JP2008146679A - 入力装置及びそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【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。
【選択図】図４

Description

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。

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１１２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。

また、４方向入力部１０５は、例えば図１２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。
特開平１−２２１８２８号公報 特開昭５９−１５１０２９号公報 特開２０００−３４８５７４号公報

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。

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。

本発明の入力装置は前記課題を解決するために、電子機器の各種の入力操作に応じた画像を前記電子機器が備える表示パネルに表示させながら、前記電子機器への入力操作を行うための入力装置であって、複数の抵抗体又は電極を備えた第１のシートと、複数の電極又は抵抗体を備えた第２のシートとを、相互に間隔をあけて互いの対となる抵抗体と電極とを対向させて配置してなる第１のメンブレンシートと、複数の電極を備えた第３のシートと、複数の電極を備えた第４のシートとを、相互に間隔をあけて互いの対となる電極どうしを対向させて配置してなる第２のメンブレンシートと、前記第１のメンブレンシートの対となる抵抗体と電極との接点と、前記第２のメンブレンシートの対となる電極どうしの接点との位置を合わせて、前記第１のメンブレンシートと前記第２のメンブレンシートとが積層されるとともに、前記第１のメンブレンシートの上に配置されて、前記位置合わせされた各接点と平面視で重なる位置を部分的に押圧するためのスイッチ入力部を構成し且つ弾性体からなる複数の突起部を備えた操作部材とを具備し、前記操作部材の何れかのスイッチ入力部を押圧操作することによって、前記突起部を前記第１のメンブレンシートに押し付けて弾性変形させながら、前記第１のメンブレンシートを撓ませて、前記第１のメンブレンシートの対となる抵抗体と電極とを接触させると共に、前記突起部を前記第１のメンブレンシートに押し付ける力の大小により前記第１のメンブレンシートの対となる抵抗体と電極との接触面積が調整自在とされてなるアナログ入力によって、前記表示パネルに表示される表示画面又はカーソルの移動を制御し、この状態から更に前記操作部材に対する押圧力を高めることで、前記第１及び第２のメンブレンシートを撓ませて、前記第２のメンブレンシートの対となる電極どうしを接触させるスイッチ入力によって、前記表示画面の特定位置での選択を制御す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、前記表示パネルの表示画面に地図が表示される場合に、前記アナログ入力によって前記地図上におけるカーソルの移動を制御し、前記スイッチ入力によって前記地図上における特定位置の選択を制御することで、当該特定位置の拡大地図が前記表示画面に表示されることを特徴する。

本発明の入力装置は前記課題を解決するために、前記第１のメンブレンシートと前記第２のメンブレンシートとの間の前記位置合わせされた接点と平面視で重なる位置に各々介挿されて、凸面側を前記第１のメンブレンシート側に向けたドーム型の複数のメタルコンタクト片を備え、前記アナログ入力操作と同時に、前記操作部材に対する押圧力を高めることで、前記第１及び第２のメンブレンシートを撓ませて、前記メタルコンタクト片を下側に凸となるように弾性変形させ、これに伴うクリック感を得ることを特徴する。

本発明の入力装置は前記課題を解決するために、前記第１のメンブレンシートの対となる抵抗体と電極との接点が、その基準位置を平面視的に囲む点対称位置に、少なくとも周回りに９０゜間隔で４つ配置され、前記第２のメンブレンシートの対となる電極どうしの接点が、その基準位置を平面視的に囲む点対称位置に、少なくとも周回りに９０゜間隔で４つ配置され、互いの接点の位置を合わせて前記第１のメンブレンシートと前記第２のメンブレンシートとが積層されることを特徴する。

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。

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。

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。

以上説明したように本発明の入力装置によれば、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第２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。
また、本発明の入力装置によれば、前記アナログ入力によって表示パネルに表示される表示画面又はカーソルの移動を制御し、前記スイッチ入力によって前記表示画面の特定位置での選択を制御することで、表示パネル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電子機器を提供できる。

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。

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。

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１６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。

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。

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１３ｂ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１３ｄ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。

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、１２ｂを間隔をあけて対向配置させるスペーサシート１２ｃ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１２ｄ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１２ｄ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。

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１２ａ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１５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２３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。

