(57)【要約】 【課題】筐体の金属素材のような平坦な構造体である板部材を押圧するだけで、複数の入力位置からの入力を判別して入力することができる入力装置を提供すること。【解決手段】複数の入力位置４、５においてそれぞれ厚さ方向に押圧入力されると弾性変形する弾性変形領域Ｇを有する板部材２ａ、２ｂ、Ｂと、板部材Ｂの弾性変形領域Ｇの弾性変形度合いに応じて押圧入力された入力位置ＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷａ〜ＳＷｄを検出する入力位置検出手段６とを備えていることを特徴とする。【選択図】  図２
2012146125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力位置においてそれぞれ厚さ方向に押圧入力されると弾性変形する弾性変形領域を有する板部材と、
前記板部材の弾性変形領域の弾性変形度合いに応じて押圧入力された入力位置を検出する入力位置検出手段と
を備えていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記各入力位置は、前記板部材の表面側に配置されており、
前記入力位置検出手段は、前記板部材の裏面側の前記弾性変形領域にホイートストンブリッジ回路を形成するように配置された４個の歪みセンサ素子を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記板部材は、方形の対向する２辺若しくは３辺を固定支持されて弾性変形するように形成されており、
前記ホイートストンブリッジ回路は、直列接続された２個の前記歪みセンサ素子からなる２組のブリッジ素子群を並列接続し、各並列接続点から給電され、各直列接続点からそれぞれ各ブリッジ素子群の電位が出力されるように形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記各組のブリッジ素子群の相互に接続されていない２個の歪みセンサ素子が、前記板部材の固定支持された対向する２辺の対向方向中心点を中心として回転対称位置または前記中心点を通り対向方向と直交する若しくは平行な中心線に対する線対称位置に配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
【請求項５】
前記１組のブリッジ素子群の一方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と平行とさせると共に板部材の端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と直交とさせると共に板部材の端部に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の入力装置。
【請求項６】
前記１組のブリッジ素子群の一方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と平行とさせると共に板部材の端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と平行とさせると共に板部材の前記対向方向中心に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の入力装置。
【請求項７】
前記１組のブリッジ素子群の一方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と平行とさせると共に板部材の端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と平行とさせると共に板部材の端部と前記対向方向中心との中間に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の入力装置。
【請求項８】
前記１組のブリッジ素子群の一方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と４５度交差させると共に板部材の端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記一方の歪みセンサ素子と平行とさせると共に板部材の端部と前記対向方向中心との中間に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の入力装置。
【請求項９】
前記入力位置は、前記板部材の前記対向方向の両端部と中央部との３箇所または前記板部材の前記対向方向の両端部と前記対向方向の２箇所の中間部との４箇所とされている
ことを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項１０】
板部材は金属製である
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項１１】
板部材は、中空状の方体を形成する表面部材の少なくとも１つの一部または全部である
