(57)【要約】【課題】  特に押圧力の大きさに合わせて入力点数を高精度に変動できる構造の押圧センサを提供することを目的としている。【解決手段】  弾性部材２と、前記弾性部材の裏面側に設けられて前記弾性部材が所定量以上撓むのを規制する補強部材４とを有して成る複合シート１１と、前記複合シート１１の補強部材４側に前記複合シートと所定距離離れて設けられた複数個の接点を有するメンブレンシート２０とを有する。本発明では、前記複合シート１１を用いたことで、前記複合シート１１が撓む変形範囲を押圧力の大きさに合わせて連続的に変化させることができ、前記入力点数を前記押圧力の大きさに合わせて高精度に変動させることが可能になる。【選択図】図３
2005038812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体と、前記弾性体の裏面側に設けられて前記弾性体が所定量以上撓むのを規制する補強部材とを有して成る所定の厚みを持った複合シートと、前記複合シートの補強部材側に前記複合シートと所定距離離れて設けられた複数個の接点を有する基板シートと、を有し、
前記複合シートの補強部材側からは、前記各接点に対応する位置に向けてそれぞれ突起が突出形成され、
前記複合シートの表面が押圧されると、前記弾性体と前記補強部材とが前記基板シート方向に向けて撓み変形させられて、前記突起で前記接点が押圧されて前記接点が入力状態に切り替わり、このとき、押圧力の大きさに合わせて、入力点数が変動することを特徴とする押圧センサ。
【請求項２】
押圧力の大きさの範囲を多段階に分けたときに、各段階での前記入力点数が異なる数に規制されている請求項１記載の押圧センサ。
【請求項３】
各段階ごとの前記入力点数が規則的に変化する請求項２記載の押圧センサ。
【請求項４】
前記基板シートは、上側シートと前記上側シートと所定間隔を有して対向する下側シートと、前記上側シートと下側シートとの対向面に形成された導電部と、を有し、前記突起が前記上側シート上を下側シート方向に押圧することで、前記導電部間が接触して、入力状態に切り替わる請求項１ないし３のいずれかに記載の押圧センサ。
【請求項５】
前記弾性体は、シリコーンゴムである請求項１ないし４のいずれかに記載の押圧センサ。
【請求項６】
前記補強部材は、前記弾性体よりも外側に突出する鍔部を有し、前記鍔部が筐体の内面で係止され、前記弾性体が前記筐体の外側へ抜け出ないように抜け止めされている請求項１ないし５のいずれかに記載の押圧センサ。
【請求項７】
前記弾性体の表面には、前記弾性体よりも低摩擦抵抗の層が形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の押圧センサ。
【請求項８】
前記低摩擦抵抗の層は、無機フィラーを含むシリコーン樹脂層である請求項７記載の押圧センサ。
【請求項９】
前記入力点数に基づいて、複数の選択項目のいずれかを選択する選択操作と、選択された選択項目を決定する選択決定操作とを切り替える制御部が設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載の押圧センサ。
【請求項１０】
前記制御部では、前記入力点数が所定時間内で所定の変動幅を超えて変動したときに前記選択決定操作と判断する請求項９記載の押圧センサ。
【請求項１１】
前記制御部では、前記入力点数が前記変動幅を超えて変動する前の状態の入力点で選択されている選択項目を選択位置と判断する請求項１０記載の押圧センサ。
【請求項１２】
複数の領域に区分された各領域に複数の入力点が配置されるように接点が設けられており、前記制御部では、前記入力点がオンした数が最も多い領域に対応している選択項目が選択決定されたと判断する請求項１０記載の押圧センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型の電子機器等に搭載される押圧センサに係り、特に押圧力の大きさに合わせて入力点数を高精度に変動させることができる構造の押圧センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記に示す特許文献１は、複数のボタンが押されている場合に、ポイントが押されているボタンの中心のボタンのナンバーに対応する方向などに移動できるようにして多方向へのポイント移動を可能とした発明である。
【０００３】
一方、特許文献２や特許文献３は、タッチパネル等の入力装置に関する発明であり、従来の問題点として、指などの押圧力により複数のスペーサ間に上側の透明電極が入り込んで、下側の透明電極と接触してしまう同時多数接触の問題を挙げている。
【０００４】
このように従来では、その用途に合わせ、複数の入力点数が存在した場合に、それを利用して操作性の向上を図る発明や、あるいは複数の入力点数が存在することを不具合と捉え、それを防止する発明など様々存在している。
【０００５】
