JP5262193B2 - スイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を表示する表示部と、前記表示部上の前面に配置された押圧位置を検出できる透明なタッチパネルと、前記タッチパネルの前面に配置された押圧操作に応じて前記タッチパネルを押圧する透明な押圧操作部が設けられた押ボタンと、を備えたスイッチ装置に関するものである。

薄型スイッチの典型的なものにタッチパネルがある。タッチパネルには、（１）透明薄板間に上下の透明電極をわずかなスペースをあけて対抗させた抵抗膜式、（２）発光素子から出た光が受光素子に入るのを指などで遮断又は減衰させる光電式、（３）超音波発振素子から出た超音波が受振素子に入るのを指などで遮断又は減衰させる超音波式、などがある。上記タッチパネルは、全体がせいぜい１ｍｍ程度の厚さであって極めて薄型であるという利点を有している反面、押し込みストロークがほぼ０であるため、その変位を人の指で知覚することができず、従ってタッチパネルを操作したというストローク感を得ることができないという問題がある。ストローク感を得ることができないと、操作した人は、タッチパネルを操作したという手応えがないことから不安になり、何度も、しかも必要以上に強く押圧操作することがある。特に手袋をして押した場合は、ストローク感を得ることは全くできない。

そこで、上記問題を解決するために例えば特許文献１、２に記載されたようなものが提案されている。特許文献１、２には、タッチパネルの前面にストローク感を得ることができる透明な押ボタンを設けたものが記載されている。ところで、従来より、１つの押ボタンで複数の押圧操作を行わせたいという要望があった。具体的には、ミキサなどの電子機器に押ボタンの押圧力や操作方向に応じた設定や動作を行わせたい、という要望があった。
特開平９−７４６０号公報 特開平９−１７２７８号公報

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、タッチパネル上に設けた１つの押ボタンで複数の押圧操作を行わせることができるスイッチ装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、画像を表示する表示部と、前記表示部の前面に配置された押圧位置を検出できる透明なタッチパネルと、前記タッチパネルの前面に配置された押圧操作に応じて前記タッチパネルを押圧する透明な押圧操作部が設けられた押ボタンと、を備えたスイッチ装置において、前記押圧操作部には、可撓性を有する筒状に形成されていて開口縁を前記タッチパネルに向けて配置した第１の筒部と、可撓性を有する筒状に形成されていて開口縁が前記第１の筒部の開口縁よりも前記タッチパネルから離れた側に位置するように前記第１の筒部の内側又は外側に設けられた第２の筒部と、が設けられており、前記押圧操作の押圧力が大きくなるに従って前記タッチパネルに接触した前記第１の筒部が弾性変形することにより前記第２の筒部が該タッチパネルに接触することを特徴とする。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、押ボタンの押圧力をタッチパネル上で検出することができるようになるため、押ボタンの押圧力を変えることにより１つの押ボタンで複数の押圧操作を行わせることができる。

また、押圧操作の押圧力が大きくなるに従って前記タッチパネルに接触した前記第１の筒部が弾性変形することにより前記第２の筒部が該タッチパネルに接触するので、簡単な構成で、押圧操作の押圧力が大きくなるに従ってタッチパネル上の押圧面積が大きくなるように押ボタンを設けることができ、コストダウンを図ることができる。

なお、押ボタンの操作方向をタッチパネル上で検出することができるようにすることにより、押ボタンの操作方向を変えることにより１つの押ボタンで複数の押圧操作を行わせることもできる。

また、簡単な構成で、操作方向に応じて前記タッチパネル上の接触位置が異なるように押ボタンを設けることもでき、コストダウンを図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、スイッチ装置１は、ケース本体２と、表示部３と、タッチパネル４と、スイッチパネル５と、押ボタンとしての第１の押ボタン６及び第２の押ボタン７と、を備えている。ケース本体２は、箱型に設けられている。ケース本体２は、前面に凹部８が設けられていて、その凹部８に後述する表示部３、タッチパネル４、スイッチパネル５及び第１、第２の押ボタン６、７が収容されている。

