JP4561394B2 - 操作入力装置およびこれを用いた電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、携帯電話機、携帯用音楽プレーヤー、テレビ、ビデオ等の種々の電子機器に適用できる操作入力装置に関する。
従来、携帯電話機等に使用される操作入力装置としては、例えば、ベースに立設した操作軸を介し、前記ベースの上面に配置したプッシュスイッチを駆動するものがある。
すなわち、操作軸21の上端部に装着した操作つまみ16を左右方向に回転操作し、回転体22を回転させた後、前記操作つまみ16を押圧操作して操作軸21を下方に動かし、スイッチ部を動作させる操作入力装置である(特許文献1参照)。
特開2002−25395号公報
しかしながら、前記入力装置では、操作つまみ16を回動させる場合に、操作軸21が回動および上下動が可能なように軸受2に嵌合支持されるとともに、ワッシャ4で抜け止めされている。このため、操作軸21を円滑に回転操作することが容易でなく、操作感触が悪いだけでなく、円滑な回動操作が得にくいとともに、塵埃が発生しやすいという問題点がある。
本発明にかかる操作入力装置は、前記問題点に鑑み、操作感触に優れ、円滑な回動操作が可能で、塵埃の発生が少ない操作入力装置を提供することを課題とする。
本発明にかかる操作入力装置は、前記課題を解決すべく、軸孔を設けたベースと、前記ベースの下面に前記軸孔と同一軸心上に配置された環状弾性体と、前記ベースの軸孔および前記環状弾性体に挿通され、かつ、傾斜可能に弾性支持して立設した支軸と、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、前記ベースの上面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に配置された操作板と、下面にN極およびS極を交互に配置した環状マグネットを組み付け、前記支軸の上端部に回動自在に支持された操作ダイヤルと、からなり、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して回動方向を検出する一方、前記操作ダイヤルの外周縁部を押し下げることにより、前記操作板を介して前記押しボタンスイッチを駆動することを特徴とする操作入力装置であって、前記ベースに設けた軸孔の開口縁部のうち、前記ベースの下面側の開口縁部と前記支軸の下端鍔部とで前記環状弾性体を挟持することにより、前記ベースに前記支軸を傾斜可能に弾性支持して立設した構成としてある。
本発明によれば、操作ダイヤルの外周縁部を押し下げると、支軸が傾斜して操作板を介して押しボタンスイッチを駆動する。このため、従来例のような操作ダイヤルの引っかかりがなくなり、高い操作感触が得られる。また、操作ダイヤルは支軸の上端部に回動可能に支持され、他の部品に接触することがないので、円滑な回動操作が得られるとともに、塵埃の発生を防止できる。
本発明にかかる実施形態としては、ベースの軸孔に支軸を挿通し、前記ベースの軸孔の内周面と前記支軸の外周面との間に環状弾性体を配置することにより、前記ベースに前記支軸を傾斜可能に弾性支持して立設してもよい。
本実施形態によれば、前述と同一の効果が得られるだけでなく、設計する際の選択の範囲が広くなり、設計の自由度が広がる。
本発明にかかる他の実施形態としては、支軸が、同一軸心上、かつ、分離可能に螺合一体化される下方軸部と上方軸部とからなる構成としてもよい。
本実施形態によれば、支軸を2分割できるので、前記支軸の外周形状が複雑になっても、支軸全体としての製造が容易になる。
本発明にかかる別の実施形態としては、操作ダイヤルと操作板との間に、摩擦係数の小さい摺動リングを配置しておいてもよい。
本実施形態によれば、より一層円滑な回動操作が可能な操作入力装置が得られる。
前述の操作入力装置を携帯電話、携帯用音楽プレーヤー等の種々の電子機器に使用することにより、操作感触に優れ、円滑な回動操作が可能で、塵埃の発生が少ない電子機器が得られるという効果がある。
本発明にかかる操作入力装置の実施形態を図1ないし図12の添付図面に従って説明する。
