JP2003331681A - 入力装置及びそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、アナログスイッチ入力機能を有す
る部分に連続的なアナログ入力の大小検出に加えてオン
オフのスイッチ機能を付加することでスイッチ機能の操
作感に優れた入力装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、１つ以上の抵抗体又は電極を
対になるように備えたシートから第１のメンブレンシー
ト１３が構成され、対になる電極どうしを相互に間隔を
あけて対向配置して第２のメンブレンシート１２が構成
され、これら両メンブレンシートが積層され、それらの
間にメタルコンタクト片２５を介挿し、前記メンブレン
シートの外方に前記第１または第２のシートもしくは前
記メタルコンタクト片を部分的に押圧し変形させて前記
メンブレンシートに内蔵された対になる抵抗体どうしを
接触させる突起部を備えた操作部材７を配置した。

Description

【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として好適な入力装置に関し、特
に、シートを押圧操作した際の操作方向と操作した力の
強さを入力可能な入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話等の携帯用電子機器の入力装置
において、図１０に示すように左右上下に４個の抵抗体
１００、１０１、１０２、１０３を配置してなる４方向
入力部１０５と、縦横に整列形成された複数の（図１０
では３×４個の）スイッチ入力部１０６を備えたプリン
ト基板等のシート１０７を備えたものが知られている。
前記スイッチ入力部１０６は例えば図１１に断面構造を
示すように、プリント基板等のシート１０７上に固定接
点１０８、１０９、１０８が離間して設けられ、固定接
点１０８、１０８を橋渡しするようにドーム型の金属片
からなるメタルコンタクト片１１０が設けられ、メタル
コンタクト片１１０の上にコンタクトシート１１１とキ
ートップ１１２が積層されてスイッチ接点１１５が構成
されている。先のキートップ１１２のメタルコンタクト
片側には凸部１１３が形成され、キートップ１１２が上
下動自在に構成されているので、使用者はキートップ１
１２を指で押圧することで凸部１１３を介してメタルコ
ンタクト片１１０を弾性変形させ、変形したメタルコン
タクト片１１０が固定接点１０８、１０９を接続するこ
とでスイッチが入るように、即ちスイッチとしての導通
状態になるように構成されている。

【０００３】また、４方向入力部１０５は、例えば図１
２に示すようにプリント基板等のシート１０７の抵抗体
１０１上に突起状の導電ゴム１１５が弾性体層１１６と
キートップ１１７に支持された状態で設けられ、使用者
がキートップ１１７を指で押圧して導電ゴム１１５を抵
抗体１０１に押し付けることで導通がなされるととも
に、押圧する力に応じて導電ゴム１１５と抵抗体１０１
との接触面積が変化して抵抗体１０１の両端部の抵抗値
が変化する。そして、キートップ１１７を押圧する力が
大きくなればなるほど、導電ゴム１１５と抵抗体１０１
との接触面積が広くなり、接触面積が広くなれば抵抗体
１０１の両端間の抵抗値の変化量（減少分）が大きくな
るので、この抵抗値の変化量を検出することにより、キ
ートップ１１７を押圧する力をアナログ的に連続算出す
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の入力装置におい
てスイッチ入力部１０６ではスイッチ入力が入いろうと
する瞬間にメタルコンタクト片１１０が撓んで変形する
時の操作感を使用者が感じることができるので、入力操
作感に優れたスイッチ機構を提供することができる利点
を有している。しかしながら、先の入力装置において４
方向入力部においては導電ゴム１１５の弾性変形に起因
する抵抗力が使用者に伝わるのみであり、アナログ入力
時の入力感覚が使用者に伝わり難く、操作感に乏しいス
イッチ機構であった。

【０００５】本発明の目的は、アナログスイッチ入力機
能を有する部分に連続的なアナログ入力の大小検出に加
えてオンオフのスイッチ機能を付加することでスイッチ
機能の操作感に優れた入力装置を提供することを目的と
する。また、本発明の目的は、アナログスイッチ入力機
能を有する部分に連続的なアナログ入力の大小検出に加
えてオンオフのスイッチ機能を付加し、スイッチ機能の
操作感に優れた上にスイッチの配置をできるだけ小さい
面積に収納してコンパクト化を図ることができる入力装
置を提供することを目的とする。更に本発明の目的は、
アナログスイッチ入力機能を有する部分に連続的なアナ
ログ入力の大小検出に加えてオンオフのスイッチ機能を
付加することでスイッチ機能の操作感に優れるととも
に、アナログスイッチ機能の制御に入力モードとスリー
プモードを導入してスリープモード時に省電力化した構
成の入力装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の入力装置は前記
課題を解決するために、１つ以上の抵抗体又は電極を備
えたシートと１つ以上の電極又は抵抗体を備えた他のシ
ートを対になる抵抗体と電極を相互に間隔をあけて対向
配置して主メンブレンシートが構成され、１つ以上の電
極を備えたシートと１つ以上の電極を備えたシートを対
になる電極どうしを相互に間隔をあけて対向配置して副
メンブレンシートが構成され、これら両メンブレンシー
トが積層されるとともに、これらメンブレンシートの間
にメタルコンタクト片が介挿され、前記主メンブレンシ
ートの外方に前記シートもしくは前記メタルコンタクト
片を部分的に押圧し変形させて前記メンブレンシートに
内蔵された対になる抵抗体と電極又は抵抗体どうしを接
触させる突起部を備えた操作部材が配置されてなること
を特徴とする。操作部材への押圧力に伴う抵抗体と電極
の接触面積の変化によるアナログ入力操作を得ることが
できると同時に、操作部材への押圧力を高めることでメ
タルコンタクト片の変形に伴う振動によるクリック感を
得ることができ、これによりアナログ入力時の良好な操
作感を得ることができる。また、操作部材への押圧力を
高めることで変形させたメタルコンタクト片を介してそ
の下側の副メンブレンシートの電極どうしを接触させて
スイッチ入力機能を奏することができる。従って良好な
アナログ入力感とスイッチ入力感を兼ね備えたスイッチ
入力操作感を得ることができる。更に、前記抵抗体又は
電極を設ける対になるシートにおいては、一方に抵抗体
のみを、他方に電極のみを設けても良いし、抵抗体と電
極が平面視対になるようならば、設ける平面位置に応じ
て適宜入れ替えても良い。

