信号入力装置
【課題】小型で簡単な機構により、従来のロータリーエンコーダとプッシュスイッチとによる指示信号の入力と確定と同様の手法で信号の入力ができる信号入力装置とする。
【解決手段】回動接触操作部材４の円筒状外周面にタッチセンサ５を設ける。利用者の指がこのタッチセンサ５に接触した位置を検出することにより、例えばナビゲーション装置の地図画面のスクロール方向とする。また、指の接触位置を移動させた時その移動方向を検出し、メニュー選択指示信号等に用いる。また、タッチセンサ５を分割して円周方向に列設することにより、同様の操作を可能としてもよく、また円筒状外周面は円筒面の少なくとも一部の面からなる外周面で良い。またタッチセンサ５を、接触している指の円筒軸線方向の移動も検出可能とし、更なる利用者の指示信号としても良く、また円筒状外周面に凹凸を形成しても良く、回動接触操作部材の揺動及び押し込みを検出可能としても良い。
【解決手段】回動接触操作部材４の円筒状外周面にタッチセンサ５を設ける。利用者の指がこのタッチセンサ５に接触した位置を検出することにより、例えばナビゲーション装置の地図画面のスクロール方向とする。また、指の接触位置を移動させた時その移動方向を検出し、メニュー選択指示信号等に用いる。また、タッチセンサ５を分割して円周方向に列設することにより、同様の操作を可能としてもよく、また円筒状外周面は円筒面の少なくとも一部の面からなる外周面で良い。またタッチセンサ５を、接触している指の円筒軸線方向の移動も検出可能とし、更なる利用者の指示信号としても良く、また円筒状外周面に凹凸を形成しても良く、回動接触操作部材の揺動及び押し込みを検出可能としても良い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機器に対して指の操作等により各種指示信号を入力ための信号入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばナビゲーション装置において、メニュー選択、地図のスクロール、目的地入力等の各種の指示信号を入力し確定するために、またオーディオ装置に対する各種指示信号の入力と確定のために、従来より種々の信号入力装置が用いられており、ロータリーエンコーダとプッシュスイッチ都からなる信号入力装置が広く用いられている。このロータリーエンコーダとプッシュスイッチによって入力の選択と確定を行う信号入力手法は、上記のような装置に限らず広く各種の分野で用いられている。
【０００３】
上記のようなロータリーエンコーダとプッシュスイッチによって入力の選択と確定を行う手法が、この手法が開発された後にも、例えばタッチスクリーンに指等を接触させて信号を入力する手法等、種々の信号入力手法が開発されているにもかかわらず、未だ現在も広く用いられている理由として、信号の入力を促すメニュー画面が変わっても、基本的な操作方法は同じであり、立体的で指にフィードバック感触があり、眼で常時確認しなくても操作でき、また、平面内で操作するものと異なり場所を取らないという利点がある。また、ロータリー操作はループなど始まりと終わりのないものや長いリストの選択などに適しており、且つ多くの人が種々の機器の指示信号入力手法として慣れている等々、多くの利点があるためと考えられる。
【０００４】
一方、近年急速に普及している手法として、例えば携帯パソコンの信号入力手段として用いられているパッド型ポインティングデバイス、タッチパッド、或いはタッチスクリーン等と呼ばれる、表面に指等が接触したことを検出するタッチセンサを用いた手段がある（以下タッチセンサと総称する）。このタッチセンサにおいては、例えば図１２（ａ）に示すように、平面状のタッチセンサ１０１には内部に多数のスイッチ機能部１０２を備え、この表面１０３に指１０４等の物体を接触させることにより、各スイッチ機能部が位置するＸ−Ｙ軸の位置に対応する所定の信号が出力されるようになっている。
【０００５】
このタッチセンサ１０１の内部構造は例えば図１２（ｂ）に示すように、表面に指が接触したことを検出する個々のスイッチ機能部に対応する操作検出電極１０５を備えた操作検出膜１０６と、操作検出膜１０６の裏側に間隔を置いて配置された対向電極膜１０７と、操作検出膜１０６と対向電極膜１０７との間に配置した電気絶縁性の絶縁膜１０８とから構成されている。操作検出電極１０５と対向電極膜１０７に電圧をかけると、その間の絶縁膜１０８を挟んでコンデンサを形成する。また、個々の操作検出電極１０５が図１２（ａ）のスイッチ機能部１０２となっており、各操作検出電極１０５に対してＸ−Ｙ方向の側部から延びている信号線によって各操作検出電極１０６のコンデンサとしての電圧を検出することが出来るようにしている。
【０００６】
上記のようなタッチセンサ１０１において、表面１０３に指が接触、或いは接近していない状態では図１０（ｂ）に示すように操作検出電極１０５と対向電極膜１０７との間で安定した電界が生じており、この電極間には一定の電化がたまった状態で安定している。この状態で同図（ｃ）のようにこの操作検出膜１０６に指が接触、或いは接近すると、指は導電体として作用し、電界の一部が指に引きつけられ、たまっていた電荷が減少する。それにより操作検出電極１０５部分の電圧が減少し、その信号をリード線によって導き、制御装置によってタッチセンサ１０１におけるどの部分のスイッチ機能部１０２に指が接触、或いは接近したかを検出することができ、利用者の指示信号として入力することが出来るようになっている。
【０００７】
利用者による指示信号は、利用者がモニタ等の表示部を見ながら指を操作することによって、指で指示された表示部分のカーソル、或いは他と識別可能に表示された文字や記号を見て、利用者は所定の指示入力を行うことができる。このような指示入力の後、確定信号を入力する際には、例えばこのタッチセンサ１０１に指を短時間接触させるクリック操作を行うとき、指が接触した部分のスイッチ機能部における指の接触時間を検出し、確定指示信号であると判断して確定信号の入力を可能としている。
【０００８】
なお、前記のようなロータリースイッチにより指示信号を入力し、プッシュスイッチにより機能の選択確定入力を行う技術は例えば下記特許文献１等に開示されており、またタッチセンサによる信号入力については例えば下記特許文献２等に開示されている。
【特許文献１】特開平２−１８７８１４号公報
【特許文献２】特開平５−１４３２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のように、各種の機器に対する利用者の指示信号の入力と確定に際して、ロータリーエンコーダとプッシュスイッチを用いた手法は多くの利点を有し好ましいが、この手法は操作部の回転機構とその検出部、および操作部の押圧対応機構とその検出部を必要とし、全体の機構が複雑となり、単価が高くなると共に、機械的な移動部分が多くなることにより耐久性の点で問題があり、劣化を生じて故障の原因となる問題があった。
【００１０】
また、前記のような平面状のタッチセンサを用いた手法は、機構が簡単であり機械的な移動部分が殆ど無いため、機械的な移動部分の劣化を生じる恐れが無く故障が少ない利点があるが、平面形状であるので充分な入力操作を検出するには広い面積が必要であり、操作部を配置するに際して充分広い面積を確保することができない機器には適さないという問題がある。
【００１１】
したがって本発明は、簡単な機構により従来のロータリーエンコーダとプッシュスイッチとによる指示信号の入力と確定と同様の手法で信号入力を行うことができるようにし、また広い平面を必要とする平面状タッチスイッチを用いること無く、同様の手法で入力を行うことができるようにした信号入力装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る信号入力装置は、上記課題を解決するため、円筒面の少なくとも一部の面からなる外周面を備え、前記外周面に沿ってタッチセンサを設けることにより接触操作部材を構成し、前記タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円周方向位置を検出する接触検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段を、１枚に形成したタッチセンサを前記外周面に設けたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段は、複数のタッチセンサを前記外周面に沿って円周方向に列設配置したものであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段は、前記外周面の円筒軸線方向の位置も検出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触操作部材の外周面に、前記外周面の円筒軸線方向に延びる突起を、円周方向に複数設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