(57)【要約】【課題】主に各種電子機器の操作に用いられる多方向入力装置に関し、多様で確実な操作の可能なものを提供することを目的とする。【解決手段】操作体１２下端に係合した摺動体１４下面に装着された可動電極１７をグランドに接続すると共に、可動電極１７に所定の間隙を空けて対向配置された複数の固定電極２１を所定の間隔で配列することによって、可動電極１７に対向する複数の固定電極２１を大きな形状に形成でき、操作体１２の操作による静電容量の変化を大きくすることができるため、操作方向に加え操作量の検出も精度よく行え、多様で確実な操作の可能な多方向入力装置を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略箱型のケースと、このケースに多方向へ操作可能に装着された操作体と、この操作体下端に係合した摺動体と、この摺動体下面に装着された可動電極と、この可動電極に所定の間隙を空けて対向配置された複数の固定電極からなり、上記可動電極をグランドに接続すると共に、上記固定電極を所定の間隔で配列した多方向入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられる多方向入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むなか、これらに多方向に操作が可能な多方向入力装置を装着し、これによって機器の様々な機能の切換えを行うものが増えており、使い易く確実な操作を行えるものが求められている。
【０００３】
このような従来の多方向入力装置について、図１０を用いて説明する。
【０００４】
図１０は従来の多方向入力装置の斜視図であり、同図において、１は略箱型で絶縁樹脂製のケース、２は絶縁樹脂製の操作体で、操作体２がケース１上面に多方向へ揺動可能に装着されている。
【０００５】
また、３は複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板で、この配線基板３上面にケース１が載置されると共に、ケース１内の配線基板３上面には複数のスイッチ接点（図示せず）等が形成されて、多方向入力装置が構成されている。
【０００６】
そして、このように構成された多方向入力装置が、光透過性のタッチパネル等と共に電子機器に装着されると共に、ケース１内の複数のスイッチ接点が配線パターンやコネクタ（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。
【０００７】
以上の構成において、タッチパネル背面の液晶表示素子等の表示素子の表示を見ながら、操作体２を前後左右方向あるいはこれらの中間方向へ揺動操作すると、ケース１内の複数のスイッチ接点の電気的接離が行われ、これによって操作体２の操作方向を電子回路が検出して、機器の様々な機能の切換えが行われる。
【０００８】
つまり、例えば複数のメニュー等がタッチパネル背面の表示素子に表示された状態で、操作体２を様々な方向へ揺動操作すると、これを電子回路が検出し、表示素子に表示されたカーソルやポインタ等が操作した方向へ移動して、所望のメニューの選択等が行われるように構成されているものであった。
【０００９】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３２５８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の多方向入力装置においては、ケース１内の複数のスイッチ接点の電気的接離によって、操作体２の操作方向を検出しているため、多くのスイッチ接点が必要となり、構成も複雑になると共に、操作体２がどれだけ揺動操作されたかという、操作量を精度よく検出することは困難であるという課題があった。
【００１２】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、操作方向と操作量の検出が行え、多様で確実な操作の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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、多方向へ操作可能な操作体下端に係合した摺動体下面に装着された、可動電極をグランドに接続すると共に、可動電極に所定の間隙を空けて対向配置された、複数の固定電極を所定の間隔で配列して多方向入力装置を構成したものであり、可動電極をグランドに接続することで、可動電極に対向する複数の固定電極を大きな形状に形成でき、操作体の操作による静電容量の変化を大きくすることができるため、操作方向に加え操作量の検出も精度よく行え、多様で確実な操作の可能な多方向入力装置を得ることができるという作用を有するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、多様で確実な操作の可能な多方向入力装置を実現することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態による多方向入力装置の断面図
