操作入力装置
【課題】操作入力を受けることによりスライドするスライド部材のスライド量が制限されにくい、操作入力装置を提供すること。
【解決手段】操作入力を受けることによりスライドするスライドキー３０と、スライドキー３０の下方に配置された板ばね５０と、スライドキー３０の下面に形成された凹面３１ｂに板ばね５０の付勢力によって当接する突起部５５とを備える、操作入力装置であって、板ばね５０が、突起部５５の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から前記頂点に向けて螺旋状に伸びていることを特徴とする、操作入力装置。
【解決手段】操作入力を受けることによりスライドするスライドキー３０と、スライドキー３０の下方に配置された板ばね５０と、スライドキー３０の下面に形成された凹面３１ｂに板ばね５０の付勢力によって当接する突起部５５とを備える、操作入力装置であって、板ばね５０が、突起部５５の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から前記頂点に向けて螺旋状に伸びていることを特徴とする、操作入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作入力を受ける操作入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スライド操作可能な可動部材のスライド操作を解除すると、両端部同士が接続された無端状のコイルバネの付勢力で可動部材が初期位置に自動復帰する座標入力装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、付勢部材にスライド部材が嵌め込み保持された状態で、スライド部材が非操作状態であればスライド部材は中立位置に保持され、スライド部材を導電体が形成された方向に操作すると導電体と電極が接触して導通状態に達するように構成されているスライド操作式スイッチが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００３】
なお、スライド操作式スイッチが記載された刊行物として、例えば特許文献３，４なども存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２９２１０３号
【特許文献２】特許第３６５２２３４号
【特許文献３】特開２００６−１００１８８号公報
【特許文献４】特開２００７−３１１１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、コイルバネと可動部材が同一平面に配設されているため、可動部材のスライド量がコイルバネの体積分によって減じてしまう。また、特許文献２に開示された従来技術では、弾性部材の撓み方向（ＸＹ平面に平行な方向）がスライド部材のスライド方向と同一のため、スライド部材のスライド量が弾性部材の弾性限界又は圧縮限界によって減じてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、操作入力を受けることによりスライドするスライド部材のスライド量が制限されにくい、操作入力装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力装置は、
操作入力を受けることによりスライドするスライド部材と、
前記スライド部材の下方に配置された板ばねと、
前記スライド部材の下面に形成された凹面に前記板ばねの付勢力によって当接する突起部とを備える、操作入力装置であって、
前記板ばねが、前記突起部の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から前記頂点に向けて螺旋状に伸びていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、操作入力を受けることによりスライドするスライド部材のスライド量が制限されにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態である操作入力装置１の分解斜視図である。
【図２】操作入力装置１の断面図である。
【図３】操作入力装置１（２，３）の全体斜視図である。
【図４】スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。
【図５】本発明の第２の実施形態である操作入力装置２の断面図である。
【図６】突起部５６の斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態である操作入力装置３の分解斜視図である。
【図８】操作入力装置３の断面図である。
【図９】２つの板ばね要素が９０°の屈曲部をそれぞれ１箇所有する構造例である。
【図１０】３つの板ばね要素が９０°の屈曲部をそれぞれ１箇所有する構造例である。
【図１１】４つの板ばね要素が９０°の屈曲部をそれぞれ１箇所有する構造例である。
