多方向スイッチ部材およびそれを備える電子機器
【課題】
電子機器において、より簡単な操作にて多くの機能を実行することができるようにする。
【解決手段】
本発明は、その面内にて多方向の操作を可能とし、その面内の多方向において表裏方向に押圧操作可能な１または２以上の多方向キー１２と、多方向キー１２からの押圧を検知するための印刷回路基板２０とを備え、多方向キー１２の裏方向の複数箇所に、印刷回路基板２０への押圧の強さにより接触面積を変える弾性変形可能な導電性弾性体１４をそれぞれ有し、印刷回路基板２０の表側において導電性弾性体１４と接触可能な位置には、導電性弾性体１４の接触により導通する複数の電極から構成される接点電極群をそれぞれ有し、多方向キー１２の面内の多方向の内の少なくとも一つの方向において、多方向キー１２の裏方向には、導電性弾性体１４の接点電極群への接触より強い押圧により入力されるスイッチ５６，５８等を有する多方向スイッチ部材２である。
電子機器において、より簡単な操作にて多くの機能を実行することができるようにする。
【解決手段】
本発明は、その面内にて多方向の操作を可能とし、その面内の多方向において表裏方向に押圧操作可能な１または２以上の多方向キー１２と、多方向キー１２からの押圧を検知するための印刷回路基板２０とを備え、多方向キー１２の裏方向の複数箇所に、印刷回路基板２０への押圧の強さにより接触面積を変える弾性変形可能な導電性弾性体１４をそれぞれ有し、印刷回路基板２０の表側において導電性弾性体１４と接触可能な位置には、導電性弾性体１４の接触により導通する複数の電極から構成される接点電極群をそれぞれ有し、多方向キー１２の面内の多方向の内の少なくとも一つの方向において、多方向キー１２の裏方向には、導電性弾性体１４の接点電極群への接触より強い押圧により入力されるスイッチ５６，５８等を有する多方向スイッチ部材２である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面内の複数方向において操作可能な多方向スイッチ部材およびそれを備える電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、カーナビゲーション装置、モバイルＰＣ等の電子機器には、行き先を検索、設定、複数の経路を地図上に表示させるといったナビゲーション機能を持つソフトウェアをインストールし、それを実行できるものが多い。また、音楽再生装置のような電子機器の場合には、インターネットを介して外部サーバにアクセスし、あるいはＣＤ−ＲＯＭのような情報記憶媒体から大量の音楽データを音楽再生装置内部のメモリに記憶し、その中から所望の音楽データを検索して再生することができるものがある。このような、検索、設定、表示といった機能を手軽に実行するため、上記のような電子機器として、少なくとも上下左右の複数方向に操作できる単一のコントローラを備えるものが知られている（特許文献１、特許文献２を参照）。
【０００３】
例えば、ナビゲーション機能を持つソフトウェアを実行する際に、単一のコントローラの面内各方向に、各方向への移動機能が割り当てられることにより、例えば、右方向を押圧するとカーソルを右方向（あるいは地図画面を左方向）に、上方向を押圧するとカーソルを上方向（あるいは地図画面を下方向）に移動させることができる。また、音楽データの検索を行う際に、例えば、単一のコントローラの面内下方を押圧することにより、多くのミュージシャンのリスト表示をスクロールすることができ、所望のミュージシャンの位置で面内下方の押圧を終了した後、面内右方向を押圧することにより当該ミュージシャンの曲名を表示させることも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，４４１，７５３号
【特許文献２】米国特許第７，３４８，９６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の電子機器には、次のような問題がある。それは、多方向にて押圧可能なコントローラの各方向が単一の機能しか発揮できないことである。例えば、あるソフトウェアを実行している場合、コントローラの面内右方向を押圧したときには、右方向へのカーソルの移動、特定のメニューの表示等の単一の機能しか実行できない。ソフトウェアの機能が益々複雑になる中、このような不都合を低減するために、各方向の押圧順の組み合わせにより異なる機能を実行できるようにする方法も考えられる。しかし、各方向を多数操作するのは、操作者にとって煩わしく、かつそれを記憶するのも困難である。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、電子機器において、より簡単な操作にて多くの機能を実行することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するための本発明の一形態は、その面内にて多方向の操作を可能とする多方向スイッチ部材であって、その面内の多方向において表裏方向に押圧操作可能な１または２以上の多方向キーと、多方向キーからの押圧を検知するための印刷回路基板とを備え、多方向キーの裏方向の複数箇所に、印刷回路基板への押圧の強さにより接触面積を変える弾性変形可能な導電性弾性体をそれぞれ有し、印刷回路基板の表側において導電性弾性体と接触可能な位置には、導電性弾性体の接触により導通する複数の電極から構成される接点電極群をそれぞれ有し、多方向キーの面内の多方向の内の少なくとも一つの方向において、多方向キーの裏方向には、導電性弾性体の接点電極群への接触より強い押圧により入力されるスイッチを有する多方向スイッチ部材である。
【０００８】
また、本発明の別の形態は、スイッチを、非接触状態の複数の電極と、その一部の電極と接続される弾性変形可能なドームとを有するドーム型のスイッチとする多方向スイッチ部材である。
【０００９】
また、本発明の一形態は、上述の各多方向スイッチ部材を備える電子機器である。
【００１０】
また、本発明の別の形態は、多方向スイッチ部材の操作に基づく処理を制御する制御部を備え、その制御部に、導電性弾性体が接点電極群に接触する面積の大きさに応じて、表示体若しくはその背景の移動速度あるいは当該表示体の拡大若しくは縮小速度を変える速度変更手段と、スイッチの入力により速度変更手段による処理を終了する処理終了手段とを備える電子機器である。
【００１１】
また、本発明の別の形態は、処理終了手段を、速度変更手段による処理を終了すると共に、別の画面の表示を行う手段とする電子機器である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電子機器において、より簡単な操作にて多くの機能を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る電子機器の一例である携帯電話の正面図である。
【図２】図２は、図１に示す多方向スイッチ部材を携帯電話から取り外して表方向から一部透過的に見た状態を示す図である。
【図３】図３は、図２に示す多方向スイッチ部材のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、ＰＣＢの平面図である。
【図５】図５は、図４に示すＰＣＢからメタルドームを除いた状態を示す平面図である。
【図６】図６は、多方向キー上の東方向のやや北東寄りの方向を押圧操作した際の各接点電極群への接触領域と、その際の操作方向の特定方法を説明するための図である。
【図７】図７は、多方向キーの面内の東方向を段階的に押圧したときの多方向スイッチ部材の状況を示す断面図である。
【図８】図８は、図７に示す押圧の変化に対して表示部に表示される画面の変化の一例を示す図である。
【図９】図９は、図１に示す携帯電話の本体に備えられる制御部の例示的なハードウェアの構成図である。
【図１０】図１０は、メモリに格納されるデータであって、各櫛歯電極群の電圧値と表示体の速度との関係を示すデータの一例を説明する図である。
【図１１】図１１は、多方向キーの押圧の強さに応じて表示部における画面を変化させる処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の多方向スイッチ部材およびそれを備える電子機器の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。多方向スイッチ部材の実施の形態は、電子機器の実施の形態の中で説明する。なお、以下の各実施の形態では、電子機器として携帯電話を例に説明するが、電子機器は携帯電話に限定されず、他の種類の機器、例えば、車載用のナビゲーション装置、携帯用薄型ＰＣ、音楽再生用携帯機器、あるいはそれらの機器を操作するためのリモートコントローラなどでも良い。
【００１５】
１．多方向スイッチ部材の構造
図１は、本発明の実施の形態に係る電子機器の一例である携帯電話の正面図である。
【００１６】
図１に示すように、この実施の形態に係る電子機器の一例である携帯電話１は、その面内で多方向に操作可能な多方向スイッチ部材２と、表示部３とを備える。多方向スイッチ部材２は、上下左右の４方向（以後、「基準方向」と称する）と、２つの隣り合う基準方向の間にある方向（以後、「中間方向」と称する）とを含む合計８方向にそれぞれ押圧操作可能である。多方向スイッチ部材２は、略円形のスイッチ部材であり、その中心から８方向に押圧入力できるのみならず、中央部分を押圧入力できるものである。多方向スイッチ部材２の操作は、例えば、携帯電話１を持つ手の親指Tを使って好適に行われる。なお、多方向スイッチ部材２を、８方向に限定されず、４つの基準方向のみ、あるいは当該４つの基準方向に１以上の任意の数の中間方向を加えた複数方向に押圧入力可能なものとしても良い。
【００１７】
図２は、図１に示す多方向スイッチ部材を携帯電話から取り外して表方向から一部透過的に見た状態を示す図である。図３は、図２に示す多方向スイッチ部材のＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
図３に示すように、多方向スイッチ部材２は、薄型の略円板形状の弾性押圧部材１１と、その裏側に配置される略円板形状の印刷回路基板（ＰＣＢ）２０とを備える。弾性押圧部材１１は、好適には、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマー、天然ゴム等から構成され、特にシリコーンゴムからより好適に構成される。弾性押圧部材１１は、径方向外側から内側に向かって、ＰＣＢ２０に固定される外周環状部１１ａと、表裏方向に弾性的に屈曲可能な屈曲ドーム１１ｂと、その屈曲ドーム１１ｂによってＰＣＢ２０から非接触状態に支持される駆動板１１ｃとを一体化した形態を有する。駆動板１１ｃの表側の面の略中央部分には、表方向に突出する突出部１１ｄを備える。ＰＣＢ２０は、好適には、ガラス繊維で編んだクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ製の回路基板である。ただし、ＰＣＢ２０として、カーボン繊維で編んだクロスにＰＥＴ樹脂を含浸させた回路基板、ポリイミドフィルムを積層接着したポリイミド基板、ガラスコンポジット基板、あるいはアルミナ等から成るセラミックス基板を採用しても良い。弾性押圧部材１１の突出部１１ｄには、中央キー１３が固定されている。中央キー１３は、好適には、樹脂、金属あるいはガラスなどから構成することができる。中央キー１３の天面は、緩やかに突出している。中央キー１３の下端には、中央キー１３の本体から径方向外側に突出する薄型のフランジ１３ａが形成されている。