触操作部材の外周面に、前記外周面の円筒軸線方向に延びる触感用部材を、円周方向に複数埋め込んだことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円周方向の移動を検出することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円筒軸線方向の移動を検出することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の接触時間に応じて異なった信号を出力することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触操作部材を揺動自在に支持し、前記接触操作部材の揺動を検出する揺動検出手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記回動接触部材を円筒軸線方向に押し込み自在に支持し、該接触操作部材の押し込みを検出する押込検出手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は上記のように構成したので、簡単な機構により従来より広く用いられているロータリーエンコーダとプッシュスイッチとによる指示信号の入力と確定と同様の手法で、しかも全て共通の手法によって信号を入力することができ、また広い平面を必要とする平面状のタッチスイッチを用いること無く、同様の手法で信号を入力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
小型で簡単な機構により従来のロータリーエンコーダとプッシュスイッチとによる指示信号の入力と確定と同様の手法で信号の入力を行うことができる信号入力装置とするという目的を、円筒面の少なくとも一部の面からなる外周面を備え、前記円筒状外周面に沿ってタッチセンサを設けることにより接触操作部材を構成し、前記タッチセンサに対して接触した物の、前記円筒状外周面の円周方向位置を検出する接触検出手段を備えることにより実現した。
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１は本発明による信号入力装置の一実施例であり、図示実施例においてはこの信号入力装置１が取り付けられる取付部材２に、傾動押込検出スイッチ３を介して円筒状の接触操作部材４を取り付けた例を示している。接触操作部材４は図１（ａ）（ｃ）に示すように、外周が円筒面をなし、その円筒面上にタッチセンサ５を備えている。このタッチセンサ５は前記図１２で説明した従来の平面状のタッチセンサを例えば図１（ｄ）のように長方形に形成し、円筒状の接触操作部材４の円筒面上に巻くことによって作成することができる。
【００２６】
タッチセンサ５は前記従来のものと同様に多数のスイッチ機能部からなるが、図１に示す例においてはタッチセンサ５を接触操作部材４の外周に取り付けた状態で、接触操作部材４の軸線方向に平行に分割して配置して１次元のタッチセンサを構成しており、それにより利用者の指の少なくとも一つがこのタッチセンサ５に接触したとき、その方向の位置を検出し、また、その指が図１（ｂ）のＡに示すような円周方向に移動するとき、その移動を検出することができるようにしている。なお、従来から広く用いられている図１０に示すような２次元のタッチセンサをそのまま用いることもできる。その際には上記のような接触した指の円周方向の移動のみを検出するように設定することも可能である。
【００２７】
但し、必要に応じて従来の前記のような２次元の平面状タッチセンサをそのまま円筒面に用いるとき、指を前記のように円周方向に移動した操作を検出する以外に、接触した指を接触操作部材４の軸線方向に所定以上移動したことを検出して、例えば指を円周方向に移動した指示信号の確定のための別の信号として利用することもできる。
【００２８】
円筒状の接触操作部材４の外周に設けたタッチセンサ５に対して指を接触させながら、その指を周方向に移動するときのタッチセンサ５からの信号は、例えば図２（ｂ）に示すようなものが得られる。即ち図２には、同図（ａ）のように接触操作部材４の外周を、親指と人差し指等の２本の指Ｙ１とＹ２で摘んだ状態で、回動しない接触操作部材４の外周をなぞるようにして、例えば図示矢印Ａのように移動するとき、前記のようなタッチセンサからの信号を同図（ｂ）に示している。
【００２９】
図２（ｂ）の出力信号の例においては、接触操作部材４の円周方向位置Ｘに対する接触信号の強度を示しており、前記指Ｙ１によって第１出力信号Ｓ１が得られ、指Ｙ２によって第２出力信号Ｓ２が得られる。これらの信号は、各指がタッチセンサに指により摘む力で押しつけられるとき、いくつかのスイッチ機能部が指への電界移動によって影響を受け、指の接触位置の中心から次第に信号強度が小さくなる出力信号形状となる。このような出力信号Ｓ１およびＳ２が指の円周方向への移動により、同図（ａ）のＡ方向への移動に伴って、同図（ｂ）のＡ方向に移動する。
【００３０】
この移動を検出することにより、この信号入力装置が例えば図２（ｃ）のようなオーディオ装置７に信号入力装置１として取り付けられているとき、音量調節を行う機能が選択されている状態で、利用者が回転不能に取り付けられている信号入力装置１の接触操作部材４の外周を摘んで前記のように円周方向になぞるとき、図２（ｂ）の信号が入力されることにより、その信号の移動方向を検出して、表示部８に表示されている音量調節用の画面における音量設定目盛り指示を移動し、従来のロータリエンコーダを用いた回転つまみと同様の作動を行わせることができる。
【００３１】
このような構成および作動を行うことにより、従来のもののように回転する部分やロータリエンコーダを設ける必要が無くなり、故障を生じにくくすると共に、従来から慣れている回転つまみの操作と同様の操作によって音量調節等の操作を行うことができるので、操作の仕方を考える必要なく、誰でもが容易に操作を行うことができる。
【００３２】
また、例えば回転不能に取り付けられている接触操作部材４に対する最初の接触位置を検出することにより、利用者の指示方向を検出し、例えば地図スクロール時の方向を指示する信号等、方向の信号を出力することもできる。即ち、図３（ａ）に示すように、接触操作部材４の周囲を１０度づつタッチセンサ５が分解可能としているとき、利用者の指が図示するいずれかの角度部分に接触したことを検出することができる。
【００３３】
それにより例えば図３（ｂ）に示すようにモニタに表示している地図を任意の方向にスクロールするとき、前記のように指が接触したタッチセンサの角度方向にカーソルを移動することができるようになる。このようなスクロール方向指示手法を用いることにより、従来のジョイスティックを傾動させて８方向の指示を行うものよりもはるかに細かな角度指示を行うことができ、利用者の意志に沿ったスクロール操作を行うことができるようになる。このような操作を行う接触操作部材４は、車両のヘッドユニット等に固定したものを用いることにより、安定した指示を行うことができる。
【００３４】
また、タッチセンサ５を従来の平面上に配置するものと異なり、奥行き方向に延びるように配置しているので、従来のロータリー・ダイアル・ジョグと同様の操作性を与え、摘みながら回転操作を可能にすることにより、操作時の指のぶれを防ぎつつ、立体感や摘んだ感触を与え、自然な操作による回転動作を検知することができる。また、１次元・ストリップ式センサが使用できるので、従来の２次元・平面式のロータリーセンサーより簡単な回路で実現することができる。
【００３５】
しかも必ずしも前記のように接触操作部材４を摘んで操作する必要はなく、指が１本でも接触したことを検出することによって信号入力操作を行うことができ、その１本の指が移動したことを検出して上記と同様の信号入力操作を行うこともできる。そのため、例えば図４に示すように接触操作部材４をかまぼこ型に形成し、その上面側の円筒面の部分に前記と同様のタッチセンサ５を設け、この部分を指で触ることによって操作を行うことができる。なお、このタッチセンサ５は前記のような１次元型以外に、後述するような２次元型のタッチセンサを用いることもできる。
【００３６】
更に上記のようなタッチセンサを用いることにより、指をタッチスイッチ付近に近づけるだけ、または触るだけで検知できるので、現在の作動状態における操作モードなどの案内を、音声や表示で出力してフィードバックし、利用者はその案内を聴いてから実際の操作を行うことができ、操作前に誤操作を行うような操作を防止することができる。このようなことは従来の機械式ロータリースイッチでは行うことができず、実際にスイッチの操作を開始するまで検知できず、誤操作も発生してからでしか検知できなかった問題点を解消することができる。また、従来のロータリースイッチのような機械的部品を減らすことが出来、劣化と生産コストを削減することができる。
【００３７】
