(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の操作部下に板状の起歪部を一体に有する、樹脂成形体からなる基台と、一つのプラスチック製シート上に四つの歪ゲージおよび該歪ゲージに接続する複数のリードを一体に配設してなる検出センサとを備え、前記基台はその裏面に、前記検出センサの外形状と相似の凹部を形成しており、前記検出センサは、前記凹部内で前記四つの歪ゲージを十字型の配列で集約して前記基台の起歪部の裏面に貼着させ、かつ前記リードの複数を並列させて前記基台から一方向へ延出させており、前記シートに、四つの歪ゲージの中心位置を表示しかつそれらの配列方向を表示する十字指標を付設すると共に、基台の操作部に、その上端から起歪部に貫通する四角形の貫通孔を開け、該貫通孔に十字指標を整合させて検出センサを位置決めしたことを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
プリント配線板に実装したことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
【請求項３】
プリント配線板がコントロール回路を備えていることを特徴とする請求項２に記載の座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次元の座標入力を行う座標入力装置、特にコンピュータのディスプレイ上のカーソルの位置制御を行うスティック型ポインティングデバイスとして用いて好適な座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の座標入力装置は、従来一般には、図６および７に示すように、基台１の中心に設けた角柱状の操作部２の四面に、検出センサを構成する四つ（二つの場合もある）の歪ゲージ３を貼着し、複数のリード４を配列したケーブル５の先端の環状接続部５ａを前記操作部２を通して基台１上面に固着させると共に、各歪ゲージ３とケーブル５のリード４とをはんだ付けする構造となっていた。この座標入力装置では、その操作部２が中空構造となって起歪部として機能し、これに前後、左右方向から力を加えると、該操作部２が撓んで各歪ゲージ３の電気抵抗値が変化し、その信号がケーブル５を介して検出回路（図示略）に送出されて、操作部２に加えた力の方向と大きさとが検出されるようになっている。（例えば、特開平７−２４４５５９号公報参照）。なお、歪ゲージ３とケーブル５との接続部はゴムなどの保護層６により保護されている。
【０００３】
そして、上記座標入力装置をスティック型ポインティングデバイスとして用いる場合は、その基台１の裏面に突出させた脚部７を利用して、該装置をキーボード入力装置の基板上に実装し、その操作部２をキースイッチ群のキーキャップの間に突出させて、これにキャップ８を被せて指で操作可能とし、さらにケーブル５の他端をコンピュータの制御部に接続する。このようなスティック型ポインティングデバイスにおいては、キャップ８を介して操作部２を指で操作すると、歪ゲージ３の信号が前記制御部に入力され、制御部は、この歪ゲージ３からの信号に基いてディスプレイ上のカーソルの移動方向、移動量、移動速度等を演算し、カーソルの位置を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の座標入力装置によれば、基台１の操作部２に複数の歪ゲージ３を個々に貼着した後、さらに個々の歪ゲージ３をケーブル５にはんだ付けしなければならないため、著しく組立作業性が悪く、その上、各歪ゲージ３の貼着位置のばらつきが避けられないため、精度保証が困難であるという問題があった。
また、最近、ノート型パソコン、モバイル等の携帯型パソコンに対する薄型化の要求は益々大きくなっているが、上記したように柱状の操作部２に歪ゲージ３を貼着する構造では、精度上、歪ゲージ３を所定の寸法以下に縮小できないこともあって、操作部２の高さを短縮することには限界があり、前記した携帯型パソコンの薄型化の要求に対応できないという問題もあった。
【０００５】
