多方向入力装置
【課題】傾動操作時にアナログ信号が出力可能で小型薄型化が容易な多方向入力装置を提供すること。
【解決手段】基台１の内底面１ａの外周部に複数の接点部１１を配設し、これら接点部１１に圧接可能な感圧導電ゴム３を内底面１ａ上に対向して配置させると共に、基台１上で多方向へ傾動操作可能な導電性の操作体４を感圧導電ゴム３を覆うように配置させる。また、導電性の環状部材であるフレーム部材７を基台１に外装し、操作体４の外周部の複数箇所に設けた被規制部４ｂがフレーム部材７に当接して上動が規制されるようにする。傾動操作時に操作体４の径方向一端側で被規制部４ｂが傾動支点となり、かつ径方向他端側で感圧導電ゴム３が操作体４に加圧されて所定の接点部１１上で圧縮するようになし、この接点部１１とフレーム部材７との導通状態が感圧導電ゴム３の圧縮量に応じて変化するようにした。
【解決手段】基台１の内底面１ａの外周部に複数の接点部１１を配設し、これら接点部１１に圧接可能な感圧導電ゴム３を内底面１ａ上に対向して配置させると共に、基台１上で多方向へ傾動操作可能な導電性の操作体４を感圧導電ゴム３を覆うように配置させる。また、導電性の環状部材であるフレーム部材７を基台１に外装し、操作体４の外周部の複数箇所に設けた被規制部４ｂがフレーム部材７に当接して上動が規制されるようにする。傾動操作時に操作体４の径方向一端側で被規制部４ｂが傾動支点となり、かつ径方向他端側で感圧導電ゴム３が操作体４に加圧されて所定の接点部１１上で圧縮するようになし、この接点部１１とフレーム部材７との導通状態が感圧導電ゴム３の圧縮量に応じて変化するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器のリモコンや携帯電話機などに使用して好適な多方向入力装置に係り、特に、傾動操作によって感圧導電ゴムを接点部に圧接させるようにした多方向入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の多方向入力装置の従来例として、対をなす接点部を間隙を存して並設してなる接点対を絶縁性の基台（ハウジング）の内底面に計４対分散して配設し、各接点対と操作部材との間にそれぞれ感圧導電ゴムを介在させることによって、操作部材の傾動操作に伴い操作方向で感圧導電ゴムが圧縮して所定の接点対に圧接するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来の多方向入力装置において、操作部材に加圧されて圧縮する感圧導電ゴムの内部抵抗は圧縮量に応じて変化するため、この感圧導電ゴムが圧接した接点対は両接点部どうしが導通されるだけでなく、その導通状態が感圧導電ゴムの圧縮量に応じて変化することになる。これにより、操作部材の傾動操作方向を検出できるのみならず、傾動角度に応じたアナログ信号を出力させることができるため、例えばスクロール画面やカーソル等の移動速度がアナログ的に無段階調整できるようになる。
【特許文献１】特開２００２−２７８６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述した従来例のように、基台の内底面に配設した対をなす接点部に感圧導電ゴムを圧接させることによって両接点部どうしを導通させるようにした多方向入力装置において、一方の接点部は基台の外方に突設されたコモン端子に導出されるが、基台の内底面に分散されている複数の接点部を１個のコモン端子へと導出させるためには、比較的長い引き回しパターンが必要となる。そのため、かかる従来例において基台が小型薄型化されると、コモン端子への引き回しパターンを基台にレイアウトすることが困難となり、結果として基台の小型薄型化が促進しにくいという問題があった。なお、コモン端子の数を増やして引き回しパターンの長さを短縮化することは可能であるが、その場合、コモン端子自体が基台の小型薄型化を阻害してしまい、かつ多方向入力装置を実装する配線基板に複雑な配線パターンを追加しなければならないため好ましくはない。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、傾動操作時にアナログ信号が出力可能で小型薄型化が容易な多方向入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明の多方向入力装置は、内底面を露出させた絶縁性の基台と、前記内底面の外寄り領域に分散して配設された複数の接点部と、前記内底面上に対向して配置されて前記接点部に圧接可能な感圧導電ゴムと、該感圧導電ゴムを覆うように配置されて前記基台上で多方向へ傾動操作可能な導電性の操作体と、前記基台に外装されて前記操作体の上動を規制する導電性の規制部材とを備え、前記操作体の外周部に前記規制部材に当接して上動が規制される被規制部を設け、傾動操作時に前記操作体の径方向一端側で前記被規制部が傾動支点となり、かつ径方向他端側で前記感圧導電ゴムが前記操作体に加圧されて所定の前記接点部上で圧縮するようになし、この接点部と前記規制部材との導通状態が前記感圧導電ゴムの圧縮量に応じて変化するように構成した。
【０００６】
このように構成された多方向入力装置では、操作体が傾動操作されたとき、その径方向一端側で上動しようとする被規制部が規制部材に規制されて傾動支点となり、かつ径方向他端側で感圧導電ゴムが操作体に加圧されるため、圧縮された感圧導電ゴムが下方に存する接点部に圧接し、この接点部と規制部材とが感圧導電ゴムおよび操作体を介して導通される。そして、感圧導電ゴムの内部抵抗が圧縮量に応じて変化することから、操作体の傾動操作方向および傾動角度に応じたアナログ信号を出力させることができる。すなわち、この多方向入力装置は、規制部材をコモン端子と同様に機能させることができるため、基台にコモン端子やその引き回しパターンを設ける必要がなく、装置全体の小型薄型化が図りやすい。
【０００７】
上記の構成において、規制部材が基台の外周部に沿って配置された環状のフレーム部材であると共に、操作体がフレーム部材の内径よりも小なる外径に形成されて感圧導電ゴム上に配置された天板部を有し、この天板部の外周縁の複数箇所から複数の被規制部がフレーム部材に掛止可能なフック状に延設されていると、装置の小型薄型化を阻害しないフレーム部材によって操作体の上動への移動が確実に規制できるため好ましい。この場合において、操作体の天板部に周方向に沿って分散された複数の貫通孔が形成されていると、これら貫通孔よりも外周側で天板部が撓みやすくなるため、装置の薄型化を犠牲にすることなく感圧導電ゴムの最大圧縮量や操作体のオーバーストローク量を増大させることができて好ましい。また、基台の外壁部に複数の被規制部を個別に配置させるための複数の切欠き部を設け、これら切欠き部上にフレーム部材の一部を配置させると、操作体やフレーム部材の外径寸法を基台と略同等に抑えることができるため小型化に有利であると共に、被規制部と切欠き部の側壁とによって操作体の径方向への移動が確実に規制できる。
【０００８】
また、上記の構成において、感圧導電ゴムが天板部の裏面のほぼ全面と対向して該裏面に固定されていると、複数の接点部上にそれぞれ感圧導電ゴムを配置させる構成に比べて部品点数を削減できるため、装置の低コスト化が図りやすくなる。この場合において、基台の内底面で互いに導通されていない接点部どうしの間に絶縁性突起を設け、この絶縁性突起の上端を接点部の上端よりも高い位置に配置させておけば、絶縁性突起に隣接する一方の接点部の真上で感圧導電ゴムが加圧されたときに、該感圧導電ゴムが他方の接点部に圧接しなくなるため、誤検出を回避できて信頼性が向上するため好ましい。ただし、絶縁性突起の真上で加圧された感圧導電ゴムは該突起を挟むように撓むため、該突起に隣接する両方の接点部に感圧導電ゴムを圧接させることはできる。また、フレーム部材が、基台が搭載される配線基板に半田付けされる複数の脚部を有し、これら複数の脚部のうちの１つがコモン端子として外部回路と接続されるようにしてあれば、操作体の上動への移動を規制するフレーム部材を配線基板に確実に固定することができる。
【０００９】
