(57)【要約】【課題】抵抗体の歪みによる抵抗値変化を利用する多方向入力装置において、操作部材に対する良好な操作感をより確実に得られるようにする。【解決手段】操作部材３の自由端よりさらに突出しかつ弾性的に変形可能な状態で、コイルばね２８を操作部材３に取り付け、コイルばね２８の自由端に、キャップ２９を被せる。これによって、キャップ２９からコイルばね２８を介して操作部材３に対して、これを傾倒させたり、これを押込んだりするような操作力を加えたとき、良好な操作感を確実に得ることができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の抵抗体が複数箇所に分布するように配置されている、基部と、前記基部から突出するように設けられている、操作部材とを備え、
前記操作部材に対して与えられる少なくとも傾倒操作によって、前記基部が変形し、それによって、複数個の前記抵抗体の特定のものに歪みが生じ、歪みが生じた前記抵抗体の抵抗値変化を他の装置への入力信号となる電気信号として取り出すようにされている、多方向入力装置であって、
前記操作部材の自由端よりさらに突出しかつ弾性的に変形可能な状態で前記操作部材に取り付けられる、弾性体をさらに備え、前記弾性体を介して前記操作部材に操作力が与えられるように構成されている、多方向入力装置。
【請求項２】
前記弾性体は、コイルばねを備える、請求項１に記載の多方向入力装置。
【請求項３】
前記コイルばねは、前記操作部材の少なくとも一部を受け入れた状態で前記操作部材の外周上に取り付けられている、請求項２に記載の多方向入力装置。
【請求項４】
前記弾性体の自由端に被せられるキャップをさらに備える、請求項１ないし３のいずれかに記載の多方向入力装置。
【請求項５】
前記弾性体の自由端側に取り付けられる、ダイヤフラム状の金属円板をさらに備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の多方向入力装置。
【請求項６】
前記基部は、その一方面の一部から突出するように前記操作部材を取り付ける基板と、前記基板の他方面側との間に所定の隙間を隔てた状態で前記基板を保持する基台とを備え、前記基板の前記他方面上には、複数個の前記抵抗体が、前記操作部材の取付け位置を中心として互いに等しい角度間隔をもって配置されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の多方向入力装置。
【請求項７】
前記基部は、前記操作部材の延びる方向に延びながら前記操作部材と固定的に設けられる四角柱状の軸部材と、前記軸部材を撓み可能に保持する基台とを備え、前記軸部材の４つの側面には、それぞれ、前記抵抗体が配置されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の多方向入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多方向入力装置に関するもので、特に、多方向入力装置に対する操作感を向上させるための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多方向入力装置は、その１つの典型例がポインティングスティックと呼ばれるもので、ディスプレイ上に文字や画像を表示するパーソナルコンピュータやビデオゲーム機などの情報処理機器等に適用され、ディスプレイ上にてカーソル等の位置決めおよび動作を制御するために用いられている。
【０００３】
この発明にとって興味ある従来の多方向入力装置として、たとえば、特開２０００−１１２５５３号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この特許文献１に記載された多方向入力装置は、傾倒操作および押込み操作可能に設けられた操作部材を備えるとともに、操作部材への傾倒操作に応じて作動する可変抵抗器および操作部材への押込み操作に応じて作動する押しボタンスイッチを備えている。
【０００４】
このような構成において、操作部材への傾倒操作に応じて可変抵抗器の抵抗値を変化させ、また、操作部材への押込み操作に応じて、押しボタンスイッチをオン／オフさせ、これら操作部材への操作によって変化する電気的状態を他の装置への入力信号となる電気信号として取り出すようにされている。
【０００５】
他方、たとえば特開平１０−２２２２９５号公報（特許文献２）には、アルミナからなるスティック状の操作部材に傾倒操作および押込み操作を加えることによって、抵抗体が歪み、この歪みが生じた抵抗体の抵抗値変化を他の装置への入力信号となる電気信号として取り出すようにされている、多方向入力装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１１２５５３号公報
【特許文献２】
