入力装置

本発明は、照光機能を備えた入力装置に関するものである。

金属板からなる検出電極を有した操作面に操作者が触れることで、静電容量が変化したことを検出する静電容量センサ付きスイッチが知られている。 このようなスイッチの操作面に設けた表示部を照光することで、操作性を向上させたいという要望がある。

2007−073506号公報

上述した要請に応えるために、検出電極として金属板に代えて透明電極を使用することが考えられるが、透明電極を使用することでコスト高になってしまうという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単かつ安価な構成で照光機能を実現できる静電容量式の入力装置を提供する。

上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の入力装置は、操作体との間で結合容量を形成する電極部と、発光部とを有し、前記電極部は、前記発光部と前記操作体との間に位置し、前記発光部から前記操作体に向かう光を通す光路を形成している。

この構成によれば、前記発光部と前記操作体との間に電極部が位置し、操作体が電極部に近づくと、操作体と電極部との間の結合容量が変化し、それが検出することで操作体が近づいたか否かを判定できる。また、この構成によれば、前記電極部が前記発光部から前記操作体に向かう光を通す光路を形成しているため、電極部として高価な透明電極を用いなくても、前記発光部からの光を前記光路を通じて前記操作体側に導くことができる。すなわち、安価な構成で照光機能を実現できる。

好適には本発明の入力装置の前記電極部は、前記光路の前記操作体側に開口部を備えた中空筒状をしている。 この構成によれば、比較的な加工が簡単な中空筒状に電極部を形成することで、前記発光部から前記操作体に向かう光を通す光路を安価に形成できる。

好適には本発明の入力装置は、前記電極部に対して前記発光部と反対側で前記開口部と対向する位置し、前記操作体が接触あるいは近接する操作部を有し、前記電極部の中空部の内面は、前記開口部から前記発光部に向けて延在している。 この構成によれば、操作部への操作体の接触あるいは近接を、操作体と電極部との間の容量結合を基に検出できる。また、前記電極部の中空部の内面は、前記開口部から前記発光部に向けて延在させた構成にしたことで、光路を形成する開口部を電極部に設けても、操作体と前記内面との間により、十分な容量結合を生じさせることができる。

好適には本発明の入力装置は、前記発光部と前記操作部との間に介在し、前記発光部からの光を導光する導光部を有し、前記導光部から出た光が前記電極部の前記開口部を介して前記操作部に導かれる。 この構成によれば、前記導光部を設けることで、発光部からの光を、操作体側に比較的広い面積の領域に均一に照射でき、表示パターンの照度のバラツキを抑えることができる。

好適には本発明の入力装置は、スイッチを有し、前記操作部は押圧操作に応じて、前記発光部に向かう押圧操作方向に移動し、前記押圧方向の所定位置において前記スイッチの切換え動作を行う。 この構成によれば、操作体との間の容量結合を基に前記操作体が前記操作部に接触あるいは近接したかを検出する機能に加えて、前記操作部の押圧操作に応じたスイッチング動作を行うことができる。

好適には本発明の入力装置は、前記操作部の前記押圧操作方向の弾性力を生じる弾性部材を有し、前記操作部は押圧操作に応じて前記弾性部材の弾性力に抗して前記押圧方向に移動する。

好適には本発明の入力装置の前記電極部は前記操作部の前記押圧方向の移動に連動して前記押圧操作方向に移動し、導電性の前記弾性部材の一端が前記電極部に固定されている。 この構成によれば、前記操作体と前記電極部との間の結合容量の変化を、前記弾性部材を介して伝達でき、当該変化の検出する構成を簡単に構築できる。

好適には本発明の入力装置は、前記電極部の壁厚及び前記光路を光が通る方向の長さは、前記操作部の操作面の一定領域おいて前記操作体の検出感度が均一になるように規定されている。 この構成によれば、前記操作部の操作面の一定領域において、前記操作体の検出感度を均一にできるので、高い検出精度を得られる。 好適には本発明の入力装置の前記電極部は、金属製である。この構成によれば、高価な透明電極を用いる必要がなく、照光機能を安価に実現できる。

本発明によれば、簡単かつ安価な構成で照光機能を実現できる静電容量式の入力装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る入力装置の外観図である。

図1に示す入力装置の分解斜視図である。

図1及び図2に示す入力装置を基板側から見た図である。

図1に示す断面線A−Aから見た断面図である。

図1に示す静電式非接触センシングの作用を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態に係る入力装置を説明する。 図1は、本発明の実施形態に係る入力装置1の外観図である。図2は、図1に示す入力装置1の分解斜視図である。図3は、図1及び図2に示す入力装置1を基板11側から見た図である。図4は、図1に示す断面線A−Aから見た断面図である。

