抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置
【課題】各種電子機器の操作に用いられる感圧スイッチに関し、押圧力を検出すると共に高精度に押圧方向を検出しうる抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】感圧スイッチの抵抗体層に接続された端子を定圧電源に接続し、感圧スイッチの電極に接続された端子を前記制御手段に接続し、制御手段は前記抵抗体層を押圧した押圧方向を、制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布を抵抗体層に生じさせるため、操作者の押圧方向検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出に好適な抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置を得ることができる。
【解決手段】感圧スイッチの抵抗体層に接続された端子を定圧電源に接続し、感圧スイッチの電極に接続された端子を前記制御手段に接続し、制御手段は前記抵抗体層を押圧した押圧方向を、制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布を抵抗体層に生じさせるため、操作者の押圧方向検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出に好適な抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた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る抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やカーナビ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むに伴い、これらの操作に用いられる抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置には、簡便に多様な操作が可能なものが求められている。
【０００３】
このような従来の抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置について、図１２〜図１４を用いて説明する。
【０００４】
なお、構成を判り易くするために、図面は厚さ方向の寸法を拡大して表わしている。
【０００５】
図１２は従来の入力装置の断面図、図１３は同分解斜視図であり、同図において、１はフィルム状のオーバーシート、２は略ドーム状の可動接点で、オーバーシート１下面に可動接点２が接着剤（図示せず）によって貼り付けられている。
【０００６】
また、３はオーバーシート１と同様の可撓性を有するフィルム状のカバーシートで、可動接点２がカバーシート３上の略中央位置およびその前後左右の五箇所にオーバーシート１で貼り付けられている。
【０００７】
また、４は、所定の面抵抗を備えた材料を印刷形成した抵抗体層で、５は、可動接点２の下方となる部分を除いて設けられたフィルム状のスペーサ層である。
【０００８】
そして、カバーシート３、およびその下面の抵抗体層４と、スペーサ層５から抵抗シート６が構成される。
【０００９】
また、７はフィルム状、あるいは板状の基板で、上下面には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、基板７の略中央位置およびその前後左右の五箇所に、半円状の固定接点８Ａ、８Ｂが所定の空隙を設けて対向した固定接点対８が設けられている。
【００１０】
そして、基板７の上面には定圧電源９、抵抗素子１０、マイコンなどから構成された制御手段１１などから電子回路１２が構成され、定圧電源９が固定接点８Ａに、制御手段１１が固定接点８Ｂに、抵抗素子１０は一端が固定接点８Ｂに、他端がアース電位に接続される。
【００１１】
そして、各固定接点対８の上方に、抵抗体層４のスペーサ層５で覆われていない部分が対向するように、抵抗シート６を載置している。
【００１２】
また、１３は絶縁樹脂製のラバーシート、１４はラバーシート１３の略中央上面に設けられた絶縁樹脂製の押釦、１５は押釦１４を囲んで設けられた絶縁樹脂製の操作体で、ラバーシート１３下面の複数の押圧部１３Ａが複数の可動接点２中央部のカバーシート１上面に当接すると共に、この上方には押釦１４が上下動可能に、操作体１５が揺動可能に配置されて、入力装置が構成される。
【００１３】
以上の構成において、図１４の従来の電子機器の斜視図で示すように、例えば、操作体１５の右側のＳの位置を下方へ押圧操作すると、ラバーシート１３が撓んで、可動接点２を押圧しクリック感を伴って下方へ弾性反転すると共に、抵抗体層４が下方へ撓み、抵抗体層４の下面が固定接点８Ａと８Ｂに接触し、固定接点８Ａと８Ｂが抵抗体層４を介して電気的に接続される。
【００１４】
そして、この後、さらに押圧力を加えると、押圧力によって抵抗体層４の固定接点８Ａと８Ｂに対する接触面積が増え、固定接点８Ａと８Ｂの間の抵抗値が小さくなる。
【００１５】
この抵抗値の変化が定圧電源９と抵抗素子１０により電圧の変化として基板７上面に形成された電子回路１２の制御手段１１により検出されて、例えば携帯電話などの電子機器１６の表示手段１７に表示された複数のメニュー１８を選択するためのカーソル１９の移動方向や移動速度を制御手段１１が制御する。
【００１６】
また、右斜め前方のＴの位置を押圧すると、右方と前方の固定接点８Ａと８Ｂが抵抗体層４を介して電気的に接続され、制御手段１１はカーソル１９を右斜め上方に移動し、移動速度を制御する。
【００１７】
つまり、操作体１５の右側のＳの位置を押圧するとカーソル１９がそれに対応して右に移動し、一方右斜め前方のＴの位置を押圧すると、カーソル１９がそれに対応して右斜め前方に移動し、押圧力を強くするとカーソル１９の移動速度を速くする表示の制御などを電子回路が行うものであった。
【００１８】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００９−０１６３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記従来の入力装置においては、固定接点対８は前後左右および中央の五箇所にしか設けられていないため、例えばＴの位置から少し前方寄り、あるいは後方寄りの位置を押圧した際には、可動接点体２が固定接点対８に接するタイミングがずれるなどして各固定接点対８の押圧力の分布の再現性が低く、高精度な押圧方向の検出が出来ず、押圧方向と同じ方向へ高精度なカーソルなどの移動ができなかった。
【００２１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、押圧力を検出すると共に高精度に押圧方向を検出しうる感圧スイッチおよびそれを用いた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】
【００２２】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００２３】
本発明の請求項１に記載の発明は、抵抗体層はリング状または円弧状またはスパイラル状であって、前記抵抗体層下面に凹凸を備えたものであり、水平面全面となる３６０度方向などの所定の角度範囲に抵抗体層を配置することが出来るため、簡便な抵抗体層の構成で押圧方向検出に好適な抵抗シートを得ることができるという作用を有する。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、抵抗体層をリング状または円弧状またはスパイラル状の形状にすると共に、電極を抵抗体層の下方前面を覆って配置された薄板により構成するものであり、操作者の押圧方向検出を安定して行うことができ、操作者が押圧する所定方向と所定の幅をカバーする構成とし、単に電極を薄板で構成しうるため、簡便な電極の構成で押圧方向検出に好適な感圧スイッチを得ることができるという作用を有する。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の感圧スイッチと、感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、感圧スイッチの電極に接続された端子を制御手段に接続し、制御手段は、スイッチ手段を切替えて、感圧スイッチの抵抗体層と感圧スイッチの電極との間で所定の電位差を生じさせ、制御手段は抵抗体層を押圧した押圧力を制御手段に前記感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布を抵抗体層に生じさせるため、操作者の押圧方向検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出に好適な入力装置を得ることができるという作用を有する。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の入力装置において、感圧スイッチの電極に接続された端子から延出した配線が分岐し一端が制御手段に接続し他端が抵抗素子を介してアース電位に接続され、制御手段は、推定した押圧方向に基づいて制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧を補正する補正手順を経て押圧力を推定するものであり、操作者が押圧する方向に伴い生じた抵抗体層の抵抗成分を補正することで、制御手段に入力された入力電圧のうち操作者の押圧力に対応する割合を抽出するため、押圧力の検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出と押圧力検出を両立させるに好適な入力装置を得ることができるという作用を有する。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、抵抗体層をリング状または円弧状の形状にすると共に、電極を所定の間隔を開けて配置された内側電極と外側電極から構成し、内側電極をリング状または円弧状またはスパイラル状の内周部と前記内周部から外側に延出した櫛歯部から構成し、外側電極をリング状または円弧状の外周部と前記外周部から内側に延出した櫛歯部から構成し、内側電極の櫛歯部と外側電極の櫛歯部を交互に配置するものであり、操作者が押圧する所定方向と所定の幅（内周部と外周部の半径の差分）をカバーする構成としうるため、抵抗体層と電極の構成を操作者の押圧方向検出を安定して行うことができ、押圧方向検出に好適な感圧スイッチを得ることができるという作用を有する。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の感圧スイッチと、感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、感圧スイッチとスイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、感圧スイッチの抵抗体層に接続された端子を前記定圧電源に接続し、感圧スイッチの電極に接続された端子を制御手段に接続し、制御手段は抵抗体層を押圧した押圧方向を、制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布を抵抗体層に生じさせるため、操作者の押圧方向検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出に好適な入力装置を得ることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように本発明によれば、押圧力を検出すると共に高精度に押圧方向を検出しうる感圧スイッチおよびそれを用いた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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による感圧スイッチの分解斜視図