特開平１０−２２２２９５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された多方向入力装置にあっては、操作部材が傾倒動作および押込み動作可能に設けられているので、操作部材に対して傾倒操作および押込み操作を加えたとき、それに応じて、操作部材が変位する。したがって、操作者は、操作部材への操作時において、操作部材の変位に応じた良好な操作感を的確に得ることができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された多方向入力装置にあっては、前述した操作部材、可変コンデンサおよび押しボタンスイッチに加えて、操作部材を傾倒動作および押込み動作可能に保持するための機構ならびに操作部材を直立の中立状態に復帰させる復帰ばねといった多数の部品が必要であり、そのため、コストの上昇を招くとともに、これら部品を組み立てるための作業が複雑であるという問題を有している。
【０００９】
また、可変抵抗器や押しボタンスイッチは接点を有し、特に可変抵抗器にあっては、接点が摺接する抵抗体を有しているので、操作部材による操作によって、接点や抵抗体の磨耗が生じることが避けられず、操作部材による操作の回数が増加するにつれて、耐久性の問題に遭遇する。同様に、操作部材を変位可能に保持する機構においても、操作部材を操作するたびに動作するため、磨耗の問題が生じ、また、機械的強度の点でも問題があり、やはり耐久性の問題に遭遇する。
【００１０】
他方、特許文献２に記載された多方向入力装置にあっては、操作部材が実質的に動作する構造を必要としないため、上述したような磨耗などの問題を回避でき、したがって、優れた耐久性を発揮させることができる。
【００１１】
しかしながら、操作部材に対して何らかの操作力を加えたとしても、操作部材は、操作者が感知できる程度には変位しない。したがって、操作者は、入力したという操作感を実質的に得ることができない。特に、この多方向入力装置をビデオゲーム機に用いる場合、操作部材に加えている力加減を操作部材の変位量で認識させようとすることが行なわれている。しかしながら、特許文献２に記載された多方向入力装置にあっては、操作部材に力を加えても、操作部材が実質的に変位しないため、操作者は操作部材に加えている力が、どの程度の力として検出されているのかを認識することが困難であり、その結果、操作しにくいという問題を招いてしまう。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、多方向入力装置を提供しようとすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数個の抵抗体が複数箇所に分布するように配置されている、基部と、基部から突出するように設けられている、操作部材とを備え、操作部材に対して与えられる少なくとも傾倒操作によって、基部が変形し、それによって、複数個の抵抗体の特定のものに歪みが生じ、歪みが生じた抵抗体の抵抗値変化を他の装置への入力信号となる電気信号として取り出すようにされている、多方向入力装置に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【００１４】
すなわち、この発明に係る多方向入力装置は、上述の操作部材の自由端よりさらに突出しかつ弾性的に変形可能な状態で操作部材に取り付けられる、弾性体をさらに備え、この弾性体を介して操作部材に操作力が与えられるように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
上述した弾性体は、コイルばねを備えることが好ましい。この場合、コイルばねは、好ましくは、操作部材の少なくとも一部を受け入れた状態で操作部材の外周上に取り付けられる。
【００１６】
また、弾性体の自由端に被せられるキャップをさらに備えることが好ましい。
【００１７】
また、弾性体の自由端側に、ダイヤフラム状の金属円板が取り付けられてもよい。
【００１８】
この発明が適用される多方向入力装置には、たとえば、次のような形式のものがある。
【００１９】
第１の形式の多方向入力装置では、基部は、その一方面の一部から突出するように操作部材を取り付ける基板と、基板の他方面側との間に所定の隙間を隔てた状態で基板を保持する基台とを備え、基板の他方面上には、複数個の抵抗体が、操作部材の取付け位置を中心として互いに等しい角度間隔をもって配置されている。
【００２０】
第２の形式の多方向入力装置では、基部は、操作部材の延びる方向に延びながら操作部材と固定的に設けられる四角柱状の軸部材と、軸部材を撓み可能に保持する基台とを備え、軸部材の４つの側面には、それぞれ、抵抗体が配置されている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の第１の実施形態による多方向入力装置１を示す正面図である。多方向入力装置１は、大きくとらえると、基部２と操作部材３とを備え、基部２は、基板４と基台５とを備えている。図２は、基板４の下面を示す図である。
【００２２】
操作部材３は、たとえば円柱状であり、基板４の上面の中央部から突出するように設けられる。基板４と操作部材３とは、たとえば接着剤により互いに固着される。
【００２３】
基板４は、この実施形態では、正方形の板状をなしていて、たとえば、アルミナまたはジルコニアなどのセラミックから構成される。操作部材３は、たとえば、アルミナのようなセラミック、金属または樹脂などから構成される。