例えば、下記特許文献４には、画面上に座標入力可能なタッチスイッチが一体に形成された液晶表示ディスプレイ装置に関する発明が記載されている。この種のタッチスイッチでは、画面上に複数の選択項目が表示されており、各選択項目の表面を軽いタッチで操作することにより前記選択項目が選択され、強いタッチで操作することにより選択されている前記選択項目が決定される。このタッチスイッチは抵抗体をマトリックス状に配置して構成されているものであり、選択項目の選択と選択項目の決定とは、前記抵抗体の交差点の数ｎに応じて決められる。
【特許文献１】特開２００１−１４２６１５号公報
【特許文献２】実開平５−７１９３９号公報
【特許文献３】特開平５−１８９１５０号公報
【特許文献４】特開平８−２２１２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記の特許文献はいずれも、押圧力の大きさに合わせて入力点数を制御する（規制する）といった発明ではない。例えば特許文献１では、押されたボタンが偶数か奇数かで、ポイント移動方向を制御するといった発明であり、押圧力の大きさに合わせて押されるボタンの数までを規制できるわけではない。特許文献２及び３についても同様である。
【０００７】
また特許文献１の図４には、キー接点１３４が設けられたプリント配線基板１３３と、前記キー接点１３４に対向する位置に、カーボン接点１３６が設けられたキーシート１３５とを有する断面図が図示されているが、押圧力の大きさに伴って前記キーシート１３５がどのような撓み変形をするのか一切不明であるし、前記キーシート１３５等の材質も如何なるものか定かではない。
【０００８】
また特許文献１の図４の構成では、上側のシートを指で押圧したときに、広い範囲にわたってシート変形が起こりやすい。シート変形の範囲は、押圧力の大きさによってある程度変わると予測されるが、上側のシートと下部側のシートとの各対向面にある導電部が、前記シート変形によってすぐさま接触しやすい構成であるため、わずかなシート変形で複数の導電部間が接触状態になりやすく、押圧力の大小によって接触する入力点数を高精度に規制することは非常に難しい構成となっている。
【０００９】
一方、特許文献３の図４（Ｃ）のような構成及び入力状態である場合、規則的に置かれたスペーサ５があるため、押圧力によって指で、任意の導電層３２,４２間を接触させることは非常に困難である。すなわち図４（Ｃ）の構成で、導電層３２,４２間を接触させるにはある所定の大きさの押圧力を必要とするが、この押圧力は特許文献１の図４のような構成に比べれば、スペーサ５の存在によって比較的大きなものになると考えられる。かかる場合、比較的大きな押圧力を加えると、ある一点の導電層３２,４２間のみが接触することはなく、図４（Ｃ）のように例えば３点の導電層３２,４２間の同時接触となる。そして、この押圧力を弱めていくと３点の入力状態からすぐさま入力点数が０になったり、あるいは押圧力を強めても、３点以上の導電層３２,４２間の接触が生じることは非常に難しい構造であり、押圧力の大きさに合わせて入力点数を変化させることができない。
【００１０】
また上記特許文献４に示すように抵抗体の交差点数に基づいて選択項目の選択処理と決定処理とを切り換えるものでは、指で選択項目を強く押して決定操作する際に、選択時の位置と決定時の位置とがずれて入力ミスが生じるおそれがある。
【００１１】
そこで本発明は前記従来の課題を解決するものであり、特に押圧力の大きさに合わせて入力点数を高精度に変動できる構造の押圧センサを提供することを目的としている。
【００１２】
また本発明は、押圧力に応じて変動する接点数に基づいて異なる処理をさせるものにおいて、選択項目の選択操作と決定操作とを確実に行うことができる押圧センサ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】
【００１３】
本発明における押圧センサは、弾性体と、前記弾性体の裏面側に設けられて前記弾性体が所定量以上撓むのを規制する補強部材とを有して成る所定の厚みを持った複合シートと、前記複合シートの補強部材側に前記複合シートと所定距離離れて設けられた複数個の接点を有する基板シートと、を有し、
前記複合シートの補強部材側からは、前記各接点に対応する位置に向けてそれぞれ突起が突出形成され、
前記複合シートの表面が押圧されると、前記弾性体と前記補強部材とが前記基板シート方向に向けて撓み変形させられて、前記突起で前記接点が押圧されて前記接点が入力状態に切り替わり、このとき、押圧力の大きさに合わせて、入力点数が変動することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明では、柔軟性のある弾性部材により各接点に対応する位置において局部的に撓み変形させることができ各接点を確実に入力することができ、さらに補強部材によって弾性部材の撓み過ぎを防止して操作感触を損なうことがない。
【００１５】
本発明では前記弾性部材と補強部材とを有する複合シートを用いたことで、前記複合シートが撓む変形範囲を押圧力の大きさに合わせて連続的に変化させることができ、前記入力点数を前記押圧力の大きさに合わせて高精度に変動させることが可能になる。
【００１６】
