(57)【要約】【目的】  周囲の任意方向に操作される操作部材の操作により各種信号を出力し、使用機器への信号入力を行う多方向入力装置を小型化する。装置を構成する部品の点数を削減する。【構成】  周囲全方向へ傾倒操作が可能な操作部材３０をフレキシブル基板５０の上に配置する。操作部材３０にプレート部３１を設け、プレート３１とフレキシブル基板５０との間に複数の導電性ラバー４０を操作部材３０の中心回りに位置するように設ける。各導電性ラバー４０は、フレキシブル基板３０の表面に形成された抵抗体パターンに接触しており、操作部材３０の傾倒操作に伴う弾性変形により抵抗パターンとの接触位置が変化して、当該接触位置に対応した抵抗値を出力させる。複数の導電性ラバー４０は、基板表面の抵抗体パターンに圧縮状態で接触することにより、操作部材３０を中立位置に弾性的に保持する保持部材も兼ねる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置され、周囲全方向へ傾倒操作が可能な操作部材と、該操作部材の中心回りの複数箇所に配置され、各配置箇所で基板表面の抵抗体パターンに接触すると共に、前記操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により抵抗体パターンとの接触位置が変化して、当該接触位置に対応した抵抗値を出力させる複数の導電性ラバーとを具備することを特徴とする多方向入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多方向入力装置において、前記複数の導電性ラバーは、前記基板表面の抵抗体パターンに圧縮状態で接触しており、前記操作部材を中立位置に弾性的に保持する保持部材を兼ねることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項３】
請求項１に記載の多方向入力装置において、前記抵抗体パターンを少なくとも前記操作部材の中心から延びる鉛直線と基板とが交わる点を中心としたＸ−Ｙ方向に形成すると共に、前記導電性ラバーにより前記抵抗体パターンと電気的に短絡される電極パターンを、前記抵抗体パターンの両側に形成したことを特徴とする多方向入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲の任意方向に操作される操作部材の操作により各種信号を出力し、使用機器への信号入力を行う多方向入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジョイスティックと呼ばれるこの種の多方向入力装置は、通常、周囲の全方向へ傾倒操作可能に支持された操作部材と、直角な２方向へ動作可能に組み合わされ、操作部材の傾倒操作に伴って操作方向に対応する方向へ回動する１組の動作変換部材と、操作部材を中立位置に弾性的に保持するスプリングと、１組の動作変換部材の各一端部に連結されて、各動作変換部材の回動角度に対応する信号を出力する一組の信号出力手段とを備えている。
【０００３】
一組の信号出力手段としては、ボリュームに代表される電気的センサ、磁気的センサ、光学的センサなどが使用されるが、主にコスト等の点からボリュームが比較的多く使用されている（特許文献１及び２参照）
【０００４】
【特許文献１】実公平５−１９９２５号公報
【特許文献２】実公平５−１９９２６号公報
【０００５】
しかしながら、このような従来の多方向入力装置の場合、操作部材の傾倒動作を２方向の回転動作に変換する１組の動作変換部材が必要であり、しかも、これを２段に重ねる必要がある。更に、操作部材を中立位置に弾性保持するスプリングも、動作変換部材とは別に必要となる。更に又、１組の動作変換部材に対応するボリューム等も必要である。これらのために、形状が大きくなり、小型化、とりわけ高さを低くする低背化が困難である。また、部品点数の増加が避けられず、コストダウンも困難である。
【０００６】
なお、ボリュームは、他の信号出力手段に比べると安価とは言え、数点（通常５点程度）の部品を必要とするので、多方向入力装置中に占めるコストの割合は依然高い。しかも、多方向入力装置を取付ける基板との間に半田付けが必要であり、多方向入力装置を使用する機器の製作コストを高める一要因になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、小型化が容易で、部品点数の削減も可能な多方向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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る多方向入力装置は、基板上に配置され、周囲全方向へ傾倒操作が可能な操作部材と、該操作部材の中心回りの複数箇所に配置され、各配置箇所で基板表面の抵抗体パターンに接触すると共に、前記操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により抵抗体パターンとの接触位置が変化して、当該接触位置に対応した抵抗値を出力させる複数の導電性ラバーとを具備している。