なお、例えば、特開平７−１７４６４６号公報には、取付台上に三点または四点支持で弾性板を取付けると共に、この弾性板の中央に柱状の操作部を連結して設け、前記弾性板を起歪体として用いて、この弾性板上に複数の歪み検出抵抗素子（歪ゲージ）を配設したポインティングデバイスが記載されている。このものによれば、操作部に歪ゲージを貼着する必要がないので、操作部の高さを短縮することが可能になり、携帯型パソコンの薄型化にも寄与するものとなる。しかし、この構造としても、複数の歪ゲージを個々に貼着する態様には変わりがないため、組立作業性の悪化や歪ゲージの貼着位置のばらつきによる精度悪化が避けられず、根本的な対策には至らない。しかも、別途、取付台を用意しなければならないばかりか、該取付台に弾性板を取付ける面倒な組立作業が必要となって、コスト負担が増大し、その上、弾性板上の広い範囲に歪ゲージが分散して配置されるため、歪ゲージに接続するケーブルの取り回しが複雑かつ煩雑となって、キーボード入力装置の基板への実装性が悪化する、という新たな問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、組立作業性並びに精度の向上を達成すると共に、コスト負担の増大や実装性の悪化を招くことなく操作部の小型化を達成し、もって携帯型パソコンの薄型化に大きく寄与する座標入力装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る座標入力装置は、柱状の操作部下に板状の起歪部を一体に有する、樹脂成形体からなる基台と、一つのプラスチック製シート上に四つの歪ゲージおよび該歪ゲージに接続する複数のリードを一体に配設してなる検出センサとを備え、前記基台はその裏面に、前記検出センサの外形状と相似の凹部を形成しており、前記検出センサは、前記凹部内で前記四つの歪ゲージを十字型の配列で集約して前記基台の起歪部の裏面に貼着させ、かつ前記リードの複数を並列させて前記基台から一方向へ延出させており、前記シートに、四つの歪ゲージの中心位置を表示しかつそれらの配列方向を表示する十字指標を付設すると共に、基台の操作部に、その上端から起歪部に貫通する四角形の貫通孔を開け、該貫通孔に十字指標を整合させて検出センサを位置決めしたことを特徴とする。
このように構成した座標入力装置においては、一体の基台の起歪部の裏面に検出センサを貼着するだけで複数の歪ゲージとリードとを一度に効率よくかつ高精度に組付けることができる。しかも、操作部に歪ゲージを貼着する必要がないので、操作部の高さを可及的に短縮することができる。
【０００８】
また、本発明においては、シートに、四つの歪ゲージの中心位置を表示しかつそれらの配列方向を表示する十字指標を付設すると共に、基台の操作部に、その上端から起歪部に貫通する断面四角形の貫通孔を開けておくので、この貫通孔に十字指標を整合させて検出センサの位置決めを簡単かつ正確に行うことができるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１乃至図４は、本発明に係る座標入力装置の一つの実施の形態を示したものである。これらの図において、１０は、四角柱状の操作部１１下に起歪部１２を有する基台、２０は、一つのプラスチック製シート２１の上に四つの歪ゲージ２２（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ）と該歪ゲージ２２に接続する複数のリード２３とを配設すると共に、この上にプラスチック製のラミネートフィルム２４を重ねてなる検出センサで、検出センサ２０は基台１０の起歪部１２の背面に貼着されている。
【００１０】
上記基台１０は、その全体が略Ｔ字形をなし、樹脂材料から一体成形されている。操作部１１は、この基台１０のほぼ重心位置に設定され、これには、上端から起歪部１２に貫通する四角形の貫通孔１３が穿設されている。また、起歪部１２は、操作部１１を中心とする円形状の薄肉部内に設定されており、基台１０の裏面には、この薄肉化による円形凹部１４が形成されている。また、基台１０の裏面には、前記円形凹部１４を基台１０の一側面に開通する直線凹部１５が形成され、前記検出センサ２０は、これら円形凹部１４と直線凹部１５とを連接する一連の凹部内に配置され、その一部が前記直線凹部１５を経て基台１０の外方へ延出させられている。なお、基台１０の裏面の三つ隅部には、実装用の脚部１６が突設されている。また、基台１０の操作部１１の上端部には、補助キャップ１７を介して弾性を有するキャップ１８が装着されている。
【００１１】