【図１２】６つの板ばね要素が９０°の屈曲部をそれぞれ１箇所有する構造例である。
【図１３】２つの板ばね要素が１３５°の屈曲部をそれぞれ２箇所有する構造例である。
【図１４】３つの板ばね要素が１３５°の屈曲部をそれぞれ２箇所有する構造例である。
【図１５】４つの板ばね要素が１３５°の屈曲部をそれぞれ２箇所有する構造例である。
【図１６】６つの板ばね要素が１３５°の屈曲部をそれぞれ２箇所有する構造例である。
【図１７】４つの板ばね要素が９０°の屈曲部をそれぞれ２箇所有する構造例である。
【図１８】４つの板ばね要素が７０°の屈曲部をそれぞれ１箇所有する構造例である。
【図１９】８つの板ばね要素が１３５°の屈曲部をそれぞれ３箇所有する構造例である。
【図２０】曲線状の板ばね要素を８つ有する構造例である。
【図２１】曲線状の板ばね要素を３つ有する構造例である。
【図２２】１つの板ばね要素が直線部と曲線部に挟まれて形成された屈曲部を有する構造例である。
【図２３】２つの板ばね要素が直線部と曲線部に挟まれて形成された屈曲部を有する構造例である。
【図２４】３つの板ばね要素が直線部と曲線部に挟まれて形成された屈曲部を有する構造例である。
【図２５】４つの板ばね要素が直線部と曲線部に挟まれて形成された屈曲部を有する構造例である。
【図２６】スライドキー３０の凹部３１が円錐凹形状の構造例である。
【図２７】スライドキー３０の凹部３１が四角錐凹形状の構造例である。
【図２８】スライドキー３０の凹部３１が、略ホーン形状の構造例である。
【図２９】スライドキー３０の凹部３１が、略半球形状の構造例である。
【図３０】スライドキー３０の凹部３１の凹面に同心円状に線状突起が設けられた構造例である。
【図３１】線状突起３２がスライドキー３０の凹面３１ｂに設けられた操作入力装置１の断面図である。
【図３２】本発明の第４の実施形態である操作入力装置４の分解斜視図である。
【図３３】操作入力装置４の断面図である。
【図３４】操作入力装置４の全体斜視図である。
【図３５】上ケース７０に収容されたＸＹスライド機構の斜視図である。
【図３６】スライドキー３０の動きを検知する検知部９０の構成図である。
【図３７】スライドキー３０が下ケース６０に取り付けられた状態を示した斜視図である。
【図３８】板ばね５４が下ケース６０に下カバー８０によって固定された状態を示した斜視図である。
【図３９】板ばね５４の上面視図である。
【図４０】板ばね５４の側面図である。
【図４１】本発明の第５の実施形態である操作入力装置５の分解斜視図である。
【図４２】操作入力装置５の断面図である。
【図４３】操作入力装置５の全体斜視図である。
【図４４】本発明の第６の実施形態である操作入力装置６の分解斜視図である。
【図４５】操作入力装置６の断面図である。
【図４６】スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。
【図４７】４つの板ばね要素が直線部と曲線部に挟まれて形成された屈曲部を有する構造例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。本発明の一実施形態である操作入力装置は、操作者の手指等による力を受けて、その受けた力に応じた出力信号を出力する操作インターフェイスである。その出力信号に基づいて操作者による操作入力が検出される。操作入力の検出によって、操作入力に応じた操作内容をコンピュータに把握させることができる。
【００１１】
例えば、家庭用又は携帯可能なゲーム機、携帯電話や音楽プレーヤーなどの携帯端末、パーソナルコンピュータ、電化製品などの電子機器に備えられるディスプレイの画面上の表示物（例えば、カーソルやポインタなどの指示表示や、キャラクターなど）を、操作者が意図した操作内容に従って、移動させることができる。また、操作者が所定の操作入力を与えることにより、その操作入力に対応する電子機器の所望の機能を発揮させることができる。
【００１２】
以下、本発明の実施形態である操作入力装置の具体例について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態である操作入力装置１の分解斜視図である。図２は、操作入力装置１の断面図である。図３は、操作入力装置１の全体斜視図である。
【００１４】
操作入力装置１は、スライドキー３０と、螺旋状の板ばね５０と、突起部５５とを備える。スライドキー３０は、操作荷重を操作入力として受けることにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸によって定まる直交座標系のＸＹ平面に平行な基準面に沿ってスライド可能なスライド部材である。板ばね５０は、スライドキー３０の下方に配置された弾性部材である。突起部５５は、スライドキー３０の下面に形成された凹部３１の凹面３１ｂに板ばね５０の付勢力によって当接する球状部材（典型的には、球体）である。そして、板ばね５０は、図１，２に示されるように、突起部５５の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から該頂点に向けて螺旋状に伸びている。