【０００７】本発明は前記課題を解決するために、前記
積層されたメンブレンシートの抵抗体又は電極と前記メ
タルコンタクト片とが前記メンブレンシートの厚さ方向
の同軸位置に配置されてなることを特徴とする。同軸位
置に配置されることで操作部材を押圧して突起部により
メンブレンシートを変形させて抵抗体と電極を接触させ
る際の変形を円滑に行うことができる。また、同軸位置
にあることでメタルコンタクト片の変形とその下側のメ
ンブレンシート側の変形も円滑になされ、電極どうしの
接触に伴うスイッチ入力操作を確実に行い得る。

【０００８】本発明は前記課題を解決するために、１つ
以上の抵抗体又は電極を備えた第１のシートと１つ以上
の電極又は抵抗体を備えた第２のシートを対になる抵抗
体と電極又を相互に間隔をあけて対向配置して第１のメ
ンブレンシートが構成されるとともに、シート上に固定
接点を複数形成しこれらを橋渡しする形のメタルコンタ
クト片を設置してスイッチ接点を形成したスイッチシー
トが構成され、前記第１のメンブレンシートと前記スイ
ッチシートが前記電極又は抵抗体とメタルコンタクト片
の平面位置をずらした状態で積層され、前記第１のメン
ブレンシートの外方に、前記シートを部分的に押圧し変
形させて前記第１のメンブレンシートに内蔵された対に
なる抵抗体と電極を接触させる突起部を備えた操作部材
と、前記メタルコンタクト片を部分的に押圧し変形させ
て前記スイッチシートに内蔵された前記固定接点どうし
をメタルコンタクト片で接触させる突起部を備えた操作
部材とが具備されてなることを特徴とする。メタルコン
タクト片と抵抗体が平面視位置ずれされて配置されてい
るので、メタルコンタクト片によりスイッチ入力操作と
抵抗体の変形に伴うアナログスイッチ入力を使い分けて
使用できる。

【０００９】本発明は前記課題を解決するために、基準
位置を平面視的に囲む点対照位置に前記スイッチ接点が
複数配置され、前記点対称位置のスイッチ接点位置より
も内側の点対称位置に前記メンブレンシートの対になる
抵抗体が複数配置されたことを特徴とする。このような
配置とすることで、小さい面積内にメタルコンタクト片
を有するスイッチ接点と抵抗体を備えるアナログ入力部
を配置でき、小型化をなし得る。

【００１０】本発明は前記課題を解決するために、基準
位置を平面視的に囲む点対照位置に前記スイッチ接点と
前記メンブレンシートの対になる抵抗体がそれぞれ複数
配置されてなることを特徴とする。このような配置とす
ることで、小さい面積内にメタルコンタクト片を有する
スイッチ接点と抵抗体を備えるアナログ入力部を配置で
き、小型化をなし得る。

【００１１】本発明は前記課題を解決するために、前記
突起部の前記メンブレンシート側に先細り型の弾性体か
らなる先端部が形成されてなり、前記先端部を前記メン
ブレンシートに押し付ける力の大小によりメンブレンシ
ートに内蔵された抵抗体の接触面積が調整自在とされて
なるアナログスイッチが構成されたものである。

【００１２】本発明は前記課題を解決するために、基準
位置を囲む平面視点対照位置に複数の前記抵抗体が配置
されて複数方向アナログ入力が可能なアナログ入力式メ
ンブレンシートが構成されてなるものである。

【００１３】本発明は前記課題を解決するために、一面
側の基準位置を囲む平面視点対称位置に複数の抵抗体又
は電極を備えた第１のシートと前記第１のシートと間隔
をあけて配置され前記複数の抵抗体又は電極に対向する
電極又は抵抗体を備えた第２のシートから第１のメンブ
レンシートが構成され、一面側に複数の電極を備えた第
３のシートと前記第３のシートと間隔をあけて配置され
前記複数の電極に対向する電極を備えた第４のシートと
前記対向された対の電極の位置に合わせて第３又は第４
のシートの外側に配置されたメタルコンタクト片とを具
備して第２のメンブレンシートが構成され、前記第１の
メンブレンシートと第２のメンブレンシートが、該第１
のメンブレンシートの対になる抵抗体又は電極の位置に
第２のメンブレンシートの対になる電極の位置を合わせ
て重ねられ、これらメンブレンシートの間であって前記
抵抗体又は電極と平面視同一位置にメタルコンタクト片
が介挿され、前記重ねられたシートの上に該シートを部
分的に押圧するための弾性体からなる突起部を備えた操
作部材が設けられてなることを特徴とする。以上の構成
により、操作部材への押圧力に伴う抵抗体の接触面積の
変化によるアナログ入力操作を得ることができると同時
に、操作部材への押圧力を高めることでメタルコンタク
ト片の変形に伴う振動によるクリック感を得ることがで
き、これによりアナログ入力時の良好な操作感を得るこ
とができる。また、更に操作部材への押圧力を高めるこ
とで変形させたメタルコンタクト片を介してその下側の
メンブレンシートの抵抗体を接触させてスイッチ入力機
能を奏することができる。従って良好なアナログ入力感
とスイッチ入力感を兼ね備えたスイッチ入力操作感を得
ることができる。また、各シートの折り畳みにより全体
を構成できるので、製作が容易となる。