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１２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。

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。

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２５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。

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２３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。

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。

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１７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。

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。

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１１５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。

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。

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２３Ｘ−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。

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〜Ｄ４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。

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−、２３Ｙ＋、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２３Ｙ＋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。

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／Ｄ１、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。

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２２ａ、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。

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２３Ｘ＋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。

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は同入力装置の部分断面を示す断面図である。 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は同メンブレンシートの部分展開図である。 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、２２…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、ＯＵＴ１…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／Ｄ２…第２のアナログ入力端子、Ｒ…抵抗、２３Ｘ＋、２３Ｘ−…抵抗体、２３Ｙ＋、２３Ｙ−…抵抗体。

Claims (7)

1. 電子機器の各種の入力操作に応じた画像を前記電子機器が備える表示パネルに表示させながら、前記電子機器への入力操作を行うための入力装置であって、
   複数の抵抗体又は電極を備えた第１のシートと、複数の電極又は抵抗体を備えた第２のシートとを、相互に間隔をあけて互いの対となる抵抗体と電極とを対向させて配置してなる第１のメンブレンシートと、
   複数の電極を備えた第３のシートと、複数の電極を備えた第４のシートとを、相互に間隔をあけて互いの対となる電極どうしを対向させて配置してなる第２のメンブレンシートと、
   前記第１のメンブレンシートの対となる抵抗体と電極との接点と、前記第２のメンブレンシートの対となる電極どうしの接点との位置を合わせて、前記第１のメンブレンシートと前記第２のメンブレンシートとが積層されるとともに、前記第１のメンブレンシートの上に配置されて、前記位置合わせされた各接点と平面視で重なる位置を部分的に押圧するためのスイッチ入力部を構成し且つ弾性体からなる複数の突起部を備えた操作部材とを具備し、
   前記操作部材の何れかのスイッチ入力部を押圧操作することによって、前記突起部を前記第１のメンブレンシートに押し付けて弾性変形させながら、前記第１のメンブレンシートを撓ませて、前記第１のメンブレンシートの対となる抵抗体と電極とを接触させると共に、前記突起部を前記第１のメンブレンシートに押し付ける力の大小により前記第１のメンブレンシートの対となる抵抗体と電極との接触面積が調整自在とされてなるアナログ入力によって、前記表示パネルに表示される表示画面又はカーソルの移動を制御し、
   この状態から更に前記操作部材に対する押圧力を高めることで、前記第１及び第２のメンブレンシートを撓ませて、前記第２のメンブレンシートの対となる電極どうしを接触させるスイッチ入力によって、前記表示画面の特定位置での選択を制御することを特徴とする入力装置。
2. 前記表示パネルの表示画面に地図が表示される場合に、前記アナログ入力によって前記地図上におけるカーソルの移動を制御し、前記スイッチ入力によって前記地図上における特定位置の選択を制御することで、当該特定位置の拡大地図が前記表示画面に表示されることを特徴する請求項１に記載の入力装置。
3. 前記第１のメンブレンシートと前記第２のメンブレンシートとの間の前記位置合わせされた接点と平面視で重なる位置に各々介挿されて、凸面側を前記第１のメンブレンシート側に向けたドーム型の複数のメタルコンタクト片を備え、
   前記アナログ入力操作と同時に、前記操作部材に対する押圧力を高めることで、前記第１及び第２のメンブレンシートを撓ませて、前記メタルコンタクト片を下側に凸となるように弾性変形させ、これに伴うクリック感を得ることを特徴する請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 前記第１のメンブレンシートの対となる抵抗体と電極との接点が、その基準位置を平面視的に囲む点対称位置に、少なくとも周回りに９０゜間隔で４つ配置され、前記第２のメンブレンシートの対となる電極どうしの接点が、その基準位置を平面視的に囲む点対称位置に、少なくとも周回りに９０゜間隔で４つ配置され、互いの接点の位置を合わせて前記第１のメンブレンシートと前記第２のメンブレンシートとが積層されることを特徴する請求項１〜３の何れか一項に記載の入力装置。
5. 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１〜４のいずれかに記載の入力装置。
6. 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５に記載の入力装置。
7. 請求項１〜６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。

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