ことを特徴とする請求項１０に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報等の入力装置に係り、複数の入力位置からの入力を判別して入力するのに好適な入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の携帯電話機等の電子機器の普及に伴い、当該電子機器への情報入力用の各種の入力装置が提案されている。
【０００３】
例えば、電子機器のケースの端部およびその裏面に静電センサを配置した入力装置（特許文献１参照）や、タッチパネルの４隅に圧力センサを配置し、圧力センサからの出力によってタッチパネル上の操作位置の検出を行う入力装置（特許文献２参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０５２５５９号公報
【特許文献２】特開２００６−１２６９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の携帯電話機等の電子機器においては、その多様化が進展し、電子機器の筐体の全体または一部に金属素材が採用されるようになった。この種の電子機器においては、筐体の金属素材部分に凸部を備えない入力装置、具体的には入力部が平坦な入力装置が求められている。
【０００６】
しかしながら、前記の従来の入力装置においては、筐体の金属素材部分に採用することができない。
【０００７】
なぜならば、特許文献１に提案されている静電容量変化を検出する静電センサにおいては、静電センサの静電容量の変化がばらつくことがあるし、耐防水性が不十分であるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に提案されている圧力センサのようなメカスイッチにおいては、入力時の押圧クリックに伴い押圧方向に所定のストロークを必要とするために、このようなストロークを設けることができない平坦な構造体である筐体の金属素材部分には採用することができなかった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、筐体の金属素材のような平坦な構造体である板部材を押圧するだけで、複数の入力位置からの入力を判別して入力することができる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】
【００１０】
前記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の入力装置においては、複数の入力位置においてそれぞれ厚さ方向に押圧入力されると弾性変形する弾性変形領域を有する板部材と、前記板部材の弾性変形領域の弾性変形度合いに応じて押圧入力された入力位置を検出する入力位置検出手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第２の態様の入力装置においては、前記各入力位置は、前記板部材の表面側に配置されており、前記入力位置検出手段は、前記板部材の裏面側の前記弾性変形領域にホイートストンブリッジ回路を形成するように配置された４個の歪みセンサ素子を有していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第３の態様の入力装置においては、前記板部材は、方形の対向する２辺若しくは３辺を固定支持されて弾性変形するように形成されており、前記ホイートストンブリッジ回路は、直列接続された２個の前記歪みセンサ素子からなる２組のブリッジ素子群を並列接続し、各並列接続点から給電され、各直列接続点からそれぞれ各ブリッジ素子群の電位が出力されるように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第４の態様の入力装置においては、前記各組のブリッジ素子群の相互に接続されていない２個の歪みセンサ素子が、前記板部材の固定支持された対向する２辺の対向方向中心点を中心として回転対称位置または前記中心点を通り対向方向と直交する若しくは平行な中心線に対する線対称位置に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第５の態様の入力装置においては、前記１組のブリッジ素子群の一方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と平行とさせると共に板部材の端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と直交とさせると共に板部材の端部に配置されている  ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第６の態様の入力装置においては、前記１組のブリッジ素子群の一方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と平行とさせると共に板部材の端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と平行とさせると共に板部材の前記対向方向中心に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第７の態様の入力装置においては、前記１組のブリッジ素子群の一方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と平行とさせると共に板部材の端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と平行とさせると共に板部材の端部と前記対向方向中心との中間に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第８の態様の入力装置においては、前記１組のブリッジ素子群の一方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記板部材の前記対向方向と４５度交差させると共に板部材の端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子は、歪み検出方向を前記一方の歪みセンサ素子と平行とさせると共に板部材の端部と前記対向方向中心との中間に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第９の態様の入力装置においては、前記入力位置は、前記板部材の前記対向方向の両端部と中央部との３箇所または前記板部材の前記対向方向の両端部と前記対向方向の２箇所の中間部との４箇所とされていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の第１０の態様の入力装置においては、板部材は金属製であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第１１の態様の入力装置においては、板部材は、中空状の方体を形成する表面部材の少なくとも１つの一部または全部であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は前記のように構成されていることにより、筐体の金属素材のような平坦な構造体である板部材を押圧するだけで、複数の入力位置からの入力を判別して入力することができる入力装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の入力装置を適用した携帯電話機を示す斜視図
【図２】本発明の入力装置の１実施形態を示す分解斜視図
【図３】図２に示す実施形態の正面図
【図４】図２に示す実施形態の回路基板の拡大平面図
【図５】図２に示す入力検出手段のホイートストンブリッジ回路を示す回路図
【図６】本発明の他の実施形態を示す図２と同様の図
【図７】本発明の更に他の実施形態を示す図２と同様の図
【図８】本発明の更に他の実施形態を示す図２と同様の図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図８について説明する。
【００２４】
図１は本発明の入力装置を取り付けた携帯電話機からなる電子機器１の全体を示している。
【００２５】
この電子機器１は薄い直方体状の中空の筐体２の内部に種々の構成部材（図示せず）を内蔵するとともに、表面パネル２ａの中央部分にＬＣＤ等からなる表示器３が取り付けられ、全体が防水加工されている。筐体２は、表面パネル２ａに左右の側面パネル２ｂ、底面パネル２ｃおよび上面パネル（図示せず）を立ち上げ形成した箱状部材に裏面パネル（図示せず）によって蓋を密閉するようにして形成されている。この筐体２の箱状部材は薄金属板の絞り加工によって一体成型するとよい。
【００２６】
表面パネル２ａの表示器３の下部には表面側の入力装置４（図１の破線部分参照）が取り付られており、３個所の入力位置ＳＷ１〜ＳＷ３が配置されている。また、右側の側面パネル２ｂには側面側の入力装置５（図１の破線部分参照）が取り付られており、４個所の入力位置ＳＷａ〜ＳＷｄが配置されている。
【００２７】
両入力装置４、５を更に説明する。
【００２８】
両入力装置４、５は、図２〜図５に示すように、それぞれ同様の構造を持って形成されている。
【００２９】
図２および図３において、表面パネル２ａおよび側面パネル２ｂを、説明の便のために、方形（図２において長方形）の薄い板部材とし、その対向する２辺（長て方向に対向する２辺）を固定支持した板部材として示している。図１においては、表面パネル２ａおよび側面パネル２ｂは対向する２辺と他の１辺の３辺を固定支持されている。
【００３０】
そして、両入力装置４、５は、複数の入力位置ＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷａ〜ＳＷｄにおいてそれぞれ厚さ方向（表面側から内側向き）に押圧入力されると弾性変形する弾性変形領域Ｇを有する板部材Ｂとしての薄金属板からなる表面パネル２ａおよび側面パネル２ｂと、当該弾性変形領域Ｇの弾性変形度合いに応じて押圧入力された入力位置ＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷａ〜ＳＷｄを検出する入力位置検出手段６とによって形成されている。
【００３１】
この入力位置検出手段６は、図２、図３および図４に示すように、薄フィルム状の回路基板７に構成各部を配置するとともに、板部材Ｂの裏面側に貼りつけて形成されている。
【００３２】
また、入力位置検出手段６は、図２、図４および図５に示すように、板部材Ｂの裏面側の弾性変形領域Ｇにホイートストンブリッジ回路を形成するように４個の歪みセンサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２を配置して形成されている。