図1に示すように、入力装置1は、基板11上に弾性部材13a,13bを介して支持された基体21に操作部31が設けられている。 操作部31の操作面31aには、所定の記号や文字のパターンの切り欠き部31a1が形成され、切り欠き部31a1から光ガイド部29の表面が露出している。基板11に設けられた発光部15a,15bからの光が光ガイド部29の表面に達し、上記パターンに応じた光ガイド部29の表面が光るように構成されている。

入力装置1は、指等の操作体60が操作部31に接触あるいは近接したかを、静電結合に応じた電気特性の変化を基に検出する機能と、操作部31が操作体60によりZ方向(押圧操作方向)に押圧あれると、操作部31と基体21とが一体となって基板11に向けて移動し、基体21がスイッチ17のスイッチング動作を行う機能とを有する。

図1〜図4に示すように、入力装置1は、基板11上に弾性部材13a,13bの一端が固定されており、弾性部材13a,13bの他端が基体21に固定された電極部25に固定されてる。 基板11上には、2つの発光部15a,15bと、プッシュ式のスイッチ17とが設けられている。

また、図1及び図3に示すように、基体21に固定された電極部25に導光部23が固定されている。具体的には、電極部25は、発光部15a,15bから操作部31に向かう光を通す光路25xを形成する中空筒形状を有している。電極部25の光路25xに導光部23が固定されている。

導光部23は、発光部15a,15bと対向し、発光部15a,15bからの光を入射する光入射面23aを有する。 また、導光部23は、Z方向において、光入射面23aと反対側の操作部31に対向する位置に光出射面23bを有する。光入射面23a及び光出射面23bは平坦面であるが、光出射面23bは光入射面23aより面積が大きい。

導光部23の光入射面23aは基体21の下方端部から基板11に向けて突き出た位置にあり、光出射面23bは電極部25の開口部25cに対して光入射面23a側に位置している。 導光部23は、操作部31が図1中Z方向(押圧方向)に移動すると、操作部31と一体となってZ方向に移動する。

基体21の基板11側の面には、スイッチ17と対向する平坦面の押圧部21aが設けられている。 基体21は、操作部31が図1中Z方向(押圧方向)に移動すると、操作部31と一体となってZ方向に移動する。基体21がZ方向の所定の位置になると、押圧部21aがスイッチ17に当たり、操作部31が基板11に向けてさらに押圧されると、押圧部21aによってスイッチ17が押圧されてスイッチン動作が行われる。

入力装置1では、電極部25が、導光部23を保持した状態で基体21にZ方向に移動可能に支持されてる。 このとき、電極部25の接触パッド部25a,25bに、弾性部材13a,13bの他端がそれぞれ固定され、電気的に接続されている。 電極部25は、操作部31側に略矩形の開口部25cを備えた中空筒状をしており、矩形の4辺に位置する側壁部25dがZ方向に延在している。側壁部25dの対向する2か所の端部に接触パッド部25a,25bが設けられている。

弾性部材13a,13bの一端は、基板11上に形成された導電パターン(図示せず)と電気的に接続されている。操作体60が操作部31に接触あるいは近接すると、操作体60と側壁部25dとの間に静電結合が生じる。これにより、当該静電結合に応じて電極部25の静電容量が変化し、その変化が弾性部材13a,13bを介して上記導電パターンに生じ、基板11上の検出回路(図示せず)において検出される。

電極部25は、導電性を持つ金属製であり、操作部31に接触あるいは近接した指等の操作体との間で結合容量を形成する。 電極部25は、上述したように中空筒状をしており、発光部15a,15bからの光を光路25xに位置する導光部23を介して入射し、当該光を光路25xに位置する光出射面23bを通し、受け部27に向けて出射する。

電極部25を上述したような中空筒状に形成したことで、導光部23から入射した光を操作部31に向けて導出できると共に、操作部31側に開口部25cを設けても、操作体60と側壁部25dとの間で十分な静電結合が生じさせることができる。そのため、操作体60の有無により静電容量を十分に変化させることができ、操作体60の有無を高精度に検出できる。すなわち、側壁部25dによって静電容量に必要な十分な面積を電極部25が持つことができる。

電極部25の側壁部25dの壁厚及びZ方向の長さ(光路25xを光が通る方向の長さ)は、操作部31の操作面31aの一定領域おいて操作体60の検出感度が均一になるように規定されている。 この構成によれば、操作面31aの一定領域において、操作体60の検出感度を均一にできるので、高い検出精度を得られる。 具体的には、側壁部25dの高さを開口部25cの短手方向の長さと同等の長さに調整することが好ましい。

電極部25の開口部25c側には受け部27が固定される。 受け部27は、例えば、非透明の部材で構成され、中央部に開口部27aが形成されている。 開口部27aには、透明あるいは半透明の光ガイド部29が装着される。光ガイド部29には、所定の記号や文字のパターンが形成されている。