第1実施形態にかかる操作入力装置は、図1ないし図7に示すように、携帯電話機1に適用した場合である。特に、図1に示すように、第1実施形態の携帯電話機1は、モニター2内のスクロールバー(図示せず)を操作入力装置3でスクロールし、後述する押しボタンスイッチ34a〜34dを介して選択指示を出すことができる。なお、4はテンキー、5はマイク、6はスピーカーである。
前記操作入力装置3は、図5及び図7に示すように、フレキシブルな樹脂フィルムからなるプリント基板20を貼着一体化するベース10と、下方軸部31および上方軸部32からなり、かつ、前記ベース10の中央部に傾斜可能に弾性支持されて立設する支軸30と、前記支軸30に挿通して固定される操作板40と、前記支軸30の上端部にベアリング57を介して回動自在に組み付けられる操作ダイヤル50と、で構成されている。
前記ベース10は、平面略円形であり、その中央に設けた軸孔11を中心として同一円周上に複数の位置決め用突起12を突設してある。さらに、前記ベース10は、前記軸孔11を間にして一対の固定用ネジ孔13,13、および、一対の組立用位置決め孔14,14をそれぞれ設けてある。また、前記ベース10は、その外周端面に回り止め用突部15および一対の圧接用突起16,16を突設してある。
プリント基板20は、裏面に接着材を塗布して剥離紙(図示せず)に被覆された略円形の基板本体21aと、リード部21bとからなる。前記基板本体21aは、その中央に設けた中心孔22を中心として同一円周上に複数の位置決め孔23を設けてあるとともに、前記中心孔22を間にして一対のホールIC24a,24bを実装してある。さらに、前記基板本体21aは、前記中心孔22を中心として同一円周上に4つの導電部(図示せず)を均等なピッチで配置してある。前記導電部には、後述するシート状絶縁カバー35の裏面に貼り付けた扁平なドーム状押しボタンスイッチ34a〜34dがそれぞれ実装される。
支軸30は、同一軸心上、かつ、分離可能に螺合一体化される下方軸部31と、上方軸部32とからなる。特に、前記下方軸部31は、その鍔部31aと前記ベース10とで環状弾性体33を挟持する。一方、前記上方軸部32は、その鍔部32aが後述する操作板40に溶接一体化される。
シート状絶縁カバー35は、その裏面に予め貼り付けた扁平なドーム状押しボタンスイッチ34a〜34dを前記基板本体21aの導電部にそれぞれ実装して被覆する。また、前記シート状絶縁カバー35は、その中央部に設けた中心孔36を中心として同一円周上に複数の組立用位置決め孔37を設けてある。
操作板40は、中心に設けた軸孔41を中心として同一円周上に4個の突き出し突部42a〜42dを突設してあるとともに、前記軸孔41を間にして一対の窓部43,43を設けてある。また、前記操作板40は、その外周縁部に形成したリブに回り止め用切り欠き部44を設けてあるとともに、一対の圧接用舌片45を切り出してある。さらに、前記突き出し突部42a〜42dの裏面には、操作用弾性体46a〜46dがそれぞれ貼り付けられ、前記押しボタンスイッチ34a〜34dをそれぞれ押圧可能となっている。そして、前記操作板40は、前記軸孔41に前記上方軸部32の上端部を挿入し、その鍔部32aと溶接一体化される。
操作ダイヤル50は、図5に示すように、その上面に操作用突起51を設けてある。また、前記操作ダイヤル50は、図7に示すように、その下面中央に突設した突部52の下端面中央に後述するベアリング57を固定する凹部53を設けてあるとともに、前記凹部53を中心として環状マグネット55を嵌合,固定するための環状溝54を同心円状に設けてある。
環状マグネット55はN極およびS極を交互に配置したものであり、前記操作ダイヤル50の環状溝54に嵌合,固定される。本実施形態では、より一層の円滑な回動動作を確保するため、前記突部52の周辺基部に摩擦係数の小さい摺動リング56が取り付けられている。このため、操作ダイヤル50に装着した摺動リング56が操作板40の上面に接触している場合、環状マグネット55は前記突き出し突部42a〜42dの上面から少し浮き上がっている。
