はこれに限らず、抵抗膜方式のもの、あるいはメンブレンスイッチ等を用いる構成としてもよい。
上述した例では幅広リンク５１，６１は軸４６に対して重量が左右均等としているが、例えば左右均等ではなく、ある程度の差がある場合にはその左右の重量差も考慮してバラスト８１の重量を決定するのが好ましい。
また、逆に言えば、幅広リンク５１，６１において、軸４６に対する左右の重量差を積極的に設けることにより、バラスト８１を用いることなく、上記した例と同様、透明板１５とベゼル３１の重量を実質０とすることができる。
【００２７】
即ち、幅広リンク５１，６１の軸４６（回動中心）に対する互いの内端側の重量の和を、外端側の重量の和に対して、透明板１５を保持したベゼル３１の重量分、大とするようにすればよい。
この場合、幅広リンク５１または６１のどちらか一方のみで重量差を設けてもよく、あるいは双方で重量差を設けるようにしてもよい。このようにすれば、別部品としてのバラスト８１を不要とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば透明板及びベゼルの重量の影響を受けないものとなり、よって入力検出スイッチの反力に対して透明板の押下操作力が減少せず、また透明板が初期位置に復帰しないといった現象も発生しないものとなり、これらの点でたとえ表示器のサイズが大きくなり、それに伴い透明板及びベゼルの重量が増大したとしても操作感及びクリック感が損なわれることなく、良好な品質及び品位を有する画面入力装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の要部構造を示す斜視図。
【図２】この発明の一実施例を示す概略断面図。
【図３】図２において、入力操作された状態を示す図。
【図４】従来提案されている画面入力装置の要部構造を示す斜視図（斜め上から見た図）。
【図５】従来提案されている画面入力装置の要部構造を示す斜視図（斜め下から見た図）。
【図６】図４の分解斜視図（斜め上から見た図）。
【図７】図４の分解斜視図（斜め下から見た図）。
【図８】従来提案されている画面入力装置の概略断面図。
【図９】図８において、入力操作された状態を示す図。
【図１０】図８の画面入力装置にばねを付加した時の力の作用を説明するための図。
【図１１】ラバー（入力検出スイッチ）、ばね及びラバー＋ばねのストロークに対する反力の変化を示すグラフ。

Claims

表示画面を有する表示器と、その表示画面に対する入力操作位置を検出する入力位置検出手段とを備えた画面入力装置であって、
ベースと、
そのベース上に搭載された上記表示器の、その上面に位置する上記表示画面と所定の間隙を介して対向配置されて入力操作面を構成する透明板と、
その透明板の周縁を保持する枠部と、その枠部の互いに対向する位置から上記入力操作面と垂直方向に突出形成されて先端が上記ベース側に向かって伸びる一対の幅広脚部とを備えたベゼルと、
上記ベースに設けられた支持部に、それぞれ中間部が回動自在に支持され、互いの内端が互いに回動自在に係合され、かつ互いの外端がそれぞれ上記一対の幅広脚部の先端における幅方向両端に回動自在に係合されてなる一対の幅広リンクと、
それら幅広リンクのいずれか一方の内端と当接された入力検出スイッチと、
上記一対の幅広リンクの互いの内端側の一方もしくは双方に取り付けられたバラストとを具備し、
上記バラストは上記透明板を保持したベゼルと等しい重量とされており、
上記透明板を押圧して入力操作することにより、上記一対の幅広リンクが連動して回動して上記入力検出スイッチが押圧操作され、
上記押圧を解除することにより、上記入力検出スイッチの反力により上記一対の幅広リンクが回動して上記透明板が元の位置に復帰される構造とされていることを特徴とする画面入力装置。
表示画面を有する表示器と、その表示画面に対する入力操作位置を検出する入力位置検出手段とを備えた画面入力装置であって、
ベースと、
そのベース上に搭載された上記表示器の、その上面に位置する上記表示画面と所定の間隙を介して対向配置されて入力操作面を構成する透明板と、
その透明板の周縁を保持する枠部と、その枠部の互いに対向する位置から上記入力操作面と垂直方向に突出形成されて先端が上記ベース側に向かって伸びる一対の幅広脚部とを備えたベゼルと、
上記ベースに設けられた支持部に、それぞれ中間部が回動自在に支持され、互いの内端が互いに回動自在に係合され、かつ互いの外端がそれぞれ上記一対の幅広脚部の先端における幅方向両端に回動自在に係合されてなる一対の幅広リンクと、
それら幅広リンクのいずれか一方の内端と当接された入力検出スイッチとを具備し、
上記一対の幅広リンクは、それらの回動中心に対する内端側の重量和が外端側の重量和に対して上記透明板を保持したベゼルの重量と等しい分、大とされており、
上記透明板を押圧して入力操作することにより、上記一対の幅広リンクが連動して回動して上記入力検出スイッチが押圧操作され、
上記押圧を解除することにより、上記入力検出スイッチの反力により上記一対の幅広リンクが回動して上記透明板が元の位置に復帰される構造とされていることを特徴とする画面入力装置。