上記検出センサ２０を構成する各歪ゲージ２２は、ほぼ四角形をなし、その四つが十字型の配列で集約されている。これら四つの歪ゲージ２２は、ここでは、９０度向きを変えて配列された相隣接する二つの歪ゲージ２２Ａと２２Ｂ、２２Ｃと２２Ｄが一組として用いられるようになっている。また、検出センサ２０を構成する各リード２３は、前記した歪ゲージ２２の各組に対して三本設定され、したがって、その総数は六本となっている。これらリード２３は、図１に点を付して示すように種々のパターンで各歪ゲージ２２に一端が接続され、一方、これらリード２３の他端部は、相互に並列して基台１０の側方に延出させられている。また、各リード２３の他端部は、ラミネートフィルム２４を部分的に剥離することで外部に露出させられている。しかして、これら歪ゲージ２２およびリード２３を配設したシート２１には、四つの歪ゲージ２２の集約中心を表示しかつそれらの配列方向を表示する十字指標２５が付設されている。この十字指標２５は、基台１０の起歪部１２の裏面に検出センサ２０を貼着する際の位置決めに用いられるもので、図１に示すように、この十字指標２５を操作部１１の貫通孔１３に整合させることで、各歪ゲージ２２は、起歪部１２の裏面に正確に位置決めされる。
【００１２】
各歪ゲージ２２および各リード２３は、一例としてそれぞれの厚さが５５μｍ程度となっている。シート２１上にこれら歪ゲージ２２およびリード２３を形成する方法としては、ホトエッチング、インク印刷、蒸着、スパッタリング等種々の方法があるが、前記した厚さの薄膜を形成するにはホトエッチングを利用するのが望ましい。この場合、一つの検出センサ２０に必要な歪ゲージ２２とリード２３との組合せパターンを、大きなシート上にホトエッチングを利用して多数形成し、この上に大きなラミネートフィルム２４を重ねて製品化し、これから所定の形状（図１）で一つの検出センサ２０を切り出して、後述の組立てに供するようにする。なお、シート２１としては、厚さ５０〜５５μｍ程度の透明または半透明のシートが用いるのが望ましい。また、このシート２１には、前記十字指標２５を予め形成しておく。
【００１３】
本座標入力装置を組立てるには、先ず、基台１０の起歪部１２の裏面に上記のようにして得た検出センサ２０を接着剤を用いて貼着する。この検出センサ２０の貼着に際しては、シート２１に付設した前記十字指標２５と操作部１１の貫通孔１３とをカメラにより照準しながら、十字指標２５が貫通孔１３内に整合するように検出センサ２０を位置合せし、例えば、自動機を利用して基台１０の起歪部１２の裏面に自動貼着する。その後、この基台１０の操作部１１にサブキャップ１７を介してキャップ１８を嵌合させることで、座標入力装置は一応完成し、そのままキーボード入力装置の基板上に実装することも可能であるが、前記基台１０の起歪部１２に検出センサ２０を貼着したものをサブアセンブリ体として、このサブアセンブリ体を、図４に示すようにプリント配線板３０に実装して、高付加価値製品として市場に提供してもよい。
【００１４】
上記のように高付加価値製品とする場合は、前記プリント配線板３０として、表面に前記検出センサ２０の複数のリード２３に接続可能な端子３１を、裏面に延長ケーブル３２のリード３３に接続可能な端子３４をそれぞれ配設すると共に、両端子３１と３４とをスルーホール３５を介して接続する配線パターン３６を表裏面に配設したものを用意する。また、このプリント配線板３０には、予め基台１０の脚部１６が挿通可能な貫通孔３７を予め開けておく。そして、前記貫通孔３７に基台１０の脚部１６を通して上記サブアセンブリ体をプリント配線板３０上に着座させ、この状態で、プリント配線板３０の裏面側へ突出した脚部１６の先端部を、例えば、熱溶融して基台１０をプリント配線板３０に固定する。この時、前記検出センサ２０のリード２３の他端部であって、ラミネートフィルム２４から露出している部分はプリント配線板３０上の端子３１に重ね合わされた状態となり、次に、この重ね合わされた検出センサ２０のリード２３と端子３１とをはんだ付けする。その後、プリント配線板３０の裏面の端子３４に延長ケーブル３２のリード３３をはんだ付けし、これにて高付加価値製品は完成する。なお、前記プリント配線板としては、コントロール回路（ロジック回路）を備えたものもあり、このようなロジック回路を備えたプリント配線板に前記サブアセンブリ体を実装することで、より高付加価値製品とすることも可能で、この場合は、延長ケーブル３２も不要となる。
【００１５】