【００２４】
基台５は、基板４の下面に対して所定の隙間６を隔てて対向するように配置される。
【００２５】
基板４の下面上には、図２に示すように、複数個、たとえば４個の抵抗体７、８、９および１０が形成される。これら抵抗体７〜１０は、操作部材３の取付け位置を中心として互いに等しい角度間隔、すなわち９０度の角度間隔をもって配置されている。この実施形態では、基板４の対角線方向に、抵抗体７および９が対向し、かつ抵抗体８および１０が対向するように配置されている。
【００２６】
また、抵抗体７〜１０の各々の中心位置は、図２に破線で示した操作部材２の位置からわかるように、操作部材３の外周面の延長面上に位置することが好ましい。これによって、操作部材３に操作力を与えたとき、抵抗体７〜１０に最も大きい歪みを与えることができるからである。
【００２７】
抵抗体７〜１０は、厚膜印刷技術により形成されるもので、その材料として、サーメットタイプの抵抗体ペーストまたはカーボンペーストが用いられる。これら抵抗体７〜１０は、そこに歪みが生じたとき、その抵抗値を変化させることができる。
【００２８】
基板４の外周部には、複数個の端子導体１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７および１８が設けられる。これら端子導体１１〜１８は、基板４の外周部において、ほぼ等間隔に配置されている。
【００２９】
端子導体１１〜１８は、抵抗体７〜１０の各々の各端部にそれぞれ電気的に接続されるものであり、これらの電気的接続のために、基板４上には、複数個の配線導体１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５および２６が設けられている。
【００３０】
より詳細には、配線導体１９は、抵抗体７の一方端と端子導体１１とを接続し、配線導体２０は、抵抗体７の他方端と端子導体１２とを接続する。配線導体２１は、抵抗体８の一方端と端子導体１３とを接続し、配線導体２２は、抵抗体８の他方端と端子導体１４とを接続する。配線導体２３は、抵抗体９の一方端と端子導体１５とを接続し、配線導体２４は、抵抗体９の他方端と端子導体１６とを接続する。配線導体２５は、抵抗体１０の一方端と端子導体１７とを接続し、配線導体２６は、抵抗体１０の他方端と端子導体１８とを接続する。
【００３１】
端子導体１１〜１８および配線導体１９〜２６は、たとえば厚膜印刷技術によって形成される。
【００３２】
基板４は、そこに設けられた端子導体１１〜１８の各々が基台５上に設けられた複数個の導電ランド（図示せず。）の各々に電気的に接続されるように半田付けされ、それによって、基台５に固定される。この半田付けの際に付与される半田２７が図１に示されている。前述した基板４と基台５との間の隙間６は、この半田２７の厚みによって与えられる。
【００３３】
この発明の特徴的構成として、操作部材３の自由端よりさらに突出しかつ弾性的に変形可能な状態で、弾性体としてのコイルばね２８が操作部材３に取り付けられている。したがって、コイルばね２８を介して操作部材３に操作力が与えられるように構成される。
【００３４】
コイルばね２８は、操作部材３を受け入れた状態で操作部材３の外周上に取り付けられる。この場合、コイルばね２８と操作部材３との固定のため、操作部材３をコイルばね２８内に圧入するようにしても、接着剤によってコイルばね２８と操作部材３とを接着するようにしても、あるいは、これら圧入および接着の双方を適用してもよい。
【００３５】
コイルばね２８の自由端には、キャップ２９が被せられる。キャップ２９は、コイルばね２８への指等による操作をより行ないやすくするように機能する。このキャップ２９とコイルばね２８との固定に際しても、たとえば、圧入および接着の少なくとも一方が適用される。
【００３６】
上述したコイルばね２８は、典型的には、金属から構成され、他方、キャップ２９は、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂から構成される。
【００３７】
次に、以上説明したような多方向入力装置１の操作方法および動作について説明する。
【００３８】
力点となるキャップ２９に水平方向の力を加えると、コイルばね２８が曲がり、この力が操作部材３に伝わる。これによって、操作部材３が特定の方向に傾倒する。このように、操作部材３が傾倒すると、隙間６の存在のために撓み可能とされている基板４が、端子導体１１〜１８のいずれかを支点としながら、操作部材３と基板４との交点部を作用点としながら変形する。
【００３９】
この基板４の変形に応じて、抵抗体７〜１０のいずれかが変形し、そこに歪みが生じる。そして、抵抗体７〜１０のうち、歪みが生じたものは、その抵抗値を変化させる。抵抗体７〜１０のいずれが変形するかについては、キャップ９に加えられる力の方向による。
【００４０】
