(57)【要約】      （修正有）【課題】既存のインターフェイスを使用し、安価な導電ゴムの接点を使用し、かつ、四角形の座標出力の座標入力装置を提供する。【解決手段】主面にＸＹ直交座標系が設定され、第１象限に第１共通電極１１１、第１Ｙ側電極１１２及び第１Ｘ側電極１１３を有する第１接点１１０、第２象限に第２共通電極１２１、第２Ｙ側電極１２２及び第２Ｘ側電極１２３を有する第２接点１２０、第３象限に第３共通電極１３１、第３Ｙ側電極１３２及び第３Ｘ側電極１３３を有する第３接点１３０、及び第４象限に第４共通電極１４１、第４Ｙ側電極１４２及び第４Ｘ側電極１４３を有する第４接点１４０を有する第１基板１０と、第１基板に対向する主面に、第１対向電極、第２対向電極、第３対向電極、第４対向電極を有する第２基板とを有し、第１乃至第４対向電極は、第１基板１０に接触する面積を可変できる弾性体からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面にＸＹ直交座標系が設定され、第１象限において原点側の第１共通電極、Ｙ正方向側の第１Ｙ側電極及びＸ正方向側の第１Ｘ側電極を有する第１接点、第２象限において原点側の第２共通電極、Ｙ正方向側の第２Ｙ側電極及びＸ負方向側の第２Ｘ側電極を有する第２接点、第３象限において原点側の第３共通電極、Ｙ負方向側の第３Ｙ側電極及びＸ負方向側の第３Ｘ側電極を有する第３接点並びに第４象限において原点側の第４共通電極、Ｙ負方向側の第４Ｙ側電極及びＸ正方向側の第４Ｘ側電極を有する第４接点を有し、前記第１共通電極、前記第２共通電極、前記第３共通電極及び前記第４共通電極が互いに接続され、前記第１Ｘ側電極及び前記第２Ｘ側電極、前記第３Ｘ側電極及び前記第４Ｘ側電極、前記第１Ｙ側電極及び前記第４Ｙ側電極並びに前記第２Ｙ側電極及び前記第３Ｙ側電極がそれぞれ接続された第１基板と、
前記第１基板に対向する主面に、前記第１接点に対向する第１対向電極、前記第２接点に対向する第２対向電極、前記第３接点に対向する第３対向電極、前記第４接点に対向する第４対向電極を有する、前記第１基板に対して変位可能な第２基板とを有し、
前記第１乃至第４対向電極は、前記第１基板に接触すると、それぞれ第１乃至第４接点を電気的に導通し、かつ前記第１基板に接触する面積を可変できる弾性体からなることを特徴とする座標入力装置。
【請求項２】
前記第１Ｙ側電極、前記第２Ｙ側電極、前記第３Ｙ側電極及び前記第４Ｙ側電極と、前記第１〜第４共通電極は、ダミー抵抗を介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項３】
前記第１Ｘ側電極、前記第２Ｘ側電極、前記第３Ｘ側電極及び前記第４Ｘ側電極と、前記第１〜第４共通電極は、ダミー抵抗を介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
【請求項４】
前記第１〜第４接点のほかに他の接点を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の座標入力装置。
【請求項５】
前記第１〜第４対向電極は、導電ゴムからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の座標入力装置。
【請求項６】
前記第１〜第４対向電極は、四角形を構成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の座標入力装置。
【請求項７】
前記第１〜第４接点の各接点は、円周又は楕円周上にあることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の座標入力装置。
【請求項８】
前記第１基板に対して前記第２基板を変位可能に支持する弾性支持部材をさらに有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の座標入力装置。
【請求項９】