【図２】同感圧スイッチの断面図
【図３】同入力装置の分解斜視図
【図４】同入力装置を使用した電子機器の斜視図
【図５】同入力装置の回路図
【図６】同入力装置の動作説明のための回路図
【図７】同入力装置の動作説明のための回路図
【図８】同入力装置を使用した電子機器の画面図
【図９】本発明の第２の実施の形態による感圧スイッチの分解斜視図
【図１０】同入力装置の分解斜視図
【図１１】同入力装置の回路図
【図１２】従来の入力装置の断面図
【図１３】同入力装置の分解斜視図
【図１４】同入力装置を使用した電子機器の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１１を用いて説明する。
【００３２】
なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００３３】
なお、これらの図面のうち断面図は、構成を判り易くするために厚さ方向の寸法を拡大して表わしている。
【００３４】
（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の請求項１〜４記載の発明について説明する。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施の形態による感圧スイッチの分解斜視図、図２は同断面図であり、同図において、２１は、ポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有した材料で形成され中央に円孔の設けられたフィルム状のカバーシートである。
【００３６】
また、２２は銅などの導電金属の配線からなるパターン配線でカバーシート２１下面にエッチングなどで形成され、２２１Ａ〜２２１Ｄは円周に沿って等間隔に配置された４本の接続端で、接続端２２１Ａ〜２２１Ｄから左方にパターン配線２２が延出され、２２Ａ〜２２Ｄで示す端子に接続される。
【００３７】
なお、パターン配線２２は、導電金属の配線として、銀等の導電粒子を含んだ導電性のインキなどで印刷により形成されていても良い。
【００３８】
また、２２１Ｅは接続端２２１Ａ〜２２１Ｄの外方の接続端で、接続端２２１Ｅから左方にパターン配線２２が延出され、２２Ｅで示す端子に接続される。
【００３９】
そして、２３は合成樹脂内にカーボン粉を分散したシート抵抗値０．５ｋΩ〜３０ｋΩ／□の抵抗体を材料とする略リング状に形成された低抵抗層で、パターン配線２２下面に印刷することで形成される。
【００４０】
ここで、低抵抗層２３は略リング状に形成されたリング部２３Ａと、リング部２３Ａの円周上に等間隔で配置された点Ａ〜Ｄで示す接続端からなり、パターン配線２２の内端２２１Ａ〜２２１Ｄに接続端Ａ〜Ｄがそれぞれ接続する。
【００４１】
また、２４は低抵抗層２３の下面に重ねて印刷形成された、下面が細かな凹凸状でシート抵抗値５０ｋΩ〜５ＭΩ／□の高抵抗層で、これらの低抵抗層２３と高抵抗層２４から抵抗体層２５が構成される。
【００４２】
また、２６はポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有した材料で形成されたフィルム状のスペーサ層で、抵抗体層２５の下面よりスペーサ層２６の下面が下方になるように、カバーシート２１下面に貼り付けられている。
【００４３】
なお、スペーサ層２６は、エポキシ樹脂などを含んだ絶縁性のインキで印刷により形成されていても良い。
【００４４】
つまり、カバーシート２１とスペーサ層２６の間に、パターン配線２２と抵抗体層２５が挟み込まれており、これらから抵抗シート２７が構成される。
【００４５】
さらに、２８はステンレスなどの金属導体で構成された中央に円孔の設けられた略方形の電極で、上面は凹凸の無い平板で構成される。
【００４６】
そして、電極２８の上面と抵抗シート２７の抵抗体層２５の下面の間に１０〜１００μｍ前後の所定の間隙が設けられ抵抗シート２７が重ねられて、感圧スイッチ４０が構成される。
【００４７】
また、抵抗シート２７の接続端２２１Ｅは、異方性導電ペースト（図示せず）を介して電極２８と接続され、これにより、抵抗シート２７の端子２２Ｅは電極２８に接続する。
【００４８】
このような感圧スイッチ４０は、例えば携帯電話などの電子機器に組み込まれて、図３の分解斜視図に示すような入力装置が構成されており、同図において４１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、あるいは紙フェノールやガラス入りエポキシ等の板状の基板で、基板４１上下面には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。
【００４９】
また基板４１上面には、前後左右および中央の五箇所に設けられた導電金属製でリング状およびその中央の円形の固定接点からなる固定接点対４２や、絶縁樹脂製の接続コネクタ４３やマイコン等の半導体素子で構成された制御手段４４や、制御手段４４から信号が入力されて切替可能な複数のスイッチで構成されたスイッチ手段４５、抵抗素子４６などが配置され、各々配線パターンにより接続され電子回路４７が構成される。
【００５０】
また、４８は、端面から進入させた光を所定箇所で発光させる絶縁樹脂製の導光シートを非導電樹脂のオーバーシート上面に固定した可動接点体シートで、可動接点体シート４８の下面には前後左右および中央に４９で示す金属導体でドーム状に形成された可動接点体が貼り付けられる。
【００５１】
そして、基板４１の前後左右および中央の固定接点対４２上に、前後左右および中央の可動接点体４９を対向させて可動接点体シート４８を基板４１上に載置し、さらに、中央の固定接点対４２の上方が感圧スイッチ４０の中央に設けられた４０Ａで示す円孔の中心になるように感圧スイッチ４０を配置し、感圧スイッチ４０の端子２２Ａ〜Ｅを接続コネクタ４３に接続する。
【００５２】
また、５０はシリコーンやエラストマーなどの弾性材からなるラバーシートで、ラバーシート５０上の中央に５１で示す絶縁樹脂製の中央釦が、中央釦５１を囲んで５２で示す同じく絶縁樹脂製でリング状の感圧釦が、また感圧釦５２を囲んで５３で示す同じく絶縁樹脂製でリング状の方向釦が接着剤（図示せず）などで貼り付けられる。
【００５３】
そして、感圧スイッチ４０の抵抗体層２５の上方に感圧釦５２を、前後左右の可動接点体４９の上方に方向釦５３を、中央の可動接点体４９の上方に中央釦５１が位置するよう、感圧スイッチ４０上に各釦が貼り付けられたラバーシート５０を載置し、入力装置６０が構成される。
【００５４】
このように構成された入力装置６０は例えば、図４の斜視図で示すような折りたたみ式の携帯電話などの電子機器６１において、６２で示す液晶表示素子等の表示手段に対向した下側筐体６３の上面に、中央釦５１、感圧釦５２、方向釦５３を操作者が操作可能なように露出して配置するものである。
【００５５】
次に、この入力装置６０の電気的構成について、図５の回路図を用いて説明すると、同図において、抵抗体層２５の低抵抗層２３の点Ａ〜Ｄに接続された端子２２Ａ〜２２Ｄは、スイッチ手段４５のスイッチ４５Ａ〜Ｄと接続している。
【００５６】
ここで、スイッチ４５Ａ、４５Ｄは定圧電源（例えば＋５Ｖ）に接続した状態と開放状態を切替えるもので、スイッチ４５Ｂ、４５Ｃはアース電位（０Ｖ）に接続した状態と開放状態を切替えるもので、初期状態は、スイッチ４５Ａが定圧電源に接続した状態で、スイッチ４５Ｂ〜Ｄは全て開放状態になっている。
【００５７】
なお、定圧電源の電圧としては０．１Ｖ〜３０Ｖとすることができ、１Ｖ〜１５Ｖがより望ましい。
【００５８】
さらに、電極２８は端子２２Ｅを介し、分岐した一端が制御手段４４に接続されてＶｉｎで示す電圧信号を制御手段４４に入力し、他端が抵抗素子４６を介してスイッチ４５Ｅに接続され、スイッチ４５Ｅは初期状態ではアース電位に接続した状態になっている。
【００５９】
さらに、スイッチ４５Ａ〜４５Ｅのスイッチ切替えは、制御手段４４からの出力信号Ｓ１により行われ、スイッチ４５Ａ〜４５Ｅのスイッチ切替え結果に応じて、電圧信号Ｖｉｎが変化する。
【００６０】
このように構成された入力装置６０において、操作者が例えば、抵抗体層２５のＰ点を押圧したとすると、抵抗体層２５と電極２８の接触面積が変化し、Ｒｐで示す抵抗体層２５と電極２８の間の接触抵抗が変化する。
【００６１】
そして、制御手段４４は押圧力の推定処理を行うもので、スイッチ４５Ａから定圧電源が印加され、スイッチ４５Ｅはアース電位に接続されるため、電圧信号Ｖｉｎは、抵抗体層２５と電極２８の間の接触抵抗Ｒｐと点Ａ−点Ｐ間の線路抵抗Ｒａｐの和である（Ｒｐ＋Ｒａｐ）と、抵抗素子４６の抵抗値Ｒとの分圧比で決定される。
【００６２】
つまり、制御手段は、スイッチ手段を切替えて、感圧スイッチの抵抗体層と感圧スイッチの電極との間で所定の電位差を生じさせるため、生じた電位差に応じた電圧信号Ｖｉｎが制御手段４４に入力される。
【００６３】
そして、制御手段４４は後述する第一〜第三の方向推定手順を経て点Ｐの押圧方向を推定後、点Ａ−点Ｐ間の線路抵抗Ｒａｐを補正する補正手順を行い、抵抗体層２５と電極２８の間の接触抵抗Ｒｐを算出する。
【００６４】
この補正手順について具体的に説明すると、まず、制御手段４４は、例えば制御手段４４内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと（Ｒｐ＋Ｒａｐ）の対比テーブルに基づき、（Ｒｐ＋Ｒａｐ）の抵抗値を推定する。
【００６５】
そして、制御手段４４が点Ｐの押圧方向を推定した後、例えば、点Ａ−点Ｃ間の線路抵抗が既知の値であるＲａｃでその間の円弧に対応する角度がα度、推定された点Ｐの押圧方向に対応する角度がβ度であるとすれば、点Ａ−点Ｐ間の線路抵抗Ｒａｐである、Ｒａｃ×β／αを算出する。
【００６６】
そして、制御手段４４は（Ｒｐ＋Ｒａｐ）から点Ａ−点Ｐ間の線路抵抗Ｒａｐを減じて接触抵抗Ｒｐを算出し、例えば制御手段４４内に設けられた接触抵抗Ｒｐと押圧力の対比テーブルに基づき、Ｐ点の押圧力を推定する。