本発明では、押圧力の大きさの範囲を多段階に分けたときに、各段階での前記入力点数が異なる数に規制されていることが好ましい。このとき各段階ごとの前記入力点数が規則的に変化することが好ましい。上記したように弾性部材と補強部材とを有して成る複合シートでは、押圧力の大きさに伴って、適切に前記複合シートの変形範囲を変化させることができる。このため前記押圧力の大きさに伴って前記入力点数も連続的に変化しやく、前記押圧力の範囲を多段階に分けたときに、各段階ごとの前記入力点数を規則的に変化させることが可能である。
【００１７】
また本発明では、前記基板シートは、上側シートと前記上側シートと所定間隔を有して対向する下側シートと、前記上側シートと下側シートとの対向面に形成された導電部と、を有し、前記突起が前記上側シート上を下側シート方向に押圧することで、前記導電部間が接触して、入力状態に切り替わることが好ましい。
【００１８】
この構成により、前記複合シートの表面を押して前記複合シートを撓ませるのみならず、さらに前記突起によって前記上側シートに設けられた導電部を下方に押し、前記上側シートと下側シートとの導電部間を接触させて初めて入力動作となる。すなわち前記複合シートが撓んで前記突起が複数個、前記上側シート上に接触しても、それだけでは入力状態とならない。前記上側シート上に接触した複数個の突起のうち、任意の突起だけがさらに前記導電部間を接触させるだけの押圧力を受け、入力状態となる点数がこの時点（基板シートがさらに押される時点）で絞り込まれる。
【００１９】
このように、複合シートを撓ませて前記突起を上側シート上に接触させる第１段階と、前記突起により基板シートの導電部間を接触させる第２段階とに分け、各段階に必要な押圧力を規制することで、押圧力の大きさに合わせて規則的に入力点数を変動させることが可能になる。
【００２０】
また本発明では、例えば、前記弾性体は、シリコーンゴムである。シリコーンゴムにすると低加重で撓み変形させることができる。
【００２１】
また、前記補強部材は、前記弾性体よりも外側に突出する鍔部を有し、前記鍔部が筐体の内面で係止され、前記弾性体が前記筐体の外側へ抜け出ないように抜け止めされている構成にできる。
【００２２】
また、前記弾性体の表面には、前記弾性体よりも低摩擦抵抗の層が形成されていることが好ましい。これにより、摩擦抵抗を低くすることができ、操作面を滑らかに操作性できる。例えば前記低摩擦抵抗の層は、無機フィラーを含むシリコーン樹脂層である。
【００２３】
本発明では、前記入力点数に基づいて、複数の選択項目のいずれかを選択する選択操作と、選択された選択項目を決定する選択決定操作とを切り替える制御部が設けられている構成にできる。この構成により、別のスイッチを設けることなく選択決定操作が可能になる。
【００２４】
例えば、前記制御部では、前記入力点数が所定時間内で所定の変動幅を超えて変動したときに前記選択決定操作と判断することが好ましい。これにより選択操作から選択決定操作への一連の操作の操作性を向上できる。
【００２５】
またこの場合、前記制御部では、前記入力点数が大幅に変動する前の入力点で選択されている選択項目を選択位置と判断することが好ましい。または、複数の領域に区分された各領域に複数の入力点が配置されるように接点が設けられており、前記制御部では、前記入力点がオンした数が最も多い領域に対応している選択項目が選択決定されたと判断する構成であってもよい。通常、選択決定操作をする際に選択項目の位置がずれて決定操作される問題が生じるが、上記したいずれかの構成にすることにより、前記問題を解消でき入力ミスを防止できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明した本発明は、弾性部材と補強部材とを有する複合シートを用いたことで、前記複合シートが撓む変形範囲を押圧力の大きさに合わせて連続的に変化させることができ、入力点数を前記押圧力の大きさに合わせて高精度に変動させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は本発明の押圧センサを操作面側から見たときの平面図、図２は図１の２−２線での切断断面図、図３ないし図５は動作説明図である。
【００２８】
図１に示すように、押圧センサ１は、Ｘ方向に細長い帯状の弾性部材２を有している。また弾性部材２の裏面側にはメンブレンシート（基板シート）２０が設けられ、前記メンブレンシート２０にはＸ方向に沿って接点２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅが設けられている。各接点２０Ａ〜２０Ｅは、等ピッチで形成されている。本実施の形態では、接点の間隔は１０ｍｍ以下、具体的には４ｍｍで形成されている。
【００２９】
前記押圧センサ１は、小型の電子機器、例えばカメラ、携帯電話、オーディオ関連のリモコンなどに搭載することができる。前記押圧センサ１は、電子機器の筐体１０に長方形の切欠き穴１０ａが形成されて、この切欠き穴１０ａから前記弾性部材２の表面の操作面３が露出している。
【００３０】
