入力装置

【課題】主に各種電子機器の操作に使用される入力装置に関し、誤検出がなく、確実な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】ボール１１と所定の間隙を空けて対向配置された磁気検出素子２１を、ボール１１を回転可能に収納した下ケース１６下面に弾接させることによって、ボール１１を押圧した際、下ケース１６に押圧されて磁気検出素子２１もボール１１と同じ方向へ上下動し、ボール１１と磁気検出素子２１の所定の間隙は変化せず常に一定に保たれるため、ボール１１の回転方向や回転角度の検出のばらつきを防ぎ、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を得ることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられる入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器の高機能化や小型化が進むに伴い、これらの操作に用いられる入力装置にも、良好な操作感触で確実な操作を行えるものが求められている。
【０００３】
このような従来の入力装置について、図７及び図８を用いて説明する。
【０００４】
図７は従来の入力装置の断面図であり、同図において、１は絶縁樹脂製のボール、２は略円盤状でフェライト等の磁石で、複数の磁石２が所定間隔でボール１外周に埋設されている。
【０００５】
また、３は金属薄板製の上ケース、４は同じく下ケース、５は同じく枠体で、上ケース３と下ケース４が枠体５に上下動可能に装着されると共に、上ケース３と下ケース４内にボール１が回転可能に収納され、ボール１上部が上ケース３上面の開口孔から突出している。
【０００６】
そして、６は上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板で、この配線基板６に枠体５下端が固着されると共に、配線基板６上面にはホール素子等の複数の磁気検出素子７が実装され、ボール１と所定の間隙を空けて対向配置されている。
【０００７】
さらに、８はプッシュスイッチ等のスイッチ接点で、配線基板６上面に実装されてボール１の下方に配置されると共に、上方へ突出した押釦部８Ａ上面が下ケース４下面に当接して、入力装置が構成されている。
【０００８】
そして、このように構成された入力装置が、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器の操作部（図示せず）に、ボール１上部を突出させて装着されると共に、複数の磁気検出素子７やスイッチ接点８が配線パターン等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。
【０００９】
以上の構成において、例えば機器の液晶表示素子等の表示手段（図示せず）に、氏名や曲名等の複数のメニューやカーソル（図示せず）等が表示された状態で、ボール１上部を指で前後左右方向へ回転操作すると、ボール１外周に埋設された複数の磁石２も回転し、例えば、右方向へ回転した場合には、先ず磁石２Ａが磁気検出素子７に近づき、次に磁石２Ｂが磁気検出素子７に近づく。
【００１０】
そして、磁気検出素子７がこの交互に接近し離れる複数の磁石２の磁気を検出して、所定のパルス信号を機器の電子回路に出力し、機器の電子回路がこのパルス信号から、ボール１の回転方向と回転角度を検出し、機器の表示手段に表示されたメニュー上のカーソル等を、例えば、右方向へ移動させる。
【００１１】
なお、ボール１を左方向や前後方向、あるいはこれらとは中間の斜め方向へ回転操作した場合も、同様に、磁気検出素子７からパルス信号が出力され、電子回路がボール１の回転方向と回転角度を検出して、カーソル等が左方向や上下方向、あるいは斜め方向へ移動する。
【００１２】
また、カーソル等が所望のメニュー上に位置した状態で、ボール１上部を押圧操作すると、図８の断面図に示すように、ボール１を収納した上ケース３や下ケース４が枠体５にガイドされて下方へ移動し、下ケース４下面が押釦部８Ａを押圧してスイッチ接点８の電気的接離が行われ、これを電子回路が検出して、例えば、メニューの確定や次メニューの表示等が行われる。
【００１３】
つまり、機器の表示手段を見ながら、ボール１を所定方向へ回転操作することによって、表示手段に表示されたカーソル等を所定方向へ移動させて、メニューの選択を行うと共に、ボール１を押圧操作することによって、メニューの確定や次メニューの表示等が行えるように構成されているものであった。