しかもこのようなタッチセンサを用いることにより、確定動作等のためにタップアクションが必要なときには、どの部分においてでもタップ操作を行うことにより、従来の平面状のタッチセンサと同様に短時間の接触状態を検出し、その信号により確定信号等とすることができ、別途スイッチ等を設ける必要が無くなる。
【００３８】
また、図１に示す例においては１次元方向に延びるタッチセンサを用いた例を示したが、その他例えば図５に示すように、従来の平面状のタッチセンサのように２次元のタッチセンサ１１を用い、これを前記と同様の円筒状の接触操作部材４の周囲に巻いた構成としても良い。このような２次元タッチセンサを円筒面等の立体面で用いることにより、前記のような操作に加えて、円筒の軸線方向に指をスライドさせる動作を検出することが出来、それにより例えばナビゲーション装置の地図の縮尺ズームインとズームアウトや、オーディオ装置のフェードアウト等の機能に用いることができるようになる。更に、接触操作部材４の前記のような側面以外に正面側にも例えば円形の平面状のタッチセンサを設け、従来と同様のセンサ出力を行う以外に、円筒状のタッチセンサ５による指示を行った後の確定の際に、その部分を触る等の操作を行うようにしても良い。
【実施例２】
【００３９】
前記の信号入力装置におけるタッチセンサ５は、円筒面の少なくとも一部の面からなる外周面を備えた回動接触操作検出部材４の外周に対して、１次元、或いは２次元のタッチセンサを設けた例を示したが、それ以外に例えば図６に示すように、タッチセンサを回動接触操作検出部材４に対して間欠的に配置しても良い。即ち図６に示す例においては、同図（ｂ）に斜視図で、また同図（ｄ）に外周表面を展開して平面で示すように、接触操作部材４の外周に対して個別のタッチセンサ５を互いに間隔を置いて列設する。
【００４０】
このような接触操作部材４においては、図６（ａ）のように接触操作部材４の外周表面を前記と同様に摘むと、指と各タッチセンサ５との接触による出力信号が同図（ｃ）のＳ１〜４ように出力される。同図（ｃ）において出力信号Ｓ１、Ｓ２は同図（ａ）における指Ｙ１が隣接するタッチセンサ５における図６（ｄ）に示すｃ４、ｃ５と接触したことにより出力されたものであり、同様に出力信号Ｓ３、Ｓ４は指Ｙ２が隣接するタッチセンサ５におけるｃ１２、ｃ１３と接触したことにより出力されたものである。このとき、各指が１つのタッチセンサ５のみ接触するときには、一つの信号のみが出力される。
【００４１】
したがって、図６（ａ）において指Ｙ１、Ｙ２を外周に沿って接触させながら矢印Ａ方向に移動するとき、出力信号Ｓ１〜Ｓ４が同図（ｃ）の矢印Ａ方向に移動する。その信号は前記図６（ｄ）と同様にオーディオ装置の音量調節等に用いることができるが、その他例えば図６（ｅ）に示すようなナビゲーション装置９における住所の五十音順検索に際して、モニタに列挙された地名のうちの任意のものを選択する際に、画面をスクロールしながらサーチする時等にも利用することができる。また、タッチセンサ５に最初に接触した位置を検出することにより、利用者の指示方向を検出することが出来ることも前記実施例と同様である。
【実施例３】
【００４２】
また、前記のようにタッチセンサを回動接触操作検出部材４に対して間欠的に配置する手法として、例えば図７に示すような手法により配置しても良い。即ち図７に示す例においては、接触操作部材４の外周面に等間隔に多数の突出部１１を形成し、各突出部１１の頂部に前記実施例２と同様にタッチセンサ５を設ける。それにより、前記と同様に固定された接触操作部材４の周囲に対する指の接触位置の検出、および移動方向を検出することが出来ることは前記と同様であり、前記各実施例と同様の作動を行わせることができる。
【００４３】
更にその他に、利用者の指によって接触操作部材４の周囲をなぞるように移動するとき、指に各突出部１１が接触するので、単に円筒状の面をなぞるときと異なり、指の移動に対応して間欠的な刺激を受け、どの程度の移動を行ったか、どの程度の速度で移動を行ったかをその感覚で知ることが出来るようになる。
【実施例４】
【００４４】
また、接触操作部材４の周囲をなぞるように移動するときに指に間欠的な刺激を与える手法として、前記の例の他、例えば図８に示すような手法を採用することができる。図８に示す例においては、前記図７に示すような周囲に突出部１１を備えた接触操作部材４と同様のものを用い、各隣接する突出部１１の間に形成される凹部に、棒状の触感用部材１４を充填材１５によって保持するように構成する。
【００４５】
棒状の触感用部材１４を充填材１５で保持するに際しては、触感用部材１４の外周側壁の一部が露出して触感部１６が形成されるように充填材１５で保持する。このようにして形成された接触操作部材４において、触感用部材１４を金属等の導電性材料とし、充填材１５等を絶縁性部材として、触感用部材１４から信号を入力可能とすることにより、利用者がこの触感用部材１４を指で接触した信号を入力し、前記実施例２、３と同様の信号入力を行うことができるようになる。その他、触感用部材１４を絶縁性材料とし、他の部分に前記実施例と同様にタッチセンサを間欠的に配置してもよい。
【実施例５】
【００４６】
図１に示した実施例において、同図（ａ）において信号入力装置１が取り付けられる取付部材２に、傾動押込検出スイッチ３を介して円筒状の回動接触操作検出部材４を取り付けた例を示したが、この傾動押込検出スイッチ３としては従来から用いられている種々のこの種のスイッチを用いることができるが、例えば図９に示すような傾動押込検出スイッチ３を用いてもよい。同図に示す傾動押込検出スイッチ３においては、接触操作部材４に突設したロッド１１の先端にスイッチ作動板１２を備えており、その先端面には断面円弧状の作動面１３を形成している。
【００４７】
スイッチ作動板１２はスイッチケース１４内においてスプリング１５により周囲の全周が、スイッチケース開口フランジ１６側に押し付けられており、その状態ではスイッチ作動板１２はスイッチケース１４の底面に配置したスイッチには接触していない。スイッチとしては種々のものを用いることができるが、前記と同様のタッチセンサ、或いはプッシュスイッチを用いても良い。スイッチの配置は例えば図９（ｂ）に実線で示すように中心に配置した押込検出スイッチ１８と、周囲に４個等間隔で配置した傾動検出スイッチ１９を設ける。なお、図中破線で示すように、更に４個の傾動検出スイッチ１９を設けることにより、８方向の操作指示を検出することができるようにしても良い。なお図中２０はリード線を示す。
【００４８】
それにより、接触操作部材４を図９（ａ）の矢印Ｂで示すように揺動すると、スプリング１５によって押圧支持されているスイッチ作動板１２がスプリング１５の一部を押圧して傾き、傾いた方向の傾動検出スイッチ１９がスイッチ作動板１２の作動面１３が接触し、その傾動検出スイッチ１９が前記のようなタッチセンサであるときにはその接触により接触操作部材４の傾いた方向、即ち利用者の指示方向を検出することができる。また傾動検出スイッチがプッシュスイッチであるときには、スイッチ作動板１２によってそのスイッチが作動して同様に検出することができる。その後接触操作部材４の傾動操作を解除すると、圧縮していたスプリングの反発力によってスイッチ作動板１２は図９（ａ）の元の位置に戻る。
【００４９】
また、接触操作部材４を図９（ａ）の矢印Ｃで示すように接触操作部材４の円筒面の円筒軸線方向に押し込むと、スプリング１５全体が圧縮され、スイッチ作動板１２の作動面１３が円弧状をなしていることにより、最も突出している中心部分が中心スイッチ１８と接触し、その信号を入力することによって利用者が接触操作部材４を押し込み操作したことを検出することができる。上記のような傾動押込検出スイッチ３を用いることにより、例えば回動操作部材４の前記のような指によって、円筒面に設けたタッチセンサを図９（ｄ）の矢印Ａ方向になぞりながら操作を行い、所望の機能指示を行った後、その機能の確定を行う際にこの接触操作部材４を押し込む作動を上記のようにして検出し、確定信号入力を行うことができる。このような従来と同様の傾動押し込み検出スイッチを用いても、接触操作部材４は回動させる必要はなく、回転検出スイッチを設ける必要が無くなる等により、従来のものよりも構成を簡単にし、故障部分を減少させることができる。
【００５０】
図９（ｂ）には傾動検出スイッチ１９を接触操作部材４の傾動を検出する方向に個々にタッチセンサ等のスイッチを用いた例を示したが、その他例えば図９（ｃ）に示すように、中心スイッチ１８の周囲にドーナツ状の円環状タッチセンサ２１を設け、この円環状タッチセンサ２１を円周方向に例えば１０度ずつ分割し、各分割したタッチセンサ部分に対する前記スイッチ作動板１２の接触を検出することによって、利用者が傾動検出スイッチ１９を操作した方向を正確に検出するようにしても良い。
【実施例６】
【００５１】