【００３３】
このホイートストンブリッジ回路は、直列接続された２個の歪みセンサ素子（ＳＡ１、ＳＡ２）と（ＳＢ１、ＳＢ２）からなる２組のブリッジ素子群を並列接続し、各並列接続点をＶＣＣとＧＮＤに接続することによって給電され、各直列接続点からそれぞれ各ブリッジ素子群の電位ＳＡ、ＳＢが出力されるように形成されている。これらのＶＣＣ、ＧＮＤ、ＳＡ、ＳＢは、制御器８に接続されている。制御器８においては、電源回路（図示せず）を通してＶＣＣとＧＮＤとによってホイートストンブリッジ回路に給電するとともに、ＣＰＵやメモリ等（図示せず）によって検出された電位ＳＡ、ＳＢの大きさに応じて入力位置ＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷａ〜ＳＷｄを判定する演算を実行して、入力情報を表示器３に出力して表示させる。
【００３４】
図３に示すように、板部材Ｂは固定支持されている対向する２辺の中心部分を表面から裏面側に押圧力Ｐをもって押圧されると、同図鎖線に示すように裏面側に両持梁状に弾性変形する。この弾性変形により、板部材Ｂの対向方向の中央部分には対向方向に伸び、対向方向の両端部分にはそれぞれ対向方向に縮むこととなる。この対向方向への伸びおよび縮みを各歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２によって検出する。
【００３５】
図４に示すように、各歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２は、各組のブリッジ素子群の相互に接続されていない２個の歪みセンサ素子（ＳＡ１とＳＢ２）と（ＳＡ２とＳＢ１）が、板部材Ｂの固定支持された対向する２辺の対向方向中心点Ｏを中心として回転対称位置に配置されている。更に、図４に示す実施形態においては、１組のブリッジ素子群の一方の歪みセンサ素子ＳＡ１とＳＢ２は、歪み検出方向を板部材Ｇの前記対向方向と平行とさせると共に板部材Ｂの端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子ＳＡ２とＳＢ１は、歪み検出方向を板部材Ｂの前記対向方向と直交とさせると共に板部材Ｂの端部に配置されている。
【００３６】
図４に示すように、歪み検出方向を板部材Ｇの前記対向方向と平行とされた一方のブリッジ素子群の歪みセンサ素子ＳＡ１とＳＢ２は、板部材Ｂの縮みを有効に検出して抵抗値が低下する。これに対し、歪み検出方向を板部材Ｂの前記対向方向と直交とされた他方の歪みセンサ素子ＳＡ２とＳＢ１は、板部材Ｂの縮みを検出しないので抵抗値が変化しない。ことより板部材Ｂの縮みおよび伸びの方向と歪センサ素子の歪み検出方向が平行若しくは傾斜している場合には、抵抗値が低下あるいは上昇するように変化し、直行している場合には抵抗値が変化しないことがわかる。また、各歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２は、入力位置と歪センサ素子との距離が近いほど抵抗値の上昇が大きい特性がある。
【００３７】
図６は各歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２の別の配置を示す他の実施形態を示している。
【００３８】
本実施形態においては、前記１組の一方のブリッジ素子群の歪みセンサ素子ＳＡ１とＳＢ２は、歪み検出方向を板部材Ｂの前記対向方向と平行とさせると共に板部材Ｂの端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子ＳＡ２とＳＢ１は、歪み検出方向を板部材Ｂの前記対向方向と平行とさせると共に板部材Ｂの対向方向中心Ｏに配置されている。
【００３９】
図７は各歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２の別の配置を示す更に他の実施形態を示している。
【００４０】
本実施形態においては、一方のブリッジ素子群の歪みセンサ素子ＳＡ１とＳＢ２は、歪み検出方向を板部材Ｂの前記対向方向と平行とさせると共に板部材Ｂの端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子ＳＡ２とＳＢ１は、歪み検出方向を板部材Ｂの前記対向方向と平行とさせると共に板部材Ｂの端部と前記対向方向中心Ｏとの中間に配置されている。
【００４１】
図８は各歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２の別の配置を示す更に他の実施形態を示している。
【００４２】
本実施形態においては、一方のブリッジ素子群の歪みセンサ素子ＳＡ１とＳＢ２は、歪み検出方向を板部材Ｂの前記対向方向と４５度交差させると共に板部材Ｂの端部に配置されており、他方の歪みセンサ素子ＳＡ２とＳＢ１は、歪み検出方向を一方の歪みセンサ素子ＳＡ１とＳＢ２と平行とさせると共に板部材Ｂの端部と前記対向方向中心との中間に配置されている。本実施形態においては、板部材Ｂの前記対向方向と直行方向の寸法が大きい場合の検出に有効である。
【００４３】