【００１９】
また、駆動板１１ｃの突出部１１ｄより外側には、リング形状の多方向キー１２が固定されている。多方向キー１２は、好適には、中央キー１３と同様の材料から構成される。多方向キー１２の上面は、その外周部から中央キー１３の方向に緩やかに下方傾斜している。多方向キー１２の下端には、多方向キー１２の本体から径方向外側に突出する薄型のフランジ１２ａが形成されている。また、多方向キー１２の上端には、多方向キー１２の本体から径方向内側に突出する薄型の突出部１２ｂが形成されている。中央キー１３のフランジ１３ａおよび多方向キー１２の突出部１２ｂは、それぞれ、多方向キー１２および中央キー１３に非接触状態となっており、かつ表裏方向に一部重なる状態となっている。さらに、フランジ１３ａと突出部１２ｂとの表裏方向には、多方向キー１２を押し下げた際に、突出部１２ｂがその押し下げた方向に移動可能な空間が形成されている。駆動板１１ｃの裏面の略中央部分には、ＰＣＢ２０側に突出する１個の押圧子１５が形成されている。また、当該裏面の外周近傍部分には、９０度間隔で、ＰＣＢ２０側に突出する合計４個の押圧子１６ａ，１６ｃ，１６ｅ，１６ｇ（図３では、押圧子１６ｃ，１６ｇのみが見えている）が形成されている。以後、押圧子１６ａ，１６ｃ，１６ｅ，１６ｇを総称する場合には、押圧子１６と称する。押圧子１５，１６は、例えば、樹脂あるいはゴム状弾性体から構成される。
【００２０】
図２に示すように、駆動板１１ｃの裏面であって押圧子１５と押圧子１６との間に挟まれる領域には、駆動板１１ｃの中心から中心角略４５度間隔に１個ずつ合計８個の導電性弾性体１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ（以後、総称する場合には、「導電性弾性体１４」と称する）が固定されている。導電性弾性体１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈは、各押圧子１６ａ，１６ｃ，１６ｅ，１６ｇが周方向に隣り合う２個の導電性弾性体１４の間に位置するように、配置されている。図３に示すように、導電性弾性体１４は、略半球形状を有しており、その球面側先端がＰＣＢ２０側を向くように、駆動板１１ｃの裏面に固定されている。ＰＣＢ２０の表側の面には、押圧子１５と対向する位置に１個のメタルドーム５０、押圧子１６ａ，１６ｃ，１６ｅ，１６ｇとそれぞれ対向する位置に１個ずつの弾性変形可能なドームとしてのメタルドーム５２，５４等が配置されている。押圧子１６とメタルドーム５２，５４等は、スイッチ５６，５８等の構成部の一部である。ＰＣＢ２０上の構成およびスイッチ５６，５８等の構成については後ほど詳述する。導電性弾性体１４は、その先端位置が押圧子１５，１６の先端位置よりも低くなるような大きさで駆動板１１ｃに固定されている。ＰＣＢ２０上において、導電性弾性体１４が接する電極群（後述する）よりも、押圧子１５，１６が接するメタルドーム５０，５２，５４等の方が高い位置にあるからである。
【００２１】
導電性弾性体１４は、ＰＣＢ２０上に接触後に弾性変形できるように、柔軟性に富む材料で構成されている。また、導電性弾性体１４には、絶縁性の弾性体に導電性を付与するために、導電性材料が分散されている。導電性材料としては、カーボン、金属等を例示できるが、粒子径が小さいもの（ナノレベルの粒子）を容易に製造でき、かつその取り扱いが容易なカーボンブラックがより好ましい。また、導電性弾性体１４を構成する母材としては、シリコーンゴム、ウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、天然ゴムを用いることができ、それらの中でも、シリコーンゴムが好ましい。導電性材料の混合量は、導電性を高めかつシリコーンゴムの弾性を維持する観点から、シリコーンゴムの材料と当該導電性材料の総重量に対して５〜５０重量％であるのが好ましく、さらには、１５〜３５重量％がより好ましい。
【００２２】
図４は、ＰＣＢの平面図である。また、図５は、図４に示すＰＣＢからメタルドームを除いた状態を示す平面図である。
【００２３】
図４に示すＰＣＢ２０は、弾性押圧部材１１の裏側に対向配置され、中央キー１３および多方向キー１２からの押圧を受けて押圧操作されたことを検知するためのものである。ＰＣＢ２０における各導電性弾性体１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈの裏側にそれぞれ対応する位置には、接点電極群の一例である櫛歯電極群２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ（総称する場合には、「櫛歯電極群２１」と称する）が配置されている。櫛歯電極群２１は、多数の歯を有する櫛形状の複数の電極を互いに接触しないように配置したものであり、４つの基準方向（ここでは、北、東、南、西の４つの方向とする）に配置される基準方向用接点電極群２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇと、当該基準方向の内の互いに隣り合う基準方向の間に位置する中間方向（ここでは、北東、南東、南西、北西の４つの方向とする）に配置される中間方向用接点電極群２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ，２１ｈとに分けられる。各櫛歯電極群２１の上から各導電性弾性体１４を押圧させて接触させると、その押圧に応じて各櫛歯電極群２１と各導電性弾性体１４との接触面積が大きくなり、その結果、各櫛歯電極群２１を構成している電極間の電気抵抗が小さくなる。すなわち、各導電性弾性体１４は、櫛歯電極群２１を構成している電極間の電気抵抗を変えることができる可変抵抗機能を発揮する。
【００２４】
図４に示すように、櫛歯電極群２１ａの外側と櫛歯電極群２１ｂの外側、櫛歯電極群２１ｂの外側と櫛歯電極群２１ｃの外側、櫛歯電極群２１ｃの外側と櫛歯電極群２１ｄの外側、櫛歯電極群２１ｄの外側と櫛歯電極群２１ｅの外側、櫛歯電極群２１ｅの外側と櫛歯電極群２１ｆの外側、櫛歯電極群２１ｆの外側と櫛歯電極群２１ｇの外側、櫛歯電極群２１ｇの外側と櫛歯電極群２１ｈの外側および櫛歯電極群２１ｈの外側と櫛歯電極群２１ａの外側は、それぞれ、配線２２、配線２３、配線２４、配線２５、配線２６、配線２７、配線２８および配線２９で接続されている。また、櫛歯電極群２１ｂの内側と櫛歯電極群２１ｃの内側、櫛歯電極群２１ｃの内側と櫛歯電極群２１ｄの内側、櫛歯電極群２１ｄの内側と櫛歯電極群２１ｅの内側、櫛歯電極群２１ｅの内側と櫛歯電極群２１ｆの内側、櫛歯電極群２１ｆの内側と櫛歯電極群２１ｇの内側、櫛歯電極群２１ｇの内側と櫛歯電極群２１ｈの内側および櫛歯電極群２１ｈの内側と櫛歯電極群２１ａの内側は、それぞれ、配線３３、配線３４、配線３５、配線３６、配線３７、配線３８および配線３９で接続されている。
【００２５】
各櫛歯電極群２１にて囲まれる領域の中央であって、押圧子１５の下方に相当する位置には、１個のメタルドーム５０が配置されている。前述のように、メタルドーム５０の上面位置は、櫛歯電極群２１のそれよりも高い。図５に示すように、メタルドーム５０の外周端面は、ＰＣＢ２０上に形成された円環状のアース用の電極６１と電気的に接続されている。また、アース用の電極６１の内方には、円形の電極６２が、アース用の電極６１およびメタルドーム５０のいずれにも接触しないように配置される。中央キー１３をＰＣＢ２０に向かって押圧すると、押圧子１５が下方に押され、メタルドーム５０をへこませることができ、その結果、メタルドーム５０の中央部分が電極６２に接触し、アース用の電極６１と電極６２とが電気的に接続される。なお、櫛歯電極群２１ａの内側は、アース用の電極６１と、配線４０にて接続されている。
【００２６】
また、図４に示すように、ＰＣＢ２０上における櫛歯電極群２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇよりも外側であって、押圧子１６ａ，１６ｃ，１６ｅ，１６ｇの下方に相当する各位置には、それぞれ、１個のメタルドーム５１，５２，５３，５４が配置されている。図５に示すように、メタルドーム５１，５２，５３，５４の各外周端面は、ＰＣＢ２０上に形成された円環状の電極６３，６５，６７，６９とそれぞれ電気的に接続されている。その円環状の電極６３，６５，６７，６９の内方には、円形のアース用の電極６４，６６，６８，７０が、円環状の電極６３，６５，６７，６９および各メタルドーム５１，５２，５３，５４のいずれにも接触しないように配置されている。メタルドーム５１、円環状の電極６３、アース用の電極６４および押圧子１６ａは、導電性弾性体１４ａ，１４ｂの接点電極群２１ａ，２１ｂへの接触よりも強い押圧により入力されるスイッチを構成する。メタルドーム５２、円環状の電極６５、アース用の電極６６および押圧子１６ｃは、導電性弾性体１４ｃ，１４ｄの接点電極群２１ｃ，２１ｄへの接触よりも強い押圧により入力されるスイッチ５６を構成する。メタルドーム５３、円環状の電極６７、アース用の電極６８および押圧子１６ｅは、導電性弾性体１４ｅ，１４ｆの接点電極群２１ｅ，２１ｆへの接触よりも強い押圧により入力されるスイッチを構成する。また、メタルドーム５４、円環状の電極６９、アース用の電極７０および押圧子１６ｇは、導電性弾性体１４ｇ，１４ｈの接点電極群２１ｇ，２１ｈへの接触よりも強い押圧により入力されるスイッチ５８を構成する。なお、上述のメタルドーム５０，５１，５２，５３，５４に代えて、樹脂製のエンボススイッチ（例えば、ＰＥＴ製ドーム）、タクタイルスイッチ等の他種のメカニカルスイッチを用いても良い。加えて、メタルドーム５０，５１，５２，５３，５４を、弾性押圧部材１１側に設け、押圧子１６をＰＣＢ２０側に設けることもできる。
【００２７】
図５に示すように、基準方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ａは、８個の櫛歯電極群２１に囲まれる中心（電極６２のある点）から見て外側（以後、単に「外側」と称する）にある櫛歯電極７１と、電極６２から見て内側（以後、単に「内側」と称する）にあるアース電極としての櫛歯電極９１とから構成される。櫛歯電極７１と櫛歯電極９１は、歯を互い違いにかみ合うような配置で形成されている。中間方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｂは、その外側であって櫛歯電極群２１ａに近い側に配置される半櫛歯電極７２と、同じく外側であって櫛歯電極群２１ｃに近い側に配置される半櫛歯電極７４と、半櫛歯電極７２，７４より内側に配置されるアース電極としての櫛歯電極９２とから構成される。半櫛歯電極７２等は、櫛歯電極７１等の歯と垂直方向の長さを略半分にした大きさの電極である。他の半櫛歯電極７４等も同様である。基準方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｃは、櫛歯電極群２１ａと同じ形態であり、外側にある櫛歯電極７５と、内側にあるアース電極としての櫛歯電極９３とから構成される。中間方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｄは、櫛歯電極群２１ｂと同じ形態であり、その外側であって櫛歯電極群２１ｃに近い側に配置される半櫛歯電極７６と、同じく外側であって櫛歯電極群２１ｅに近い側に配置される半櫛歯電極７７と、半櫛歯電極７６，７７より内側に配置されるアース電極としての櫛歯電極９４とから構成される。