【００１４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００４−５０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来の入力装置においては、ボール１の回転操作中に、誤ってボール１を押圧操作してしまった場合、ボール１が上ケース３や下ケース４と共に下方へ移動し、ボール１と磁気検出素子７との間隙が変化してしまうため、磁気検出素子７から出力されるパルス信号にばらつきが発生し、ボール１の回転方向や回転角度の検出に誤差が生じてしまう場合があるという課題があった。
【００１６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明は、ボールと所定の間隙を空けて対向配置された磁気検出素子を、ボールを回転可能に収納したケース下面に弾接させて入力装置を構成したものであり、ボールを押圧した際、ケース下面に押圧された磁気検出素子もボールと同じ方向へ上下動し、ボールと磁気検出素子の所定の間隙は変化せず常に一定に保たれるため、ボールの回転方向や回転角度の検出のばらつきを防ぎ、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を得ることができるという作用を有するものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を実現することができるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。
【００２０】
（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による入力装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１はＡＢＳやポリカーボネート、ウレタン等の絶縁樹脂製のボール、１２はパーマロイや鉄、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の磁性体で、略球状の中核部１３から略円柱状の複数の、例えば２４個の突起部１４が外周に向けて放射状に突出して、磁性体１２が形成されると共に、この磁性体１２がボール１１内に埋設されている。
【００２１】
また、１５は鋼等の金属薄板製の上ケース、１６は同じく下ケースで、上ケース１５と下ケース１６内にボール１１が回転可能に収納されると共に、ボール１１上部が上ケース１５上面の開口孔から突出している。
【００２２】
そして、１７は略板状でゴムやエラストマー等のカバー、１８はポリブチレンテレフタレートやポリスチレン等の絶縁樹脂製の揺動体で、ボール１１を収納した上ケース１５と下ケース１６が、カバー１７を介して揺動体１８上面に載置されている。
【００２３】
また、１９はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルム状のフレキ基板で、上下面にはカーボンや銀、銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、ボール１１下方のフレキ基板１９上面には、略円筒状でフェライトやＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等の磁石２０が、例えばＮ極を上方向、Ｓ極を下方向にして載置されている。
【００２４】
さらに、磁石２０内周のフレキ基板１９上面には、水平方向の磁気を検出するＧＭＲ素子や、垂直方向の磁気を検出するホール素子等の複数の磁気検出素子２１が実装され、この複数の磁気検出素子２１がボール１１と所定の間隙を空けて対向配置されると共に、磁気検出素子２１周囲のフレキ基板１９には、略Ｕ字状の切欠部１９Ａが形成されている。
【００２５】
そして、２２はプッシュスイッチ等のスイッチ接点で、フレキ基板１９上面の右方に実装されてボール１１の下方に配置されると共に、上方へ突出した押釦部２２Ａ上面には揺動体１８右端の押圧部１８Ａ下面が当接している。
【００２６】
また、２３は鋼や銅合金等の金属薄板製の枠体で、この枠体２３が上ケース１５と固着されて、下ケース１６に収納されたボール１１や揺動体１８等が所定位置に保持されると共に、上面に載置されたフレキ基板１９と同様に、磁気検出素子２１周囲の枠体２３には、略Ｕ字状の切欠部２３Ａが形成され、磁気検出素子２１上面が下ケース１６下面に弾接している。
【００２７】
さらに、２４は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面にはカーボンや銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、この配線基板２４上面に揺動体１８左端の支点部１８Ｂ下面が揺動可能に当接して、入力装置が構成されている。