たとえば、キャップ２９からコイルばね２８を介して操作部材３に対して、これを抵抗体７側に傾倒させるような操作力を加えると、抵抗体７が凸面となり、これに対向する抵抗体９が凹面となるように変形する。この変形によって、抵抗体７の抵抗値は大きくなるように変化し、他方、抵抗体９の抵抗値は小さくなるように変化する。このとき、残りの抵抗体８および１０については、それらを流れる電流方向に対してねじれ応力が加えられるだけであるので、無視できる程度の抵抗値変化しか生じない。
【００４１】
このような多方向入力装置１は、４個の抵抗体７〜１０によってブリッジ回路を構成するように、端子導体１１〜１８を介して配線されている。基台５を、たとえば印刷配線板によって構成することにより、基台５によって、上述のような配線を実現することができる。ブリッジ回路の所定の２端子間に電圧を印加しておけば、上述のように、歪みが生じた抵抗体７および９の抵抗値変化を他の２端子間の電圧変化として検出することができる。
【００４２】
したがって、これらの電圧を比較演算処理すれば、操作部材３が抵抗体７側に向けて傾倒操作されたことおよびその強さを電気信号して取り出すことができ、この電気信号を他の装置への入力信号として用いることができる。
【００４３】
キャップ２９からコイルばね２８を介して操作部材３に対して、これを他の方向に向けて傾倒させるような操作力を加えた場合にも、同様の原理に従って、その傾倒操作の方向および強さを電気信号として取り出すことができる。
【００４４】
また、キャップ２９からコイルばね２８を介して操作部材３に対して、これを押込むような操作力を加えると、基板４全体が下方へ撓むように変形して、４個の抵抗体７〜１０のすべてが凸面となるように変形し、抵抗体７〜１０のすべての抵抗値が大きくなるように変化する。これによって、操作部材３が押込まれたことおよびその強さを電気信号として取り出すことができる。
【００４５】
図３は、この発明の第２の実施形態による多方向入力装置１ａを示す正面図であり、一部を断面で示している。図３において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４６】
図３に示した多方向入力装置１ａにおいては、操作部材３ａの自由端側に比較的径の小さい小径部３１が形成され、それによって段差部３２が形成される。コイルばね２８は、小径部３１を受け入れ、かつ段差部３２によって位置決めされる。この実施形態においても、コイルばね２８と操作部材３ａの小径部３１との固定に際しては、圧入および接着の少なくとも一方が適用される。
【００４７】
図４は、この発明の第３の実施形態による多方向入力装置１ｂを示す正面図であり、一部を断面で示している。図４において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
図４に示した多方向入力装置１ｂにおいては、フランジ３４を有するキャップ状の係止部材３５が、操作部材３の自由端に被せられる。コイルばね２８は、係止部材３５を受け入れ、かつフランジ３４によって位置決めされる。係止部材３５と操作部材３との固定およびコイルばね２８と係止部材３５との固定に際しては、圧入および接着の少なくとも一方が適用される。
【００４９】
図５は、この発明の第４の実施形態による多方向入力装置１ｃを示す正面図である。図５において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
図５に示した多方向入力装置１ｃは、ダイヤフラム状の金属円板３７が、コイルばね２８の自由端側、より特定的には、キャップ２９の上面上に取り付けられていることを特徴としている。この金属円板３７は、キャップ２９に対して、たとえば接着テープまたは接着剤等によって貼り付けられる。
【００５１】
ダイヤフラム状の金属円板３７は、これを下方へ押すことによって、キャップ２９を下方へ押込むことができるとともに、クリック感を与えることができるので、下方への押込み操作において、良好な操作感を確実に得ることができる。
【００５２】
図６は、この発明の第５の実施形態による多方向入力装置４１を示す正面図である。この多方向入力装置４１も、弾性体としてのコイルばね４２およびキャップ４３を備えているが、これらコイルばね４２およびキャップ４３を除去した状態が図７に示されている。
【００５３】
多方向入力装置４１は、大きくとらえると、基部４４と操作部材４５とを備えている。基部４４は、操作部材４５の延びる方向に延びながら操作部材４５と固定的に設けられる四角柱状の軸部材４６と、軸部材４６を撓み可能に保持する基台４７とを備えている。この実施形態では、操作部材４５と軸部材４６とは一体的に構成されている。
【００５４】
軸部材４６の４つの側面には、それぞれ、抵抗体４８および４９が配置されている。図７において正面に位置する抵抗体４８および４９について説明すると、これら抵抗体４８および４９は、ブリッジ導体５０によって直列に接続され、これら直列に接続された抵抗体４８および４９の各端部にそれぞれ接続されるように、導体パッド５１および５２が形成されている。なお、軸部材４６の他の側面においても、同様の構成を有している。
【００５５】
軸部材４６は、基台４７に設けられた貫通孔５３内に挿入され、接着剤５４によって、基台４７に取り付けられる。
【００５６】