上記のように構成した座標入力装置または高付加価値製品をコンピュータのキーボード入力装置の基板上に実装して、スティック型ポインティングデバイスとして用いる場合、その操作部１１にキャップ１８を介して前後、左右方向から指の力を加えると、該操作部１１下の起歪部１２が撓んで各歪ゲージ２２の電気抵抗値が変化し、その信号がケーブル３２（図４）を介して制御部（図示略）に、あるいは上記ロジック回路（図示略）に直接送出され、制御部またはロジック回路は、この歪ゲージ３２からの信号に基いてディスプレイ上のカーソルの移動方向、移動量、移動速度等を演算し、カーソルの位置を制御する。
【００１６】
しかして、本座標入力装置または高付加価値製品においては、樹脂材料から一体成形した基台１０の起歪部１２の裏面に検出センサ２０を貼着するだけで複数の歪ゲージ２２とリード２３とを一度に効率よくかつ高精度に組付けることができ、その構造も簡単かつ簡素となって実装性も向上する。また、基台１０の操作部１１は、歪ゲージ２２の貼着スペースを確保する必要がないので、その高さを必要最小限に短縮することができ、携帯型パソコンの薄型化に大きく寄与するものとなる。しかも、基台１０の裏面側に歪ゲージ２２とリード２３との接続部が配置されるので、該接続部に塵埃が付着することがなく、特別の保護層を設ける必要がなくなって、この面からも製造は簡単となる。さらに、基台１０が絶縁層となって歪ゲージ２２を静電破壊（ＥＳＤ）から保護するので、耐久信頼性の面でも有利となる。
さらに、本実施の形態においては、シート２１に設けた十字指標２５と基台１０の操作部１１に設けた貫通孔１３とを利用して、起歪部１２に対する検出センサ２０の位置決めを簡単かつ正確に行うことができる。
【００１７】
なお、上記検出センサ２０におけるリード２３の配線パターンは任意であり、例えば、図４に示すように小幅で均一な幅のリード部２３ａの一端に広幅の接点部２３ｂを連接する形状とすることができる。
また、上記実施の形態においては、検出センサ２０のリード２３の長さを短く設定して、プリント配線板３０への実装性を高めるようにしたが、このリード２３の長さおよび形状は任意であり、例えば、前記延長ケーブル３２（図４）と同様の形態で長尺のリードを一体に設けるようにしてもよい。
さらに、上記実施の形態においては、９０度向きを変えて配列された相隣接する二つの歪ゲージ２２Ａと２２Ｂ、２２Ｃと２２Ｄを一組として用いるようにしたが（図１）、これら歪ゲージ２２は、相対向する二つの歪ゲージ２２Ａと２２Ｃ、２２Ｂと２２Ｄを一組として用いるようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る座標入力装置によれば、一体の基台の起歪部の裏面に検出センサを貼着するだけで複数の歪ゲージとリードとを一度に効率よくかつ高精度に組付けることができるので、組立作業性並びに精度の大幅な向上を達成できるばかりか、コスト負担の増大や実装性の悪化を招くことなく操作部の小型化を達成でき、携帯型パソコンの薄型化に大きく寄与するものとなる。
また、基台の裏面側に歪ゲージとリードとの接続部が配置されるので、該接続部に塵埃が付着することがなくなって、特別の保護層を設ける必要がなくなり、その上、基台が歪ゲージを静電破壊から保護するので、耐久信頼性の面でも有利となり、総じて本発明の及ぼす効果は大なるものがある。
また、シートに付設した十字指標を基台の操作部に開けた貫通孔に整合させて、検出センサの位置決めを簡単かつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る座標入力装置の構造を裏面側から示す平面図である。
【図２】本座標入力装置の構造を示す断面図である。
【図３】本座標入力装置の構造を示す斜視図である。
【図４】本座標入力装置の構造と実装状態とを示す分解斜視図である。
【図５】本座標入力装置の検出センサにおけるリードの、他の配線パターンを示す平面図である。
【図６】従来の座標入力装置の構造を示す断面図である。
【図７】従来の座標入力装置の構造を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０  基台
１１  操作部
１２  起歪部
１３  貫通孔
１８  キャップ
２０  検出センサ
２１  プラスチック製シート
２２  歪ゲージ
２３  リード
２５  十字指標
３０  プリント配線板
【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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