JP2004139257A - 入力装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】自己復元可能な弾性を有する基板内部に抵抗素材を含有してなる導電性シリコンゴム25と、導電性シリコンゴム25に所定の間隔を有して対向する導電性シート27と、スライド移動に伴って外部から前記間隔を減少させて導電性シート27とを接触させる操作ツマミ21とを備え、操作ツマミ21を操作して導電性シリコンゴム25と導電性シート27との接触させることにより導電性シート27に生じる電圧変化を検出するようにした。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機等に使用される入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の、指示位置を検出する入力装置として、特許文献1に記載された発明がある。
【0003】
図7は従来例の側面断面図、図8は従来例の正面断面図、図9は従来例の分解斜視図である。
【0004】
1は絶縁基板で、絶縁樹脂等の細長い長方形のフィルムでできており、上面上に抵抗層2及び導電層3を、それぞれの端部より、フィルムの端面部19まで導電部4が延長されている。
【0005】
5は、絶縁樹脂製のスペーサーで、中央に抵抗層2と導電層3が露出するように長孔6があり、かつ若干の厚みを有している。
【0006】
7は導電体で、絶縁樹脂製のフィルムでできており、スペーサー5とほぼ同じも外形で、下面の中央にほぼスペーサー5の長孔6とほぼ同じ外形の導電膜18が塗布されている。
【0007】
8は、スライダーで上方に操作用のレバー9、下一方に押さえ部10を有している。
【0008】
11はベースフレームで薄い金属板よりなり、取付位置決め用のツメ13と、ネジ取付用孔12を有している。
【0009】
14は押えバネで、薄いバネ性の高い金属板よりなり、スライダー8のレバー9が摺動自在に操作できるよう長孔16を有している。さらにこの押えバネ14は、スライダー8を常に導電体7に押え付けるようにして、バネ部門とスライダー8と、導電体7と、スペーサー5と、絶縁基板1とを、押えバネ14とベースフレーム11間にはさし込むためのカシメ部15を有している。
【0010】
上記構成において、常に押えバネ14により、導電体7側に押え付けられている。スライダー8の押さえ部10が導電体7を押し、これにより抵抗層2と導電膜18で結線されるようになっている。なお、この押え部10は、導電体7の抵抗層2、導電体3との当たり面が摺動方向と直角の線接触となるよう先端が鋭角となっている。
【0011】
そして、スライダー8のレバー9を押えバネ14の長孔16に沿って摺動させることにより、先の線接触の位置が移動し、これにより抵抗層2と導電層3が導電体7によって橋絡されている位置も移動し、所望の抵抗値が得られる。
【0012】
【特許文献1】
特開平2−281603号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の入力装置は、スライダー8の押さえ部10が導電体7を押し、これにより抵抗層2と導電膜18で結線されるようになっていて、この押え部10は、導電体7の抵抗層2、導電体3との当たり面が摺動方向と直角の線接触となるよう先端が鋭角となっている。
【0014】
しかしながら、抵抗層2と導電膜18間のギャップにバラツキがあり、また、導電膜18の形成された導電体7が絶縁樹脂製のフィルムからなるので、スライダー8の押さえ部10によって押されても鋭角状に導電体7を撓ませることができず、接触ポイントが広くなって検出精度が低いものであった。無理に鋭角状に撓ませると導電膜18に亀裂が入り不具合が生じた。
【0015】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、抵抗素子が自己復元力に富んだ基材で形成されて、製造が容易である入力装置を提供することにある。
【0016】