【００２８】
基準方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｅは、櫛歯電極群２１ａと同じ形態であり、外側にある櫛歯電極７８と、内側にあるアース電極としての櫛歯電極９５とから構成される。中間方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｆは、櫛歯電極群２１ｂと同じ形態であり、その外側であって櫛歯電極群２１ｅに近い側に配置される半櫛歯電極７９と、同じく外側であって櫛歯電極群２１ｇに近い側に配置される半櫛歯電極８０と、半櫛歯電極７９，８０より内側に配置されるアース電極としての櫛歯電極９６とから構成される。基準方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｇは、櫛歯電極群２１ａと同じ形態であり、外側にある櫛歯電極８１と、内側にあるアース電極としての櫛歯電極９７とから構成される。中間方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｈは、櫛歯電極群２１ｂと同じ形態であり、その外側であって櫛歯電極群２１ｇに近い側に配置される半櫛歯電極８２と、同じく外側であって櫛歯電極群２１ａに近い側に配置される半櫛歯電極７３と、半櫛歯電極８２，７３より内側に配置されるアース電極としての櫛歯電極９８とから構成される。
【００２９】
このように、基準方向用接点電極群である４つの櫛歯電極群２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇは、外側にある櫛歯電極と内側にある櫛歯電極とをかみ合わせた構成を有する一方、中間方向用接点電極群である４つの櫛歯電極群２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ，２１ｈは、外側にある２つの半櫛歯電極と、内側にある櫛歯電極とをかみ合わせた構成を有する。半櫛歯電極７２，７４，７６，７７，７９，８０，８２，７３の大きさは、櫛歯電極７１，７５，７８，８１，９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７，９８を略半割にした大きさである。先に述べた配線２２、配線２３、配線２４、配線２５、配線２６、配線２７、配線２８および配線２９は、櫛歯電極７１と半櫛歯電極７２を、半櫛歯電極７４と櫛歯電極７５を、櫛歯電極７５と半櫛歯電極７６を、半櫛歯電極７７と櫛歯電極７８を、櫛歯電極７８と半櫛歯電極７９を、半櫛歯電極８０と櫛歯電極８１を、櫛歯電極８１と半櫛歯電極８２を、および半櫛歯電極７３と櫛歯電極７１を、それぞれ接続している。また、先に述べた配線３３、配線３４、配線３５、配線３６、配線３７、配線３８および配線３９は、櫛歯電極９２と櫛歯電極９３を、櫛歯電極９３と櫛歯電極９４を、櫛歯電極９４と櫛歯電極９５を、櫛歯電極９５と櫛歯電極９６を、櫛歯電極９６と櫛歯電極９７を、櫛歯電極９７と櫛歯電極９８を、および櫛歯電極９８と櫛歯電極９１を、それぞれ接続している。
【００３０】
半櫛歯電極７３、櫛歯電極７１、半櫛歯電極７２および円環状の電極６３は、北（Ｎ）方向の入力を検知するための電極である。半櫛歯電極７４、櫛歯電極７５、半櫛歯電極７６および円環状の電極６５は、東（Ｅ）方向の入力を検知するための電極である。半櫛歯電極７７、櫛歯電極７８、半櫛歯電極７９および円環状の電極６７は、南（Ｓ）方向の入力を検知するための電極である。半櫛歯電極８０、櫛歯電極８１、半櫛歯電極８２および円環状の電極６９は、西（Ｗ）方向の入力を検知するための電極である。すなわち、ＰＣＢ２０上の接点電極群２１の内、中間方向用接点電極は、当該中間方向（北東、南東、南西、北西）の各方向の入力を検知するための電極ではなく、当該中間方向の両隣の基準方向の入力を検知するための電極から構成されている。
【００３１】
１．２ 操作方向の特定方法
図６は、多方向キー上の東方向のやや北東寄りの方向を押圧操作した際の各接点電極群への接触領域と、その際の操作方向の特定方法を説明するための図である。なお、図６では図の煩雑さを避けるため、円環状の電極６３，６５，６７，６９およびアース用の電極６４，６６，６８，７０は、示されていない。
【００３２】
図６に示すように、多方向キー１２上の東方向のやや北東寄りの方向をＰＣＢ２０に向かって押圧操作した場合、導電性弾性体１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ａが、それぞれＮＥ、Ｅ、ＳＥおよびＮという４つの接触領域にてＰＣＢ２０上の接点電極群に接触する。ここで、接触領域ＮＥ、Ｅ、ＳＥおよびＮの各接触面積の比は、１０：１０：８：２であるものとする。押圧操作の方向は、東方向のやや北東寄りの方向であるため、その方向から大きく外れた位置の接触領域Ｎは、他の接触領域ＮＥ、ＥおよびＳＥに比べて小さい。この例において、櫛歯電極７５と櫛歯電極９３との間の電圧値に対して付与されるポイントを１０ポイントとすると、半櫛歯電極７２，７４と櫛歯電極９２との間の電圧値に対して付与されるポイントも１０ポイントである。半櫛歯電極７６，７７と櫛歯電極９４との間の電圧値に対して付与されるポイントは８ポイントであり、櫛歯電極７１と櫛歯電極９１との間の電圧値に対して付与されるポイントは、２ポイントである。西方向では、櫛歯電極間（若しくは半櫛歯電極と櫛歯電極間）の電気抵抗値は無限大であり、ポイントは付与されない。この結果、表１０９に示すように、北方向に７ポイント、東方向に１９ポイント、南方向に４ポイントがそれぞれ付与される。
【００３３】
ここで、北と南は互いに反対方向である。このため、北方向に付与されたポイントと南方向のポイントの差し引きが行われる。一方、西方向のポイントはゼロであるが、実際の演算において、東方向のポイント（１９ポイント）から西方向のポイント（ゼロポイント）を差し引くことになる。次に、北方向と南方向の各ポイントの差に相当する大きさの北方向のベクトルと、東方向のベクトルとを合成し、合成ベクトル１１２が生成される。この結果、押圧操作方向は、合成ベクトル１１２の方向、すなわち、東方向のやや北東寄りの方向と決定される。
【００３４】
合成ベクトル１１２は、基準方向（北、東、南、西）および中間方向（北東、南東、南西、北西）のいずれの方向とも完全に一致しない方向である。上述のようなベクトルの演算処理を行うことにより、多方向スイッチ部材２において予め設定された８方向と一致しない任意の方向およびその強さを特定することができる。この利点の一つは、多方向キー１２をその周方向に沿ってなぞる、いわゆる回転操作を行った際に、時々刻々と変化するベクトルの変化を細かく検知できることにある。
【００３５】
その一方で、合成ベクトル１１２のように、８方向のいずれにも合致しない方向を持つベクトルが常に操作方向であると認識してしまうと、８方向のいずれかの方向のキーの機能を発揮しようとした場合に、不都合が生じる。このため、上述のような回転操作以外の場合には、合成ベクトル１１２が８方向のいずれの方向の範囲内にあるかを判別するようにするのが好ましい。例えば、多方向キー１２を、中心角４５度毎の８領域に分け、それぞれを、北、北東、東、南東、南、南西、西、北西の８方向に割り当てる。合成ベクトル１１２は、東方向の領域内に存在することになるので、東方向を操作方向と決定する。このように、多方向キー１２上の複数方向を押圧した場合に生成される合成ベクトルがどの領域に存在するかによって操作方向を８方向のいずれかに決定すると、回転操作以外の操作を行う際に支障がなくなる。
【００３６】
１．３ 一方向の押圧を強めたときの状況および表示処理
図７は、多方向キーの面内の東方向を段階的に押圧したときの多方向スイッチ部材の状況を示す断面図である。図７では、図３に示す断面図の内、押圧する近傍のみを示している。また、図７（７Ｂ）および図７（７Ｃ）における一点鎖線は、図７（７Ａ）に示す多方向キー１２の位置を示す。
【００３７】
多方向キー１２の東方向をＰＣＢ２０に向かって力Ｆ１にて軽く押圧すると、図７（７Ａ）に示すように、その方向にある導電性弾性体１４ｃを含むいくつかの導電性弾性体１４が櫛歯電極群２１ｃを含むいくつかの櫛歯電極群２１に接触する。図７では、図の煩雑さを避けるため、複数の導電性弾性体１４とこれと接触する複数の櫛歯電極群２１を示さず、導電性弾性体１４ｃとその直下の櫛歯電極群２１ｃのみを示す。図７（７Ａ）に示す状態において力Ｆ１から力Ｆ２に押圧を強めると、図７（７Ｂ）に示すように、櫛歯電極群２１に接触している導電性弾性体１４は、弾性的につぶれていき、櫛歯電極群２１に接触する面積が大きくなる。その後、より強い力Ｆ３で押圧すると、図７（７Ｃ）に示すように、その方向の周辺にある１つの押圧子１６がメタルドーム５２をへこませる。その結果、メタルドーム５２の中央部分がその直下にあるアース用の電極６６に接触し、アース用の電極６６と円環状の電極６５とが電気的に接続される。また、メタルドーム５２が押し込まれて、円環状の電極６５がアース用の電極６６と電気的に接続されると、導電性弾性体１４ｃが接点電極群２１ｃに接触しているときの機能と別の機能を発揮することができる。
【００３８】
図８は、図７に示す押圧の変化に対して表示部に表示される画面の変化の一例を示す図である。
【００３９】
例えば、表示部３に地図が表示されている状態で、多方向キー１２の東方向を図７（７Ａ）に示す力Ｆ１で押圧すると、図８（８Ａ）に示すように、地図上に表示されているカーソル１２０の位置が矢印方向（すなわち、東方向）に移動する。その移動速度ＶＳは、力Ｆ１に応じた速度である。これは、カーソル１２０の背景１２１がカーソル１２０の移動方向と逆方向（西方向）に移動するとしても同義である。この状態から、押圧を強めて力Ｆ２にすると、図８（８Ｂ）に示すように、地図上を移動するカーソル１２０の速度が力Ｆ２に応じた速度ＶＬへと上昇する。さらに、押圧を強めて力Ｆ３とすると、メタルドーム５２がへこみスイッチ５６が入力され、カーソル１２０の移動表示の処理が終了し、図８（８Ｃ）に示すように、表示部３の画面が別の画面１３０に切り替わる。別の画面１３０は、カーソル１２０を移動している地図上の東方向にある都道府県と各都道府県内の区市町村を表示する画面である。ただし、別の画面１３０は、他の種類の画面、例えば、スイッチ５６入力時のカーソル１２０の位置を拡大表示する画面であっても良い。
【００４０】
１．４ 制御部の概略構成
図９は、図１に示す携帯電話の本体に備えられる制御部の例示的なハードウェアの構成図である。
【００４１】
