入力装置
【課題】 操作体の押圧位置により異なる出力動作を得ることができ、アナログ出力を得るための操作とデジタル出力を得るための操作を明確に分離できる入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 操作体２７の操作点Pが押圧されると、弾性押圧部材１３が下方へ弾性変形し、対向電極６ｂと抵抗部材６ａが接触点P０で接触し、接触点P０の抵抗部材６ａにおける位置が検出される。よって、接触点P０に対応する操作点Pの操作体２７における放射方向の位置が検知される。各操作体を連続して押圧すると、各操作体において押圧された部分の、各操作体における放射方向の位置が連続的に検知され、検知された前記位置のデータにもとづいてアナログ的な出力が得られる。
【解決手段】 操作体２７の操作点Pが押圧されると、弾性押圧部材１３が下方へ弾性変形し、対向電極６ｂと抵抗部材６ａが接触点P０で接触し、接触点P０の抵抗部材６ａにおける位置が検出される。よって、接触点P０に対応する操作点Pの操作体２７における放射方向の位置が検知される。各操作体を連続して押圧すると、各操作体において押圧された部分の、各操作体における放射方向の位置が連続的に検知され、検知された前記位置のデータにもとづいてアナログ的な出力が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作体の押圧によりアナログ出力が可能な入力装置に係り、特に、操作体の押圧位置により異なる出力動作を得ることができ、アナログ出力を得るための操作とデジタル出力を得るための操作を明確に分離できる入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１にはゲーム機器用入力装置が開示されている。
図９は前記ゲーム機器用入力装置に備えられる操作レバーを示す断面図である。なお、紙面奥側が＋Ｙ方向で、紙面手前側が−Ｙ方向である。
【０００３】
図９に示すように、操作レバー１０１を−Ｘ方向に傾けると、操作レバー１０１の操作点Ｑは−Ｘ方向に移動し、非操作時の中立軸Ｎ上にあったときの位置からずれた位置に移動する。この状態のときには、導電性弾性体１０２ａ，１０２ｂのうち、移動伝達部材１０３の−Ｘ方向にある導電性弾性体１０２ａが移動伝達部材１０３により下方へ押される。そして、導電性弾性体１０２ａが、抵抗体１０４ａ，１０４ｂのうち、導電性弾性体１０２ａに対応する抵抗体１０４ａに接触する。導電性弾性体１０２ａと抵抗体１０４ａとの接触面積は操作レバー１０１の移動量に対応する。このため、導電性弾性体１０２ａと抵抗体１０４ａとの間の箇所では、前記接触面積の変化により抵抗値が変化し、抵抗体１０４ａに流れる電流が変化する。この電流の変化から電圧変化をみることにより操作レバー１０１の操作点Ｑを移動させた方位や傾き角が検出される。検出された信号は、アナログ信号としてフレキシブル基板１０５よりケーブル等を介してコンピュータゲーム機器に入力される。
【特許文献１】特開２０００−３４８５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に記載の発明では、導電性弾性体１０２ａと抵抗体１０４ａとの接触面積の変化を検出することはできるが、導電性弾性体１０２ａと抵抗体１０４ａとが接触する接触点の、抵抗体１０４ａにおけるＸＹ平面内での接触位置は検出することができない。
【０００５】
また、たとえば操作可能なゲームの種類を増やすためには、前記アナログ出力とデジタル出力との双方を得ることができなければならない。しかし、前記特許文献１に記載の発明では、操作レバー１０１の傾動によって前記アナログ出力を得るだけではなくデジタル出力を得るために、たとえば抵抗体１０４ａ，１０４ｂとプレート１０６との間にデジタル出力用のスイッチ等の部材を設けたとしても、アナログ出力とデジタル出力を個別に得るためには、たとえば、デジタル出力を得ようとするときには操作レバー１０１の傾動量を多くし、アナログ出力を得ようとするときには操作レバー１０１の傾動量を少なくしなければならない。すなわち、指等で操作レバー１０１の傾動量を変化させなければならない。前記傾動量を指等で変化させることは困難である。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、操作体の押圧位置により異なる出力動作を得ることができ、アナログ出力を得るための操作とデジタル出力を得るための操作を明確に分離できる入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、放射方向に延びる複数の操作体を備えた操作部材と、この操作部材に対する押圧操作によって弾性変形させられる弾性押圧部材と、前記弾性押圧部材によって変形させられることにより、前記押圧操作が行われた位置および方向に応じた検出信号を出力する検出手段とが設けられた入力装置であって、
前記検出手段は、前記操作体と同じ放射方向に延びる複数の抵抗部材と、前記複数の抵抗部材の内周側の端部どうしまたは外周側の端部どうしをそれぞれ導通接続する連結電極と、前記抵抗部材に対向配置され、且つ前記押圧操作によって前記抵抗部材に接触させられたときに、前記検出信号を出力する対向電極とが設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、押圧された部分の、操作体における放射方向の位置をアナログ的に出力することができるため、操作体を押圧する位置により、異なった出力動作を得ることができる。たとえば、各操作体の内側部分を前記同心円の円周方向に連続的に押圧した場合には動作速度の速い出力を得ることができ、各操作体の外側部分を前記同心円の円周方向に連続的に押圧した場合には動作速度の遅い出力を得ることができる。
【０００９】
上記においては、前記対向電極は複数設けられており、個々の前記抵抗部材に対して個々の前記対向電極が対向して配置されているものが好ましい。
【００１０】
このように配置されていると、複数の抵抗部材のうち、押圧された操作体に対応して下方に向かって変形した対向電極に対向する抵抗部材のみが対向電極と接触する。このため、押圧されるべき操作体の下方に設けられている対向電極と同時に、押圧されるべき操作体の近傍にある押圧されるべきではない操作体、たとえば両隣の操作体の下方に設けられている対向電極も誤って押圧してしまうことを防止することができる。
【００１１】
また前記抵抗部材は、内周側から外周側に向かう放射方向にしたがって徐々に幅寸法が広くなる形状で形成されているものが好ましい。
【００１２】
このような形状とした上で、内周側と外周側とを判別する境界（しきい値とする位置）を抵抗部材の中点よりも外周側の位置に設定すると、内周側として機能する操作エリアを拡大することができるとともに、さらに広い分解能を得ることが可能となるため、内周側に対する操作性を優れたものとすることができる。
【００１３】
また本発明では、前記検出手段の下部側で、且つ前記放射方向に延びる複数の操作体に対向する位置に反転スイッチが設けられているものが好ましく、前記操作部材の下面には突起部が設けられており、前記突起部で押されたときに前記反転スイッチが反転動作させられるものが好ましい。
【００１４】
上記手段では、操作部材を押圧操作したときに、操作者にクリック感触を与えることができるため、スイッチが操作されたことを明確に認識させることができる。また、スイッチが設けられているため、検出手段側ではアナログ的な出力が得られ、スイッチ側ではオンとオフのデジタル的な出力が得られるようになる。
【００１５】
また前記複数の抵抗部材の両端に所定の電圧を所定の周期で印加する切換え手段と、前記対向電極に生じる電圧を所定の周期で検出する電圧検出手段とを有しているものとして構成できる。
【００１６】