また、本発明の目的は、個々のスライド操作位置における接触ポイントを狭くでき、検出精度を向上できる入力装置を提供することにある。
【0017】
また、本発明の目的は、多方向入力ができる入力装置を提供することにある。
【0018】
また、本発明の目的は、スライド操作に加えて、押し込み操作をも検出できる入力装置を提供することにある。
【0019】
また、本発明の目的は、枠体の開口部からの塵埃の侵入を防止できる入力装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記した本発明の目的を達成するために、請求項1記載の発明は、自己復元可能な弾性を有する基材内部に抵抗素材を含有してなる抵抗素子と、前記抵抗素子に所定の間隔を有して対向する導電部材と、スライド移動に伴って外部から前記間隔を減少させて前記導電部材とを接触させる操作部とを備え、前記操作部を操作して前記抵抗素子と前記導電部材とを接触させることにより前記導電部材に生じる電圧変化を検出するようにしたことを特徴とする。
【0021】
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載において、前記操作部は操作ツマミであることを特徴とする。
【0022】
また、請求項3記載の発明は、請求項1記載において、前記操作ツマミは凸部を有し、スライド移動に伴って前記抵抗素子上を該凸部が押圧しながら移動して前記抵抗素子を該凸部形状に倣って部分的に弾性変形させることを特徴とする。
【0023】
また、請求項4記載の発明は、請求項3記載において、前記操作ツマミを前記抵抗素子と前記導電部材上の一平面で多方向にスライド可能に保持するガイド部材と、X方向、Y方向の電圧検出手段とを設けたことを特徴とする。
【0024】
また、請求項5記載の発明は、請求項4記載において、前記導電部材を可橈性材で形成し、前記抵抗素子と前記導電部材の下方に、可動接点と該可動接点が接触される固定接点を有するスイッチを設け、前記操作ツマミの下方への押し込みによって前記抵抗素子と前記導電部材とを撓ませることにより、前記スイッチの前記可動接点を押し下げて前記固定接点に接触させるようにしたことを特徴とする。
【0025】
また、請求項6記載の発明は、請求項4記載において、前記スイッチはケースと開口部を備えた枠体からなり、前記ケースは前記固定接点と前記可動接点を収納する第1収納部と、前記第1収納部上に段部を形成して前記抵抗素子と前記導電部材とを収納する第2収納部とを有し、前記枠体と前記第2収納部の段部とで前記抵抗素子と前記導電部材とを挟持したことを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図1〜図6に基づいて詳細に説明する。ここで、図1は本発明に係る入力装置の側面断面図、図2は図1の平面図、図3は入力装置のプッシュスイッチ部分の拡大断面図、図4は図1の分解斜視図、図5(a)〜(h)は(a)のケースから順次、(b)のメタルコンタクト、(c)の絶縁シート、(d)の導電性シート、(e)の絶縁シート、(f)の導電性シリコンゴム、(g)の絶縁シート、(h)の枠体を組み込んだ状態をそれぞれ示す平面図、図6は入力装置の検出回路図である。
【0027】
本発明に係る入力装置は、例えば、携帯電話に組み込まれて、入力装置の操作ツマミの一端を押圧操作して、液晶表示画面上のカーソルを上下左右に移動させ、更に、操作ツマミの中央を押し込むことにより、カーソルで選択された操作を決定するものに使用される。
【0028】
入力装置には、円盤状で中央に開口部20a並びに下面に凹段部20bが形成された筐体20と、筐体20の開口部20aに配置された操作ツマミ21と、外周側を筐体20にアウトサート成形(もしくは接着)されるとともに内周側を操作ツマミ21の下面外周部にアウトサート成形(もしくは接着)して操作ツマミ21を全方向に傾倒可能とする可撓性フィルム(ガイド部材に相当する)22とを備えている。
【0029】