また、上記の構成において、操作体と複数の接点部を覆う一枚の部材で構成された感圧導電ゴムの各中央部にセンタ孔を設けると共に、基台の内底面に設けられた常閉固定接点上に搭載されてセンタ孔を臨む導電性の反転ばねと、基台の内底面で反転ばねと接離可能に対向する領域に設けられた固定接点と、センタ孔に遊挿されて反転ばね上に搭載された絶縁性の押圧ノブとを備え、押圧ノブをプッシュ操作して反転ばねを反転させることによって、反転ばねが固定接点に接触し、この固定接点と常閉固定接点とを導通するようにしておけば、操作体を多方向へ傾動させて傾動方向に位置する接点部に感圧導電ゴムを圧接させるという傾動操作に加えて、押圧ノブを下動させて反転ばねを固定接点に接触させるというプッシュ操作が行なえるため、装置を大型化しなくても多機能化が実現できる。この場合において、押圧ノブに設けた鍔部上に傾動操作用の操作体を搭載し、反転ばねの弾性付勢力によって操作体の被規制部が規制部材に当接して上動が規制されるようにしてあると、操作体や押圧ノブを脱落やガタのない安定した状態に保持することができるため好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多方向入力装置は、操作体が傾動操作されたとき、その径方向一端側で上動しようとする被規制部が規制部材に規制されて傾動支点となり、かつ径方向他端側で感圧導電ゴムが操作体に加圧されるため、圧縮された感圧導電ゴムが下方に存する接点部に圧接し、この接点部と規制部材とが感圧導電ゴムおよび操作体を介して導通されるように構成されており、基台にコモン端子やその引き回しパターンを設ける必要がない。それゆえ、装置全体の小型薄型化を容易に促進できる。また、この多方向入力装置は、感圧導電ゴムの内部抵抗がその圧縮量に応じて変化するため、操作体の傾動操作方向および傾動角度に応じたアナログ信号を出力させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る多方向入力装置の上面図、図２は該入力装置の側面図、図３は該入力装置の分解斜視図、図４は図１のＡ−Ａ線に沿う傾動操作時の断面図、図５は該入力装置の非操作時の断面図、図６は該入力装置を小さな操作力で傾動操作した状態を示す断面図、図７は該入力装置を大きな操作力で傾動操作した状態を示す断面図、図８は該入力装置のプッシュ操作時の断面図である。
【００１２】
これらの図に示す多方向入力装置は、内底面１ａを露出させた絶縁性の基台１と、この内底面１ａに配設された各種の接点１１〜１３と、基台１の外方へ突設された各種の端子１４〜１６と、内底面１ａ上に載置されたドーム状の反転ばね２と、内底面１ａ上に対向して配置されて接点１１群に圧接可能な感圧導電ゴム３と、この感圧導電ゴム３を覆うように配置されて基台１上で多方向へ傾動操作可能な導電性の操作体４と、これら感圧導電ゴム３および操作体４の内周部どうしを接合している環状の両面接着テープ５と、反転ばね２上に搭載されて感圧導電ゴム３および操作体４の各センタ孔３ａ，４ａに遊挿された絶縁性の押圧ノブ６と、基台１の外周部に沿って配置された環状部材で操作体４の上動および径方向への移動を規制する導電性のフレーム部材７とによって主に構成されている。そして、この多方向入力装置は、操作体４を等間隔な４方向（または８方向）へ傾動させて傾動方向に応じたオン信号を出力させるという傾動操作と、押圧ノブ６を押下してオン信号を出力させるというプッシュ操作とが行なえるようになっている。
【００１３】
基台１は平面視八角形状に形成されており、図４に示すように、基台１の内底面１ａの最外周部には等間隔な４箇所に台形状の絶縁性突起１ｂが突設されている。これら絶縁性突起１ｂの上端は隣接する接点１１群の上端よりも若干高い位置に配置されている。また、図１と図５に示すように、基台１の外壁部には等間隔な４箇所に凹状の切欠き部１ｃが設けられており、各切欠き部１ｃ内にそれぞれ操作体４の外周縁部に設けられたフック状の被規制部４ｂが配置されている。なお、切欠き部１ｃは導通されている隣り合う２個１組の周縁固定接点１１の間に導通状態を維持しつつ設けられている。
【００１４】
接点１１〜１３は、傾動操作用接点機構の接点部である８個の周縁固定接点１１と、プッシュ操作用接点機構の固定接点である１個の中央固定接点１２および２個の常閉固定接点１３とからなる。端子１４〜１６は、傾動操作用の周縁固定接点１１から導出された計４個の端子１４と、プッシュ操作用の中央固定接点１２から導出された１個の端子１５と、プッシュ操作用の２個の常閉固定接点１３から導出された１個の端子１６とからなる。８個の周縁固定接点１１は内底面１ａの最外周部の等間隔な８箇所に突設されており、隣り合う２個１組の周縁固定接点１１が基台１内で導通されて、これら両周縁固定接点１１から１個の端子１４が導出されている。また、隣り合っているが導通されていない２個の周縁固定接点１１どうしの間の内底面１ａ上に前述した絶縁性突起１ｂが立設されている。図４に示すように、この絶縁性突起１ｂの上端の高さ位置よりも若干低い位置に各周縁固定接点１１の上端が配置されている。
【００１５】
中央固定接点１２は内底面１ａの中央部に位置し、２個の常閉固定接点１３は中央固定接点１２から離隔した２箇所に配設されて互いに導通されている。後述するように、これら常閉固定接点１３上には反転ばね２が搭載される。なお、接点１１〜１３や端子１４〜１６はインサート成形によって基台１に一体化されている。また、端子１４を共有する２個１組の周縁固定接点１１を配設している理由は、操作体４の傾動操作方向に若干のばらつきがあっても感圧導電ゴム３がいずれかの周縁固定接点１１と確実に圧接できるようにするためである。
【００１６】
反転ばね２は弾性に富む導電性金属板を所定形状にフォーミングして形成されており、そのドーム形状部２ａは弾性的な反転時（座屈変形時）にクリック感を生起する。反転ばね２の外周部は２個の常閉固定接点１３上に搭載されているため該常閉固定接点１３と常時導通されており、ドーム形状部２ａが中央固定接点１２と接離可能に対向している。したがって、反転ばね２はプッシュ操作用の可動接点として動作させることができる。また、反転ばね２のドーム形状部２ａ上には、感圧導電ゴム３および操作体４の各センタ孔３ａ，４ａを貫通する押圧ノブ６が搭載されており、この押圧ノブ６はドーム形状部２ａによって上方へ弾性付勢されている。その結果、図５に示すように、操作体４の各被規制部４ｂはフレーム部材７に当接して上動が規制されており、これにより操作体４の脱落やガタが防止されている。また、図６と図７に示すように、操作体４を傾動操作したときには、傾動操作方向に応じて１箇所または２箇所の被規制部４ｂがフレーム部材７に当接して傾動支点となり、残余の被規制部４ｂは下動してフレーム部材７から離れるようになっている。なお、反転ばね２はドーム状で外周縁が連続するものに限らず、常閉固定接点１１と接触しクリック感を生起するものであれば、外周縁が不連続の形状のものであってもよい。
【００１７】
感圧導電ゴム３は、外形が八角形状で中央部に円形のセンタ孔３ａが形成された１枚の弾性板状体である。この感圧導電ゴム３にはカーボン等の導電粉が充填されているため、その内部抵抗は圧縮量に応じて変化する。すなわち、感圧導電ゴム３を加圧して局部的に圧縮させると、この圧縮部分で内部抵抗が小さくなり、さらに圧縮させると内部抵抗はより小さくなる。感圧導電ゴム３の内周部は環状の両面接着テープ５を介して操作体４の天板部４ｄに接合されており、この天板部４ｄの下面（裏面）のほぼ全面が感圧導電ゴム３と対向している。そして、後述するように、天板部４ｄが押圧ノブ６の鍔部６ａ上に搭載されているため、感圧導電ゴム３は基台１の内底面１ａの上方で天板部４ｄに保持されており、図５に示すように、非操作状態で感圧導電ゴム３と各周縁固定接点１１との間にはクリアランスが確保されている。
【００１８】
操作体４は導電性金属板に打ち抜き加工や曲げ加工を施して形成されたものである。この操作体４は、センタ孔４ａや複数の貫通孔である透孔４ｃを有して感圧導電ゴム３上に配置された天板部４ｄと、天板部４ｄの外周縁の等間隔な４箇所からそれぞれ下方および外方へ向けてフック状（鉤状）に延設された４片の被規制部４ｂとからなり、各被規制部４ｂがフレーム部材７に掛止されるようになっている。被規制部４ｂを詳述すると、天板部４ｄの外周縁から下方へ向かう下方部４ｂ１とその下方部４ｂ１の下端から外方へ向かう水平先端部４ｂ２とを有するＬ字状とから成っている。天板部４ｄの外形は感圧導電ゴム３とほぼ同じ大きさの八角形状であり、周方向に沿って複数の透孔４ｃが分散されているため天板部４ｄの外周部は撓みやすくなっている。センタ孔４ａには押圧ノブ６が遊挿されており、この押圧ノブ６に設けられた鍔部６ａ上に天板部４ｄの内周部が搭載されているため、天板部４ｄは反転ばね２のドーム形状部２ａによって上方へ弾性付勢された状態で押圧ノブ６とフレーム部材７とに支持されている。また、天板部４ｄの下面には内周側の領域に両面接着テープ５が貼着されており、この両面接着テープ５を介して天板部４ｄが感圧導電ゴム３を保持している。
【００１９】
操作体４の天板部４ｄの外径はフレーム部材７の内径よりも若干小さく、この天板部４ｄと各被規制部４ｂの下方部４ｂ１（水平先端部４ｂ２を除く部分）にフレーム部材７が外挿され、各被規制部４ｂはそれぞれ基台１の相異なる切欠き部１ｃ内に配置されているため、操作体４の径方向の移動は各被規制部４ｂと各切欠き部１ｃの側壁とによって規制されている。また、操作体４の各被規制部４ｂの水平先端部４ｂ２は、フレーム部材７に設けられた各規制桟部７ｂの下方に配置されている。各被規制部４ｂはそれぞれ基台１の相異なる切欠き部１ｃ内に配置されて下動できるようになっているが、非操作状態で各被規制部４ｂは反転ばね２に押し上げられて各規制桟部７ｂに当接しているため上動は規制されている（図５参照）。つまり、各被規制部４ｂをフレーム部材７で掛止可能な位置に配置させたうえで、この操作体４は反転ばね２等を介して基台１上に傾動操作可能に支持されており、操作体４を傾動させると径方向一端側で被規制部４ｂが傾動支点となり、かつ径方向他端側で天板部４ｄが感圧導電ゴム３を加圧して圧縮させるようになっている。
