(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示器と、その表示器の表示画面上に対向配置されたパネルとを有し、上記パネルはタッチパネルの入力操作面を構成するものであって上記パネルを押圧して入力操作することにより、上記表示画面に対する入力操作位置が検出されると共に、上記パネルが押圧方向に移動する構造とされている画面入力装置であって、
上記パネルの周縁を保持してパネルと共に移動するベゼルと、ロータと、ベースとを具備し、
上記ベゼルは上記パネルを保持する枠部と、その枠部から上記パネルの入力操作面と垂直方向に突出された周壁部とを有し、その周壁部が上記ベースに上記垂直方向に移動自在とされて保持され、
上記ロータはその回転中心軸が上記垂直方向と平行とされ、上記ベースに回転自在に保持されて、上記周壁部の内側に位置され、
上記ロータと周壁部とはロータの周方向に配列されて位置する複数のカム機構を介して互いに結合され、
上記カム機構は上記ロータと周壁部の一方に上記回転中心軸に対する径方向に沿って設けられた軸と、他方にその軸を挟み込み、上記垂直方向に対して傾斜して設けられた溝とよりなり、
上記パネルを押圧操作した際、上記カム機構によって上記ロータが回転する構造とされていることを特徴とする画面入力装置。
【請求項２】
請求項１記載の画面入力装置において、
上記ベースに弾性構造体が設置され、
その弾性構造体は上記押圧操作により回転する上記ロータによって押圧され、
上記押圧操作を解除することにより、上記弾性構造体の復元力によって上記ロータが回転して上記パネルが元の位置に復帰する構造とされていることを特徴とする画面入力装置。
【請求項３】
請求項２記載の画面入力装置において、
上記弾性構造体はスイッチ機能を具備していることを特徴とする画面入力装置。
【請求項４】
請求項１記載の画面入力装置において、
上記ロータの回転によって作動されるスイッチが上記ベースに設置されていることを特徴とする画面入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は表示画面上に対向配置されたパネルを押圧操作することにより、表示画面に対する画面入力が行われる画面入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８はこの種の画面入力装置の従来構成の一例として、特開平６−２６６５０２号公報に記載されている構成を示したものであり、図８Ａは概略断面構造を示し、図８Ｂは一部省略した斜視図を示す。
画面入力装置は表示画面に所定の表示を行う表示器１１と、その表示画面に対する入力操作位置を検出する入力位置検出手段とを具備するものとされ、この例では入力位置検出手段として発光素子１２と受光素子１３とが配列されている。表示器１１はその表示画面が上面側に位置されてリヤケース１４上に搭載されており、この表示器１１の表示画面と所定の間隙を介して入力操作面を構成する透明板（パネル）１５が対向配置されている。
【０００３】
透明板１５はその周縁が枠板１６に固定保持されており、枠板１６は４つのアーム１７を介してリヤケース１４に支持されている。これらアーム１７は方形状をなす枠板１６の対向する２辺の各両端にそれぞれ軸１８によって回動可能に取り付けられており、各アーム１７の他端はそれぞれ軸１９によってリヤケース１４に回動可能に取り付け支持されている。
一方、これらアーム１７が取り付けられているリヤケース１４の２辺の各中央部には入力検出スイッチ２１がそれぞれ配置されており、これら２つの入力検出スイッチ２１は枠板１６の下面と当接されている。
【０００４】
枠板１６の上面側はフロントケース２２によって覆われており、このフロントケース２２内に発光素子１２と受光素子１３とが収容配置されている。
これら発光素子１２及び受光素子１３はそれぞれ基板２３上に所定のピッチで所要数配列されて実装されており、入力操作面を構成する方形の透明板１５の隣接２辺に沿って発光素子１２がそれぞれ配列され、他の２辺に沿って受光素子１３がそれぞれ配列され、これら発光素子１２と受光素子１３とによって透明板１５上に位置検出用の光路が縦横に構成されるものとなっている。