【図２】同分解斜視図
【図３】同斜視図
【図４】同斜視図
【図５】同断面図
【図６】同部分平面図
【図７】同部分分解斜視図
【図８】同部分分解斜視図
【図９】同部分分解斜視図
【図１０】従来の多方向入力装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図９を用いて説明する。
【００１７】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による多方向入力装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１は略箱型で下面開口のＡＢＳやポリブチレンテレフタレート等の絶縁樹脂製のケース、１２はポリオキシメチレンやＡＢＳ等の絶縁樹脂製の操作体で、操作体１２下方が上面中央の挿通孔からケース１１内に挿入されている。
【００１８】
そして、１３は略円筒状で絶縁樹脂製の揺動体で、揺動体１３外周の支点軸がケース１１の支持孔に挿入されて、揺動体１３がケース１１に左右方向へ揺動可能に係止されると共に、操作体１２外周の支点軸が揺動体１３の支持孔に挿入されて、操作体１２が揺動体１３に前後方向へ揺動可能に係止されることで、操作体１２がケース１１に対して多方向へ揺動操作可能に装着されている。
【００１９】
また、１４は絶縁樹脂製の摺動体、１５は略リング状で絶縁樹脂製の保持体で、保持体１５が摺動体１４下面に係止されると共に、摺動体１４中央の貫通孔には操作体１２下端が挿入係合されている。
【００２０】
さらに、１６は鋼線製のばねで、コイル状に巻回され略リング状に形成されると共に、このばね１６の内周がケース１１下面の爪部と摺動体１４外周に当接して、摺動体１４や操作体１２が中央位置に保持されている。
【００２１】
また、１７は略円板状で銅合金や鋼板製の可動電極、１８はポリエチレンテレフタレート等のフィルム状のスペーサで、スペーサ１８の上下面に塗布されたアクリルやゴム等の接着剤によって、可動電極１７が保持体１５下面に貼付されている。
【００２２】
そして、１９は銅合金や鋼板製のグランド板で、摺動体１４下方の保持体１５との間に配置されると共に、このグランド板１９下面に可動電極１７上面外周が、やや撓んだ状態で弾接している。
【００２３】
さらに、２０は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、この上下面には銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が設けられると共に、配線基板２０上面には所定の間隔で放射状に配列された、略扇状で銅合金等の四つの固定電極２１が形成されている。
【００２４】
そして、２２は厚さ１０〜５０μｍ前後でポリエチレンやテフロン（登録商標）等のシートで、四つの固定電極２１を覆うように配線基板２０上面に貼付されると共に、このシート２２上に可動電極１７が載置され、これによって固定電極２１と可動電極１７が所定の間隙を空けて対向配置されている。
【００２５】
また、２３は銅合金や鋼板製のシールド板で、摺動体１４や保持体１５、可動電極１７等を覆うように配線基板２０上面に載置され、下端が半田付け等によって配線パターンに接続されると共に、上面の貫通孔にはケース１１下面の爪部が挿入され、内側壁にはグランド板１９外周がやや撓んだ状態で弾接している。
【００２６】
つまり、可動電極１７上面外周がグランド板１９下面に弾接すると共に、このグランド板１９外周がシールド板２３に弾接し、シールド板２３が配線パターンに接続されることで、可動電極１７がグランド板１９とシールド板２３を介して、グランドに接続された構成となっている。
【００２７】
さらに、２４は制御手段で、配線基板２０に実装されたマイコン等によって形成されると共に、この制御手段２４が配線パターンを介して四つの固定電極２１に接続されている。
【００２８】
また、２５はフレキ基板で、ポリエチレンテレフタレートやポリイミド等のフィルムの片面または上下面には、銅箔や銀、カーボン等の複数の導電パターンが形成されると共に、この導電パターンの一端が、エポキシやアクリル、ポリエステル等の合成樹脂内に、ニッケルや樹脂等に金メッキを施した複数の導電粒子を分散した異方導電接着剤等によって、配線基板２０の配線パターンに接続されている。
【００２９】
そして、配線基板２０が下面開口部を覆うように、ねじ（図示せず）等によってケース１１下面に取り付けられ、フレキ基板２５の他端が外方へ延出して、多方向入力装置が構成されている。
【００３０】
なお、このような多方向入力装置を製作する際には、図３（ａ）の斜視図に示すように、先ず摺動体１４と保持体１５を、グランド板１９を間に挟んで係止した後、スペーサ１８を介して保持体１５に可動電極１７を貼付して、図３（ｂ）に示すような、ユニット体３０を作製する。