受け部27には、光ガイド部29が装着された状態で操作部31が固定される。 操作部31には、光ガイド部29が外側に露出する開口部31aが設けられている。

以下、入力装置1の作用を説明する。 [照光作用] 発光部15a,15bから導光部23に向けて出射された光は、光入射面23aから導光部23内に入射し、導光部23において拡散されて光出射面23bから受け部27に向けて出射される。 このとき、導光部23は電極部25の中空部が形成する光路25xに位置するため、発光部15a,15bからの光は電極部25が形成する光路25xを通って受け部27に出射される。すなわち、発光部15a,15bからの光は電極部25によって遮光されない。 そして、受け部27に入射した光が、受け部27に装着された透明な光ガイド部29を介して操作部31の操作面31aの切り欠き部31a1に達する。 これにより、入力装置1では、操作部31を照らす照光機能を実現できる。

[静電式非接触センシング] 図5に示すように、指等の操作体60が操作部31に接触あるいは近接すると、操作体60と電極部25との間の静電結合により、電極部25の静電容量が変化する。このとき、電極部25の側壁部25dは面積が広いため、側壁部25dと操作体60との間で十分な静電結合が生じ、電極部25の静電容量が変化する。 基板11上の検出回路は、弾性部材13a,13bを介して電極部25の静電容量を検出し、操作体60が操作部31に接触あるいは近接したか否かを判定する。

[押圧操作] 操作部31が操作体60によって押圧されると、基体21は操作部31と一体となって図1中Z方向(押圧方向)に基板11に向けて移動する。そして、基体21がZ方向の所定の位置になると、押圧部21aがスイッチ17に当たり、操作部31がさらに押圧されると、押圧部21aによってスイッチ17が押圧されてスイッチング動作が行われる。

以上説明したように、入力装置1によれば、発光部15a,15bと操作体60との間に電極部25が位置し、操作体60が操作部31に接触あるいは近接すると、操作体60と電極部25との間の結合容量が変化し、それを検出することで操作体60が操作部31に接触あるいは近接したか否かを判定できる。また、入力装置1によれば、電極部25が発光部15a,15bからの光の光路25xを形成しているため、電極部として高価な透明電極を用いなくても、発光部15a,15bからの光を光路25xを通じて操作部31の操作面31aに導くことができる。すなわち、安価な構成で照光機能を実現できる。

また、入力装置1では、比較的な加工が簡単な中空筒状に電極部25を形成することで、発光部15a,15bから操作部31に向かう光を通す光路25xを安価に形成できる。

また、入力装置1では、電極部25の中空部の内面を形成する側壁部25dを、開口部25cから発光部15a,15bに向けたZ方向に延在するように形成している。そのため、電極部25に光路25xを形成する開口部25cを設けても、操作体60と側壁部25dとの間により、十分な容量結合を生じさせることができる。

また、入力装置1によれば、導光部23を設けることで、発光部15a,15bからの光を操作部31の比較的広い面積の領域に均一に照射でき、表示パターンの照度のバラツキを抑えることができる。

入力装置1によれば、弾性部材13a,13bにより基体21をZ方向に移動可能に支持し、スイッチ17をオン/オフさせる機構を設けたことで、操作体60と側壁部25dとの間の容量結合を基に操作体60が操作部31に接触あるいは近接したかを検出する機能に加えて、操作部31の押圧操作に応じたスイッチング動作を行うことができる。

入力装置1によれば、操作体60と電極部25との間の結合容量の変化を、弾性部材13a,13bを介して伝達できるので、当該変化の検出する構成を簡単に構築できる。

また、入力装置1では、電極部25は、金属製である。この構成によれば、高価な透明電極を用いる必要がなく、照光機能を安価に実現できる。

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。 例えば、上述した実施形態では、電極部25として中空円筒状のものを例示したが、電極部25の形状は、発光部15a,15bから操作部31に向かう光を通す光路25xを形成するものであれば特に限定されない。

また、上述した実施形態では、静電式非接触センシングに加えて、押圧操作入力機能を備えた入力装置1を例示したが、本発明は、押圧操作入力機能を備えていなくてもよい。

また、上述した実施形態では、導光部23を用いた場合を例示したが、導光部23を備えていなくてもよい。 また、操作部31の形状、並びに照光される切り欠き部31a1のパターンは任意であると共に、操作部31全体を透明あるいは半透明部材で構成してもよい。

本発明は、照光機能を備えた静電容量式の入力装置に適用可能である。

1…入力装置 11…基板 13a,13b…弾性部材 15a,15b…発光部 17…スイッチ 21…基体 23…導光部 25…電極部 25a,25b…接触パッド部 25c…開口部 25d…側壁部 25x…光路 27…受け部 29…光ガイド部 31…操作部 31a…操作面 31a1…切り欠き部