上記のような構成とされた画面入力装置は操作者が透明板１５を指で押して入力操作すると、その押圧力により各アーム１７が回動して透明板１５を保持した枠板１６が表示器１１に近接する方向に移動し、これにより２つの入力検出スイッチ２１が押圧操作されて作動し、この入力検出スイッチ２１の作動によって入力操作が行われたことが検知されると共に、クリック感が発生して操作者がクリック感（操作感触）を得られるものとなっている。
【０００５】
なお、押圧を解除すると、入力検出スイッチ２１の弾性復元力により枠板１６は上方に押圧されて移動し、透明板１５が元の位置に復帰する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような構造とされた画面入力装置においては、４つのアーム１７よりなるリンク機構によって透明板１５を保持した枠板１６が支持され、これにより入力操作面を構成する透明板１５が表示器１１の表示画面に対して接近離隔することができるように構成されているものの、これら４つのアーム１７は互いに独立しており、つまり互いに独立して回動動作できるものとなっている。従って、透明板１５の中央が押圧操作された場合には、４つのアーム１７が同時に同一の回動動作をすることで、透明板１５が表示器１１の表示画面に対して平行状態を維持して移動するといった状況が得られるものの、例えば透明板１５の中央から離れた隅部が押圧操作された場合には、各アーム１７が同一の回動動作をせず、透明板１５が傾いてしまうといった状況が発生する。
【０００７】
このような傾きが生じると、２つの入力検出スイッチ２１が同時かつ均一に押圧操作されないものとなり、透明板１５の中央が押圧操作され、透明板１５が表示画面と平行状態を保って、つまり初期状態と平行を保って移動して２つの入力検出スイッチ２１が同時かつ均一に押圧操作される場合と操作荷重及びクリック感が異なるものとなってしまう。
従って、図８に示した従来の画面入力装置は透明板１５を押圧操作する位置により、操作荷重及びクリック感が変わってしまい、その点で良好な操作感触が安定して得られないものとなっていた。
【０００８】
この発明の目的は上述した問題に鑑み、入力操作面を構成するパネルを押圧操作する位置によらず、常にパネルが初期状態と平行を保って移動するようにし、これにより均一な操作荷重及びクリック感が得られるようにして操作感触に優れた画面入力装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、表示器と、その表示器の表示画面上に対向配置されたパネルとを有し、上記パネルはタッチパネルの入力操作面を構成するものであってパネルを押圧して入力操作することにより、表示画面に対する入力操作位置が検出されると共に、パネルが押圧方向に移動する構造とされている画面入力装置は、パネルの周縁を保持してパネルと共に移動するベゼルとロータとベースとを具備し、ベゼルはパネルを保持する枠部と、その枠部からパネルの入力操作面と垂直方向に突出された周壁部とを有し、その周壁部がベースに上記垂直方向に移動自在とされて保持され、ロータはその回転中心軸が上記垂直方向と平行とされ、ベースに回転自在に保持されて、上記周壁部の内側に位置され、ロータと周壁部とはロータの周方向に配列されて位置する複数のカム機構を介して互いに結合され、そのカム機構はロータと周壁部の一方に上記回転中心軸に対する径方向に沿って設けられた軸と、他方にその軸を挟み込み、上記垂直方向に対して傾斜して設けられた溝とよりなり、パネルを押圧操作した際、カム機構によってロータが回転する構造とされる。
【００１０】
請求項２の発明では請求項１の発明において、ベースに弾性構造体が設置され、その弾性構造体は上記押圧操作により回転するロータによって押圧され、押圧操作を解除することにより、弾性構造体の復元力によってロータが回転してパネルが元の位置に復帰する構造とされる。