図９に示した実施例においては、接触操作部材４と別途に傾動押込検出スイッチ３を備えた例を示したが、それ以外に例えば図１０に示すような接触操作部材４内に傾動押し込み検出スイッチを内蔵させることもできる。即ち図１０に示す実施例においては、取付部材２に支持軸２２を突設し、その先端部には支持軸２２より大径で図中断面８角形をなすスイッチ固定部材２３を備えている。前記実施例と同様に円筒面部分にタッチセンサ５を備えた接触操作部材４の内部には、図１０（ｃ）に示すように内部空間２４を形成しており、その内部空間２４の開口部周縁には断面Ｌ字型の係止部２５を備えている。
【００５２】
係止部２５は支持軸２２に対するスイッチ固定部材２３の突出した部分に係止可能としており、スイッチ固定部材２３の端面２６と接触操作部材４内部空間２４における内端面２７との間に縮設したスプリング２８の力により、係止部２５がスイッチ固定部材２３の裏面に係止している。スイッチ固定部材２３の８面の各側面３０には傾動検出プッシュスイッチ３１を固定しており、各プッシュスイッチの作動面が内部空間２４を形成する８面の内側壁面３２と間隙をもって対向することにより、接触操作部材４を図１０（ｂ）中の矢印Ｂ方向に傾動させるとき、傾動させた方向と逆側の傾動検出プッシュスイッチ３１が内側壁面３２と接触し押圧され、傾動信号を得ることが出来るようにしている。
【００５３】
接触操作部材４の端面２６における中心位置には押込検出プッシュスイッチ３３を固定しており、この押し込み検出プッシュスイッチ３３に近接するように、接触操作部材４の内部空間２４における内端面２７から作動突起３４を突出させている。それにより、接触操作部材４を図中Ｃ方向に押し込むとき、作動突起３４が押込検出プッシュスイッチ３３を押し込み、それにより前記実施例と同様に利用者の確定指示信号等に用いることができる。
【実施例７】
【００５４】
本発明において、前記のような装置を用い、図２（ｂ）のようなタッチセンサからの出力によって、センサ出力最大値部分を指示信号値とすることができ、また図６（ｃ）のようなタッチセンサからの出力のときにおいて、複数のタッチセンサから出力が存在するときにはそれらの中間位置を指示信号値とし、１つだけの出力のときにはそれを指示信号とすることができるが、接触操作部材の円筒面に図６と同様の個別のタッチセンサを多数用い、指で多数のタッチセンサに接触したときの出力信号の場合は、図１１に示す手法により、接触操作部材を摘んで左方向に移動する左回転操作をしたか、移動させないか、或いは右方向に移動する右回転操作をしたかを判別することができ、したがって所定時間毎に各センサからの出力値を入力することによって、利用者の指の動きを正確に監視し、移動の検出をすることができる。
【００５５】
即ち図１１に示す例においては、各個別のタッチセンサｃ１〜１２から、同図（ａ）に示すように前回（ｔ−１）の出力値が図中のグラフのように得られ、その値を数値化し、例えば「６、１９、９・・・１、１、１」としたとき、そのときのタッチセンサの状態から１ポジションずつ手前の出力値（Ａ）を求めると、タッチセンサを１つ手前にずらした値として、「１９、９、１・・・１、１、６」が得られ、同一のポジションの出力値（Ｂ）として先と同一のデータである「６、１９、９・・・１、１、１」が得られ、逆に１ポジションずつ先の出力値（Ｃ）を求めると、タッチセンサを１つ先にずらした値として、「１、６、１９・・・９、１、１」のデータを得る。
【００５６】
このような状態から例えば０．０５秒後の（ｔ）において、図１１（ａ）のように、今回（ｔ）出力値（１）として「１８、８、１・・・１、１、５」の出力が得られたとき、今回は前回のタッチセンサへの接触状体からどのように移動したかを検出するため、出力値（１）に前記（Ａ）の値を乗算すると「３４２、７２、１・・・１、１、３０」となり、同様に（Ｂ）の値を乗算すると「１０８、１５２、９・・・１、１、５」となり、また（Ｃ）の値を乗算すると「１８、４８、１９・・・９、１、５」となる。この演算結果について各々ｃ１〜ｃ１２を合計した値「１３５３、１００５、４８７」を比較し、最高値を選択すると図中（１）×（Ａ）であることがわかり、今回の出力結果から前回から１ポジション手前に移動していることが判別される。
【００５７】
同様に図１１（ｂ）に示すように、今回（ｔ）の出力値（２）が「５、１８、８・・・１、１、１」であったとき、前記と同様にこの値と（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を乗算して図示のようなデータを得る。それらの合計値「１００２、１３５３、１００５」を比較し、最大値が（Ｂ）のポジションであると判別し、前回と指が移動していないことがわかる。更に図１１（ｃ）に示すように、今回（ｔ）の出力値（３）が「１、５、１８・・・８、１、１」であったとき、前記と同様にこの値と（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を乗算して図示のようなデータを得る。それらの合計値「４８４、１０１０、１３５３」を比較し、最大値が（Ｃ）のポジションであると判別し、全快と指が１ポジション先に移動したことがわかる。
【００５８】
前記の数値は判別手法をわかりやすくするために、今回（ｔ）出力値を前回（ｔ−１）出力値と全体的に若干出力値が低い順送りのデータが得られたことを仮定した例を示したが、実際にはそれぞれ接触状体が異なってくるため、単なる順送りデータとはならない。そのときにおいても、上記のような手法を用いて演算し、最高値のポジションを求めることにより、接触操作部材４を摘んだ指の移動方向を正確に、しかも単純な演算で得ることにより判別することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明による信号入力装置は、従来から用いられていたロータリーエンコーダを用いた信号入力装置、またロータリーエンコーダとプッシュスイッチの組み合わせからなる信号入力装置等に代えて広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】同実施例の作動及びその適用例を示す図である。
【図３】同実施例の他の作動及びその適用例を示す図である。
【図４】同実施例の他の態様を示す図である。
【図５】同実施例の更に他の態様を示す図である。
【図６】本発明の実施例２の説明図である。
【図７】本発明の実施例３を示す図である。
【図８】本発明の実施例４を示す図である。
【図９】本発明の実施例５を示す図である。
【図１０】本発明の実施例６を示す図である。
【図１１】本発明の実施例７を示す図である。
【図１２】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 信号入力装置
２ 取付部材
３ 傾動押込検出スイッチ
４ 接触操作部材
５ タッチセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機器に対して指の操作等により各種指示信号を入力ための信号入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばナビゲーション装置において、メニュー選択、地図のスクロール、目的地入力等の各種の指示信号を入力し確定するために、またオーディオ装置に対する各種指示信号の入力と確定のために、従来より種々の信号入力装置が用いられており、ロータリーエンコーダとプッシュスイッチ都からなる信号入力装置が広く用いられている。このロータリーエンコーダとプッシュスイッチによって入力の選択と確定を行う信号入力手法は、上記のような装置に限らず広く各種の分野で用いられている。
【０００３】
上記のようなロータリーエンコーダとプッシュスイッチによって入力の選択と確定を行う手法が、この手法が開発された後にも、例えばタッチスクリーンに指等を接触させて信号を入力する手法等、種々の信号入力手法が開発されているにもかかわらず、未だ現在も広く用いられている理由として、信号の入力を促すメニュー画面が変わっても、基本的な操作方法は同じであり、立体的で指にフィードバック感触があり、眼で常時確認しなくても操作でき、また、平面内で操作するものと異なり場所を取らないという利点がある。また、ロータリー操作はループなど始まりと終わりのないものや長いリストの選択などに適しており、且つ多くの人が種々の機器の指示信号入力手法として慣れている等々、多くの利点があるためと考えられる。
【０００４】
一方、近年急速に普及している手法として、例えば携帯パソコンの信号入力手段として用いられているパッド型ポインティングデバイス、タッチパッド、或いはタッチスクリーン等と呼ばれる、表面に指等が接触したことを検出するタッチセンサを用いた手段がある（以下タッチセンサと総称する）。このタッチセンサにおいては、例えば図１２（ａ）に示すように、平面状のタッチセンサ１０１には内部に多数のスイッチ機能部１０２を備え、この表面１０３に指１０４等の物体を接触させることにより、各スイッチ機能部が位置するＸ−Ｙ軸の位置に対応する所定の信号が出力されるようになっている。
【０００５】