前記第１〜第４接点の各電極は、櫛歯状であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の座標入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末などに使用される座標入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電話や各種のゲーム機などの携帯端末における座標入力装置として、東西南北方向とその間に複数の接点を設け、その接点のオン−オフで、入力ベクトルを検出するいわゆる多方向キー（特許文献１）が知られている。この方法は、検出が簡便である反面、ベクトルの方向の検出精度が接点数に依存し、また、大きさについては検出が困難などの問題があった。
【０００３】
これらオン−オフ接点に代えて、固定接点に感圧導電ゴムからなる可動接点を組み合わせ、アナログ的に入力ベクトルを検出する座標入力装置（特許文献２、特許文献３）が知られている。これらの方法は、高価な感圧導電ゴムを使用しなければならず、また、個々の接点の導通抵抗を求めた上で、基板上の接点の座標データから入力ベクトルを計算しなければならない。
【０００４】
また、２つの感圧抵抗素子の抵抗比を測定する検出方法（特許文献４）も提案されているが、やはり専用の検出回路を用意しなければならず、かつ、キーパッドなど他のオン−オフタイプの入力装置のほかスクリーン印刷で、感圧抵抗素子を形成しなければならず、この荷重−抵抗特性の管理など手間がかかる。
【０００５】
また、何れの方法でも、得られる座標は、何らかの補正を行なわない限り、接点の配列と同様の円形のものであり、特に東西南北に各１個の接点しかない場合は東西南北を頂点とするひし形となるため、長方形の表示画面に一致させるためには何らかの補正が必要であった。
【０００６】
一方、ＬＣＤやＣＲＴなどが表示画面上においてタッチした位置を検出するタッチパネルが提供されている。タッチパネルとしては抵抗膜方式のものが多く利用され、この抵抗膜方式のためのインターフェイスデバイスが流通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１１５７２５号公報
【特許文献２】特開平６−３０９０９５号公報
【特許文献３】特開２００３−８３８１９号公報
【特許文献４】特許第３２７５１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、既存のインターフェイスを使用することができ、安価な導電ゴムの接点を使用し、かつ、接点の構成によっては携帯機器などに使用される表示画面と同様の四角形の座標出力を容易に得ることができる座標入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明の一態様は、主面にＸＹ直交座標系が設定され、第１象限において原点側の第１共通電極、Ｙ正方向側の第１Ｙ側電極及びＸ正方向側の第１Ｘ側電極を有する第１接点、第２象限において原点側の第２共通電極、Ｙ正方向側の第２Ｙ側電極及びＸ負方向側の第２Ｘ側電極を有する第２接点、第３象限において原点側の第３共通電極、Ｙ負方向側の第３Ｙ側電極及びＸ負方向側の第３Ｘ側電極を有する第３接点並びに第４象限において原点側の第４共通電極、Ｙ負方向側の第４Ｙ側電極及びＸ正方向側の第４Ｘ側電極を有する第４接点を有し、前記第１共通電極、前記第２共通電極、前記第３共通電極及び前記第４共通電極が互いに接続され、前記第１Ｘ側電極及び前記第２Ｘ側電極、前記第３Ｘ側電極及び前記第４Ｘ側電極、前記第１Ｙ側電極及び前記第４Ｙ側電極並びに前記第２Ｙ側電極及び前記第３Ｙ側電極がそれぞれ接続された第１基板と、