【０００９】
本発明に係る多方向入力装置においては、操作部材の中心回りの複数箇所に配置された複数の導電性ラバーは、操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により抵抗体パターンとの接触位置を変化させることにより、操作部材の傾倒動作を２方向動作に変換する動作変換部材を兼ねる。しかも、複数の導電性ラバーは、基板上の抵抗体パターンと共に信号出力手段を構成し、ボリューム等の外付け部品を不要にする。さらに、これらの導電性ラバーは、操作部材の中心回りの複数箇所に平面的に配置され、動作変換部材を２段に重ねて配置する場合と比べて全高を大幅に抑制する。
【００１０】
これらに加え、複数の導電性ラバーは、前記基板表面の抵抗体パターンに圧縮状態で接触することにより、前記操作部材を中立位置に弾性的に保持する保持部材を兼ねることができ、この保持のためのスプリングも不要とすることができる。
【００１１】
基板表面の配線パターンに関しては、抵抗体パターンを少なくとも前記操作部材の中心から延びる鉛直線と基板とが交わる点を中心としたＸ−Ｙ方向に形成すると共に、前記導電性ラバーにより抵抗体パターンと電気的に短絡される電極パターンを、前記抵抗体パターンの両側に形成するのが好ましい。こうすると、操作部材が斜めに押されたときにも抵抗体パターンがいずれかの側の電極パターンと確実に短絡するので、操作部材が斜めに押されたときの出力のバランスを良くすることができる。
【００１２】
なお、操作部材は、その下に配置されたスナッププレートとの組合せにより、プッシュスイッチを構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る多方向入力装置は、操作部材の中心回りの複数箇所に配置された複数の導電性ラバーの、操作部材の傾倒操作に伴う弾性変形により、基板表面の抵抗体パターンとの接触位置を変化させ、当該接触位置に対応した抵抗値を出力させる構成としたことにより、ボリューム等の外付け信号出力手段が不要になり、部品点数を軽減できる。また、動作変換部材を２段に重ねる必要がないので、装置小型化、特に大幅な低背化を可能にする。更に、操作部材を中立位置に弾性的に保持するスプリングを省略できる点からも、部品点数の低減を図ることができる。従って、使用機器の小型化、コストダウンに大きな貢献を果たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る多方向入力装置の平面図、図２は図１中のＡ−Ａ線矢示図、図３は図１中のＢ−Ｂ線矢示図、図４は同多方向入力装置の内部構造を透視して示す平面図、図５は同多方向入力装置に使用されたフレキシブル基板の平面図、図６は同多方向入力装置に内蔵された導電性ラバーと配線パターンとの位置関係を示す斜視図である。
【００１５】
本実施形態に係る多方向入力装置は、図１〜図３に示すように、広さに対して底が浅い偏平な樹脂製のケース１０と、ケース１０の上面開口部を閉じるカバー２０と、ケース１０内に収容され一部がカバー２０を貫通してケース１０の上方へ突出した操作部材３０と、操作部材３０と共にケース１０内に収容された複数の導電性ラバー４０と、複数の導電性ラバー４０の下方に位置してケース１０内に収容され一部がリード部としてケース１０の側方へ突出したフレキシブル基板５０とを備えている。
【００１６】
ケース１０は、正方形の角を除去した略八角形状の偏平な箱体であり、底板部１１の表面に基板５０の本体部５１（図５参照）がインサート成形により固定されている。底板部１１の表面には又、その表面上にスナッププレート６０を位置決めするために複数の凸部１２が基板５０の本体部５１を貫通して突設されている。各突部１２は、図４に示すように円弧状であり、底板部１１の中心回りに対称的に配置されている。
【００１７】
金属板からなるカバー２０は、ケース１０の平面形状に対応した略八角形状の本体部２１と、本体部２１の四隅に位置する各片から下方へ延出した複数の係合部２２とからなり、各係合部２２がケース１０の対応する壁部外面に形成された爪状の凸部１３に係合することによりケース１０に固定されている。本体部２１の中心部分には、操作部材３０の一部をケース１０の上方へ突出させるために、円形の貫通孔２３が設けられている。
【００１８】
操作部材３０は、図３及び図４に示すように、ケース１０内に壁部内面にほぼ接して収容された円板形状のプレート部３１と、プレート部３１の中心部上面から上方へ突出した第１シャフト部３２と、プレート部３１の中心部下面から下方へ突出した第２シャフト部３３とを有している。第１シャフト部３２は、断面が角形であり、カバー２０の貫通孔２３を通ってケース１０の上方へ突出している。第２シャフト部２３は、前記スナッププレート６０に上方から当接している。
【００１９】
複数の導電性ラバー４０は、ここでは４個であり、操作部材３０のプレート部３１の外周部下面に周方向に等間隔で接着により固定されている。より具体的には、４個の導電性ラバー４０は、図４中のＸ（＋）、Ｘ（−）、Ｙ（＋）、Ｙ（−）の４位置に配置されている。
【００２０】
