(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板上に周縁部が支持されて配置された弾性板が操作子の操作により押圧されて変形する構造とされ、その操作子の操作方向及び操作量を上記弾性板の上記ベース板との対向面に、上記操作子の中心軸回りに配列して設けた複数の歪検知体によって検出する構造とされた多方向入力装置であって、  上記弾性板はプリント基板とされて上記ベース板に立てられた複数の金属製ポストによって周縁部が支持され、
上記弾性板に上記各歪検知体から導出されて形成された導出端子と、それら導出端子と対応して上記ベース板に形成された接続端子とがそれぞれ上記ポストを介して導通されており、
上記操作子は上記弾性板を囲んで上記ベース板上に配置された枠部と、その枠部の内周上端から立ち上げられたスカート部と、そのスカート部に全周が支持されて上記弾性板上に位置された円形操作部と、その操作部の内面に突出されて上記弾性板に対向された円形押圧部とよりなり、
上記操作部の周辺部を押下操作することにより、上記中心軸に対するその操作位置の方向に対応して上記スカート部が座屈して上記押圧部が上記弾性板を押圧する構造とされていることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項２】
請求項１記載の多方向入力装置において、
上記押圧部の中心に押圧突起が突出形成され、
上記ベース板上に一対の固定接点とドーム状可動接点とよりなるスイッチが設けられ、
上記押圧突起は上記弾性板に形成された貫通孔を挿通して上記ドーム状可動接点上に位置され、
上記操作部の中央を押下操作することにより、上記スイッチが作動する構造とされていることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項３】
請求項１記載の多方向入力装置において、
上記ベース板上に光源が設けられ、
上記弾性板が透光性を有するものとされて、上記操作子が上記光源により照光される構造とされていることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項４】
ベース板上に周縁部が支持されて配置された弾性板が操作子の操作により押圧されて変形する構造とされ、その操作子の操作方向及び操作量を上記弾性板の上記ベース板との対向面に、上記操作子の中心軸回りに配列して設けた複数の歪検知体によって検出する構造とされた多方向入力装置であって、 上記弾性板は金属板とされて、その周縁部に折り曲げ形成された脚部を介して上記ベース板上に配置され、
上記複数の歪検知体及び一対の固定接点がパターン形成され、かつ上記弾性板に形成された貫通孔に対応する孔を有するフレキシブルプリント配線板が折り曲げられて上記弾性板とベース板との互いの対向面に固定配置され、
上記ベース板上に上記一対の固定接点とドーム状可動接点とよりなるスイッチが設けられ、
上記操作子は上記弾性板を囲んで上記ベース板上に配置された枠部と、その枠部の内周上端から立ち上げられたスカート部と、そのスカート部に全周が支持されて上記弾性板上に位置された円形操作部と、その操作部の内面に突出されて上記弾性板に対向された円形押圧部と、その押圧部の中心に突出形成された押圧突起とよりなり、
上記押圧突起は上記貫通孔及び上記孔を挿通して上記ドーム状可動接点上に位置され、
上記操作部の中央を押下操作することにより、上記スイッチが作動する構造とされ、
上記操作部の周辺部を押下操作することにより、上記中心軸に対するその操作位置の方向に対応して上記スカート部が座屈して上記押圧部が上記弾性板を押圧する構造とされていることを特徴とする多方向入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は表示面上のカーソルの移動操作に用いられる多方向入力装置に関し、特に操作子の操作方向及び操作量の検出に歪検知体を用いる多方向入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来提案されているこの種の多方向入力装置の構成の一例を示したものであり、この例では多方向入力装置は弾性板１１と操作子１２とベース板１３と弾性板１１に設けられた複数の歪検知体１４とによって構成されている。