【００１４】本発明の入力装置は前記課題を解決するた
めに、第１及び第２の出力端子と、アナログ電圧入力端
子とを具備する制御部が設けられ、前記対になる抵抗体
と電極又は抵抗体どうしからなるスイッチ入力部が４つ
ブリッジ接続され、前記第１の出力端子が前記ブリッジ
接続部分の一部に接続され、前記第２の出力端子が前記
電極又は抵抗体に接続されるとともに抵抗を介して電源
に接続され、ブリッジ接続部分の他の一部が接地され、
前記アナログ電圧入力端子がブリッジ接続部分の更に他
の一部に接続されてなることを特徴とする。本発明の入
力装置は前記課題を解決するために、前記制御部が、前
記出力端子の印加電圧とアナログ入力端子からの電圧と
の比較により前記対になる抵抗体と電極又は抵抗体どう
しの接触によるアナログ入力を検出する動作モードと、
前記第１の出力端子を接地して出力端子を割り込み入力
とするスリープモードを有し、前記抵抗体と電極又は抵
抗体どうしの接触による波形により前記スリープモード
を解除して前記動作モードに切り替え自在にされてなる
ことを特徴とする。スリープモード時には電源から抵抗
への通電による消費電力のみの消費になるので、省電力
化することが可能となる。

【００１５】本発明の電子機器は前記課題を解決するた
めに、先のいずれかの請求項に記載の入力装置を操作ボ
タンの底部側に備えたことを特徴とする。この構成によ
り、先の入力装置の特徴を備えた電子機器を提供でき
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明を更に詳細に説明す
る。図１は本発明に係る入力装置が備えられた携帯電話
（携帯型電子機器）の一形態を示すもので、この形態の
携帯電話１は縦長の薄型箱状のケース体２の上面基部側
（手前側）に操作パネル部３が形成され、ケース体２の
上面先端部側（手先側）に液晶パネル等からなる表示パ
ネル部４が設けられて構成されている。本実施形態に係
る入力装置は、操作パネル部３に内蔵されるもので、操
作パネル部３の下部側には縦方向に５個ずつ３列の合計
１５個の操作ボタン（操作体）５が設けられ、操作パネ
ル部３の上部側には左右上下に間隔をあけて４つの操作
ボタン（操作部材）６とこれら４つの操作ボタン６に囲
まれた位置にドーナツ盤型の４方向操作ボタン（操作部
材）７が設けられ、更に４方向操作ボタン７の中心部に
別個に操作ボタン（操作部材）８が設けられている。

【００１７】これらの操作パネル部３の各操作ボタンの
底部側に配置されているスイッチシート１０の平面形状
を図２に示し、そのスイッチシート１０の展開状態を図
３に示すとともに、４方向操作ボタン７の周縁底部側に
配置されている入力装置の１つの断面構造を図４に示
し、４方向操作ボタン７の底部周縁側の断面構造を図５
に示す。前記スイッチシート１０は操作パネル３の底部
側をほぼカバーできる大きさの縦長の第２のメンブレン
シート１２とこの第２のメンブレンシート１２の１／３
程度の長さで同幅の第１のメンブレンシート１３とが折
り畳み自在に連結されてなり、第２のメンブレンシート
１２の上部側に先の第１のメンブレンシート１３を重ね
ることで構成されている。

【００１８】前記第２のメンブレンシート１２には携帯
電話１に設けられている複数の操作ボタン５の下に個々
に位置する図２に示すスイッチ入力部１５が形成される
とともに、第２のメンブレンシート１２と第１のメンブ
レンシート１３とが重ねられた部分には４つの操作ボタ
ン６の下に個々に位置する図２に示すスイッチ入力部１
６が形成され、更に操作ボタン７の下には４つのスイッ
チ入力部１７が、操作ボタン８の下にはスイッチ入力部
１８がそれぞれ設けられている。

【００１９】前記４つのスイッチ入力部１７はドーナツ
盤状の操作ボタン７を平面視してその中心まわりの点対
称位置に、換言すると、操作ボタン７の周回りに９０゜
間隔で図２又は図３に示すように配置され、それらの断
面構造は図４に示す構造とされている。操作ボタン７の
下面側にはゴム等の弾性体からなる保持層２０が設けら
れ、該保持層２０においてスイッチ入力部１７の形成位
置に位置合わせするように突起部２１が形成され、突起
部２１の先端部２１ａは断面台型の先細り形状とされて
いる。なお、先端部２１ａの形状は特にこの形状に限る
ものではなく、断面丸型のもの、断面楕円型のもの等、
種々の形状が適用できる。

【００２０】前記突起部２１の下側には図４に示すよう
に上側の第１のシート１３ａと下側の第２のシート１３
ｂとこれらの間に介在されて両シート１３ａ、１３ｂを
間隔をあけて対向配置させるスペーサシート１３ｃから
なる第１のメンブレンシート１３が設けられ、前記スペ
ーサシート１３ｃにおいて前記突起部２１に位置合わせ
された部分に穴部１３ｄが形成され、この穴部１３ｄを
介して第１のシート１３ａと第２のシート１３ｂとが対
向配置されるとともに、第１のシート１３ａの穴部１３
ｄ側の面に平面視長方形状のＡｇパターン等からなる電
極（導電体）２２が設けられ、第２のシート１３ｂの穴
部１３ｄ側の面に平面視長方形状のカーボン抵抗等の抵
抗体（抵抗層）２３が設けられ、電極２２と抵抗体２３
が穴部１３ｄを介して所定の間隔で対向配置させられて
いる。

【００２１】次に、先の第１のメンブレンシート１３の
下側には上側の第３のシート１２ａと下側の第４のシー
ト１２ｂとこれらの間に介在されて両シート１２ａ、１
２ｂを間隔をあけて対向配置させるスペーサシート１２
ｃからなる第２のメンブレンシート１２が設けられ、前
記スペーサシート１２ｃにおいて前記突起部２１に位置
合わせされた部分に穴部１２ｄが形成され、この穴部１
２ｄを介して第３のシート１２ａと第４のシート１２ｂ
とが対向されるとともに、第３のシート１２ａの穴部１
２ｄ側の面に平面視長方形状の電極（導電体）２２Ｂが
形成され、第４のシート１２ｂの穴部１２ｄ側の面に平
面視長方形状の電極（導電体）２３Ｂが形成され、互い
の電極２２Ｂ、２３Ｂが穴部１２ｄを介して所定の間隔
で対向配置されている。