【００１５】
このような構成を有する操作入力装置１は、スライドキー３０がスライドし得るスライド方向に板ばね５０が配設されてなく、スライドキー３０のスライド動作に対して板ばね５０の撓み方向（収縮方向）が垂直になるため、板ばね５０の存在によってスライドキー３０のスライド量が制限されにくく、スライドキー３０の長ストローク化が可能となる。
【００１６】
例えば、図４のように、スライドキー３０をＸＹ平面上のＸ（−）方向にスライドさせると、凹面３１ｂから突起部５５を介して力を受けた板ばね５０はＸＹ平面に対して下向きの法線方向に縮む。したがって、板ばね５０の収縮方向がスライドキー３０のスライド方向に対して垂直であるので、スライドキー３０がスライド可能なスライド量を容易に且つ大きく確保することができる。
【００１７】
また、板ばね５０が、底面から頂点に向かう略錐体形状の螺旋構造を有しているため、下向きの力を受けたとき、頂点部が螺旋に囲まれた中心部を下方に移動するので、円柱状のコイルスプリングに比べて、底面から頂点部までの高さを低くできる。また、板ばね５０が螺旋状に曲がった形状であることにより、ばね設計の自由度が向上するため、より広範な変形量や復元力をばねに持たせることができる。また、螺旋状にすることにより、ばね長が長くなって、ばねに生じる応力を低減させることができるので、耐久性が向上する。
【００１８】
また、スライドキー３０の凹面３１ｂと当接しうる突起部５５の当接部が曲面（典型的には、球面）であれば、スライドキー３０が突起部５５を介してスライドする時の摩擦を低減できる。特に、突起部５５が球体であれば、転がり接触となるので、摩擦抵抗を更に低減することができる。その結果、耐摩耗性が向上し、発熱を抑制できる。また、スライドキー３０と板ばね５０が直接接することなく、スライドキー３０は突起部５５を介してスライドするので、スライドキー３０や板ばね５０の材質を選定する自由度が増す。
【００１９】
次に、操作入力装置１の構成について、より詳細に説明する。操作入力装置１は、図１〜３に示されるように、下ケース４０と、板ばね５０と、突起部５５と、突起部５５が板ばね５０の弾性力によって初期荷重を伴って押し当てられているスライドキー３０と、スライドキー３０の下側に配置される下側スライド支持部１０と、スライドキー３０の上側に配置される上側スライド支持部２０とを備える。突起部５５が板ばね５０の弾性力による初期荷重を伴ってスライドキー３０の凹部頂点３１ａに押し当てられることにより、スライドキー３０が初期位置に保持される。スライドキー３０が操作者の力によってスライド移動した場合、板ばね５０は、凹面３１ｂとの作用により、スライドキー３０のスライド方向とは垂直をなす方向に撓む。その撓みによって発生した復帰力を利用してスライドキー３０を初期位置（原点）に復帰させる原点復帰機構が実現されている。
【００２０】
下ケース４０は、板ばね５０が配置される配置面を有する基部である。当該配置面は、低背化の点で、ＸＹ平面に対して平行であるとよい。板ばね５０は、下ケース４０の一部である当該配置面の中央部をプレス加工にて打ち抜いた後、曲げ加工及び絞り加工によって、成形される。板ばね５０をこのように成形することによって、下ケース４０との一体化が可能となるため、部品点数が減り、部品の組み付け性が向上する。
【００２１】
また、下ケース４０の絞り加工によって、突起部５５を凹部頂点３１ａ又は凹面３１ｂに当接した位置に保持する保持部５１が形成される（図２参照）。保持部５１は、球状の突起部５５が板ばね５０によって形成された略錐体形状の頂点部に回転可能に位置決めされるように、絞り加工によって形成された凹部を有している。すなわち、保持部５１は、突起部５５を凹部に収容する収容部である。保持部５１は、一端が下ケース４０に固定された板ばね５０の他端に接続されることにより、板ばね５０に支持されている。
【００２２】
板ばね５０は、突起部５５の位置を頂点とする略錐体形状の側面を形成するように、該錐体形状の底面から該頂点に向けて螺旋状に伸びた構造を有している。板ばね５０は、その錐体形状の底面の互いに異なる箇所からその錐体形状の頂点に向けて螺旋状に伸びる複数の板ばね要素から構成されている。図１に示した操作入力装置１の板ばね５０は、２つの板ばね要素から構成されている。各板ばね要素は、その錐体形状の底面の対向する位置から延びている。これにより、突起部５５が安定して保持されるとともに、板ばね５０が安定的に弾性変形する。また、これらの安定化をさらに図るため、板ばね５０の各板ばね要素は、その錐体形状の底面に接続されている一端に対して反対側の他端で、保持部５１を両側から挟むように、互いに対向する位置で保持部５１を支持している。
【００２３】