このタッチセンサ１０１の内部構造は例えば図１２（ｂ）に示すように、表面に指が接触したことを検出する個々のスイッチ機能部に対応する操作検出電極１０５を備えた操作検出膜１０６と、操作検出膜１０６の裏側に間隔を置いて配置された対向電極膜１０７と、操作検出膜１０６と対向電極膜１０７との間に配置した電気絶縁性の絶縁膜１０８とから構成されている。操作検出電極１０５と対向電極膜１０７に電圧をかけると、その間の絶縁膜１０８を挟んでコンデンサを形成する。また、個々の操作検出電極１０５が図１２（ａ）のスイッチ機能部１０２となっており、各操作検出電極１０５に対してＸ−Ｙ方向の側部から延びている信号線によって各操作検出電極１０６のコンデンサとしての電圧を検出することが出来るようにしている。
【０００６】
上記のようなタッチセンサ１０１において、表面１０３に指が接触、或いは接近していない状態では図１０（ｂ）に示すように操作検出電極１０５と対向電極膜１０７との間で安定した電界が生じており、この電極間には一定の電化がたまった状態で安定している。この状態で同図（ｃ）のようにこの操作検出膜１０６に指が接触、或いは接近すると、指は導電体として作用し、電界の一部が指に引きつけられ、たまっていた電荷が減少する。それにより操作検出電極１０５部分の電圧が減少し、その信号をリード線によって導き、制御装置によってタッチセンサ１０１におけるどの部分のスイッチ機能部１０２に指が接触、或いは接近したかを検出することができ、利用者の指示信号として入力することが出来るようになっている。
【０００７】
利用者による指示信号は、利用者がモニタ等の表示部を見ながら指を操作することによって、指で指示された表示部分のカーソル、或いは他と識別可能に表示された文字や記号を見て、利用者は所定の指示入力を行うことができる。このような指示入力の後、確定信号を入力する際には、例えばこのタッチセンサ１０１に指を短時間接触させるクリック操作を行うとき、指が接触した部分のスイッチ機能部における指の接触時間を検出し、確定指示信号であると判断して確定信号の入力を可能としている。
【０００８】
なお、前記のようなロータリースイッチにより指示信号を入力し、プッシュスイッチにより機能の選択確定入力を行う技術は例えば下記特許文献１等に開示されており、またタッチセンサによる信号入力については例えば下記特許文献２等に開示されている。
【特許文献１】特開平２−１８７８１４号公報
【特許文献２】特開平５−１４３２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のように、各種の機器に対する利用者の指示信号の入力と確定に際して、ロータリーエンコーダとプッシュスイッチを用いた手法は多くの利点を有し好ましいが、この手法は操作部の回転機構とその検出部、および操作部の押圧対応機構とその検出部を必要とし、全体の機構が複雑となり、単価が高くなると共に、機械的な移動部分が多くなることにより耐久性の点で問題があり、劣化を生じて故障の原因となる問題があった。
【００１０】
また、前記のような平面状のタッチセンサを用いた手法は、機構が簡単であり機械的な移動部分が殆ど無いため、機械的な移動部分の劣化を生じる恐れが無く故障が少ない利点があるが、平面形状であるので充分な入力操作を検出するには広い面積が必要であり、操作部を配置するに際して充分広い面積を確保することができない機器には適さないという問題がある。
【００１１】
したがって本発明は、簡単な機構により従来のロータリーエンコーダとプッシュスイッチとによる指示信号の入力と確定と同様の手法で信号入力を行うことができるようにし、また広い平面を必要とする平面状タッチスイッチを用いること無く、同様の手法で入力を行うことができるようにした信号入力装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る信号入力装置は、上記課題を解決するため、円筒面の少なくとも一部の面からなる外周面を備え、前記外周面に沿ってタッチセンサを設けることにより接触操作部材を構成し、前記タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円周方向位置を検出する接触検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段を、１枚に形成したタッチセンサを前記外周面に設けたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段は、複数のタッチセンサを前記外周面に沿って円周方向に列設配置したものであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段は、前記外周面の円筒軸線方向の位置も検出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触操作部材の外周面に、前記外周面の円筒軸線方向に延びる突起を、円周方向に複数設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触操作部材の外周面に、前記外周面の円筒軸線方向に延びる触感用部材を、円周方向に複数埋め込んだことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円周方向の移動を検出することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円筒軸線方向の移動を検出することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の接触時間に応じて異なった信号を出力することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記接触操作部材を揺動自在に支持し、前記接触操作部材の揺動を検出する揺動検出手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る他の信号入力装置は、前記信号入力装置において、前記回動接触部材を円筒軸線方向に押し込み自在に支持し、該接触操作部材の押し込みを検出する押込検出手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は上記のように構成したので、簡単な機構により従来より広く用いられているロータリーエンコーダとプッシュスイッチとによる指示信号の入力と確定と同様の手法で、しかも全て共通の手法によって信号を入力することができ、また広い平面を必要とする平面状のタッチスイッチを用いること無く、同様の手法で信号を入力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
小型で簡単な機構により従来のロータリーエンコーダとプッシュスイッチとによる指示信号の入力と確定と同様の手法で信号の入力を行うことができる信号入力装置とするという目的を、円筒面の少なくとも一部の面からなる外周面を備え、前記円筒状外周面に沿ってタッチセンサを設けることにより接触操作部材を構成し、前記タッチセンサに対して接触した物の、前記円筒状外周面の円周方向位置を検出する接触検出手段を備えることにより実現した。
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１は本発明による信号入力装置の一実施例であり、図示実施例においてはこの信号入力装置１が取り付けられる取付部材２に、傾動押込検出スイッチ３を介して円筒状の接触操作部材４を取り付けた例を示している。接触操作部材４は図１（ａ）（ｃ）に示すように、外周が円筒面をなし、その円筒面上にタッチセンサ５を備えている。このタッチセンサ５は前記図１２で説明した従来の平面状のタッチセンサを例えば図１（ｄ）のように長方形に形成し、円筒状の接触操作部材４の円筒面上に巻くことによって作成することができる。
【００２６】
タッチセンサ５は前記従来のものと同様に多数のスイッチ機能部からなるが、図１に示す例においてはタッチセンサ５を接触操作部材４の外周に取り付けた状態で、接触操作部材４の軸線方向に平行に分割して配置して１次元のタッチセンサを構成しており、それにより利用者の指の少なくとも一つがこのタッチセンサ５に接触したとき、その方向の位置を検出し、また、その指が図１（ｂ）のＡに示すような円周方向に移動するとき、その移動を検出することができるようにしている。なお、従来から広く用いられている図１０に示すような２次元のタッチセンサをそのまま用いることもできる。その際には上記のような接触した指の円周方向の移動のみを検出するように設定することも可能である。
【００２７】
但し、必要に応じて従来の前記のような２次元の平面状タッチセンサをそのまま円筒面に用いるとき、指を前記のように円周方向に移動した操作を検出する以外に、接触した指を接触操作部材４の軸線方向に所定以上移動したことを検出して、例えば指を円周方向に移動した指示信号の確定のための別の信号として利用することもできる。
【００２８】