弾性板１１の中央には取り付け孔１５が形成されており、この取り付け孔１５を囲んで下面側に複数の歪検知体１４が配列形成されている。これら歪検知体１４は抵抗体よりなり、圧縮や引張りによって歪が加わることにより、その抵抗値が変化するもので、カーボンペーストや銀ペーストの印刷によって形成されている。
【０００３】
歪検知体１４は図１０では２つしか見えないが、円周上に９０°間隔で配列されて４つ形成されている。なお、弾性板１１の下面の周縁部にはこれら歪検知体１４からそれぞれ導出された導出端子１６が形成されている。
操作子１２は下端側にフランジ１２ａを有し、さらにその先にカシメ部１２ｂを備えており、このカシメ部１２ｂが弾性板１１の取り付け孔１５に挿通され、先端がカシメられることによって弾性板１１に取り付け固定される。
ベース板１３は弾性板１１の下面に形成されている４つの歪検知体１４を包含する大きさの孔１７を有しており、この孔１７に４つの歪検知体１４が臨むように配置されて、弾性板１１がベース板１３上に搭載される。
【０００４】
ベース板１３の、弾性板１１の各導出端子１６と対応する位置には接続端子１８が形成されており、これら接続端子１８と導出端子１６が互いに半田接続されることにより、それらが電気的に接続されると共に、弾性板１１とベース板１３とが互いに機械的に固定される。なお、ベース板１３の一端縁には各接続端子１８と接続された入出力端子１９が形成されている。
上記のような構成とされた多方向入力装置は、操作子１２に、それを傾倒させる方向に力を加えて操作すると、そのフランジ１２ａによって弾性板１１が押圧されて変形し、その操作方向（力を加えた方向）の歪検知体１４に歪が加わり、その抵抗値が変化する。従って、入出力端子１９を介して各歪検知体１４の抵抗値変化を検出することにより、操作子１２の操作方向と操作量（加えた力の大きさ）を検出することができる。なお、弾性板１１は押圧が解除されると、元の状態に復帰する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような抵抗体よりなる歪検知体１４を用いる、いわゆる歪抵抗方式の多方向入力装置は、所望の方向に傾倒させるように操作子１２に力を加えることによって操作されるものの、操作子１２はほとんど動かず、操作子１２に加えられた力の大きさと方向によって動作するものとなっており、操作子１２の可動範囲は非常にわずかなものとなっている。
従って、例えばジョイスティックやマウス等に慣れた者にとっては適度な操作感が得られないため、違和感を感じ、その点で使い勝手が良いとは言えないものとなっていた。
【０００６】
この発明の目的はこの問題に鑑み、歪抵抗方式の多方向入力装置において、適度な操作感が得られるようにした多方向入力装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、ベース板上に周縁部が支持されて配置された弾性板が操作子の操作により押圧されて変形する構造とされ、その操作子の操作方向及び操作量を弾性板のベース板との対向面に、操作子の中心軸回りに配列して設けた複数の歪検知体によって検出する構造とされた多方向入力装置において、
弾性板はプリント基板とされてベース板に立てられた複数の金属製ポストによって周縁部が支持され、弾性板に各歪検知体から導出されて形成された導出端子と、それら導出端子と対応してベース板に形成された接続端子とがそれぞれ上記ポストを介して導通されており、操作子を弾性板を囲んでベース板上に配置された枠部と、その枠部の内周上端から立ち上げられたスカート部と、そのスカート部に全周が支持されて弾性板上に位置された円形操作部と、その操作部の内面に突出されて弾性板に対向された円形押圧部とよりなるものとし、操作部の周辺部を押下操作することにより、上記中心軸に対するその操作位置の方向に対応してスカート部が座屈して押圧部が弾性板を押圧する構造とする。
【０００８】
請求項２の発明では請求項１の発明において、押圧部の中心に押圧突起が突出形成され、ベース板上に一対の固定接点とドーム状可動接点とよりなるスイッチが設けられ、押圧突起は弾性板に形成された貫通孔を挿通してドーム状可動接点上に位置され、操作部の中央を押下操作することにより、上記スイッチが作動する構造とされる。