操作ツマミ21は、可撓性フィルム22が下面外周部に固定された円盤部21aと、円盤部21aの下面中央に突出した断面弧状の押圧部(凸部に相当する)21bとからなっている。操作ツマミ21は可撓性フィルム22によって筐体20に揺動自在に支持されており、操作ツマミ21の円盤部21aの外周寄りの部分を押すと傾倒し、押圧部21bは例えば0.5〜1mm程度水平方向に移動、即ちスライド移動することになる。そして、その位置の座標が検出され、その方向にカーソルを移動させる。一方、操作ツマミ21の円盤部21aの中央部分を押すと、押圧部21bも押し下げられて、例えばタクトスイッチが操作される。
【0030】
筐体20の凹段部20b内には枠体23が配設され、この枠体23は、図3〜図5に示すように、絶縁シート24、導電性シリコンゴム(抵抗素子に相当する)25、絶縁シート26、導電性シート(導電部材に相当する)27、絶縁シート28、金属板等からなり反転可能な膨出部を有する可動接点としてのメタルコンタクト29等を順次積層し、ケース30を組み合わせて一体化している。図5(a)はケース30のみ、図5(b)はケース30にメタルコンタクト29を組み込み、更に図5(c)は絶縁シート24を、更に図5(d)は導電性シート27を、更に図5(e)は絶縁シート26を、図5(f)は導電性シリコンゴム25を、更に図5(g)は絶縁シート24を、そして図5(h)は枠体23をケース30に組み込んだ状態をそれぞれ示す。
【0031】
枠体23は円板状の金属板からなり、中央に設けた開口部23aと、外周縁から折り曲げ形成した4本の取付脚23bが備えられている。この枠体23の開口部23aから操作ツマミ21の押圧部21bは、枠体23内の導電性シリコンゴム25を押圧して押圧部21bの形状に倣って弾性変形させ下方に突出させている。
【0032】
絶縁シート24は枠体23と導電性シリコンゴム25との間の絶縁をしているものであり、また、中央には円孔24aが形成されている。
【0033】
導電性シリコンゴム25は、抵抗素材を含有させたシリコンゴムを円板状に形成してあり、その下面側中央部分には円形状の凹部25aが形成されて絶縁シート26と導電性シート27とが積層して収納されいる。また、導電性シリコンゴム25の外周縁には、4か所に位置決め用孔25bが形成され、またその下面には検出手段となる断面円弧状の接続部25cが4か所に形成されている。
【0034】
絶縁シート26は導電性シリコンゴム25と導電性シート27との間に介在されて両者の絶縁をしている。また、絶縁シート26の中央には円孔26aが形成されており、導電性シリコンゴム25と導電性シート27との間を所定間隔離しておくスペーサの作用もしている。また、絶縁シート26の外周縁には、4か所に延設片26bが突設され、3か所の延設片26bには位置決め用孔26cが形成されている。そして、操作ツマミ21の押圧部21bで下方に押圧部21bの形状に倣って弾性変形された導電性シリコンゴム25は、絶縁シート26の円孔26a内を経て、導電性シート27に圧接されている。
【0035】
導電性シート27は円形状の金属シートからなり、また、外周縁部には接続片27aが延設されている。
【0036】
導電性シート27の下面には、絶縁シート28を介してケース30を枠体23に組み込んで一体化してある。ケース30の上面で、絶縁シート26、導電性シート27、及び絶縁シート28を導電性シリコンゴム25の凹部25a内に保持している。枠体23の取付脚23bをケース30の外周面にスナップ止め(もしくはかしめ)して固定している。また、導電性シート27及び絶縁シート28は可橈性を有していて、ある程度の押圧力により撓むようになっいるので、操作ツマミ21が押し下げられると、押圧部21bにより導電性シート27及び絶縁シート28が下方に撓んでメタルコンタクト29の頂部を押し下げられるようになっている。
【0037】
また、絶縁シート28の外周縁には、3か所に延設片28aが突設され、各延設片28aには位置決め用孔28bが形成されている。
【0038】
また、絶縁シート28の下面のケース30内には、ドーム形状のメタルコンタクト29も収納されている。このメタルコンタクト29はその頂部内面が可動接点となってタクトスイッチを構成している。