制御部１５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１５１と、読み出し専用のメモリ（ＲＯＭ）１５２と、読み書き可能なメモリ（ＲＡＭ）１５３と、ビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）１５４と、電気若しくは電圧の操作でデータの消去若しくは書き換えを可能としたメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１５５と、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１５６とを備える。制御部１５０は、多方向スイッチ部材２のＰＣＢ２０上あるいはＰＣＢ２０以外に設けることができる。
【００４２】
ＲＯＭ１５２は、ＣＰＵ１５１の制御用プログラム等の読み出し専用の情報を格納したメモリである。ＲＡＭ１５３は、オペレーションシステム（ＯＳ）、各種アプリケーションソフト、この実施の形態における押圧操作方向の決定の他、ＣＰＵ１５１を、導電性弾性体１４が接点電極群の一例である櫛歯電極群２１に接触する面積の大きさに応じて、表示体の一例であるカーソル１２０若しくはその背景１２１の移動速度を変える速度変更手段と、メタルドーム５１，５２，５３，５４の押し込みによる入力に基づいて上記速度変更手段による処理を終了する処理終了手段として機能させるために必要なコンピュータプログラム等を格納した、読み書き可能なメモリである。
【００４３】
コンピュータプログラムは、外部のネットワークを経由して携帯電話１にインストールし、あるいは情報記録媒体を携帯電話１内のスロット（図示せず）に装填し、その情報記録媒体に格納されたコンピュータプログラムを、制御部１５０内のＲＡＭ１５３若しくはＥＥＰＲＯＭ１５５に格納するようにしても良い。
【００４４】
ＶＲＡＭ１５４は、種々のデータを表示部３に表示する際に、そのデータを一時的にストックしておくメモリである。ＥＥＰＲＯＭ１５５も、一時的にデータを書き込んでおくメモリである。インターフェイス１５６は、制御部１５０の外部からの信号を受信あるいはその外部に信号を送信する部分である。ここで、「制御部１５０の外部」には、「携帯電話１の外部」も含まれる。
【００４５】
ＣＰＵ１５１は、導電性弾性体１４が櫛歯電極群２１に接触する面積の大きさに応じて、カーソル１２０のような表示体若しくは背景１２１の移動速度を変える速度変更手段と、メタルドーム５１，５２，５３，５４の押し込みによるスイッチ５６，５８等の入力に基づき速度変更手段による処理を終了する処理終了手段とを兼ねる。処理終了手段は、好適には、速度変更手段による処理を終了すると共に、別の画面の表示を行うこともできる。
【００４６】
メモリであるＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３およびＥＥＰＲＯＭ１５５の内の少なくとも１つには、各導電性弾性体１４が各櫛歯電極群２１と接触した際の櫛歯電極７１等と櫛歯電極９１等との間（若しくは半櫛歯電極７２等と櫛歯電極９２等との間）の電圧値に応じたポイントの値を記述したテーブル若しくは数式を格納することができる。ここで、「ポイント」は、電圧値と対応する数値の他、電気抵抗値あるいは電流値と対応する数値などを含むように広義に解釈される。また、ポイントは、図６の表１０９に例示した数値以外に、どのような数値でも採用できる。
【００４７】
図１０は、メモリに格納されるデータであって、各櫛歯電極群の電圧値と表示体の速度との関係を示すデータの一例を説明する図である。
【００４８】
図１０（１０Ａ）は、櫛歯電極群２１を構成する２つの電極間の電圧値と表示体（カーソル１２０等）の速度とが直線関係にある場合の一例である。導電性弾性体１４が櫛歯電極群２１に接触する面積が大きくなるに伴い電圧値が小さくなると、それに比例して、表示体の速度が大きくなる。速度をｙ、電圧値をｘとすると、「ｙ＝−ａｘ＋ｂ」という一次式に基づき、速度が変化する。ここで、ａは傾き（正数）を、ｂはｙ切片（正数）である。電圧値がある電圧値ｘ１より小さくなると、速度は一定速度ｙ０になる。ただし、一定速度ｙ０になる電圧値の範囲を設定せず、全ての電圧値において、単に、ｙ＝−ａｘ＋ｂの直線式に基づいて速度を変えるようにしても良い。なお、直線式を、ｙ＝ａｘ＋ｂとし、押圧の強さに応じて表示体の速度が小さくなるようにしても良い。
【００４９】
図１０（１０Ｂ）は、櫛歯電極群２１を構成する２つの電極間の電圧値と表示体（カーソル１２０等）の速度とが曲線関係にある場合の一例である。導電性弾性体１４が櫛歯電極群２１に接触する面積が大きくなるに伴い電圧値が小さくなるに従い、表示体の速度が益々大きくなる。速度をｙ、電圧値をｘとすると、「ｙ＝ｃ／ｘ」という反比例の式に基づき、速度が変化する。ここで、ｃは正数である。電圧値がある電圧値ｘ１より小さくなると、速度は一定速度ｙ０になる。ただし、一定速度ｙ０になる電圧値の範囲を設定せず、全ての電圧値において、単に、ｙ＝ｃ／ｘの式に基づいて速度を変えるようにしても良い。また、上記反比例の式で示す以外の曲線の式に基づき、押圧の強さに応じて表示体の速度が小さくなるようにしても良い。
【００５０】
１．５ 例示的な移動処理の流れ
図１１は、多方向キーの押圧の強さに応じて表示部における画面を変化させる処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【００５１】
操作者が、多方向キー１２の面内の一方向の端部をＰＣＢ２０に向けて押圧して、その直下の櫛歯電極群２１を構成する電極間に電流が流れ出すと、ＣＰＵ１５１は、当該電極間の電圧値が所定電圧値（ｘ１）以下であるかどうかを判別する（ステップＳＴ１）。当該電極間の電圧値が所定電圧値より大きい場合には、ＣＰＵ１５１は、速度変更手段として、表示部３におけるカーソル１２０等の表示体の速度（例えば、移動速度）を、電圧値に応じて変更する（ステップＳＴ２）。一方、当該電極間の電圧値が所定電圧値以下の場合には、ＣＰＵ１５１は、表示体の速度を一定速度（ｙ０）に設定する（ステップＳＴ３）。続いて、ＣＰＵ１５１は、処理終了手段として、メタルドーム５１，５２，５３，５４の押し込みによるスイッチ５６，５８等の入力が行われたかどうかを判別する（ステップＳＴ４）。その判別の結果、スイッチ５６，５８等の入力が行われていない場合には、ステップＳＴ１に戻り、ステップＳＴ１以降のステップを繰り返す。一方、スイッチ５６，５８等の入力が行われた場合には、ＣＰＵ１５１は、処理終了手段として、速度変更手段の処理を終了し、別の画面への切り替えを行う（ステップＳＴ５）。
【００５２】
なお、ＣＰＵ１５１は、処理終了手段としてステップＳＴ４およびステップＳＴ５に至る各処理を行っているが、各処理を個別に行う手段に分けて、スイッチの入力が行われたかどうかを判別する入力判別手段と、スイッチの入力が行われると速度変更手段の処理を終了し、別の画面への切り替えを行う処理終了手段としても良い。また、ステップＳＴ５では、単に、速度変更手段による処理を終了するだけのステップでも良い。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００５４】
例えば、多方向キー１２の押し込む強さによりカーソル１２０の移動速度を変えているが、移動速度に限定されず、表示部３に表示される地図（表示体の一例）の拡大若しくは縮小する速度を大きく若しくは小さくしても良い。また、カーソル１２０やその背景１２１に限らず、操作者が操作する乗り物等のような他の表示体の速度を変更することができる。このように、速度変更手段の処理は、表示部３に表示されるいかなる表示体であっても、その速度を変える手段であれば良い。
【００５５】
多方向キー１２は、弾性押圧部材１１の表側の面に貼り付けられる１個のリング状の部材であるが、多方向キーを２以上に分割されたキーとしても良い。弾性押圧部材１１と多方向キー１２を一体とする多方向キーを用いても良い。中央キー１３は、必須の構成ではなく、その場合、多方向キーをリング形状ではなく、円板形状の部材としても良い。
【００５６】
メタルドーム５１，５２，５３，５４は、ＰＣＢ２０上に４個設けられているが、いずれか１〜３つの方向あるいは５つ以上の方向にそれぞれ１つずつ設けても良い。また、メタルドーム５１，５２，５３，５４は、櫛歯電極群２１よりもＰＣＢ２０上の外側に設けられているが、櫛歯電極群２１よりも内側に設けても良い。その場合、押圧子１６の位置を上方向にし、あるいはメタルドーム５１，５２，５３，５４自体をへこみ難い形状あるいは材料で構成することにより、導電性弾性体１４が櫛歯電極群２１に接触後、その面積を大きくしてからメタルドーム５１，５２，５３，５４がへこむようにするのが好ましい。さらに、メタルドーム５１，５２，５３，５４を備えるスイッチ５６，５８等に代えて、導電性弾性体１４のような導電材料と、櫛歯電極群２１のような複数電極から構成される電極群からスイッチを構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、電子機器、特に小型の電子機器に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 携帯電話（電子機器）
２ 多方向スイッチ部材
３ 表示部
１２ 多方向キー
１３ 中央キー
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ 導電性弾性体
２０ ＰＣＢ（印刷回路基板）
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ 櫛歯電極群（接点電極群）
５１，５２，５３，５４ メタルドーム（ドーム型スイッチあるいはその上位概念のスイッチの構成部）
５６，５８ スイッチ
１２０ カーソル（表示体の一例）
１２１ 背景
１３０ 別の画面
１５０ 制御部
１５１ ＣＰＵ（速度変更手段、処理終了手段）
１５２ ＲＯＭ（メモリの一例）
１５３ ＲＡＭ（メモリの一例）
１５５ ＥＥＰＲＯＭ（メモリの一例）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面内の複数方向において操作可能な多方向スイッチ部材およびそれを備える電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、カーナビゲーション装置、モバイルＰＣ等の電子機器には、行き先を検索、設定、複数の経路を地図上に表示させるといったナビゲーション機能を持つソフトウェアをインストールし、それを実行できるものが多い。また、音楽再生装置のような電子機器の場合には、インターネットを介して外部サーバにアクセスし、あるいはＣＤ−ＲＯＭのような情報記憶媒体から大量の音楽データを音楽再生装置内部のメモリに記憶し、その中から所望の音楽データを検索して再生することができるものがある。このような、検索、設定、表示といった機能を手軽に実行するため、上記のような電子機器として、少なくとも上下左右の複数方向に操作できる単一のコントローラを備えるものが知られている（特許文献１、特許文献２を参照）。
【０００３】
