(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に第１、第２の電極を有する第１の抵抗膜と、前記第１の抵抗膜に絶縁スペーサを介して積層され、前記第１、第２の電極にそれぞれ直交する第３、第４の電極を有する第２の抵抗膜と、前記第２の抵抗膜の上方に載置され、下方に環状に突出部を形成した円形の操作体とを備え、前記突出部に対応する領域の絶縁スペーサを取り除き、前記操作体を下方に操作することにより、前記操作体を傾斜させ、前記突出部が前記第２の抵抗膜を撓ませて、前記第１の抵抗膜と第２の抵抗膜とを接触させて、前記操作体の操作位置を検出すると共に、前記操作体の中央下方に支点部を設け、前記支点部に対応する絶縁スペーサを備えたことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記第１〜第４の電極にそれぞれ駆動電圧を与えるための第１〜第４の電圧出力端子と、前記第１及び第２の抵抗膜のそれぞれに現れる電圧を入力するための第１及び第２のアナログ電圧入力端子と、前記第１の抵抗膜を所定電圧にプルアップするためのプルアップ端子とを有する制御部を設け、
前記制御部は、前記プルアップ端子を前記所定電圧にすると共に、前記第３及び第４の電圧出力端子をそれぞれローレベルとする第１のモードと、前記第１の電圧出力端子と前記第２の電圧出力端子との間、又は、前記第３の電圧出力端子と第４の電圧出力端子との間に交互に電圧を出力すると共に、前記プルアップ端子をオープンとして、前記第１及び第２のアナログ電圧入力端子に入力されたアナログ電圧値を演算処理して前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜との接触位置を検出する第２のモードに切り替えられるように構成し、
前記第１のモードのとき、前記第１のアナログ電圧入力端子に入力される電圧が変化したときに前記第２のモードに切り替え、
前記第２のモードのとき、前記第１及び第２のアナログ電圧入力端子にともに一定時間電圧が入力されないときに前記第１のモードに切り替えたことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記操作体の外周部の下方に９０度間隔に押圧部を設け、
前記各押圧部にそれぞれ対向して下方に、ドーム状の金属からなるメタルドームを設け、
前記操作体を下方に操作することにより、前記押圧部が降下して、前記メタルドームを弾性変形させるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記各メタルドームにそれぞれ対向して、下方にスイッチ要素を設け、
前記メタルドームが弾性変形したときに、前記スイッチ要素がオンになるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯電話などの携帯用電子機器の入力装置に関し、特に、キートップ（操作体）を押圧操作したときに、その押圧操作した位置を入力可能な入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、手書き文字や図形等を入力する入力装置として、図６に示すような抵抗膜を用いたタブレットが知られている。
【０００３】
このタブレットの構成は、２枚の絶縁性シート６１，６２の互いに向い合う面上に抵抗膜６１ａ，６２ａを塗布または蒸着し、これらの抵抗膜６１ａと抵抗膜６２ａとの間には、複数の絶縁性のドットスペーサ６３を設けて、抵抗膜６１ａおよび６２ａを所定の間隔に隔ている。そして、一方の抵抗膜６１ａ端部の対向する２辺には、電極６１ｂ，６１ｃが設けられており、他方の抵抗膜６２ａ端部の前記電極６１ｂ，６１ｃと直交する２辺には、電極６２ｂ，６２ｃが設けられている。
【０００４】
そして、このタブレットの押圧位置の検出方法は、図示しない制御部により、電極６１ｂ，６１ｃと電極６２ｂ，６２ｃとに交互に直流電圧が時分割的に印加され、電圧が印加されていない方の抵抗膜の電極から電圧を検知して、それぞれの方向の位置を検出するようになっている。
【０００５】
つまり、例えば、図６中のＰ点が押圧された時、そのＸ方向を検出する時は、まず、電極６２ｂに駆動電圧Ｖｃｃを、電極６２ｃに０（Ｖ）を印加する。すると、抵抗膜６２ａのＰ点での分割電圧がＰ点で接触している抵抗膜６１ａに印加され、その電圧を抵抗膜６１ａの電極６１ｂ又は６１ｃから検知することにより、その座標を求めることができる。
【０００６】
Ｙ方向を検出するときも同様に、電極６１ｂに駆動電圧Ｖｃｃを、電極６１ｃに０（Ｖ）を印加する。すると、抵抗膜６１ａのＰ点での分割電圧がＰ点で接触している抵抗膜６２ａに印加され、その電圧を抵抗膜６２ａの電極６２ｂ又は６２ｃから検知することにより、その座標を求めることができる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような入力装置では、方向を入力するときに、中心位置がわからないので、入力装置を見ながら入力しないと誤まった方向を入力してしてしまうことがあり、ブラインド入力がしにくかった。