上記手段では、操作部材に与えられた押圧操作に対応する操作方向および操作位置を電圧として検出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の入力装置では、操作体の押圧位置により異なる出力動作を得ることができ、アナログ出力を得るための操作とデジタル出力を得るための操作を明確に分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の入力装置の平面図、図２は図１の２−２線の切断断面図、図３は入力装置の部分拡大図、図４は抵抗部材の配列を示す平面図、図５は入力装置の動作を示す図３と同様の断面図、図６は各操作体に対し押圧操作を一定の時間間隔で連続的に与えたときの入力装置の出力波形を示し、図６Ａは外周側を操作した場合、図６Ｂは内周側を操作した場合を示している。図７は各操作体に対し押圧操作を一定の角速度で連続的に与えたときの入力装置の出力波形を示し、図７Ａは外周側を操作した場合、図７Ｂは内周側を操作した場合を示している。なお、図４における点線部分は、中央操作部の下方に設けられる中央スイッチを示している。
【００１９】
図１および図２に示すように、入力装置１０は、合成樹脂などで形成された操作部材２０を有している。操作部材２０は、図１に示すように、中央操作部２０Ａと、８方向に放射状に延びる操作体２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７および２８を有している。
【００２０】
図２に示すように、中央操作部２０Ａの下方には中央突起部２０ａが突出形成されている。操作体２１ないし２８の各下面２０ｂにはスリット状の凹部２０ｃがそれぞれ形成されており、各凹部２０ｃの近傍に突起部２０ｄがそれぞれ突出形成されている。
【００２１】
操作体２１ないし２８の下方には弾性押圧部材１３がそれぞれ設けられている。弾性押圧部材１３は、図２に示すように、断面形状が操作体に対して凹形状で、それ自体が圧縮変形可能な合成ゴムやシリコーンゴムなどの材料で形成されている。なお、各弾性押圧部材１３には弾性変形可能なリブ１３ｄがそれぞれ一体に形成されて、弾性押圧部材１３およびリブ１３ｄが同じ材料で一体に形成されている。リブ１３ｄにより弾性押圧部材１３の傾き動作が抑制されている。
【００２２】
また、弾性押圧部材１３の中心には、Ｚ１−Ｚ２方向に貫通する挿入穴１３ａが形成されており、挿入穴１３ａに中央操作部２０Ａの中央突起部２０ａが上側から挿入されている。挿入穴１３ａにおいては開口部分の径がその挿入側の径よりも小さく形成され、中央突起部２０ａにおいては先端側の径が基部側の径よりも大きく形成されている。このため、中央突起部２０ａが挿入穴１３ａに挿入されたときに、操作部材２０が弾性押圧部材１３から抜け難くなっている。
【００２３】
図２に示すように、弾性押圧部材１３の上縁部１３ｃが操作部材２０と当接している。すなわち、上縁部１３ｃは平坦形状で、操作体２１ないし２８の下面２０ｂの平坦な面に接するようになっており、操作部材２０が押圧されたときには、上縁部１３ｃのみが操作部材２０によって押圧される。
【００２４】
本発明では、弾性押圧部材１３は薄肉に形成されており、図２に示すように、操作部材２０が操作されていない状態では、突起部２０ｄは弾性押圧部材１３の下部頂部１３ｂ１から離れた状態にある。
【００２５】
弾性押圧部材１３の下面にはシート基板１４が設けられている。図３に示すように、シート基板１４は、下部シート１４ａと上部シート１４ｂとで形成されている。シート基板１４には、弾性押圧部材１３の下部頂部１３ｂ１に対向する位置に検出手段１６が設けられ、突起部２０ｄが下部頂部１３ｂ１に対向している。
【００２６】
検出手段１６は、図３に示すように、共に軟質な下部シート１４ａと上部シート１４ｂとが図示しない離間シートを介して積層され、下部シート１４ａと上部シート１４ｂとの対向面にそれぞれ抵抗体が設けられている。下部シート１４ａと上部シート１４ｂは双方とも可撓性と絶縁性を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などの合成樹脂材料で形成されている。
【００２７】
図３および図４に示すように、下部シート１４ａの抵抗体は放射状に形成された８つの抵抗部材１６ａである（個別に抵抗部材１６ａ１，１６ａ２，１６ａ３，１６ａ４，１６ａ５，１６ａ６，１６ａ７，１６ａ８で示す。）。また、上部シート１４ｂの抵抗体は対向電極１６ｂである。前記８つの抵抗部材１６ａと対向電極１６ｂとは接離可能に支持されている。抵抗部材１６ａは、対向電極１６ｂよりも比抵抗が十分に大きい抵抗材料で形成されている。
【００２８】
なお、前記離間シートに代えて、下部シート１４ａおよび上部シート１４ｂの双方または一方に絶縁性を有する樹脂膜を形成して、下部シート１４ａと上部シート１４ｂとの間隔が確保されるようにしてもよい。
【００２９】
抵抗部材１６ａはカーボン膜などで形成され、対向電極１６ｂは抵抗部材１６ａよりも電気抵抗の低い膜、例えば銀、金、銅などの金属膜から形成されている。
【００３０】
抵抗部材１６ａの内周側の一端は、図４に示すように、円形の連結電極１６ｃにそれぞれ接続され、連結電極１６ｃの同心円の円周方向に分割されて放射状に配置されている。この実施の形態では、８つの抵抗部材１６ａ１，１６ａ２，１６ａ３，１６ａ４，１６ａ５，１６ａ６，１６ａ７，１６ａ８が設けられており、連結電極１６ｃは各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の内周側の端部どうしを導通接続しているが、連結電極１６ｃが外周側に設けられており各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の外周側の端部どうしを導通接続する構成であってもよい。
【００３１】
前記抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の外周側の端部には、銀や銅などで形成された導線パターンがそれぞれ配線されており、外部に設けられた図示しない切換え手段を介して図示しない電源装置の電源端子（＋端子）に接続可能とされている。また、連結電極１６ｃは電源装置の接地端子ＧＮＤに接続されている。
【００３２】
なお、連結電極１６ｃが各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の外周側の端部どうしを導通接続する構成の場合には、前記導線パターンは抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の内周側の端部に接続される。また電圧の印加の仕方は、連結電極１６ｃを＋端子に接続し、各導線パターンを接地端子ＧＮＤに接続してもよいし、その逆であってもよい。つまり、前記切換え手段を駆動させて接点を所定の周期で連続的に切り換えたときに、放射状に並ぶ各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の外周側の端部と他方の内周側の端部との間に、所定の電源電圧Ｖccを右回り又は左回りに一定の周期で印加することができるようになっていればよい。
【００３３】
なお、検出手段１６の構成としては上記の構成に限定されるものではなく、例えば、３枚のシートを重ねたものではなく１枚のシートでその上に抵抗部材が形成されたもので、この抵抗部材に低抵抗の導電性部材を形成した弾性押圧部材を対向させたものでもよい。
【００３４】
図２および図３に示すように、シート基板１４は、金属や合成樹脂などの剛性の高い部材で形成された硬質なベース１５上に設置される。ベース１５には、中央突起部２０ａと対向する位置に、クリック感触を発生させるスイッチ２９（図４参照）が設けられ、突起部２０ｄと対向する位置に、それぞれクリック感触を発生させる反転スイッチ１７が設けられている。なお、中央スイッチ２９の構造は反転スイッチ１７と同様の構造である。
【００３５】
反転スイッチ１７は、ベース１５とシート基板１４の検出手段１６との間に設けられ、ＰＥＴ樹脂などの合成樹脂製のシート１７ａ上に金属製のドーム状の反転板１７ｂが設けられ、反転板１７ｂの周縁部１７ｂ１がシート７ａに固定されている。また、シート１７ａの表面には反転板１７ｂの内側の中心に対向する位置に導電パターン１７ｃが形成され、反転板１７ｂの周縁部１７ｂ１に別の導電パターン１７ｄが接続されている。