前記第１基板に対向する主面に、前記第１接点に対向する第１対向電極、前記第２接点に対向する第２対向電極、前記第３接点に対向する第３対向電極、前記第４接点に対向する第４対向電極を有する、前記第１基板に対して変位可能な第２基板とを有し、前記第１乃至第４対向電極は、前記第１基板に接触すると、それぞれ第１乃至第４接点を電気的に導通し、かつ前記第１基板に接触する面積を可変できる弾性体からなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、既存のインターフェイスを使用することができ、安価な導電ゴムの接点を使用し、かつ、接点の構成によっては携帯機器などに使用される表示画面と同様の四角形の座標出力を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態の座標入力装置の接点配置の一例を示す図である。
【図２】第１接点１１０を示す図である。
【図３】第１基板に対向する第２基板に設けられた対向電極の配置を示す図である。
【図４】導電ゴムの押圧荷重に対する抵抗特性を示す図である。
【図５】接点と対向電極の関係を示す図である。
【図６】第１接点１１０の等価回路を示す図である。
【図７】本実施の形態の座標入力装置の断面図である。
【図８】他の態様の座標入力装置の断面図である。
【図９】本実施の形態の座標入力装置の検出回路図を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態の座標入力装置の検出回路図を示す図である。
【図１１】第１基板上に配置した接点を示す図である。
【図１２】押圧部材を強く押しながら円を描くようになぞった場合に得られた図形を示す図である。
【図１３】押圧部材を弱く押しながら円を描くようになぞった場合に得られた図形を示す図である。
【図１４】押圧部材を櫛歯状接点を正四角形に配置し、強く押しながら円を描くようになぞった場合に得られた図形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部材の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１３】
又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、構成部材の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の座標入力装置の接点配置の一例を示す図である。
【００１５】
座標入力装置においては、平坦な絶縁性の第１基板１０の主面内にＸＹ直交座標系が設定されている。なお、本実施の形態では、便宜上ＸＹ座標系を通常とは逆の時計回りに設定したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１６】
この第１基板において、第１象限（Ｘ正、Ｙ正）には、第１接点１１０が形成されている。第１接点１１０は、原点側に第１共通電極１１１、Ｙ正方向側に第１Ｙ側電極１１２、Ｘ正方向側に第１Ｘ側電極１１３を有している。
【００１７】
第２象限（Ｘ負、Ｙ正）には、第２接点１２０が形成されている。第２接点１２０は、原点側に第２共通電極１２１、Ｙ正方向側に第２Ｙ側電極１２２、Ｘ負方向側に第２Ｘ側電極１２３を有している。
【００１８】
第３象限（Ｘ負、Ｙ負）には、第３接点１３０が形成されている。第３接点１３０は、原点側に第３共通電極１３１、Ｙ負方向側に第３Ｙ側電極１３２、Ｘ負方向側に第３Ｘ側電極１３３を有している。
【００１９】
第４象限（Ｘ正、Ｙ負）には、第４接点が形成されている。第４接点１４０は、原点側に第４共通電極１４１、Ｙ負方向側に第４Ｙ側電極１４２、Ｘ正方向側に第４Ｘ側電極１４３を有している。
【００２０】
図２は、第１接点１１０を示す図である。
【００２１】
第１接点１１０は、櫛歯形状に形成され、原点側の第１共通電極１１１と、これと対向して嵌め込まれるように配置された第１Ｙ側電極１１２及び第１Ｘ側電極１１３から構成されている。このような櫛歯形状の電極は、後述する対向電極の面積を正確に検出することにより、良好な感圧特性を有する。
【００２２】
他の第２〜第４接点１２０，１３０，１４０も同様の構成を有している。なお、本実施の形態の接点１１０〜１４０は、櫛歯形状に限られず、平行に伸びる電極など他の形状として構成することもできる。
【００２３】