また、絶縁性シート６２を撓ませて、抵抗膜６１ａと６２ａとを接触させて位置を入力するので、使用者には、抵抗膜６１ａと６２ａとが接触したかどうか触覚ではわかりにくく、入力したつもりでも入力されていないという誤操作をしやすかった。
【０００８】
さらに、抵抗膜６１ａと６２ａとの接触した位置を検出する回路では、制御部は、常に２つの電極間（６１ｂ−６１ｃ間、又は、６２ｂ−６２ｃ間）に抵抗膜６１ａ又は６２ａを介して電圧を印加しているので、小電流が流れ、電池の電力が消費されて、この入力装置を備えた電子機器を連続して使用できる時間が短くなっていた。
【０００９】
本発明は、前述したような問題点に鑑みてなされたもので、ブラインド入力しやすく、また、誤操作を起こしにくく、そして、電力消費の少ない、使いやすい入力装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための解決手段として本発明の入力装置は、両端に第１、第２の電極を有する第１の抵抗膜と、前記第１の抵抗膜に絶縁スペーサを介して積層され、前記第１、第２の電極にそれぞれ直交する第３、第４の電極を有する第２の抵抗膜と、前記第２の抵抗膜の上方に載置され、下方に環状に突出部を形成した円形の操作体とを備え、前記突出部に対応する領域の絶縁スペーサを取り除き、前記操作体を下方に操作することにより、前記操作体を傾斜させ、前記突出部が前記第２の抵抗膜を撓ませて、前記第１の抵抗膜と第２の抵抗膜とを接触させて、前記操作体の操作位置を検出すると共に、前記操作体の中央下方に支点部を設け、前記支点部に対応する絶縁スペーサを備えた構成とした。
【００１１】
この構成とすることにより、操作体の形状を触覚で認識でき、中心が把握できるので、ブラインドで入力しても誤った方向を入力することがなくなり、操作しやすい入力装置となる。
【００１３】
この構成とすることにより、操作体の中央を押圧しても、２箇所以上で抵抗膜同士が接触しなくなるので、誤操作を起こさない、操作しやすい入力装置となる。
【００１４】
また、前記第１〜第４の電極にそれぞれ駆動電圧を与えるための第１〜第４の電圧出力端子と、前記第１及び第２の抵抗膜のそれぞれに現れる電圧を入力するための第１及び第２のアナログ電圧入力端子と、前記第１の抵抗膜を所定電圧にプルアップするためのプルアップ端子とを有する制御部を設け、前記制御部は、前記プルアップ端子を前記所定電圧にすると共に、前記第３及び第４の電圧出力端子をそれぞれローレベルとする第１のモードと、前記第１の電圧出力端子と前記第２の電圧出力端子との間、又は、前記第３の電圧出力端子と第４の電圧出力端子との間に交互に電圧を出力すると共に、前記プルアップ端子をオープンとして、前記第１及び第２のアナログ電圧入力端子に入力されたアナログ電圧値を演算処理して前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜との接触位置を検出する第２のモードに切り替えられるように構成し、前記第１のモードのとき、前記第１のアナログ電圧入力端子に入力される電圧が変化したときに前記第２のモードに切り替え、前記第２のモードのとき、前記第１及び第２のアナログ電圧入力端子にともに一定時間電圧が入力されないときに前記第１のモードに切り替えた。
【００１５】
この構成とすることにより、制御部は、操作体が一定時間操作されていないときには第１のモードになり、抵抗膜に電圧を印加しないので、電力の消費を少なくでき、この入力装置を備えた電子機器を長時間使用することができる。
【００１６】
また、前記操作体の外周部の下方に９０度間隔に押圧部を設け、前記各押圧部にそれぞれ対向して下方に、ドーム状の金属からなるメタルドームを設け、前記操作体を下方に操作することにより、前記押圧部が降下して、前記メタルドームを弾性変形させるようにした。
この構成とすることにより、操作体を操作したときに、操作者にクリック感が伝わり、操作の確認ができるので、確実に操作することができる。
【００１７】
また、前記各メタルドームにそれぞれ対向して、下方にスイッチ要素を設け、前記メタルドームが弾性変形したときに、前記スイッチ要素がオンになるようにした。
この構成とすることにより、操作体を操作したときに、同時にスイッチ入力されるので、１度の操作で２つの入力ができ、使用者に使いやすい制御をさせることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の入力装置を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１９】
本発明の入力装置は、図１〜図２に示すように、２枚の絶縁性シート１１、１２の互いに向い合う面上に抵抗膜１１ａ，１２ａを塗布または蒸着し、これらの抵抗膜１１ａと抵抗膜１２ａとの間には、複数の絶縁性のドットスペーサ１３を設けて、抵抗膜１１ａおよび１２ａを所定の間隔に隔ている。そして、抵抗膜１１ａ端部の対向する２辺には、電極１１ｂ，１１ｃが設けられており、抵抗膜１２ａ端部の前記電極１１ｂ，１１ｃと直交する２辺には、電極１２ｂ，１２ｃが設けられている。
【００２０】
この絶縁性シート１２の上方には、キートップ（操作体）１４が載置されている。このキートップ１４は、中心部に下方に支点部１４ａが形成され、その外側に下方に環状の突出部１４ｂが形成され、外周部の下部には、９０度間隔で上下左右位置に押圧部１４ｃが形成されている。