上記表示部３は、凹部８の一番後側に配置されていて、後述する第１及び第２の押ボタン６、７の機能などを示す画像を表示する。表示部３は、典型的には液晶ディスプレイであるが、その他、ＥＬ（エレクトロルミネッセント）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、薄型ＣＲＴ、ＬＥＤアレイなどが考えられる。上記タッチパネル４は、透明部材から設けられていて、表示部３の前面に配置されている。タッチパネル４は、例えば従来説明したように抵抗膜式、光電式、超音波式などの表面上の押圧位置を検出できる公知のタッチパネル４である。タッチパネル４としては、例えば、特開２００２−３４２０１４号公報や特表２００７−５２７０６１号公報などに示されているように表面上の複数点の押圧位置を同時に検出できるものが望ましい。

スイッチパネル５は、パネル状に設けられていて、ケース本体２の凹部８に取り外し可能に嵌め込むことができる。スイッチパネル５は、図３及び図４に示すように、後述する複数の第１及び第２の押ボタン６、７が取り付けられる複数の取付孔９と、各取付孔９の縁部から後側に立設する立壁１０と、立壁１０の後端から取付孔９内部に向かって突出するフランジ部１１と、が設けられている。このスイッチパネル５をタッチパネル４の前面に配置されるように凹部８に嵌め込むと、タッチパネル４の前面に第１及び第２の押ボタン６、７が配置される。

まず、第１の押ボタン６について説明する。図３に示すように、第１の押ボタン６は、バネ１２と、押圧操作部１３と、から構成されている。バネ１２は、一端がスイッチパネル５のフランジ部１１に固定され、他端が押圧操作部１３の後述するフランジ部１４に固定されている。同図（Ａ）に示すように、押圧操作部１３が押圧操作されていないときは押圧操作部１３がタッチパネル４から離れるようにバネ１２が設けられている。これにより、指で押圧操作部１３をタッチパネル４側に向けて押して押圧操作部１３によりタッチパネル４を押圧した後に押圧操作部１３から指を離すと、バネ１２の復元力によって押圧操作部１３は同図（Ａ）に示す位置に戻る。

第１の押ボタン６の押圧操作部１３は、テレビ石１５と、フランジ部１４と、第１の筒部１６と、第２の筒部１７と、から構成されている。テレビ石１５とは、ウレックス石という鉱物の細長い結晶が平行連晶した（平行に接合した）繊維状結晶群であり、タッチパネル４側の後面から入射した表示部３からの光を繊維状結晶の側面で全反射させて前面に導く。これにより、表示部３の画像がテレビ石１５の前面に浮き上がって視認される。本実施形態ではテレビ石１５は円柱状に設けられている。フランジ部１４は、テレビ石１５の外側面に取り付けられた遮光部材から設けられている。

第１の筒部１６は、シリコンゴムなどの可撓性を有する透明部材から形成されていて、円筒状に設けられている。第１の筒部１６は、一方の開口縁がテレビ石１５の後面に取り付けられていて、他方の開口縁がタッチパネル４に向けて配置されている。第２の筒部１７は、シリコンゴムなどの可撓性を有する透明部材から形成されていて、円筒状に設けられている。第２の筒部１７は、第１の筒部１６の内側に設けられている。第２の筒部１７は、一方の開口縁がテレビ石１５の後面に取り付けられていて、他方の開口縁がタッチパネル４に向けて配置されている。第２の筒部１７の筒長さは、第１の筒部１６の筒長さよりも短く設けられている。これにより、第２の筒部１７の他方の開口縁は、第１の筒部１６の他方の開口縁よりもタッチパネル４から離れた側に位置する。