請求項３の発明では請求項１の発明において、ベース板上に光源が設けられ、弾性板が透光性を有するものとされて、操作子が光源により照光される構造とされる。
【０００９】
請求項４の発明によれば、ベース板上に周縁部が支持されて配置された弾性板が操作子の操作により押圧されて変形する構造とされ、その操作子の操作方向及び操作量を弾性板のベース板との対向面に、操作子の中心軸回りに配列して設けた複数の歪検知体によって検出する構造とされた多方向入力装置において、
弾性板が金属板とされて、その周縁部に折り曲げ形成された脚部を介してベース板上に配置され、上記複数の歪検知体及び一対の固定接点がパターン形成され、かつ弾性板に形成された貫通孔に対応する孔を有するフレキシブルプリント配線板が折り曲げられて弾性板とベース板との互いの対向面に固定配置され、ベース板上に上記一対の固定接点とドーム状可動接点とよりなるスイッチが設けられ、操作子は弾性板を囲んでベース板上に配置された枠部と、その枠部の内周上端から立ち上げられたスカート部と、そのスカート部に全周が支持されて弾性板上に位置された円形操作部と、その操作部の内面に突出されて弾性板に対向された円形押圧部と、その押圧部の中心に突出形成された押圧突起とよりなり、押圧突起は上記貫通孔及び上記孔を挿通してドーム状可動接点上に位置され、操作部の中央を押下操作することにより、上記スイッチが作動する構造とし、操作部の周辺部を押下操作することにより、上記中心軸に対するその操作位置の方向に対応してスカート部が座屈して押圧部が弾性板を押圧する構造とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明の一実施例を示したものであり、図２はそれを各部に分解して示したものである。この例では多方向入力装置は図２に示したように、弾性板２０，ベース板３０，ポスト４０，ドーム状可動接点５０，粘着テープ６０及び操作子７０の６つ（６種）の部品によって構成されている。まず、図２を参照して各部の構成について説明する。
【００１１】
弾性板２０はこの例ではガラスエポキシ基板等のプリント基板よりなり、正方形の各角が丸められた形状とされて、その中央には貫通孔２１が形成されている。弾性板２０の下面２０ｂには貫通孔２１を囲む円周上に歪検知体２２が配列形成されており、この例では４つの歪検知体２２が９０°間隔で形成されている。これら歪検知体２２は図１０における歪検知体１４と同様、カーボンペーストや銀ペーストの印刷によって形成された抵抗体とされ、圧縮や引張りによって歪が加わることにより、その抵抗値が変化するものとされる。
【００１２】
弾性板２０の周縁各角部には取り付け孔２３が貫通形成され、下面２０ｂにはこれら４つの取り付け孔２３の回りに歪検知体２２から導出された導出端子２４がそれぞれ形成されている。図中、２５は歪検知体２２と導出端子２４とを接続するために配設された導体パターンを示す。
べース板３０はこの例では弾性板２０と同様、プリント基板よりなり、弾性板２０の各取り付け孔２３と対応する位置には取り付け孔３１が貫通形成されている。べース板３０の上面３０ａの各取り付け孔３１の回りには接続端子３２が形成され、これら接続端子３２はべース板３０の端縁に形成されている入出力端子３３とそれぞれ接続されている。
【００１３】
一方、べース板３０の上面３０ａの中央には円形電極とそれを囲むリング状電極とよりなる一対の固定接点３４，３５が形成されており、これら固定接点３４，３５は導体パターン３６を介してベース板３０の端縁に形成されている端子３７とそれぞれ接続されている。
ポスト４０は金属製とされ、その両端部には弾性板２０の取り付け孔２３及びベース板３０の取り付け孔３１にそれぞれ嵌合し、かつ先端がカシメられる小径のカシメ部４１が設けられている。
【００１４】
ドーム状可動接点５０は弾性金属板がドーム状に加工されたもので、ベース板３０に形成されている一対の固定接点３４，３５と共にスイッチを構成する。
粘着テープ６０は片面に粘着剤を有するもので、ドーム状可動接点５０をベース板３０上に位置決め固定するために使用される。
一方、操作子７０は図１及び２に示したように、枠部７１と、その枠部７１の内周上端から立ち上げられた薄肉のスカート部７２と、そのスカート部７２に全周が支持された円形の操作部７３と、その操作部７３の内面に突出された円形の押圧部７４とを備え、さらに押圧部７４の中心に押圧突起７５が突出形成されたものとされる。