そして、キートップ１４の外周部はケース１５によって上方への移動が規制されている。
【００２１】
このキートップ１４の支点部１４ａに対応して、絶縁性シート１１、１２間に、支点部１４ａの先端より大きいドットスペーサ１３ａが配設されており、環状の突出部１４ｂに対応した領域には、絶縁性シート１１、１２間には、図２に点線の同心円で示すように、ドットスペーサ１３は形成されずに除去してある。
また、このキートップ１４の押圧部１４ｃに対向して、図１に示すように、絶縁性シート１２の上面にはドーム状の薄い金属からなるメタルドーム１６が配設されている。
そして、このメタルドーム１６に対向して、絶縁性シート１２の下面には、上部接点１２ｄが印刷形成され、絶縁性シート１１の上面には、下部接点１１ｄが印刷形成されて、この下部接点１１ｄと上部接点１２ｄとで１組のスイッチ要素を構成している。
【００２２】
この入力装置は、初期状態においては、図１に示すように、抵抗膜１１ａと１２ａとは、間隔を空けて対峙している。
この状態において、キートップ１４の外周部を下方に押圧操作すると、キートップ１４が傾斜し、キートップ１４の突出部１４ｂが降下し、絶縁性シート１２を下方に押圧する。
すると絶縁性シート１２が撓み、抵抗膜１１ａと１２ａとが接触する。
また、キートップ１４が傾斜し、キートップ１４の押圧部１４ｃが降下することにより、メタルドーム１６が押圧部１４ｃに押圧されて弾性変形し、絶縁性シート１１の下部接点１１ｄと絶縁性シート１２の上部接点１２ｄとが接触することにより、下部接点１１ｄと上部接点１２ｄとが導通する。
【００２３】
そして、キートップ１４に加えていた荷重を解放すると、キートップ１４は、絶縁性シート１２の復元力により、元の位置に戻り、抵抗膜１１ａと１２ａとは非接触となり、また、メタルドーム１６は自身の復元力により元の形状に戻り、下部接点１１ｄと上部接点１２ｄとは非導通になる。
【００２４】
ここで、メタルドーム１６が弾性変形したとき、及び復元するときには、使用者にクリック感が伝わり、キートップ１４を操作した確認になる。
【００２５】
図３は、この入力装置のキートップ１４の操作された位置を検出する回路の回路図である。この検出回路は、電極１１ｂ（Ｙ＋）、１１ｃ（Ｙ−）を有する抵抗膜１１ａと、電極１２ｂ（Ｘ＋），１２ｃ（Ｘ−）を有する抵抗膜１２ａと、制御部（ＣＰＵ）１７から構成されている。
制御部１７は、電極１１ｂ（Ｙ＋）、１１ｃ（Ｙ−）、１２ｂ（Ｘ＋），１２ｃ（Ｘ−）にそれぞれ駆動電圧を供給するための４つの電圧出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４と、アナログ電圧が入力されるアナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２と、抵抗膜１１ａをプルアップするためのプルアップ端子ＯＵＴ５とを有している。
このアナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ１は，電極１１ｃに接続され、アナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ２は，電極１２ｃに接続され、プルアップ端子ＯＵＴ５は、プルアップ抵抗Ｒ１を介して電極１１ｂに接続されている。
【００２６】
また、制御部１７は、電圧出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２をオープンにすると共に、電圧出力端子ＯＵＴ３、ＯＵＴ４にローレベルの電圧を出力し、プルアップ端子ＯＵＴ５に所定の信号を出力するストップモード（第１のモード）と、電圧出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２との間、又は、電圧出力端子ＯＵＴ３、ＯＵＴ４との間に交互に電圧を印加し、他の電圧出力端子及びプルアップ端子ＯＵＴ５をオープンにする通常モード（第２のモード）に切り替えることができる。
そして制御部１７は、ストップモードのとき、アナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ１に入力された電圧が変化したときに通常モードに切り替わり、通常モードのとき、アナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ１及びＡ／Ｄ２に一定時間電圧が入力されないときにストップモードに切り替わるように構成されている。
【００２７】
この制御部１７は、電源がオンされると、最初は、電圧出力端子ＯＵＴ３、ＯＵＴ４にローレベルの電圧を出力し、プルアップ端子ＯＵＴ５にハイレベルの電圧を出力する。
そして、アナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ１に入力される電圧が変化するまで、他の動作を停止し待機するストップモードになる。