【0039】
ケース30には合成樹脂からなる円盤状に形成され、メタルコンタクト29を収納する収納凹部(第1収納部に相当する)30aと、収納凹部30a上に段部30bを形成し、導電性シリコンゴム25及び絶縁シート26及び導電性シート27及び絶縁シート28を収納する収納部(第2収納部に相当する)30cと、メタルコンタクト29の頂部が押し下げられて前記可動接点が接触するタクトスイッチ用の固定接点31aと、固定接点31aの引出端子31bと、メタルコンタクト29と接続されるコモン接続部31cと、コモン接続部31cの引出端子31dと、導電性シリコンゴム25の接続部25c、25cに接続される座標検出用のXX入力部32a、32aと、導電性シリコンゴム25の接続部25c、25cに接続される座標検出用のYY入力部32b、32bと、導電性シート27の接続片27aに接続されるXX,YY出力部32cが設けられている。なお、XX入力部32a、YY入力部32b、及びXX,YY出力部32cは埋設された一端がケース30の外周面に引出端子がそれぞれ導出されている。また、ケース30の段部30bには、3か所に位置決め用突起部30dが突設され、各位置決め用突起部30dは、絶縁シート28の位置決め用孔28b、絶縁シート26の位置決め用孔26c、及び導電性シリコンゴム25の位置決め用孔25bに差し込まれるようになっている。
【0040】
枠体23とケース30の段部30bとで導電性シリコンゴム25及び導電性シート27が挟持されている。
【0041】
なお、33は入力装置を取り付けたプリント基板である。
【0042】
次に、入力装置の動作について説明する。
【0043】
まず、座標入力について説明する。なお、図1のように、操作ツマミ21を組み込む前には、絶縁シート26及び導電性シリコンゴム27は下方に撓んでおらず、平面である。
【0044】
図1の非操作状態では、操作ツマミ21の押圧部21bの形状に倣って導電性シリコンゴム25は弾性変形されて下方の導電性シート27に接触している。この図1の状態から操作ツマミ21の外周の一部、例えば、右端寄りを押すと、可撓性フィルム22によって筐体20に揺動自在に支持されているので、操作ツマミ21は傾倒して押圧部21aが例えば0.5〜1mm程度水平方向に移動、即ち左方向にスライド移動することになる。この押圧部21aのスライド移動による導電性シリコンゴム25と導電性シート27との接触位置を座標検出して、図1の位置から押圧部21aがどの方向に移動したかを検出し、例えはその方向にカーソルを移動するなどの操作が行なえる。このとき、押圧部21aによる導電性シリコンゴム25の導電性シート27への接触は常に維持されている。
【0045】
この座標検出する検出手段(XY方向検出手段に相当する)は一般的なものであり、上述のように、XX入力部32aと32aとの間に例えば5Vの電圧Vがかけられ、また、YY入力部32bと32bとの間に例えば5Vの電圧Vがかけられている。そして、各電圧Vは、導電性シリコンゴム25を介する導電性シート27と接続されることによりXX,YY出力部32cと間で直線状に傾斜することになる。
【0046】
これを模式的に示した図6を参照して説明すると、スタイラスペン34を接触させると、各点A,Cからの距離に比例して減少した電圧Vがスタイラスペン34で検出され、電圧Vに応じてスタイラスペン34の位置のX座標が検出される。又、印加電極を切換えてスタイラスペン34の位置のY座標も、各点B,Dからの距離に比例して減少した電圧Vがスタイラスペン34で検出され、電圧Vに応じてスタイラスペン34の位置のY座標が検出される。なお、35は電圧出力部、36はA/D変換部、37はCPUである。上述にように検出電圧値で正確なXY座標を検出できることになる。そして、上述の操作ツマミ21の一端の押し下げ操作を続行している間は、同方向へカーソルを移動し続ける。
【0047】
一方、前記操作ツマミ21の右端寄りの押し下げを解除すると、傾倒している操作ツマミ21は可撓性フィルム22の復帰力により図1の状態に戻る。
【0048】