【００３６】
本発明の入力装置１０は、図２に示すように、操作部材２０が筐体１８の開口部１８ａにＺ２側からＺ１方向へ挿入され、筐体１８内ではベース１５が支持部材１９に固定されている。操作部材２０は弾性押圧部材１３によって図示Ｚ１方向に付勢されており、操作部材２０の表面は筐体１８の開口部１８ａから図示Ｚ１方向に突出させられている。
【００３７】
また、各弾性押圧部材１３の内周側には図示Ｚ１方向（上方向）に突出する凸部１３ｔが一体に形成されている。各凸部１３ｔは、操作体２１ないし２８の各下面２０ｂに形成されたスリット状の凹部２０ｃに挿入されており、操作部材２０が中央突起部２０ａを軸としてその軸回りに回転することがないように規制している。
【００３８】
図３は操作部材２０が操作されていない初期状態を示している。
操作部材２０が任意の操作点Pで押圧操作されたとすると、操作部材２０は、図２において前記中央突起部２０ａを支点とする反時計回り方向、すなわち一方の操作体２７が下向きに、他方の操作体２３が上向きとなるように傾けられる。このとき、図５に示すように、操作体２７側の下面２０ｂが、弾性押圧部材１３の上縁部１３ｃを押圧するため、弾性押圧部材１３が弾性変形させられる。
【００３９】
図５に示すように、弾性押圧部材１３が弾性変形させられると、シート基板１４の上部シート１４ｂおよび対向電極１６ｂが下部方向に向けて凸状に変形させられるため、対向電極１６ｂが操作体２７に対応する位置に設けられた抵抗部材１６ａ７に接触点P０で接触する。
【００４０】
所定の周期（周波数）により前記切り換え手段が駆動され、前記８つの抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８には所定の電源電圧Ｖccが印加される。対向電極１６ｂの電圧は、図示しない電圧検出手段により所定の周期で検出されている。なお、対向電極１６ｂの検出の周期（周波数）は前記切換え手段の周期と同じであってもよいが、少なくとも前記切換え手段の周期よりも短い（周波数としては高い）ものが好ましい。
【００４１】
前記電圧検出手段を用いて、対向電極１６ｂの電圧、すなわち接触点P０の電位を検出すると、抵抗部材１６ａ７の外周側の一端と接触点P０との間の抵抗値と接触点P０と連結電極１６ｃとの間の抵抗値との抵抗比から、抵抗部材１６ａ７上における接触点P０の位置（放射方向の位置）を検出することができる。よって、前記検出電圧から接触点P０に対応する操作点Pの放射方向の位置と、操作体２１ないし２８のうち操作体２７が操作されたことを検知することができる。
【００４２】
なお、操作体２７の内側方向（連結電極１６ｃ側）に位置する部分が押圧操作された場合においても、上記と同様に、押圧された部分の操作体２７における放射方向の位置が検知される。また、操作体２７以外の操作体を押圧操作した場合においても、上記と同様に、押圧された操作体と、放射方向の位置を特定することが可能である。
【００４３】
ここで、例えば、抵抗部材１６ａに印加される電源電圧Ｖccの半値である電圧値Ｖcc／２をしきい値Ｖｔｈとして、図示しない制御部によって、接触点P０における電圧値としきい値Ｖｔｈを比較する。例えば、操作体２１ないし２８を時計回り方向に一定の時間間隔Δｔで連続的に押圧操作した場合は図６のようになる。
【００４４】
図６Ａに示すように、操作点Pの位置を各操作体上の外周側として押圧した場合には、抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の各接触点P０から出力される電圧値がしきい値Ｖｔｈよりも大きくなる。このため、操作体２１ないし２８の外周側が押圧操作されたと判別することができる。
【００４５】
一方、図６Ｂに示すように、接触点P０の位置を各操作体上の内周側として押圧操作した場合には、抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の各接触点P０から出力される電圧値がしきい値Ｖｔｈよりも小さくなる。このため、操作体２１ないし２８の内周側が押圧操作されたと判別することができる。
【００４６】
そして、前記制御部が所定のサンプリング周期で操作体２１ないし２８に対する押圧操作を連続的に検出することにより、操作体２１ないし２８に対する操作を連続的なアナログ量として得ることが可能である。
【００４７】
また、例えば、接触点P０における電圧値が、しきい値Ｖｔｈとなる部分よりも大きな値として検出される外側部分を、連結電極１６ｃを中心とする同心円の円周方向に沿って連続的に押圧したとする。すなわち、最初に操作体２１の外側部分を押圧し、次に操作体２２の外側部分を押圧し、さらに操作体２３の外側部分を押圧し、・・・・というように、時計回り方向にほぼ一定の角速度ω（＝θ／ｔ）で各操作体の外側の位置を順に押圧していくと、各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の各接触点P０から出力される電圧値は図７Ａのように示される。
【００４８】
一方、同様の操作を接触点P０における電圧値が、しきい値Ｖｔｈよりも小さくなる内側の位置で行った場合に、各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の各接触点P０から出力される電圧値は図７Ｂのように示される。
【００４９】
すなわち、図７Ａ，Ｂに示すように、角速度ωをほぼ一定とした状態において、外周側を操作した場合と内周側を操作した場合とを比較すると、出力パルスの周期は外周側の方が内周側に比較して短いことがわかる。すなわち、外周側を操作した場合には、内周側を操作した場合に比較して操作速度の早い出力を得ることができる。
【００５０】
そして、上記のような特徴を有する入力装置１０を携帯電話に搭載した場合には、例えば操作部材２０の内側部分を前記同心円の円周方向に連続的に押圧操作されたときには、携帯電話の表示部に表示された画像等を遅い速度で所定の方向にスクロールさせるように設定し、操作部材２０の外側部分を前記同心円の円周方向に連続的に押圧したときには、前記画像等を速い速度で所定の方向にスクロールさせるように設定することができる。
【００５１】
本発明では、対向電極１６ｂは複数設けられ、１つの抵抗部材１６ａに対して１つの対向電極１６ｂが対向するように配置されていることが好ましい。このように配置されていると、任意の操作体が押圧されて、その操作体に対応してその操作体の下方に設けられている対向電極１６ｂが下方に向かって変形したときには、複数の抵抗部材１６ａのうち、この下方に向かって変形した対向電極１６ｂに対向する抵抗部材１６ａのみが前記対向電極１６ｂと接触する。このため、押圧されるべき操作体の下方に設けられている対向電極１６ｂと同時に、押圧されるべき操作体の近傍にある押圧されるべきではない操作体、たとえば両隣の操作体の下方に設けられている対向電極１６ｂも誤って押圧してしまうことを防止することができる。
【００５２】
また、本発明では、各抵抗部材１６ａは、図４に示すように、内周側の連結電極１６ｃから外周側に向かう放射方向にしたがって徐々に幅寸法が広くなる形状であることが好ましい。ここで、図８は各抵抗部材の長さ方向における位置とその位置における出力電圧との関係を示すグラフであり、図中実線は抵抗部材を図４に示すような徐々に幅寸法が広くなる幅広抵抗体ａとした場合、一点鎖線は抵抗部材を一定の幅寸法からなる長方形状の抵抗体（一定幅の抵抗体）ｂとした場合を示している。
【００５３】
グラフの横軸の原点は抵抗部材の最内周側であり、横軸の方向は抵抗部材の外周方向を示している。
【００５４】