【００２０】
押圧ノブ６は絶縁性樹脂からなり、反転ばね２のドーム形状部２ａ上に安定した姿勢で搭載できる形状に形成されている。この押圧ノブ６は径方向外側へ突出する環状の鍔部６ａを有しており、この鍔部６ａ上に操作体６の天板部４ｄが搭載されている。そして、操作体４の上動への移動がフレーム部材７により、径方向への移動が切欠き部１ｃによりそれぞれ規制されていると共に、ドーム形状部２ａが押圧ノブ６を上方へ弾性付勢しているため、押圧ノブ６がガタを生じたり脱落する虞はない。
【００２１】
フレーム部材７は平面視八角形状の環状の導電性金属板からなり、操作体４を包囲するように基台１の外周部に沿って配置されている。フレーム部材７の複数箇所には脚部７ａが突設されており、この多方向入力装置が実装される図示せぬ配線基板のランド部に各脚部７ａが半田付けされるようになっている。ただし、これらランド部のうち１個は配線パターンに導通されているが、他はすべて電気的に孤立している。つまり、フレーム部材７は複数の脚部７ａのうちの１個をコモン端子１７ａとして利用しており、このコモン端子１７ａが任意の周縁固定接点１１と導通されるようにしてある（図１参照）。また、フレーム部材７には等間隔な４箇所に規制桟部７ｂが設けられており、各規制桟部７ｂがそれぞれ操作体４の相異なる被規制部４ｂの水平先端部４ｂ２上に配置されるため、これら被規制部４ｂの上動が規制桟部７ｂによって規制されるようになっている。
【００２２】
次に、このように構成された多方向入力装置の動作について説明する。図５に示すように、非操作時には、反転ばね２のドーム形状部２ａが押圧ノブ６を上方へ弾性付勢して操作体４の各被規制部４ｂをフレーム部材７の各規制桟部７ｂに押し付けているため、操作体４はガタのない水平姿勢に保持されており、この操作体４に保持された感圧導電ゴム３は下方に存する各周縁固定接点１１から離隔している。また、ドーム形状部２ａも中央固定接点１２から離隔している。
【００２３】
かかる非操作状態でユーザが操作体４の天板部４ｄの外寄り領域の一部、例えば所定の被規制部４ｂの基端付近で天板部４ｄを押し込んで操作体４を傾動操作すると、図６に示すように、操作体４は押し込まれた側とは径方向逆側に位置する被規制部４ｂを傾動支点として傾動するため、押し込まれた側で天板部４ｄが感圧導電ゴム３を押下してこれを下方の周縁固定接点１１に圧接させ、感圧導電ゴム３は次第に圧縮されていく。その結果、傾動操作方向に位置する周縁固定接点１１が、感圧導電ゴム３の圧縮部分と導電性の操作体４とを介して、傾動支点の被規制部４ｂに当接している導電性のフレーム部材７と導通されるため、該周縁固定接点１１の端子１４とフレーム部材７のコモン端子１７ａとが導通されることになる。そして、図７に示すように、操作体４の傾動角度を増大させるのに伴って感圧導電ゴム３がさらに圧縮されて、その圧縮部分の内部抵抗が低下するため、該周縁固定接点１１の端子１４とコモン端子１７ａ間を流れる電流が増大して、感圧導電ゴム３の圧縮量に応じたアナログ信号が出力される。それゆえ、このアナログ信号に基づいて、操作体４の傾動操作方向と傾動角度とを検出できる。また、操作体４が傾動操作されると天板部４ｄの内周部が押圧ノブ６の鍔部６ａを押下するため、この押圧ノブ６が反転ばね２のドーム形状部２ａを押し込む。そのため、操作体４を所定角度傾動させた時点でドーム形状部２ａを反転（座屈変形）させてクリック感を生起させることができる。
【００２４】
なお、ユーザが絶縁性突起１ｂの真上で天板部４ｄを押し込んだ場合には、感圧導電ゴム３は絶縁性突起１ｂを挟むように撓むため、該突起１ｂに隣接する互いに導通されていない２個の周縁固定接点１１にそれぞれ感圧導電ゴム３が圧接して、出力される２種類のオン信号に基づいて傾動操作方向を判定することができる（図４参照）。それゆえ、この多方向入力装置は、傾動操作方向を４方向に設定することもできるし、８方向に設定することもできる。
【００２５】
なお、傾動操作時に反転ばね２のドーム形状部２ａが反転すると中央固定接点１２に接触してプッシュ操作用のオン信号も出力されるが、このオン信号が検出された時点ですでに傾動操作用のアナログ信号が出力されているため、図示せぬ外部の判定回路によってプッシュ操作用のオン信号は無効と判定（キャンセル）されるようになっている。つまり、この多方向入力装置は、傾動操作用接点機構のオフ状態が確認されたときだけ、プッシュ操作用接点機構のオンオフ切換えが行なえるように設定されている。
【００２６】
また、操作体４の天板部４ｄは透孔４ｃを有するため外周側が撓みやすくなっている。それゆえ、反転ばね２のドーム形状部２ａが反転して中央固定接点１２に接触した後でも、ユーザは天板部４ｄの外周部をさらに押し込んで感圧導電ゴム３の圧縮量を増大させることができる。
【００２７】
こうして操作体４を傾動操作した後、操作力が取り除かれると、座屈変形していたドーム形状部２ａが押圧ノブ６を押し上げながら元の形状に戻るため、押圧ノブ６が操作体４を押し上げながら元の高さ位置まで上昇する。その結果、感圧導電ゴム３の圧縮部分が元の厚みに戻って内部抵抗が増大するため、傾動操作用のアナログ信号が遮断される。また、操作体４は傾動支点以外の被規制部４ｂがフレーム部材７の規制桟部７ｂに当接する高さ位置まで押し上げられると上動が規制されるため、図５に示す非操作状態に自動復帰する。
【００２８】
また、非操作状態でユーザが押圧ノブ６を所定ストローク押下すると、プッシュ操作を行うことができる。かかるプッシュ操作時には、ユーザに押し込まれて下動する押圧ノブ６が反転ばね２のドーム形状部２ａを押し込んで反転（座屈変形）させるため、クリック感が生起されると共に、図８に示すように、ドーム形状部２ａが中央固定接点１２に接触し、中央固定接点１２と常閉固定接点１３（図３参照）とが反転ばね２を介して導通されたことによるオン信号が出力される。また、押圧ノブ６が下動すると鍔部６ａ上に搭載されている操作体４も自重で下動するため、感圧導電ゴム３が周縁固定接点１１上に搭載されることになるが、図８に示すように、各被規制部４ｂが下動して操作体４とフレーム部材７とが非導通状態となるため、傾動操作用のアナログ信号が誤検出されることはない。なお、この多方向入力装置を天地逆向きにしてプッシュ操作したときには、操作体４が押圧ノブ６に追動せず、よって感圧導電ゴム３は周縁固定接点１１から離隔したままなので、この場合も傾動操作用のアナログ信号が誤検出されることはない。したがって、傾動操作用接点機構はオフ状態に保たれており、前述した判定回路はプッシュ操作用のオン信号を有効と判定する。つまり、ユーザは押圧ノブ６をプッシュ操作することによって所定の入力操作を行なうことができ、かつ、そのプッシュ操作が確実に行なわれたことをクリック感によって明瞭に感得することができる。
【００２９】
こうして押圧ノブ６をプッシュ操作した後、操作力が取り除かれると、座屈変形していたドーム形状部２ａが押圧ノブ６を押し上げながら元の形状に戻るため、中央固定接点１２と常閉固定接点１３との導通が解除されてプッシュ操作用のオン信号が遮断される。また、押圧ノブ６が操作体４を押し上げながら元の高さ位置まで上昇し、操作体４は各被規制部４ｂがフレーム部材７の各規制桟部７ｂに当接する高さ位置まで押し上げられた時点で上動が規制されるため、図５に示す非操作状態に自動復帰する。なお、この多方向入力装置を天地逆向きにしてプッシュ操作した場合には、操作体４や感圧導電ゴム３を変位させることなく押圧ノブ６が上下動することになる。
【００３０】
以上説明したように本実施形態例に係る多方向入力装置は、操作体４が傾動操作されたとき、その径方向一端側で上動しようとする被規制部４ｂがフレーム部材７に規制されて傾動支点となり、かつ径方向他端側で感圧導電ゴム３が操作体４に加圧されるため、圧縮された感圧導電ゴム３が下方に存する周縁固定接点１１に圧接し、この周縁固定接点１１の端子１４とフレーム部材７のコモン端子１７ａとが導通されるようになっている。そして、感圧導電ゴム３の内部抵抗が圧縮量に応じて変化することから、操作体４の傾動操作方向および傾動角度に応じたアナログ信号を出力させることができる。それゆえ、この多方向入力装置は、基台１にコモン端子やその引き回しパターンを設ける必要がなく、装置全体の小型薄型化が図りやすい。
【００３１】