【００１５】
この操作子７０は例えばシリコーンラバーやエラストマー等の材料で成形されたものとされ、柔軟性を有するものとされる。なお、枠部７１の下面には位置決め用の軸部７６が所要数突出形成されている。
次に、各部の組み立てについて説明する。
まず、ベース板３０の一対の固定接点３４，３５上にドーム状可動接点５０を図１に示したように配置し、ドーム状可動接点５０を覆うように粘着テープ６０を配置してドーム状可動接点５０をベース板３０に固定する。
【００１６】
次に、ベース板３０の各取り付け孔３１にポスト４０の一端側のカシメ部４１を嵌め込み、それらポスト４０の他端側のカシメ部４１を弾性板２０の取り付け孔２３に嵌め込んで、両カシメ部４１の先端を図１に示したようにカシメる。
これにより、弾性板２０はベース板３０に立てられた４本のポストによって周縁部が支持されてベース板３０上に配置固定され、その歪検知体２２が形成されている下面２０ｂがベース板３０の上面３０ａと所定量離間されて対向される。また、弾性板２０に形成されている４つの導出端子２４とベース板３０に形成されている４つの接続端子３２はこれらポスト４０を介してそれぞれ電気的に接続される。
【００１７】
次に、操作子７０を取り付ける。操作子７０の枠部７１は弾性板２０を囲んでベース板３０上に配置固定され、この際、軸部７６がベース板３０に設けられている位置決め孔３８に嵌め込まれて位置決めされる。なお、操作子７０は枠部７１の下面が例えばベース板３０に接着されてベース板３０に固定される。
上記のように取り付けられた操作子７０は、その操作部７３が弾性板２０上に位置し、押圧部７４が弾性板２０と所定量離間して対向した状態となる。また、操作子７０の中心軸は弾性板２０の貫通孔２１の中心と一致しており、押圧突起７５は貫通孔２１を挿通してドーム状可動接点５０上に位置し、粘着テープ６０を介してドーム状可動接点５０と当接した状態となる。
【００１８】
上記のような構成とされた多方向入力装置は、操作子７０の円形をなす操作部７３の周辺部を押下操作すると、中心軸に対するその操作位置の方向に対応してスカート部７２の一部が座屈し、これにより操作部７３と共に押圧部７４が傾いて押し込まれ、押圧部７４の押し込まれた先端が弾性板２０を押圧するものとなる。
図３Ｂはこの様子を示したものであり、この例では操作部７３の右側が押下されたものとなっている。
【００１９】
弾性板２０は上記のようにして押圧されることにより変形し、操作子７０の中心軸回りに配列されている歪検知体２２に歪が加わってその抵抗値が変化する。従って、各歪検知体２２の抵抗値変化を入出力端子３３を介して検出することにより、操作子７０の操作方向及び操作量を検出することができる。
図４は図３Ａに示したように４つの歪検知体２２をＲ1 〜Ｒ4 とした時の、この多方向入力装置の等価回路図を示したものであり、中央に位置するスイッチも合わせて示している。
【００２０】
一方、図５はこの図４に示した回路構成において、図３Ｂに示したように操作部７３の右側が押下され、Ｒ3 に歪（伸び）が加わった時の出力特性を示したものであり、押圧力に応じて、つまりＲ3 の歪に応じてＸ出力は変化する。なお、Ｒ1 ，Ｒ2 , Ｒ4 の歪は少ない。
一方、操作部７３の中央を押下操作すると、図６に示したようにスカート部７２全体が座屈して操作部７３が傾くことなく、つまり弾性板２０とほぼ平行状態を保って押し込まれ、これにより押圧突起７５がドーム状可動接点５０を押圧して反転させる。一対の固定接点３４，３５はドーム状可動接点５０によって導通され、スイッチがＯＮとなる（作動する）。なお、操作部７３への押圧を解除すると、スカート部７２は元の状態に復元する。
【００２１】
上述したように、この例では操作方向に応じて操作部７３の周辺部を押下操作すると、スカート部７２が座屈して歪検知体２２が設けられている弾性板２０が押圧されるものとなっており、よってこのスカート部７２の座屈によって適度な操作感が得られるものとなっている。
また、操作部７３の中央を押下操作することにより、スイッチをＯＮ／ＯＦＦ操作することができ、カーソルの移動操作に加えて、スイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作も行えるものとなっている。なお、スイッチは必要に応じて設けられる。