例えば、ナビゲーション機能を持つソフトウェアを実行する際に、単一のコントローラの面内各方向に、各方向への移動機能が割り当てられることにより、例えば、右方向を押圧するとカーソルを右方向（あるいは地図画面を左方向）に、上方向を押圧するとカーソルを上方向（あるいは地図画面を下方向）に移動させることができる。また、音楽データの検索を行う際に、例えば、単一のコントローラの面内下方を押圧することにより、多くのミュージシャンのリスト表示をスクロールすることができ、所望のミュージシャンの位置で面内下方の押圧を終了した後、面内右方向を押圧することにより当該ミュージシャンの曲名を表示させることも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，４４１，７５３号
【特許文献２】米国特許第７，３４８，９６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の電子機器には、次のような問題がある。それは、多方向にて押圧可能なコントローラの各方向が単一の機能しか発揮できないことである。例えば、あるソフトウェアを実行している場合、コントローラの面内右方向を押圧したときには、右方向へのカーソルの移動、特定のメニューの表示等の単一の機能しか実行できない。ソフトウェアの機能が益々複雑になる中、このような不都合を低減するために、各方向の押圧順の組み合わせにより異なる機能を実行できるようにする方法も考えられる。しかし、各方向を多数操作するのは、操作者にとって煩わしく、かつそれを記憶するのも困難である。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、電子機器において、より簡単な操作にて多くの機能を実行することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するための本発明の一形態は、その面内にて多方向の操作を可能とする多方向スイッチ部材であって、その面内の多方向において表裏方向に押圧操作可能な１または２以上の多方向キーと、多方向キーからの押圧を検知するための印刷回路基板とを備え、多方向キーの裏方向の複数箇所に、印刷回路基板への押圧の強さにより接触面積を変える弾性変形可能な導電性弾性体をそれぞれ有し、印刷回路基板の表側において導電性弾性体と接触可能な位置には、導電性弾性体の接触により導通する複数の電極から構成される接点電極群をそれぞれ有し、多方向キーの面内の多方向の内の少なくとも一つの方向において、多方向キーの裏方向には、導電性弾性体の接点電極群への接触より強い押圧により入力されるスイッチを有する多方向スイッチ部材である。
【０００８】
また、本発明の別の形態は、スイッチを、非接触状態の複数の電極と、その一部の電極と接続される弾性変形可能なドームとを有するドーム型のスイッチとする多方向スイッチ部材である。
【０００９】
また、本発明の一形態は、上述の各多方向スイッチ部材を備える電子機器である。
【００１０】
また、本発明の別の形態は、多方向スイッチ部材の操作に基づく処理を制御する制御部を備え、その制御部に、導電性弾性体が接点電極群に接触する面積の大きさに応じて、表示体若しくはその背景の移動速度あるいは当該表示体の拡大若しくは縮小速度を変える速度変更手段と、スイッチの入力により速度変更手段による処理を終了する処理終了手段とを備える電子機器である。
【００１１】
また、本発明の別の形態は、処理終了手段を、速度変更手段による処理を終了すると共に、別の画面の表示を行う手段とする電子機器である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電子機器において、より簡単な操作にて多くの機能を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る電子機器の一例である携帯電話の正面図である。
【図２】図２は、図１に示す多方向スイッチ部材を携帯電話から取り外して表方向から一部透過的に見た状態を示す図である。
【図３】図３は、図２に示す多方向スイッチ部材のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、ＰＣＢの平面図である。
【図５】図５は、図４に示すＰＣＢからメタルドームを除いた状態を示す平面図である。
【図６】図６は、多方向キー上の東方向のやや北東寄りの方向を押圧操作した際の各接点電極群への接触領域と、その際の操作方向の特定方法を説明するための図である。
【図７】図７は、多方向キーの面内の東方向を段階的に押圧したときの多方向スイッチ部材の状況を示す断面図である。
【図８】図８は、図７に示す押圧の変化に対して表示部に表示される画面の変化の一例を示す図である。
【図９】図９は、図１に示す携帯電話の本体に備えられる制御部の例示的なハードウェアの構成図である。
【図１０】図１０は、メモリに格納されるデータであって、各櫛歯電極群の電圧値と表示体の速度との関係を示すデータの一例を説明する図である。
【図１１】図１１は、多方向キーの押圧の強さに応じて表示部における画面を変化させる処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の多方向スイッチ部材およびそれを備える電子機器の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。多方向スイッチ部材の実施の形態は、電子機器の実施の形態の中で説明する。なお、以下の各実施の形態では、電子機器として携帯電話を例に説明するが、電子機器は携帯電話に限定されず、他の種類の機器、例えば、車載用のナビゲーション装置、携帯用薄型ＰＣ、音楽再生用携帯機器、あるいはそれらの機器を操作するためのリモートコントローラなどでも良い。
【００１５】
１．多方向スイッチ部材の構造
図１は、本発明の実施の形態に係る電子機器の一例である携帯電話の正面図である。
【００１６】
図１に示すように、この実施の形態に係る電子機器の一例である携帯電話１は、その面内で多方向に操作可能な多方向スイッチ部材２と、表示部３とを備える。多方向スイッチ部材２は、上下左右の４方向（以後、「基準方向」と称する）と、２つの隣り合う基準方向の間にある方向（以後、「中間方向」と称する）とを含む合計８方向にそれぞれ押圧操作可能である。多方向スイッチ部材２は、略円形のスイッチ部材であり、その中心から８方向に押圧入力できるのみならず、中央部分を押圧入力できるものである。多方向スイッチ部材２の操作は、例えば、携帯電話１を持つ手の親指Tを使って好適に行われる。なお、多方向スイッチ部材２を、８方向に限定されず、４つの基準方向のみ、あるいは当該４つの基準方向に１以上の任意の数の中間方向を加えた複数方向に押圧入力可能なものとしても良い。
【００１７】
図２は、図１に示す多方向スイッチ部材を携帯電話から取り外して表方向から一部透過的に見た状態を示す図である。図３は、図２に示す多方向スイッチ部材のＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
図３に示すように、多方向スイッチ部材２は、薄型の略円板形状の弾性押圧部材１１と、その裏側に配置される略円板形状の印刷回路基板（ＰＣＢ）２０とを備える。弾性押圧部材１１は、好適には、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマー、天然ゴム等から構成され、特にシリコーンゴムからより好適に構成される。弾性押圧部材１１は、径方向外側から内側に向かって、ＰＣＢ２０に固定される外周環状部１１ａと、表裏方向に弾性的に屈曲可能な屈曲ドーム１１ｂと、その屈曲ドーム１１ｂによってＰＣＢ２０から非接触状態に支持される駆動板１１ｃとを一体化した形態を有する。駆動板１１ｃの表側の面の略中央部分には、表方向に突出する突出部１１ｄを備える。ＰＣＢ２０は、好適には、ガラス繊維で編んだクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ製の回路基板である。ただし、ＰＣＢ２０として、カーボン繊維で編んだクロスにＰＥＴ樹脂を含浸させた回路基板、ポリイミドフィルムを積層接着したポリイミド基板、ガラスコンポジット基板、あるいはアルミナ等から成るセラミックス基板を採用しても良い。弾性押圧部材１１の突出部１１ｄには、中央キー１３が固定されている。中央キー１３は、好適には、樹脂、金属あるいはガラスなどから構成することができる。中央キー１３の天面は、緩やかに突出している。中央キー１３の下端には、中央キー１３の本体から径方向外側に突出する薄型のフランジ１３ａが形成されている。
【００１９】
また、駆動板１１ｃの突出部１１ｄより外側には、リング形状の多方向キー１２が固定されている。多方向キー１２は、好適には、中央キー１３と同様の材料から構成される。多方向キー１２の上面は、その外周部から中央キー１３の方向に緩やかに下方傾斜している。多方向キー１２の下端には、多方向キー１２の本体から径方向外側に突出する薄型のフランジ１２ａが形成されている。また、多方向キー１２の上端には、多方向キー１２の本体から径方向内側に突出する薄型の突出部１２ｂが形成されている。中央キー１３のフランジ１３ａおよび多方向キー１２の突出部１２ｂは、それぞれ、多方向キー１２および中央キー１３に非接触状態となっており、かつ表裏方向に一部重なる状態となっている。さらに、フランジ１３ａと突出部１２ｂとの表裏方向には、多方向キー１２を押し下げた際に、突出部１２ｂがその押し下げた方向に移動可能な空間が形成されている。駆動板１１ｃの裏面の略中央部分には、ＰＣＢ２０側に突出する１個の押圧子１５が形成されている。また、当該裏面の外周近傍部分には、９０度間隔で、ＰＣＢ２０側に突出する合計４個の押圧子１６ａ，１６ｃ，１６ｅ，１６ｇ（図３では、押圧子１６ｃ，１６ｇのみが見えている）が形成されている。以後、押圧子１６ａ，１６ｃ，１６ｅ，１６ｇを総称する場合には、押圧子１６と称する。押圧子１５，１６は、例えば、樹脂あるいはゴム状弾性体から構成される。
【００２０】
図２に示すように、駆動板１１ｃの裏面であって押圧子１５と押圧子１６との間に挟まれる領域には、駆動板１１ｃの中心から中心角略４５度間隔に１個ずつ合計８個の導電性弾性体１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ（以後、総称する場合には、「導電性弾性体１４」と称する）が固定されている。導電性弾性体１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈは、各押圧子１６ａ，１６ｃ，１６ｅ，１６ｇが周方向に隣り合う２個の導電性弾性体１４の間に位置するように、配置されている。図３に示すように、導電性弾性体１４は、略半球形状を有しており、その球面側先端がＰＣＢ２０側を向くように、駆動板１１ｃの裏面に固定されている。ＰＣＢ２０の表側の面には、押圧子１５と対向する位置に１個のメタルドーム５０、押圧子１６ａ，１６ｃ，１６ｅ，１６ｇとそれぞれ対向する位置に１個ずつの弾性変形可能なドームとしてのメタルドーム５２，５４等が配置されている。押圧子１６とメタルドーム５２，５４等は、スイッチ５６，５８等の構成部の一部である。ＰＣＢ２０上の構成およびスイッチ５６，５８等の構成については後ほど詳述する。導電性弾性体１４は、その先端位置が押圧子１５，１６の先端位置よりも低くなるような大きさで駆動板１１ｃに固定されている。ＰＣＢ２０上において、導電性弾性体１４が接する電極群（後述する）よりも、押圧子１５，１６が接するメタルドーム５０，５２，５４等の方が高い位置にあるからである。