【００６７】
また、次に第一〜第三の方向推定手順について順を追って説明する。
【００６８】
ここで、制御手段４４は第一〜第三の方向推定手順に従い、Ｐ点の押圧方向を推定するが、その際、制御手段４４は制御信号Ｓ１により、図６の回路図で示すように、スイッチ４５Ａを開放状態から定圧電源に接続した状態に切替え、スイッチ４５Ｃを開放状態からアース電位に接続した状態に切替え、スイッチ４５Ｅを開放状態に切替える。
【００６９】
これにより、図６の経路Ａ点−Ｐ点−Ｃ点間のＰ点での分圧比に対応した電圧が、抵抗体層２５と電極２８の接触抵抗Ｒｐを介して制御手段４４に入力電圧Ｖｉｎとして入力される。
【００７０】
そして、制御手段４４は、例えば制御手段４４内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと押圧方向の対比テーブルに基づき押圧方向を推定するものであるが、ここで抵抗体層２５はリング形状であるので、電圧信号Ｖｉｎが同値となる仮想押圧点Ｑ点またはＰ点の方向であると推定する（第一の方向推定手順）。
【００７１】
そして、次に制御手段４４は図７の回路図で示すように、スイッチ４５Ａを開放状態に、スイッチ４５Ｂをアース電位に、スイッチ４５Ｃを開放状態に、スイッチ４５Ｄを定圧電源に接続する状態にそれぞれ切替える。
【００７２】
これにより、図７の経路Ｄ点−Ｐ点−Ｂ点間のＰ点での分圧比に対応した電圧が、抵抗体層２５と電極２８の接触抵抗Ｒｐを介して制御手段４４に入力電圧Ｖｉｎとして入力される。
【００７３】
そして、制御手段４４は、例えば制御手段４４内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと押圧方向の対比テーブルに基づきＰ点又は仮想押圧点Ｒ点の方向であると押圧方向を推定する（第二の方向推定手順）。
【００７４】
さらに、制御手段４４は、第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較し、押圧方向はＰ点の方向であると推定する（第三の方向推定手順）。
【００７５】
つまり、所定の面抵抗を備えた抵抗体層に電圧を印加することにより、押圧方向により異なる入力電圧が制御手段４４に入力されるため、制御手段４４は押圧方向を推定しうる。
【００７６】
そして、リング状の抵抗体層２５のように所定の電位差を生じるための経路が複数存在する場合であっても、電圧の印加位置を変えた第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較し、それぞれの押圧方向の推定結果を対照する第三の方向推定手順を行うことにより、正確に押圧方向を決定することが可能となる。
【００７７】
そして、例えば図８の画面図に示すように、表示手段６２に地図のメニューが表示された状態で、感圧釦５２の例えば斜め方向またはその方向から若干前後にずれた方向を押圧操作した場合においても、制御手段４４は押圧操作した所望方向へ６４で示すポインタを移動させ、さらに強い力で操作された場合にはポインタ６４の移動速度を速める。
【００７８】
つまり、制御手段４４は、操作者が操作した方向へ高精度にポインタなどを移動することができ、また押圧力を推定してポインタなどの移動速度を変化させるため、操作自由度が高くかつスムーズな操作が可能となるものである。
【００７９】
なお、上述の説明においては、抵抗体層２５の形状はリング状のものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、線状の抵抗体層を円弧状またはスパイラル状に配置しても実施することは可能である。
【００８０】
その際には、電圧の印加位置を変えた第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較する必要は無く、線状の抵抗体層の両端を異なる電位に接続すれば、抵抗体層内に所望の電圧分布を生じさせることが出来るため、第一の方向推定手順の結果のみから正確に押圧方向を推定しうる。
【００８１】
なお、上述の説明においては、押圧力の推定処理を行う際に、制御手段４４が補正手順を行うものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、抵抗体層２５の点Ａ〜点Ｄの複数の点を定圧電源に接続するものとして入力装置６０を構成することにより、定圧電源に接続された点から押圧された点Ｐまでの線路抵抗を小さくすることができるため、制御手段４４が補正手順を行わなくても、ほぼ正確な押圧力の推定ができる。
【００８２】
なお、この場合、点Ａ〜点Ｄの四箇所全てを定圧電源に接続するものとすれば、制御手段４４は最も精度良く押圧力を推定しうる。
【００８３】
このように本実施の形態によれば、抵抗体層はリング状または円弧状またはスパイラル状であって、前記抵抗体層下面に凹凸を備えたものであり、水平面全面となる３６０度方向などの所定の角度範囲に抵抗体層を配置することが出来るため、簡便な抵抗体層の構成で押圧方向検出に好適な抵抗シートを得ることができるものである。
【００８４】
また、抵抗体層をリング状または円弧状の形状にすると共に、電極を抵抗体層の下方前面を覆って配置された薄板により構成するものであり、操作者が押圧する所定方向と所定の幅をカバーする構成としうるため、操作者の押圧方向検出を安定して行うことができ、また、電極を単に薄板で構成できるため、簡便な構成で押圧方向検出に好適な感圧スイッチを得ることができるものである。
【００８５】
さらに、感圧スイッチと、感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、感圧スイッチの電極に接続された端子を前記制御手段に接続し、制御手段は、スイッチ手段を切替えて、感圧スイッチの抵抗体層と感圧スイッチの電極との間で所定の電位差を生じさせ、制御手段は前記抵抗体層を押圧した押圧方向を、制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布を抵抗体層に生じさせるため、操作者の押圧方向検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出に好適な入力装置を得ることができるものである。
【００８６】
そして、感圧スイッチの電極に接続された端子から延出した配線が分岐し一端が制御手段に接続し他端が抵抗素子を介してアース電位に接続され、制御手段は、推定した押圧方向に基づいて制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧を補正する補正ステップを経て押圧力を推定するものであり、操作者が押圧する方向に伴い生じた抵抗体層の抵抗成分を補正することで、制御手段に入力された入力電圧のうち操作者の押圧力に対応する割合を抽出するため、操作者の押圧力検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出と押圧力検出を両立させるに好適な入力装置を得ることができるものである。
【００８７】
（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項５および請求項６記載の発明について説明する。
【００８８】
実施の形態２を用いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
【００８９】
なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００９０】
図９は本発明の第２の実施の形態による感圧スイッチの分解斜視図であり、同図において、７１は、ポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有した材料で形成され中央に円孔の設けられたフィルム状のカバーシートである。
【００９１】
また、７２は銅などの導電金属の配線からなるカバーシート７１下面に貼り付けられたパターン配線で、前後左右に配置された内端７２Ａ〜７２Ｄから円弧状に配線が延びさらに外方に延出した他端が接続端７２１Ａ〜７２１Ｄとなる。
【００９２】
なお、パターン配線７２は、導電金属の配線として、銀等の導電粒子を含んだ導電性のインキなどで印刷により形成されていても良い。
【００９３】
さらに、２３は低抵抗層、２４は高抵抗層で、これらの低抵抗層２３と高抵抗層２４から抵抗体層２５が構成されると共に低抵抗層２３には点Ａ〜Ｄで示す接続端が設けられているが、これは実施の形態１の構成と同様である。
【００９４】
さらに、７６はポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有した材料で形成されたフィルム状のスペーサ層で、抵抗体層２５の下面よりスペーサ層７６の下面が下方になるように、カバーシート７１下面に貼り付けられる。
【００９５】
なお、スペーサ層７６は、エポキシ樹脂などを含んだ絶縁性のインキで印刷により形成されていても良い。
【００９６】
つまり、カバーシート７１とスペーサ層７６の間に、パターン配線７２と抵抗体層２５が挟み込まれており、これらから抵抗シート７７が構成される。
【００９７】
また、７８はポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有した材料で形成され中央に７８Ａで示す円孔の設けられたフィルム状のベースシートである。
【００９８】
そして、ベースシート７８の略中央に、７９で示す銅等の金属導体の薄板で形成された内側電極がエッチングなどで形成され、リング状または円弧状の内周部７９Ａから外方へ放射状に櫛歯部７９Ｂが多数延出している。
【００９９】
また、内側電極７９の外方には８０で示す銅等の金属導体の薄板で形成された外側電極がエッチングなどで形成され、リング状または円弧状の外周部８０Ａから内方に櫛歯部８０Ｂが多数延出している。
【０１００】
また、内側電極７９の櫛歯部７９Ｂと外側電極８０の櫛歯部８０Ｂは交互に隙間を設けて、円孔７８Ａを囲んで水平面内の全方向（３６０度）に配置されており、これらの内側電極７９と外側電極８０から電極８１が構成される。
【０１０１】
さらに、内側電極７９と外側電極８０から左方向へ、８２で示すベースシート７８の上下面に形成された配線が延出され、内側電極７９は８２Ｆで示す左端の端子に、外側電極８０は８２Ｅで示す端子にそれぞれ接続される。
【０１０２】
また、８２Ａ〜Ｄで示す端子は、ベースシート７８の上下面に形成された配線８２を経由して、それぞれの他端が、電極８１の周囲に延出された接続端８２１Ａ〜Ｄになる。
【０１０３】
そして、ベースシート７８上の電極８１と配線８２の左端の端子８２Ａ〜Ｄおよび接続端８２１Ａ〜Ｄを露出させて配線８２表面を絶縁層（図示せず）で覆って、フレキシブル基板となる電極シート８３が構成される。
【０１０４】
また、８４はステンレスなどの金属導体で構成された中央に円孔の設けられた略方形の下カバーで、上面は凹凸の無い平板で構成される。