【００２８】
そして、このように構成された入力装置が、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器の操作部（図示せず）に、ボール１１上部を突出させて装着されると共に、複数の磁気検出素子２１やスイッチ接点２２が配線パターン等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。
【００２９】
以上の構成において、例えば機器の液晶表示素子の表示手段（図示せず）に、氏名や曲名等の複数のメニューやカーソル（図示せず）が表示された状態で、ボール１１上部を指で前後左右方向へ回転操作すると、ボール１１内に埋設された磁性体１２も回転し、例えば、図３（ａ）の部分正面図に示すように、ボール１１を右方向へ回転した場合には、先ず磁性体１２の突起部１４Ａが磁気検出素子２１Ａに近づく。
【００３０】
そして、図３（ｂ）に示すように、突起部１４Ａが磁気検出素子２１Ａに最接近した状態では、ボール１１下方に配置された略円筒状の磁石２０の、右方及び左方からのＮ極の磁気を、磁石２０に最も近い突起部１４Ｂと１４Ｃから中核部１３、突起部１４Ａを介して磁気検出素子２１Ａが検出する。
【００３１】
また、このままボール１１を右方向へ回転操作し続けると、突起部１４Ａは磁気検出素子２１Ａから離れて、磁気検出素子２１Ｂに近づくと共に、磁気検出素子２１Ａには突起部１４Ｂが近づき、この突起部１４Ｂの磁気を磁気検出素子２１Ａが検出する。
【００３２】
つまり、磁気検出素子２１Ａは、Ｎ極の磁気を突起部１４Ａが最接近した時に１回検出し、この後、一旦磁気が弱まり、次に突起部１４Ｂが最接近すると、Ｎ極の磁気をもう１回検出して、この都度、磁気検出素子２１Ａからパルス信号が機器の電子回路に出力される。
【００３３】
さらに、この時、磁気検出素子２１Ａと並列に配置された磁気検出素子２１Ｂも、同様に突起部１４Ａや１４Ｂの磁気を検出するが、磁気検出素子２１Ｂは磁気検出素子２１Ａに対し、所定間隔でややずれた位置に配置されているため、磁気検出素子２１Ｂから出力されるパルス信号は、磁気検出素子２１Ａのパルス信号に対し所定時間ずれた、いわゆる位相差のあるものとなる。
【００３４】
そして、機器の電子回路がこの位相差のある二つのパルス信号から、パルス信号のどちらかが先に立ち上ったかによってボール１１の回転方向を、そのパルス数によってボール１１の回転角度を各々検出し、機器の表示手段に表示されたメニュー上のカーソル等を、例えば右方向へ回転角度分だけ移動させる。
【００３５】
なお、ボール１１を左方向や前後方向、あるいはこれらとは中間の斜め方向へ回転操作した場合も、同様に、複数の磁気検出素子２１からパルス信号が出力され、電子回路がボール１１の回転方向と回転角度を検出して、カーソル等が左方向や上下方向、あるいは斜め方向へ移動する。
【００３６】
また、カーソル等が所望のメニュー上に位置した状態で、ボール１１上部を押圧操作すると、図４の断面図に示すように、揺動体１８が配線基板２４上面に当接した支点部１８Ｂを支点として揺動し、右端の押圧部１８Ａ下面が押釦部２２Ａを押圧してスイッチ接点２２の電気的接離が行われ、これを電子回路が検出して、例えば、メニューの確定や次メニューの表示等が行われる。
【００３７】
つまり、機器の表示手段を見ながら、ボール１１を所定方向へ回転操作することによって、表示手段に表示されたカーソル等を所定方向へ移動させて、メニューの選択を行うと共に、ボール１１を押圧操作することによって、メニューの確定や次メニューの表示等が行えるように構成されている。
【００３８】
そして、このボール１１の押圧操作時には、上ケース１５と枠体２３によって揺動体１８に一体化された、ボール１１や下ケース１６、フレキ基板１９や磁気検出素子２１等も、同じ位置関係のままで揺動体１８と一緒に揺動すると共に、磁気検出素子２１上面が下ケース１６下面に弾接しているため、押圧操作時にもボール１１と磁気検出素子２１の位置関係は変わらず、常に所定の間隙が保たれるようになっている。
【００３９】
すなわち、ボール１１と磁気検出素子２１の間に揺動体１８を設け、押圧操作時には揺動体２１を揺動させて、押圧部１８Ａによってボール１１下方のスイッチ接点２２の電気的接離を行うと共に、磁気検出素子２１を下ケース１６下面に弾接させることによって、押圧操作時にも、ボール１１と磁気検出素子２１の所定の間隙は変化せず、磁気検出素子２１から出力されるパルス信号にばらつきや誤差が生じないように構成されている。
【００４０】