【００２１】
導電性弾性体１４は、ＰＣＢ２０上に接触後に弾性変形できるように、柔軟性に富む材料で構成されている。また、導電性弾性体１４には、絶縁性の弾性体に導電性を付与するために、導電性材料が分散されている。導電性材料としては、カーボン、金属等を例示できるが、粒子径が小さいもの（ナノレベルの粒子）を容易に製造でき、かつその取り扱いが容易なカーボンブラックがより好ましい。また、導電性弾性体１４を構成する母材としては、シリコーンゴム、ウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、天然ゴムを用いることができ、それらの中でも、シリコーンゴムが好ましい。導電性材料の混合量は、導電性を高めかつシリコーンゴムの弾性を維持する観点から、シリコーンゴムの材料と当該導電性材料の総重量に対して５〜５０重量％であるのが好ましく、さらには、１５〜３５重量％がより好ましい。
【００２２】
図４は、ＰＣＢの平面図である。また、図５は、図４に示すＰＣＢからメタルドームを除いた状態を示す平面図である。
【００２３】
図４に示すＰＣＢ２０は、弾性押圧部材１１の裏側に対向配置され、中央キー１３および多方向キー１２からの押圧を受けて押圧操作されたことを検知するためのものである。ＰＣＢ２０における各導電性弾性体１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈの裏側にそれぞれ対応する位置には、接点電極群の一例である櫛歯電極群２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ（総称する場合には、「櫛歯電極群２１」と称する）が配置されている。櫛歯電極群２１は、多数の歯を有する櫛形状の複数の電極を互いに接触しないように配置したものであり、４つの基準方向（ここでは、北、東、南、西の４つの方向とする）に配置される基準方向用接点電極群２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇと、当該基準方向の内の互いに隣り合う基準方向の間に位置する中間方向（ここでは、北東、南東、南西、北西の４つの方向とする）に配置される中間方向用接点電極群２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ，２１ｈとに分けられる。各櫛歯電極群２１の上から各導電性弾性体１４を押圧させて接触させると、その押圧に応じて各櫛歯電極群２１と各導電性弾性体１４との接触面積が大きくなり、その結果、各櫛歯電極群２１を構成している電極間の電気抵抗が小さくなる。すなわち、各導電性弾性体１４は、櫛歯電極群２１を構成している電極間の電気抵抗を変えることができる可変抵抗機能を発揮する。
【００２４】
図４に示すように、櫛歯電極群２１ａの外側と櫛歯電極群２１ｂの外側、櫛歯電極群２１ｂの外側と櫛歯電極群２１ｃの外側、櫛歯電極群２１ｃの外側と櫛歯電極群２１ｄの外側、櫛歯電極群２１ｄの外側と櫛歯電極群２１ｅの外側、櫛歯電極群２１ｅの外側と櫛歯電極群２１ｆの外側、櫛歯電極群２１ｆの外側と櫛歯電極群２１ｇの外側、櫛歯電極群２１ｇの外側と櫛歯電極群２１ｈの外側および櫛歯電極群２１ｈの外側と櫛歯電極群２１ａの外側は、それぞれ、配線２２、配線２３、配線２４、配線２５、配線２６、配線２７、配線２８および配線２９で接続されている。また、櫛歯電極群２１ｂの内側と櫛歯電極群２１ｃの内側、櫛歯電極群２１ｃの内側と櫛歯電極群２１ｄの内側、櫛歯電極群２１ｄの内側と櫛歯電極群２１ｅの内側、櫛歯電極群２１ｅの内側と櫛歯電極群２１ｆの内側、櫛歯電極群２１ｆの内側と櫛歯電極群２１ｇの内側、櫛歯電極群２１ｇの内側と櫛歯電極群２１ｈの内側および櫛歯電極群２１ｈの内側と櫛歯電極群２１ａの内側は、それぞれ、配線３３、配線３４、配線３５、配線３６、配線３７、配線３８および配線３９で接続されている。
【００２５】
各櫛歯電極群２１にて囲まれる領域の中央であって、押圧子１５の下方に相当する位置には、１個のメタルドーム５０が配置されている。前述のように、メタルドーム５０の上面位置は、櫛歯電極群２１のそれよりも高い。図５に示すように、メタルドーム５０の外周端面は、ＰＣＢ２０上に形成された円環状のアース用の電極６１と電気的に接続されている。また、アース用の電極６１の内方には、円形の電極６２が、アース用の電極６１およびメタルドーム５０のいずれにも接触しないように配置される。中央キー１３をＰＣＢ２０に向かって押圧すると、押圧子１５が下方に押され、メタルドーム５０をへこませることができ、その結果、メタルドーム５０の中央部分が電極６２に接触し、アース用の電極６１と電極６２とが電気的に接続される。なお、櫛歯電極群２１ａの内側は、アース用の電極６１と、配線４０にて接続されている。
【００２６】
また、図４に示すように、ＰＣＢ２０上における櫛歯電極群２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇよりも外側であって、押圧子１６ａ，１６ｃ，１６ｅ，１６ｇの下方に相当する各位置には、それぞれ、１個のメタルドーム５１，５２，５３，５４が配置されている。図５に示すように、メタルドーム５１，５２，５３，５４の各外周端面は、ＰＣＢ２０上に形成された円環状の電極６３，６５，６７，６９とそれぞれ電気的に接続されている。その円環状の電極６３，６５，６７，６９の内方には、円形のアース用の電極６４，６６，６８，７０が、円環状の電極６３，６５，６７，６９および各メタルドーム５１，５２，５３，５４のいずれにも接触しないように配置されている。メタルドーム５１、円環状の電極６３、アース用の電極６４および押圧子１６ａは、導電性弾性体１４ａ，１４ｂの接点電極群２１ａ，２１ｂへの接触よりも強い押圧により入力されるスイッチを構成する。メタルドーム５２、円環状の電極６５、アース用の電極６６および押圧子１６ｃは、導電性弾性体１４ｃ，１４ｄの接点電極群２１ｃ，２１ｄへの接触よりも強い押圧により入力されるスイッチ５６を構成する。メタルドーム５３、円環状の電極６７、アース用の電極６８および押圧子１６ｅは、導電性弾性体１４ｅ，１４ｆの接点電極群２１ｅ，２１ｆへの接触よりも強い押圧により入力されるスイッチを構成する。また、メタルドーム５４、円環状の電極６９、アース用の電極７０および押圧子１６ｇは、導電性弾性体１４ｇ，１４ｈの接点電極群２１ｇ，２１ｈへの接触よりも強い押圧により入力されるスイッチ５８を構成する。なお、上述のメタルドーム５０，５１，５２，５３，５４に代えて、樹脂製のエンボススイッチ（例えば、ＰＥＴ製ドーム）、タクタイルスイッチ等の他種のメカニカルスイッチを用いても良い。加えて、メタルドーム５０，５１，５２，５３，５４を、弾性押圧部材１１側に設け、押圧子１６をＰＣＢ２０側に設けることもできる。
【００２７】
図５に示すように、基準方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ａは、８個の櫛歯電極群２１に囲まれる中心（電極６２のある点）から見て外側（以後、単に「外側」と称する）にある櫛歯電極７１と、電極６２から見て内側（以後、単に「内側」と称する）にあるアース電極としての櫛歯電極９１とから構成される。櫛歯電極７１と櫛歯電極９１は、歯を互い違いにかみ合うような配置で形成されている。中間方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｂは、その外側であって櫛歯電極群２１ａに近い側に配置される半櫛歯電極７２と、同じく外側であって櫛歯電極群２１ｃに近い側に配置される半櫛歯電極７４と、半櫛歯電極７２，７４より内側に配置されるアース電極としての櫛歯電極９２とから構成される。半櫛歯電極７２等は、櫛歯電極７１等の歯と垂直方向の長さを略半分にした大きさの電極である。他の半櫛歯電極７４等も同様である。基準方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｃは、櫛歯電極群２１ａと同じ形態であり、外側にある櫛歯電極７５と、内側にあるアース電極としての櫛歯電極９３とから構成される。中間方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｄは、櫛歯電極群２１ｂと同じ形態であり、その外側であって櫛歯電極群２１ｃに近い側に配置される半櫛歯電極７６と、同じく外側であって櫛歯電極群２１ｅに近い側に配置される半櫛歯電極７７と、半櫛歯電極７６，７７より内側に配置されるアース電極としての櫛歯電極９４とから構成される。
【００２８】
基準方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｅは、櫛歯電極群２１ａと同じ形態であり、外側にある櫛歯電極７８と、内側にあるアース電極としての櫛歯電極９５とから構成される。中間方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｆは、櫛歯電極群２１ｂと同じ形態であり、その外側であって櫛歯電極群２１ｅに近い側に配置される半櫛歯電極７９と、同じく外側であって櫛歯電極群２１ｇに近い側に配置される半櫛歯電極８０と、半櫛歯電極７９，８０より内側に配置されるアース電極としての櫛歯電極９６とから構成される。基準方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｇは、櫛歯電極群２１ａと同じ形態であり、外側にある櫛歯電極８１と、内側にあるアース電極としての櫛歯電極９７とから構成される。中間方向用接点電極群の一つである櫛歯電極群２１ｈは、櫛歯電極群２１ｂと同じ形態であり、その外側であって櫛歯電極群２１ｇに近い側に配置される半櫛歯電極８２と、同じく外側であって櫛歯電極群２１ａに近い側に配置される半櫛歯電極７３と、半櫛歯電極８２，７３より内側に配置されるアース電極としての櫛歯電極９８とから構成される。
【００２９】
このように、基準方向用接点電極群である４つの櫛歯電極群２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇは、外側にある櫛歯電極と内側にある櫛歯電極とをかみ合わせた構成を有する一方、中間方向用接点電極群である４つの櫛歯電極群２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ，２１ｈは、外側にある２つの半櫛歯電極と、内側にある櫛歯電極とをかみ合わせた構成を有する。半櫛歯電極７２，７４，７６，７７，７９，８０，８２，７３の大きさは、櫛歯電極７１，７５，７８，８１，９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７，９８を略半割にした大きさである。先に述べた配線２２、配線２３、配線２４、配線２５、配線２６、配線２７、配線２８および配線２９は、櫛歯電極７１と半櫛歯電極７２を、半櫛歯電極７４と櫛歯電極７５を、櫛歯電極７５と半櫛歯電極７６を、半櫛歯電極７７と櫛歯電極７８を、櫛歯電極７８と半櫛歯電極７９を、半櫛歯電極８０と櫛歯電極８１を、櫛歯電極８１と半櫛歯電極８２を、および半櫛歯電極７３と櫛歯電極７１を、それぞれ接続している。また、先に述べた配線３３、配線３４、配線３５、配線３６、配線３７、配線３８および配線３９は、櫛歯電極９２と櫛歯電極９３を、櫛歯電極９３と櫛歯電極９４を、櫛歯電極９４と櫛歯電極９５を、櫛歯電極９５と櫛歯電極９６を、櫛歯電極９６と櫛歯電極９７を、櫛歯電極９７と櫛歯電極９８を、および櫛歯電極９８と櫛歯電極９１を、それぞれ接続している。