基台４７には、複数個のケーブル５５が設けられ、これらケーブル５５の各々は、前述した導体パッド５１および５２の各々に半田５６によって電気的に接続される。
【００５７】
この発明の特徴的構成として、操作部材４５の自由端よりさらに突出しかつ弾性的に変形可能な状態で、弾性体としてのコイルばね４２が操作部材４５に取り付けられている。また、コイルばね４２の自由端には、キャップ４３が被せられる。コイルばね４２と操作部材４５との固定およびキャップ４３とコイルばね４２との固定に際しては、圧入および接着の少なくとも一方が適用される。
【００５８】
このような多方向入力装置４１において、キャップ４３からコイルばね４２を介して操作部材４５に対して操作力が加えられたとき、前述した多方向入力装置１の場合と実質的に同様の原理に従って、抵抗体４８および４９の抵抗値変化を電気信号として取り出すことができる。
【００５９】
たとえば、操作部材４５を特定の方向に傾倒させたとき、軸部材４６の特定の側面上にある抵抗体４８および４９の抵抗値が大きくなり、これと対向する側面上にある抵抗体４８および４９の抵抗値が小さくなる。また、これら側面に隣り合う側面上にある抵抗体４８および４９にあっては、ねじれ応力が加えられるだけであるので、無視できる程度の抵抗値変化しか生じない。
【００６０】
また、キャップ４３からコイルばね４２を介して操作部材４５に対して、これを押込む方向の操作力を加えると、軸部材４６の４つの側面上にそれぞれ形成された抵抗体４８および４９のすべてにおいて抵抗値が下がり、これを電気信号として取り出すことができる。
【００６１】
以上、この発明を図示したいくつかの実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他、種々の変形例が可能である。
【００６２】
たとえば、図示の実施形態では、弾性体として、コイルばね２８または４２が用いられたが、コイル状のばねに限らず、板状または直線状のばねが用いられてもよい。また、弾性体は、たとえばゴムのような弾性材料からなるバルク体によって構成されてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、操作部材の自由端よりさらに突出しかつ弾性的に変形可能な状態で操作部材に取り付けられる、弾性体を備えているので、操作部材に対する操作において、良好な操作感を確実に得ることができる。
【００６４】
また、上述のような弾性体を操作部材に取り付ける構成は、複雑な機構を必要としたり、多くの部品点数を必要とすることがない。したがって、コストの上昇や組立作業の複雑化を避けることができ、また、磨耗の問題、強度の問題および耐久性の問題を有利に避けることができる。
【００６５】
この発明において、弾性体がコイルばねを備えていると、耐久性をより確実に高めることができ、高い信頼性をもって弾性的に変形可能な状態を実現することができる。また、コイルばねによれば、操作部材の少なくとも一部を受け入れた状態で操作部材の外周上に取り付ける構造を採用することができるので、コイルばねの操作部材に対する取付け状態の信頼性を高めることができる。
【００６６】
この発明において、弾性体の自由端にキャップが被せられると、操作者は、その指によってキャップに触れることになるので、より良好な操作感を与えることができる。
【００６７】
また、弾性体の自由端側にダイヤフラム状の金属円板が取り付けられると、操作部材を押込む方向への操作について、より良好な操作感、すなわちクリック感を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態による多方向入力装置１を示す正面図である。
【図２】図１に示した基板４の下面を示す図である。
【図３】この発明の第２の実施形態による多方向入力装置１ａを示す正面図であり、一部を断面で示している。
【図４】この発明の第３の実施形態による多方向入力装置１ｂを示す正面図であり、一部を断面で示している。
【図５】この発明の第４の実施形態による多方向入力装置１ｃを示す正面図である。
【図６】この発明の第５の実施形態による多方向入力装置４１を示す正面図である。
【図７】図６に示した多方向入力装置４１において、コイルばね４２およびキャップ４３を除去して示す正面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，４１　多方向入力装置
２，４４　基部
３，３ａ，４５　操作部材
４　基板
５，４７　基台
６　隙間
７〜１０，４８，４９　抵抗体
２８，４２　コイルばね
２９，４３　キャップ
３７　ダイヤフラム状の金属円板
【図１】
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【図２】
2004127151.tif 000004
【図３】
2004127151.tif 000005
【図４】
2004127151.tif 000006
【図５】
2004127151.tif 000007
【図６】
2004127151.tif 000008
【図７】
2004127151.tif 000009