なお、各歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２の更に他の配置位置としては前記中心点Ｏを通り対向方向と直交する若しくは平行な中心線に対する線対称位置としてもよい。
【００４４】
次に、前記実施形態の作用を説明する。
【００４５】
各歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２の配置が相違する図４、６〜８に示す４種類の入力装置において、制御器８による入力位置ＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷａ〜ＳＷｄの検出判断式を、例えば次のように設定する。
【００４６】
ここでホイートストンブリッジ回路における電位ＳＡ、ＳＢの出力を、それぞれΔＳＡおよびΔＳＢとする。
【００４７】
１） ＯＮ判定については下記の通りとする。
第１に、ΔＳＡおよびΔＳＢがそれぞれある値以上をＯＮとする。
第２に、ΔＳＡ＋ΔＳＢがある値以上をＯＮとする。
このＯＮ判定により、指で押圧操作した時の加重と、携帯電話機のスイッチ部分に通常かかる加重とを明確に区別して、ＯＮの判断を行うことができる。
【００４８】
２） 入力位置の判定については下記の通りとする。
第１に、＋と−のフラグ判定をおこなう。
第２に、ΔＳＢ／ΔＳＡ≒１の場合には、中央の入力位置のＯＮと判断する。
第３に、ΔＳＢ／ΔＳＡ≒1を越えている場合には、中央より右側の入力位置のＯＮと判断する。
第４に、ΔＳＢ／ΔＳＡ≒1未満の場合には、中央より左側の入力位置のＯＮと判断する。
【００４９】
３） ３個所の入力位置ＳＷ１〜ＳＷ３の判断については、下記の通りとする。
第１に、ΔＳＡ＞ΔＳＢの場合には、呼び出しボタンＳＷ１のＯＮと判断する。
第２に、ΔＳＡ＝ΔＳＢの場合には、メニューボタンＳＷ２のＯＮと判断する。
第３に、ΔＳＡ＜ΔＳＢの場合には、電源ボタンＳＷ３のＯＮと判断する。
【００５０】
４） ４個所の「入力位置ＳＷａ〜ＳＷｄの判断については、下記の通りとする。
第１に、ΔＳＡ＞＞ΔＳＢの場合には、カメラのズーム大ボタンＳＷａのＯＮと判断する。
第２に、ΔＳＡ＞ΔＳＢの場合には、カメラのズーム小ボタンＳＷｂのＯＮと判断する。
第３に、ΔＳＡ＜ΔＳＢの場合には、音量が大ボタンＳＷｃのＯＮと判断する。
第４に、ΔＳＡ＜＜ΔＳＢの場合には、音量が小ボタンＳＷｄのＯＮと判断する。
【００５１】
前記の１）〜４）の判断は制御器８によって実行され、その結果が表示器３に表示され、操作者は情報入力が適正に実行されたか否かを正確に判断することができる。
【００５２】
本実施形態においては、筐体２の金属素材のような平坦な構造体である板部材２ａ、２ｂ、Ｂを押圧するだけで、複数の入力位置ＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷａ〜ＳＷｄからの入力を判別して入力することができる入力装置４、５を得ることができる。
【００５３】
また、入力検出手段６においてホイートストンブリッジ回路を用いるとともに、直列接続されている歪センサ素子の中間点の電位ＳＡ、ＳＢを取得して入力位置を正確に判定することができる。特に、複数の歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２の配置を工夫することにより、各歪センサ素子の抵抗値の変化を確実に取り出して、正確な位置特定をした入力位置判断を行うことができる。
【００５４】
また、入力装置４、５においては、表面側の板部材Ｂの裏面側にフィルム状に形成された入力検出手段６を貼ることによって、シームレス構造とするとともに、全部の歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２を同一部材とすることにより、各歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２の温度特性による抵抗値変化を打ち消すことができるとともに、性能を安定化させることができる。
【００５５】
また、平板状の板部材２ａ、２ｂ、Ｂを製品の筐体２に設けることにより、当該板部材Ｂが弾性変形（撓み）しやすくなり、歪センサ素子ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２の抵抗値変化が十分に得られるので、出力値の確保が可能となる等の効果が得られる。
【００５６】
なお、本発明は前記実施例に限定されず、必要に応じて変更することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  電子機器
２  筐体
２ａ  表面パネル
２ｂ  側面パネル
４、５  入力装置
６  入力検出手段
【図１】
2012146125.tif 000003
【図２】
2012146125.tif 000004
【図３】
2012146125.tif 000005
【図４】
2012146125.tif 000006
【図５】
2012146125.tif 000007
【図６】
2012146125.tif 000008
【図７】
2012146125.tif 000009
【図８】
2012146125.tif 000010