スライドキー３０は、板状の下側スライド支持部１０の上側の面であるスライド面１０ｂに沿ってＸＹ平面内の各方向に自在にスライドする。スライド面１０ｂは、低背化の点で、ＸＹ平面に平行な平面であることが好ましい。下ケース４０に収容される下側スライド支持部１０の中央部には、板ばね５０が貫通する孔１０ａが形成されている。
【００２４】
スライドキー３０は、操作者の力が作用しうる突出部３０ａを有する操作部である。スライドキー３０は、操作者の力が突出部３０ａに作用することにより、ＸＹ平面内を変位する変位部材である。スライドキー３０は、下側スライド支持部１０と上側スライド支持部２０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。操作者の力が突出部３０ａに作用されていない待機状態（初期状態）でのスライドキー３０の位置を待機位置（初期位置、又は中立位置とも称する）として、下側スライド支持部１０と上側スライド支持部２０は、操作者の力が突出部３０ａに作用することによって、その待機位置からＸＹ平面に平行な方向に移動できるように支持する。上側スライド支持部２０は、下ケース４０に固定されているが、下側スライド支持部１０に固定されていてもよい。
【００２５】
上側スライド支持部２０の中央部には、突出部３０ａが貫通する孔２０ａが形成されている。下側スライド支持部１０の貫通孔１０ａ及び上側スライド支持部２０の貫通孔２０ａの内径は、スライドキー３０の円形のスライド板３０ｂの外径に比べて小さい。これによって、スライドキー３０のスライド板３０ｂを、下側スライド支持部１０と上側スライド支持部２０との間に挟んで、ＸＹ平面に平行なスライド方向に変位可能に支持することができる。また、ほこりなどの異物が操作入力装置１の内部に入ることを防止することができる。突出部３０ａが貫通孔２０ａから突出するように、突出部３０ａがスライドキー３０のスライド板３０ｂに形成されている。これによって、操作者がスライドキー３０をスライド方向に操作しやすくなる。
【００２６】
図２は、操作入力を受けていない初期状態を示しており、図４は、操作入力を受けることにより、スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。Ｘ（−）方向は、ＸＹ平面上でＸ（＋）方向に対して１８０°反対向きの方向であり、Ｙ（−）方向は、ＸＹ平面上でＹ（＋）方向に対して１８０°反対向きの方向である。Ｘ（＋）方向はＸ軸正側方向に相当し、Ｘ（−）方向はＸ軸負側方向に相当し、Ｙ（＋）方向はＹ軸正側方向に相当し、Ｙ（−）方向はＹ軸負側方向に相当する。スライドキー３０は、ＸＹ平面内の各方向を自在にスライドする。
【００２７】
図２に示されるように、スライドキー３０の突出部３０ａ及び突起部５５の初期状態での位置（初期位置、又は中立位置とも称する）が、ＸＹ平面の原点を通るＺ軸上に存在するように、板ばね５０によって付勢された状態で支持されている。初期状態での突出部３０ａの軸は、Ｚ軸上に存在する。また、初期状態での突起部５５は、スライドキー３０の凹部３１の凹部頂点３１ａに付勢して当接している。
【００２８】
一方、図４のように、スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドすることにより、突起部５５が凹面３１ｂによって、Ｘ（−）方向に垂直な下方に押し下げられる。すなわち、スライドキー３０のスライドに伴って、突起部５５は凹部３１ｂとの当接位置を自転して変えながら押し下がる。突起部５５は、スライドキー３０がスライドしても、Ｚ方向の位置は変化するが、ＸＹ方向の位置が変化しないように支持されている。スライドキー３０のスライド量が増えるにつれて突起部５５の押し下げ量が増え、突起部５５の押し下げ量が増えるにつれて、板ばね５０の収縮量も増加する。そして、スライドキー３０に与える操作荷重を解除すると、Ｚ方向に縮んだ板ばね５０の弾性力による作用によって、突起部５５が凹面３１ｂとの当接位置を変えながら自転して押し上がり、Ｘ（−）方向に移動したスライドキー３０の位置は、初期位置に戻る。スライドキー３０をＸＹ平面３６０°内の他の方向にスライドした場合も同様に考えることができる。
【００２９】
このように、操作入力装置１は、スライドキー３０のスライド方向と板ばね５０の収縮方向は互いに直交するように構成されているので、スライドキー３０のスライド量の確保が容易である。
【００３０】
なお、突起部５５は、操作入力装置１のように球体でもよいが、図５に示した操作入力装置２のように、球体でなくてもよい。図５は、本発明の第２の実施形態である操作入力装置２の断面図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。操作入力装置２のスライドキー３０の凹面３１ｂに当接し得る突起部５６の当接面は、側面が曲面で形成された円錐形状である。図６は、突起部５６の斜視図である。突起部５６は、円柱状部材の上部が、凹面３１ｂと当接可能なように円錐形状に形成されたものである。