また、本実施形態例に係る多方向入力装置は、環状のフレーム部材７が基台１の外周部に沿って配置されていると共に、操作体４が、フレーム部材７の内径よりも小なる外径に形成されて感圧導電ゴム３上に配置された天板部４ｄを有し、この天板部４ｄの外周縁の複数箇所から被規制部４ｂがフレーム部材７に掛止可能なフック状に延設されているため、装置の小型薄型化を阻害しないフレーム部材７によって操作体４の上動への移動を確実に規制できる。さらに、この多方向入力装置には、操作体４の天板部４ｄに周方向に沿って分散された複数の透孔４ｃが形成されているため、これら透孔４ｃよりも外周側で天板部４ｄが撓みやすく、それゆえ装置の薄型化を犠牲にすることなく感圧導電ゴム３の最大圧縮量や操作体４のオーバーストローク量を増大させることができる。しかも、この多方向入力装置は、基台１の外壁部に各被規制部４ｂを個別に配置させるための切欠き部１ｃを設け、これら切欠き部１ｃ上にフレーム部材７の規制桟部７ｂを配置させているため、操作体４やフレーム部材７の外径寸法を基台１と略同等に抑えることができ、この点でも装置の小型化に有利であると共に、各被規制部４ｂと各切欠き部１ｃの側壁とによって操作体４の径方向への移動が確実に規制できる。
【００３２】
また、本実施形態例に係る多方向入力装置は、感圧導電ゴム３が操作体４の天板部４ｄの裏面のほぼ全面と対向して該裏面に固定されているため、複数の周縁固定接点上にそれぞれ感圧導電ゴムを配置させる構成に比べて部品点数を削減でき、装置の低コスト化が図りやすくなっている。しかも、この多方向入力装置は、基台１の内底面１ａで互いに導通されていない周縁固定接点１１どうしの間に絶縁性突起１ｂを突設し、この絶縁性突起１ｂの上端を周縁固定接点１１の上端よりも高い位置に配置させているため、絶縁性突起１ｂに隣接する一方の周縁固定接点１１の真上で感圧導電ゴム３が加圧されたときに、感圧導電ゴム３が他方の周縁固定接点１１に圧接する虞がなくなり、それゆえ誤検出を回避できて信頼性が高まっている。ただし、絶縁性突起１ｂの真上で加圧された感圧導電ゴム３は該突起１ｂを挟むように撓むため、図４に示すように、絶縁性突起１ｂに隣接する両方の周縁固定接点１１に感圧導電ゴム３を圧接させることもできる。
【００３３】
なお、フレーム部材７は図示せぬ配線基板に半田付けされる複数の脚部７ａを有しており、これら複数の脚部７ａのうちの１つがコモン端子１７ａとして外部回路と接続されるため、操作体４の上動への移動を規制するフレーム部材７は該配線基板に確実に固定することができる。
【００３４】
また、本実施形態例に係る多方向入力装置には、感圧導電ゴム３と操作体４の各中央部にセンタ孔３ａ，４ａが設けてあり、かつ基台１の内底面１ａ上に搭載されてセンタ孔３ａ，４ａを臨む導電性の反転ばね２が、内底面１ａに設けられた中央固定接点１２と接離可能に対向していると共に、センタ孔３ａ，４ａに遊挿された絶縁性の押圧ノブ６が反転ばね２上に搭載されており、押圧ノブ６をプッシュ操作して反転ばね２を反転させることによって該反転ばね２が中央固定接点１２に接触するようになっている。すなわち、この多方向入力装置は、操作体４を多方向へ傾動させて傾動方向に位置する周縁固定接点１１に感圧導電ゴム３を圧接させるという傾動操作に加えて、押圧ノブ６を下動させて反転ばね２を中央固定接点１２に接触させるというプッシュ操作が行なえるようになっており、装置を大型化することなく多機能化が実現されている。しかも、押圧ノブ６に設けた鍔部６ａ上に傾動操作用の操作体４を搭載し、反転ばね２の弾性付勢力によって操作体４の各被規制部４ｂがフレーム部材７に当接して上動が規制されるようにしてあるため、操作体４や押圧ノブ６を脱落やガタのない安定した状態に保持することができる。
【００３５】
ただし、プッシュ操作が不要な多方向入力装置であっても本発明は適用可能であり、その場合は、例えば操作体４を平板状でその中央部に下方へ向けた膨出部を設けたものとし、基台１の内底面１ａ上に載置したクリック部材で感圧導電ゴム３や操作体４の膨出部を支持する等の構成が可能となる。
【００３６】
また、上記実施形態例では、感圧導電ゴム３は連続環状の一枚の部材で構成されているが、一枚の部材でなく、接点部である２個１組の周縁固定接点１１に対して各々感圧導電ゴムを設ける構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態例に係る多方向入力装置の上面図である。
【図２】該入力装置の側面図である。
【図３】該入力装置の分解斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿う傾動操作時の断面図である。
【図５】該入力装置の非操作時の断面図である。
【図６】該入力装置を小さな操作力で傾動操作した状態を示す断面図である。
【図７】該入力装置を大きな操作力で傾動操作した状態を示す断面図である。
【図８】該入力装置のプッシュ操作時の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 基台
１ａ 内底面
１ｂ 絶縁性突起
１ｃ 切欠き部
２ 反転ばね
２ａ ドーム形状部
３ 感圧導電ゴム
３ａ センタ孔
４ 操作体
４ａ センタ孔
４ｂ 被規制部
４ｃ 透孔（貫通孔）
４ｄ 天板部
５ 両面接着テープ
６ 押圧ノブ
６ａ 鍔部
７ フレーム部材（規制部材）
７ａ 脚部
７ｂ 規制桟部
１１ 周縁固定接点（接点部）
１２ 中央固定接点（固定接点）
１３ 常閉固定接点
１４〜１６ 端子
１７ａ コモン端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器のリモコンや携帯電話機などに使用して好適な多方向入力装置に係り、特に、傾動操作によって感圧導電ゴムを接点部に圧接させるようにした多方向入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の多方向入力装置の従来例として、対をなす接点部を間隙を存して並設してなる接点対を絶縁性の基台（ハウジング）の内底面に計４対分散して配設し、各接点対と操作部材との間にそれぞれ感圧導電ゴムを介在させることによって、操作部材の傾動操作に伴い操作方向で感圧導電ゴムが圧縮して所定の接点対に圧接するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来の多方向入力装置において、操作部材に加圧されて圧縮する感圧導電ゴムの内部抵抗は圧縮量に応じて変化するため、この感圧導電ゴムが圧接した接点対は両接点部どうしが導通されるだけでなく、その導通状態が感圧導電ゴムの圧縮量に応じて変化することになる。これにより、操作部材の傾動操作方向を検出できるのみならず、傾動角度に応じたアナログ信号を出力させることができるため、例えばスクロール画面やカーソル等の移動速度がアナログ的に無段階調整できるようになる。
【特許文献１】特開２００２−２７８６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述した従来例のように、基台の内底面に配設した対をなす接点部に感圧導電ゴムを圧接させることによって両接点部どうしを導通させるようにした多方向入力装置において、一方の接点部は基台の外方に突設されたコモン端子に導出されるが、基台の内底面に分散されている複数の接点部を１個のコモン端子へと導出させるためには、比較的長い引き回しパターンが必要となる。そのため、かかる従来例において基台が小型薄型化されると、コモン端子への引き回しパターンを基台にレイアウトすることが困難となり、結果として基台の小型薄型化が促進しにくいという問題があった。なお、コモン端子の数を増やして引き回しパターンの長さを短縮化することは可能であるが、その場合、コモン端子自体が基台の小型薄型化を阻害してしまい、かつ多方向入力装置を実装する配線基板に複雑な配線パターンを追加しなければならないため好ましくはない。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、傾動操作時にアナログ信号が出力可能で小型薄型化が容易な多方向入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明の多方向入力装置は、内底面を露出させた絶縁性の基台と、前記内底面の外寄り領域に分散して配設された複数の接点部と、前記内底面上に対向して配置されて前記接点部に圧接可能な感圧導電ゴムと、該感圧導電ゴムを覆うように配置されて前記基台上で多方向へ傾動操作可能な導電性の操作体と、前記基台に外装されて前記操作体の上動を規制する導電性の規制部材とを備え、前記操作体の外周部に前記規制部材に当接して上動が規制される被規制部を設け、傾動操作時に前記操作体の径方向一端側で前記被規制部が傾動支点となり、かつ径方向他端側で前記感圧導電ゴムが前記操作体に加圧されて所定の前記接点部上で圧縮するようになし、この接点部と前記規制部材との導通状態が前記感圧導電ゴムの圧縮量に応じて変化するように構成した。