しきい値Ｖｔｈを電源電圧Ｖccの１／２である電圧値Ｖcc／２に設定した場合には、一定幅の抵抗体ｂでは長さ寸法Ｌの中点位置Ｌ／２に内周側と外周側との境界が設定され、幅広抵抗体ａの場合には中点位置Ｌ／２よりも内側の位置Ｌ１（０＜Ｌ１＜Ｌ／２）に内周側と外周側との境界が設定される。したがって、幅広抵抗体ａでは、前記中点位置Ｌ／２に内周側と外周側との境界を設定した場合には、しきい値Ｖｔｈを電圧値Ｖcc／２と電源電圧Ｖccとの間の比較的高い電圧レベルＶａに設定することができ、内周側の分解能を外周側と比べてより広くすることができるようになる。このため、内周側と外周側との前記境界を、さらに前記中点位置Ｌ／２よりも外周側に設定すると、入力装置１０の大きさ（長径）が比較的小さい場合であっても、内周側に対する操作をし易くすることができる。すなわち、内周側と外周側とを判別する境界（しきい値）を前記中点位置Ｌ／２よりも外側の位置（外周側の位置）に設定すると、内周側として機能する操作エリアを拡大することができるとともに、さらに広い分解能を得ることが可能となるため、内周側に対する操作性を優れたものとすることができる。なお、このように設定すると、外周側の操作エリアおよび分解能が狭まることになるが、元々外周側の操作エリアは内周側の外側に位置しているのであるから、外周側の操作エリアに対する操作性が内周側に比較して劣るようなことはない。
【００５５】
また、操作者による誤操作入力を避けるため、内周側と外周側との前記境界（しきい値）付近には、ある一定幅の不感帯領域を設けて操作を受け付けないように設定する必要がある。図８に示すように、前記不感帯領域の長さ方向の幅寸法をＷとすると、前記不感帯領域ΔＷに対する出力電圧Ｖとして使用できない不感帯電圧幅は、一定幅の抵抗体ｂの場合が不感帯電圧幅ΔＶｂであるのに対し、幅広抵抗体ａの場合にはそれよりも狭小な不感帯電圧幅ΔＶａとすることができる（ΔＶｂ＞ΔＶａ）。このため、幅広抵抗体ａでは、一定幅の抵抗体ｂに比較して、出力電圧Ｖとして使用できる範囲を広くとることができるため、分解能が広く、精度の高い検出が可能となる。
【００５６】
なお、抵抗部材１６ａを一定幅の抵抗体ｂで形成した場合には、幅広抵抗体ａで形成した場合と比べて、隣接する抵抗体ｂと抵抗体ｂとの間隔（対向領域の面積または対向寸法）が広くなる。したがって、入力装置１０の出力信号には、信号として出力されない無信号時間帯が長く形成される。すなわち、デューティ比が小さくなりやすいため、隣接する一定幅の抵抗体ｂと一定幅の抵抗体ｂとの間の動作を補足することが困難となる。また、この間の動作を補足するには、別途の識別手段等が必要になり、入力装置１０の構成が複雑化する。しかし、本発明のように、抵抗部材１６ａを徐々に幅寸法が広くなる幅広抵抗体ａで形成した場合には、隣接する幅広抵抗体ａと幅広抵抗体ａとの対向領域の面積（または対向寸法）を狭くすることができるため、入力装置１０の出力信号のデューティ比が大きくなり、隣接する幅広抵抗体ａと幅広抵抗体ａとの間の動作を補足することが容易となる。このため、検出精度の高い入力装置１０を提供することが可能となる。
【００５７】
本発明においては、図３に点線で示すように、たとえば操作体２７の突起部２０ｄに対応する部分を押圧すると、突起部２０ｄが押し下げられ、突起部２０ｄは、弾性押圧部材１３の下部頂部１３ｂ１を押圧する。このため、操作体２７の押圧操作の際に弾性押圧部材１３がバランス良く変形できる。
【００５８】
その後、前記原理と同様の原理により、弾性押圧部材１３によってシート基板１４が押圧されて、反転スイッチ１７に設けられた反転板１７ｂの中心部が凹状に変形させられてクリック感触が発生させられる。また、クリック感触と同時に、導電パターン１７ｄに接続された反転板１７ｂの内面が、その反転動作によって導電パターン１７ｃの表面に接触して、反転スイッチ１７の出力がオフからオンに切り換えられる。すなわちデジタル的な出力が行われる。
【００５９】
上記のようなデジタル的な出力は、操作体２７以外の操作体を押圧操作した場合においても同様に行われる。
【００６０】
このように、操作者にクリック感触を与えると、操作者は反転スイッチ１７を押圧したことを容易に正確に認識することができる。
【００６１】
また、本発明において、反転スイッチ１７を設けると、検出手段１６側ではアナログ的な出力が得られ、反転スイッチ１７側ではオンとオフのデジタル的な出力が得られるようになる。これにより、例えば、本発明の入力装置１０を携帯電話に搭載した場合に、アナログ的な出力によって前記スクロール機能を動作させることができ、デジタル的な出力によってメニューや画像の選択や決定等の動作を行わせることができる。
【００６２】
本発明では、上記のように、複数の操作体２１ないし２８の内側部分または外側部分を前記同心円の円周方向に連続的に押圧することによってアナログ的な出力を得ることができ、いずれか１つの操作体を押圧することによってデジタル的な出力が得ることができる。このように、本発明では、アナログ的な出力を得るための操作とデジタル的な出力を得るための操作を明確に分離されているため、操作者は、所望の出力を得るための操作を確実、且つ容易に行うことができ、入力装置１０の操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の入力装置の平面図、
【図２】図１の２−２線の切断断面図、
【図３】入力装置の部分拡大図、
【図４】抵抗部材の配列を示す平面図、
【図５】入力装置の動作を示す断面図、
【図６】各操作体に対し押圧操作を一定の時間間隔で連続的に与えたときの入力装置の出力波形を示し、図６Ａは外周側を操作した場合の入力装置の出力波形を示す図、図６Ｂは内周側を操作した場合の入力装置の出力波形を示す図、
【図７】各操作体に対し押圧操作を一定の角速度で連続的に与えたときの入力装置の出力波形を示し、図７Ａは外周側を操作した場合の入力装置の出力波形を示す図、図７Ｂは内周側を操作した場合の入力装置の出力波形を示す図、
【図８】各抵抗部材の長さ方向における位置とその位置における出力電圧との関係を示すグラフ、
【図９】従来のゲーム機器用入力装置に備えられる操作レバーを示す断面図、
【符号の説明】
【００６４】
１０ 入力装置
１３ 弾性押圧部材
１３ｂ１ 下部頂部
１３ｃ 上縁部
１３ｄ リブ
１３ｔ 凸部
１４ シート基板
１５ ベース
１６ 検出手段
１６ａ 抵抗部材
１６ｂ 対向電極
１７ 反転スイッチ
１７ｂ 反転版
１７ｃ，１７ｄ 導電パターン
１７ｄ
２０ 操作部材
２０Ａ 中央操作部
２０ａ 中央突起部
２０ｃ 凹部
２０ｄ 突起部
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８ 操作体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作体の押圧によりアナログ出力が可能な入力装置に係り、特に、操作体の押圧位置により異なる出力動作を得ることができ、アナログ出力を得るための操作とデジタル出力を得るための操作を明確に分離できる入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１にはゲーム機器用入力装置が開示されている。
図９は前記ゲーム機器用入力装置に備えられる操作レバーを示す断面図である。なお、紙面奥側が＋Ｙ方向で、紙面手前側が−Ｙ方向である。
【０００３】
図９に示すように、操作レバー１０１を−Ｘ方向に傾けると、操作レバー１０１の操作点Ｑは−Ｘ方向に移動し、非操作時の中立軸Ｎ上にあったときの位置からずれた位置に移動する。この状態のときには、導電性弾性体１０２ａ，１０２ｂのうち、移動伝達部材１０３の−Ｘ方向にある導電性弾性体１０２ａが移動伝達部材１０３により下方へ押される。そして、導電性弾性体１０２ａが、抵抗体１０４ａ，１０４ｂのうち、導電性弾性体１０２ａに対応する抵抗体１０４ａに接触する。導電性弾性体１０２ａと抵抗体１０４ａとの接触面積は操作レバー１０１の移動量に対応する。このため、導電性弾性体１０２ａと抵抗体１０４ａとの間の箇所では、前記接触面積の変化により抵抗値が変化し、抵抗体１０４ａに流れる電流が変化する。この電流の変化から電圧変化をみることにより操作レバー１０１の操作点Ｑを移動させた方位や傾き角が検出される。検出された信号は、アナログ信号としてフレキシブル基板１０５よりケーブル等を介してコンピュータゲーム機器に入力される。