【００３１】
また、スライドキー３０の凹面３１ｂに付勢された状態で当接する突起部は、操作入力装置１の突起部５５や操作入力装置２の突起部５６のように、板ばね５０と別体で構成されてもよいが、図７，８に示した操作入力装置３の突起部５７のように、板ばね５０と一体で構成されてもよい。図７は、本発明の第３の実施形態である操作入力装置３の分解斜視図である。図８は、操作入力装置３の断面図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。突起部５７は、一端が固定された板ばね５０の他端を絞り加工することにより形成される。凹面３１ｂと当接する突起部５７の当接面は、例えば、球面上に形成される。これにより、耐摩耗性が向上する。
【００３２】
また、錐体の側面に沿うように螺旋状（渦巻状）に伸びる板ばねは、操作入力装置１等の板ばね５０に限らず、図９〜図２５に示されるような螺旋形状を有する板ばね５２でもよい。図９〜２５には、上側に上面視図が示され、下側に側面図が示される。板ばね５２は、一端が環状部５３に接続され、他端が環状部５３の中心部の上方に位置する保持部５１に接続される弾性部材である。環状部５３は、板ばね５２によって側面が形成される略円錐形状の底面の外周部に相当する。
【００３３】
図９〜図１９は、環状部５３から保持部５１に向けての延伸途中で２つの直線部に挟まれて所定の折れ曲がり角度で折れ曲がる屈曲部を備える複数の板ばね要素から構成される板ばね５２の構造例を示している。図２０，２１は、曲線部によって形成された複数の板ばね要素から構成される板ばね５２の構造例を示している。図２２〜図２５は、屈曲部が直線部と曲線部によって形成された複数の板ばね要素から構成される板ばね５２の構造例を示している。図２２〜２５において、直線部は略円錐形状の頂点方向（保持部５１の方向）に該円錐形状の側面に沿って延伸する部分であり、曲線部は該円錐形状の側面の円周方向に延伸する部分である。
【００３４】
なお、図１９〜２５における「直線部」及び「曲線部」は、板ばね５２を上方（Ｚ軸方向）から投影したときの形状を表す用語で表現している。したがって、図１９〜２５における「直線部」が、文字通り「直線部」であるとは限らず、略錐体形状の頂点方向に該錐体形状の側面に沿うような曲面で形成されていてもよい。
【００３５】
板ばねが錐体の側面に沿うように螺旋状に伸びる構造を有することにより、ばね設計の自由度が向上し、より広範な変形量や復元力を持たせることができる。また、ばねの応力を低減させることができるため、耐久性が向上する。特に、上述のように屈曲部を設けることによって、屈曲部を設けずに錐体の頂点部に向けて伸ばす構造に比べて、板ばね要素の長さを長くすることができるため（稼ぐことができるため）、ばねの応力が更に低減し、耐久性が向上する。
【００３６】
また、スライドキー３０の凹部３１の凹面は、図２６に示されるような円錐凹形状に限らず、図２７に示されるような略四角錐形状でもよい。凹部３１の凹面を略四角錐形状などの多角錐形状にすることによって、スライドキー３０の操作方向の違いによって、スライドキー３０をスライドさせるのに必要な操作荷重を変えることができる。すなわち、「スライドキー３０の初期状態での位置（初期位置）を起点に、凹部３１の凹面を形成する多角錐の複数の側面のうち隣り合う２つの側面に挟まれた辺に沿って突起部５５等が相対的にスライドする方向に、スライドキー３０をスライドさせるのに必要な操作荷重」と、「スライドキー３０の初期位置を起点に、該隣り合う２つの側面に挟まれた辺以外の方向に突起部５５等がその凹面に沿って相対的にスライドする方向に、スライドキー３０をスライドさせるのに必要な操作荷重」とが、互いに異なるようにすることができる。
【００３７】
例えば、略四角錐形状では、上下左右４方向への操作荷重と上下左右４方向に挟まれた斜め４方向への操作荷重を異なるようにすることができる。つまり、Ｘ（＋），Ｘ（−），Ｙ（＋），Ｙ（−）の各ＸＹ軸の４方向に操作したときの感覚とそれら各方向に挟まれた斜め４方向に操作したときの感覚とを変えることができる。
【００３８】
このように、スライドキー３０の操作方向の違いによって、操作者がスライドキー３０をスライドさせるのに必要な操作荷重を変えることができるので、操作方向に応じて操作者の操作感触を変えることができる。
【００３９】
また、凹部頂点部から下方に向けて開口部が次第に広がる凹部３１の凹面は、略円錐形状や略四角錐形状に限らず、図２８に示されるように、略ホーン形状（略ラッパ形状）でもよいし、図２９に示されるように、略半球形状でもよいし、それらの形状を組み合わせた３次元形状でもよい。図２８の場合、スライドキー３０の中心部（初期位置）への復帰力は、凹面の傾斜が急になる中心部に近づくほど強く、突起部５５等が中心部から外周部に向けて相対的にスライドするに従って弱くなる。図２９の場合、スライドキー３０の中心部への復帰力は、凹面の傾斜が緩やかになる中心部に近づくほど弱く、突起部５５等が中心部から外周部に向けて相対的にスライドするに従って強くなる。