【０００６】
このように構成された多方向入力装置では、操作体が傾動操作されたとき、その径方向一端側で上動しようとする被規制部が規制部材に規制されて傾動支点となり、かつ径方向他端側で感圧導電ゴムが操作体に加圧されるため、圧縮された感圧導電ゴムが下方に存する接点部に圧接し、この接点部と規制部材とが感圧導電ゴムおよび操作体を介して導通される。そして、感圧導電ゴムの内部抵抗が圧縮量に応じて変化することから、操作体の傾動操作方向および傾動角度に応じたアナログ信号を出力させることができる。すなわち、この多方向入力装置は、規制部材をコモン端子と同様に機能させることができるため、基台にコモン端子やその引き回しパターンを設ける必要がなく、装置全体の小型薄型化が図りやすい。
【０００７】
上記の構成において、規制部材が基台の外周部に沿って配置された環状のフレーム部材であると共に、操作体がフレーム部材の内径よりも小なる外径に形成されて感圧導電ゴム上に配置された天板部を有し、この天板部の外周縁の複数箇所から複数の被規制部がフレーム部材に掛止可能なフック状に延設されていると、装置の小型薄型化を阻害しないフレーム部材によって操作体の上動への移動が確実に規制できるため好ましい。この場合において、操作体の天板部に周方向に沿って分散された複数の貫通孔が形成されていると、これら貫通孔よりも外周側で天板部が撓みやすくなるため、装置の薄型化を犠牲にすることなく感圧導電ゴムの最大圧縮量や操作体のオーバーストローク量を増大させることができて好ましい。また、基台の外壁部に複数の被規制部を個別に配置させるための複数の切欠き部を設け、これら切欠き部上にフレーム部材の一部を配置させると、操作体やフレーム部材の外径寸法を基台と略同等に抑えることができるため小型化に有利であると共に、被規制部と切欠き部の側壁とによって操作体の径方向への移動が確実に規制できる。
【０００８】
また、上記の構成において、感圧導電ゴムが天板部の裏面のほぼ全面と対向して該裏面に固定されていると、複数の接点部上にそれぞれ感圧導電ゴムを配置させる構成に比べて部品点数を削減できるため、装置の低コスト化が図りやすくなる。この場合において、基台の内底面で互いに導通されていない接点部どうしの間に絶縁性突起を設け、この絶縁性突起の上端を接点部の上端よりも高い位置に配置させておけば、絶縁性突起に隣接する一方の接点部の真上で感圧導電ゴムが加圧されたときに、該感圧導電ゴムが他方の接点部に圧接しなくなるため、誤検出を回避できて信頼性が向上するため好ましい。ただし、絶縁性突起の真上で加圧された感圧導電ゴムは該突起を挟むように撓むため、該突起に隣接する両方の接点部に感圧導電ゴムを圧接させることはできる。また、フレーム部材が、基台が搭載される配線基板に半田付けされる複数の脚部を有し、これら複数の脚部のうちの１つがコモン端子として外部回路と接続されるようにしてあれば、操作体の上動への移動を規制するフレーム部材を配線基板に確実に固定することができる。
【０００９】
また、上記の構成において、操作体と複数の接点部を覆う一枚の部材で構成された感圧導電ゴムの各中央部にセンタ孔を設けると共に、基台の内底面に設けられた常閉固定接点上に搭載されてセンタ孔を臨む導電性の反転ばねと、基台の内底面で反転ばねと接離可能に対向する領域に設けられた固定接点と、センタ孔に遊挿されて反転ばね上に搭載された絶縁性の押圧ノブとを備え、押圧ノブをプッシュ操作して反転ばねを反転させることによって、反転ばねが固定接点に接触し、この固定接点と常閉固定接点とを導通するようにしておけば、操作体を多方向へ傾動させて傾動方向に位置する接点部に感圧導電ゴムを圧接させるという傾動操作に加えて、押圧ノブを下動させて反転ばねを固定接点に接触させるというプッシュ操作が行なえるため、装置を大型化しなくても多機能化が実現できる。この場合において、押圧ノブに設けた鍔部上に傾動操作用の操作体を搭載し、反転ばねの弾性付勢力によって操作体の被規制部が規制部材に当接して上動が規制されるようにしてあると、操作体や押圧ノブを脱落やガタのない安定した状態に保持することができるため好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多方向入力装置は、操作体が傾動操作されたとき、その径方向一端側で上動しようとする被規制部が規制部材に規制されて傾動支点となり、かつ径方向他端側で感圧導電ゴムが操作体に加圧されるため、圧縮された感圧導電ゴムが下方に存する接点部に圧接し、この接点部と規制部材とが感圧導電ゴムおよび操作体を介して導通されるように構成されており、基台にコモン端子やその引き回しパターンを設ける必要がない。それゆえ、装置全体の小型薄型化を容易に促進できる。また、この多方向入力装置は、感圧導電ゴムの内部抵抗がその圧縮量に応じて変化するため、操作体の傾動操作方向および傾動角度に応じたアナログ信号を出力させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る多方向入力装置の上面図、図２は該入力装置の側面図、図３は該入力装置の分解斜視図、図４は図１のＡ−Ａ線に沿う傾動操作時の断面図、図５は該入力装置の非操作時の断面図、図６は該入力装置を小さな操作力で傾動操作した状態を示す断面図、図７は該入力装置を大きな操作力で傾動操作した状態を示す断面図、図８は該入力装置のプッシュ操作時の断面図である。
【００１２】
これらの図に示す多方向入力装置は、内底面１ａを露出させた絶縁性の基台１と、この内底面１ａに配設された各種の接点１１〜１３と、基台１の外方へ突設された各種の端子１４〜１６と、内底面１ａ上に載置されたドーム状の反転ばね２と、内底面１ａ上に対向して配置されて接点１１群に圧接可能な感圧導電ゴム３と、この感圧導電ゴム３を覆うように配置されて基台１上で多方向へ傾動操作可能な導電性の操作体４と、これら感圧導電ゴム３および操作体４の内周部どうしを接合している環状の両面接着テープ５と、反転ばね２上に搭載されて感圧導電ゴム３および操作体４の各センタ孔３ａ，４ａに遊挿された絶縁性の押圧ノブ６と、基台１の外周部に沿って配置された環状部材で操作体４の上動および径方向への移動を規制する導電性のフレーム部材７とによって主に構成されている。そして、この多方向入力装置は、操作体４を等間隔な４方向（または８方向）へ傾動させて傾動方向に応じたオン信号を出力させるという傾動操作と、押圧ノブ６を押下してオン信号を出力させるというプッシュ操作とが行なえるようになっている。
【００１３】
基台１は平面視八角形状に形成されており、図４に示すように、基台１の内底面１ａの最外周部には等間隔な４箇所に台形状の絶縁性突起１ｂが突設されている。これら絶縁性突起１ｂの上端は隣接する接点１１群の上端よりも若干高い位置に配置されている。また、図１と図５に示すように、基台１の外壁部には等間隔な４箇所に凹状の切欠き部１ｃが設けられており、各切欠き部１ｃ内にそれぞれ操作体４の外周縁部に設けられたフック状の被規制部４ｂが配置されている。なお、切欠き部１ｃは導通されている隣り合う２個１組の周縁固定接点１１の間に導通状態を維持しつつ設けられている。
【００１４】
接点１１〜１３は、傾動操作用接点機構の接点部である８個の周縁固定接点１１と、プッシュ操作用接点機構の固定接点である１個の中央固定接点１２および２個の常閉固定接点１３とからなる。端子１４〜１６は、傾動操作用の周縁固定接点１１から導出された計４個の端子１４と、プッシュ操作用の中央固定接点１２から導出された１個の端子１５と、プッシュ操作用の２個の常閉固定接点１３から導出された１個の端子１６とからなる。８個の周縁固定接点１１は内底面１ａの最外周部の等間隔な８箇所に突設されており、隣り合う２個１組の周縁固定接点１１が基台１内で導通されて、これら両周縁固定接点１１から１個の端子１４が導出されている。また、隣り合っているが導通されていない２個の周縁固定接点１１どうしの間の内底面１ａ上に前述した絶縁性突起１ｂが立設されている。図４に示すように、この絶縁性突起１ｂの上端の高さ位置よりも若干低い位置に各周縁固定接点１１の上端が配置されている。
【００１５】
中央固定接点１２は内底面１ａの中央部に位置し、２個の常閉固定接点１３は中央固定接点１２から離隔した２箇所に配設されて互いに導通されている。後述するように、これら常閉固定接点１３上には反転ばね２が搭載される。なお、接点１１〜１３や端子１４〜１６はインサート成形によって基台１に一体化されている。また、端子１４を共有する２個１組の周縁固定接点１１を配設している理由は、操作体４の傾動操作方向に若干のばらつきがあっても感圧導電ゴム３がいずれかの周縁固定接点１１と確実に圧接できるようにするためである。
【００１６】