このとき、この検出回路は、図４に示す等価回路になり、この状態においては、抵抗膜１１ａと１２ａとの間隔が空いて非導通となっているので、プルアップ端子ＯＵＴ５からのハイレベルの電圧（図４においては、Ｖｃｃ）はほとんど消費されない。したがって、この状態では、電力を消費しないモードになっている。
【００２８】
この状態において、キートップ１４が押圧されて傾き、抵抗膜１１ａと１２ａとが接触すると、プルアップ端子ＯＵＴ５から出力されるハイレベルの電圧（Ｖｃｃ）は、プルアップ抵抗Ｒ１、抵抗膜１１ａ、抵抗膜１２ａを介して、ローレベルの電圧に落ちるので、アナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ１に入力される電圧が変化（降下）する。
【００２９】
そして、制御部１７は、このアナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ１に入力される電圧が変化すると、プルアップ端子ＯＵＴ５からの所定の電圧の出力を止めてオープンにし、電圧出力端子ＯＵＴ１、ＯＵＴ２との間、又は、電圧出力端子ＯＵＴ３、ＯＵＴ４との間に交互に電圧を印加する通常モードになる。
【００３０】
このとき、この検出回路は、図５に示す等価回路になる。
この通常モードの時の制御部１７の動作は、
（１）電圧出力端子ＯＵＴ１にハイレベルの電圧を出力すると共に、電圧出力端子ＯＵＴ２にローレベルの電圧を出力し、電圧出力端子ＯＵＴ３及びＯＵＴ４をオープンにして、アナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ２に入力されるアナログ電圧値を得る。
（２）電圧出力端子ＯＵＴ３にハイレベルの電圧を出力すると共に、電圧出力端子ＯＵＴ４にローレベルの電圧を出力し、電圧出力端子ＯＵＴ１及びＯＵＴ２をオープンにして、アナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ１に入力されるアナログ電圧値を得る。
以上の２通りの動作を順に繰り返して行っている。
【００３１】
上記の繰り返しの中で、例えば図２において、Ｐ点で抵抗膜１２ａと１１ａとが接触したとすると、制御部１７は、（１）で得られたアナログ電圧値を演算処理してＰ点のＹ座標を検出し、（２）で得られたアナログ電圧値を演算処理してＰ点のＸ座標を検出する。
【００３２】
また、抵抗膜１２ａと１１ａとが接触せず、アナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ１及びＡ／Ｄ２に、共に一定時間電圧が入力されないときには、制御部１７は、省電力のストップモードに切り替わり電力消費を低減する。
このようにして、制御部１７は、電力消費を低減しながら、キートップ１４の操作された位置を検出している。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の入力装置は、両端に第１、第２の電極を有する第１の抵抗膜と、前記第１の抵抗膜に絶縁スペーサを介して積層され、前記第１、第２の電極にそれぞれ直交する第３、第４の電極を有する第２の抵抗膜と、  前記第２の抵抗膜の上方に載置され、下方に環状に突出部を形成した円形の操作体とを備え、前記突出部に対応する領域の絶縁スペーサを取り除き、前記操作体を下方に操作することにより、前記操作体を傾斜させ、前記突出部が前記第２の抵抗膜を撓ませて、前記第１の抵抗膜と第２の抵抗膜とを接触させて、前記操作体の操作位置を検出するようにしたので、操作体の形状を触覚で認識でき、中心が把握できるので、ブラインドで入力しても誤った方向を入力することがなくなり、操作しやすい入力装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入力装置の断面図である。
【図２】本発明の入力装置の絶縁性シートの内部の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の入力装置のキートップの操作された位置を検出する回路の回路図である。
【図４】本発明の入力装置のキートップの操作された位置を検出する回路のストップモード時の等価回路図である。
【図５】本発明の入力装置のキートップの操作された位置を検出する回路の通常モード時の等価回路図である。
【図６】従来から提案されている入力装置の斜視図である。
【符号の説明】
１１、１２  絶縁性シート
１１ａ，１２ａ  抵抗膜
１１ｂ、１１ｃ、１２ｂ、１２ｃ  電極
１１ｄ、１２ｄ  スイッチ要素
１３  絶縁スペーサ
１４  弾性体（キートップ）
１４ａ  支点部
１４ｂ  突出部
１４ｃ  押圧部
１５  ケース
１６  メタルドーム
１７  制御部（ＣＰＵ）
Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２  アナログ電圧入力端子
ＯＵＴ１、ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４  電圧出力端子
ＯＵＴ５  プルアップ端子
Ｒ１  プルアップ抵抗
【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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