各導電性ラバー４０は、図６に示すように、導電性のシリコンゴムからなる略角形のブロックであり、下面がプレート部３１の外周へ向かうにつれてプレート部３１の表面から離れる方向へ湾曲している。そして４個の導電性ラバー４０は、ケース１０とカバー２０の間に外周部が固定され内周部でプレート部３１を下方へ軽く押圧する環状の板バネ式の押圧部材７０により、フレキシブル基板５０の本体部５１の表面に均等な圧力で押し付けられており、これにより、後述するボリューム回路を構成すると共に、操作部材３０を中立位置に弾性的に保持している。
【００２１】
フレキシブル基板５０は、図５に詳示されるように、ボリューム回路を構成する本体部５１と、本体部５１から延出したリード部５２とからなる。本体部５１は、両面印刷基板であり、前述したとおりケース１０の底板部１１の表面にインサート成形により固定されている。本体部５１の表面には、プッシュスイッチを構成するための円形の電極パターン５３，５４が中心部に位置して形成されている。電極パターン５３，５４の外周側には、４個の導電性ラバー４０に対応して４本の直線状の抵抗体パターン５５がＸ−Ｙの４方向に形成されると共に、抵抗体パターン５５に対してこれを挟むように２本の直線状の電極パターン５６，５６が平行に形成されている（図４参照）。
【００２２】
そして、各導電性ラバー４０は、図６に示すように、対応するパターン５６，５５，５６に対して各パターンに跨がり、且つ中心側の一端から所定範囲にわたり接触している。また、スナッププレート６０は、内側の電極パターン５３に被さり、外側の環状の電極パターン５４に接触している。
【００２３】
次に、本実施形態に係る多方向入力装置の機能について説明する。
【００２４】
今、操作部材３０の第１シャフト部３２を図４中のＸ（＋）方向へ傾倒操作すると、プレート部３１がＸ（＋）の側で下がり、Ｘ（−）の側で上がる。これにより、Ｘ（＋）の側に配置された導電性ラバー４０は、基板５０の対応するパターン５６，５５，５６に接近して強く押し付けられ、パターン５６，５５，５６に対する接触面積が広がる。即ち、接触端が反中心側（外周側）へ移動する。
【００２５】
その結果、抵抗体パターン５５の短絡位置が変化する。反対に、Ｘ（−）の側では、導電性ラバー４０が対応するパターン５６，５５，５６から離れ、パターン５６，５５，５６に対する接触面積が小さくなることにより、抵抗体パターン５５の短絡位置が逆方向に変化し、最終的にはパターン５６，５５，５６から離れる。
【００２６】
操作部材３０の第１シャフト部３２を図４中のＸ（−）方向へ傾倒操作した場合は、上記とは逆に、プレート部３１がＸ（−）の側で下がり、Ｘ（＋）の側で上がる。これにより、Ｘ（−）の側に配置された導電性ラバー４０は、基板５０の対応するパターン５６，５５，５６に接近して強く押し付けられ、パターン５６，５５，５６に対する接触面積が広がる。その結果、抵抗体パターン５５の短絡位置が変化する。反対に、Ｘ（＋）の側では、導電性ラバー４０が対応するパターン５６，５５，５６から離れ、パターン５６，５５，５６に対する接触面積が小さくなることにより、抵抗体パターン５５の短絡位置が逆方向に変化し、最終的にはパターン５６，５５，５６から離れる。
【００２７】
操作部材３０の第１シャフト部３２を図４中のＹ（＋）方向へ傾倒操作した場合は、プレート部３１がＹ（＋）の側で下がり、Ｙ（−）の側で上がる。これにより、Ｙ（＋）の側に配置された導電性ラバー４０は、基板５０の対応するパターン５６，５５，５６に接近して強く押し付けられ、パターン５６，５５，５６に対する接触面積が広がる。その結果、抵抗体パターン５５の短絡位置が変化する。反対に、Ｙ（−）の側では、導電性ラバー４０が対応するパターン５６，５５，５６から離れ、パターン５６，５５，５６に対する接触面積が小さくなることにより、抵抗体パターン５５の短絡位置が逆方向に変化し、最終的にはパターン５６，５５，５６から離れる。
【００２８】
操作部材３０の第１シャフト部３２を図４中のＹ（−）方向へ傾倒操作した場合は、上記とは逆に、プレート部３１がＹ（−）の側で下がり、Ｙ（＋）の側で上がる。これにより、Ｙ（−）の側に配置された導電性ラバー４０は、基板５０の対応するパターン５６，５５，５６に接近して強く押し付けられ、パターン５６，５５，５６に対する接触面積が広がる。その結果、抵抗体パターン５５の短絡位置が変化する。反対に、Ｙ（＋）の側では、導電性ラバー４０が対応するパターン５６，５５，５６から離れ、パターン５６，５５，５６に対する接触面積が小さくなることにより、抵抗体パターン５５の短絡位置が逆方向に変化し、最終的にはパターン５６，５５，５６から離れる。
【００２９】
これらの組合せにより、操作部材３０は周囲の任意方向に傾倒操作され、その操作方向及び操作量に応じたアナログ信号を出力することが可能となる。
【００３０】
本実施形態に係る多方向入力装置で注目すべき点は、４個の導電性ラバー４０が、操作部材３０の傾倒方向をＸ−Ｙ方向の水平成分に変換する１組の動作変換部材を兼ねている点である。その上、４個の導電性ラバー４０は、操作部材３０を中立位置に弾性的に保持するスプリングを兼ねると共に、ボリューム回路を構成する摺動ブラシを兼ねている。従って、本実施形態に係る多方向入力装置では、部品点数が極めて少なくなる。
