JP4301312B2

JP4301312B2 - 操作入力装置およびこれを用いた電子機器

Info

Publication number: JP4301312B2
Application number: JP2007068816A
Authority: JP
Inventors: 武有原; 利紀山末; 善泰北川
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2027-03-16
Also published as: US20080224996A1; JP2008234864A; KR20080084694A; KR100935788B1; CN101266892A; EP1970930A1

Description

本発明は、携帯電話機や携帯用音楽プレーヤに適用できる操作入力装置に関する。

従来、携帯電話機等に組み込まれる操作入力装置としては、例えば、ベースと、上面に複数個の押しボタンスイッチおよび磁界検出素子を実装し、前記ベースに積み重ねて一体化したプリント基板と、前記プリント基板上で上下動可能に前記ベースに支持された操作板と、Ｎ極およびＳ極を交互に配置した環状マグネットを下面に組み付け、前記操作板の上面に回動自在に組み付けられた円盤型操作ダイヤルと、からなり、前記円盤型操作ダイヤルを回動することにより、前記環状マグネットの磁束の変化を前記磁界検出素子で検知して回動方向を検出する一方、前記円盤型操作ダイヤルを押圧することにより、前記操作板を介して前記押しボタンスイッチを操作することを特徴とする操作入力装置がある（特許文献１参照）。
特開２００５−１０６１２６号公報

しかしながら、前述の操作入力装置では、特許文献１の図３および図４に示すように、金属ベース１０に支持された操作板５０上で操作ダイヤル７０を回動可能に支持している。このため、前記操作ダイヤル７０を操作板５０で回動可能に支持するためには前記操作板５０に所定の厚さを確保する必要があり、装置の薄型化が困難である。
また、前記操作ダイヤル７０を、操作板５０を介して金属ベース１０に組み付ける場合には、前記操作板５０に前記操作ダイヤル７０をカシメ固定等で固定した後、前記操作板５０を金属ベース１０に組み付ける必要があるので、組み立てに手間がかかり、生産性が低いという問題点がある。

本発明は、前記問題点に鑑み、組立作業が容易で、生産性の高い薄型の操作入力装置を提供することにある。

本発明にかかる操作入力装置は、前記課題を解決すべく、ベースと、複数個の押しボタンスイッチを同一円周上に実装し、かつ、磁界検出素子を実装するとともに、前記ベースに積み重ねて一体化したプリント基板と、前記押しボタンスイッチに対応する位置に操作用突起を突設し、かつ、前記押しボタンスイッチに前記操作用突起を介して載置される環状の操作板と、下面に環状マグネットを同心円上に一体化し、前記操作板に同一軸心上に載置される環状の操作ダイヤルと、前記操作ダイヤルの嵌合孔内に挿入され、下面に突設した少なくとも２本の支持脚部を前記ベースに連結することにより、前記操作ダイヤルを抜け止めするとともに、回動可能に支持するリング状固定具と、前記リング状固定具の操作孔内に抜け止めされるとともに、前記プリント基板に実装した押しボタンスイッチを操作可能な押しボタンと、からなる操作入力装置であって、前記リング状固定具で前記押しボタンを介して前記操作板を回り止めする一方、前記操作ダイヤルを回動することにより、前記環状マグネットの磁束の変化を前記磁界検出素子で検出できるとともに、前記操作ダイヤルを押し下げることにより、前記操作板の操作用突起を介して前記押しボタンスイッチを操作できる構成としてある。

本発明によれば、前記操作ダイヤルは前記固定具を介して回動可能に支持されるので、前記操作板に高い回動支持機能を必要としない。このため、前記操作板を薄くでき、装置を薄型化できる。
また、固定具をベースに連結することにより、操作ダイヤルを抜け止めできるとともに、回動可能に支持できるので、組立工数が少なくなり、生産性が向上する。
さらに、本発明によれば、より多機能な操作入力装置が得られる。

本発明にかかる実施形態としては、前記ベースから切り起こした少なくとも２つの弾性受け部に、前記固定具の下面に突設した少なくとも２本の支持脚部をそれぞれ弾性係合してもよい。

本実施形態によれば、ベースに固定具をワンタッチで取り付けることができ、より一層生産性が向上する。

本発明にかかる電子機器は、前述の操作入力装置を、外部から操作できるように操作ダイヤルを露出させて取り付けた構成としてある。

本発明によれば、薄型で生産性の高い電子機器が得られるという効果がある。

本発明にかかる実施形態を図１ないし図１６の添付図面に従って説明する。
本実施形態にかかる操作入力装置１は、例えば、携帯電話機（図示せず）に組み込むことにより、モニター内のスクロールバーをスクロールし、後述する押しボタン４０等を介して選択指示を出すことができる。