【０１０５】
そして、下カバー８４の上面に電極シート８３が重ねられ、電極シート８３の電極８１の上面と抵抗シート７７の抵抗体層２５の下面の間にスペーサ層７６によって、１０〜１００μｍ前後の所定の間隙を設けて抵抗シート７７が重ねられて、感圧スイッチ９０が構成される。
【０１０６】
ここで、電極シート８３の接続端８２１Ａ〜Ｄは、異方性導電ペースト（図示せず）を介して、抵抗シート７７の接続端７２１Ａ〜７２１Ｄと接続され、これにより、電極シート８３の端子８２Ａ〜Ｄが低抵抗層２３の接続端Ａ〜Ｄにそれぞれ接続される。
【０１０７】
つまり、抵抗シート７７と電極シート８３と下カバー８４が一体に重ねられて感圧スイッチ９０が構成されており、電極シート８３の端子８２Ａ〜Ｄは低抵抗層２３の接続端Ａ〜Ｄに、端子８２Ｅは外側電極８０に、端子８２Ｆは内側電極７９に接続される。
【０１０８】
このような感圧スイッチ９０が、例えば携帯電話などの電子機器に組み込まれて、図１０の分解斜視図に示すような入力装置が構成されており、同図において基板４１上面に固定接点対４２、接続コネクタ４３、制御手段４４、スイッチ手段４５、抵抗素子４６などが配置され電子回路４７が構成されるが、これは実施の形態１の構成と同様である。
【０１０９】
また可動接点体シート４８、ラバーシート５０、中央釦５１、感圧釦５２、方向釦５３についても実施の形態１の構成と同様であり、実施の形態１の感圧スイッチ４０が感圧スイッチ９０に置き換わるだけで、１００で示す入力装置においても全体構成は入力装置６０と同じである。
【０１１０】
次に、この入力装置１００の電気的構成について、図１１の回路図を用いて説明すると、同図において、抵抗体層２５の低抵抗層２３の点Ａ〜Ｄに接続された端子８２Ａ〜８２Ｄは、スイッチ手段４５のスイッチ４５Ａ〜Ｄと接続している。
【０１１１】
ここで、スイッチ４５Ａ、４５Ｄは定圧電源に接続する状態と開放状態を切替えるもので、スイッチ４５Ｂ、４５Ｃはアース電位に接続した状態と開放状態を切替えるもので、初期状態では、スイッチ４５Ａ〜Ｄは全て開放状態になっている。
【０１１２】
また、内側電極７９は端子８２Ｆを介してスイッチ４５Ｆに接続されると共に、外側電極８０は端子８２Ｅを介し、分岐した一端が制御手段４４に接続されＶｉｎで示す電圧信号を制御手段４４に入力し、他端が抵抗素子４６を介してスイッチ４５Ｅに接続される。
【０１１３】
なお、スイッチ４５Ｅはアース電位に接続した状態と開放状態を切替えるもの、スイッチ４５Ｆは定圧電源に接続する状態と開放状態を切替えるもので、初期状態ではスイッチ４５Ｅはアース電位に、スイッチ４５Ｆは定圧電源に接続した状態になっている。
【０１１４】
このように構成された入力装置１００において、操作者が例えば、抵抗体層２５のＰ点を押圧したとすると、抵抗体層２５と内側電極７９、および抵抗体層２５と外側電極８０の接触面積が変化し、Ｒｉｎで示す抵抗体層２５と内側電極７９の間の接触抵抗、Ｒｏｕｔで示す抵抗体層２５と外側電極８０の接触抵抗が変化する。
【０１１５】
その結果、制御手段４４に入力される電圧信号Ｖｉｎは、抵抗体層２５と内側電極７９の間の接触抵抗Ｒｉｎの抵抗値と抵抗体層２５と外側電極８０の接触抵抗Ｒｏｕｔの抵抗値の和である（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ）と、抵抗素子４６の抵抗値Ｒの比に比例した分圧比で決定される。
【０１１６】
そして、制御手段４４は、例えば制御手段４４内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと押圧力の対比テーブルに基づき、操作者が押圧したＰ点の押圧力を推定する。
【０１１７】
なお、電圧信号Ｖｉｎは、Ｐ点の押圧力が高い場合は、（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ）の抵抗値がゼロに近づくため、定圧電源の電圧値に近く、Ｐ点の押圧力が低い場合は、（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ）の抵抗値が極めて大きな値となるため、ゼロに近い電圧値となる。
【０１１８】
つまり、実施の形態１の入力装置と比較し、実施の形態２の入力装置は、第一〜第三の方向推定手順を経ず、また補正手順も行わず、Ｐ点の押圧力を推定することができ、制御手段４４の手順を簡便にすることが可能となる。
【０１１９】
なお、点Ｐの押圧方向の推定手順は、実施の形態１と同様で、電圧の印加位置を変えた第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較し、それぞれの押圧方向の推定結果を対照する第三の方向推定手順を行うことにより、高精度に押圧方向を決定する。
【０１２０】
その際、実施の形態１において制御手段４４はスイッチ４５Ｅを開放状態にしていたが、本実施の形態ではスイッチ４５Ｅ、４５Ｆを共に開放状態にする。
【０１２１】
なお、上述の説明においては、抵抗体層２５の形状はリング状のものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、線状の抵抗体層を円弧状またはスパイラル状に配置しても実施することが可能であることは実施の形態１と同様である。
【０１２２】
このように本実施の形態によれば、抵抗体層をリング状または円弧状の形状にすると共に、電極を所定の間隔を開けて配置された内側電極と外側電極から構成し、内側電極をリング状または円弧状の内周部と前記内周部から外側に延出した櫛歯部から構成し、外側電極をリング状または円弧状の外周部と前記外周部から内側に延出した櫛歯部から構成し、内側電極の櫛歯部と外側電極の櫛歯部を交互に配置するものであり、操作者が押圧する所定方向と所定の幅（内周部７９Ａと櫛歯部７９Ｂの半径の差分）をカバーする構成としうるため、操作者の押圧方向検出を安定して行うことができ、押圧方向検出に好適な感圧スイッチを得ることができるものである。
【０１２３】
また、感圧スイッチと、感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、感圧スイッチとスイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、感圧スイッチの抵抗体層に接続された端子を前記定圧電源に接続し、感圧スイッチの電極に接続された端子を制御手段に接続し、制御手段は抵抗体層を押圧した押圧方向を、制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布を抵抗体層に生じさせるため、操作者の押圧方向検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出に好適な入力装置を得ることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明による抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置は、押圧力を検出すると共に高精度に押圧方向を検出しうるものを提供しうるという有利な効果を有し、各種電子機器の操作用として有用である。
【符号の説明】
【０１２５】
２１ カバーシート
２２ パターン配線
２３ 低抵抗層
２４ 高抵抗層
２５ 抵抗体層
２６ スペーサ層
２７ 抵抗シート
２８ 電極
４０ 感圧スイッチ
４１ 基板
４２ 固定接点対
４３ 接続コネクタ
４４ 制御手段
４５ スイッチ手段
４６ 抵抗素子
４７ 電子回路
４８ 可動接点体シート
４９ 可動接点体
５０ ラバーシート
５１ 中央釦
５２ 感圧釦
５３ 方向釦
６０ 入力装置
６１ 電子機器
６２ 表示手段
６３ 下側筐体
６４ ポインタ
７１ カバーシート
７２ パターン配線
７６ スペーサ層
７７ 抵抗シート
７８ ベースシート
７９ 内側電極
８０ 外側電極
８１ 電極
８２ 配線
８３ 電極シート
８４ 下カバー
９０ 感圧スイッチ
１００ 入力装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に各種電子機器の操作に用いる抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やカーナビ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むに伴い、これらの操作に用いられる抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置には、簡便に多様な操作が可能なものが求められている。
【０００３】
このような従来の抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置について、図１２〜図１４を用いて説明する。
【０００４】
なお、構成を判り易くするために、図面は厚さ方向の寸法を拡大して表わしている。
【０００５】
図１２は従来の入力装置の断面図、図１３は同分解斜視図であり、同図において、１はフィルム状のオーバーシート、２は略ドーム状の可動接点で、オーバーシート１下面に可動接点２が接着剤（図示せず）によって貼り付けられている。
【０００６】
また、３はオーバーシート１と同様の可撓性を有するフィルム状のカバーシートで、可動接点２がカバーシート３上の略中央位置およびその前後左右の五箇所にオーバーシート１で貼り付けられている。
【０００７】
また、４は、所定の面抵抗を備えた材料を印刷形成した抵抗体層で、５は、可動接点２の下方となる部分を除いて設けられたフィルム状のスペーサ層である。
【０００８】
そして、カバーシート３、およびその下面の抵抗体層４と、スペーサ層５から抵抗シート６が構成される。
【０００９】
また、７はフィルム状、あるいは板状の基板で、上下面には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、基板７の略中央位置およびその前後左右の五箇所に、半円状の固定接点８Ａ、８Ｂが所定の空隙を設けて対向した固定接点対８が設けられている。
【００１０】
そして、基板７の上面には定圧電源９、抵抗素子１０、マイコンなどから構成された制御手段１１などから電子回路１２が構成され、定圧電源９が固定接点８Ａに、制御手段１１が固定接点８Ｂに、抵抗素子１０は一端が固定接点８Ｂに、他端がアース電位に接続される。
【００１１】
そして、各固定接点対８の上方に、抵抗体層４のスペーサ層５で覆われていない部分が対向するように、抵抗シート６を載置している。
【００１２】
また、１３は絶縁樹脂製のラバーシート、１４はラバーシート１３の略中央上面に設けられた絶縁樹脂製の押釦、１５は押釦１４を囲んで設けられた絶縁樹脂製の操作体で、ラバーシート１３下面の複数の押圧部１３Ａが複数の可動接点２中央部のカバーシート１上面に当接すると共に、この上方には押釦１４が上下動可能に、操作体１５が揺動可能に配置されて、入力装置が構成される。
【００１３】