上述した構成の第１の押ボタン６の動作について以下説明する。まず、第１の押ボタン６が押圧操作されていないとき、図３（Ａ）に示すように、第１の押ボタン６の押圧操作部１３はタッチパネル４から離れた状態となる。次に、指で押圧操作部１３をタッチパネル４側に向けて軽く押すと、図３（Ｂ）に示すように、まず第１の筒部１６がタッチパネル４に押圧する。さらに、指で押圧操作部１３をタッチパネル４側に向けて強く押すと、図３（Ｃ）に示すように、第２の筒部１７がタッチパネル４に押圧する。即ち、押圧操作部１３は、押圧操作の押圧力が大きくなるに従ってタッチパネル４上の押圧面積が大きくなるように設けられている。その後、押圧操作部１３から指を離すと、バネ１２の復元力により押圧操作部１３は図３（Ａ）に示すようにタッチパネル４から離れる。

そして、ミキサなどの電子機器に備えられた図示しないＣＰＵは、タッチパネル４によって検出された表面上の押圧位置に基づいて第１の押ボタン６の押圧力を求めて、その押圧力に応じた設定、動作などを行う。具体的には、タッチパネル４により第１の筒部１６に対向する位置が押圧され、かつ、第２の筒部１７に対向する位置が押圧されていないと検出されると、ＣＰＵは第１の押ボタン６が軽く押されたと判断する。これに対して、タッチパネル４により第１の筒部１６に対向する位置が押圧され、かつ、第２の筒部１７に対向する位置が押圧されていると、ＣＰＵは第１の押ボタン６が強く押されたと判断する。

上述した第１の押ボタン６によれば、押圧操作部１３が、押圧操作の押圧力が大きくなるに従ってタッチパネル４上の押圧面積が大きくなるように設けられているので、第１の押ボタン６の押圧力をタッチパネル４上で検出することができるようになるため、第１の押ボタン６の押圧力を変えることにより１つの押ボタンで複数の押圧操作を行わせることができる。

また、第１の押ボタン６によれば、可撓性を有する筒状に形成されていて開口縁をタッチパネル４に向けて配置した第１の筒部１６と、可撓性を有する筒状に形成されていて開口縁が第１の筒部１６の開口縁よりもタッチパネル４から離れた側に位置するように第１の筒部１６の内側に設けられた第２の筒部１７と、が押圧操作部１３に設けられている。これにより、簡単な構成で、押圧操作の押圧力が大きくなるに従ってタッチパネル４上の押圧面積が大きくなるように押ボタンを設けることができ、コストダウンを図ることができる。

次に、第２の押ボタン７について説明する。図４に示すように、第２の押ボタン７は、バネ１２と、押圧操作部１３と、から構成されている。バネ１２については、上述した第１の押ボタン６に設けられたバネ１２と同等の構成のためここでは詳細な説明は省略する。第２の押ボタン７の押圧操作部１３は、テレビ石１５と、フランジ部１４と、筒部１８と、から構成されている。上記テレビ石１５及びフランジ部１４については第１の押ボタン６に設けられたものと同等の構成のためここでは詳細な説明は省略する。筒部１８は、ゴムなどの透明部材から形成されていて、円筒状に設けられている。筒部１８は、一方の開口縁がテレビ石１５の後面に取り付けられていて、他方の開口縁がタッチパネル４に向けて配置されている。また、筒部１８の他方の開口縁には、複数の凸部１９Ｌ、１９Ｒ、１９Ｕ、１９Ｄが形成されている。本実施形態では、上側凸部１９Ｕ、下側凸部１９Ｄ、左側凸部１９Ｌ、右側凸部１９Ｒの４つ設けられている。