ベアリング57は前記操作ダイヤル50の円滑な回動を確保するため、前記操作ダイヤル50の凹部53に嵌合,固定される。したがって、前記操作ダイヤル50は、前記摺動リング56および前記ベアリング57を介して回動するので、円滑な回動操作が可能となる。
次に、前述の構成部品からなる操作入力装置3の組立手順について説明する。
まず、前記ベース10の軸孔11の裏面縁部に環状弾性体33を貼り付けた後、図示しない治具の位置決めピンに前記ベース10の組立用位置決め孔14を挿通して位置決めする。そして、前記ベース10の位置決め突起12に、一対のホールIC24a,24bを実装したプリント基板20の位置決め孔23を嵌合して位置決めし、貼り付ける。ついで、裏面に押しボタンスイッチ34a〜34dを貼り付けたシート状絶縁カバー35を、その位置決め孔37を前記ベース10の位置決め突起12に嵌合し、前記プリトン基板20の上面に貼り付けて電気的接続を行うとともに、一体化する。
一方、前記操作板40の軸孔41に上方軸部32の上端部を挿入し、鍔部32aと溶接一体化するとともに、突き出し突部42a〜42dの裏面に操作用弾性体46a〜46dをそれぞれ貼り付ける。そして、前記ベース10の軸孔11に下方軸部31を挿入し、前記上方軸部32と螺合することにより、前記ベース10に支軸30を介して操作板40を支持するとともに、下方軸部31の鍔部31aとベース10とで環状弾性体33を挟持する。
ついで、操作ダイヤル50の環状溝54に環状マグネット55を嵌合して貼り付けるとともに、突部52の周辺基部に摺動リング56を貼り付ける。さらに、前記突部52に設けた凹部53にベアリング57を嵌合し、接着剤で固着する。
そして、図4に示すように、シート状絶縁カバー35の中心孔36から露出する上方軸部32の上端部に、前記操作ダイヤル50に固定したベアリング57を圧入して一体化する。これにより、前記操作ダイヤル50は支軸30にベアリング57を介して回動可能に支持される。また、前記支軸30は環状弾性体33を介してベース10に固定されているが、前記支軸30と前記ベース10の軸孔11との間には微小な隙間がある。このため、前記操作ダイヤル50の外周縁部を押圧すると、前記支軸30が少し傾き、押しボタンスイッチ34a〜34dを駆動できる。さらに、操作板40の回り止め用切り欠き部44がベース10の回り止め用突部15に係合し、操作板40を回り止めする。特に、操作板40の圧接用舌片45がベース10の圧接用突起16に圧接するので、操作板40にガタツキが生じないという利点がある。
次に、前述の構成からなる操作入力装置3の操作方法について説明する。
操作ダイヤル50を回動すると、これと一体な環状マグネット55が回動し、一対のホールIC24a,24b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2の画面表示にスクロールバーの移動として反映される。なお、前記支軸30は環状弾性体33を介してベース10に支持されているが、前記環状弾性体33が所定の硬度を有することから、操作ダイヤル50の回動時には、前記支軸30に不要なグラツキがなく、所望の操作感触を確保できる。
ついで、所望の位置にスクロールバーが到達した場合に、操作ダイヤル50の所望の周辺縁部を押して選択指令を出力する。すなわち、操作ダイヤル50の外周縁部を押し下げると、支軸30を支持する環状弾性体33が弾性変形し、前記支軸30が少し傾く。このため、例えば、摺動リング56が操作板40を押し下げ、さらに、環状マグネット55が操作板40の突き出し突部42aを押し下げることにより、前記突き出し突部42aの裏面に貼り付けた操作用弾性体46aがシート状絶縁カバー35を介して押しボタンスイッチ34aを駆動する。
そして、操作者が操作ダイヤル50から指を離すと、環状弾性体33が元の形状に復帰し、支軸30が元の位置に復帰する。このため、操作ダイヤル50に取り付けた摺動リング56が操作板40の上面に摺接するだけとなり、円滑な回動操作が失われることはない。
本実施形態によれば、操作板40に突き出し突部42a〜42dを設けるとともに、操作用弾性体46a〜46dを貼り付けてある。このため、操作者の押し下げ位置が不正確であっても、突き出し突部42a〜42dおよび操作用弾性体46a〜46dを介して該当する押しボタンスイッチ34a〜34dを正確に押し下げることができ、誤操作を防止できる。