次に、操作ツマミ21を押し下げたときの動作について説明する。
【0049】
図1の状態から操作ツマミ21の中央を下方向に押圧すると、操作ツマミ21は下降し、押圧部21bは導電性シリコンゴム25及び絶縁シート26の弾性力に抗して下降し、下方のメタルコンタクト29の頂部を押圧する。押圧されると、メタルコンタクト29は反転し、頂部の可動接点が固定接点31aに接触してタクトスイッチがオン状態となる。
【0050】
また、操作ツマミ21の押圧動作を解除すると、メタルコンタクト29のバネ性により、メタルコンタクト29が元の位置に戻されると共に、タクトスイッチPがオフ状態となる。このようにして、本発明の入力装置の操作が行われるものである。
【0051】
なお、上記実施例においては、プッシュスイッチを設けたもので説明したが、本発明は操作ツマミの押し下げ動作により、可動接点を固定接点に接触させるスイッチであればよいものである。
【0052】
また、本発明は、操作ツマミを設けなくも、操作者の指にて操作部をスライド操作あるいは押し下げ操作してもよい。更に筐体20と操作ツマミ21を電子機器の筐体側に設けても良く、また、これらを枠体23に一体的に設けても良い。
【0053】
このような前記実施例にあっては、自己復元可能な弾性を有する基材内部に抵抗素材を含有してなる導電性シリコンゴム25と、導電性シリコンゴム25に所定の間隔を有して対向する導電性シート27と、スライド移動に伴って外部から前記間隔を減少させて導電性シート27とを接触させる操作ツマミ21とを備え、操作ツマミ21を操作して導電性シリコンゴム25と導電性シート27とを接触させることにより導電性シート27に生じる電圧変化を検出するようにしたため、導電性シリコンゴム25が自己復元力に富んだ基材で形成されているので、従来の抵抗体をPETフィルムからなる基材上に印刷するというような製造工程が複雑とならず、製造が容易である。また、PETフィルムを使用していないので、シリコンゴムは耐熱性が高く、リフロー炉による表面実装が可能となる。
【0054】
また、前記実施例にあっては、操作ツマミ21は押圧部21bを設け、スライド移動に伴って導電性シリコンゴム25上を該押圧部21bが押圧しながら移動して前記抵抗素子を該押圧部21b形状に倣って部分的に弾性変形させるため、操作ツマミ21の押圧部21bのスライド移動に伴って、操作ツマミ21の押圧部21bが導電性シリコンゴム25を部分的に弾性変形させて導電性シート27と接触させているので、導電性シリコンゴム25は、操作ツマミ21の押圧部21bのスライド移動に伴って、押圧部21b形状に倣った弾性変形と、自己復元とが連続して起きるので、個々のスライド操作位置における接触ポイントを狭くでき、検出精度を向上できる。
【0055】
また、前記実施例にあっては、操作ツマミ21を導電性シリコンゴム25と導電性シート27上の一平面で多方向にスライド可能に保持する可撓性フィルム22と、X方向、Y方向の電圧検出手段(座標検出用のXX入力部32a、32a、YY入力部32b、32b、XX,YY出力部32c)とを設けたため、多方向入力ができる。
【0056】
また、前記実施例にあっては、操作ツマミ21の下方への押し込みによって導電性シリコンゴム25と導電性シート27とを撓ませることにより、メタルコンタクト29の可動接点を押し下げて固定接点31aに接触させるようにしたため、スライド操作に加えて、押し込み操作をも検出できる。
【0057】
また、前記実施例にあっては、スイッチのケース30内に、導電性シリコンゴム25と導電性シート27をも配置したので、組立てが容易であり、また、枠体23と段部30bとで導電性シリコンゴム25と導電性シート27を挟み込むので、枠体23の開口部23aからの塵埃の侵入を防止できる。
【0058】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、抵抗素子が自己復元力に富んだ基材で形成されているので、製造が容易である。
【0059】