請求項３の発明では請求項２の発明において、弾性構造体はスイッチ機能を具備しているものとされる。
請求項４の発明では請求項１の発明において、ロータの回転によって作動されるスイッチがベースに設置されているものとされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明による画面入力装置の一実施例の構成を各部に分解して示したものである。なお、この例では表示画面に対する入力操作位置を検出する入力位置検出手段は図８に示した従来の画面入力装置と同様、発光素子と受光素子とを用い、光路の遮断によって位置検出をする、いわゆる赤外線方式のタッチパネルとなっているが、これら受発光素子及びそれらが収容されるフロントケースの図示は省略している。
【００１２】
まず、各部の構成について説明する。
パネル３０は入力操作面３１を構成するもので透明板よりなり、方形状とされる。
表示器４０は例えば液晶表示装置等によって構成され、その上面には表示画面４１を備えている。
ベゼル５０は方形状の枠部５１と、その枠部５１から枠面と垂直方向に突出された周壁部５２とを有しており、周壁部５２の外側面には図に示したように垂直方向に伸びるリブ５３が配列形成されている。
【００１３】
周壁部５２の４隅の先端側には内側にへこんだ板部５４がそれぞれ形成され、これら板部５４にはその先端（下端）から切り欠かれてなる溝５５がそれぞれ設けられている。溝５５は枠面と垂直方向に対して傾斜して設けられており、この例ではこれら溝５５は個々の溝５５をそれぞれその外側正面から見た場合に右上り傾斜となるように形成されている。なお、これら溝５５が設けられている４つの板部５４上にはそれぞれ周壁部５２から突出されてなる係止片５６が位置されている。
ロータ６０は円環状をなすもので、この例ではその外周面に４つの突出部６１が設けられ、さらにそれら突出部６１の先端に軸６２がそれぞれ設けられている。軸６２はロータ６０の中心（回転中心軸）に対して径方向に沿って設けられており、つまり軸心が放射方向とされて設けられている。各軸６２の回りにはこの例ではローラ６３が嵌合されている。
【００１４】
なお、各突出部６１の先端の下端側には一対の係止片６４がそれぞれ突設されており、またロータ６０の内周面には段部６５が設けられている。
ベース７０は方形状をなす底面部７１の対向２辺に側壁部７２が設けられ、他の対向２辺に断面コ字状をなす側壁部７３が設けられて、略箱状をなすものとされる。
長辺側に位置する側壁部７２の内面側両端にはベゼル５０の係止片５６が挿入されて抜け止め係止される挿入孔７４が形成されており、短辺側に位置する側壁部７３の内面にはベゼル５０のリブ５３を収容位置決めする断面コ字状のレール７５が形成されている。
【００１５】
一方、底面部７１の中央には円筒状をなす支持部７６が突設されており、支持部７６の外周面の上端側には複数のフック７７が周方向に配列されて形成されている。支持部７６の外径はロータ６０の内径より小とされ、またフック７７が設けられている部分の周方向両端には図に示すように、切り欠き７８が形成されている。
底面部７１の支持部７６の外周側にはロータ６０の各突出部６１の一対の係止片６４が挿入されて抜け止め係止される４つの溝７９（図では隠れて１つしか見えない）が支持部７６と同心円状に配列されて形成されており、これら溝７９はロータ６０が所定量回転可能なように所要の長さを有するものとされる。
【００１６】
各溝７９の近傍には取り付け部８１が立設されており、この例では取り付け部８１の１つに弾性構造体８２がその垂直面上に配置されて取り付けられている。弾性構造体８２はこの例ではドーム状ラバーが押圧により座屈して作動する構造のラバースイッチとされる。
次に、各部の組み立てについて説明する。
ロータ６０は支持部７６の回りに位置されてベース７０の底面部７１上に搭載される。この際内周面に設けられている段部６５が支持部７６のフック７７と係合されることによって抜け止めされ、さらに突出部６１に設けられている係止片６４が溝７９に挿入され、先端のフック６６が溝７９内で係止されることによって外周側も抜け止めされる。