前記弾性部材２は、弾性変形可能な軟質な素材で形成され、また前記操作面３は、低摩擦抵抗の材料で形成されて前記弾性部材２の表面に重ねられている。このような低摩擦抵抗の操作面３が設けられていると、操作面３に対して指をＸ１−Ｘ２方向へ滑らかに移動させることができ、操作性を向上させることができる。ただし前記低摩擦抵抗の層は前記操作面３に設けられていなくてもよく、前記弾性部材２の表面がそのまま操作面３として機能していてもよい。
【００３１】
図２に示すように、前記弾性部材２のＺ２側の面（裏面）には、補強部材４が重ねて形成されている。図１及び図２に示す実施形態では、前記弾性部材２、前記弾性部材２の表面に形成された低摩擦抵抗の層、及び前記弾性部材２の裏面に設けられた補強部材４の３層で所定厚みの複合シート１１が構成されている。
【００３２】
前記補強部材４は、図１に示すように、フィルム状に形成されたものであり、前記操作面３よりも側方に突出する形状である。前記操作面３よりも外側に突出する部分が本実施の形態での鍔部４ａとなっている。この鍔部４ａは、操作面３を取り囲むようにして全周に形成されている。
【００３３】
前記補強部材４のＺ２側の面には、５個の半球状の突起５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅが直線状に等間隔に設けられている。このとき、前記突起５ａ〜５ｅは、前記接点２０Ａ〜２０Ｅの真上に位置にするように設けられている。なお前記突起は半球状である必要はない。さらに突起５ａと５ｅの外側には支持部６ａ，６ｂが形成されている。これら突起５ａ〜５ｅ及び支持部６ａ，６ｂは、いずれも紫外線硬化型の樹脂で形成され、印刷によって同時に形成されている。ただし、前記突起５ａ〜５ｅ、支持部６ａ，６ｂは、必ずしも紫外線硬化樹脂である必要はない。前記紫外線硬化樹脂には、エポキシ系の樹脂の紫外線硬化促進剤が含有されたものを使用できる。
【００３４】
なお、図示していないが、前記支持部６ａ，６ｂの表面には、粘着性を有する粘着層が形成されて、メンブレンシート２０と接着固定されている。
【００３５】
図１と図２に示すように、前記メンブレンシート２０は、上側シート２１と下側シート２２が対向して設けられ、前記上側シート２１と下側シート２２との間にシート状のスペーサ２３が挿入されて、互いに接着固定されている。前記上側シート２１と下側シート２２は、いずれもＰＥＴ樹脂やポリイミド樹脂など可撓性を有する素材で形成され、前記スペーサ２３は接着層で形成されている。ただし、各シート２１，２２とスペーサ２３のすべてがＰＥＴ樹脂などで形成され、互いに接着固定されたものでもよい。
【００３６】
図２に示すように、前記上側シート２１と下側シート２２の対向面には、前記突起５ａの対向位置に円形の導電部２１ａ，２２ａが形成されている。また前記スペーサ２３には、前記導電部２１ａ，２２ａが露出する前記導電部２１ａ，２２ａよりも大径の円形の貫通孔２３ａが形成されている。なお、前記と同様にして、前記突起５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅについても、導電部２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ、２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ及び貫通孔２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅが形成されている。互いに対向する一対の前記導電部によって、本実施の形態の接点が形成されている。
【００３７】
図１に示すように、前記メンブレンシート２０では、前記下側シート２２には、前記導電部２２ａ〜２２ｅから線状の電極部２２ａ１，２２ｂ１，２２ｃ１，２２ｄ１，２２ｅ１と１本の共通電極部２４がそれぞれＸ１方向へ互いに重ならないように延びて形成されている。共通電極部２４は、下側シート２２から上側シート２１の各導電部２１ａ〜２１ｅまで延びて形成されている。また、前記電極部２２ａ１〜２２ｅ１および共通電極部２４が図示しない制御部まで延びて形成されている。
【００３８】
なお、前記導電部２１ａ〜２１ｅ，２２ａ〜２２ｅ、電極部２２ａ１〜２２ｅ１および共通電極部２４は、いずれも銅や銀などの金属材料で形成されている。
【００３９】
前記制御部では、前記共通電極部２４に対して電流が与えられる。例えばこのとき導電部２１ｃと２２ｃとが互いに接触して前記電流が電極部２２ｃ１から出力されると、前記制御部では接点２０Ｃが押圧操作されたと検知される。このようにして他の接点２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｄ，２０Ｅについても同様に検知される。
【００４０】
本実施の形態における弾性部材２は、シリコーンゴムで形成されていることが好ましい。以下においてその理由を説明する。
【００４１】