【００２２】
図７はスイッチのない多方向入力装置を示したものであり、この例では押圧突起７５は不要となる。
一方、図８は一対の固定接点３４，３５とドーム状可動接点５０とよりなるスイッチをベース板３０上に設ける代りに、ベース板３０上に光源８０を実装した例を示したものであり、このように光源８０を実装することによって操作子７０を照光することができる。
光源８０には例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられる。また、弾性板２０は透光性を有するものとされる。このような弾性板２０の材料としては例えばガラスエポキシ材が使用される。
【００２３】
図９は弾性板２０を金属板とし、かつベース板３０も同様に金属板とし、一枚のフレキシブルプリント配線板（以下、ＦＰＣと言う。）９０を折り曲げ配置して、図１と同様のスイッチ付多方向入力装置を構成した例を示したものであり、図１及び２と対応する部分には同一符号を付してある。
この例では金属板よりなる弾性板２０はその周縁各角部に折り曲げ形成された脚部２６を有するものとされ、これら脚部２６を介してベース板３０上に搭載されている。なお、脚部２６はベース板３０に例えば溶接されて固定される。
【００２４】
ＦＰＣ９０はその一端側に弾性板２０の貫通孔２１に対応する孔９１が形成されており、この孔９１が弾性板２０の貫通孔２１に合致されて一端部が弾性板２０の下面２０ｂに接着固定される。この接着固定された一端部に続く部分は図９に示したように折り曲げられてベース板３０の上面３０ａ上に位置された後、ベース板３０の側方へ導出されており、図には示していないが導出された他端側が外部接続用の端子部とされる。なお、ＦＰＣ９０のベース板３０上に位置する部分はベース板３０に接着固定される。
【００２５】
上記のように配置されたＦＰＣ９０には抵抗体よりなる４つの歪検知体２２がパターン形成され、またベース板３０上に位置する部分には図１と同様に一対の固定接点３４，３５がパターン形成されている。これら歪検知体２２及び固定接点３４，３５は所要の配線パターン（図示せず）を介して端子部に形成されている端子（入出力端子）と接続されている。なお、一対の固定接点３４，３５上には粘着テープ６０で固定されてドーム状可動接点５０が配置される。
この図９に示した構成によれば、歪検知体２２や固定接点３４，３５等の所要のパターン及び接続用の配線はすべて一枚のＦＰＣ９０に形成されており、また図１において、弾性板２０をベース板３０上に対向配置するために必要としたポスト４０は不要となるため、これらの点で構造の簡易化を図ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば複数の歪検知体を使用し、操作子の操作方向及び操作量をそれら歪検知体によって検出する構造とされた多方向入力装置において、操作子の押下（押圧）操作される円形操作部がスカート部によって支持され、操作時にそのスカート部が座屈する構造とされているため、適度な操作感を得ることができる。
従って、従来の操作子がほとんど動かない、この種の歪抵抗方式の多方向入力装置に比し、操作感触に優れ、その点で使い勝手の良い多方向入力装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項２の発明の一実施例を示す断面図。
【図２】図１の分解斜視図。
【図３】Ａは図１の一部省略した平面図、Ｂは操作部（操作子）の周辺部が押下操作された状態を示す断面図。
【図４】図１に示した多方向入力装置の等価回路図。
【図５】図３Ｂに示した操作状態における出力特性を示すグラフ。
【図６】操作部の中央が押下操作された状態を示す断面図。
【図７】請求項１の発明の一実施例を示す断面図。
【図８】請求項３の発明の一実施例を示す断面図。
【図９】請求項４の発明の一実施例を示す断面図。
【図１０】従来提案されている多方向入力装置の断面図。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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