前記操作入力装置１は、図２および図３に示すように、フレキシブルなプリント基板２０を貼着一体化した金属ベース１０と、下面にドーム状可動接点からなる中央押しボタンスイッチ３１ａおよび４個の押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１ｅを貼り付けた樹脂製フィルムカバー３０と、前記中央押しボタンスイッチ３１ａを操作する押しボタン４０と、前記押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１ｅに載置される操作板４５と、下面に環状マグネット５３を固定した操作ダイヤル５０と、前記金属ベース１０に前記操作ダイヤル５０を抜け止めするリング状固定具６０と、からなるものである。

前記金属ベース１０は、図３および図６に示すように、平面略円形であり、その中心から同一円周上に４つの弾性受け部１２を均等のピッチで切り起こしてある。前記弾性受け部１２のうち、対向する一対の弾性受け部１２，１２の外側に治具孔１３，１４をそれぞれ設けてある一方、残る一対の弾性受け部の外側に後述するＭＲセンサ２６，２６を嵌め込むための逃げ部１５，１５を形成してある。

フレキシブルな樹脂フィルムからなるプリント基板２０は、裏面に接着材を塗布した略円形の基板本体２０ａと、前記基板本体２０ａから延在するリード部２０ｂとから形成されている。前記基板本体２０ａは、その中央に導電部２１ａを設けてあるとともに、前記導電部２１ａを中心として同一円周上に均等のピッチで導電部２１ｂ〜２１ｅを配置してある。前記導電部２１ａ〜２１ｅは、環状固定接点部と前記環状固定接点部内に配置された一対の固定接点部とからなるものである。また、前記プリント基板２０は、前記金属ベース１０の弾性受け部１２および治具孔１３，１４と対応する位置に、係合孔２２および治具孔２３，２４をそれぞれ設けてある。さらに、前記基板本体２０ａは、その外周縁部に後述するＭＲセンサ２６を嵌め込むための切り欠き部２５を形成してある。前記ＭＲセンサ２６は横方向に通過する磁束に反応して検出信号を出力する特性を有する。そして、前記プリント基板２０は、前記切り欠き部２５に反転させたＭＲセンサ２６を落とし込んで接続してある。
なお、前記導電部２１ａ〜２１ｅは、例えば、固定接点部が同心円状であってもよく、また、平面視略Ｃ字形の一方の固定接点部の中央に、他方の固定接点部を配置しておいてもよい。

樹脂製フィルムカバー３０は、前記基板本体２０ａに被覆可能な平面形状を有し、接着材を塗布した裏面のうち、前記導電部２１ａ〜２１ｅと対応する位置に、扁平なドーム状反転バネからなる押しボタンスイッチ３１ａ〜３１ｅがそれぞれ貼り付けられている。また、前記樹脂製フィルムカバー３０は、前記金属ベース１０の弾性受け部１２および治具孔１３，１４に対応する位置に、係合孔３２および治具孔３３，３４をそれぞれ設けてある。さらに、前記樹脂製フィルムカバー３０は、その外周縁部に前記ＭＲセンサ２６を嵌合するための逃げ部３５を形成してある。

押しボタン４０は、図２および図５に示すように、後述する操作ダイヤル５０の嵌合孔５１に嵌合可能な外周形状を有し、その外周下端縁部に一対の回り止め用爪部４１，４１を同一軸心上に突設してある。また、前記回り止め用爪部４１の両側基部には、ガタツキを防止するための面取り部４２をそれぞれ形成してある。

操作板４５は、前記押しボタンスイッチ２１ｂ〜２１ｅに載置可能な直径を有する同心円形状であり、その内周縁部に、前記押しボタン４０の回り止め用爪部４１に係止する一対の回り止め用突起４６を突設してある。また、前記金属ベース１０の逃げ部１５に対応する位置に切り欠き部４７を設けてある。さらに、前記操作板４５は、その下面に前記押しボタンスイッチ２１ｂ〜２１ｅを押圧するための操作用突起４８を突設してある。
なお、前記操作板４５は、その上面に、後述する操作ダイヤル５０の回動操作を円滑に行うための摺動シートを貼着一体化してもよく、摩擦抵抗の小さい樹脂材料を塗布してもよく、また、摩擦抵抗を小さくするために梨地加工を施しておいてもよい。

操作ダイヤル５０は、図４に示すように、前記金属ベース１０を被覆可能な同心円形状であり、その中心に前記押しボタン４０を嵌合できる嵌合孔５１を設けてある。また、前記操作ダイヤル５０は、その下面周辺縁部に突設した環状リブ５２を介して環状マグネット５３を位置決めして固定してある。前記環状マグネット５３はＮ極およびＳ極を交互に配置したものである。特に、本実施形態によれば、環状マグネット５３が操作板４５に直接接触しない。このため、操作ダイヤル５０に作用する摩擦抵抗が小さく、円滑に操作できる薄型の操作入力装置が得られるという利点がある。なお、操作ダイヤル５０は、必ずしも円形である必要はなく、回動可能であれば、例えば、正八角形であってもよい。