円筒状の接触操作部材４の外周に設けたタッチセンサ５に対して指を接触させながら、その指を周方向に移動するときのタッチセンサ５からの信号は、例えば図２（ｂ）に示すようなものが得られる。即ち図２には、同図（ａ）のように接触操作部材４の外周を、親指と人差し指等の２本の指Ｙ１とＹ２で摘んだ状態で、回動しない接触操作部材４の外周をなぞるようにして、例えば図示矢印Ａのように移動するとき、前記のようなタッチセンサからの信号を同図（ｂ）に示している。
【００２９】
図２（ｂ）の出力信号の例においては、接触操作部材４の円周方向位置Ｘに対する接触信号の強度を示しており、前記指Ｙ１によって第１出力信号Ｓ１が得られ、指Ｙ２によって第２出力信号Ｓ２が得られる。これらの信号は、各指がタッチセンサに指により摘む力で押しつけられるとき、いくつかのスイッチ機能部が指への電界移動によって影響を受け、指の接触位置の中心から次第に信号強度が小さくなる出力信号形状となる。このような出力信号Ｓ１およびＳ２が指の円周方向への移動により、同図（ａ）のＡ方向への移動に伴って、同図（ｂ）のＡ方向に移動する。
【００３０】
この移動を検出することにより、この信号入力装置が例えば図２（ｃ）のようなオーディオ装置７に信号入力装置１として取り付けられているとき、音量調節を行う機能が選択されている状態で、利用者が回転不能に取り付けられている信号入力装置１の接触操作部材４の外周を摘んで前記のように円周方向になぞるとき、図２（ｂ）の信号が入力されることにより、その信号の移動方向を検出して、表示部８に表示されている音量調節用の画面における音量設定目盛り指示を移動し、従来のロータリエンコーダを用いた回転つまみと同様の作動を行わせることができる。
【００３１】
このような構成および作動を行うことにより、従来のもののように回転する部分やロータリエンコーダを設ける必要が無くなり、故障を生じにくくすると共に、従来から慣れている回転つまみの操作と同様の操作によって音量調節等の操作を行うことができるので、操作の仕方を考える必要なく、誰でもが容易に操作を行うことができる。
【００３２】
また、例えば回転不能に取り付けられている接触操作部材４に対する最初の接触位置を検出することにより、利用者の指示方向を検出し、例えば地図スクロール時の方向を指示する信号等、方向の信号を出力することもできる。即ち、図３（ａ）に示すように、接触操作部材４の周囲を１０度づつタッチセンサ５が分解可能としているとき、利用者の指が図示するいずれかの角度部分に接触したことを検出することができる。
【００３３】
それにより例えば図３（ｂ）に示すようにモニタに表示している地図を任意の方向にスクロールするとき、前記のように指が接触したタッチセンサの角度方向にカーソルを移動することができるようになる。このようなスクロール方向指示手法を用いることにより、従来のジョイスティックを傾動させて８方向の指示を行うものよりもはるかに細かな角度指示を行うことができ、利用者の意志に沿ったスクロール操作を行うことができるようになる。このような操作を行う接触操作部材４は、車両のヘッドユニット等に固定したものを用いることにより、安定した指示を行うことができる。
【００３４】
また、タッチセンサ５を従来の平面上に配置するものと異なり、奥行き方向に延びるように配置しているので、従来のロータリー・ダイアル・ジョグと同様の操作性を与え、摘みながら回転操作を可能にすることにより、操作時の指のぶれを防ぎつつ、立体感や摘んだ感触を与え、自然な操作による回転動作を検知することができる。また、１次元・ストリップ式センサが使用できるので、従来の２次元・平面式のロータリーセンサーより簡単な回路で実現することができる。
【００３５】
しかも必ずしも前記のように接触操作部材４を摘んで操作する必要はなく、指が１本でも接触したことを検出することによって信号入力操作を行うことができ、その１本の指が移動したことを検出して上記と同様の信号入力操作を行うこともできる。そのため、例えば図４に示すように接触操作部材４をかまぼこ型に形成し、その上面側の円筒面の部分に前記と同様のタッチセンサ５を設け、この部分を指で触ることによって操作を行うことができる。なお、このタッチセンサ５は前記のような１次元型以外に、後述するような２次元型のタッチセンサを用いることもできる。
【００３６】
更に上記のようなタッチセンサを用いることにより、指をタッチスイッチ付近に近づけるだけ、または触るだけで検知できるので、現在の作動状態における操作モードなどの案内を、音声や表示で出力してフィードバックし、利用者はその案内を聴いてから実際の操作を行うことができ、操作前に誤操作を行うような操作を防止することができる。このようなことは従来の機械式ロータリースイッチでは行うことができず、実際にスイッチの操作を開始するまで検知できず、誤操作も発生してからでしか検知できなかった問題点を解消することができる。また、従来のロータリースイッチのような機械的部品を減らすことが出来、劣化と生産コストを削減することができる。
【００３７】
しかもこのようなタッチセンサを用いることにより、確定動作等のためにタップアクションが必要なときには、どの部分においてでもタップ操作を行うことにより、従来の平面状のタッチセンサと同様に短時間の接触状態を検出し、その信号により確定信号等とすることができ、別途スイッチ等を設ける必要が無くなる。
【００３８】
また、図１に示す例においては１次元方向に延びるタッチセンサを用いた例を示したが、その他例えば図５に示すように、従来の平面状のタッチセンサのように２次元のタッチセンサ１１を用い、これを前記と同様の円筒状の接触操作部材４の周囲に巻いた構成としても良い。このような２次元タッチセンサを円筒面等の立体面で用いることにより、前記のような操作に加えて、円筒の軸線方向に指をスライドさせる動作を検出することが出来、それにより例えばナビゲーション装置の地図の縮尺ズームインとズームアウトや、オーディオ装置のフェードアウト等の機能に用いることができるようになる。更に、接触操作部材４の前記のような側面以外に正面側にも例えば円形の平面状のタッチセンサを設け、従来と同様のセンサ出力を行う以外に、円筒状のタッチセンサ５による指示を行った後の確定の際に、その部分を触る等の操作を行うようにしても良い。
【実施例２】
【００３９】
前記の信号入力装置におけるタッチセンサ５は、円筒面の少なくとも一部の面からなる外周面を備えた回動接触操作検出部材４の外周に対して、１次元、或いは２次元のタッチセンサを設けた例を示したが、それ以外に例えば図６に示すように、タッチセンサを回動接触操作検出部材４に対して間欠的に配置しても良い。即ち図６に示す例においては、同図（ｂ）に斜視図で、また同図（ｄ）に外周表面を展開して平面で示すように、接触操作部材４の外周に対して個別のタッチセンサ５を互いに間隔を置いて列設する。
【００４０】
このような接触操作部材４においては、図６（ａ）のように接触操作部材４の外周表面を前記と同様に摘むと、指と各タッチセンサ５との接触による出力信号が同図（ｃ）のＳ１〜４ように出力される。同図（ｃ）において出力信号Ｓ１、Ｓ２は同図（ａ）における指Ｙ１が隣接するタッチセンサ５における図６（ｄ）に示すｃ４、ｃ５と接触したことにより出力されたものであり、同様に出力信号Ｓ３、Ｓ４は指Ｙ２が隣接するタッチセンサ５におけるｃ１２、ｃ１３と接触したことにより出力されたものである。このとき、各指が１つのタッチセンサ５のみ接触するときには、一つの信号のみが出力される。
【００４１】
したがって、図６（ａ）において指Ｙ１、Ｙ２を外周に沿って接触させながら矢印Ａ方向に移動するとき、出力信号Ｓ１〜Ｓ４が同図（ｃ）の矢印Ａ方向に移動する。その信号は前記図６（ｄ）と同様にオーディオ装置の音量調節等に用いることができるが、その他例えば図６（ｅ）に示すようなナビゲーション装置９における住所の五十音順検索に際して、モニタに列挙された地名のうちの任意のものを選択する際に、画面をスクロールしながらサーチする時等にも利用することができる。また、タッチセンサ５に最初に接触した位置を検出することにより、利用者の指示方向を検出することが出来ることも前記実施例と同様である。
【実施例３】
【００４２】
また、前記のようにタッチセンサを回動接触操作検出部材４に対して間欠的に配置する手法として、例えば図７に示すような手法により配置しても良い。即ち図７に示す例においては、接触操作部材４の外周面に等間隔に多数の突出部１１を形成し、各突出部１１の頂部に前記実施例２と同様にタッチセンサ５を設ける。それにより、前記と同様に固定された接触操作部材４の周囲に対する指の接触位置の検出、および移動方向を検出することが出来ることは前記と同様であり、前記各実施例と同様の作動を行わせることができる。
【００４３】
更にその他に、利用者の指によって接触操作部材４の周囲をなぞるように移動するとき、指に各突出部１１が接触するので、単に円筒状の面をなぞるときと異なり、指の移動に対応して間欠的な刺激を受け、どの程度の移動を行ったか、どの程度の速度で移動を行ったかをその感覚で知ることが出来るようになる。
【実施例４】