上記のような接点間隔の非常に狭い押圧センサ１では、接点１個当たり人の指で操作面３を触ったときに作用する力が例えば０．１９６Ｎ（ニュートン）である。よって、操作面３に０．１９６Ｎが作用したときに接点が入力状態に切り替えられることが好ましい。なお、メンブレンシート２０に対して単体の接点を入力状態に切り替えるために必要な力は、例えば０．０９８〜０．１４７Ｎである。よって、弾性部材２としては、０．０４９〜０．０９８Ｎの低加重で撓み変形する素材が必要となる。そこで様々な素材について検討したところ、高密度ポリエチレンやポリプロピレンでは硬度が高く、低荷重で撓み変形できるものではなかった。特に高密度ポリエチレンなどは硬度における膜厚の依存性が高く、膜厚変化に対して硬度の大きさが大きく変動してしまう。
【００４２】
また逆に低密度ポリエチレンでは高温での特性が悪く使用に耐え得るものではなかった。そこで最終的には、シリコーンゴムを使用したときに低荷重でしかも局部的に撓み変形させることができることが確認された。またシリコーンゴムは硬度における膜厚の依存性が、高密度ポリエチレンほど大きくなく使い勝手が良い。なお、この弾性部材２としては、シリコーンゴムに限定されるものではなく、その他のゴム系の部材であってもよい。
【００４３】
しかし前記弾性部材２単体であると、押圧力に対するＺ方向への撓み変形が大きくなりすぎるため、適度な撓み変形とするため前記弾性部材２の裏面に補強部材４を設けている。前記補強部材４は、ＰＥＴ樹脂やポリプロピレン樹脂などで形成することができ、この補強部材４を弾性部材２の裏面に設けることで、Ｚ方向へ所定量以上に撓むのを規制することが可能である。
【００４４】
本発明では、上記のように例えばシリコーンゴムで形成された弾性部材２と前記弾性部材２が所定量以上に撓むのを規制する補強部材４とを有した複合シート１１が使用されるが、このような構成の複合シート１１を用いることで、押圧力による前記複合シート１１の撓みの変形範囲を前記押圧力の大きさの変動に伴って連続的に変化させやすい。
【００４５】
図３に示すように、本実施の形態の押圧センサ１では、操作面３の表面に操作者が指Ｆを載せたときに、接点２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを覆うことができる程度に前記接点間の間隔が規制されている。このとき、例えば接点２０Ｃの真上をＺ２方向へ押し下げると、まず指Ｆの腹の頂点Ｆ１から主に荷重Ｍ１が弾性部材２に加わり、前記弾性部材２が局部的に撓み変形させられる。このとき前記弾性部材２が撓み変形する範囲は、概ね前記指Ｆが前記弾性部材２上に接触した範囲である。そして、弾性部材２の変形に伴って補強部材４も撓み変形させられて、突起５ｃのみがＺ２方向へ押し下げられる。上記したように、弾性部材２単体であると荷重Ｍ１が加えられたときに前記弾性部材２が撓みすぎ、特に指Ｆが前記弾性部材２上に接触した範囲よりも、さらに広い範囲に撓み変形が起こり、例えば突起５ｃのみならず突起５ｂや５ｄも下方に押し下げられる可能性がある。このためできる限り指Ｆで押した範囲内だけが撓むように前記弾性部材２の下に補強部材４を設け前記弾性部材２の撓みをある程度前記補強部材４が吸収する構成にする。
【００４６】
図３のように前記突起５ｃの下方への移動力によって、上側シート２１が撓み変形させられて、上側シート２１の導電部２１ｃと下側シート２２の導電部２２ｃとが互いに接触して導通する。これにより、接点２０Ｃが押圧操作されたことが検知される。
【００４７】
上記したように、１個の入力点数を得るために必要な押圧力は例えば０．１９６Ｎであるから、図３は例えば押圧力を０．１９６Ｎとした場合である。
【００４８】
図４では、図３に示す状態から、さらに指ＦをＺ２方向に押し前記弾性部材２への荷重Ｍ２が増すと、前記指Ｆの腹は、図３の状態よりも平たく潰れて前記弾性部材２への接触面積が増し、広い範囲にわたって前記弾性部材２の下方に押す。このため図４では、前記弾性部材２の撓み変形の範囲は図３の場合よりも広がる。この結果、図４の状態では、突起５ｂと５ｃの２つの突起が下方に移動し、この移動力によって前記上側シート２１の導電部２１ｂと２１ｃと下側シート２２の導電部２２ｂと２２ｃとが互いに接触して導通する。これにより、接点２０Ｂと２０Ｃが押圧操作されたことが検知される。
【００４９】
図５では、図４の状態から、さらに指ＦをＺ２方向へ押し前記弾性部材２への荷重Ｍ３が増すと、前記指Ｆの腹は、図４の状態よりもさらに平たく潰れて前記弾性部材２への接触面積が増し、前記弾性部材２の撓み変形の範囲が図４の場合よりも広がる。この結果、図５の状態では、突起５ｂ、５ｃ、５ｄの３つの突起が下方に移動し、この移動力によって前記上側シート２１の導電部２１ｂ、２１ｃ、２１ｄと下側シート２２の導電部２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとが互いに接触して導通する。これにより、接点２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが押圧操作されたことが検知される。
【００５０】