図１に戻り、第１〜第４の接点１１０，１２０，１３０，１４０の配置は、矩形の如き四角形状の頂点を構成している。また、第１〜第４の接点１１０，１２０，１３０，１４０は、原点Ｏから等距離の円周上に位置している。なお、第１〜第４の接点１１０，１２０，１３０，１４０は、円周上に限らず、楕円周上に位置してもよい。
【００２４】
次に、第１基板１０における回路構成について説明する。
【００２５】
第１接点１１０の第１共通電極１１１、第２接点１２０の第２共通電極１２１、第３接点１３０の第３共通電極１３１及び第４接点１４０の第４共通電極１４１は、互いに接続されている。
【００２６】
第１接点１１０の第１Ｘ側電極１１３及び第２接点１２０の第２Ｘ側電極１２３と、第３接点１３０の第３Ｘ側電極１３３及び第４接点１４０の第４Ｘ側電極１４３とは、それぞれ接続されている。
【００２７】
第１接点１１０の第１Ｙ側電極１１２及び第４接点１４０の第４Ｙ側電極１４２と、第２接点１２０の第２Ｙ側電極１２２及び第３接点１３０の第３Ｙ側電極１３２とは、それぞれ接続されている。
【００２８】
第１Ｘ側電極１１３及び第２Ｘ側電極１２３は、第１ダミー抵抗１６１を介して第１〜第４共通電極１１１，１２１，１３１，１４１に接続されるとともに、第１スイッチ１６５を介して電源ラインに接続している。
【００２９】
第３Ｘ側電極１３３及び第４Ｘ側電極１４３は、第２ダミー抵抗１６２を介して第１〜第４共通電極１１１，１２１，１３１，１４１に接続されるとともに、第３スイッチ１６６を介して接地ラインに接続され、さらに差動アンプ１６７にも接続されている。
【００３０】
第４Ｙ側電極１４２及び第１Ｙ側電極１１２は、第３ダミー抵抗１６３を介して第１〜第４共通電極１１１，１２１，１３１，１４１に接続されるとともに、第２スイッチ１６８を介して電源ラインに接続している。
【００３１】
第２Ｙ側電極１２２及び第３Ｙ側電極１３２は、第４ダミー抵抗１６４を介して第１〜第４共通電極１１１，１２１，１３１，１４１に接続されるとともに、第４スイッチ１６９を介して接地ラインに接続され、さらに差動アンプ１７０にも接続されている。
【００３２】
図３は、第１基板に対向する第２基板に設けられた対向電極の配置を示す図である。
【００３３】
第２基板２０は、第１基板１０に対向して変位可能に所定距離をおいて配置される。第２基板２０の平坦な絶縁性の主面上には、第１基板１０の第１接点１１０に対向する第１対向電極１５１、第２接点１２０に対向する第２対向電極１５２、第３接点１３０に対向する第３対向電極１５３及び第４接点１４０に対向する第４対向電極１５４が設けられている。
【００３４】
これらの対向電極１５１〜１５４は、例えばシリコンゴムにカーボン系、あるいは銀系、あるいはその他の導電粒子を配合した所謂導電ゴムで略球面状に成型されている。この導電ゴムは、感圧導電グレードと言われるものの他、一般のオン−オフスイッチに使用される安価な導電ゴムを使用することができる。
【００３５】
図４は、導電ゴムの押圧荷重に対する抵抗特性を示す図である。
【００３６】
図中の曲線ａは、感圧導電グレードの導電ゴムの特性を示す。このような導電ゴムは、押圧荷重が増加するにつれて抵抗が減少し、一定の安定抵抗ＲＯＮに漸近的に近づく。図中の曲線ｂは、オン−オフスイッチに使用される導電ゴムの特性を示す。このような導電ゴムは、押圧荷重が増加すると急峻に抵抗が減少してある安定抵抗ＲＯＮとなる。
【００３７】
なお、ゴム硬度はＪＩＳ  Ｋ６２５３タイプＡに規定された３５〜８０度が好ましく、操作感からは４０度以上、耐久性からは７５度以下、トータルのバランスから４５〜７０度の範囲に設定することがより好ましい。
【００３８】
図５は、接点と対向電極の関係を示す図である。
【００３９】
第２基板２０は、第１基板１０に対して変位可能に所定距離おいて支持されている。第２基板２０において、第１対向電極１５１は、第１基板１０に形成された第１接点１１０を構成する第１共通電極１１１、第１Ｙ側電極１１２及び第１Ｘ側電極１１３に対向するように形成されている。
【００４０】