【特許文献１】特開２０００−３４８５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に記載の発明では、導電性弾性体１０２ａと抵抗体１０４ａとの接触面積の変化を検出することはできるが、導電性弾性体１０２ａと抵抗体１０４ａとが接触する接触点の、抵抗体１０４ａにおけるＸＹ平面内での接触位置は検出することができない。
【０００５】
また、たとえば操作可能なゲームの種類を増やすためには、前記アナログ出力とデジタル出力との双方を得ることができなければならない。しかし、前記特許文献１に記載の発明では、操作レバー１０１の傾動によって前記アナログ出力を得るだけではなくデジタル出力を得るために、たとえば抵抗体１０４ａ，１０４ｂとプレート１０６との間にデジタル出力用のスイッチ等の部材を設けたとしても、アナログ出力とデジタル出力を個別に得るためには、たとえば、デジタル出力を得ようとするときには操作レバー１０１の傾動量を多くし、アナログ出力を得ようとするときには操作レバー１０１の傾動量を少なくしなければならない。すなわち、指等で操作レバー１０１の傾動量を変化させなければならない。前記傾動量を指等で変化させることは困難である。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、操作体の押圧位置により異なる出力動作を得ることができ、アナログ出力を得るための操作とデジタル出力を得るための操作を明確に分離できる入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、放射方向に延びる複数の操作体を備えた操作部材と、この操作部材に対する押圧操作によって弾性変形させられる弾性押圧部材と、前記弾性押圧部材によって変形させられることにより、前記押圧操作が行われた位置および方向に応じた検出信号を出力する検出手段とが設けられた入力装置であって、
前記検出手段は、前記操作体と同じ放射方向に延びる複数の抵抗部材と、前記複数の抵抗部材の内周側の端部どうしまたは外周側の端部どうしをそれぞれ導通接続する連結電極と、前記抵抗部材に対向配置され、且つ前記押圧操作によって前記抵抗部材に接触させられたときに、前記検出信号を出力する対向電極とが設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、押圧された部分の、操作体における放射方向の位置をアナログ的に出力することができるため、操作体を押圧する位置により、異なった出力動作を得ることができる。たとえば、各操作体の内側部分を前記同心円の円周方向に連続的に押圧した場合には動作速度の速い出力を得ることができ、各操作体の外側部分を前記同心円の円周方向に連続的に押圧した場合には動作速度の遅い出力を得ることができる。
【０００９】
上記においては、前記対向電極は複数設けられており、個々の前記抵抗部材に対して個々の前記対向電極が対向して配置されているものが好ましい。
【００１０】
このように配置されていると、複数の抵抗部材のうち、押圧された操作体に対応して下方に向かって変形した対向電極に対向する抵抗部材のみが対向電極と接触する。このため、押圧されるべき操作体の下方に設けられている対向電極と同時に、押圧されるべき操作体の近傍にある押圧されるべきではない操作体、たとえば両隣の操作体の下方に設けられている対向電極も誤って押圧してしまうことを防止することができる。
【００１１】
また前記抵抗部材は、内周側から外周側に向かう放射方向にしたがって徐々に幅寸法が広くなる形状で形成されているものが好ましい。
【００１２】
このような形状とした上で、内周側と外周側とを判別する境界（しきい値とする位置）を抵抗部材の中点よりも外周側の位置に設定すると、内周側として機能する操作エリアを拡大することができるとともに、さらに広い分解能を得ることが可能となるため、内周側に対する操作性を優れたものとすることができる。
【００１３】
また本発明では、前記検出手段の下部側で、且つ前記放射方向に延びる複数の操作体に対向する位置に反転スイッチが設けられているものが好ましく、前記操作部材の下面には突起部が設けられており、前記突起部で押されたときに前記反転スイッチが反転動作させられるものが好ましい。
【００１４】
上記手段では、操作部材を押圧操作したときに、操作者にクリック感触を与えることができるため、スイッチが操作されたことを明確に認識させることができる。また、スイッチが設けられているため、検出手段側ではアナログ的な出力が得られ、スイッチ側ではオンとオフのデジタル的な出力が得られるようになる。
【００１５】
また前記複数の抵抗部材の両端に所定の電圧を所定の周期で印加する切換え手段と、前記対向電極に生じる電圧を所定の周期で検出する電圧検出手段とを有しているものとして構成できる。
【００１６】
上記手段では、操作部材に与えられた押圧操作に対応する操作方向および操作位置を電圧として検出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の入力装置では、操作体の押圧位置により異なる出力動作を得ることができ、アナログ出力を得るための操作とデジタル出力を得るための操作を明確に分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の入力装置の平面図、図２は図１の２−２線の切断断面図、図３は入力装置の部分拡大図、図４は抵抗部材の配列を示す平面図、図５は入力装置の動作を示す図３と同様の断面図、図６は各操作体に対し押圧操作を一定の時間間隔で連続的に与えたときの入力装置の出力波形を示し、図６Ａは外周側を操作した場合、図６Ｂは内周側を操作した場合を示している。図７は各操作体に対し押圧操作を一定の角速度で連続的に与えたときの入力装置の出力波形を示し、図７Ａは外周側を操作した場合、図７Ｂは内周側を操作した場合を示している。なお、図４における点線部分は、中央操作部の下方に設けられる中央スイッチを示している。
【００１９】
図１および図２に示すように、入力装置１０は、合成樹脂などで形成された操作部材２０を有している。操作部材２０は、図１に示すように、中央操作部２０Ａと、８方向に放射状に延びる操作体２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７および２８を有している。
【００２０】
図２に示すように、中央操作部２０Ａの下方には中央突起部２０ａが突出形成されている。操作体２１ないし２８の各下面２０ｂにはスリット状の凹部２０ｃがそれぞれ形成されており、各凹部２０ｃの近傍に突起部２０ｄがそれぞれ突出形成されている。
【００２１】
操作体２１ないし２８の下方には弾性押圧部材１３がそれぞれ設けられている。弾性押圧部材１３は、図２に示すように、断面形状が操作体に対して凹形状で、それ自体が圧縮変形可能な合成ゴムやシリコーンゴムなどの材料で形成されている。なお、各弾性押圧部材１３には弾性変形可能なリブ１３ｄがそれぞれ一体に形成されて、弾性押圧部材１３およびリブ１３ｄが同じ材料で一体に形成されている。リブ１３ｄにより弾性押圧部材１３の傾き動作が抑制されている。
【００２２】
また、弾性押圧部材１３の中心には、Ｚ１−Ｚ２方向に貫通する挿入穴１３ａが形成されており、挿入穴１３ａに中央操作部２０Ａの中央突起部２０ａが上側から挿入されている。挿入穴１３ａにおいては開口部分の径がその挿入側の径よりも小さく形成され、中央突起部２０ａにおいては先端側の径が基部側の径よりも大きく形成されている。このため、中央突起部２０ａが挿入穴１３ａに挿入されたときに、操作部材２０が弾性押圧部材１３から抜け難くなっている。
【００２３】