このように前記弾性部材２は、押圧力（荷重）の大きさに合わせてその撓み変形範囲が変化し、押圧力を大きくしていくと、それに伴って前記弾性部材２の撓み変形範囲も徐々に大きくなり、図３の最も荷重が低い状態では接点数が１であるのに対し、図４の中間の荷重状態では接点数を２にでき、図５の最も荷重が大きい状態では前記接点数を３にできる。
【００５１】
この接点数の数は、前記導電部２１ａ〜２１ｅ及び２２ａ〜２２ｅ間、及び突起５ａ〜５ｅ間の間隔を変えれば、当然に変わる。前記間隔を狭くすれば、押圧力を増すことで、前記入力点数を図５の状態の３よりも多くすることが可能である。例えば図３の軽荷重状態で前記入力点数を１〜２、図４の中間の荷重状態で前記入力点数を３〜４、図５の高荷重状態で前記入力点数を５以上に設定することができる。
【００５２】
いずれにしても本発明では、弾性部材２と補強部材３とで構成された複合シート１１を用いれば、例えば図３の状態を低荷重の第１段階、図４の状態を中間の荷重の第２段階、図５の状態を高荷重の第３段階と規定したときに、各段階での前記入力点数を異なる数に高精度に規制することが可能になる。特に本発明では、上記第１段階での入力点数が１、第２段階での入力点数が２、第３段階での入力点数が３のように、各段階ごとの入力点数が規則的に変化することが好ましい。
【００５３】
図３ないし図５の状態を維持することができれば、例えば突起５ａ〜５ｅを導電部材で形成し、メンブレンシート２０を下側シート２２と導電部２２ａ〜２２ｅのみで構成してもよい。かかる場合、突起と導電部との接触によって入力動作となる。
【００５４】
しかし前記弾性部材２が図２の弾性部材２よりも、より軟質な材質でわずかな荷重を加えただけで、その撓み変形範囲が容易に広がってしまうような場合、図３と同様の荷重Ｍ１を加えただけで、図５のように弾性部材２が大きく撓み、３つの突起５ｂ〜５ｄが上側シート２１上に接触する可能性もある。逆に、より硬質の材質の場合、押された部分が撓まず、一気に多接点がＯＮする可能性もある。かかる場合に突起５ｂ〜５ｄを導電部材とし、例えばメンブレンシート２０を下側シート２２と導電部２２ａ〜２２ｅのみで構成してしまうと、ある荷重状態で既に入力点数が３つになり、前記荷重をそれ以上に増やしていっても、指Ｆの大きさに対向する部分に３つの突起５ｂ〜５ｄしかない場合には、前記入力点数を増やすことができない。このため荷重を徐々に大きくしていっても前記入力点数を効果的に変化させる構成とすることができない。
【００５５】
そのため本発明では、メンブレンシート２０を少なくとも下側シート２２と、前記下側シート２２から所定距離離れた上側シート２１と、前記上側シート２１と下側シート２２との対向面に形成された導電部２１ａ〜２１ｅ,２２ａ〜２２ｅとを有して構成し、樹脂材の突起５ａ〜５ｅが前記上側シート２１上を下側シート２２側に押圧し、前記導電部２１ａ〜２１ｅ,２２ａ〜２２ｅ間が接触することで初めて入力動作となる構成により、徐々に大きくなる荷重に対して入力点数が増加する構成にできる。
【００５６】
すなわち低い荷重Ｍ１で図５のように３つの突起５ｂ,５ｃ、５ｄが前記上側シート２１上に接触してもこの状態では入力動作にはならない。この状態からさらに強い荷重が前記メンブレンシート２０に加えられて導電部２１ａ〜２１ｅ,２２ａ〜２２ｅ間が接触して初めて入力動作になるが、メンブレンシート２０を押す段階では、上側シート２１上に接触した突起のうち真中の突起５ｃに最も強い荷重が加わっているはずで、前記突起５ｃにはその下方にある導電部２１ｃ,２２ｃ間を接触させるだけの荷重が与えらえられた状態であるのに対し、両脇の突起５ｂ,５ｄには、前記突起５ｃほどの荷重が加わっておらず、その下方にある導電部２１ｂと２２ｂ、２１ｄと２２ｄ間を接触させるだけの荷重を有していない。よって低い荷重Ｍ１の状態で３つの突起が仮に上側シート２１上に接触した状態でも、入力点数を１にでき、その状態から徐々に荷重を強めていけば、突起５ｂ,５ｄにも導電部間を接触させるだけの強い荷重が加わり、入力点数を荷重の大きさに合わせて１→２→３と規則的に変化させやすい構成を得ることができる。
【００５７】
なお弾性部材２を撓ませて突起を上側シート２１上にまで接触させるに必要な荷重よりも、メンブレンシート２０にある導電部２１ａ〜２１ｅ,２２ａ〜２２ｅ間を接触させるために必要な荷重の方が大きいことが、荷重の大きさに合わせて、入力点数の変化をより高精度に規制できるため好ましい。
【００５８】
また、図１ないし図５はいずれも、非押圧状態では突起５ａ〜５ｅが上側シート２１上に接触していないが、図１、図２の構造であれば、前記突起５ａ〜５ｅが前記上側シート２１上に接触していても入力動作にはならないから、非押圧状態で既に前記突起５ａ〜５ｅが前記上側シート２１上に接触した状態であってもよい。
【００５９】
また本実施の形態での補強部材４は、図１に示すように、操作面３の周縁部よりもＸ−Ｙ平面方向へ延びる形成された鍔部４ａを有している。このように鍔部４ａが形成されていると、前記押圧センサ１を電子機器の筐体１０に取り付ける際に筐体１０の裏側から押圧センサ１が切欠き穴１０ａに挿入されると、前記鍔部４ａが筐体１０の内側に形成された段差状の係止部１０ｂで係止されて、押圧センサ１が筐体１０から抜け出るのが防止される。