以上の構成において、図１４の従来の電子機器の斜視図で示すように、例えば、操作体１５の右側のＳの位置を下方へ押圧操作すると、ラバーシート１３が撓んで、可動接点２を押圧しクリック感を伴って下方へ弾性反転すると共に、抵抗体層４が下方へ撓み、抵抗体層４の下面が固定接点８Ａと８Ｂに接触し、固定接点８Ａと８Ｂが抵抗体層４を介して電気的に接続される。
【００１４】
そして、この後、さらに押圧力を加えると、押圧力によって抵抗体層４の固定接点８Ａと８Ｂに対する接触面積が増え、固定接点８Ａと８Ｂの間の抵抗値が小さくなる。
【００１５】
この抵抗値の変化が定圧電源９と抵抗素子１０により電圧の変化として基板７上面に形成された電子回路１２の制御手段１１により検出されて、例えば携帯電話などの電子機器１６の表示手段１７に表示された複数のメニュー１８を選択するためのカーソル１９の移動方向や移動速度を制御手段１１が制御する。
【００１６】
また、右斜め前方のＴの位置を押圧すると、右方と前方の固定接点８Ａと８Ｂが抵抗体層４を介して電気的に接続され、制御手段１１はカーソル１９を右斜め上方に移動し、移動速度を制御する。
【００１７】
つまり、操作体１５の右側のＳの位置を押圧するとカーソル１９がそれに対応して右に移動し、一方右斜め前方のＴの位置を押圧すると、カーソル１９がそれに対応して右斜め前方に移動し、押圧力を強くするとカーソル１９の移動速度を速くする表示の制御などを電子回路が行うものであった。
【００１８】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００９−０１６３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記従来の入力装置においては、固定接点対８は前後左右および中央の五箇所にしか設けられていないため、例えばＴの位置から少し前方寄り、あるいは後方寄りの位置を押圧した際には、可動接点体２が固定接点対８に接するタイミングがずれるなどして各固定接点対８の押圧力の分布の再現性が低く、高精度な押圧方向の検出が出来ず、押圧方向と同じ方向へ高精度なカーソルなどの移動ができなかった。
【００２１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、押圧力を検出すると共に高精度に押圧方向を検出しうる感圧スイッチおよびそれを用いた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】
【００２２】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
【００２３】
本発明の請求項１に記載の発明は、抵抗体層はリング状または円弧状またはスパイラル状であって、前記抵抗体層下面に凹凸を備えたものであり、水平面全面となる３６０度方向などの所定の角度範囲に抵抗体層を配置することが出来るため、簡便な抵抗体層の構成で押圧方向検出に好適な抵抗シートを得ることができるという作用を有する。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、抵抗体層をリング状または円弧状またはスパイラル状の形状にすると共に、電極を抵抗体層の下方前面を覆って配置された薄板により構成するものであり、操作者の押圧方向検出を安定して行うことができ、操作者が押圧する所定方向と所定の幅をカバーする構成とし、単に電極を薄板で構成しうるため、簡便な電極の構成で押圧方向検出に好適な感圧スイッチを得ることができるという作用を有する。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の感圧スイッチと、感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、感圧スイッチの電極に接続された端子を制御手段に接続し、制御手段は、スイッチ手段を切替えて、感圧スイッチの抵抗体層と感圧スイッチの電極との間で所定の電位差を生じさせ、制御手段は抵抗体層を押圧した押圧力を制御手段に前記感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布を抵抗体層に生じさせるため、操作者の押圧方向検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出に好適な入力装置を得ることができるという作用を有する。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の入力装置において、感圧スイッチの電極に接続された端子から延出した配線が分岐し一端が制御手段に接続し他端が抵抗素子を介してアース電位に接続され、制御手段は、推定した押圧方向に基づいて制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧を補正する補正手順を経て押圧力を推定するものであり、操作者が押圧する方向に伴い生じた抵抗体層の抵抗成分を補正することで、制御手段に入力された入力電圧のうち操作者の押圧力に対応する割合を抽出するため、押圧力の検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出と押圧力検出を両立させるに好適な入力装置を得ることができるという作用を有する。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、抵抗体層をリング状または円弧状の形状にすると共に、電極を所定の間隔を開けて配置された内側電極と外側電極から構成し、内側電極をリング状または円弧状またはスパイラル状の内周部と前記内周部から外側に延出した櫛歯部から構成し、外側電極をリング状または円弧状の外周部と前記外周部から内側に延出した櫛歯部から構成し、内側電極の櫛歯部と外側電極の櫛歯部を交互に配置するものであり、操作者が押圧する所定方向と所定の幅（内周部と外周部の半径の差分）をカバーする構成としうるため、抵抗体層と電極の構成を操作者の押圧方向検出を安定して行うことができ、押圧方向検出に好適な感圧スイッチを得ることができるという作用を有する。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の感圧スイッチと、感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、感圧スイッチとスイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、感圧スイッチの抵抗体層に接続された端子を前記定圧電源に接続し、感圧スイッチの電極に接続された端子を制御手段に接続し、制御手段は抵抗体層を押圧した押圧方向を、制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布を抵抗体層に生じさせるため、操作者の押圧方向検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出に好適な入力装置を得ることができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように本発明によれば、押圧力を検出すると共に高精度に押圧方向を検出しうる感圧スイッチおよびそれを用いた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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による感圧スイッチの分解斜視図
【図２】同感圧スイッチの断面図
【図３】同入力装置の分解斜視図
【図４】同入力装置を使用した電子機器の斜視図
【図５】同入力装置の回路図
【図６】同入力装置の動作説明のための回路図
【図７】同入力装置の動作説明のための回路図
【図８】同入力装置を使用した電子機器の画面図
【図９】本発明の第２の実施の形態による感圧スイッチの分解斜視図
【図１０】同入力装置の分解斜視図
【図１１】同入力装置の回路図
【図１２】従来の入力装置の断面図
【図１３】同入力装置の分解斜視図
【図１４】同入力装置を使用した電子機器の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１１を用いて説明する。
【００３２】
なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。
【００３３】
なお、これらの図面のうち断面図は、構成を判り易くするために厚さ方向の寸法を拡大して表わしている。
【００３４】
（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の請求項１〜４記載の発明について説明する。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施の形態による感圧スイッチの分解斜視図、図２は同断面図であり、同図において、２１は、ポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有した材料で形成され中央に円孔の設けられたフィルム状のカバーシートである。
【００３６】
また、２２は銅などの導電金属の配線からなるパターン配線でカバーシート２１下面にエッチングなどで形成され、２２１Ａ〜２２１Ｄは円周に沿って等間隔に配置された４本の接続端で、接続端２２１Ａ〜２２１Ｄから左方にパターン配線２２が延出され、２２Ａ〜２２Ｄで示す端子に接続される。
【００３７】
なお、パターン配線２２は、導電金属の配線として、銀等の導電粒子を含んだ導電性のインキなどで印刷により形成されていても良い。
【００３８】
また、２２１Ｅは接続端２２１Ａ〜２２１Ｄの外方の接続端で、接続端２２１Ｅから左方にパターン配線２２が延出され、２２Ｅで示す端子に接続される。
【００３９】
そして、２３は合成樹脂内にカーボン粉を分散したシート抵抗値０．５ｋΩ〜３０ｋΩ／□の抵抗体を材料とする略リング状に形成された低抵抗層で、パターン配線２２下面に印刷することで形成される。
【００４０】
ここで、低抵抗層２３は略リング状に形成されたリング部２３Ａと、リング部２３Ａの円周上に等間隔で配置された点Ａ〜Ｄで示す接続端からなり、パターン配線２２の内端２２１Ａ〜２２１Ｄに接続端Ａ〜Ｄがそれぞれ接続する。
【００４１】
また、２４は低抵抗層２３の下面に重ねて印刷形成された、下面が細かな凹凸状でシート抵抗値５０ｋΩ〜５ＭΩ／□の高抵抗層で、これらの低抵抗層２３と高抵抗層２４から抵抗体層２５が構成される。
【００４２】
また、２６はポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有した材料で形成されたフィルム状のスペーサ層で、抵抗体層２５の下面よりスペーサ層２６の下面が下方になるように、カバーシート２１下面に貼り付けられている。
【００４３】
なお、スペーサ層２６は、エポキシ樹脂などを含んだ絶縁性のインキで印刷により形成されていても良い。
【００４４】