リング状固定具６０は、図２および図５に示すように、前記操作ダイヤル５０の嵌合孔５１に嵌合して抜け止めできる外径寸法を有するとともに、前記押しボタン４０を嵌合して抜け止めできる内径寸法の操作孔６１を有している。また、前記リング状固定具６０は、その下面に前記金属ベース１０の弾性受け部１２に弾性係合可能な支持脚部６２を突設けてある。さらに、前記リング状固定具６０は、前記支持脚部６２の片側基部に位置規制用突部６３を突設してある。

次に、前述の構成部品の組立工程について説明する。
まず、図示しない治具である一対の位置決めピンに前記金属ベース１０の治具孔１３，１４を挿入して位置決めする。ついで、ＭＲセンサ２６，２６を所定の位置に実装したプリント基板２０の治具孔２３，２４を、前記治具の一対のピンに挿入することにより、前記金属ベース１０の弾性受け部１２に前記プリント基板２０の係合孔２２を嵌合して貼着一体化する。さらに、樹脂製フィルムカバー３０の治具孔３３，３４を前記治具ピンに挿入し、前記プリント基板２０の本体部２０ａに樹脂製フィルムカバー３０を貼着一体化することにより、導電部２１ａ〜２１ｅにドーム状反転バネからなる押しボタンスイッチ３１ａ〜３１ｅをそれぞれ位置決めする。

ついで、前記押しボタンスイッチ３１ａに押しボタン４０を載置して位置決めするとともに、前記押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１ｅ上に操作板４５を載置して位置決めすることにより、前記押しボタン４０の回り止め用爪部４１に、操作板４５の回り止め用突起４６を係止する。ついで、押しボタン４０に操作ダイヤル５０の嵌合孔５１を嵌合した後、リング状固定具６０を押しボタン４０と操作ダイヤル５０との間に挿入し、リング状固定具６０の支持脚部６２を金属ベース１０の弾性受け部１２に弾性係合する。これにより、リング状固定具６０が操作ダイヤル５０を抜け止めするとともに、金属ベース１０に押しボタン４０および操作板４５を抜け止めする。さらに、前記リング状固定具６０の位置規制用突部６３が押しボタン４０の面取り部４２に当接することにより、前記押しボタン４０を回り止めする。このため、前記押しボタン４０に係合する操作板４５も同様に回り止めされる。
なお、リング状固定具６０の金属ベース１０に対する固定方法は、弾性係合に限らず、カシメ固定、溶接固定であってもよい。

本実施形態によれば、押しボタンスイッチ３１ａ〜３１ｅに載置された押しボタン４０および操作板４５がドーム状反転バネのバネ力で上方に付勢されている。このため、上下方向のガタツキが生じないとともに、操作ダイヤル５０の慣性力で回り過ぎることを抑制でき、誤操作が生じにくい。
また、金属ベース１０にリング状固定具６０を固定することにより、金属ベース１０に、押しボタン４０、操作板４５および操作ダイヤル５０をワンタッチで組み付けできるので、生産性に優れた操作入力装置が得られるという利点がある。

次に、前述の構成からなる操作入力装置３を携帯電話機に適用した場合の操作方法について説明する。
操作ダイヤル５０を前記リング状固定具６０の軸心を中心として回動させると、前記操作ダイヤル５０は操作板４５およびリング状固定具６０に摺接しながら回動する。さらに、前記操作ダイヤル５０と一体な環状マグネット５３が回動し、一対のＭＲセンサ２６が磁界の変化をそれぞれ検知し、これに基づいて回動方向および回動量を検出する。
そして、その検出結果が図示しない制御回路を介してモニターの画面表示にスクロールバーの移動として反映される。ついで、所望の位置にスクロールバーが到達した場合に、押しボタン４０を押すことにより、中央押しボタンスイッチ３１ａの反転バネが反転し、対応する導電部２１ａを導通させて選択指令を出力する。
また、操作ダイヤル５０の周辺部を押し下げることにより、操作板４５の押圧用突起４８で押しボタンスイッチ３１ｂ〜３１ｅの反転バネを適宜反転させることにより、対応する導電部２１ｂ〜２１ｅを導通させてもよい。

本実施形態よれば、ＭＲセンサ２６を利用しているので、環状マグネット５３を前記ＭＲセンサ２６の上方に配置する必要がなく、薄型の操作入力装置が得られるという利点がある。

第２実施形態は、図１０ないし図１６に示すように、基本的構造は第１実施形態とほぼ同様であり、異なる点はホール素子２７を利用した点である。前記ホール素子２７は、上下方向から通過する磁束を検出して出力信号を出力する特性を有するものである。なお、同一部分には同一番号を附して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