また、上記のようなボール１１の回転操作中に、誤ってボール１１を押圧操作してしまった場合や、揺動体１８を揺動した後、さらにボール１１に押圧力が加わった場合等には、図５の断面図に示すように、下ケース１６下面によって複数の磁気検出素子２１が押圧されるが、この時にも、磁気検出素子２１周囲のフレキ基板１９や枠体２３が下方へ撓むことによって、ボール１１と磁気検出素子２１間の間隙は変化せず、一定の間隙が保たれるようになっている。
【００４１】
つまり、磁気検出素子２１周囲のフレキ基板１９と枠体２３には、略Ｕ字状の切欠部１９Ａと２３Ａが各々形成されると共に、これらの載置された磁気検出素子２１が下ケース１６下面に弾接しているため、上記のように誤ってボール１１を押圧操作してしまった場合には、この押圧力によって磁気検出素子２１周囲のフレキ基板１９と枠体２３が下方へ撓み、また、押圧力が取除かれた場合には、元の状態に弾性復帰するように形成されている。
【００４２】
すなわち、下ケース１６下面によって磁気検出素子２１が押圧された場合には、磁気検出素子２１周囲のフレキ基板１９と枠体２３を弾性変形させることによって、磁気検出素子２１がボール１１と同じ方向へ上下動して、ボール１１と磁気検出素子２１との間隙を常に一定に保つことができるため、ボール１１の回転方向や回転角度のばらつきを防ぎ、誤検出がなく、確実な操作が行えるように構成されている。
【００４３】
なお、以上の説明では、ボール１１内に磁性体１２を埋設し、この磁性体１２から略円筒状の磁石２０の磁気を磁気検出素子２１が検出して、ボール１１の回転方向と回転角度を検出する構成について説明したが、図６の部分断面図に示すように、磁性体１２に代えて、ボール１１内に略円柱状の複数の磁石２０Ａを放射状に埋設し、この複数の磁石２０Ａの磁気を磁気検出素子２１が検出する構成とすれば、略円筒状の磁石２０が不要となり、より簡易な構成で、安価に入力装置を形成することができる。
【００４４】
このように本実施の形態によれば、ボール１１と所定の間隙を空けて対向配置された磁気検出素子２１を、ボール１１を回転可能に収納した下ケース１６下面に弾接させることによって、ボール１１を押圧した際、下ケース１６に押圧されて磁気検出素子２１もボール１１と同じ方向へ上下動し、ボール１１と磁気検出素子２１の所定の間隙は変化せず常に一定に保たれるため、ボール１１の回転方向や回転角度の検出のばらつきを防ぎ、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を得ることができるものである。
【００４５】
なお、以上の説明では、ボール１１内に配設された磁性体１２を、略球状の中核部１３から略円柱状の複数の突起部１４が外周に向けて放射状に突出した構成について説明したが、中核部１３を中空とした構成や、あるいは中核部１３に代えて、複数の突起部１４をボール１１の中心方向へ延出させ、中心部で連結した構成等、複数の突起部１４を連結するものであれば、中核部を様々な形状に形成した構成のものとしても、本発明の実施は可能である。
【００４６】
さらに、磁性体１２の複数の突起部１４を略円柱状のものとして説明したが、四角柱や多角柱、あるいは円錐状や角錐状のもの等を用いた構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明による入力装置は、誤検出がなく、確実な操作が可能なものを実現できるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態による入力装置の断面図
【図２】同分解斜視図
【図３】同部分正面図
【図４】同押圧操作時の断面図
【図５】同誤操作時の断面図
【図６】同他の実施の形態による部分断面図
【図７】従来の入力装置の断面図
【図８】同押圧操作時の断面図
【符号の説明】
【００４９】
１１ボール
１２磁性体
１３中核部
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ突起部
１５上ケース
１６下ケース
１７カバー
１８揺動体
１８Ａ押圧部
１８Ｂ支点部
１９フレキ基板
１９Ａ、２３Ａ切欠部
２０、２０Ａ磁石
２１、２１Ａ、２１Ｂ磁気検出素子
２２スイッチ接点
２２Ａ押釦部
２３枠体
２４配線基板

【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下動可能なケースと、このケースに回転可能に収納されると共に、磁性体または磁石が埋設されたボールと、このボールと所定の間隙を空けて対向配置された磁気検出素子と、上記ボールの下方に配置されたスイッチ接点からなり、上記磁気検出素子を上記ケース下面に弾接させた入力装置。

【図１】