第２基板２０は、押圧時には、第１対向電極１５１が押圧荷重に応じて第１接点１１０に対して押し付けられ、第１共通電極１１１と第１Ｙ側電極１１２間、第１共通電極１１１と第１Ｘ側電極１１３間を導通する。導電ゴムからなるＹ方向第１対向電極１５１がＹ方向第１接点１１に接触する面積は、ゴムの弾性力により押圧力に応じて増加する。
【００４１】
したがって、これらの電極間は、押圧力が所定値の安定抵抗ＲＯＮに達すると導通され、その後は押圧力に応じて抵抗値が減少するか、または所定値に達するとその値で留まる。
【００４２】
なお、ここでは第１接点１１０について第１電極１５１との関係を示したが、第２〜第４接点１２０，１３０，１４０についても、対応する第２〜第４対向電極１５２−１５４と同様の関係を有する。
【００４３】
図６は、第１接点１１０の等価回路を示す図である。
【００４４】
第１共通電極１１１及び第１Ｙ側電極１１２間、第１共通電極１１１及び第１Ｘ側電極１１３間は、それぞれスイッチと抵抗が直列接続した回路と等価である。したがって、第１接点全体としては、これらスイッチと抵抗が直列接続した回路が並行する構成である。この構成は、他の第２〜第３接点１２０，１３０，１４０についても同様である。
【００４５】
図７は、本実施の形態の座標入力装置の断面図である。
【００４６】
この図は、図１に示した第１基板１０を第１接点１１０及び第３接点１３０を通る直線で、図３に示した第２基板２０を第１対向電極１５１及び第３対向電極１５３を通る直線で切断した断面に相当するものである。
【００４７】
図７Ａは、押圧操作をしていない状態での座標入力装置の断面図である。第２基板２０は、第１基板１０に対して変位可能なように、ドーム状の弾性支持部材３１によって第１基板１０に対して所定距離をおいて支持されている。
【００４８】
第１基板１０には、第１接点１１０の第１共通電極１１１、第１Ｙ側電極１１２及び第１Ｘ側電極１１３、第３接点１３０の第３共通電極１３１、第３Ｙ側電極１３２及び第３Ｘ側電極１３３が形成されている。第２基板２０には、第１接点１１０に対向して第１対向電極１５１、第３接点１３０に対向して第３対向電極１５３が、それぞれ形成されている。
【００４９】
弾性支持部材３１においては、第２基板２０を配置する反対側の面に、第２基板２０に対して押圧力を加えるために指などで操作可能な押圧部材３２が設けられている。
【００５０】
このように押圧されていない状態では、対向電極は対向する電極から離間された状態で保持されるか、少なくとも僅少な押圧力で電極に接触するため、電極間は絶縁されているかまたは十分に高い抵抗値を示す。
【００５１】
図６Ｂは、押圧操作をした状態での座標入力装置の断面図である。
【００５２】
押圧部材３２に指１００などにより押圧力が加えられると、弾性支持部材３１は、弾性的に変形し、必要に応じて座屈することでクリック感を生じさせる。
【００５３】
ここでは、第１接点１１０の第１共通電極１１１、第１Ｙ側電極１１２及び第１Ｘ側電極１１３に接触し、第１共通電極１１１と第１Ｙ側電極１１２間、第１共通電極１１１と第１Ｘ側電極１１３間の抵抗は押圧力の増加に従い急速に減少し、やがて一定の安定抵抗ＲＯＮとなる。
【００５４】
なお、この図３においては、第１接点１１０及び第３接点１３０について例示したが、このことは他の接点に対しても同様である。
【００５５】
図８は、他の態様の座標入力装置の断面図である。
【００５６】
他の態様においては、第１基板１０及び第２基板２０の中央部に、それぞれ第１中央接点１９（第３の接点）及び中央対向電極２５が形成されている。第１中央接点１９は、第１中央電極１９ａ及び第２中央電極１９ｂから構成されている。このような中央部に設けられた接点及び対向電極１９，２５は、座標入力の操作開始を検出するために設けることができる。
【００５７】
なお、このような入力操作の検出のための接点及び対向電極は、第１基板１０及び第２基板２０の中央部に限られず、外周部に設けることもできる。
【００５８】
図９は、本実施の形態の座標入力装置の検出回路図を示す図である。
【００５９】
この検出回路は、Ｙ方向座標検出部４０及びＸ方向座標検出部５０から構成されている。