反転ばね２は弾性に富む導電性金属板を所定形状にフォーミングして形成されており、そのドーム形状部２ａは弾性的な反転時（座屈変形時）にクリック感を生起する。反転ばね２の外周部は２個の常閉固定接点１３上に搭載されているため該常閉固定接点１３と常時導通されており、ドーム形状部２ａが中央固定接点１２と接離可能に対向している。したがって、反転ばね２はプッシュ操作用の可動接点として動作させることができる。また、反転ばね２のドーム形状部２ａ上には、感圧導電ゴム３および操作体４の各センタ孔３ａ，４ａを貫通する押圧ノブ６が搭載されており、この押圧ノブ６はドーム形状部２ａによって上方へ弾性付勢されている。その結果、図５に示すように、操作体４の各被規制部４ｂはフレーム部材７に当接して上動が規制されており、これにより操作体４の脱落やガタが防止されている。また、図６と図７に示すように、操作体４を傾動操作したときには、傾動操作方向に応じて１箇所または２箇所の被規制部４ｂがフレーム部材７に当接して傾動支点となり、残余の被規制部４ｂは下動してフレーム部材７から離れるようになっている。なお、反転ばね２はドーム状で外周縁が連続するものに限らず、常閉固定接点１１と接触しクリック感を生起するものであれば、外周縁が不連続の形状のものであってもよい。
【００１７】
感圧導電ゴム３は、外形が八角形状で中央部に円形のセンタ孔３ａが形成された１枚の弾性板状体である。この感圧導電ゴム３にはカーボン等の導電粉が充填されているため、その内部抵抗は圧縮量に応じて変化する。すなわち、感圧導電ゴム３を加圧して局部的に圧縮させると、この圧縮部分で内部抵抗が小さくなり、さらに圧縮させると内部抵抗はより小さくなる。感圧導電ゴム３の内周部は環状の両面接着テープ５を介して操作体４の天板部４ｄに接合されており、この天板部４ｄの下面（裏面）のほぼ全面が感圧導電ゴム３と対向している。そして、後述するように、天板部４ｄが押圧ノブ６の鍔部６ａ上に搭載されているため、感圧導電ゴム３は基台１の内底面１ａの上方で天板部４ｄに保持されており、図５に示すように、非操作状態で感圧導電ゴム３と各周縁固定接点１１との間にはクリアランスが確保されている。
【００１８】
操作体４は導電性金属板に打ち抜き加工や曲げ加工を施して形成されたものである。この操作体４は、センタ孔４ａや複数の貫通孔である透孔４ｃを有して感圧導電ゴム３上に配置された天板部４ｄと、天板部４ｄの外周縁の等間隔な４箇所からそれぞれ下方および外方へ向けてフック状（鉤状）に延設された４片の被規制部４ｂとからなり、各被規制部４ｂがフレーム部材７に掛止されるようになっている。被規制部４ｂを詳述すると、天板部４ｄの外周縁から下方へ向かう下方部４ｂ１とその下方部４ｂ１の下端から外方へ向かう水平先端部４ｂ２とを有するＬ字状とから成っている。天板部４ｄの外形は感圧導電ゴム３とほぼ同じ大きさの八角形状であり、周方向に沿って複数の透孔４ｃが分散されているため天板部４ｄの外周部は撓みやすくなっている。センタ孔４ａには押圧ノブ６が遊挿されており、この押圧ノブ６に設けられた鍔部６ａ上に天板部４ｄの内周部が搭載されているため、天板部４ｄは反転ばね２のドーム形状部２ａによって上方へ弾性付勢された状態で押圧ノブ６とフレーム部材７とに支持されている。また、天板部４ｄの下面には内周側の領域に両面接着テープ５が貼着されており、この両面接着テープ５を介して天板部４ｄが感圧導電ゴム３を保持している。
【００１９】
操作体４の天板部４ｄの外径はフレーム部材７の内径よりも若干小さく、この天板部４ｄと各被規制部４ｂの下方部４ｂ１（水平先端部４ｂ２を除く部分）にフレーム部材７が外挿され、各被規制部４ｂはそれぞれ基台１の相異なる切欠き部１ｃ内に配置されているため、操作体４の径方向の移動は各被規制部４ｂと各切欠き部１ｃの側壁とによって規制されている。また、操作体４の各被規制部４ｂの水平先端部４ｂ２は、フレーム部材７に設けられた各規制桟部７ｂの下方に配置されている。各被規制部４ｂはそれぞれ基台１の相異なる切欠き部１ｃ内に配置されて下動できるようになっているが、非操作状態で各被規制部４ｂは反転ばね２に押し上げられて各規制桟部７ｂに当接しているため上動は規制されている（図５参照）。つまり、各被規制部４ｂをフレーム部材７で掛止可能な位置に配置させたうえで、この操作体４は反転ばね２等を介して基台１上に傾動操作可能に支持されており、操作体４を傾動させると径方向一端側で被規制部４ｂが傾動支点となり、かつ径方向他端側で天板部４ｄが感圧導電ゴム３を加圧して圧縮させるようになっている。
【００２０】
押圧ノブ６は絶縁性樹脂からなり、反転ばね２のドーム形状部２ａ上に安定した姿勢で搭載できる形状に形成されている。この押圧ノブ６は径方向外側へ突出する環状の鍔部６ａを有しており、この鍔部６ａ上に操作体６の天板部４ｄが搭載されている。そして、操作体４の上動への移動がフレーム部材７により、径方向への移動が切欠き部１ｃによりそれぞれ規制されていると共に、ドーム形状部２ａが押圧ノブ６を上方へ弾性付勢しているため、押圧ノブ６がガタを生じたり脱落する虞はない。
【００２１】
フレーム部材７は平面視八角形状の環状の導電性金属板からなり、操作体４を包囲するように基台１の外周部に沿って配置されている。フレーム部材７の複数箇所には脚部７ａが突設されており、この多方向入力装置が実装される図示せぬ配線基板のランド部に各脚部７ａが半田付けされるようになっている。ただし、これらランド部のうち１個は配線パターンに導通されているが、他はすべて電気的に孤立している。つまり、フレーム部材７は複数の脚部７ａのうちの１個をコモン端子１７ａとして利用しており、このコモン端子１７ａが任意の周縁固定接点１１と導通されるようにしてある（図１参照）。また、フレーム部材７には等間隔な４箇所に規制桟部７ｂが設けられており、各規制桟部７ｂがそれぞれ操作体４の相異なる被規制部４ｂの水平先端部４ｂ２上に配置されるため、これら被規制部４ｂの上動が規制桟部７ｂによって規制されるようになっている。
【００２２】
次に、このように構成された多方向入力装置の動作について説明する。図５に示すように、非操作時には、反転ばね２のドーム形状部２ａが押圧ノブ６を上方へ弾性付勢して操作体４の各被規制部４ｂをフレーム部材７の各規制桟部７ｂに押し付けているため、操作体４はガタのない水平姿勢に保持されており、この操作体４に保持された感圧導電ゴム３は下方に存する各周縁固定接点１１から離隔している。また、ドーム形状部２ａも中央固定接点１２から離隔している。
【００２３】
かかる非操作状態でユーザが操作体４の天板部４ｄの外寄り領域の一部、例えば所定の被規制部４ｂの基端付近で天板部４ｄを押し込んで操作体４を傾動操作すると、図６に示すように、操作体４は押し込まれた側とは径方向逆側に位置する被規制部４ｂを傾動支点として傾動するため、押し込まれた側で天板部４ｄが感圧導電ゴム３を押下してこれを下方の周縁固定接点１１に圧接させ、感圧導電ゴム３は次第に圧縮されていく。その結果、傾動操作方向に位置する周縁固定接点１１が、感圧導電ゴム３の圧縮部分と導電性の操作体４とを介して、傾動支点の被規制部４ｂに当接している導電性のフレーム部材７と導通されるため、該周縁固定接点１１の端子１４とフレーム部材７のコモン端子１７ａとが導通されることになる。そして、図７に示すように、操作体４の傾動角度を増大させるのに伴って感圧導電ゴム３がさらに圧縮されて、その圧縮部分の内部抵抗が低下するため、該周縁固定接点１１の端子１４とコモン端子１７ａ間を流れる電流が増大して、感圧導電ゴム３の圧縮量に応じたアナログ信号が出力される。それゆえ、このアナログ信号に基づいて、操作体４の傾動操作方向と傾動角度とを検出できる。また、操作体４が傾動操作されると天板部４ｄの内周部が押圧ノブ６の鍔部６ａを押下するため、この押圧ノブ６が反転ばね２のドーム形状部２ａを押し込む。そのため、操作体４を所定角度傾動させた時点でドーム形状部２ａを反転（座屈変形）させてクリック感を生起させることができる。
【００２４】
なお、ユーザが絶縁性突起１ｂの真上で天板部４ｄを押し込んだ場合には、感圧導電ゴム３は絶縁性突起１ｂを挟むように撓むため、該突起１ｂに隣接する互いに導通されていない２個の周縁固定接点１１にそれぞれ感圧導電ゴム３が圧接して、出力される２種類のオン信号に基づいて傾動操作方向を判定することができる（図４参照）。それゆえ、この多方向入力装置は、傾動操作方向を４方向に設定することもできるし、８方向に設定することもできる。
【００２５】
なお、傾動操作時に反転ばね２のドーム形状部２ａが反転すると中央固定接点１２に接触してプッシュ操作用のオン信号も出力されるが、このオン信号が検出された時点ですでに傾動操作用のアナログ信号が出力されているため、図示せぬ外部の判定回路によってプッシュ操作用のオン信号は無効と判定（キャンセル）されるようになっている。つまり、この多方向入力装置は、傾動操作用接点機構のオフ状態が確認されたときだけ、プッシュ操作用接点機構のオンオフ切換えが行なえるように設定されている。