【００６０】
なお、前記押圧センサ１では、補強部材４が一枚のフィルム状のシートで形成されているが、これに限られるものではなく、弾性部材２の裏面に補強部材が固定され、さらに前記突起５ａ〜５ｅを設けた別のフィルム状の部材を前記補強部材に固定するようにしてもよい。このときの補強部材と別の部材は、ＰＥＴなどの同じ樹脂を用いて形成することができる。
【００６１】
図６は、第２の実施の形態の押圧センサを示す平面図である。この押圧センサ３０は、操作面３３が円形のリング状に形成されたものである。この押圧センサ３０も前記押圧センサ１と基本的な構造は同じであり、シリコーンゴムで形成された弾性部材３２と、補強部材３４で形成されている。
【００６２】
前記押圧センサ３０では、操作面３３に沿って円周状に１２個の接点３１が設けられている。前記補強部材３４は、操作面３３の外周縁に沿って突出する環状の鍔部３４ａと、内周縁側に突出する環状の鍔部３４ｂを有している。これにより、前記押圧センサ３０が筐体に形成されたリング状の切欠き穴に筐体の裏側から挿入されたときに、前記鍔部３４ａ，３４ｂが前記筐体の内側で係止されて、前記押圧センサ３０が筐体から抜け出るのが防止される。
【００６３】
なお、前記押圧センサの操作面の形状としては、直線状や円形リング状のものに限らず、楕円形状であってもよく、十字形状であってもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態では、透明系のシリコーンゴムとＰＥＴ樹脂などを使用することで、操作面とは逆側から印刷や塗装することが可能となり、各色で外観を呈することができ、デザイン上の自由度も上げることが可能になる。
【００６５】
図３ないし図５で説明したように本発明では、荷重の大きさに合わせて、入力点数が変化し、特に荷重の大きさの範囲を多段階に分けたときに、各段階に合わせて各段階での前記入力点数を異なる数に高精度に規制することが可能である。特に各段階に合わせて前記入力点数が規則的に変化する構成とすることができる。
【００６６】
このため図１ないし図６に示す押圧センサは、例えばオーディオ機器のボリューム操作部として、あるいはチャンネル切替部等として機能させることができる。例えば指で徐々に強く押していきそれに伴って入力点数が増えていくと、ボリュームが上がり、逆に指での押圧力を弱めていくとボリュームが下がる等である。また前記弾性部材２の表面に前記弾性部材２よりも低摩擦抵抗の層を塗布し、前記複合シート１１の操作面上を指でなぞったときに、チャンネルが切り替わるようにし、かかる場合に指で押す力を強めると、その切替スピードを変えることが可能な構成にでもできる。
【００６７】
本発明の押圧センサ１に設けられた制御部では、操作面３をＸ１−Ｘ２方向に軽い操作力で操作したときに選択項目の選択操作が可能になり、また操作面３を強い押圧力で操作したときに選択された選択項目の決定操作が可能になるように制御できる。以下、その構成について詳述する。
【００６８】
図７は押圧センサ１の回路ブロック図の一例を示すものである。
図７に示すように、機器本体に設けられた所定のバス４０に、本発明の押圧センサ（本デバイス）１が所定のインターフェース１ａを介して接続され、ディスプレイ４１が表示制御部４１ａを介して接続されている。さらに前記バス４０には、ＣＰＵ４２，ＲＯＭ４３，ＲＡＭ４４，タイマー４５が接続されている。なお、本実施の形態での制御部は、ＣＰＵ４２，ＲＯＭ４３，ＲＡＭ４４，タイマー４５などで構成されている。なお、押圧スイッチ１は、例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）などの機器本体に搭載できる。
【００６９】
前記ディスプレイ４１には、メニュー画面として複数の選択項目が上下方向や左右方向に表示可能であり、いずれかの選択項目を押圧センサ１の操作によって選択操作や選択決定操作できるように前記制御部で制御される。
【００７０】
図８は、前記制御部での処理の流れを示すフローチャートである。なお、図８では、ステップを「ＳＴ」と略記して説明する。
【００７１】
まず、前記制御部において押圧スイッチ１の入力操作が監視されており、前記押圧スイッチ１が操作されたか否かが確認される（ＳＴ１）。操作されていない場合には（Ｎｏ）、処理を終了する。そして押圧スイッチ１が操作されるまでその操作を定期的に監視する。
【００７２】
操作が検出された場合には（Ｙｅｓ）、ＳＴ２において動作に変化があったか否かが確認される。ＳＴ２において操作変化を検出すると、ＳＴ３において荷重変化の有無が確認される。ＳＴ３で荷重変化が検出された場合には（Ｙｅｓ）、ＳＴ５に移行して操作荷重が増加したかまたは減少したかが判断される。操作荷重が増加した場合には最大の荷重値を更新し（ＳＴ６）、この最大荷重値をＲＡＭ４４に記憶する。
【００７３】