【００２２】次に、第１のメンブレンシート１３と第２
のメンブレンシート１２との間には例えば金属板をドー
ム型に打ち抜いて形成されたメタルコンタクト片２５が
その凸面側を第１のメンブレンシート１３側に向け、そ
の中心を穴部１２ｄ、１３ｄの中心に位置合わせして介
挿されている。なお、図面では略したがこのメタルコン
タクト片２５は第３のシート１２ａの上面側に重ねられ
る粘着層付きの透明接着シートにより第３のシート１２
ａの上面に支持固定されている。また、前記第２のメン
ブレンシート１２において携帯電話１に備えられている
複数の操作ボタン５の下側には個々にスイッチ入力部１
５が設けられていて、各スイッチ入力部１５は第２のメ
ンブレンシート１２とメタルコンタクト片２５のみから
構成されている。更に、複数の操作ボタン６の下側に個
々にスイッチ入力部１６が設けられ、操作ボタン８の下
側にもスイッチ入力部１８が設けられているが、スイッ
チ入力部１６、１８は第２のメンブレンシート１２とメ
タルコンタクト片２５とそれらに重ねられた第１のメン
ブレンシート１３とから構成されている。ここでメタル
コンタクト片２５の上に重ねされている第１のメンブレ
ンシート１３には特に穴部１３ｄや電極２２、抵抗体２
３が備えられていない部分、即ち、第１のシート１３ａ
と第２のシート１３ｂとスペーサシート１３ｃとが単に
積層された部分が配置されている。なお、図４に示す断
面構造は４つのスイッチ入力部１７のうちの１つのみを
示した断面図であるので、図４に示すような断面構造の
スイッチ入力部１７がスイッチ入力部１８の周囲に９０
゜間隔で配置されていることになる。

【００２３】前述の構成において携帯電話１の使用者は
必要な操作ボタンを押し付けることで携帯電話の送受信
等の各種作業、画像入力等の作業、各種機能選択等の作
業を行うことができる。ここで操作ボタン５あるいは操
作ボタン６、８のうちの所望の１つを押し付けた場合、
各操作ボタンの下部に形成された突起部により第１のメ
ンブレンシート１３を介して第２のメンブレンシート１
２のメタルコンタクト片１５を押し付けることになる。
即ち、押し付けたボタンに対する押し付け力が大きくな
ればメタルコンタクト片２５は変形して下側に凸になる
ように撓むので、メタルコンタクト片２５を介して第２
のメンブレンシート１２側の第３のシート１２ａを撓ま
せて電極２２Ｂと電極２３Ｂを接触させることができ、
これによりスイッチオンとしてスイッチ入力を行ったこ
とになる。ここでメタルコンタクト片２５が変形して撓
む場合、使用者の指にはメタルコンタクト片２５の変形
に伴って生じる振動が伝達されるのでこの振動を指先で
把握することでスイッチ入力操作の完了を把握すること
ができ、優れたキー入力感、キークリック感を得ること
ができる。

【００２４】次に、使用者が操作ボタン７の円周部の一
部を押圧すると図４に示す状態から突起部２１が第１の
メンブレンシート１３に当接して第１のシート１３ａを
変形させ、第１のシート１３側の電極２２を抵抗体２３
側に押し付けるとともに、操作ボタン７の押圧力の変化
に応じて電極２２と抵抗体２３との接触面積を変化させ
ることができるので、電極２２、抵抗体２３の両端部間
の抵抗値の変化量を検出することで操作ボタン７の押圧
力を算出してアナログ入力装置として使用することがで
きる。即ち、操作ボタン７への押し付け力の大小に応じ
たアナログ入力出力を得ることができる。

【００２５】次いで操作ボタン７の押圧力を更に高める
と突起部２１が第１のメンブレンシート１３を介して、
メタルコンタクト片２５を撓ませ、メタルコンタクト片
２５の撓み変形が大きくなると、メタルコンタクト片２
５が第２のメンブレンシート１２側に凸になるように変
形する。この変形時に変形に伴う振動が使用者の指に伝
わるので、操作ボタン７を押している使用者は操作ボタ
ン７によるアナログ入力値が十分に大きくなってメタル
コンタクト片２５が変形したことを知覚することができ
る。この後にメタルコンタクト片２５が第２のメンブレ
ンシート１２側の電極２２Ｂを電極２３Ｂに押し付ける
ので、ここで電極２２Ｂと電極２３Ｂとが接触する作用
によるスイッチ機能を奏することができる。従って操作
ボタン７を使用している操作者には最初の段階で第１の
メンブレンシート１３の電極２２と抵抗体２３の接触機
能によるアナログ入力操作を得た上で、その後にメタル
コンタクト片２５の変形に伴う振動を伴う電極２２Ｂ、
２３Ｂのスイッチ入力感を得ることができる、いわゆる
タクティルフィーリングを有する使用感の良好なスイッ
チ入力機能を得ることができる。

【００２６】操作ボタン７においてはその周回りに９０
゜間隔の４つの位置でのアナログ入力操作が可能となる
ので、４方向アナログスイッチとして操作ボタン７を使
用することができ、更に操作ボタン７を深く押し込むこ
とでの４方向のスイッチ機能も有することができる。そ
して、操作ボタン７に加えられていた荷重を解放する
と、操作ボタン７は操作ボタン用の保持層２０の弾性復
原力により、元の平行状態に戻り、電極２２、抵抗体２
３も元の位置に復元し、入力状態は解除される。このよ
うに前記の構成においてはゴムなどの弾性体からなる保
持層２０が設けられているので、信頼性が高く、製品寿
命も長いものとなる。また、突起部２１を第１のシート
１３ａを介して電極２２と抵抗体２３を接触させる構成
のため、摩滅しにくく、信頼性が高く、高寿命な構成と
されている。