また、本発明によれば、操作ツマミは凸部を設け、スライド移動に伴って前記抵抗素子上を該凸部が押圧しながら移動して抵抗素子を該凸部形状に倣って部分的に弾性変形させるため、操作ツマミのスライド移動に伴って、操作ツマミの凸部が抵抗素子を部分的に弾性変形させて導電部材と接触させるので、操作ツマミのスライド移動に伴って、凸部形状に倣った弾性変形と、自己復元とが連続して起きるので、個々のスライド操作位置における接触ポイントを狭くでき、検出精度を向上できる。
【0060】
また、本発明によれば、操作ツマミを抵抗素子と導電部材上の一平面で多方向にスライド可能に保持するガイド部材と、X方向、Y方向の電圧検出手段とを設けたため、多方向入力ができる。
【0061】
また、本発明によれば、操作ツマミの下方への押し込みによって抵抗素子と導電部材とを撓ませることにより、スイッチの可動接点を押し下げて固定接点に接触させるようにしたため、スライド操作に加えて、押し込み操作をも検出できる。
【0062】
また、本発明によれば、スイッチのケース内に、抵抗素子と導電部材をも配置したので、組立てが容易であり、また、枠体と段部とで抵抗素子と導電部材挟み込むので、枠体の開口部からの塵埃の侵入を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る入力装置の側面断面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】該入力装置のタクトスイッチ付近の拡大断面図である。
【図4】図1の分解斜視図である。
【図5】(a)〜(h)はケースから順次、メタルコンタクト、絶縁シート、導電シート、絶縁シート、導電性シリコンゴム、絶縁シート、枠体を組み込んだ状態をそれぞれ示す平面図である。
【図6】模式的に示した入力装置のXY方向検出回路図である。
【図7】従来例の側面断面図である。
【図8】従来例の正面断面図である。
【図9】従来例の分解斜視図である。
【符号の説明】
20 筐体
21 操作ツマミ
21b 押圧部
22 可撓性フィルム
23 枠体
23a 開口部
25 導電性シリコンゴム
27 導電性シート
29 メタルコンタクト
30 ケース
30b 段部
32a 座標検出用のXX入力部
32b YY入力部
32cXX,YY出力部
Claims (6)
- 自己復元可能な弾性を有する基材内部に抵抗素材を含有してなる抵抗素子と、
前記抵抗素子に所定の間隔を有して対向する導電部材と、
スライド移動に伴って外部から前記間隔を減少させて前記導電部材とを接触させる操作部とを備え、
前記操作部を操作して前記抵抗素子と前記導電部材とを接触させることにより前記導電部材に生じる電圧変化を検出するようにしたことを特徴とする入力装置。 - 前記操作部は操作ツマミであることを特徴とする請求項1に記載の入力装置。
- 前記操作ツマミは凸部を有し、スライド移動に伴って前記抵抗素子上を該凸部が押圧しながら移動して前記抵抗素子を該凸部形状に倣って部分的に弾性変形させることを特徴とする請求項2に記載の入力装置。
- 前記操作ツマミを前記抵抗素子と前記導電部材上の一平面で多方向にスライド可能に保持するガイド部材と、
X方向、Y方向の電圧検出手段とを設けたことを特徴とする請求項3に記載の入力装置。 - 前記導電部材を可橈性材で形成し、
前記抵抗素子と前記導電部材の下方に、可動接点と該可動接点が接触される固定接点を有するスイッチを設け、
前記操作ツマミの下方への押し込みによって前記抵抗素子と前記導電部材とを撓ませることにより、前記スイッチの前記可動接点を押し下げて前記固定接点に接触させるようにしたことを特徴とする請求項4に記載の入力装置。 - 前記スイッチはケースと開口部を備えた枠体からなり、前記ケースは前記固定接点と前記可動接点を収納する第1収納部と、前記第1収納部上に段部を形成して前記抵抗素子と前記導電部材とを収納する第2収納部とを有し、
前記枠体と前記第2収納部の段部とで前記抵抗素子と前記導電部材とを挟持したことを特徴とする請求項4に記載の入力装置。
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