またＳＴ５で操作荷重が減少したときにはＳＴ７に移行して、所定の最大荷重を超えているか否かが判断される。所定の最大荷重を超えた場合には（Ｙｅｓ）、選択決定操作（Ｅｎｔｅｒ操作）を出力し、そして最大荷重値をクリアする。また所定の最大荷重を超えなかった場合には（Ｎｏ）、ＳＴ１に戻る。なお、前記選択決定操作を出力する場合には、押圧スイッチ１の操作によって所定時間内に所定の変動幅を超えて検出された場合、例えば０．３秒の短時間内に４または５の接点（入力点）がＯＮして最大荷重を超えてさらに操作荷重が減少した場合に選択決定操作と判断して、そのとき選択されていた選択項目を決定する。なお前記所定時間は前記タイマー４５を動作させることにより計測する。
【００７４】
ＳＴ４において、移動操作、例えば操作面３が所定の軽押圧力（１〜３個の接点がＯＮしている状態）で摺動操作されたことが検出された場合には（Ｙｅｓ）、ＳＴ９に移行して移動操作の操作方向を検出する。例えば、図３乃至図５に示す押圧スイッチ１において、Ｘ１方向を上方向とし、Ｘ２方向を下方向としたときに、操作面３がＸ１方向に摺動操作されたときにはプラス（＋）信号が出力され（ＳＴ１０）、Ｘ２方向に摺動操作されたときにはマイナス（−）信号が出力される（ＳＴ１１）。
【００７５】
前記ＳＴ２において、操作に変化がない場合には（Ｎｏ）、前回検出された操作が移動出力である否かが判断される（ＳＴ１２）。すなわち、操作面３が継続して押し下げ操作されている状態である。前回検出された操作はＲＡＭ４４に記憶されており、今回検出された操作とがＣＰＵ４２での演算処理により比較される。比較した結果、前回検出された操作による動作が移動出力であった場合には、前回と同じ移動データを出力する（ＳＴ１３）。すなわち、同じ移動データであるため選択項目は移動することがなく、したがって選択項目の選択位置はそのままである。またＳＴ１２において、前回検出された操作による動作が移動出力でない場合にはＳＴ１の処理に戻る。
【００７６】
このように、押圧スイッチ１の操作面３を接点が１〜３個オンするような軽押圧力で移動させることにより移動信号が出力されて選択項目が上下左右に移動させられ、また押圧スイッチ１の操作面３をＺ方向に接点が４または５個オンするような強押圧力で押し込み、所定の変動幅を超えたことが検出された場合には、選択決定操作に切り換えられてそのとき選択されている選択項目が選択決定と判断される。選択項目が決定されると、その選択項目に割り当てられているプログラムが作動して、例えば所定のアプリケーションが起動する。
【００７７】
なお、ＳＴ８においてＥｎｔｅｒ操作を出力する場合にそのＥｎｔｅｒ操作時に接点（入力点）の位置がずれて、操作者が選択したいと望んでいる選択項目とは異なる選択項目が選択決定されるおそれがある。この問題を解消するために、入力点数（ＯＮしている接点の個数）が所定時間内に所定の変動幅を超えて検出された場合に、この入力点数が大幅に変動する前の位置で選択されている選択項目を選択決定の位置と判断する。変動前の位置は、タイマー４５によって所定の時間（例えば０．５秒前など）を設定することができる。
【００７８】
またその他の手段としては、例えば１５個の接点を一列に配列して、これを３つの領域に区分して、各領域に５個の接点を配置する。この構成では、ＯＮの接点数が多い領域が選択決定されたと判断する。このように、多くの接点を配置することで、選択決定操作時のずれによる誤操作を吸収することができる。
【００７９】
このように設定することで、選択項目の決定操作まで同じ位置を保持する必要がなくなり、操作性を損なうことなく滑らかな入力操作が可能になる。
【００８０】
なお、図６に示す押圧スイッチ３０についても同様に制御することで、選択項目の選択操作と選択決定操作とを入力可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の押圧センサを操作面側から見たときの平面図、
【図２】図１の２−２線での切断断面図、
【図３】低荷重での動作説明図、
【図４】中間の荷重での動作説明図、
【図５】高荷重での動作説明図、
【図６】本発明の第２の実施の形態の押圧センサを示す平面図、
【図７】本発明の押圧センサの回路ブロック図、
【図８】制御部での操作例を示すフローチャート、
【符号の説明】
【００８２】
１  押圧センサ
２  弾性部材
３  操作面
４  補強部材
４ａ  鍔部
５ａ〜５ｅ  突起
６ａ，６ｂ  支持部
１０  筐体
１０ａ  切欠き穴
１０ｂ  係止部
１１  複合シート
２０Ａ〜２０Ｅ  接点
２０  メンブレンシート
２１  上側シート
２２  下側シート
２３  スペーサ
【図１】
2005038812.tif 000003
【図２】
2005038812.tif 000004
【図３】
2005038812.tif 000005
【図４】
2005038812.tif 000006
【図５】
2005038812.tif 000007
【図６】
2005038812.tif 000008
【図７】
2005038812.tif 000009
【図８】
2005038812.tif 000010