つまり、カバーシート２１とスペーサ層２６の間に、パターン配線２２と抵抗体層２５が挟み込まれており、これらから抵抗シート２７が構成される。
【００４５】
さらに、２８はステンレスなどの金属導体で構成された中央に円孔の設けられた略方形の電極で、上面は凹凸の無い平板で構成される。
【００４６】
そして、電極２８の上面と抵抗シート２７の抵抗体層２５の下面の間に１０〜１００μｍ前後の所定の間隙が設けられ抵抗シート２７が重ねられて、感圧スイッチ４０が構成される。
【００４７】
また、抵抗シート２７の接続端２２１Ｅは、異方性導電ペースト（図示せず）を介して電極２８と接続され、これにより、抵抗シート２７の端子２２Ｅは電極２８に接続する。
【００４８】
このような感圧スイッチ４０は、例えば携帯電話などの電子機器に組み込まれて、図３の分解斜視図に示すような入力装置が構成されており、同図において４１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、あるいは紙フェノールやガラス入りエポキシ等の板状の基板で、基板４１上下面には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。
【００４９】
また基板４１上面には、前後左右および中央の五箇所に設けられた導電金属製でリング状およびその中央の円形の固定接点からなる固定接点対４２や、絶縁樹脂製の接続コネクタ４３やマイコン等の半導体素子で構成された制御手段４４や、制御手段４４から信号が入力されて切替可能な複数のスイッチで構成されたスイッチ手段４５、抵抗素子４６などが配置され、各々配線パターンにより接続され電子回路４７が構成される。
【００５０】
また、４８は、端面から進入させた光を所定箇所で発光させる絶縁樹脂製の導光シートを非導電樹脂のオーバーシート上面に固定した可動接点体シートで、可動接点体シート４８の下面には前後左右および中央に４９で示す金属導体でドーム状に形成された可動接点体が貼り付けられる。
【００５１】
そして、基板４１の前後左右および中央の固定接点対４２上に、前後左右および中央の可動接点体４９を対向させて可動接点体シート４８を基板４１上に載置し、さらに、中央の固定接点対４２の上方が感圧スイッチ４０の中央に設けられた４０Ａで示す円孔の中心になるように感圧スイッチ４０を配置し、感圧スイッチ４０の端子２２Ａ〜Ｅを接続コネクタ４３に接続する。
【００５２】
また、５０はシリコーンやエラストマーなどの弾性材からなるラバーシートで、ラバーシート５０上の中央に５１で示す絶縁樹脂製の中央釦が、中央釦５１を囲んで５２で示す同じく絶縁樹脂製でリング状の感圧釦が、また感圧釦５２を囲んで５３で示す同じく絶縁樹脂製でリング状の方向釦が接着剤（図示せず）などで貼り付けられる。
【００５３】
そして、感圧スイッチ４０の抵抗体層２５の上方に感圧釦５２を、前後左右の可動接点体４９の上方に方向釦５３を、中央の可動接点体４９の上方に中央釦５１が位置するよう、感圧スイッチ４０上に各釦が貼り付けられたラバーシート５０を載置し、入力装置６０が構成される。
【００５４】
このように構成された入力装置６０は例えば、図４の斜視図で示すような折りたたみ式の携帯電話などの電子機器６１において、６２で示す液晶表示素子等の表示手段に対向した下側筐体６３の上面に、中央釦５１、感圧釦５２、方向釦５３を操作者が操作可能なように露出して配置するものである。
【００５５】
次に、この入力装置６０の電気的構成について、図５の回路図を用いて説明すると、同図において、抵抗体層２５の低抵抗層２３の点Ａ〜Ｄに接続された端子２２Ａ〜２２Ｄは、スイッチ手段４５のスイッチ４５Ａ〜Ｄと接続している。
【００５６】
ここで、スイッチ４５Ａ、４５Ｄは定圧電源（例えば＋５Ｖ）に接続した状態と開放状態を切替えるもので、スイッチ４５Ｂ、４５Ｃはアース電位（０Ｖ）に接続した状態と開放状態を切替えるもので、初期状態は、スイッチ４５Ａが定圧電源に接続した状態で、スイッチ４５Ｂ〜Ｄは全て開放状態になっている。
【００５７】
なお、定圧電源の電圧としては０．１Ｖ〜３０Ｖとすることができ、１Ｖ〜１５Ｖがより望ましい。
【００５８】
さらに、電極２８は端子２２Ｅを介し、分岐した一端が制御手段４４に接続されてＶｉｎで示す電圧信号を制御手段４４に入力し、他端が抵抗素子４６を介してスイッチ４５Ｅに接続され、スイッチ４５Ｅは初期状態ではアース電位に接続した状態になっている。
【００５９】
さらに、スイッチ４５Ａ〜４５Ｅのスイッチ切替えは、制御手段４４からの出力信号Ｓ１により行われ、スイッチ４５Ａ〜４５Ｅのスイッチ切替え結果に応じて、電圧信号Ｖｉｎが変化する。
【００６０】
このように構成された入力装置６０において、操作者が例えば、抵抗体層２５のＰ点を押圧したとすると、抵抗体層２５と電極２８の接触面積が変化し、Ｒｐで示す抵抗体層２５と電極２８の間の接触抵抗が変化する。
【００６１】
そして、制御手段４４は押圧力の推定処理を行うもので、スイッチ４５Ａから定圧電源が印加され、スイッチ４５Ｅはアース電位に接続されるため、電圧信号Ｖｉｎは、抵抗体層２５と電極２８の間の接触抵抗Ｒｐと点Ａ−点Ｐ間の線路抵抗Ｒａｐの和である（Ｒｐ＋Ｒａｐ）と、抵抗素子４６の抵抗値Ｒとの分圧比で決定される。
【００６２】
つまり、制御手段は、スイッチ手段を切替えて、感圧スイッチの抵抗体層と感圧スイッチの電極との間で所定の電位差を生じさせるため、生じた電位差に応じた電圧信号Ｖｉｎが制御手段４４に入力される。
【００６３】
そして、制御手段４４は後述する第一〜第三の方向推定手順を経て点Ｐの押圧方向を推定後、点Ａ−点Ｐ間の線路抵抗Ｒａｐを補正する補正手順を行い、抵抗体層２５と電極２８の間の接触抵抗Ｒｐを算出する。
【００６４】
この補正手順について具体的に説明すると、まず、制御手段４４は、例えば制御手段４４内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと（Ｒｐ＋Ｒａｐ）の対比テーブルに基づき、（Ｒｐ＋Ｒａｐ）の抵抗値を推定する。
【００６５】
そして、制御手段４４が点Ｐの押圧方向を推定した後、例えば、点Ａ−点Ｃ間の線路抵抗が既知の値であるＲａｃでその間の円弧に対応する角度がα度、推定された点Ｐの押圧方向に対応する角度がβ度であるとすれば、点Ａ−点Ｐ間の線路抵抗Ｒａｐである、Ｒａｃ×β／αを算出する。
【００６６】
そして、制御手段４４は（Ｒｐ＋Ｒａｐ）から点Ａ−点Ｐ間の線路抵抗Ｒａｐを減じて接触抵抗Ｒｐを算出し、例えば制御手段４４内に設けられた接触抵抗Ｒｐと押圧力の対比テーブルに基づき、Ｐ点の押圧力を推定する。
【００６７】
また、次に第一〜第三の方向推定手順について順を追って説明する。
【００６８】
ここで、制御手段４４は第一〜第三の方向推定手順に従い、Ｐ点の押圧方向を推定するが、その際、制御手段４４は制御信号Ｓ１により、図６の回路図で示すように、スイッチ４５Ａを開放状態から定圧電源に接続した状態に切替え、スイッチ４５Ｃを開放状態からアース電位に接続した状態に切替え、スイッチ４５Ｅを開放状態に切替える。
【００６９】
これにより、図６の経路Ａ点−Ｐ点−Ｃ点間のＰ点での分圧比に対応した電圧が、抵抗体層２５と電極２８の接触抵抗Ｒｐを介して制御手段４４に入力電圧Ｖｉｎとして入力される。
【００７０】
そして、制御手段４４は、例えば制御手段４４内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと押圧方向の対比テーブルに基づき押圧方向を推定するものであるが、ここで抵抗体層２５はリング形状であるので、電圧信号Ｖｉｎが同値となる仮想押圧点Ｑ点またはＰ点の方向であると推定する（第一の方向推定手順）。
【００７１】
そして、次に制御手段４４は図７の回路図で示すように、スイッチ４５Ａを開放状態に、スイッチ４５Ｂをアース電位に、スイッチ４５Ｃを開放状態に、スイッチ４５Ｄを定圧電源に接続する状態にそれぞれ切替える。
【００７２】
これにより、図７の経路Ｄ点−Ｐ点−Ｂ点間のＰ点での分圧比に対応した電圧が、抵抗体層２５と電極２８の接触抵抗Ｒｐを介して制御手段４４に入力電圧Ｖｉｎとして入力される。
【００７３】
そして、制御手段４４は、例えば制御手段４４内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと押圧方向の対比テーブルに基づきＰ点又は仮想押圧点Ｒ点の方向であると押圧方向を推定する（第二の方向推定手順）。
【００７４】
さらに、制御手段４４は、第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較し、押圧方向はＰ点の方向であると推定する（第三の方向推定手順）。
【００７５】
つまり、所定の面抵抗を備えた抵抗体層に電圧を印加することにより、押圧方向により異なる入力電圧が制御手段４４に入力されるため、制御手段４４は押圧方向を推定しうる。
【００７６】
そして、リング状の抵抗体層２５のように所定の電位差を生じるための経路が複数存在する場合であっても、電圧の印加位置を変えた第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較し、それぞれの押圧方向の推定結果を対照する第三の方向推定手順を行うことにより、正確に押圧方向を決定することが可能となる。
【００７７】
そして、例えば図８の画面図に示すように、表示手段６２に地図のメニューが表示された状態で、感圧釦５２の例えば斜め方向またはその方向から若干前後にずれた方向を押圧操作した場合においても、制御手段４４は押圧操作した所望方向へ６４で示すポインタを移動させ、さらに強い力で操作された場合にはポインタ６４の移動速度を速める。
【００７８】
つまり、制御手段４４は、操作者が操作した方向へ高精度にポインタなどを移動することができ、また押圧力を推定してポインタなどの移動速度を変化させるため、操作自由度が高くかつスムーズな操作が可能となるものである。
【００７９】
なお、上述の説明においては、抵抗体層２５の形状はリング状のものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、線状の抵抗体層を円弧状またはスパイラル状に配置しても実施することは可能である。
【００８０】
その際には、電圧の印加位置を変えた第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較する必要は無く、線状の抵抗体層の両端を異なる電位に接続すれば、抵抗体層内に所望の電圧分布を生じさせることが出来るため、第一の方向推定手順の結果のみから正確に押圧方向を推定しうる。
【００８１】
なお、上述の説明においては、押圧力の推定処理を行う際に、制御手段４４が補正手順を行うものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、抵抗体層２５の点Ａ〜点Ｄの複数の点を定圧電源に接続するものとして入力装置６０を構成することにより、定圧電源に接続された点から押圧された点Ｐまでの線路抵抗を小さくすることができるため、制御手段４４が補正手順を行わなくても、ほぼ正確な押圧力の推定ができる。