【００４４】
また、接触操作部材４の周囲をなぞるように移動するときに指に間欠的な刺激を与える手法として、前記の例の他、例えば図８に示すような手法を採用することができる。図８に示す例においては、前記図７に示すような周囲に突出部１１を備えた接触操作部材４と同様のものを用い、各隣接する突出部１１の間に形成される凹部に、棒状の触感用部材１４を充填材１５によって保持するように構成する。
【００４５】
棒状の触感用部材１４を充填材１５で保持するに際しては、触感用部材１４の外周側壁の一部が露出して触感部１６が形成されるように充填材１５で保持する。このようにして形成された接触操作部材４において、触感用部材１４を金属等の導電性材料とし、充填材１５等を絶縁性部材として、触感用部材１４から信号を入力可能とすることにより、利用者がこの触感用部材１４を指で接触した信号を入力し、前記実施例２、３と同様の信号入力を行うことができるようになる。その他、触感用部材１４を絶縁性材料とし、他の部分に前記実施例と同様にタッチセンサを間欠的に配置してもよい。
【実施例５】
【００４６】
図１に示した実施例において、同図（ａ）において信号入力装置１が取り付けられる取付部材２に、傾動押込検出スイッチ３を介して円筒状の回動接触操作検出部材４を取り付けた例を示したが、この傾動押込検出スイッチ３としては従来から用いられている種々のこの種のスイッチを用いることができるが、例えば図９に示すような傾動押込検出スイッチ３を用いてもよい。同図に示す傾動押込検出スイッチ３においては、接触操作部材４に突設したロッド１１の先端にスイッチ作動板１２を備えており、その先端面には断面円弧状の作動面１３を形成している。
【００４７】
スイッチ作動板１２はスイッチケース１４内においてスプリング１５により周囲の全周が、スイッチケース開口フランジ１６側に押し付けられており、その状態ではスイッチ作動板１２はスイッチケース１４の底面に配置したスイッチには接触していない。スイッチとしては種々のものを用いることができるが、前記と同様のタッチセンサ、或いはプッシュスイッチを用いても良い。スイッチの配置は例えば図９（ｂ）に実線で示すように中心に配置した押込検出スイッチ１８と、周囲に４個等間隔で配置した傾動検出スイッチ１９を設ける。なお、図中破線で示すように、更に４個の傾動検出スイッチ１９を設けることにより、８方向の操作指示を検出することができるようにしても良い。なお図中２０はリード線を示す。
【００４８】
それにより、接触操作部材４を図９（ａ）の矢印Ｂで示すように揺動すると、スプリング１５によって押圧支持されているスイッチ作動板１２がスプリング１５の一部を押圧して傾き、傾いた方向の傾動検出スイッチ１９がスイッチ作動板１２の作動面１３が接触し、その傾動検出スイッチ１９が前記のようなタッチセンサであるときにはその接触により接触操作部材４の傾いた方向、即ち利用者の指示方向を検出することができる。また傾動検出スイッチがプッシュスイッチであるときには、スイッチ作動板１２によってそのスイッチが作動して同様に検出することができる。その後接触操作部材４の傾動操作を解除すると、圧縮していたスプリングの反発力によってスイッチ作動板１２は図９（ａ）の元の位置に戻る。
【００４９】
また、接触操作部材４を図９（ａ）の矢印Ｃで示すように接触操作部材４の円筒面の円筒軸線方向に押し込むと、スプリング１５全体が圧縮され、スイッチ作動板１２の作動面１３が円弧状をなしていることにより、最も突出している中心部分が中心スイッチ１８と接触し、その信号を入力することによって利用者が接触操作部材４を押し込み操作したことを検出することができる。上記のような傾動押込検出スイッチ３を用いることにより、例えば回動操作部材４の前記のような指によって、円筒面に設けたタッチセンサを図９（ｄ）の矢印Ａ方向になぞりながら操作を行い、所望の機能指示を行った後、その機能の確定を行う際にこの接触操作部材４を押し込む作動を上記のようにして検出し、確定信号入力を行うことができる。このような従来と同様の傾動押し込み検出スイッチを用いても、接触操作部材４は回動させる必要はなく、回転検出スイッチを設ける必要が無くなる等により、従来のものよりも構成を簡単にし、故障部分を減少させることができる。
【００５０】
図９（ｂ）には傾動検出スイッチ１９を接触操作部材４の傾動を検出する方向に個々にタッチセンサ等のスイッチを用いた例を示したが、その他例えば図９（ｃ）に示すように、中心スイッチ１８の周囲にドーナツ状の円環状タッチセンサ２１を設け、この円環状タッチセンサ２１を円周方向に例えば１０度ずつ分割し、各分割したタッチセンサ部分に対する前記スイッチ作動板１２の接触を検出することによって、利用者が傾動検出スイッチ１９を操作した方向を正確に検出するようにしても良い。
【実施例６】
【００５１】
図９に示した実施例においては、接触操作部材４と別途に傾動押込検出スイッチ３を備えた例を示したが、それ以外に例えば図１０に示すような接触操作部材４内に傾動押し込み検出スイッチを内蔵させることもできる。即ち図１０に示す実施例においては、取付部材２に支持軸２２を突設し、その先端部には支持軸２２より大径で図中断面８角形をなすスイッチ固定部材２３を備えている。前記実施例と同様に円筒面部分にタッチセンサ５を備えた接触操作部材４の内部には、図１０（ｃ）に示すように内部空間２４を形成しており、その内部空間２４の開口部周縁には断面Ｌ字型の係止部２５を備えている。
【００５２】
係止部２５は支持軸２２に対するスイッチ固定部材２３の突出した部分に係止可能としており、スイッチ固定部材２３の端面２６と接触操作部材４内部空間２４における内端面２７との間に縮設したスプリング２８の力により、係止部２５がスイッチ固定部材２３の裏面に係止している。スイッチ固定部材２３の８面の各側面３０には傾動検出プッシュスイッチ３１を固定しており、各プッシュスイッチの作動面が内部空間２４を形成する８面の内側壁面３２と間隙をもって対向することにより、接触操作部材４を図１０（ｂ）中の矢印Ｂ方向に傾動させるとき、傾動させた方向と逆側の傾動検出プッシュスイッチ３１が内側壁面３２と接触し押圧され、傾動信号を得ることが出来るようにしている。
【００５３】
接触操作部材４の端面２６における中心位置には押込検出プッシュスイッチ３３を固定しており、この押し込み検出プッシュスイッチ３３に近接するように、接触操作部材４の内部空間２４における内端面２７から作動突起３４を突出させている。それにより、接触操作部材４を図中Ｃ方向に押し込むとき、作動突起３４が押込検出プッシュスイッチ３３を押し込み、それにより前記実施例と同様に利用者の確定指示信号等に用いることができる。
【実施例７】
【００５４】
本発明において、前記のような装置を用い、図２（ｂ）のようなタッチセンサからの出力によって、センサ出力最大値部分を指示信号値とすることができ、また図６（ｃ）のようなタッチセンサからの出力のときにおいて、複数のタッチセンサから出力が存在するときにはそれらの中間位置を指示信号値とし、１つだけの出力のときにはそれを指示信号とすることができるが、接触操作部材の円筒面に図６と同様の個別のタッチセンサを多数用い、指で多数のタッチセンサに接触したときの出力信号の場合は、図１１に示す手法により、接触操作部材を摘んで左方向に移動する左回転操作をしたか、移動させないか、或いは右方向に移動する右回転操作をしたかを判別することができ、したがって所定時間毎に各センサからの出力値を入力することによって、利用者の指の動きを正確に監視し、移動の検出をすることができる。
【００５５】
即ち図１１に示す例においては、各個別のタッチセンサｃ１〜１２から、同図（ａ）に示すように前回（ｔ−１）の出力値が図中のグラフのように得られ、その値を数値化し、例えば「６、１９、９・・・１、１、１」としたとき、そのときのタッチセンサの状態から１ポジションずつ手前の出力値（Ａ）を求めると、タッチセンサを１つ手前にずらした値として、「１９、９、１・・・１、１、６」が得られ、同一のポジションの出力値（Ｂ）として先と同一のデータである「６、１９、９・・・１、１、１」が得られ、逆に１ポジションずつ先の出力値（Ｃ）を求めると、タッチセンサを１つ先にずらした値として、「１、６、１９・・・９、１、１」のデータを得る。
【００５６】
このような状態から例えば０．０５秒後の（ｔ）において、図１１（ａ）のように、今回（ｔ）出力値（１）として「１８、８、１・・・１、１、５」の出力が得られたとき、今回は前回のタッチセンサへの接触状体からどのように移動したかを検出するため、出力値（１）に前記（Ａ）の値を乗算すると「３４２、７２、１・・・１、１、３０」となり、同様に（Ｂ）の値を乗算すると「１０８、１５２、９・・・１、１、５」となり、また（Ｃ）の値を乗算すると「１８、４８、１９・・・９、１、５」となる。この演算結果について各々ｃ１〜ｃ１２を合計した値「１３５３、１００５、４８７」を比較し、最高値を選択すると図中（１）×（Ａ）であることがわかり、今回の出力結果から前回から１ポジション手前に移動していることが判別される。