【００２６】
また、操作体４の天板部４ｄは透孔４ｃを有するため外周側が撓みやすくなっている。それゆえ、反転ばね２のドーム形状部２ａが反転して中央固定接点１２に接触した後でも、ユーザは天板部４ｄの外周部をさらに押し込んで感圧導電ゴム３の圧縮量を増大させることができる。
【００２７】
こうして操作体４を傾動操作した後、操作力が取り除かれると、座屈変形していたドーム形状部２ａが押圧ノブ６を押し上げながら元の形状に戻るため、押圧ノブ６が操作体４を押し上げながら元の高さ位置まで上昇する。その結果、感圧導電ゴム３の圧縮部分が元の厚みに戻って内部抵抗が増大するため、傾動操作用のアナログ信号が遮断される。また、操作体４は傾動支点以外の被規制部４ｂがフレーム部材７の規制桟部７ｂに当接する高さ位置まで押し上げられると上動が規制されるため、図５に示す非操作状態に自動復帰する。
【００２８】
また、非操作状態でユーザが押圧ノブ６を所定ストローク押下すると、プッシュ操作を行うことができる。かかるプッシュ操作時には、ユーザに押し込まれて下動する押圧ノブ６が反転ばね２のドーム形状部２ａを押し込んで反転（座屈変形）させるため、クリック感が生起されると共に、図８に示すように、ドーム形状部２ａが中央固定接点１２に接触し、中央固定接点１２と常閉固定接点１３（図３参照）とが反転ばね２を介して導通されたことによるオン信号が出力される。また、押圧ノブ６が下動すると鍔部６ａ上に搭載されている操作体４も自重で下動するため、感圧導電ゴム３が周縁固定接点１１上に搭載されることになるが、図８に示すように、各被規制部４ｂが下動して操作体４とフレーム部材７とが非導通状態となるため、傾動操作用のアナログ信号が誤検出されることはない。なお、この多方向入力装置を天地逆向きにしてプッシュ操作したときには、操作体４が押圧ノブ６に追動せず、よって感圧導電ゴム３は周縁固定接点１１から離隔したままなので、この場合も傾動操作用のアナログ信号が誤検出されることはない。したがって、傾動操作用接点機構はオフ状態に保たれており、前述した判定回路はプッシュ操作用のオン信号を有効と判定する。つまり、ユーザは押圧ノブ６をプッシュ操作することによって所定の入力操作を行なうことができ、かつ、そのプッシュ操作が確実に行なわれたことをクリック感によって明瞭に感得することができる。
【００２９】
こうして押圧ノブ６をプッシュ操作した後、操作力が取り除かれると、座屈変形していたドーム形状部２ａが押圧ノブ６を押し上げながら元の形状に戻るため、中央固定接点１２と常閉固定接点１３との導通が解除されてプッシュ操作用のオン信号が遮断される。また、押圧ノブ６が操作体４を押し上げながら元の高さ位置まで上昇し、操作体４は各被規制部４ｂがフレーム部材７の各規制桟部７ｂに当接する高さ位置まで押し上げられた時点で上動が規制されるため、図５に示す非操作状態に自動復帰する。なお、この多方向入力装置を天地逆向きにしてプッシュ操作した場合には、操作体４や感圧導電ゴム３を変位させることなく押圧ノブ６が上下動することになる。
【００３０】
以上説明したように本実施形態例に係る多方向入力装置は、操作体４が傾動操作されたとき、その径方向一端側で上動しようとする被規制部４ｂがフレーム部材７に規制されて傾動支点となり、かつ径方向他端側で感圧導電ゴム３が操作体４に加圧されるため、圧縮された感圧導電ゴム３が下方に存する周縁固定接点１１に圧接し、この周縁固定接点１１の端子１４とフレーム部材７のコモン端子１７ａとが導通されるようになっている。そして、感圧導電ゴム３の内部抵抗が圧縮量に応じて変化することから、操作体４の傾動操作方向および傾動角度に応じたアナログ信号を出力させることができる。それゆえ、この多方向入力装置は、基台１にコモン端子やその引き回しパターンを設ける必要がなく、装置全体の小型薄型化が図りやすい。
【００３１】
また、本実施形態例に係る多方向入力装置は、環状のフレーム部材７が基台１の外周部に沿って配置されていると共に、操作体４が、フレーム部材７の内径よりも小なる外径に形成されて感圧導電ゴム３上に配置された天板部４ｄを有し、この天板部４ｄの外周縁の複数箇所から被規制部４ｂがフレーム部材７に掛止可能なフック状に延設されているため、装置の小型薄型化を阻害しないフレーム部材７によって操作体４の上動への移動を確実に規制できる。さらに、この多方向入力装置には、操作体４の天板部４ｄに周方向に沿って分散された複数の透孔４ｃが形成されているため、これら透孔４ｃよりも外周側で天板部４ｄが撓みやすく、それゆえ装置の薄型化を犠牲にすることなく感圧導電ゴム３の最大圧縮量や操作体４のオーバーストローク量を増大させることができる。しかも、この多方向入力装置は、基台１の外壁部に各被規制部４ｂを個別に配置させるための切欠き部１ｃを設け、これら切欠き部１ｃ上にフレーム部材７の規制桟部７ｂを配置させているため、操作体４やフレーム部材７の外径寸法を基台１と略同等に抑えることができ、この点でも装置の小型化に有利であると共に、各被規制部４ｂと各切欠き部１ｃの側壁とによって操作体４の径方向への移動が確実に規制できる。
【００３２】
また、本実施形態例に係る多方向入力装置は、感圧導電ゴム３が操作体４の天板部４ｄの裏面のほぼ全面と対向して該裏面に固定されているため、複数の周縁固定接点上にそれぞれ感圧導電ゴムを配置させる構成に比べて部品点数を削減でき、装置の低コスト化が図りやすくなっている。しかも、この多方向入力装置は、基台１の内底面１ａで互いに導通されていない周縁固定接点１１どうしの間に絶縁性突起１ｂを突設し、この絶縁性突起１ｂの上端を周縁固定接点１１の上端よりも高い位置に配置させているため、絶縁性突起１ｂに隣接する一方の周縁固定接点１１の真上で感圧導電ゴム３が加圧されたときに、感圧導電ゴム３が他方の周縁固定接点１１に圧接する虞がなくなり、それゆえ誤検出を回避できて信頼性が高まっている。ただし、絶縁性突起１ｂの真上で加圧された感圧導電ゴム３は該突起１ｂを挟むように撓むため、図４に示すように、絶縁性突起１ｂに隣接する両方の周縁固定接点１１に感圧導電ゴム３を圧接させることもできる。
【００３３】
なお、フレーム部材７は図示せぬ配線基板に半田付けされる複数の脚部７ａを有しており、これら複数の脚部７ａのうちの１つがコモン端子１７ａとして外部回路と接続されるため、操作体４の上動への移動を規制するフレーム部材７は該配線基板に確実に固定することができる。
【００３４】
また、本実施形態例に係る多方向入力装置には、感圧導電ゴム３と操作体４の各中央部にセンタ孔３ａ，４ａが設けてあり、かつ基台１の内底面１ａ上に搭載されてセンタ孔３ａ，４ａを臨む導電性の反転ばね２が、内底面１ａに設けられた中央固定接点１２と接離可能に対向していると共に、センタ孔３ａ，４ａに遊挿された絶縁性の押圧ノブ６が反転ばね２上に搭載されており、押圧ノブ６をプッシュ操作して反転ばね２を反転させることによって該反転ばね２が中央固定接点１２に接触するようになっている。すなわち、この多方向入力装置は、操作体４を多方向へ傾動させて傾動方向に位置する周縁固定接点１１に感圧導電ゴム３を圧接させるという傾動操作に加えて、押圧ノブ６を下動させて反転ばね２を中央固定接点１２に接触させるというプッシュ操作が行なえるようになっており、装置を大型化することなく多機能化が実現されている。しかも、押圧ノブ６に設けた鍔部６ａ上に傾動操作用の操作体４を搭載し、反転ばね２の弾性付勢力によって操作体４の各被規制部４ｂがフレーム部材７に当接して上動が規制されるようにしてあるため、操作体４や押圧ノブ６を脱落やガタのない安定した状態に保持することができる。
【００３５】
ただし、プッシュ操作が不要な多方向入力装置であっても本発明は適用可能であり、その場合は、例えば操作体４を平板状でその中央部に下方へ向けた膨出部を設けたものとし、基台１の内底面１ａ上に載置したクリック部材で感圧導電ゴム３や操作体４の膨出部を支持する等の構成が可能となる。
【００３６】
また、上記実施形態例では、感圧導電ゴム３は連続環状の一枚の部材で構成されているが、一枚の部材でなく、接点部である２個１組の周縁固定接点１１に対して各々感圧導電ゴムを設ける構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態例に係る多方向入力装置の上面図である。
【図２】該入力装置の側面図である。
【図３】該入力装置の分解斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿う傾動操作時の断面図である。
【図５】該入力装置の非操作時の断面図である。
【図６】該入力装置を小さな操作力で傾動操作した状態を示す断面図である。
【図７】該入力装置を大きな操作力で傾動操作した状態を示す断面図である。
【図８】該入力装置のプッシュ操作時の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 基台