【００４０】
さらに、凹部３１の凹面に線状突起などの段差を設けてもよい。図３０は、スライドキー３０の凹部３１の凹面に同心円状に線状突起が設けられた構造例である。図３１は、線状突起３２がスライドキー３０の凹面３１ｂに設けられた操作入力装置１の断面図である。このような段差を凹面に設けることによって、突起部５５がその段差を乗り越える時に、スライドキー３０をスライド操作する操作者にクリック感を与えることができる。
【００４１】
このように、凹面の形態に応じて、スライドキー３０のスライドに伴う荷重変化曲線を自由に設定することができる。つまり、操作者のスライド操作に伴う操作感を自由に設定できる。
【００４２】
図３２は、本発明の第４の実施形態である操作入力装置４の分解斜視図である。図３３は、操作入力装置４の断面図である。図３４は、操作入力装置４の全体斜視図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
【００４３】
下ケース６０は、スライドキー３０が配置される配置面６０ｂを有する基部である。スライドキー３０は、配置面６０ｂに沿って各方向自在にスライドする。下ケース６０は、樹脂製でもよいし、鉄やアルミニウムなどの金属製でもよい。
【００４４】
スライドキー３０は、下ケース６０と上ケース７０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。スライドキー３０のスライド板の上面に上ケース７０の下面が接し、スライドキー３０のスライド板の下面に下ケース６０の配置面６０ｂが接することによって、スライドキー３０を、下ケース６０と上ケース７０との間に挟んで、ＸＹ平面に平行な方向に変位可能に支持することができる。突出部３０ａは、上ケース７０の中央部に形成された孔７０ａを貫通し、上ケース７０に収容されたＸＹ変位分離機構（詳細は後述）も貫通し、上カバー１００に形成された孔１００ａを貫通して、上カバー１００の上面から露出する。下カバー８０は、上ケース７０と下ケース６０を挟んで固定する。また、操作者の操作性を向上させるため、突出部３０ａの上部には、操作者の接触面が曲面で形成された接触部（不図示）が取り付けられてもよい。
【００４５】
また、図３３に示されるように、板ばね５４の一端が固定される環状部５３が、凹面３１ｂに突起部５５が付勢して当接した状態で、スライドキー３０をスライド可能に支持する支持部材である下ケース６０に下カバー８０によって固定される。これにより、板ばね５４が図１のように他の部品と一体構成ではなく単独部品であっても、板ばね５４を下ケース６０に容易に取り付けることができる。
【００４６】
ＸＹ変位分離機構は、Ｙ方向に変位自在に取り付けられたＹ方向変位部７１と、Ｘ方向に変位自在に取り付けられたＸ方向変位部７２と、ストッパー７３とを備える。Ｘ方向に延在するＹ方向変位部７１の上側に、Ｙ方向に延在するＸ方向変位部７２が配置され、Ｘ方向変位部７２の上側に、Ｙ方向に延在するストッパー７３が配置されている。スライドキー３０の突出部３０ａは、Ｙ方向変位部７１の中央部にＸ方向に形成されたスライド溝７１ａと、Ｘ方向変位部７２の中央部にＹ方向に形成されたスライド溝７２ａと、ストッパー７３の中央部にＸ方向に形成されたスライド溝７３ａとを貫通する。突出部３０ａがＸＹ変位分離機構をこのように貫通することにより、スライドキー３０のＸＹ平面上でのスライド方向とスライド量を、Ｘ方向の変位量とＹ方向の変位量として取り出すことができる。
【００４７】
スライドキー３０の動きは操作入力に応じて変化するので、スライドキー３０の動きを検知することによって、スライドキー３０の動きに対応した操作入力を検出することができる。操作入力の検出によって、検出された操作入力に応じた操作内容を所定のコンピュータに把握させることができる。
【００４８】
図３５は、上ケース７０に収容されたＸＹスライド機構の斜視図である。図３６は、スライドキー３０の動きを検知する検知部９０の構成図である。検知部９０は、Ｙ方向変位部７１（図３５参照）の下面に配置された接触端子９５と、接触端子９５に接触可能な位置に設けられたＹ方向に並走する２本の導体パターン９１，９２と、Ｘ方向変位部７２（図３５参照）の下面に配置された接触端子９６と、接触端子９６に接触可能な位置に設けられたＸ方向に並走する２本導体パターン９３，９４とを備えている。導体パターン９１〜９４は、フレキシブル基板などの基板に形成されるとよい。
【００４９】
導体パターン９１には抵抗膜９１ｂが更に形成され、導体パターン９３には抵抗膜９３ｂが更に形成されている。また、導体パターン９１の一端に電極９１ａが形成され、導体パターン９２の一端に電極９２ａが形成される。同様に、導体パターン９３の一端に電極９３ａが形成され、導体パターン９４の一端に電極９４ａが形成される。
【００５０】