【００５７】
同様に図１１（ｂ）に示すように、今回（ｔ）の出力値（２）が「５、１８、８・・・１、１、１」であったとき、前記と同様にこの値と（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を乗算して図示のようなデータを得る。それらの合計値「１００２、１３５３、１００５」を比較し、最大値が（Ｂ）のポジションであると判別し、前回と指が移動していないことがわかる。更に図１１（ｃ）に示すように、今回（ｔ）の出力値（３）が「１、５、１８・・・８、１、１」であったとき、前記と同様にこの値と（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を乗算して図示のようなデータを得る。それらの合計値「４８４、１０１０、１３５３」を比較し、最大値が（Ｃ）のポジションであると判別し、全快と指が１ポジション先に移動したことがわかる。
【００５８】
前記の数値は判別手法をわかりやすくするために、今回（ｔ）出力値を前回（ｔ−１）出力値と全体的に若干出力値が低い順送りのデータが得られたことを仮定した例を示したが、実際にはそれぞれ接触状体が異なってくるため、単なる順送りデータとはならない。そのときにおいても、上記のような手法を用いて演算し、最高値のポジションを求めることにより、接触操作部材４を摘んだ指の移動方向を正確に、しかも単純な演算で得ることにより判別することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明による信号入力装置は、従来から用いられていたロータリーエンコーダを用いた信号入力装置、またロータリーエンコーダとプッシュスイッチの組み合わせからなる信号入力装置等に代えて広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】同実施例の作動及びその適用例を示す図である。
【図３】同実施例の他の作動及びその適用例を示す図である。
【図４】同実施例の他の態様を示す図である。
【図５】同実施例の更に他の態様を示す図である。
【図６】本発明の実施例２の説明図である。
【図７】本発明の実施例３を示す図である。
【図８】本発明の実施例４を示す図である。
【図９】本発明の実施例５を示す図である。
【図１０】本発明の実施例６を示す図である。
【図１１】本発明の実施例７を示す図である。
【図１２】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 信号入力装置
２ 取付部材
３ 傾動押込検出スイッチ
４ 接触操作部材
５ タッチセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒面の少なくとも一部の面からなる外周面を備え、前記外周面に沿ってタッチセンサを設けることにより接触操作部材を構成し、
前記タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円周方向位置を検出する接触検出手段を備えたことを特徴とする信号入力装置。
【請求項２】
前記接触検出手段は、１枚に形成したタッチセンサを前記外周面に設けたものであることを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項３】
前記接触検出手段は、複数のタッチセンサを前記外周面に沿って円周方向に列設配置したものであることを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項４】
前記接触検出手段は、前記外周面の円筒軸線方向の位置も検出することを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項５】
前記接触操作部材の外周面に、前記外周面の円筒軸線方向に延びる突起を、円周方向に複数設けたことを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項６】
前記接触操作部材の外周面に、前記外周面の円筒軸線方向に延びる触感用部材を、円周方向に複数埋め込んだことを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項７】
前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円周方向の移動を検出することを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項８】
前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円筒軸線方向の移動を検出することを特徴とする請求項４記載の信号入力装置。
【請求項９】
前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の接触時間に応じて異なった信号を出力することを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項１０】
前記接触操作部材を揺動自在に支持し、前記接触操作部材の揺動を検出する揺動検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項１１】
前記回動接触部材を円筒軸線方向に押し込み自在に支持し、該接触操作部材の押し込みを検出する押込検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項１】
円筒面の少なくとも一部の面からなる外周面を備え、前記外周面に沿ってタッチセンサを設けることにより接触操作部材を構成し、
前記タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円周方向位置を検出する接触検出手段を備えたことを特徴とする信号入力装置。
【請求項２】
前記接触検出手段は、１枚に形成したタッチセンサを前記外周面に設けたものであることを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項３】
前記接触検出手段は、複数のタッチセンサを前記外周面に沿って円周方向に列設配置したものであることを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項４】
前記接触検出手段は、前記外周面の円筒軸線方向の位置も検出することを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項５】
前記接触操作部材の外周面に、前記外周面の円筒軸線方向に延びる突起を、円周方向に複数設けたことを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項６】
前記接触操作部材の外周面に、前記外周面の円筒軸線方向に延びる触感用部材を、円周方向に複数埋め込んだことを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項７】
前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円周方向の移動を検出することを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項８】
前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の、前記外周面の円筒軸線方向の移動を検出することを特徴とする請求項４記載の信号入力装置。
【請求項９】
前記接触検出手段は、タッチセンサに対して接触した物の接触時間に応じて異なった信号を出力することを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項１０】
前記接触操作部材を揺動自在に支持し、前記接触操作部材の揺動を検出する揺動検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【請求項１１】
前記回動接触部材を円筒軸線方向に押し込み自在に支持し、該接触操作部材の押し込みを検出する押込検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の信号入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２００７３２（Ｐ２００７−２００７３２Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８４５０（Ｐ２００６−１８４５０）
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（０００１０１７３２）アルパイン株式会社 (2,424)
【Ｆターム（参考）】
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