【００３１】
そして、次に、図４（ａ）の斜視図に示すように、上面にケース１１と同様の爪部３１Ａが形成された治工具３１に、シールド板２３とばね１６を載置した後、図４（ｂ）に示すように、この上からユニット体３０を組み立てる。
【００３２】
さらに、これを治工具３１から取り外した後、この上下に、シート２２や制御手段２４、フレキ基板２５が貼付装着された配線基板２０と、操作体１２や揺動体１３が組み込まれたケース１１を組み立てて、多方向入力装置が完成する。
【００３３】
つまり、配線基板２０とケース１１のブロック以外の部品を、治工具３１を用いて組み立て、これに配線基板２０とケース１１のブロックを組み合わせることで、比較的容易に多方向入力装置の製作を行えるようになっている。
【００３４】
そして、このように構成された多方向入力装置が、光透過性のタッチパネル等と共に電子機器に装着されると共に、外方へ延出したフレキ基板２５の他端がコネクタ（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に接続されて、制御手段２４や固定電極２１が電子回路に電気的に接続される。
【００３５】
以上の構成において、タッチパネル背面の液晶表示素子等の表示素子の表示を見ながら、固定電極２１に所定の電圧が印加された状態で、操作体１２を手で所定方向、例えば図５の断面図に示すように、右方向へ揺動操作すると、操作体１２下端が左方向へ揺動して、これが中央の貫通孔に係合した摺動体１４が、外周に当接したばね１６を撓めながら左方向へ移動する。
【００３６】
このため、摺動体１４下面の保持体１５と可動電極１７もシート２２上を左方向へ摺動し、略円板状の可動電極１７と配線基板２０上面に放射状に配列された、略扇状の四つの固定電極２１との対向する面積が変化する。
【００３７】
つまり、図６（ａ）の部分平面図に示すように、操作体１２が操作されず可動電極１７が中央位置にある場合には、四つの固定電極２１Ａや２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄと可動電極１７の対向する面積、すなわち上下に重なる面積は均等であるが、図６（ｂ）や図６（ｃ）に示すように、可動電極１７が左方向へ摺動するに伴って、これが変化し、左側の固定電極２１Ａと２１Ｂは可動電極１７と対向する面積が大きく、右側の固定電極２１Ｃと２１Ｄは面積が小さくなっていく。
【００３８】
したがって、可動電極１７と四つの固定電極２１の間の静電容量の値が変化し、対向面積の大きな固定電極２１Ａと２１Ｂの静電容量は大きくなり、対向面積の小さな固定電極２１Ｃと２１Ｄの静電容量は小さくなる。
【００３９】
なお、この時、操作体１２を前方向に揺動操作し、可動電極１７が後方向へ摺動した場合には、図６（ｄ）に示すように、固定電極２１Ａと２１Ｃが可動電極１７との対向面積が増えて静電容量が大きくなり、固定電極２１Ｂと２１Ｄは対向面積が減って静電容量が小さくなる。
【００４０】
また、操作体１２を上記の右方向と前方向の中間の右前方向に揺動操作し、可動電極１７が左後方向へ摺動した場合には、図６（ｅ）に示すように、可動電極１７との対向面積は固定電極２１Ａが最も大きく、次が固定電極２１Ｂと２１Ｃで、固定電極２１Ｄが最も小さくなり、各々この対向面積に応じた静電容量値となる。
【００４１】
そして、この四つの固定電極２１の静電容量の変化によって、制御手段２４が操作体１２の操作方向と、どれだけ揺動操作されたかという、操作量を検出して、所定の信号が電子回路へ出力され、機器の様々な機能の切換えが行われる。
【００４２】
なお、操作体１２から手を離し操作力を解除すると、内周がケース１１下面の爪部と摺動体１４外周に当接し、操作方向とは逆方向へ移動した摺動体１４によって撓められた、ばね１６の弾性復帰力によって摺動体１４が中央位置に戻り、操作体１２も元の中央位置に復帰する。
【００４３】
つまり、例えば複数のメニュー等がタッチパネル背面の表示素子に表示された状態で、操作体１２を様々な方向へ揺動操作すると、この操作体１２の操作方向と操作量を制御手段２４が検出し、所定の信号を電子回路へ出力することで、表示素子に表示されたカーソルやポインタ等が操作した方向へ操作した分だけ移動して、所望のメニューの選択等が行われるように構成されている。
【００４４】
そして、この時、摺動体１４下方にグランド板１９を設け、このグランド板１９に略円板状の可動電極１７を弾接させると共に、固定電極２１を所定の間隔で放射状に配列することによって、複数の固定電極２１を略扇状の大きな形状に形成し、操作体１２の操作に応じて摺動する可動電極１７との対向面積を大きくすることができるため、静電容量の変化も大きなものとなり、操作体１２の操作方向と操作量の検出を精度よく行えるようになっている。
【００４５】