【００２７】以上説明の実施形態においては、第１のメ
ンブレンシート１３と第２のメンブレンシート１２とメ
タルコンタクト片２５を重ねて平面視同一位置に配置し
たので、アナログ入力機能部分とスイッチ入力機能部分
を平面的に別々の位置に配置する構成に比べて装置面積
を小さくして小型化を図ることができる。また、先の構
成の４方向操作ボタン７を有する携帯電話１であるなら
ば、例えば、ＧＰＳ携帯等において表示パネル部４に地
図等を表示しておき、地図上のカーソル位置を地図に沿
って移動させてゆき、特定の位置に来たならばその地域
を選択して更に別の拡大地図画面等に変える場合、電極
２２と抵抗体２３の接触面積の変化に応じたアナログ入
力によりカーソル移動を制御し、特定の位置にきたなら
ばその位置を選択する場合に操作ボタン７への押圧力を
高めてメタルコンタクト片２５を撓ませて第２のメンブ
レンシート１２の電極２２Ｂ、２３Ｂを接触させてスイ
ッチを入力するといった操作方法を選択することができ
る。従ってこの例の構成を採用することで、表示パネル
４における表示画面の移動と表示部分の選択の機能を有
した携帯電話１を提供できる。

【００２８】ところでこの実施形態においては、４方向
スイッチ機能を有する操作ボタン７にスイッチ入力部１
７を適用したので、４つのスイッチ入力部１７を設けた
が、２方向、３方向、６方向あるいは８方向スイッチ等
の多方向スイッチ機能を有する操作ボタンに本発明構成
を適用する場合はそれらの機能に合わせた数のスイッチ
入力部１７を必要数設ければ良い。また、本発明を適用
できる電子機器は先の実施形態のような携帯電話に限ら
ず、携帯用の小型情報端末やノートパソコン等のパーソ
ナルコンピュータ、あるいは、それらに接続して使用さ
れる操作ボタン、あるいは、テレビや映像記録再生機器
等用のリモコンの操作ボタン等であり、これらの電子機
器に広く適用できるのは勿論である。

【００２９】図７は本発明に係る入力装置の第２実施形
態を示すもので、この形態の入力装置においては、先の
実施形態において説明したアナログ入力部分を構成する
ための操作ボタン７と突起部２１付きの保持層２０と第
１のメンブレンシート１３とが重ねられた部分３０が、
平面視矩形状のシート本体３１の中央部の特定の一点を
囲む点対称位置（この例では周方向に９０゜間隔で）に
形成されるとともに、それらの若干外側に図１１に示す
構造と同等のスイッチ接点１１５を備えたスイッチシー
ト３２が、シート本体３１の中央部の特定の一点を囲む
点対称位置（この例では周方向に９０゜間隔で）に各ス
イッチ接点１１５を配置するように積層されて形成され
ている。図７に示すような配置とすることにより、４方
向入力を行う抵抗体を備えた部分３０とスイッチ入力を
行うスイッチを備える構成において平面視小型化できる
スイッチとすることができる。また、アナログ入力部を
構成する部分３０の作用効果については先の実施形態の
突起部２１と第１のメンブレンシート１３とからなるア
ナログ入力部分と同等の効果が得られる。また、スイッ
チ接点１１５についてはキークリック感を有する操作感
の良好なスイッチ入力感を得ることができる。

【００３０】図８は本発明に係る入力装置の第３実施形
態を示すもので、この形態の入力装置においては、先の
実施形態において説明したアナログ入力部分を構成する
ための操作ボタン７と突起部２１付きの保持層２０と第
１のメンブレンシート１３とが重ねられた部分３０が、
平面視矩形状のシート本体３４の中央部の特定の一点を
囲む点対称位置（この例では周方向に９０゜間隔で）に
形成されるとともに、それらと同じ円周位置に周方向に
位置をずらせて図１１に示す構造と同等のスイッチ接点
１１５を備えたスイッチシート３２が、シート本体３１
の中央部の特定の一点を囲む点対称位置（この例では周
方向に９０゜間隔で）に各スイッチ接点１１５を配置す
るように積層されて形成されている。図８に示すような
配置とすることにより、平面視小型化できるスイッチと
することができる。また、アナログ入力部を構成する部
分３０の作用効果については先の実施形態の突起部２１
と第１のメンブレンシート１３とからなるアナログ入力
部分と同等の効果が得られる。また、スイッチ接点１１
５についてはメタルコンタクト片１１０の変形に伴うキ
ークリック感を有する操作感の良好なスイッチ入力感を
得ることができる。

【００３１】図９は先に説明した第１実施形態の４方向
のスイッチ入力部１７の抵抗体２３の抵抗値を検出する
場合に用いて好適な回路の一例を示すものである。この
回路の説明においては、先の第１実施形態において図２
に示すように点対象位置に４つ設けられているスイッチ
入力部１７のうち、右側のスイッチ入力部１７の抵抗体
を２３Ｘ＋、電極を２２ａとし、左側のスイッチ入力部
１７の抵抗体を２３Ｘ−、電極２２ｂとし、上側のスイ
ッチ入力部１７の抵抗体を２３Ｙ＋、電極を２２ｃと
し、下側のスイッチ入力部１７の抵抗体を２３Ｘ−、電
極を２２ｄとして以下に説明する。即ち、図９に示すよ
うにこの形態の検出回路は、ブリッジ回路として組まれ
た４個の抵抗体２３Ｘ＋、２３Ｘ−、２３Ｙ＋、２３Ｙ
−と、それらに対応する４個の電極２２ａ〜２２ｄと、
それらに接続された制御部（ＣＰＵ）５０とを具備して
構成されている。