【００６０】
Ｙ方向座標検出部４０においては、第１接点１１０の第１Ｘ側電極１１３及び第１共通電極１１１が構成する第１等価回路４１、第２接点の第２Ｘ側電極１２３及び第２共通電極１２１が構成する第２等価回路４２と第１ダミー抵抗４５（１６１）とが並列接続され、その一端６１が第１スイッチ４７（１６５）を介して電源レベルに接続され、他方がＹ方向共通電位線４９とされている。
【００６１】
ここで、この回路図においては、図１に示した第１基板１０の回路において対応する構成部品の指示符合を括弧内に記し、対応関係を明らかにする。
【００６２】
また、第３接点１３０の第３Ｘ側電極１３３及び第３共通電極１３１が構成する第３等価回路４３、第４接点１４０の第４Ｘ側電極１４３及び第４共通電極１４１が構成する第４等価回路４４と第２ダミー抵抗４６（１６２）とが並列接続され、一方がＹ方向共通電位線４９とされ、その他端６２が第２スイッチ４８（１６６）を介して電源レベルに接続されている。
【００６３】
ここで、第１スイッチ４７及び第２スイッチ４８をオンとした状態で、Ｙ方向共通電位線４９の電位を測定することで、第１及び第２接点１１０，１２０と第３及び第４接点１３０，１４０のオン抵抗比を検出することができる。または、第１及び第２接点１１０，１２０と第３と第４接点１３０，１４０のいずれか一組がオフ状態では、対応するダミー抵抗４５，４６とオン状態の接点の一組の抵抗比を検出することができる。
【００６４】
Ｘ方向座標検出部５０においては、第４接点１４０の第４Ｙ側電極１４２及び第４共通電極１４１が構成する第５等価回路５１、第１接点の第１Ｙ側電極１１２及び第１共通電極１１１が構成する第６等価回路５２と第３ダミー抵抗５５（１６３）とが並列接続され、その一端６３が第３スイッチ５７（１６８）を介して電源レベルに接続され、他方がＸ方向共通電位線５９とされている。
【００６５】
また、第２接点１３０の第２Ｙ側電極１２２及び第２共通電極１２１が構成する第４等価回路５３、第３接点１３０の第３Ｙ側電極１３２及び第３共通電極１３１が構成する第８等価回路５４と第４ダミー抵抗５６（１６４）とが並列接続され、その一方がＸ方向共通電位線５９とされ、その他端６２が第２スイッチ５８（１６９）を介して電源レベルに接続されている。
【００６６】
ここで、第３スイッチ５７及び第４スイッチ５８をオンとした状態で、Ｘ方向共通電位線５９の電位を測定することで、第４及び第１接点１４０，１１０と第２及び第３接点１２０，１３０のオン抵抗比を検出することができる。または、第４及び第１接点１４０，１１０と第２及び第３接点１２０，１３０いずれか一組がオフ状態では、対応するダミー抵抗５５，５６とオン状態の接点の一組の抵抗比を検出することができる。
【００６７】
なお、ダミー抵抗４５，４６，５５，５６は、安定抵抗ＲＯＮの値の１〜３０倍とする。これより小さいと消費電力が増大し、大きいと絶縁状態から安定抵抗ＲＯＮに至るまでの過渡的な抵抗変化を捉えることが難しくなる。さらに、実用上、適切な出力レンジを得るために、より好ましくは２〜６倍である。通常、安価なオン−オフ用の導電ゴムではＲＯＮは概ね０．３〜１ｋΩであるため、１〜３．３ｋΩを中心に設定する。
【００６８】
これらＹ方向座標検出部４０のＹ方向共通電位線４９とＸ方向座標検出部５０のＸ方向共通電位線５９は、第５スイッチ３９を介して接続されている。上述のように、Ｙ方向座標検出部４０とＸ方向座標検出部５０において、ＸＹ座標を独立に検出する場合には、この第５スイッチ３９はオフとされている。
【００６９】
本実施の形態の座標入力装置は、第５スイッチ３９をオンとしてＹ方向座標検出部４０のＹ方向共通電位線４９とＸ方向座標検出部５０のＸ方向共通電位線５９を接続することにより、既存の抵抗膜式タッチパネルのインターフェイスを転用することができる。
【００７０】
すなわち、Ｙ方向座標検出部４０を例えばＹ側抵抗膜とし、Ｘ方向座標検出部５０をＸ側抵抗膜とし、Ｙ方向座標検出部４０に接続する第１スイッチ４７及び第２スイッチ４８、Ｘ方向座標検出部５０の接続する第３スイッチ５７及び第４スイッチ５８の組み合わせを交互にオン−オフし、Ｙ方向座標検出部４０とＸ方向座標検出部５０を切り替えることにより、所謂定電圧駆動方式の抵抗膜式タッチパネルと同様に簡便に入力座標を得ることが可能になる。