【００３０】
半櫛歯電極７３、櫛歯電極７１、半櫛歯電極７２および円環状の電極６３は、北（Ｎ）方向の入力を検知するための電極である。半櫛歯電極７４、櫛歯電極７５、半櫛歯電極７６および円環状の電極６５は、東（Ｅ）方向の入力を検知するための電極である。半櫛歯電極７７、櫛歯電極７８、半櫛歯電極７９および円環状の電極６７は、南（Ｓ）方向の入力を検知するための電極である。半櫛歯電極８０、櫛歯電極８１、半櫛歯電極８２および円環状の電極６９は、西（Ｗ）方向の入力を検知するための電極である。すなわち、ＰＣＢ２０上の接点電極群２１の内、中間方向用接点電極は、当該中間方向（北東、南東、南西、北西）の各方向の入力を検知するための電極ではなく、当該中間方向の両隣の基準方向の入力を検知するための電極から構成されている。
【００３１】
１．２ 操作方向の特定方法
図６は、多方向キー上の東方向のやや北東寄りの方向を押圧操作した際の各接点電極群への接触領域と、その際の操作方向の特定方法を説明するための図である。なお、図６では図の煩雑さを避けるため、円環状の電極６３，６５，６７，６９およびアース用の電極６４，６６，６８，７０は、示されていない。
【００３２】
図６に示すように、多方向キー１２上の東方向のやや北東寄りの方向をＰＣＢ２０に向かって押圧操作した場合、導電性弾性体１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ａが、それぞれＮＥ、Ｅ、ＳＥおよびＮという４つの接触領域にてＰＣＢ２０上の接点電極群に接触する。ここで、接触領域ＮＥ、Ｅ、ＳＥおよびＮの各接触面積の比は、１０：１０：８：２であるものとする。押圧操作の方向は、東方向のやや北東寄りの方向であるため、その方向から大きく外れた位置の接触領域Ｎは、他の接触領域ＮＥ、ＥおよびＳＥに比べて小さい。この例において、櫛歯電極７５と櫛歯電極９３との間の電圧値に対して付与されるポイントを１０ポイントとすると、半櫛歯電極７２，７４と櫛歯電極９２との間の電圧値に対して付与されるポイントも１０ポイントである。半櫛歯電極７６，７７と櫛歯電極９４との間の電圧値に対して付与されるポイントは８ポイントであり、櫛歯電極７１と櫛歯電極９１との間の電圧値に対して付与されるポイントは、２ポイントである。西方向では、櫛歯電極間（若しくは半櫛歯電極と櫛歯電極間）の電気抵抗値は無限大であり、ポイントは付与されない。この結果、表１０９に示すように、北方向に７ポイント、東方向に１９ポイント、南方向に４ポイントがそれぞれ付与される。
【００３３】
ここで、北と南は互いに反対方向である。このため、北方向に付与されたポイントと南方向のポイントの差し引きが行われる。一方、西方向のポイントはゼロであるが、実際の演算において、東方向のポイント（１９ポイント）から西方向のポイント（ゼロポイント）を差し引くことになる。次に、北方向と南方向の各ポイントの差に相当する大きさの北方向のベクトルと、東方向のベクトルとを合成し、合成ベクトル１１２が生成される。この結果、押圧操作方向は、合成ベクトル１１２の方向、すなわち、東方向のやや北東寄りの方向と決定される。
【００３４】
合成ベクトル１１２は、基準方向（北、東、南、西）および中間方向（北東、南東、南西、北西）のいずれの方向とも完全に一致しない方向である。上述のようなベクトルの演算処理を行うことにより、多方向スイッチ部材２において予め設定された８方向と一致しない任意の方向およびその強さを特定することができる。この利点の一つは、多方向キー１２をその周方向に沿ってなぞる、いわゆる回転操作を行った際に、時々刻々と変化するベクトルの変化を細かく検知できることにある。
【００３５】
その一方で、合成ベクトル１１２のように、８方向のいずれにも合致しない方向を持つベクトルが常に操作方向であると認識してしまうと、８方向のいずれかの方向のキーの機能を発揮しようとした場合に、不都合が生じる。このため、上述のような回転操作以外の場合には、合成ベクトル１１２が８方向のいずれの方向の範囲内にあるかを判別するようにするのが好ましい。例えば、多方向キー１２を、中心角４５度毎の８領域に分け、それぞれを、北、北東、東、南東、南、南西、西、北西の８方向に割り当てる。合成ベクトル１１２は、東方向の領域内に存在することになるので、東方向を操作方向と決定する。このように、多方向キー１２上の複数方向を押圧した場合に生成される合成ベクトルがどの領域に存在するかによって操作方向を８方向のいずれかに決定すると、回転操作以外の操作を行う際に支障がなくなる。
【００３６】
１．３ 一方向の押圧を強めたときの状況および表示処理
図７は、多方向キーの面内の東方向を段階的に押圧したときの多方向スイッチ部材の状況を示す断面図である。図７では、図３に示す断面図の内、押圧する近傍のみを示している。また、図７（７Ｂ）および図７（７Ｃ）における一点鎖線は、図７（７Ａ）に示す多方向キー１２の位置を示す。
【００３７】
多方向キー１２の東方向をＰＣＢ２０に向かって力Ｆ１にて軽く押圧すると、図７（７Ａ）に示すように、その方向にある導電性弾性体１４ｃを含むいくつかの導電性弾性体１４が櫛歯電極群２１ｃを含むいくつかの櫛歯電極群２１に接触する。図７では、図の煩雑さを避けるため、複数の導電性弾性体１４とこれと接触する複数の櫛歯電極群２１を示さず、導電性弾性体１４ｃとその直下の櫛歯電極群２１ｃのみを示す。図７（７Ａ）に示す状態において力Ｆ１から力Ｆ２に押圧を強めると、図７（７Ｂ）に示すように、櫛歯電極群２１に接触している導電性弾性体１４は、弾性的につぶれていき、櫛歯電極群２１に接触する面積が大きくなる。その後、より強い力Ｆ３で押圧すると、図７（７Ｃ）に示すように、その方向の周辺にある１つの押圧子１６がメタルドーム５２をへこませる。その結果、メタルドーム５２の中央部分がその直下にあるアース用の電極６６に接触し、アース用の電極６６と円環状の電極６５とが電気的に接続される。また、メタルドーム５２が押し込まれて、円環状の電極６５がアース用の電極６６と電気的に接続されると、導電性弾性体１４ｃが接点電極群２１ｃに接触しているときの機能と別の機能を発揮することができる。
【００３８】
図８は、図７に示す押圧の変化に対して表示部に表示される画面の変化の一例を示す図である。
【００３９】
例えば、表示部３に地図が表示されている状態で、多方向キー１２の東方向を図７（７Ａ）に示す力Ｆ１で押圧すると、図８（８Ａ）に示すように、地図上に表示されているカーソル１２０の位置が矢印方向（すなわち、東方向）に移動する。その移動速度ＶＳは、力Ｆ１に応じた速度である。これは、カーソル１２０の背景１２１がカーソル１２０の移動方向と逆方向（西方向）に移動するとしても同義である。この状態から、押圧を強めて力Ｆ２にすると、図８（８Ｂ）に示すように、地図上を移動するカーソル１２０の速度が力Ｆ２に応じた速度ＶＬへと上昇する。さらに、押圧を強めて力Ｆ３とすると、メタルドーム５２がへこみスイッチ５６が入力され、カーソル１２０の移動表示の処理が終了し、図８（８Ｃ）に示すように、表示部３の画面が別の画面１３０に切り替わる。別の画面１３０は、カーソル１２０を移動している地図上の東方向にある都道府県と各都道府県内の区市町村を表示する画面である。ただし、別の画面１３０は、他の種類の画面、例えば、スイッチ５６入力時のカーソル１２０の位置を拡大表示する画面であっても良い。
【００４０】
１．４ 制御部の概略構成
図９は、図１に示す携帯電話の本体に備えられる制御部の例示的なハードウェアの構成図である。
【００４１】
制御部１５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１５１と、読み出し専用のメモリ（ＲＯＭ）１５２と、読み書き可能なメモリ（ＲＡＭ）１５３と、ビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）１５４と、電気若しくは電圧の操作でデータの消去若しくは書き換えを可能としたメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１５５と、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１５６とを備える。制御部１５０は、多方向スイッチ部材２のＰＣＢ２０上あるいはＰＣＢ２０以外に設けることができる。
【００４２】
ＲＯＭ１５２は、ＣＰＵ１５１の制御用プログラム等の読み出し専用の情報を格納したメモリである。ＲＡＭ１５３は、オペレーションシステム（ＯＳ）、各種アプリケーションソフト、この実施の形態における押圧操作方向の決定の他、ＣＰＵ１５１を、導電性弾性体１４が接点電極群の一例である櫛歯電極群２１に接触する面積の大きさに応じて、表示体の一例であるカーソル１２０若しくはその背景１２１の移動速度を変える速度変更手段と、メタルドーム５１，５２，５３，５４の押し込みによる入力に基づいて上記速度変更手段による処理を終了する処理終了手段として機能させるために必要なコンピュータプログラム等を格納した、読み書き可能なメモリである。
【００４３】
コンピュータプログラムは、外部のネットワークを経由して携帯電話１にインストールし、あるいは情報記録媒体を携帯電話１内のスロット（図示せず）に装填し、その情報記録媒体に格納されたコンピュータプログラムを、制御部１５０内のＲＡＭ１５３若しくはＥＥＰＲＯＭ１５５に格納するようにしても良い。
【００４４】
ＶＲＡＭ１５４は、種々のデータを表示部３に表示する際に、そのデータを一時的にストックしておくメモリである。ＥＥＰＲＯＭ１５５も、一時的にデータを書き込んでおくメモリである。インターフェイス１５６は、制御部１５０の外部からの信号を受信あるいはその外部に信号を送信する部分である。ここで、「制御部１５０の外部」には、「携帯電話１の外部」も含まれる。
【００４５】
ＣＰＵ１５１は、導電性弾性体１４が櫛歯電極群２１に接触する面積の大きさに応じて、カーソル１２０のような表示体若しくは背景１２１の移動速度を変える速度変更手段と、メタルドーム５１，５２，５３，５４の押し込みによるスイッチ５６，５８等の入力に基づき速度変更手段による処理を終了する処理終了手段とを兼ねる。処理終了手段は、好適には、速度変更手段による処理を終了すると共に、別の画面の表示を行うこともできる。
【００４６】
メモリであるＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５３およびＥＥＰＲＯＭ１５５の内の少なくとも１つには、各導電性弾性体１４が各櫛歯電極群２１と接触した際の櫛歯電極７１等と櫛歯電極９１等との間（若しくは半櫛歯電極７２等と櫛歯電極９２等との間）の電圧値に応じたポイントの値を記述したテーブル若しくは数式を格納することができる。ここで、「ポイント」は、電圧値と対応する数値の他、電気抵抗値あるいは電流値と対応する数値などを含むように広義に解釈される。また、ポイントは、図６の表１０９に例示した数値以外に、どのような数値でも採用できる。
【００４７】