【００３１】
しかも、１組の動作変換部材を兼ねる４個の導電性ラバー４０は、フレキシブル基板５０の本体部５１上に平面的に配置されており、部品点数が少ないことと相まって、多方向入力装置の小型化、特に全高抑制に著しく寄与している。
【００３２】
これに加え、導電性ラバー４０と共にボリューム回路を構成するパターン５６，５５，５６は、電極パターン５６，５６を抵抗体パターン５５の両側に平行に配置した構成になっている。このため、操作部材３０がＸ−Ｙ方向に対して斜めに操作されたとき、導電性ラバー４０がパターン５６，５５，５６に対して斜めに接触しても、一方の電極パターン５６では接触面積が増えるが、他方の電極パターン５６では接触面積が減る。また、抵抗体パターン５５は少なくともいずれかの電極パターン５６と接触状態を保ち、電極パターン５６から不用意に離れるおそれがない。これらのため、操作部材３０が斜めに操作されたときの出力バランスが良好となる。
【００３３】
操作部材３０に対する外力を除去すると、導電性ラバー４０の復元力により、操作部材３０が中立位置に自動復帰する。この状態で、操作部剤３０の第１シャフト部３２を下方に押圧すると、スナッププレート６０が変形し、プッシュスイッチを構成する電極パターン５３，５４が短絡する。即ち、本実施形態では、多方向入力装置は決定キー等に使用されるプッシュスイッチを兼ねている。
【００３４】
図７は本発明の他の実施形態に係る多方向入力装置の断面図である。
【００３５】
本発明に係る多方向入力装置では、操作部材３０の最大操作角度θを大きく一つの方法として導電性ラバー４０の厚みを大きくすることがある。しかし、導電性ラバー４０の厚みを大きくすると、装置の全高が増大する。本実施形態に係る多方向入力装置では、操作部材３０のプレート部３１とシャフト部３２，３３とを分離し、その間にラバー８０を介在させることにより、装置の全高増大を回避しつつ、操作部材３０の最大操作角度θを大きくしている。
【００３６】
即ち、操作部材３０の第１シャフト部３２及び第２シャフト部３３を構成するシャフト部材３４は、プレート部材３５の中心部を傾倒可能に貫通すると共に、中間部に鍔部３６を有しており、その鍔部３６とプレート部材３５の間に環状のラバー板からなる弾性体８０を介在させることにより、シャフト部材３４がプレート部材３５に対して弾性的に傾倒する構成になっている。これ以外の構成は上記実施形態と実質的に同一である。
【００３７】
このような構成によると、操作部材３０の全体的な傾倒動作に加えて、シャフト部材３４がプレート部材３５に対して傾倒動作を行うことにより、導電性ラバー４０の厚みを大きくせずとも、操作部材３０の最大操作角度θを大きくすることが可能となる。なお、３７はシャフト部材３４の鍔部３６及び弾性体８０を収容するために、プレート部３１の上面に設けた円形の凹部である。
【００３８】
なお、抵抗体パターン５５については、電極パターン５３，５４の外周側の４個の導電性ラバー４０に対応してＸ−Ｙの４方向に形成されるとしたが、操作部材の中心から延びる鉛直線と基板とが交わる点を中心とした放射方向の複数位置( ４カ所以上) に形成することが可能である。この場合、導電性ラバー４０は、抵抗体パターン５５に接触し得るように複数設けるようにする。また、抵抗体パターン５５は電極パターン５６，５６に挟まれているとしたが、電極パターンを抵抗体パターンで挟むようにしても良い。
【００３９】
また、基板５０については、フレキシブル基板であるとしたが、他の基板を使用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る多方向入力装置の平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線矢示図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線矢示図である。
【図４】同多方向入力装置の内部構造を透視して示す平面図である。
【図５】同多方向入力装置に使用されたフレキシブル基板の平面図である。
【図６】同多方向入力装置に内蔵された導電性ラバーと配線パターンとの位置関係を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る多方向入力装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ケース
２０  カバー
３０  操作部材
３１  プレート部
３２  第１シャフト部
３３  第２シャフト部
３４  シャフト部材
３５  プレート部材
４０  導電性ラバー
５０  フレキシブル基板
５１  本体部
５２  リード部
５３，５４，５６  電極パターン
５５  抵抗体パターン
６０  スナッププレート
７０  押圧部材
８０  弾性体
【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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