【００３２】前記制御部５０は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、ハイレ
ベル又はローレベルの電圧を出力する出力端子ＯＵＴ１
（第１の出力端子）、ＯＵＴ２（第２の出力端子）など
の複数の入出力端子を有している。前記抵抗体２３Ｘ
＋、２３Ｘ−と、抵抗体２３Ｙ＋、２３Ｙ−とは、それ
ぞれ直列接続になるように一端どうしが接続されてい
る。そして、抵抗体２３Ｘ＋と抵抗体２３Ｙ＋の他端は
制御部５０の出力端子ＯＵＴ１に接続され、抵抗体２３
Ｘ−と抵抗体２３Ｙ−の他端はグランドに接続されてい
る。また、抵抗体２３Ｘ＋と抵抗体２３Ｘ−の接続点は
前記アナログ電圧入力端子Ａ／Ｄ１に接続されるととも
に、抵抗体２３Ｙ＋と抵抗体２３Ｙ−の接続点はアナロ
グ電圧入力端子Ａ／Ｄ２に接続されている。

【００３３】そして、前記電極２２ａ〜２２ｄは、それ
ぞれ逆流防止ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を介し
て同一の線路を介して制御部５０の出力端子ＯＵＴ２に
接続されている。これらの逆流防止ダイオードＤ１〜Ｄ
４は、いずれかの電極と抵抗体とを接触させて電極に電
圧を印加させた場合に、その発生した電圧が他の電極に
及ばないようするために設けられている。更に逆流防止
ダイオードＤ４と出力端子ＯＵＴ２とが接続されている
線路の途中には分岐線を介して抵抗Ｒが並列に接続さ
れ、該分岐線は電源側に接続されている。

【００３４】前記いずれのスイッチ入力部１７も操作さ
れない状態において、各抵抗体２３Ｘ＋、２３Ｘ−、２
３Ｙ＋、２３Ｙ−の抵抗値は共に等しいので、２つのア
ナログ入力端子Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２には共に所定の電圧
Ｖｃｃの１／２の電圧が入力されるようになっている。
例えば図９に示す回路において、抵抗Ｒを１０ＭΩ前後
の高抵抗値として、各抵抗体が１.５ｋΩとすると、ア
ナログ検出時に、出力端子ＯＵＴ１（ＧＰＩＯ）の電圧
を例えば、５Ｖとすると、抵抗体２３Ｘ＋と抵抗体２３
Ｙ＋の接続点には５Ｖが印加され、抵抗体２３Ｘ−と抵
抗体２３Ｙ−の接続点は０Ｖとなり、アナログ入力端子
Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２には共に２.５Ｖの電圧が得られ
る。

【００３５】スイッチ入力部１７のいずれかを押し込
み、いずれかの電極と抵抗体との接触面積を増減させる
と、電極と抵抗体との接触面積の大小により抵抗値の変
化量を検出することができ、予め接触面積の大小による
抵抗値の変化を計測して把握しておくならば、抵抗値の
変化量と電極に加えられた力は概略比例関係となるので
抵抗値の変化量から該当する電極の押圧された力の強さ
を算出することができ、その算出結果を制御部５０は図
示略の出力端子から出力することができる。例えば、抵
抗体２３Ｘ＋、２３Ｘ−、２３Ｙ＋、２３Ｙ−の抵抗値
がいずれも１.５ｋΩの場合にアナログ入力端子Ａ／Ｄ
１、Ａ／Ｄ２には共に２.５Ｖの出力が得られている状
態から、例えば任意の１つのスイッチ入力部１７の電極
を抵抗体に押し付けて該抵抗体の抵抗値を減少させる
と、抵抗値の減少分に合わせたいずれかのアナログ入力
端子に２.５Ｖから変化した電圧が入力されるので、そ
の割合に応じてアナログ出力を得ることができる。

【００３６】図９に示す回路においては、スリープモー
ドの切替ができ、スリープモードの際に回路に電流が流
れないようにして省電力化することができる。スリープ
モード時は、出力端子ＯＵＴ１（ＧＰＩＯ）をＧＮＤに
設定し、出力端子ＯＵＴ２（ＩＮＴＧＰＩＯ）は割り込
み入力に設定し、抵抗Ｒより電源側にプルアップされて
いる状態とする。ここで、Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２ともにオ
ープン（ＯＰＥＮ）設定とすることにより、センサ用抵
抗体２３Ｘ±、２３Ｙ±はいずれもＧＮＤ、電極２２
ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは電源側となり、いずれか
の電極２２と抵抗体２３が接触することにより、出力端
子ＯＵＴ２（ＩＮＴＧＰＩＯ）では、立ち下がりの波形
入力があり、これを割り込み信号として取り扱う。ここ
では、「抵抗Ｒの抵抗値＞＞抵抗体２３Ｘ、２３Ｙの抵
抗値」の関係が必要となる。この割り込み信号入力によ
り出力端子ＯＵＴ１（ＧＰＩＯ）を電源側へ設定するこ
とで先に説明した通常の入力検出状態とすることができ
る。先のスリープモード時においては、センサへの電流
消費は実質的に無く、高抵抗の抵抗Ｒの消費分のみの低
消費電力状態とすることができる。