図２に示すように、弾性押圧部材１３の上縁部１３ｃが操作部材２０と当接している。すなわち、上縁部１３ｃは平坦形状で、操作体２１ないし２８の下面２０ｂの平坦な面に接するようになっており、操作部材２０が押圧されたときには、上縁部１３ｃのみが操作部材２０によって押圧される。
【００２４】
本発明では、弾性押圧部材１３は薄肉に形成されており、図２に示すように、操作部材２０が操作されていない状態では、突起部２０ｄは弾性押圧部材１３の下部頂部１３ｂ１から離れた状態にある。
【００２５】
弾性押圧部材１３の下面にはシート基板１４が設けられている。図３に示すように、シート基板１４は、下部シート１４ａと上部シート１４ｂとで形成されている。シート基板１４には、弾性押圧部材１３の下部頂部１３ｂ１に対向する位置に検出手段１６が設けられ、突起部２０ｄが下部頂部１３ｂ１に対向している。
【００２６】
検出手段１６は、図３に示すように、共に軟質な下部シート１４ａと上部シート１４ｂとが図示しない離間シートを介して積層され、下部シート１４ａと上部シート１４ｂとの対向面にそれぞれ抵抗体が設けられている。下部シート１４ａと上部シート１４ｂは双方とも可撓性と絶縁性を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などの合成樹脂材料で形成されている。
【００２７】
図３および図４に示すように、下部シート１４ａの抵抗体は放射状に形成された８つの抵抗部材１６ａである（個別に抵抗部材１６ａ１，１６ａ２，１６ａ３，１６ａ４，１６ａ５，１６ａ６，１６ａ７，１６ａ８で示す。）。また、上部シート１４ｂの抵抗体は対向電極１６ｂである。前記８つの抵抗部材１６ａと対向電極１６ｂとは接離可能に支持されている。抵抗部材１６ａは、対向電極１６ｂよりも比抵抗が十分に大きい抵抗材料で形成されている。
【００２８】
なお、前記離間シートに代えて、下部シート１４ａおよび上部シート１４ｂの双方または一方に絶縁性を有する樹脂膜を形成して、下部シート１４ａと上部シート１４ｂとの間隔が確保されるようにしてもよい。
【００２９】
抵抗部材１６ａはカーボン膜などで形成され、対向電極１６ｂは抵抗部材１６ａよりも電気抵抗の低い膜、例えば銀、金、銅などの金属膜から形成されている。
【００３０】
抵抗部材１６ａの内周側の一端は、図４に示すように、円形の連結電極１６ｃにそれぞれ接続され、連結電極１６ｃの同心円の円周方向に分割されて放射状に配置されている。この実施の形態では、８つの抵抗部材１６ａ１，１６ａ２，１６ａ３，１６ａ４，１６ａ５，１６ａ６，１６ａ７，１６ａ８が設けられており、連結電極１６ｃは各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の内周側の端部どうしを導通接続しているが、連結電極１６ｃが外周側に設けられており各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の外周側の端部どうしを導通接続する構成であってもよい。
【００３１】
前記抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の外周側の端部には、銀や銅などで形成された導線パターンがそれぞれ配線されており、外部に設けられた図示しない切換え手段を介して図示しない電源装置の電源端子（＋端子）に接続可能とされている。また、連結電極１６ｃは電源装置の接地端子ＧＮＤに接続されている。
【００３２】
なお、連結電極１６ｃが各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の外周側の端部どうしを導通接続する構成の場合には、前記導線パターンは抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の内周側の端部に接続される。また電圧の印加の仕方は、連結電極１６ｃを＋端子に接続し、各導線パターンを接地端子ＧＮＤに接続してもよいし、その逆であってもよい。つまり、前記切換え手段を駆動させて接点を所定の周期で連続的に切り換えたときに、放射状に並ぶ各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の外周側の端部と他方の内周側の端部との間に、所定の電源電圧Ｖccを右回り又は左回りに一定の周期で印加することができるようになっていればよい。
【００３３】
なお、検出手段１６の構成としては上記の構成に限定されるものではなく、例えば、３枚のシートを重ねたものではなく１枚のシートでその上に抵抗部材が形成されたもので、この抵抗部材に低抵抗の導電性部材を形成した弾性押圧部材を対向させたものでもよい。
【００３４】
図２および図３に示すように、シート基板１４は、金属や合成樹脂などの剛性の高い部材で形成された硬質なベース１５上に設置される。ベース１５には、中央突起部２０ａと対向する位置に、クリック感触を発生させるスイッチ２９（図４参照）が設けられ、突起部２０ｄと対向する位置に、それぞれクリック感触を発生させる反転スイッチ１７が設けられている。なお、中央スイッチ２９の構造は反転スイッチ１７と同様の構造である。
【００３５】
反転スイッチ１７は、ベース１５とシート基板１４の検出手段１６との間に設けられ、ＰＥＴ樹脂などの合成樹脂製のシート１７ａ上に金属製のドーム状の反転板１７ｂが設けられ、反転板１７ｂの周縁部１７ｂ１がシート７ａに固定されている。また、シート１７ａの表面には反転板１７ｂの内側の中心に対向する位置に導電パターン１７ｃが形成され、反転板１７ｂの周縁部１７ｂ１に別の導電パターン１７ｄが接続されている。
【００３６】
本発明の入力装置１０は、図２に示すように、操作部材２０が筐体１８の開口部１８ａにＺ２側からＺ１方向へ挿入され、筐体１８内ではベース１５が支持部材１９に固定されている。操作部材２０は弾性押圧部材１３によって図示Ｚ１方向に付勢されており、操作部材２０の表面は筐体１８の開口部１８ａから図示Ｚ１方向に突出させられている。
【００３７】
また、各弾性押圧部材１３の内周側には図示Ｚ１方向（上方向）に突出する凸部１３ｔが一体に形成されている。各凸部１３ｔは、操作体２１ないし２８の各下面２０ｂに形成されたスリット状の凹部２０ｃに挿入されており、操作部材２０が中央突起部２０ａを軸としてその軸回りに回転することがないように規制している。
【００３８】
図３は操作部材２０が操作されていない初期状態を示している。
操作部材２０が任意の操作点Pで押圧操作されたとすると、操作部材２０は、図２において前記中央突起部２０ａを支点とする反時計回り方向、すなわち一方の操作体２７が下向きに、他方の操作体２３が上向きとなるように傾けられる。このとき、図５に示すように、操作体２７側の下面２０ｂが、弾性押圧部材１３の上縁部１３ｃを押圧するため、弾性押圧部材１３が弾性変形させられる。
【００３９】
図５に示すように、弾性押圧部材１３が弾性変形させられると、シート基板１４の上部シート１４ｂおよび対向電極１６ｂが下部方向に向けて凸状に変形させられるため、対向電極１６ｂが操作体２７に対応する位置に設けられた抵抗部材１６ａ７に接触点P０で接触する。
【００４０】
所定の周期（周波数）により前記切り換え手段が駆動され、前記８つの抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８には所定の電源電圧Ｖccが印加される。対向電極１６ｂの電圧は、図示しない電圧検出手段により所定の周期で検出されている。なお、対向電極１６ｂの検出の周期（周波数）は前記切換え手段の周期と同じであってもよいが、少なくとも前記切換え手段の周期よりも短い（周波数としては高い）ものが好ましい。
【００４１】
前記電圧検出手段を用いて、対向電極１６ｂの電圧、すなわち接触点P０の電位を検出すると、抵抗部材１６ａ７の外周側の一端と接触点P０との間の抵抗値と接触点P０と連結電極１６ｃとの間の抵抗値との抵抗比から、抵抗部材１６ａ７上における接触点P０の位置（放射方向の位置）を検出することができる。よって、前記検出電圧から接触点P０に対応する操作点Pの放射方向の位置と、操作体２１ないし２８のうち操作体２７が操作されたことを検知することができる。