スライドキー３０のＹ方向へのスライド移動に連動して接触端子９５が導体パターン９１と９２に接触しながら同じＹ方向の向きにスライド移動するので、電極９１ａと電極９２ａとの間の抵抗値を検出することによって、スライドキー３０のＹ方向の変位量を検出することができる。同様に、スライドキー３０のＸ方向へのスライド移動に連動して接触端子９６が導体パターン９３と９４に接触しながら同じＸ方向の向きにスライド移動するので、電極９３ａと電極９４ａとの間の抵抗値を検出することによって、スライドキー３０のＸ方向の変位量を検出することができる。これらの抵抗値の検出手段は、操作入力装置４の外部装置に備えられてもよいし、操作入力装置４の内部に備えられてもよい。
【００５１】
したがって、スライドキー３０のＸＹ平面上の位置を検知することができるので、スライドキー３０を操作した操作者が意図した操作内容を、所定のコンピュータに把握させることができる。
【００５２】
また、操作入力装置４の場合、図３７，３８に示されるスライドキー３０と板ばね５４と突起部５５と下ケース６０などから構成される「キー戻り機構」は、図３５，３６に示される検知部９０とＸＹ変位分離機構から構成される「センサ機構」の下部に位置しているため、センサ機構に接触せずに上下方向に貫通する突出部３０ａを介して大きな上下方向の荷重がスライドキー３０に付加されても、センサ機構に荷重が加わることを抑えることができる。なお、キー戻り機構とセンサ機構との位置関係は、操作入力装置４の場合に対して上下逆でもよい。
【００５３】
また、操作入力装置４は、スライドキー３０の移動に伴って変化する抵抗値を検出することによってスライドキー３０の動きを検知するものであったが、スライドキー３０の動きを検知する検知方法は、上述の方法に限らない。例えば、スライドキー３０の移動に伴って変化する電界強度をホール素子やＭＲ素子などの磁気センサによって検知することによって、スライドキー３０の動きを検知してもよいし、スライドキー３０の移動に伴って変化する静電容量を検出することによって、スライドキー３０の動きを検知してもよい。
【００５４】
図３９は、螺旋形状を有する板ばね５４の上面視図である。図４０は、板ばね５４の側面図である。板ばね５４は、スライドキー３０の凹部の中で応力を効率良く緩和し、ストロークがＺ方向で最大でとれるように、螺旋形状で且つ円錐を成している。
【００５５】
図４１は、本発明の第５の実施形態である操作入力装置５の分解斜視図である。図４２は、操作入力装置５の断面図である。図４３は、操作入力装置５の全体斜視図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。操作入力装置５は、ヨークを使用した磁気回路で構成され、第１のヨーク１３０、第２のヨーク１４０、第３のヨーク１５０とを備える。第１のヨーク１３０は、第３のヨーク１５０の上側に配置され、第２のヨーク１４０は、第３のヨーク１５０の下側に配置される。第３のヨーク１５０は、突起部５５が板ばね５４の弾性力によって初期荷重を伴って押し当てられている。
【００５６】
第２のヨーク１４０は、第３のヨーク１５０が配置される配置面１４０ｂを有する基部である。第３のヨーク１５０は、配置面１４０ｂに沿って各方向自在にスライドする。第２のヨーク１４０の中央部には、板ばね５４が貫通する孔１４０ａが形成されている。
【００５７】
第３のヨーク１５０は、第２のヨーク１４０と第１のヨーク１３０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。第３のヨーク１５０のスライド板の上面に第１のヨーク１３０の下面が接し、第３のヨーク１５０のスライド板の下面に第２のヨーク１４０の配置面１４０ｂが接することによって、第３のヨーク１５０を、第２のヨーク１４０と第１のヨーク１３０との間に挟んで、ＸＹ平面に平行な方向に変位可能に支持することができる。第３のヨーク１５０に設けられた突出部１５０ａは、第１のヨーク１３０の中央部に形成された孔１３０ａを貫通して、第１のヨーク１３０の上面から露出する。
【００５８】
Ｚ方向に対向する第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０の間に、複数のコイルが、円周方向に配置されている。操作入力装置５の場合、４つのコイル１１１〜１１４が円周方向で等間隔に、第３のヨーク１５０のスライド板の外側に配置されている。
【００５９】
コイル１１１〜１１４は、原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に並べられている。コイル１１１〜１１４は、操作者の力のベクトルを算出しやすくするという点で、その円周方向に等間隔に配置されることが好ましい。各コイルが互いに同特性の場合、隣接する２つのコイルの重心間の距離が等しければよい。コイル１１１〜１１４は、Ｘ（＋），Ｘ（−），Ｙ（＋），Ｙ（−）の４方向に同心円状に９０°毎に配置されている。