【００８２】
なお、この場合、点Ａ〜点Ｄの四箇所全てを定圧電源に接続するものとすれば、制御手段４４は最も精度良く押圧力を推定しうる。
【００８３】
このように本実施の形態によれば、抵抗体層はリング状または円弧状またはスパイラル状であって、前記抵抗体層下面に凹凸を備えたものであり、水平面全面となる３６０度方向などの所定の角度範囲に抵抗体層を配置することが出来るため、簡便な抵抗体層の構成で押圧方向検出に好適な抵抗シートを得ることができるものである。
【００８４】
また、抵抗体層をリング状または円弧状の形状にすると共に、電極を抵抗体層の下方前面を覆って配置された薄板により構成するものであり、操作者が押圧する所定方向と所定の幅をカバーする構成としうるため、操作者の押圧方向検出を安定して行うことができ、また、電極を単に薄板で構成できるため、簡便な構成で押圧方向検出に好適な感圧スイッチを得ることができるものである。
【００８５】
さらに、感圧スイッチと、感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、感圧スイッチの電極に接続された端子を前記制御手段に接続し、制御手段は、スイッチ手段を切替えて、感圧スイッチの抵抗体層と感圧スイッチの電極との間で所定の電位差を生じさせ、制御手段は前記抵抗体層を押圧した押圧方向を、制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布を抵抗体層に生じさせるため、操作者の押圧方向検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出に好適な入力装置を得ることができるものである。
【００８６】
そして、感圧スイッチの電極に接続された端子から延出した配線が分岐し一端が制御手段に接続し他端が抵抗素子を介してアース電位に接続され、制御手段は、推定した押圧方向に基づいて制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧を補正する補正ステップを経て押圧力を推定するものであり、操作者が押圧する方向に伴い生じた抵抗体層の抵抗成分を補正することで、制御手段に入力された入力電圧のうち操作者の押圧力に対応する割合を抽出するため、操作者の押圧力検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出と押圧力検出を両立させるに好適な入力装置を得ることができるものである。
【００８７】
（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項５および請求項６記載の発明について説明する。
【００８８】
実施の形態２を用いて、本発明の他の実施の形態について説明する。
【００８９】
なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００９０】
図９は本発明の第２の実施の形態による感圧スイッチの分解斜視図であり、同図において、７１は、ポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有した材料で形成され中央に円孔の設けられたフィルム状のカバーシートである。
【００９１】
また、７２は銅などの導電金属の配線からなるカバーシート７１下面に貼り付けられたパターン配線で、前後左右に配置された内端７２Ａ〜７２Ｄから円弧状に配線が延びさらに外方に延出した他端が接続端７２１Ａ〜７２１Ｄとなる。
【００９２】
なお、パターン配線７２は、導電金属の配線として、銀等の導電粒子を含んだ導電性のインキなどで印刷により形成されていても良い。
【００９３】
さらに、２３は低抵抗層、２４は高抵抗層で、これらの低抵抗層２３と高抵抗層２４から抵抗体層２５が構成されると共に低抵抗層２３には点Ａ〜Ｄで示す接続端が設けられているが、これは実施の形態１の構成と同様である。
【００９４】
さらに、７６はポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有した材料で形成されたフィルム状のスペーサ層で、抵抗体層２５の下面よりスペーサ層７６の下面が下方になるように、カバーシート７１下面に貼り付けられる。
【００９５】
なお、スペーサ層７６は、エポキシ樹脂などを含んだ絶縁性のインキで印刷により形成されていても良い。
【００９６】
つまり、カバーシート７１とスペーサ層７６の間に、パターン配線７２と抵抗体層２５が挟み込まれており、これらから抵抗シート７７が構成される。
【００９７】
また、７８はポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有した材料で形成され中央に７８Ａで示す円孔の設けられたフィルム状のベースシートである。
【００９８】
そして、ベースシート７８の略中央に、７９で示す銅等の金属導体の薄板で形成された内側電極がエッチングなどで形成され、リング状または円弧状の内周部７９Ａから外方へ放射状に櫛歯部７９Ｂが多数延出している。
【００９９】
また、内側電極７９の外方には８０で示す銅等の金属導体の薄板で形成された外側電極がエッチングなどで形成され、リング状または円弧状の外周部８０Ａから内方に櫛歯部８０Ｂが多数延出している。
【０１００】
また、内側電極７９の櫛歯部７９Ｂと外側電極８０の櫛歯部８０Ｂは交互に隙間を設けて、円孔７８Ａを囲んで水平面内の全方向（３６０度）に配置されており、これらの内側電極７９と外側電極８０から電極８１が構成される。
【０１０１】
さらに、内側電極７９と外側電極８０から左方向へ、８２で示すベースシート７８の上下面に形成された配線が延出され、内側電極７９は８２Ｆで示す左端の端子に、外側電極８０は８２Ｅで示す端子にそれぞれ接続される。
【０１０２】
また、８２Ａ〜Ｄで示す端子は、ベースシート７８の上下面に形成された配線８２を経由して、それぞれの他端が、電極８１の周囲に延出された接続端８２１Ａ〜Ｄになる。
【０１０３】
そして、ベースシート７８上の電極８１と配線８２の左端の端子８２Ａ〜Ｄおよび接続端８２１Ａ〜Ｄを露出させて配線８２表面を絶縁層（図示せず）で覆って、フレキシブル基板となる電極シート８３が構成される。
【０１０４】
また、８４はステンレスなどの金属導体で構成された中央に円孔の設けられた略方形の下カバーで、上面は凹凸の無い平板で構成される。
【０１０５】
そして、下カバー８４の上面に電極シート８３が重ねられ、電極シート８３の電極８１の上面と抵抗シート７７の抵抗体層２５の下面の間にスペーサ層７６によって、１０〜１００μｍ前後の所定の間隙を設けて抵抗シート７７が重ねられて、感圧スイッチ９０が構成される。
【０１０６】
ここで、電極シート８３の接続端８２１Ａ〜Ｄは、異方性導電ペースト（図示せず）を介して、抵抗シート７７の接続端７２１Ａ〜７２１Ｄと接続され、これにより、電極シート８３の端子８２Ａ〜Ｄが低抵抗層２３の接続端Ａ〜Ｄにそれぞれ接続される。
【０１０７】
つまり、抵抗シート７７と電極シート８３と下カバー８４が一体に重ねられて感圧スイッチ９０が構成されており、電極シート８３の端子８２Ａ〜Ｄは低抵抗層２３の接続端Ａ〜Ｄに、端子８２Ｅは外側電極８０に、端子８２Ｆは内側電極７９に接続される。
【０１０８】
このような感圧スイッチ９０が、例えば携帯電話などの電子機器に組み込まれて、図１０の分解斜視図に示すような入力装置が構成されており、同図において基板４１上面に固定接点対４２、接続コネクタ４３、制御手段４４、スイッチ手段４５、抵抗素子４６などが配置され電子回路４７が構成されるが、これは実施の形態１の構成と同様である。
【０１０９】
また可動接点体シート４８、ラバーシート５０、中央釦５１、感圧釦５２、方向釦５３についても実施の形態１の構成と同様であり、実施の形態１の感圧スイッチ４０が感圧スイッチ９０に置き換わるだけで、１００で示す入力装置においても全体構成は入力装置６０と同じである。
【０１１０】
次に、この入力装置１００の電気的構成について、図１１の回路図を用いて説明すると、同図において、抵抗体層２５の低抵抗層２３の点Ａ〜Ｄに接続された端子８２Ａ〜８２Ｄは、スイッチ手段４５のスイッチ４５Ａ〜Ｄと接続している。
【０１１１】
ここで、スイッチ４５Ａ、４５Ｄは定圧電源に接続する状態と開放状態を切替えるもので、スイッチ４５Ｂ、４５Ｃはアース電位に接続した状態と開放状態を切替えるもので、初期状態では、スイッチ４５Ａ〜Ｄは全て開放状態になっている。
【０１１２】
また、内側電極７９は端子８２Ｆを介してスイッチ４５Ｆに接続されると共に、外側電極８０は端子８２Ｅを介し、分岐した一端が制御手段４４に接続されＶｉｎで示す電圧信号を制御手段４４に入力し、他端が抵抗素子４６を介してスイッチ４５Ｅに接続される。
【０１１３】
なお、スイッチ４５Ｅはアース電位に接続した状態と開放状態を切替えるもの、スイッチ４５Ｆは定圧電源に接続する状態と開放状態を切替えるもので、初期状態ではスイッチ４５Ｅはアース電位に、スイッチ４５Ｆは定圧電源に接続した状態になっている。
【０１１４】
このように構成された入力装置１００において、操作者が例えば、抵抗体層２５のＰ点を押圧したとすると、抵抗体層２５と内側電極７９、および抵抗体層２５と外側電極８０の接触面積が変化し、Ｒｉｎで示す抵抗体層２５と内側電極７９の間の接触抵抗、Ｒｏｕｔで示す抵抗体層２５と外側電極８０の接触抵抗が変化する。
【０１１５】
その結果、制御手段４４に入力される電圧信号Ｖｉｎは、抵抗体層２５と内側電極７９の間の接触抵抗Ｒｉｎの抵抗値と抵抗体層２５と外側電極８０の接触抵抗Ｒｏｕｔの抵抗値の和である（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ）と、抵抗素子４６の抵抗値Ｒの比に比例した分圧比で決定される。
【０１１６】
そして、制御手段４４は、例えば制御手段４４内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと押圧力の対比テーブルに基づき、操作者が押圧したＰ点の押圧力を推定する。
【０１１７】
なお、電圧信号Ｖｉｎは、Ｐ点の押圧力が高い場合は、（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ）の抵抗値がゼロに近づくため、定圧電源の電圧値に近く、Ｐ点の押圧力が低い場合は、（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ）の抵抗値が極めて大きな値となるため、ゼロに近い電圧値となる。
【０１１８】
つまり、実施の形態１の入力装置と比較し、実施の形態２の入力装置は、第一〜第三の方向推定手順を経ず、また補正手順も行わず、Ｐ点の押圧力を推定することができ、制御手段４４の手順を簡便にすることが可能となる。
【０１１９】
なお、点Ｐの押圧方向の推定手順は、実施の形態１と同様で、電圧の印加位置を変えた第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較し、それぞれの押圧方向の推定結果を対照する第三の方向推定手順を行うことにより、高精度に押圧方向を決定する。