本願発明にかかる第2実施形態は、図8ないし図12に示すように、前述の第1実施形態と基本的構成がほぼ同一であるので、同一部分には同一番号を附して説明する。
ベース10は、図10および図12に示すように、平面略円形の金属製であり、その中央に設けた軸孔11を中心として同一円周上に複数の固定用ネジ孔13を設けてある。さらに、前記ベース10は、前記軸孔11を間にして一対の組立用位置決め孔14,14を設けるとともに、一対の位置決め用爪部17a,17bを切り起こしてある。また、前記ベース10は、その外周縁部近傍に後述するプリント基板20のリード部21bを挿通できる長孔18を設けてある。
プリント基板20は、裏面に接着材を塗布して剥離紙(図示せず)に被覆された略円形の基板本体21aと、リード部21bとからなる。前記基板本体21aは、その中央に設けた中心孔22を間にして一対の位置決め孔23,23を設けてあるとともに、前記中心孔22を間にして一対のホールIC24a,24bを実装してある。さらに、前記基板本体21aは、前記中心孔22を中心として同一円周上に4つの導電部25a〜25dを均等なピッチで配置してある。そして、前記プリトン基板20は、前記中心孔22の内周縁部に設けた一対の位置決め用切り欠き部26,26を、前記ベース10の位置決め用爪部17a,17bに係合して位置決めすることにより、ベース10上に貼り付けられる。
支軸30は、同一軸心上、かつ、分離可能に螺合一体化される下方軸部31と、上方軸部32とからなる。特に、前記下方軸部31は、その鍔部31aと前記ベース10とで環状弾性体33を挟持する。
シート状絶縁カバー35は、その裏面の貼り付け部38a〜38d(図10および図12)に予め貼り付けた扁平なドーム状押しボタンスイッチ34a〜34dを、前記基板本体21aの導電部25a〜25dにそれぞれ実装して被覆する。また、前記シート状絶縁カバー35は、その中央部に設けた中心孔36を間にして一対の組立用位置決め孔37を設けてある。
操作板40は、その中央に設けた軸孔41の縁部内面に位置決め用切り欠き部41a,41bを設けてあるとともに、その縁部周辺に一段高い環状段部41cを設けてある。また、前記操作板40は、前記軸孔41を中心として同一円周上に4つの操作用舌片47a〜47dを延在してある。前記操作用舌片47a〜47dの下面の先端縁部には操作用突起48a〜48dが突き出し加工で形成されている。そして、前記操作板40は、前記切り欠き部41a,41bを前記ベース10の位置決め用爪部17a,17bに係合することにより、水平方向に位置規制され、回動しない。
操作ダイヤル50は、図12に示すように、その下面中央に突設した突部52の下端面中央に、後述するベアリング57を固定する凹部53を設けてあるとともに、前記凹部53を中心として環状マグネット55を嵌合,固定するための環状溝54を同心円状に設けてある。
環状マグネット55はN極およびS極を交互に配置したものであり、前述した操作ダイヤル50の環状溝54に嵌合,固定される。また、本実施形態によれば、より一層の円滑な回動動作を確保するため、前記環状マグネット55の下面に摩擦係数の小さいシート状摺動リング56が貼り付けられている。このため、操作ダイヤル50に装着したシート状摺動リング56が操作板40の上面に摺接することになる。特に、本実施形態では、前記シート状摺動リング56が操作板40から延在した操作用舌片47a〜47dに摺接するだけであり、接触面積が少ないので、より一層円滑な回動動作が可能となる。
ベアリング57は前記操作ダイヤル50の円滑な回動を確保するため、前記操作ダイヤル50の凹部53に嵌合,固定される。したがって、前記操作ダイヤル50は、前記シート状摺動リング56および前記ベアリング57を介して回動するので、円滑な操作が可能となる。
次に、前述の構成部品からなる操作入力装置3の組立手順について説明する。