【００３７】一方、４つのスイッチ入力部１７のうち、
例えば斜め右上方向（電極２３Ｘ＋と電極２３Ｙ＋との
間の方向）が押圧された場合には、電極２３Ｘ＋と抵抗
体２２ａが接触し、更に電極２３Ｙ＋と抵抗体２２ｃと
が接触する。そして、電極２３Ｘ＋に加えられた力ＰＸ
と電極２３Ｙ＋に加えられた力ＰＹとが算出される。こ
の場合、スイッチ入力部１７に加えられた力Ｐは、Ｐ＝
ＰＸ＋ＰＹから算出される。次に、抵抗体２３Ｘ＋と抵
抗体２３Ｘ−を配置した方向のＸ軸の正方向（抵抗体２
３Ｘ＋の方向）を０゜とした時、スイッチ入力部１７の
押圧された方向をθ（゜）とすると、θは、ｔａｎθ＝
ＰＹ／ＰＸから求められ、押圧された位置が斜め方向で
あっても、押圧された方向と押圧された力の強さを算出
することができ、制御部５０はその結果を図示略の出力
端子から出力する。そして、携帯電子機器では、この出
力された方向から、カーソルの移動方向やスクロールの
向きを制御し、この出力された力の強さから、カーソル
の移動速度やスクロールの速さを制御することができる
ようになっていて、斜め方向にもカーソルを移動させた
り、スクロールさせることができるので、使用者に使い
やすい機器となる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の入力装置
は、電極と抵抗体を対に配置したメンブレンシートと電
極を対に配置したメンブレンシートを積層し、それらの
間にメタルコンタクト片を介挿し、前記メンブレンシー
トの外方に前記メンブレンシートもしくは前記メタルコ
ンタクト片を部分的に押圧し変形させて前記メンブレン
シートに内蔵された対になる電極と抵抗体を接触させる
突起部を備えた操作部材を配置したので、操作部材への
押圧力に伴う抵抗体の接触面積の変化によるアナログ入
力操作を得ることができると同時に、操作部材への押圧
力を高めることでメタルコンタクト片の変形に伴う振動
によるクリック感を得ることができ、これによりアナロ
グ入力時の良好な操作感を得ることができる。また、操
作部材への押圧力を高めることで変形させたメタルコン
タクト片を介してその下側のメンブレンシートの対にな
る電極を接触させてスイッチ入力機能を奏することがで
きる。従って良好なアナログ入力感とスイッチ入力感を
兼ね備えたスイッチ入力操作感を得ることができる。本
発明の入力装置において、第１のメンブレンシートの対
になる電極及び抵抗体とメタルコンタクト片と第２のメ
ンブレンシートの対になる電極が、メンブレンシートの
厚さ方向の同軸位置に配置されてなることが第１のメン
ブレンシートの変形とメタルコンタクト片の変形と第２
のメンブレンシートの変形が円滑に行われる上で好まし
い。

【００３９】本発明の入力装置は、対になる電極及び抵
抗体を備えたメンブレンシートと、シート上の固定接点
とメタルコンタクト片を有してスイッチ接点を形成した
スイッチシートを備え、抵抗体とメタルコンタクト片の
平面位置をずらした状態で両シートを積層し、前記メン
ブレンシートの外方に、対になる電極と抵抗体を接触さ
せる突起部を備えた操作部材と、メタルコンタクト片を
変形させて固定接点を接触させる突起部を備えた操作部
材とが具備されたので、電極と抵抗体との接触面積の変
化に応じたアナログ入力操作感とメタルコンタクト片の
変形に伴う優れた操作感を伴うスイッチ操作感を両方備
えることができる。

【００４０】本発明の入力装置は、平面視点対称位置に
複数の電極又は抵抗体を備えた第１のシートと複数の先
の電極又は抵抗体に対向する抵抗体又は電極を備えた第
２のシートから第１のメンブレンシートを構成し、メタ
ルコンタクト片を備え、対になる電極を備えた第２のメ
ンブレンシートを構成し、これらを位置合わせして重ね
てなり、これらの上にメンブレンシートを部分的に押圧
し変形させて対になる電極と抵抗体を接触させる突起部
を備えた操作部材が設けられてなるので、操作部材への
押圧力に伴う抵抗体の接触面積の変化によるアナログ入
力操作を得ることができると同時に、操作部材への押圧
力を高めることでメタルコンタクト片の変形に伴う振動
によるクリック感を得ることができ、これによりアナロ
グ入力時の良好な操作感を得ることができる。また、操
作部材への押圧力を高めることで変形させたメタルコン
タクト片を介してその下側のメンブレンシートの電極を
接触させてスイッチ入力を行うことができる。従って良
好なアナログ入力感とスイッチ入力感の両立したスイッ
チ入力操作を得ることができる。

【００４１】本発明は、先に記載した優れた操作感を備
えたアナログ入力機能とスイッチ入力機能を兼ね備えた
操作感を具備する電子機器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明に係る入力装置を備えた携帯電
話の一例を示す斜視図である。

【図２】 図２は図１に示す携帯電話に採用された入力
装置のメンブレンシートの部分拡大断面図である。

【図３】 図３は同入力装置の部分断面を示す断面図で
ある。

【図４】 図４は同入力装置に備えられるメンブレンシ
ートを示す平面図である。

【図５】 図５は同入力装置に備えられるメンブレンシ
ートの折り畳み状態を示す平面図である。

【図６】 図６は同メンブレンシートの部分展開図であ
る。

【図７】 図７は本発明に係るメンブレンシートの構造
の第２の実施形態の平面図である。

【図８】 図８は本発明に係るメンブレンシートの構造
の第３の実施形態の平面図である。

【図９】 図９は第１の実施形態の入力装置に用いて好
適な抵抗体の抵抗値を測定するための回路の一例を示す
回路図である。

【図１０】 図１０は従来の入力装置に備えられている
プリント基板示す平面図である。

【図１１】 図１１は従来の入力装置に備えられている
スイッチ部の断面図である。

【図１２】 図１２は従来の入力装置に備えられている
アナログスイッチ部の断面図である。

【図１３】 図１３は図１２に示すアナログスイッチ部
を押圧操作した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

６、７、８…操作ボタン（操作部材）、１０…スイッチ
シート、１２…第２のメンブレンシート、１２ａ…第３
のシート、１２ｂ…第４のシート、１３…第１のメンブ
レンシート、１３ａ…第１のシート、１３ｂ…第２のシ
ート、１３ｃ…スペーサシート、１７…スイッチ入力
部、２０…保持層、２１…突起部、２１ａ…先端部、２
２…電極、２３…抵抗体、２２Ｂ、２３Ｂ…電極、２５
…メタルコンタクト片、１１５…スイッチ接点、ＯＵＴ
１…第１の出力端子、ＯＵＴ２…第２の出力端子、５０
…制御部、Ａ／Ｄ１…第１のアナログ入力端子、Ａ／Ｄ
２…第２のアナログ入力端子、Ｒ…抵抗、２３Ｘ＋、２
３Ｘ−…抵抗体、２３Ｙ＋、２３Ｙ−…抵抗体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 芳久 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5G006 AA01 BA09 BB03 BC01 DB03 DD02 FB04 FB14