図１０は、メモリに格納されるデータであって、各櫛歯電極群の電圧値と表示体の速度との関係を示すデータの一例を説明する図である。
【００４８】
図１０（１０Ａ）は、櫛歯電極群２１を構成する２つの電極間の電圧値と表示体（カーソル１２０等）の速度とが直線関係にある場合の一例である。導電性弾性体１４が櫛歯電極群２１に接触する面積が大きくなるに伴い電圧値が小さくなると、それに比例して、表示体の速度が大きくなる。速度をｙ、電圧値をｘとすると、「ｙ＝−ａｘ＋ｂ」という一次式に基づき、速度が変化する。ここで、ａは傾き（正数）を、ｂはｙ切片（正数）である。電圧値がある電圧値ｘ１より小さくなると、速度は一定速度ｙ０になる。ただし、一定速度ｙ０になる電圧値の範囲を設定せず、全ての電圧値において、単に、ｙ＝−ａｘ＋ｂの直線式に基づいて速度を変えるようにしても良い。なお、直線式を、ｙ＝ａｘ＋ｂとし、押圧の強さに応じて表示体の速度が小さくなるようにしても良い。
【００４９】
図１０（１０Ｂ）は、櫛歯電極群２１を構成する２つの電極間の電圧値と表示体（カーソル１２０等）の速度とが曲線関係にある場合の一例である。導電性弾性体１４が櫛歯電極群２１に接触する面積が大きくなるに伴い電圧値が小さくなるに従い、表示体の速度が益々大きくなる。速度をｙ、電圧値をｘとすると、「ｙ＝ｃ／ｘ」という反比例の式に基づき、速度が変化する。ここで、ｃは正数である。電圧値がある電圧値ｘ１より小さくなると、速度は一定速度ｙ０になる。ただし、一定速度ｙ０になる電圧値の範囲を設定せず、全ての電圧値において、単に、ｙ＝ｃ／ｘの式に基づいて速度を変えるようにしても良い。また、上記反比例の式で示す以外の曲線の式に基づき、押圧の強さに応じて表示体の速度が小さくなるようにしても良い。
【００５０】
１．５ 例示的な移動処理の流れ
図１１は、多方向キーの押圧の強さに応じて表示部における画面を変化させる処理の流れを示すフローチャートの一例である。
【００５１】
操作者が、多方向キー１２の面内の一方向の端部をＰＣＢ２０に向けて押圧して、その直下の櫛歯電極群２１を構成する電極間に電流が流れ出すと、ＣＰＵ１５１は、当該電極間の電圧値が所定電圧値（ｘ１）以下であるかどうかを判別する（ステップＳＴ１）。当該電極間の電圧値が所定電圧値より大きい場合には、ＣＰＵ１５１は、速度変更手段として、表示部３におけるカーソル１２０等の表示体の速度（例えば、移動速度）を、電圧値に応じて変更する（ステップＳＴ２）。一方、当該電極間の電圧値が所定電圧値以下の場合には、ＣＰＵ１５１は、表示体の速度を一定速度（ｙ０）に設定する（ステップＳＴ３）。続いて、ＣＰＵ１５１は、処理終了手段として、メタルドーム５１，５２，５３，５４の押し込みによるスイッチ５６，５８等の入力が行われたかどうかを判別する（ステップＳＴ４）。その判別の結果、スイッチ５６，５８等の入力が行われていない場合には、ステップＳＴ１に戻り、ステップＳＴ１以降のステップを繰り返す。一方、スイッチ５６，５８等の入力が行われた場合には、ＣＰＵ１５１は、処理終了手段として、速度変更手段の処理を終了し、別の画面への切り替えを行う（ステップＳＴ５）。
【００５２】
なお、ＣＰＵ１５１は、処理終了手段としてステップＳＴ４およびステップＳＴ５に至る各処理を行っているが、各処理を個別に行う手段に分けて、スイッチの入力が行われたかどうかを判別する入力判別手段と、スイッチの入力が行われると速度変更手段の処理を終了し、別の画面への切り替えを行う処理終了手段としても良い。また、ステップＳＴ５では、単に、速度変更手段による処理を終了するだけのステップでも良い。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００５４】
例えば、多方向キー１２の押し込む強さによりカーソル１２０の移動速度を変えているが、移動速度に限定されず、表示部３に表示される地図（表示体の一例）の拡大若しくは縮小する速度を大きく若しくは小さくしても良い。また、カーソル１２０やその背景１２１に限らず、操作者が操作する乗り物等のような他の表示体の速度を変更することができる。このように、速度変更手段の処理は、表示部３に表示されるいかなる表示体であっても、その速度を変える手段であれば良い。
【００５５】
多方向キー１２は、弾性押圧部材１１の表側の面に貼り付けられる１個のリング状の部材であるが、多方向キーを２以上に分割されたキーとしても良い。弾性押圧部材１１と多方向キー１２を一体とする多方向キーを用いても良い。中央キー１３は、必須の構成ではなく、その場合、多方向キーをリング形状ではなく、円板形状の部材としても良い。
【００５６】
メタルドーム５１，５２，５３，５４は、ＰＣＢ２０上に４個設けられているが、いずれか１〜３つの方向あるいは５つ以上の方向にそれぞれ１つずつ設けても良い。また、メタルドーム５１，５２，５３，５４は、櫛歯電極群２１よりもＰＣＢ２０上の外側に設けられているが、櫛歯電極群２１よりも内側に設けても良い。その場合、押圧子１６の位置を上方向にし、あるいはメタルドーム５１，５２，５３，５４自体をへこみ難い形状あるいは材料で構成することにより、導電性弾性体１４が櫛歯電極群２１に接触後、その面積を大きくしてからメタルドーム５１，５２，５３，５４がへこむようにするのが好ましい。さらに、メタルドーム５１，５２，５３，５４を備えるスイッチ５６，５８等に代えて、導電性弾性体１４のような導電材料と、櫛歯電極群２１のような複数電極から構成される電極群からスイッチを構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、電子機器、特に小型の電子機器に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 携帯電話（電子機器）
２ 多方向スイッチ部材
３ 表示部
１２ 多方向キー
１３ 中央キー
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ 導電性弾性体
２０ ＰＣＢ（印刷回路基板）
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ 櫛歯電極群（接点電極群）
５１，５２，５３，５４ メタルドーム（ドーム型スイッチあるいはその上位概念のスイッチの構成部）
５６，５８ スイッチ
１２０ カーソル（表示体の一例）
１２１ 背景
１３０ 別の画面
１５０ 制御部
１５１ ＣＰＵ（速度変更手段、処理終了手段）
１５２ ＲＯＭ（メモリの一例）
１５３ ＲＡＭ（メモリの一例）
１５５ ＥＥＰＲＯＭ（メモリの一例）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その面内にて多方向の操作を可能とする多方向スイッチ部材であって、
その面内の多方向において表裏方向に押圧操作可能な１または２以上の多方向キーと、
上記多方向キーからの押圧を検知するための印刷回路基板と、
を備え、
上記多方向キーの裏方向の複数箇所に、上記印刷回路基板への押圧の強さにより接触面積を変える弾性変形可能な導電性弾性体をそれぞれ有し、
上記印刷回路基板の表側において上記導電性弾性体と接触可能な位置には、上記導電性弾性体の接触により導通する複数の電極から構成される接点電極群をそれぞれ有し、
上記多方向キーの上記面内の多方向の内の少なくとも一つの方向において、上記多方向キーの裏方向には、上記導電性弾性体の上記接点電極群への接触より強い押圧により入力されるスイッチを有することを特徴とする多方向スイッチ部材。
【請求項２】
前記スイッチは、非接触状態の複数の電極と、その一部の電極と接続される弾性変形可能なドームとを有するドーム型のスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の多方向スイッチ部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の多方向スイッチ部材を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
前記多方向スイッチ部材の操作に基づく処理を制御する制御部を備え、
その制御部は、
前記導電性弾性体が前記接点電極群に接触する面積の大きさに応じて、表示体若しくはその背景の移動速度あるいは当該表示体の拡大若しくは縮小速度を変える速度変更手段と、
前記スイッチの入力により上記速度変更手段による処理を終了する処理終了手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記処理終了手段は、前記速度変更手段による処理を終了すると共に、別の画面の表示を行うことを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【請求項１】
その面内にて多方向の操作を可能とする多方向スイッチ部材であって、
その面内の多方向において表裏方向に押圧操作可能な１または２以上の多方向キーと、
上記多方向キーからの押圧を検知するための印刷回路基板と、
を備え、
上記多方向キーの裏方向の複数箇所に、上記印刷回路基板への押圧の強さにより接触面積を変える弾性変形可能な導電性弾性体をそれぞれ有し、
上記印刷回路基板の表側において上記導電性弾性体と接触可能な位置には、上記導電性弾性体の接触により導通する複数の電極から構成される接点電極群をそれぞれ有し、
上記多方向キーの上記面内の多方向の内の少なくとも一つの方向において、上記多方向キーの裏方向には、上記導電性弾性体の上記接点電極群への接触より強い押圧により入力されるスイッチを有することを特徴とする多方向スイッチ部材。
【請求項２】
前記スイッチは、非接触状態の複数の電極と、その一部の電極と接続される弾性変形可能なドームとを有するドーム型のスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の多方向スイッチ部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の多方向スイッチ部材を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項４】
前記多方向スイッチ部材の操作に基づく処理を制御する制御部を備え、
その制御部は、
前記導電性弾性体が前記接点電極群に接触する面積の大きさに応じて、表示体若しくはその背景の移動速度あるいは当該表示体の拡大若しくは縮小速度を変える速度変更手段と、
前記スイッチの入力により上記速度変更手段による処理を終了する処理終了手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
前記処理終了手段は、前記速度変更手段による処理を終了すると共に、別の画面の表示を行うことを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１９１１６（Ｐ２０１１−１１９１１６Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７５０５６（Ｐ２００９−２７５０５６）
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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