【００１７】
上記のようにしてベース７０に取り付けられたロータ６０はその回転中心軸が底面部７１に対して垂直とされ、底面部７１上で所定量、回転自在とされてベース７０に保持される。
表示器４０はベゼル５０の周壁部５２内に収容されて固定され、パネル３０がベゼル５０の枠部５１に取り付けられる。枠部５１によって周縁が保持されたパネル３０は表示器４０の表示画面４１と対向される。
ベゼル５０はその周壁部５２がベース７０の側壁部７２，７３内に収容されてベース７０に取り付けられる。この際、ベゼル５０の４隅に設けられている溝５５の位置にロータ６０の４つの軸６２が合致されて溝５５内に軸６２が挟み込まれるようにする。
【００１８】
ベゼル５０に設けられている４つの係止片５６は挿入孔７４に挿入され、先端に設けられているフック５７が挿入孔７４内で係止されることによって抜け止めされる。また、リブ５３が側壁部７３の内面に設けられているレール７５に収容されて位置決めされる。
上記のようにしてベース７０に取り付けられたベゼル５０は、その保持するパネル３０の入力操作面３１と垂直方向に移動自在とされてベース７０に保持される。なお、ベゼル５０に傾斜して形成された溝５５と、その溝５５に挟み込まれた軸６２とはカム機構を構成するものとなる。
【００１９】
図２Ａは上記のようにして組み立てられた状態をパネル３０と表示器４０の図示を省略し、内部が見えるようにして示したものであり、また図２Ｂは図２ＡにおけるＣ部を上から見て示したものである。
図２Ｂに示したようにベース７０の取り付け部８１に設置されている弾性構造体８２はロータ６０の突出部６１の回転方向前方に位置するものとなり、突出部６１に設けられている突部６７が弾性構造体８２と当接された状態となる。
次に、パネル３０が押圧操作された際の動作について説明する。
今、図３に示したようにパネル３０の入力操作面３１の隅部ａが押圧操作されたとする。なお、以下の動作説明では図３中に示したように、ａ部の下に位置する溝及び軸を５５−１，６２−１とし、パネル３０のａ部が位置する辺の他端側の下に位置する溝及び軸を５５−２，６２−２とする。また、図３におけるこれらの部分の矢視ア、イを図４に示し、矢視ウ、エを図５に示す。
【００２０】
ａ部が押圧操作されたことにより、パネル３０は偏った力を受け、パネル３０を支えるベゼル５０のうち、溝５５−１が下がろうとする（矢視ア）。このパネルを押し下げる力Ｆを受け、溝５５−１はロータ６０の軸６２−１に対し、ロータ６０の回転方向θへ力を変換する。そして、軸６２−１がこの力を受けることにより、ロータ６０が回転する（矢視ア、イ）。
また、ロータ６０が回転することにより、軸６２−２は溝５５−２を押し、溝５５−２は軸６２−２より力を受けて押し下げられる（矢視ウ）。
この動きは他の（残る２組）の溝５５と軸６２についても同時に行われ、ベゼル５０の４隅の溝５５は溝５５−１と同一変位で押し下げられる。
【００２１】
つまり、ベゼル５０の４隅は同時連動することになり、ベゼル５０によって支持されたパネル３０は図６Ｂに示したように初期状態と平行を保って移動する。
これは即ち、ロータ６０の回転運動はパネル３０を押圧操作する位置によらず、一定となることを意味するため、ロータ６０の回転方向に配置された弾性構造体８２は常に一定量、押圧され（矢視エ）、これによりパネル３０を押圧操作する位置によらず、必ず均一な操作荷重及びクリック感が得られるものとなる。
なお、ロータ６０の回転運動の反作用によってベゼル５０にはロータ６０の回転方向と逆向きに回転させようとする力が作用するが、ベース７０に設けられたレール７５によってベゼル５０のリブ５３が位置決めされているため、ベゼル５０の回転は阻止され、つまりパネル３０の回転が押さえられる。
【００２２】
一方、パネル３０の押圧操作を解除すると、弾性構造体８２の復元力によってロータ６０が回転し、ロータ６０の４つの軸６２からベゼル５０の４隅の溝５５へベゼル５０を押し上げる力が同時に働き、これによりパネル３０は均一に押し上げられ（平行変位し）、図６Ａに示した元の位置に復帰する。