まず、前記ベース10の軸孔11の裏面縁部に環状弾性体33を貼り付けた後、図示しない治具の位置決めピンに前記ベース10の組立用位置決め孔14を挿通して位置決めする。一方、前記ベース10の位置決め用爪部17a,17bに、一対のホールIC24a,24bを実装したプリント基板20の位置決め用切り欠き部26,26をそれぞれ係合して位置決めし、貼り付ける。ついで、裏面に押しボタンスイッチ34a〜34dを予め貼り付けたシート状絶縁カバー35を、その位置決め孔37を前記治具の位置ピンに嵌合して前記プリトン基板20の上面に位置決めし、貼り付ける。この結果、前記押しボタンスイッチ34a〜34dがプリント基板20に電気的接続される。
さらに、前記ベース10の軸孔11に上方軸部32の上端部を挿入し、これに下方軸部31を螺合することにより、前記ベース10に支軸30を立設する。本実施形態によれば、下方軸部31の鍔部31aと上方鍔部32の鍔部32aとでベース10および環状弾性体33を挟持して抜け止めされる(図8A,図8B参照)。ただし、前記支軸30は前記ベース10の軸孔11との間に若干の隙間を有し、傾動可能となっている。そして、前記ベース10の位置決め用爪部17a,17bに操作板40の切り欠き部41a,41bを係合して位置決めする。
一方、操作ダイヤル50の環状溝54に環状マグネット55を嵌合して貼り付けるとともに、前記突部52の周辺基部にシート状摺動リング56を貼り付ける。さらに、前記突部52に設けた凹部53にベアリング57を嵌合し、接着剤で固着する。
そして、図9Aおよび図11に示すように、前記操作板40の軸孔41から露出する上方軸部32の上端部に、前記操作ダイヤル50に固定したベアリング57を圧入して一体化する。これにより、前記操作ダイヤル50は支軸30にベアリング57を介して回動自在に支持される。さらに、前記操作ダイヤル50で操作板40を押し下げると、前記支軸30が傾斜するとともに、前記操作板40の操作用突起48a〜48dが対応する押しボタンスイッチ34a〜34dをそれぞれ駆動する。
次に、前述の構成からなる操作入力装置3の操作方法について説明する。
操作ダイヤル50を回動すると、これと一体に環状マグネット55が回動し、一対のホールIC24a,24b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2の画面表示にスクロールバーの移動として反映される。なお、前記支軸30は環状弾性体33を介してベース10に支持されているが、前記環状弾性体33が所定の硬度を有することから、操作ダイヤル50の回動時には、前記支軸30に不要なグラツキがなく、所望の操作感触を確保できる。
ついで、所望の位置にスクロールバーが到達した場合に、操作ダイヤル50の所望の周辺縁部を押して選択指令を出力する。すなわち、操作ダイヤル50の周辺縁部を押し下げると、支軸30を支持する環状弾性体33が弾性変形し、前記支軸30が少し傾く。このため、例えば、操作ダイヤル50が操作板40の環状段部41cを押し下げる。この結果、操作板40の操作用突起48aがシート状絶縁カバー35を介して押しボタンスイッチ34aを駆動する。
そして、操作者が操作ダイヤル50から指を離すと、環状弾性体33が元の形状に復帰し、支軸30が元の位置に復帰する。このため、操作ダイヤル50に取り付けたシート状摺動リング56が操作板40の上面に摺接するだけとなり、円滑な回動操作が失われることはない。
本実施形態によれば、操作板40に操作用突起48a〜48dを設けてある。このため、操作者の押し下げ位置が不正確であっても、操作用突起48a〜48dを介して該当する押しボタンスイッチ34a〜34dを正確に駆動し、誤操作を防止できる。
前述の実施形態では、支軸30の鍔部31aとべース10とで環状弾性体33を挟持しつつ、前記支軸30を前記ベース10に立設する場合について説明したが、必ずしもこれに限らない。例えば、基板10の軸孔11の内周面と支軸30の外周面との間に環状弾性体を介在させることにより、前記支軸30を前記ベース10に傾斜可能に立設してもよい。また、前記環状弾性体33は断面略L字形の弾性材からなるものであってもよい。