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つ以上の抵抗体又は電極を備えたシー
   トと１つ以上の電極又は抵抗体を備えた他のシートを対
   になる抵抗体と電極を相互に間隔をあけて対向配置して
   第１のメンブレンシートが構成され、１つ以上の電極を
   備えたシートと１つ以上の電極を備えたシートを対にな
   る電極どうしを相互に間隔をあけて対向配置して第２の
   メンブレンシートが構成され、これら両メンブレンシー
   トが積層されるとともに、これらメンブレンシートの間
   にメタルコンタクト片が介挿され、前記主メンブレンシ
   ートの外方に前記シートもしくは前記メタルコンタクト
   片を部分的に押圧し変形させて前記メンブレンシートに
   内蔵された対になる抵抗体と電極又は抵抗体どうしを接
   触させる突起部を備えた操作部材が配置されてなること
   を特徴とする入力装置。
2. 【請求項２】 前記積層されたメンブレンシートの抵抗
   体と前記メタルコンタクト片とが前記メンブレンシート
   の厚さ方向の同軸位置に配置されてなることを特徴とす
   る請求項１に記載の入力装置。
3. 【請求項３】 １つ以上の抵抗体又は電極を備えた第１
   のシートと１つ以上の電極又は抵抗体を備えた第２のシ
   ートを対になる抵抗体と電極又を相互に間隔をあけて対
   向配置して第１のメンブレンシートが構成されるととも
   に、シート上に固定接点を複数形成しこれらを橋渡しす
   る形のメタルコンタクト片を設置してスイッチ接点を形
   成したスイッチシートが構成され、前記第１のメンブレ
   ンシートと前記スイッチシートが前記電極又は抵抗体と
   メタルコンタクト片の平面位置をずらした状態で積層さ
   れ、前記第１のメンブレンシートの外方に、前記シート
   を部分的に押圧し変形させて前記第１のメンブレンシー
   トに内蔵された対になる抵抗体と電極を接触させる突起
   部を備えた操作部材と、前記メタルコンタクト片を部分
   的に押圧し変形させて前記スイッチシートに内蔵された
   前記固定接点どうしをメタルコンタクト片で接触させる
   突起部を備えた操作部材とが具備されてなることを特徴
   とする入力装置。
4. 【請求項４】 基準位置を平面視的に囲む点対照位置に
   前記スイッチ接点が複数配置され、前記点対称位置のス
   イッチ接点位置よりも内側の点対称位置に前記主メンブ
   レンシートの対になる電極又は抵抗体が複数配置された
   ことを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
5. 【請求項５】 基準位置を平面視的に囲む点対照位置に
   前記スイッチ接点と前記メンブレンシートの対になる抵
   抗体がそれぞれ複数配置されてなることを特徴とする請
   求項３に記載の入力装置。
6. 【請求項６】 前記突起部の前記主メンブレンシート側
   に先細り型の弾性体からなる先端部が形成されてなり、
   前記先端部を前記主メンブレンシートに押し付ける力の
   大小により前記主メンブレンシートに内蔵された対にな
   る抵抗体と電極又は抵抗体どうしの接触面積が調整自在
   とされてなるアナログスイッチが構成されたことを特徴
   とする請求項１〜５のいずれかに記載の入力装置。
7. 【請求項７】 基準位置を囲む平面視点対照位置に複数
   の前記抵抗体が配置されて複数方向アナログ入力が可能
   なアナログ入力式メンブレンシートが構成されてなるこ
   とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の入力装
   置。
8. 【請求項８】 一面側の基準位置を囲む平面視点対称位
   置に複数の抵抗体又は電極を備えた第１のシートと前記
   第１のシートと間隔をあけて配置され前記複数の抵抗体
   又は電極に対向する電極又は抵抗体を備えた第２のシー
   トから第１のメンブレンシートが構成され、一面側に複
   数の電極を備えた第３のシートと前記第３のシートと間
   隔をあけて配置され前記複数の電極に対向する電極を備
   えた第４のシートと前記対向された対の電極の位置に合
   わせて第３又は第４のシートの外側に配置されたメタル
   コンタクト片とを具備して第２のメンブレンシートが構
   成され、前記第１のメンブレンシートと第２のメンブレ
   ンシートが、該第１のメンブレンシートの対になる抵抗
   体又は電極の位置に第２のメンブレンシートの対になる
   電極の位置を合わせて重ねられ、これらメンブレンシー
   トの間であって前記電極又は抵抗体と平面視同一位置に
   メタルコンタクト片が介挿され、前記重ねられたシート
   の上に該シートを部分的に押圧するための弾性体からな
   る突起部を備えた操作部材が設けられてなることを特徴
   とする入力装置。
9. 【請求項９】 第１及び第２の出力端子と、アナログ電
   圧入力端子とを具備する制御部が設けられ、前記対にな
   る抵抗体と電極又は抵抗体どうしからなるスイッチ入力
   部が４つブリッジ接続され、前記第１の出力端子が前記
   ブリッジ接続部分の一部に接続され、前記第２の出力端
   子が前記電極又は抵抗体に接続されるとともに抵抗体を
   介して電源に接続され、ブリッジ接続部分の他の一部が
   接地され、前記アナログ電圧入力端子がブリッジ接続部
   分の更に他の一部に接続されてなることを特徴とする請
   求項１〜８のいずれかに記載の入力装置。
10. 【請求項１０】 前記制御部が、前記出力端子の印加電
    圧とアナログ入力端子からの電圧との比較により前記対
    になる抵抗体と電極又は抵抗体どうしの接触によるアナ
    ログ入力を検出する動作モードと、前記第１の出力端子
    を接地して出力端子を割り込み入力とするスリープモー
    ドを有し、前記抵抗体と電極又は抵抗体どうしの接触に
    よる波形により前記スリープモードを解除して前記動作
    モードに切り替え自在にされてなることを特徴とする請
    求項９に記載の入力装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかに記載の入
    力装置を操作ボタンの底部側に備えたことを特徴とする
    電子機器。