【００７１】
具体的に、第１スイッチ４７及び第２スイッチ４８をオンとし、第３スイッチ５７及び第４スイッチ５８をオフとすることにより、Ｙ方向座標検出部４０がオン、Ｘ方向座標検出部５０がオフとなり、Ｙ方向共通電位線４９及びＸ方向共通電位線５９には、Ｙ方向の座標に関する電位が得られる。一方、第１スイッチ４７及び第２スイッチ４８をオフとし、第３スイッチ５７及び第４スイッチ５８をオンとすることにより、Ｙ方向座標検出部４０がオフ、Ｘ方向座標検出部５０がオンとなり、Ｙ方向共通電位線４９及びＸ方向共通電位線５９には、Ｘ方向の座標に関する電位が得られる。これらＹ方向共通電位線４９及びＸ方向共通電位線５９の電位を抵抗膜式タッチパネルのインターフェイスへの入力とすることができる。
【００７２】
既存の抵抗膜式タッチパネルインターフェースを転用する場合は、Ｙ方向の測定では、第１スイッチ４７及び第２スイッチ４８をオン、第３スイッチ５７及び第４スイッチ５８をオフとし、Ｙ方向座標検出部４０の一端６１または他端６２でＹ側抵抗膜の電位差を測定する。Ｘ方向の測定では、第１スイッチ４７及び第２スイッチ４８をオフ、第３スイッチ５７及び第４スイッチ５８をオンとし、Ｘ方向座標検出部５０の一端６３または他端６４でＸ側抵抗膜の電位差を測定する。例えば、このような測定は、Ｙ方向座標検出部４０の他端６２とＸ方向座標検出部５０の他端６４の出力をＡ／Ｄコンバータ６７に供給することで行うことができる。
【００７３】
なお、第５のスイッチ３９は、入力操作の開始を座標入力装置側で検出する必要がなければ省略することができる。この第５のスイッチ３９は、図８に示した第１中央接点１９及び中央対向電極２９で構成することもできる。
【００７４】
［第２の実施の形態］
図１０は、第２の実施の形態の座標入力装置の検出回路図を示す図である。
【００７５】
第２の実施の形態では、Ｙ方向座標検出部４０とＸ方向座標検出部５０を結ぶ第５スイッチ３９をオンとし、Ｙ方向座標検出部４０の一端６１を第１検出抵抗７２を介して定電流源７１を接続し、他端６２を直接に定電流源７１に接続する。また、Ｘ方向座標検出部５０の一端６３を第２検出抵抗７３を介して接地レベルに接続し、他端６４は直接に接地レベルに接続する。
【００７６】
そして、Ｙ方向座標検出部４０の一端６１と他端６２の間の電位差を第１検出抵抗７２の両端の電位差を第１差動アンプ７４により検出することでＹ出力とする。また、Ｘ方向座標検出部５０の一端６３と他端６４の間の電位差を第２検出抵抗７３の両端の電位差を第２差動アンプ７５により検出することでＸ出力とする。
【００７７】
この第２の実施の形態によると、Ｙ方向座標検出部４０とＸ方向座標検出部５０を切り替える必要がない。したがって、切り替えに伴うノイズが少なく、かつ動作周波数が低いため、導電ゴムとして般のオン−オフスイッチに使用される安価な導電ゴムのように接点の電流・電圧特性が非線形のものを使用した場合でも、安定した入力座標を得ることが可能である。
【００７８】
このような他の実施の形態も、既存の抵抗膜式タッチパネル用のインターフェイスを転用したものと同等の構成である。この場合のインターフェイスには、例えば定電流電源、第１及び第２検出抵抗７２，７３及び第１及び第２差動アンプ７４，７５が相当する。
【００７９】
次に、本実施の形態の座標入力装置の動作について説明する。
【００８０】
入力操作を行なっていない状態では、第１基板１０上のＹ方向第１〜第４接点１１０，１２０，１３０，１４０は、すべてオフの状態である。
【００８１】
図７に示した押圧部材３２を押圧することにより、図１のＹ軸の正の領域の第１接点１１０及び第２接点１２０に相当する部分に押圧力を加えると、第２基板２０が変位し、図３に示した第１対向電極１５１及び第２対向電極１５２が第１接点１１０及び第２接点１２０にそれぞれ接触する。これによって、第１接点１１０及び第２接点がそれぞれ導通し、押圧力にしたがって第１接点１１０及び第２接点１２０に接触する面積が増加するにつれて抵抗が減少し、やがて一定の安定抵抗ＲＯＮとなる。