【００４２】
なお、操作体２７の内側方向（連結電極１６ｃ側）に位置する部分が押圧操作された場合においても、上記と同様に、押圧された部分の操作体２７における放射方向の位置が検知される。また、操作体２７以外の操作体を押圧操作した場合においても、上記と同様に、押圧された操作体と、放射方向の位置を特定することが可能である。
【００４３】
ここで、例えば、抵抗部材１６ａに印加される電源電圧Ｖccの半値である電圧値Ｖcc／２をしきい値Ｖｔｈとして、図示しない制御部によって、接触点P０における電圧値としきい値Ｖｔｈを比較する。例えば、操作体２１ないし２８を時計回り方向に一定の時間間隔Δｔで連続的に押圧操作した場合は図６のようになる。
【００４４】
図６Ａに示すように、操作点Pの位置を各操作体上の外周側として押圧した場合には、抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の各接触点P０から出力される電圧値がしきい値Ｖｔｈよりも大きくなる。このため、操作体２１ないし２８の外周側が押圧操作されたと判別することができる。
【００４５】
一方、図６Ｂに示すように、接触点P０の位置を各操作体上の内周側として押圧操作した場合には、抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の各接触点P０から出力される電圧値がしきい値Ｖｔｈよりも小さくなる。このため、操作体２１ないし２８の内周側が押圧操作されたと判別することができる。
【００４６】
そして、前記制御部が所定のサンプリング周期で操作体２１ないし２８に対する押圧操作を連続的に検出することにより、操作体２１ないし２８に対する操作を連続的なアナログ量として得ることが可能である。
【００４７】
また、例えば、接触点P０における電圧値が、しきい値Ｖｔｈとなる部分よりも大きな値として検出される外側部分を、連結電極１６ｃを中心とする同心円の円周方向に沿って連続的に押圧したとする。すなわち、最初に操作体２１の外側部分を押圧し、次に操作体２２の外側部分を押圧し、さらに操作体２３の外側部分を押圧し、・・・・というように、時計回り方向にほぼ一定の角速度ω（＝θ／ｔ）で各操作体の外側の位置を順に押圧していくと、各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の各接触点P０から出力される電圧値は図７Ａのように示される。
【００４８】
一方、同様の操作を接触点P０における電圧値が、しきい値Ｖｔｈよりも小さくなる内側の位置で行った場合に、各抵抗部材１６ａ１ないし１６ａ８の各接触点P０から出力される電圧値は図７Ｂのように示される。
【００４９】
すなわち、図７Ａ，Ｂに示すように、角速度ωをほぼ一定とした状態において、外周側を操作した場合と内周側を操作した場合とを比較すると、出力パルスの周期は外周側の方が内周側に比較して短いことがわかる。すなわち、外周側を操作した場合には、内周側を操作した場合に比較して操作速度の早い出力を得ることができる。
【００５０】
そして、上記のような特徴を有する入力装置１０を携帯電話に搭載した場合には、例えば操作部材２０の内側部分を前記同心円の円周方向に連続的に押圧操作されたときには、携帯電話の表示部に表示された画像等を遅い速度で所定の方向にスクロールさせるように設定し、操作部材２０の外側部分を前記同心円の円周方向に連続的に押圧したときには、前記画像等を速い速度で所定の方向にスクロールさせるように設定することができる。
【００５１】
本発明では、対向電極１６ｂは複数設けられ、１つの抵抗部材１６ａに対して１つの対向電極１６ｂが対向するように配置されていることが好ましい。このように配置されていると、任意の操作体が押圧されて、その操作体に対応してその操作体の下方に設けられている対向電極１６ｂが下方に向かって変形したときには、複数の抵抗部材１６ａのうち、この下方に向かって変形した対向電極１６ｂに対向する抵抗部材１６ａのみが前記対向電極１６ｂと接触する。このため、押圧されるべき操作体の下方に設けられている対向電極１６ｂと同時に、押圧されるべき操作体の近傍にある押圧されるべきではない操作体、たとえば両隣の操作体の下方に設けられている対向電極１６ｂも誤って押圧してしまうことを防止することができる。
【００５２】
また、本発明では、各抵抗部材１６ａは、図４に示すように、内周側の連結電極１６ｃから外周側に向かう放射方向にしたがって徐々に幅寸法が広くなる形状であることが好ましい。ここで、図８は各抵抗部材の長さ方向における位置とその位置における出力電圧との関係を示すグラフであり、図中実線は抵抗部材を図４に示すような徐々に幅寸法が広くなる幅広抵抗体ａとした場合、一点鎖線は抵抗部材を一定の幅寸法からなる長方形状の抵抗体（一定幅の抵抗体）ｂとした場合を示している。
【００５３】
グラフの横軸の原点は抵抗部材の最内周側であり、横軸の方向は抵抗部材の外周方向を示している。
【００５４】
しきい値Ｖｔｈを電源電圧Ｖccの１／２である電圧値Ｖcc／２に設定した場合には、一定幅の抵抗体ｂでは長さ寸法Ｌの中点位置Ｌ／２に内周側と外周側との境界が設定され、幅広抵抗体ａの場合には中点位置Ｌ／２よりも内側の位置Ｌ１（０＜Ｌ１＜Ｌ／２）に内周側と外周側との境界が設定される。したがって、幅広抵抗体ａでは、前記中点位置Ｌ／２に内周側と外周側との境界を設定した場合には、しきい値Ｖｔｈを電圧値Ｖcc／２と電源電圧Ｖccとの間の比較的高い電圧レベルＶａに設定することができ、内周側の分解能を外周側と比べてより広くすることができるようになる。このため、内周側と外周側との前記境界を、さらに前記中点位置Ｌ／２よりも外周側に設定すると、入力装置１０の大きさ（長径）が比較的小さい場合であっても、内周側に対する操作をし易くすることができる。すなわち、内周側と外周側とを判別する境界（しきい値）を前記中点位置Ｌ／２よりも外側の位置（外周側の位置）に設定すると、内周側として機能する操作エリアを拡大することができるとともに、さらに広い分解能を得ることが可能となるため、内周側に対する操作性を優れたものとすることができる。なお、このように設定すると、外周側の操作エリアおよび分解能が狭まることになるが、元々外周側の操作エリアは内周側の外側に位置しているのであるから、外周側の操作エリアに対する操作性が内周側に比較して劣るようなことはない。
【００５５】
また、操作者による誤操作入力を避けるため、内周側と外周側との前記境界（しきい値）付近には、ある一定幅の不感帯領域を設けて操作を受け付けないように設定する必要がある。図８に示すように、前記不感帯領域の長さ方向の幅寸法をＷとすると、前記不感帯領域ΔＷに対する出力電圧Ｖとして使用できない不感帯電圧幅は、一定幅の抵抗体ｂの場合が不感帯電圧幅ΔＶｂであるのに対し、幅広抵抗体ａの場合にはそれよりも狭小な不感帯電圧幅ΔＶａとすることができる（ΔＶｂ＞ΔＶａ）。このため、幅広抵抗体ａでは、一定幅の抵抗体ｂに比較して、出力電圧Ｖとして使用できる範囲を広くとることができるため、分解能が広く、精度の高い検出が可能となる。
【００５６】
なお、抵抗部材１６ａを一定幅の抵抗体ｂで形成した場合には、幅広抵抗体ａで形成した場合と比べて、隣接する抵抗体ｂと抵抗体ｂとの間隔（対向領域の面積または対向寸法）が広くなる。したがって、入力装置１０の出力信号には、信号として出力されない無信号時間帯が長く形成される。すなわち、デューティ比が小さくなりやすいため、隣接する一定幅の抵抗体ｂと一定幅の抵抗体ｂとの間の動作を補足することが困難となる。また、この間の動作を補足するには、別途の識別手段等が必要になり、入力装置１０の構成が複雑化する。しかし、本発明のように、抵抗部材１６ａを徐々に幅寸法が広くなる幅広抵抗体ａで形成した場合には、隣接する幅広抵抗体ａと幅広抵抗体ａとの対向領域の面積（または対向寸法）を狭くすることができるため、入力装置１０の出力信号のデューティ比が大きくなり、隣接する幅広抵抗体ａと幅広抵抗体ａとの間の動作を補足することが容易となる。このため、検出精度の高い入力装置１０を提供することが可能となる。