すなわち、本実施形態では、ホール素子２７を使用しているので、環状マグネット５３の直下に前記ホール素子２７を配置する必要がある。このため、前記プリント基板２０の外周縁部から延在した迫り出し部２０ｃに切り欠き部２５を設け、前記切り欠き部２５に反転させた前記ホール素子２７を配置することにより（図１１および図１２）、前記ホール素子２７の直上に環状マグネット５３を配置してある（図１６）。他は前述の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

本発明にかかる操作入力装置は携帯電話機に限らず、他のモバイル機器やその他の電子機器に適用してもよいことは勿論である。

図１Ａおよび図１Ｂは本発明にかかる操作入力装置の第１実施形態を異なる角度から視た斜視図である。図１Ａで示した操作入力装置の分解斜視図である。図２で示した操作入力装置の一部を分解して上方から視た分解斜視図である。図４Ａおよび図４Ｂは図２で図示した操作入力装置の一部を分解して異なる角度から視た分解斜視図である。図１Ｂで示した操作入力装置の分解斜視図である。図５で示した操作入力装置の一部を分解して下方から視た分解斜視図である。図７Ａは図１で示した操作入力装置の底面図、図７Ｂは図７Ａで示すＢ−Ｂ線で切断した場合の縦断面図である。図８Ａおよび８Ｂは図７Ａで示した操作入力装置のVIIIＡ-VIIIＡ線およびVIIIＢ-VIIIＢ線で切断した場合の縦断面図である。図９Ａは図１で示した操作入力装置の底面図、図９Ｂは図９Ａで示すＢ−Ｂ線で切断した場合の縦断面図である。

図１０Ａおよび図１０Ｂは本発明にかかる操作入力装置の第２実施形態を異なる角度から視た斜視図である。図１０Ａで示した操作入力装置を分解して上方から視た分解斜視図である。図１１で図示した操作入力装置の一部を分解して異なる角度から視た分解斜視図である。図１０Ａで図示した操作入力装置を分解して下方から視た分解斜視図である。図１１で図示した操作入力装置の一部を分解して下方から視た斜視図である。図１５Ａおよび図１５Ｂは図１０Ａで示した操作入力装置の縦断面図である。図１６Ａは図１０Ａで示した操作入力装置の底面図、図１６Ｂは図１６Ａで示すＢ−Ｂ線で切断した場合の縦断面図である。

１０：金属ベース
１２：弾性受け部
１３，１４：治具孔
１５：逃げ部
２０：プリント基板
２１ａ〜２１ｅ：導電部
２２：係合孔
２３，２４：治具孔
２５：切り欠き部
２６：ＭＲセンサ
２７：ホール素子
３０：樹脂製フィルムカバー
３１ａ〜３１ａ：押しボタンスイッチ
３２：係合孔
３３，３４：治具孔
４０：押しボタン
４１：回り止め用爪部
４２：面取り部
４５：操作板
４６：回り止め用突起
４７：切り欠き部
４８：操作用突起
５０：操作ダイヤル
５１：嵌合孔
５２：環状リブ
５３：環状マグネット
６０：リング状固定具
６１：操作孔
６２：支持脚部
６３：位置規制用突部

Claims

ベースと、複数個の押しボタンスイッチを同一円周上に実装し、かつ、磁界検出素子を実装するとともに、前記ベースに積み重ねて一体化したプリント基板と、前記押しボタンスイッチに対応する位置に操作用突起を突設し、かつ、前記押しボタンスイッチに前記操作用突起を介して載置される環状の操作板と、下面に環状マグネットを同心円上に一体化し、前記操作板に同一軸心上に載置される環状の操作ダイヤルと、前記操作ダイヤルの嵌合孔内に挿入され、下面に突設した少なくとも２本の支持脚部を前記ベースに連結することにより、前記操作ダイヤルを抜け止めするとともに、回動可能に支持するリング状固定具と、前記リング状固定具の操作孔内に抜け止めされるとともに、前記プリント基板に実装した押しボタンスイッチを操作可能な押しボタンと、からなる操作入力装置であって、
前記リング状固定具で前記押しボタンを介して前記操作板を回り止めする一方、前記操作ダイヤルを回動することにより、前記環状マグネットの磁束の変化を前記磁界検出素子で検出できるとともに、前記操作ダイヤルを押し下げることにより、前記操作板の操作用突起を介して前記押しボタンスイッチを操作できることを特徴とする操作入力装置。
前記ベースから切り起こした少なくとも２つの弾性受け部に、前記固定具の下面に突設した少なくとも２本の支持脚部をそれぞれ弾性係合したことを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
請求項１または請求項２に記載の操作入力装置を、外部から操作できるように操作ダイヤルを露出させて取り付けたことを特徴とする電子機器。