すなわち、例えば複数の固定電極２１の間に、略扇状の複数のグランド電極を放射状に配列した場合には、このグランド電極の分だけ固定電極２１の形状が小さなものとなってしまうが、本発明においては、可動電極１７が弾接したグランド板１９、及びこのグランド板１９が弾接し、配線基板２０の配線パターンに接続されたシールド板２３によって、可動電極１７がグランドに接続されているため、上記のように固定電極２１を、大きな面積の四つの固定電極２１Ａと２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄに形成することができる。
【００４６】
つまり、グランド板１９を設け、このグランド板１９に可動電極１７を弾接させて、可動電極１７をグランドに接続することで、放射状に配列された略扇状の複数の固定電極２１を大きな形状に形成し、略円板状の可動電極１７との対向面積、及び操作体１２の操作による静電容量の変化を大きくすることができるため、操作体１２の操作方向の検出に加え、操作量の検出も精度よく行うことが可能なように構成されている。
【００４７】
さらに、配線基板２０上面に固定電極２１を覆うようにシート２２を貼付し、このシート２２上に可動電極１７を載置して摺動させることで、操作体１２の操作に応じた可動電極１７の摺動が、シート２２によって引っ掛かり感等がなく滑らかに行われるため、操作体１２の操作感触を良好なものとすることができる。
【００４８】
なお、以上の説明では、配線基板２０にマイコン等によって制御手段２４を形成し、この制御手段２４が操作体１２の操作による、固定電極２１の静電容量の変化を検出する構成について説明したが、複数の固定電極２１を直接機器の電子回路に接続し、電子回路のマイコンが操作体１２の操作方向と操作量の検出を行う構成としても、本発明の実施は可能である。
【００４９】
また、摺動体１４下方のグランド板１９下面に、可動電極１７上面外周を弾接させてグランドに接続する構成について説明したが、図７の部分分解斜視図に示すように、グランド板１９と可動電極１７Ａの間に、鋼線等が螺旋状に巻回されたばね２７を設け、このばね２７をやや撓んだ状態でグランド板１９下面と可動電極１７Ａに弾接させて、可動電極１７Ａをグランドに接続する構成としてもよい。
【００５０】
さらに、図８の部分分解斜視図に示すように、グランド板１９に代えて、配線基板２０上面に複数の固定電極２１を囲むように、略リング状のグランド電極２８を設けると共に、固定電極２１を覆うようにシート２２Ａを貼付し、可動電極１７Ｂの下面外周をグランド電極２８に弾接させて、可動電極１７Ｂをグランドに接続する構成としても、本発明の実施は可能である。
【００５１】
また、可動電極１７に所定の間隙を空けて対向配置された複数の固定電極２１を、略扇状で所定の間隔で放射状に配列した構成について説明したが、略扇状以外にも略矩形状や略三角形状等、様々な形状に形成した構成としてもよい。
【００５２】
さらに、図９の部分分解斜視図に示すように、略ドーム状でゴムやエラストマー等のカバー２９を設け、この上端開口孔を操作体１２の中間部外周に圧接させると共に、カバー２９でケース１１全体を覆うように形成することで、防水性や防塵性を高め、より確実な操作が可能な多方向入力装置とすることができる。
【００５３】
このように本実施の形態によれば、操作体１２下端に係合した摺動体１４下面に装着された可動電極１７をグランドに接続すると共に、可動電極１７に所定の間隙を空けて対向配置された複数の固定電極２１を所定の間隔で配列することによって、可動電極１７に対向する複数の固定電極２１を大きな形状に形成でき、操作体１２の操作による静電容量の変化を大きくすることができるため、操作方向に加え操作量の検出も精度よく行え、多様で確実な操作の可能な多方向入力装置を得ることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明による多方向入力装置は、多様で確実な操作の可能なものを実現することができるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１１  ケース
１２  操作体
１３  揺動体
１４  摺動体
１５  保持体
１６  ばね
１７、１７Ａ、１７Ｂ  可動電極
１８  スペーサ
１９  グランド板
２０  配線基板
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ  固定電極
２２、２２Ａ  シート
２３  シールド板
２４  制御手段
２５  フレキ基板
２７  ばね
２８  グランド電極
２９  カバー
３０  ユニット体
３１  治工具
３１Ａ  爪部
【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】
2013131360.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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