【００５７】
本発明においては、図３に点線で示すように、たとえば操作体２７の突起部２０ｄに対応する部分を押圧すると、突起部２０ｄが押し下げられ、突起部２０ｄは、弾性押圧部材１３の下部頂部１３ｂ１を押圧する。このため、操作体２７の押圧操作の際に弾性押圧部材１３がバランス良く変形できる。
【００５８】
その後、前記原理と同様の原理により、弾性押圧部材１３によってシート基板１４が押圧されて、反転スイッチ１７に設けられた反転板１７ｂの中心部が凹状に変形させられてクリック感触が発生させられる。また、クリック感触と同時に、導電パターン１７ｄに接続された反転板１７ｂの内面が、その反転動作によって導電パターン１７ｃの表面に接触して、反転スイッチ１７の出力がオフからオンに切り換えられる。すなわちデジタル的な出力が行われる。
【００５９】
上記のようなデジタル的な出力は、操作体２７以外の操作体を押圧操作した場合においても同様に行われる。
【００６０】
このように、操作者にクリック感触を与えると、操作者は反転スイッチ１７を押圧したことを容易に正確に認識することができる。
【００６１】
また、本発明において、反転スイッチ１７を設けると、検出手段１６側ではアナログ的な出力が得られ、反転スイッチ１７側ではオンとオフのデジタル的な出力が得られるようになる。これにより、例えば、本発明の入力装置１０を携帯電話に搭載した場合に、アナログ的な出力によって前記スクロール機能を動作させることができ、デジタル的な出力によってメニューや画像の選択や決定等の動作を行わせることができる。
【００６２】
本発明では、上記のように、複数の操作体２１ないし２８の内側部分または外側部分を前記同心円の円周方向に連続的に押圧することによってアナログ的な出力を得ることができ、いずれか１つの操作体を押圧することによってデジタル的な出力が得ることができる。このように、本発明では、アナログ的な出力を得るための操作とデジタル的な出力を得るための操作を明確に分離されているため、操作者は、所望の出力を得るための操作を確実、且つ容易に行うことができ、入力装置１０の操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の入力装置の平面図、
【図２】図１の２−２線の切断断面図、
【図３】入力装置の部分拡大図、
【図４】抵抗部材の配列を示す平面図、
【図５】入力装置の動作を示す断面図、
【図６】各操作体に対し押圧操作を一定の時間間隔で連続的に与えたときの入力装置の出力波形を示し、図６Ａは外周側を操作した場合の入力装置の出力波形を示す図、図６Ｂは内周側を操作した場合の入力装置の出力波形を示す図、
【図７】各操作体に対し押圧操作を一定の角速度で連続的に与えたときの入力装置の出力波形を示し、図７Ａは外周側を操作した場合の入力装置の出力波形を示す図、図７Ｂは内周側を操作した場合の入力装置の出力波形を示す図、
【図８】各抵抗部材の長さ方向における位置とその位置における出力電圧との関係を示すグラフ、
【図９】従来のゲーム機器用入力装置に備えられる操作レバーを示す断面図、
【符号の説明】
【００６４】
１０ 入力装置
１３ 弾性押圧部材
１３ｂ１ 下部頂部
１３ｃ 上縁部
１３ｄ リブ
１３ｔ 凸部
１４ シート基板
１５ ベース
１６ 検出手段
１６ａ 抵抗部材
１６ｂ 対向電極
１７ 反転スイッチ
１７ｂ 反転版
１７ｃ，１７ｄ 導電パターン
１７ｄ
２０ 操作部材
２０Ａ 中央操作部
２０ａ 中央突起部
２０ｃ 凹部
２０ｄ 突起部
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８ 操作体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射方向に延びる複数の操作体を備えた操作部材と、この操作部材に対する押圧操作によって弾性変形させられる弾性押圧部材と、前記弾性押圧部材によって変形させられることにより、前記押圧操作が行われた位置および方向に応じた検出信号を出力する検出手段とが設けられた入力装置であって、
前記検出手段は、前記操作体と同じ放射方向に延びる複数の抵抗部材と、前記複数の抵抗部材の内周側の端部どうしまたは外周側の端部どうしをそれぞれ導通接続する連結電極と、前記抵抗部材に対向配置され、且つ前記押圧操作によって前記抵抗部材に接触させられたときに、前記検出信号を出力する対向電極とが設けられていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記対向電極は複数設けられており、個々の前記抵抗部材に対して個々の前記対向電極が対向して配置されている請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記抵抗部材は、内周側から外周側に向かう放射方向にしたがって徐々に幅寸法が広くなる形状で形成されている請求項１または２記載の入力装置。
【請求項４】
前記検出手段の下部側で、且つ前記放射方向に延びる複数の操作体に対向する位置に反転スイッチが設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
【請求項５】
前記操作部材の下面には突起部が設けられており、前記突起部で押されたときに前記反転スイッチが反転動作させられる請求項４記載の入力装置。
【請求項６】
前記複数の抵抗部材の両端に所定の電圧を所定の周期で印加する切換え手段と、前記対向電極に生じる電圧を所定の周期で検出する電圧検出手段とを有している請求項１ないし５のいずれかに記載の入力装置。
【請求項１】
放射方向に延びる複数の操作体を備えた操作部材と、この操作部材に対する押圧操作によって弾性変形させられる弾性押圧部材と、前記弾性押圧部材によって変形させられることにより、前記押圧操作が行われた位置および方向に応じた検出信号を出力する検出手段とが設けられた入力装置であって、
前記検出手段は、前記操作体と同じ放射方向に延びる複数の抵抗部材と、前記複数の抵抗部材の内周側の端部どうしまたは外周側の端部どうしをそれぞれ導通接続する連結電極と、前記抵抗部材に対向配置され、且つ前記押圧操作によって前記抵抗部材に接触させられたときに、前記検出信号を出力する対向電極とが設けられていることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記対向電極は複数設けられており、個々の前記抵抗部材に対して個々の前記対向電極が対向して配置されている請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記抵抗部材は、内周側から外周側に向かう放射方向にしたがって徐々に幅寸法が広くなる形状で形成されている請求項１または２記載の入力装置。
【請求項４】
前記検出手段の下部側で、且つ前記放射方向に延びる複数の操作体に対向する位置に反転スイッチが設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
【請求項５】
前記操作部材の下面には突起部が設けられており、前記突起部で押されたときに前記反転スイッチが反転動作させられる請求項４記載の入力装置。
【請求項６】
前記複数の抵抗部材の両端に所定の電圧を所定の周期で印加する切換え手段と、前記対向電極に生じる電圧を所定の周期で検出する電圧検出手段とを有している請求項１ないし５のいずれかに記載の入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−４０６８８（Ｐ２００６−４０６８８Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１８４０４（Ｐ２００４−２１８４０４）
【出願日】平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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