【００８２】
この状態で、押圧位置を原点Ｏに関して時計周り方向に移動すると、第１接点１１０の抵抗が上昇し、やがてオフ状態となり、第３接点１３０のが接触し抵抗が減少する。さらに押圧位置を時計回り方向に移動するとやがて第２接点１２０がオフになり第２接点１２０及び第３接点１３０が同時にオンの状態となる。
【００８３】
なお、ここでは第１〜第３接点１１０，１２０，１３０について動作を説明したが、他の第４接点についての動作も同様である。
【００８４】
この座標入力装置の出力電圧をＸＹ面内でプロットすると、各接点１１０，１２０，１３０，１４０の抵抗がＲＯＮになるような大きな力で環状の押圧部材３２を押圧し、図１の原点Ｏの周囲を円を描くようになぞるような操作を行なった場合、略四角形の図形が描かれた。一方、各接点１１０，１２０，１３０，１４０の抵抗がＲＯＮに至らない小さな力で同様に押圧部材３２なぞる操作を行った場合、電圧は略円形の図形が描かれた。
【００８５】
図１１に示すように、第１基板１０において直径１０ｍｍの円周上に直径３ｍｍの櫛歯状接点１１〜１８を正方形に配置した。第１基板１０に対向する第２基板２０上に、導電性のシリコンゴム８７Ｃ４０Ｐ（信越ポリマー製：ゴム硬度４５度）で曲率２．４ｍｍの対向電極を形成した。環状の押圧部材３２（図６参照）は、厚み０．９ｍｍのアクリル製とした。接点１１０，１２０，１３０，１４０の安定抵抗ＲＯＮは、荷重５００ｇｆのとき６００Ωであった。
【００８６】
図９に示した検出回路を使用し、第１〜第４ダミー抵抗４５，４６，５５，５６として３．３ｋΩを使用し、第５スイッチ３９をオンとしてＹ方向座標検出部４０のＹ方向共通電位線４８とＸ方向座標検出部５０のＸ方向共通電位線５８を接続した。
【００８７】
そして、図１０に示した回路構成を適用し、第１検出抵抗７２及び第２検出抵抗７３をそれぞれ２０Ωとし、１ｍＡの定電流源７１を用いた。第１検出抵抗７２及び第２検出抵抗７３の両端の電位差を、内部抵抗１ｋΩ、差動利得２００倍の第１差動アンプ７４及び第２差動アンプ７５で検出し、それぞれＹ出力及びＸ出力とした。
【００８８】
環状の押圧部材３２の表面を親指で強く押しながら、円を描くようになぞり、インターフェイスの出力をＸＹ面に表示した。その結果、図１２に示すような略四角形状の図形が観察された。
【００８９】
一方、環状の押圧部材３２の表面を小指で弱く押しながら、円を描くようになぞり、インターフェイスの出力をＸＹ面に表示した。その結果、図１３に示すような略円周状の図形が観察された。
【００９０】
［第３の実施の形態］
次に、櫛歯状接点を正四角形に配置し、その他は同様に座標入力装置を構成した入力を行なった。
【００９１】
環状の押圧部材３２の表面を親指で強く押しながら、円を描くようになぞり、インターフェイスの出力をＸＹ面に表示した。その結果、図１４に示すようなＸＹ方向とは各辺の方向が異なるひし形状の図形が描かれた。また、ＸＹ方向の接点の切り替えに際しても波形に乱れが生じたことが観察されたが、座標データを得ることができた。
【００９２】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００９３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、携帯端末などさまざまな電子機器における座標入力に使用することができる。
【符号の説明】
【００９５】
２０  第２基板
１１０  第１接点
１２０  第２接点
１３０  第３接点
１４０  第４接点
１５１  第１対向電極
１５２  第２対向電極
１５３  第１対向電極
１５４  第２対向電極
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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