【０１２０】
その際、実施の形態１において制御手段４４はスイッチ４５Ｅを開放状態にしていたが、本実施の形態ではスイッチ４５Ｅ、４５Ｆを共に開放状態にする。
【０１２１】
なお、上述の説明においては、抵抗体層２５の形状はリング状のものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、線状の抵抗体層を円弧状またはスパイラル状に配置しても実施することが可能であることは実施の形態１と同様である。
【０１２２】
このように本実施の形態によれば、抵抗体層をリング状または円弧状の形状にすると共に、電極を所定の間隔を開けて配置された内側電極と外側電極から構成し、内側電極をリング状または円弧状の内周部と前記内周部から外側に延出した櫛歯部から構成し、外側電極をリング状または円弧状の外周部と前記外周部から内側に延出した櫛歯部から構成し、内側電極の櫛歯部と外側電極の櫛歯部を交互に配置するものであり、操作者が押圧する所定方向と所定の幅（内周部７９Ａと櫛歯部７９Ｂの半径の差分）をカバーする構成としうるため、操作者の押圧方向検出を安定して行うことができ、押圧方向検出に好適な感圧スイッチを得ることができるものである。
【０１２３】
また、感圧スイッチと、感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、感圧スイッチとスイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、感圧スイッチの抵抗体層に接続された端子を前記定圧電源に接続し、感圧スイッチの電極に接続された端子を制御手段に接続し、制御手段は抵抗体層を押圧した押圧方向を、制御手段に感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布を抵抗体層に生じさせるため、操作者の押圧方向検出を高精度に行うことができ、押圧方向検出に好適な入力装置を得ることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明による抵抗シート、感圧スイッチおよびそれを用いた入力装置は、押圧力を検出すると共に高精度に押圧方向を検出しうるものを提供しうるという有利な効果を有し、各種電子機器の操作用として有用である。
【符号の説明】
【０１２５】
２１ カバーシート
２２ パターン配線
２３ 低抵抗層
２４ 高抵抗層
２５ 抵抗体層
２６ スペーサ層
２７ 抵抗シート
２８ 電極
４０ 感圧スイッチ
４１ 基板
４２ 固定接点対
４３ 接続コネクタ
４４ 制御手段
４５ スイッチ手段
４６ 抵抗素子
４７ 電子回路
４８ 可動接点体シート
４９ 可動接点体
５０ ラバーシート
５１ 中央釦
５２ 感圧釦
５３ 方向釦
６０ 入力装置
６１ 電子機器
６２ 表示手段
６３ 下側筐体
６４ ポインタ
７１ カバーシート
７２ パターン配線
７６ スペーサ層
７７ 抵抗シート
７８ ベースシート
７９ 内側電極
８０ 外側電極
８１ 電極
８２ 配線
８３ 電極シート
８４ 下カバー
９０ 感圧スイッチ
１００ 入力装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有したカバーシートと、前記カバーシートの下面に設けられた導電金属の配線からなるパターン配線と、前記パターン配線に接続して設けられた所定の面抵抗を備えた材料で形成された抵抗体層と、前記カバーシートの下面との間に前記パターン配線を挟み、下面が前記抵抗体層より下方に位置するよう構成されたスペーサ層からなり、前記抵抗体層はリング状または円弧状またはスパイラル状であって、前記抵抗体層下面に凹凸を備えた抵抗シート。
【請求項２】
所定の面抵抗を備えた材料で形成された抵抗体層と、前記抵抗体層と所定の間隔を空けて下方に配置され、前記抵抗体層が上方から押圧され接触すると、前記抵抗体層との間で押圧力に応じて接触面積が変化する導電性の電極と、前記抵抗体層と前記電極にそれぞれ接続される端子とを備え、前記抵抗体層はリング状または円弧状またはスパイラル状で、前記電極は前記抵抗体層の下方前面を覆って配置された薄板により構成された感圧スイッチ。
【請求項３】
請求項２記載の感圧スイッチと、前記感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、前記感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、前記感圧スイッチの電極に接続された端子を前記制御手段に接続し、前記制御手段は、前記スイッチ手段を切替えて、前記感圧スイッチの抵抗体層と前記感圧スイッチの電極との間で所定の電位差を生じさせ、前記制御手段は前記抵抗体層を押圧した押圧力を前記制御手段に前記感圧スイッチの前記電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定する入力装置。
【請求項４】
感圧スイッチの電極に接続された端子から延出した配線が分岐し一端が制御手段に接続し他端が抵抗素子を介してアース電位に接続され、前記制御手段は、推定した押圧方向に基づいて前記制御手段に前記感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧を補正する補正手順を経て押圧力を推定する請求項３記載の入力装置。
【請求項５】
所定の面抵抗を備えた材料で形成された抵抗体層と、前記抵抗体層と所定の間隔を空けて下方に配置され、前記抵抗体層が上方から押圧され接触すると、前記抵抗体層との間で押圧力に応じて接触面積が変化する導電性の電極と、前記抵抗体層と前記電極にそれぞれ接続される端子とを備え、前記抵抗体層はリング状または円弧状またはスパイラル状の形状で、前記電極は所定の間隔を開けて配置された内側電極と外側電極から構成され、前記内側電極はリング状または円弧状の内周部と前記内周部から外側に延出した櫛歯部から構成され、前記外側電極はリング状または円弧状の外周部と前記外周部から内側に延出した櫛歯部から構成され、前記内側電極の櫛歯部と前記外側電極の櫛歯部が交互に配置された感圧スイッチ。
【請求項６】
請求項５記載の感圧スイッチと、前記感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、前記感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、前記感圧スイッチの抵抗体層に接続された端子を前記定圧電源に接続し、前記感圧スイッチの電極に接続された端子を前記制御手段に接続し、前記制御手段は前記抵抗体層を押圧した押圧方向を、前記制御手段に前記感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定する入力装置。
【請求項１】
可撓性を有したカバーシートと、前記カバーシートの下面に設けられた導電金属の配線からなるパターン配線と、前記パターン配線に接続して設けられた所定の面抵抗を備えた材料で形成された抵抗体層と、前記カバーシートの下面との間に前記パターン配線を挟み、下面が前記抵抗体層より下方に位置するよう構成されたスペーサ層からなり、前記抵抗体層はリング状または円弧状またはスパイラル状であって、前記抵抗体層下面に凹凸を備えた抵抗シート。
【請求項２】
所定の面抵抗を備えた材料で形成された抵抗体層と、前記抵抗体層と所定の間隔を空けて下方に配置され、前記抵抗体層が上方から押圧され接触すると、前記抵抗体層との間で押圧力に応じて接触面積が変化する導電性の電極と、前記抵抗体層と前記電極にそれぞれ接続される端子とを備え、前記抵抗体層はリング状または円弧状またはスパイラル状で、前記電極は前記抵抗体層の下方前面を覆って配置された薄板により構成された感圧スイッチ。
【請求項３】
請求項２記載の感圧スイッチと、前記感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、前記感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、前記感圧スイッチの電極に接続された端子を前記制御手段に接続し、前記制御手段は、前記スイッチ手段を切替えて、前記感圧スイッチの抵抗体層と前記感圧スイッチの電極との間で所定の電位差を生じさせ、前記制御手段は前記抵抗体層を押圧した押圧力を前記制御手段に前記感圧スイッチの前記電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定する入力装置。
【請求項４】
感圧スイッチの電極に接続された端子から延出した配線が分岐し一端が制御手段に接続し他端が抵抗素子を介してアース電位に接続され、前記制御手段は、推定した押圧方向に基づいて前記制御手段に前記感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧を補正する補正手順を経て押圧力を推定する請求項３記載の入力装置。
【請求項５】
所定の面抵抗を備えた材料で形成された抵抗体層と、前記抵抗体層と所定の間隔を空けて下方に配置され、前記抵抗体層が上方から押圧され接触すると、前記抵抗体層との間で押圧力に応じて接触面積が変化する導電性の電極と、前記抵抗体層と前記電極にそれぞれ接続される端子とを備え、前記抵抗体層はリング状または円弧状またはスパイラル状の形状で、前記電極は所定の間隔を開けて配置された内側電極と外側電極から構成され、前記内側電極はリング状または円弧状の内周部と前記内周部から外側に延出した櫛歯部から構成され、前記外側電極はリング状または円弧状の外周部と前記外周部から内側に延出した櫛歯部から構成され、前記内側電極の櫛歯部と前記外側電極の櫛歯部が交互に配置された感圧スイッチ。
【請求項６】
請求項５記載の感圧スイッチと、前記感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、前記感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、前記感圧スイッチの抵抗体層に接続された端子を前記定圧電源に接続し、前記感圧スイッチの電極に接続された端子を前記制御手段に接続し、前記制御手段は前記抵抗体層を押圧した押圧方向を、前記制御手段に前記感圧スイッチの電極を介して入力された入力電圧に基づいて推定する入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−９６４８８（Ｐ２０１１−９６４８８Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４８７２２（Ｐ２００９−２４８７２２）
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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