１ａ 内底面
１ｂ 絶縁性突起
１ｃ 切欠き部
２ 反転ばね
２ａ ドーム形状部
３ 感圧導電ゴム
３ａ センタ孔
４ 操作体
４ａ センタ孔
４ｂ 被規制部
４ｃ 透孔（貫通孔）
４ｄ 天板部
５ 両面接着テープ
６ 押圧ノブ
６ａ 鍔部
７ フレーム部材（規制部材）
７ａ 脚部
７ｂ 規制桟部
１１ 周縁固定接点（接点部）
１２ 中央固定接点（固定接点）
１３ 常閉固定接点
１４〜１６ 端子
１７ａ コモン端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内底面を露出させた絶縁性の基台と、前記内底面の外寄り領域に分散して配設された複数の接点部と、前記内底面上に対向して配置されて前記接点部に圧接可能な感圧導電ゴムと、該感圧導電ゴムを覆うように配置されて前記基台上で多方向へ傾動操作可能な導電性の操作体と、前記基台に外装されて前記操作体の上動を規制する導電性の規制部材とを備え、
前記操作体の外周部に前記規制部材に当接して上動が規制される被規制部を設け、傾動操作時に前記操作体の径方向一端側で前記被規制部が傾動支点となり、かつ径方向他端側で前記感圧導電ゴムが前記操作体に加圧されて所定の前記接点部上で圧縮するようになし、この接点部と前記規制部材との導通状態が前記感圧導電ゴムの圧縮量に応じて変化するようにしたことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記規制部材が前記基台の外周部に沿って配置された環状のフレーム部材であると共に、前記操作体が前記フレーム部材の内径よりも小なる外径に形成されて前記感圧導電ゴム上に配置された天板部を有し、この天板部の外周縁の複数箇所から複数の前記被規制部が前記フレーム部材に掛止可能なフック状に延設されていることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項３】
請求項２の記載において、前記天板部に周方向に沿って分散された複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項４】
請求項２または３の記載において、前記基台の外壁部に前記各被規制部を個別に配置させるための複数の切欠き部を設け、これら切欠き上に前記フレーム部材の一部を配置させたことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項の記載において、前記感圧導電ゴムが前記天板部の裏面のほぼ全面と対向して該裏面に固定されていることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項６】
請求項５の記載において、前記基台の内底面で互いに導通されていない前記接点部どうしの間に絶縁性突起を設け、この絶縁性突起の上端を前記接点部の上端よりも高い位置に配置させたことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項の記載において、前記フレーム部材が、前記基台が搭載される配線基板に半田付けされる複数の脚部を有し、これら複数の脚部のうちの１つがコモン端子として外部回路と接続されるようにしたことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項の記載において、前記操作体と前記複数の接点部を覆う一枚の部材で構成された前記感圧導電ゴムの各中央部にセンタ孔を設けると共に、前記基台の内底面に設けられた常閉固定接点上に搭載されて前記センタ孔を臨む導電性の反転ばねと、前記内底面で前記反転ばねと接離可能に対向する領域に設けられた固定接点と、前記センタ孔に遊挿されて前記反転ばね上に搭載された絶縁性の押圧ノブとを備え、前記押圧ノブをプッシュ操作して前記反転ばねを反転させることにより、該反転ばねが前記固定接点に接触し、この固定接点と前記常閉固定接点とを導通するようにしたことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項９】
請求項８の記載において、前記押圧ノブに設けた鍔部上に前記操作体を搭載し、前記反転ばねの弾性付勢力によって前記被規制部が前記規制部材に当接して上動が規制されるようにしてあることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項１】
内底面を露出させた絶縁性の基台と、前記内底面の外寄り領域に分散して配設された複数の接点部と、前記内底面上に対向して配置されて前記接点部に圧接可能な感圧導電ゴムと、該感圧導電ゴムを覆うように配置されて前記基台上で多方向へ傾動操作可能な導電性の操作体と、前記基台に外装されて前記操作体の上動を規制する導電性の規制部材とを備え、
前記操作体の外周部に前記規制部材に当接して上動が規制される被規制部を設け、傾動操作時に前記操作体の径方向一端側で前記被規制部が傾動支点となり、かつ径方向他端側で前記感圧導電ゴムが前記操作体に加圧されて所定の前記接点部上で圧縮するようになし、この接点部と前記規制部材との導通状態が前記感圧導電ゴムの圧縮量に応じて変化するようにしたことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記規制部材が前記基台の外周部に沿って配置された環状のフレーム部材であると共に、前記操作体が前記フレーム部材の内径よりも小なる外径に形成されて前記感圧導電ゴム上に配置された天板部を有し、この天板部の外周縁の複数箇所から複数の前記被規制部が前記フレーム部材に掛止可能なフック状に延設されていることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項３】
請求項２の記載において、前記天板部に周方向に沿って分散された複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項４】
請求項２または３の記載において、前記基台の外壁部に前記各被規制部を個別に配置させるための複数の切欠き部を設け、これら切欠き上に前記フレーム部材の一部を配置させたことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項の記載において、前記感圧導電ゴムが前記天板部の裏面のほぼ全面と対向して該裏面に固定されていることを特徴とする多方向入力装置。
【請求項６】
請求項５の記載において、前記基台の内底面で互いに導通されていない前記接点部どうしの間に絶縁性突起を設け、この絶縁性突起の上端を前記接点部の上端よりも高い位置に配置させたことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項の記載において、前記フレーム部材が、前記基台が搭載される配線基板に半田付けされる複数の脚部を有し、これら複数の脚部のうちの１つがコモン端子として外部回路と接続されるようにしたことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項の記載において、前記操作体と前記複数の接点部を覆う一枚の部材で構成された前記感圧導電ゴムの各中央部にセンタ孔を設けると共に、前記基台の内底面に設けられた常閉固定接点上に搭載されて前記センタ孔を臨む導電性の反転ばねと、前記内底面で前記反転ばねと接離可能に対向する領域に設けられた固定接点と、前記センタ孔に遊挿されて前記反転ばね上に搭載された絶縁性の押圧ノブとを備え、前記押圧ノブをプッシュ操作して前記反転ばねを反転させることにより、該反転ばねが前記固定接点に接触し、この固定接点と前記常閉固定接点とを導通するようにしたことを特徴とする多方向入力装置。
【請求項９】
請求項８の記載において、前記押圧ノブに設けた鍔部上に前記操作体を搭載し、前記反転ばねの弾性付勢力によって前記被規制部が前記規制部材に当接して上動が規制されるようにしてあることを特徴とする多方向入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−８０３３０（Ｐ２０１０−８０３３０Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４８８６７（Ｐ２００８−２４８８６７）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【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２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【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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