上述した構成の第２の押ボタン７の動作について以下説明する。まず、第２の押ボタン７が操作されていないとき、図４（Ａ）に示すように、第１の押ボタン６の押圧操作部１３はタッチパネル４から離れた状態となる。次に、指で押圧操作部１３の左側を押圧すると、図４（Ｂ）に示すように、左側凸部１９Ｌがタッチパネル４を押圧する。このとき、上側凸部１９Ｕ、下側凸部１９Ｄ、右側凸部１９Ｒはタッチパネル４から離れている。これに対して、指で押圧操作部１３の右側を押圧すると、図４（Ｃ）に示すように、右側凸部１９Ｒがタッチパネル４を押圧する。このとき、上側凸部１９Ｕ、下側凸部１９Ｄ、左側凸部１９Ｌはタッチパネル４から離れている。同様に、指で押圧操作部１３の上側を押圧すると上下左右側凸部１９Ｌ、１９Ｒ、１９Ｕ、１９Ｄのうち上側凸部１９Ｕのみがタッチパネル４を押圧し、下側を押圧すると上下左右側凸部１９Ｌ、１９Ｒ、１９Ｕ、１９Ｄのうち下側凸部１９Ｄのみがタッチパネル４を押圧する。また、例えば指で押圧操作部１３の右上側を押圧すると、上下左右側凸部１９Ｌ、１９Ｒ、１９Ｕ、１９Ｄのうち右側凸部１９Ｒ、上側凸部１９Ｕのみがタッチパネル４を押圧する。即ち、押圧操作部１３は、操作方向に応じてタッチパネル４上の接触位置が異なるように設けられている。その後、押圧操作部１３から指を離すと、バネ１２の復元力により押圧操作部１３は図４（Ａ）に示すように、タッチパネル４から離れる。

そして、ミキサなどの電子機器に備えられた図示しないＣＰＵは、タッチパネル４によって検出された表面上の押圧位置に基づいて第２の押ボタン７の操作方向を求めて、その操作方向に応じた設定、動作などを行う。具体的には、例えばタッチパネル４により左側凸部１９Ｌに対向する位置が押圧され、かつ、上下側凸部１９Ｕ、１９Ｄ、右側凸部１９Ｒに対向する位置が押圧されていないと検出されると、ＣＰＵは第１の押ボタン６の左側が押されたと判断する。

上述した第２の押ボタン７によれば、押圧操作部１３が、操作方向に応じてタッチパネル４上の接触位置が異なるように設けられているので、第２の押ボタン７の操作方向をタッチパネル４上で検出することができるようになるため、第２の押ボタン７の操作方向を変えることにより１つの第２の押ボタン７で複数の押圧操作を行わせることができる。

また、上述した第２の押ボタン７によれば、押圧操作部１３が、下面の周縁に沿って複数の凸部１９Ｌ、１９Ｒ、１９Ｕ、１９Ｄが設けられている。これにより、簡単な構成で、操作方向に応じてタッチパネル４上の接触位置が異なるように第２の押ボタン７を設けることができ、コストダウンを図ることができる。

また、上述したスイッチ装置１によれば、第１及び第２の押ボタン６、７には、押圧操作部１３を押圧した後に押圧操作を止めると押圧操作前の状態に復元するバネ１２などの復元構造が設けられている。これにより、第１及び第２の押ボタン６、７を押し込むストロークを確保することができるので、明確なストローク感を得ることができる。

また、上述したスイッチ装置１によれば、表示部３やタッチパネル４を収容するケース本体２に取り外し可能に嵌め込まれるスイッチパネル５に第１及び第２の押ボタン６、７を取り付けている。これにより、例えばスイッチパネル５に取り付ける第１及び第２の押ボタン６、７の数や配列を電子機器の使用状況や電子機器のグレード毎に設けて、その電子機器の使用状況やグレードに応じてスイッチパネル５を一括交換できるようになる。

また、上述したスイッチ装置１によれば、押圧操作部１３にテレビ石１５が設けられている。これにより、表示部３が表示された画像がテレビ石１５の前面にあるように視認されるので、ユーザが視認しやすくなる。なお、ミキサなどにおいて、第１及び第２の押ボタン６、７を斜め上側からみるような状況も考えられるが、テレビ石１５により表示部３に表示された画像が見え難くなることがない。また、表示部３に表示された画像が押圧操作部１３の上面からズレて視認されることも防止することができる。