なお、上述した実施例に対し、以下のような構成としてもよい。
・弾性構造体８２をラバースイッチとし、入力検出するためのスイッチ機能を有するものとしているが、スイッチは別途設けるようにしてもよい。図７はその設置例を示したものであり、ロータ６０に突起６８を設け、ロータ６０がθ方向に回転する際、ベース７０に設置されたスイッチ８３が作動する（ＯＮする）ようにする。なお、この場合、弾性構造体８２は例えば単なるドーム状のラバーとする。
・４つの突出部６１はベゼル５０の４隅に対応するように所要の間隔でロータ６０に設けられているが、４つの突出部６１をロータ６０に等角間隔で設け、それら突出部６１の軸６２位置に合うように、ベゼル５０の板部５４及び溝５５を設けてもよい。
・ベゼル５０に設けた溝５５とロータ６０に設けた軸６２とによってカム機構を構成しているが、溝５５をロータ６０に、軸６２をベゼル５０に設けるようにしてもよい。また、カム機構をベゼル５０の４隅に、つまりパネル３０の４隅に対応する位置に設けているが、例えばパネル３０の４辺の各中央に対応する位置に設けてもよい。さらに、パネル３０が方形ではなく、例えば円形のような場合にはカム機構を３つ設ければよい。
・軸６２と溝５５の摩擦を軽減する上ではこの例のように軸６２にローラ６３を取り付けるのが好ましいが、例えばローラ６３をなしとすることもできる。
・パネル３０回転防止用のリブ５３及びレール７５はそれぞれベゼル５０、ベース７０に設けられているが、リブ５３をベース７０に、レール７５をベゼル５０に設けるようにしてもよい。
・ベース７０はこの画面入力装置が取り付けられる筐体と一体としてもよい。
・パネル３０は透明板とされ、つまり入力位置検出手段をなすタッチパネルは赤外線方式のものとしているが、例えば抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを用いるものとしてもよく、この場合はパネル３０自体がそれら抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルとされる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればパネルを保持するベゼルとロータとは、軸とその軸を挟み込む傾斜した溝とよりなる複数のカム機構を介して結合されており、パネルの表示画面に対する上下運動はロータの回転運動に、かつロータの回転運動はパネルの上下運動に変換されるため、パネルのどの部分を押しても必ずロータの回転運動に変換され、これによりパネルが傾こうとする動作が補正される。
従って、パネルを押圧操作する位置によらずパネルは常に初期状態と平行を保って移動するものとなる。
【００２４】
また、パネルを押圧操作する位置によらず、一定量回転するロータによって弾性構造体が安定して押圧されるため、パネル全面にわたって均一な操作荷重及びクリック感が得られるものとなり、よって操作感触にすぐれた、高品位の画面入力装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の構成を説明するための分解斜視図。
【図２】Ａは図１の一部省略した組み立て状態を示す斜視図、ＢはＡにおけるＣ部を上から見た図。
【図３】この発明の一実施例の動作を説明するための図。
【図４】Ａは図３の矢視アにおける動作を示す図、Ｂは図３の矢視イにおける動作を示
す図。
【図５】Ａは図３の矢視ウにおける動作を示す図、Ｂは図３の矢視エにおける動作を示
す図。
【図６】この発明の一実施例の動作を説明するための図。
【図７】弾性構造体とは別体にスイッチを設置した例を説明するための図。
【図８】Ａは従来の画面入力装置を示す断面図、ＢはＡの一部省略した斜視図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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