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携帯用音楽プレーヤー、テレビ、ビデオ等の電子機器に適用してもよいことは勿論である。
本発明にかかる操作入力装置を適用した携帯電話機の斜視図である。 図2A,2Bは図1で示した操作入力装置の上方,下方斜視図である。 図3A,3B,3Cは図1で示した操作入力装置の平面図、B−B線断面図、C−C線断面図である。 図2で示した操作入力装置の組立工程を説明するための上方分解斜視図である。 図2で示した操作入力装置の上方分解斜視図である。 図2で示した操作入力装置の組立工程を説明するための下方分解斜視図である。 図2で示した操作入力装置の下方分解斜視図である。 本発明にかかる操作入力装置の第2実施形態を示す平面図、B−B線断面図、C−C線断面図である。 図9A,9Bは図8で示した操作入力装置の組立工程を説明するための上方分解斜視図、および、部分斜視図である。 図8で示した操作入力装置の上方分解斜視図である。 図8で示した操作入力装置の組立工程を説明するための下方分解斜視図である。 図8で示した操作入力装置の下方分解斜視図である。
10:ベース
11:軸孔
12:位置決め用突起
13:固定用ネジ孔
18:長孔
20:プリント基板
21a:基板本体
22:中心孔
23:位置決め孔
24a,24b:ホールIC
25a〜25d:導電部
30:支軸
31:下方軸部
31a:鍔部
32:上方軸部
32a:鍔部
34a〜34d:押しボタンスイッチ
35:シート状絶縁カバー
36:中心孔
38a〜38d:貼り付け部
40:操作板
41:軸孔
42a〜42b:突き出し突部
43:窓部
44:回り止め用切り欠き部
45:圧接用舌片
46a〜46d:操作用弾性体
47a〜47d:操作用舌片
48a〜48d:操作用突起
50:操作ダイヤル
51:操作用突起
52:突部
53:凹部
54:環状溝
55:環状マグネット
56:摺動リング
57:ベアリング

Claims (5)

  1. 軸孔を設けたベースと、
    前記ベースの下面に前記軸孔と同一軸心上に配置された環状弾性体と、
    前記ベースの軸孔および前記環状弾性体に挿通され、かつ、傾斜可能に弾性支持して立設した支軸と、
    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、前記ベースの上面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に配置された操作板と、
    下面にN極およびS極を交互に配置した環状マグネットを組み付け、前記支軸の上端部に回動自在に支持された操作ダイヤルと、からなり、
    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して回動方向を検出する一方、前記操作ダイヤルの外周縁部を押し下げることにより、前記操作板を介して前記押しボタンスイッチを駆動することを特徴とする操作入力装置であって、
    前記ベースに設けた軸孔の開口縁部のうち、前記ベースの下面側の開口縁部と前記支軸の下端鍔部とで前記環状弾性体を挟持することにより、前記ベースに前記支軸を傾斜可能に弾性支持して立設したことを特徴とする操作入力装置。
  2. ベースの軸孔に支軸を挿通し、前記ベースの軸孔の内周面と前記支軸の外周面との間に環状弾性体を配置することにより、前記ベースに前記支軸を傾斜可能に弾性支持して立設したことを特徴とする請求項1に記載の操作入力装置。
  3. 支軸が、同一軸心上、かつ、分離可能に螺合一体化される下方軸部と上方軸部とからなることを特徴とする請求項1または2に記載の操作入力装置。
  4. 操作ダイヤルと操作板との間に、摩擦係数の小さい摺動リングを配置したことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の操作入力装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の操作入力装置を用いたことを特徴とする電子機器。
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