なお、上述した実施形態では、第１及び第２の筒部１６、１７を設けて、押圧操作の押圧力が大きくなるに従ってタッチパネル４上の押圧面積が大きくなるように設けられていたが、次のような参考例もある。例えば、図５（Ａ）に示すように、タッチパネル４側の開口縁に近づくに従って外側に向かうようなテーパを筒部１９に設けて、図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、押圧力が大きくなるに従って筒部１９とタッチパネル４との接触面積を大きくすることも考えられる。

また、上述した実施形態では、第１の押ボタン６は、操作方向を変えることにより複数の押圧操作を行わせることができない構造であったが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、第１の筒部１６及び第２の筒部１７のタッチパネル４側の開口縁に第２の押ボタン７と同様に例えば上下左右側凸部１９Ｕ、１９Ｄ、１９Ｌ、１９Ｒを設けることにより、操作方向を変えて複数の押圧操作を行わせるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、復元構造としてバネ１２を用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図６に示すように、復元構造として、外周から内周に向けて蛇腹状に形成した弾性のリング部２０を用いてもよい。この場合、リング部２０の内周が押圧操作部１３に取り付けられ、外周がタッチパネル４の取付孔９内周に取り付けられている。また、復元構造として磁石同士又は磁石と磁性体間の吸引力を利用することも考えられる。

また、上述した実施形態では、第１及び第２の押ボタン６、７の操作によりミキサなどの電子機器の設定や動作を制御していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、第１及び第２の押圧ボタン６、７の操作により表示部３の表示内容が変わるように制御してもよい。

また、上述した実施形態では、テレビ石１５を用いて表示部３の画像が押圧操作部１３の前面に表示されるようにしていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、テレビ石１５の代わりに複数の光ファイバを束ねたものや、レンズなどを設けるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、第２の筒部１７が第１の筒部１６の内側に設けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、第２の筒部１７が第１の筒部の外側に設けられていてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明のスイッチ装置の一実施形態を示す断面図である。 図１に示すスイッチ装置の部分斜視図である。 （Ａ）は図１に示す第１の押ボタンを押圧操作していないときの詳細断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は第１の押ボタンを押圧操作しているときの詳細断面図であり、（Ｄ）は（Ａ）に示す第１の筒部及び第２の筒部の斜視図である。 （Ａ）は図１に示す第２の押ボタンを押圧操作していないときの詳細断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は第２の押ボタンを押圧操作しているときの詳細断面図であり、（Ｄ）は（Ａ）に示す筒部の斜視図である。 （Ａ）は参考例における図１に示す第１の押圧ボタンを押圧操作していないときの詳細断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は第１の押ボタンを押圧操作しているときの詳細断面図である。 実施形態及び参考例における図１に示す第１の押圧ボタンを押圧操作していないときの詳細断面図である。

符号の説明

１…スイッチ装置、３…表示部、４…タッチパネル、６…第１の押ボタン（押ボタン）、７…第２の押ボタン（押ボタン）、１３…押圧操作部、１６…第１の筒部、１７…第２の筒部、１９Ｕ…上側凸部（凸部）、１９Ｄ…下側凸部（凸部）、１９Ｒ…右側凸部（凸部）、１９Ｌ…左側凸部（凸部)

Claims (1)

1. 画像を表示する表示部と、前記表示部の前面に配置された押圧位置を検出できる透明なタッチパネルと、前記タッチパネルの前面に配置された押圧操作に応じて前記タッチパネルを押圧する透明な押圧操作部が設けられた押ボタンと、を備えたスイッチ装置において、
   前記押圧操作部には、可撓性を有する筒状に形成されていて開口縁を前記タッチパネルに向けて配置した第１の筒部と、可撓性を有する筒状に形成されていて開口縁が前記第１の筒部の開口縁よりも前記タッチパネルから離れた側に位置するように前記第１の筒部の内側又は外側に設けられた第２の筒部と、が設けられており、
   前記押圧操作の押圧力が大きくなるに従って前記タッチパネルに接触した前記第１の筒部が弾性変形することにより前記第２の筒部が該タッチパネルに接触する
   ことを特徴とするスイッチ装置。

Images