【００６０】
第３のヨーク１５０は、原点Ｏを通るＺ軸上に配置されている。第３のヨーク１５０の下面には、略円錐形状の側面を有する凹部３１が形成されている。
【００６１】
第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０と第３のヨーク１５０は、文字通り、ヨークの役目を果たす。したがって、第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０と第３のヨーク１５０は、比透磁率が１よりも高い材質であればよい。例えば、比透磁率は１．００１以上あると好適であり、具体的には、鋼板（比透磁率５０００）などが好ましい。各コイルを貫くコアそれぞれは（すなわち、コア１２１〜１２４は）、樹脂でも鉄でもフェライトでもよく、無くてもよい。
【００６２】
操作入力装置５は、コイル１１１〜１１４の少なくともいずれか一つのインダクタンスの変化により生じた出力信号を所定の操作入力検出装置に出力するための出力部を備える。この出力部は、コイルの端部に電気的に接続される。出力部は、コイルに生じたインダクタンスの変化をコイル毎に検知できるように、コイル毎に設けられる。例えば、この出力部として、各コイルの一端に接続された配線及び該配線に接続された端子が設けられるとよい。
【００６３】
例えば、インダクタンスのＸ方向成分の変化量は、Ｘ（＋）方向に配置されたコイル１１１のインダクタンスの変化量とＸ（−）方向に配置されたコイル１１３のインダクタンスの変化量との差であるＸ方向差分値に基づいて、検知される。インダクタンスＹ方向成分の変化量についても、同様に、Ｙ（＋）方向に配置されたコイル１１２のインダクタンスの変化量とＹ（−）方向に配置されたコイル１１４のインダクタンスの変化量との差であるＹ方向差分値に基づいて、検知される。インダクタンスのＸ方向成分とＹ方向成分の変化量が検知されることによって、第３のヨーク１５０の位置が検出される。
【００６４】
もちろん、Ｘ軸方向を、コイル１１１とコイル１１３を結ぶ直線方向に対してＸＹ平面内で４５°ずらした方向に定義し、Ｙ軸方向を、コイル１１２とコイル１１４を結ぶ直線方向に対してＸＹ平面内で同じ向きに４５°ずらした方向に定義してもよい。
【００６５】
図４４は、本発明の第６の実施形態である操作入力装置６の分解斜視図である。図４５は、操作入力装置６の断面図である。図４６は、スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。上述の実施形態の板ばね（例えば、第１の実施形態の板ばね５０）は、スライドキー３０等のスライド部材が初期位置に位置した状態で、突起部の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から該頂点に向けて螺旋状に伸びている弾性部材である。これに対し、第６の実施形態の操作入力装置６の板ばね５８は、図４６に示されるように、スライドキー３０等のスライド部材が該初期位置からスライドした位置に位置した状態で、スライド部材の凹面３１ｂに当接した突起部の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から該頂点に向けて螺旋状に伸びている弾性部材である。
【００６６】
このような構成を有する操作入力装置６は、スライドキー３０がスライドし得るスライド方向に板ばね５８が配設されてなく、スライドキー３０のスライド方向に対して板ばね５８の伸縮方向が垂直なため、板ばね５８の存在によってスライドキー３０のスライド量が制限されにくく、スライドキー３０の長ストローク化が可能となる。
【００６７】
例えば、図４６のように、スライドキー３０をＸＹ平面上のＸ（−）方向にスライドさせると、凹面３１ｂから突起部５５を介して力を受けた板ばね５８はＸＹ平面に対して下向きの法線方向に伸長する。したがって、板ばね５８の伸長方向がスライドキー３０のスライド方向に対して垂直であるので、スライドキー３０がスライド可能なスライド量を容易に且つ大きく確保することができる。
【００６８】
また、板ばね５０が、操作入力を受けていない初期状態で渦巻状に曲がった形状であることにより、ばね設計の自由度が向上するため、より広範な変形量や復元力をばねに持たせることができる。また、渦巻状にすることにより、ばね長が長くなって、ばねに生じる応力を低減させることができるので、耐久性が向上する。
【００６９】
操作入力装置１は、図４４〜４６に示されるように、下ケース４１と、板ばね５８と、突起部５５と、突起部５５が板ばね５８の弾性力によって初期荷重を伴って又は伴わずに押し当てられているスライドキー３０と、スライドキー３０の下側に配置される下側スライド支持部１１と、スライドキー３０の上側に配置される上側スライド支持部２０とを備える。突起部５５がスライドキー３０の下面に形成された凹部頂点３１ａに板ばね５８によって押し当てられることにより、スライドキー３０が初期位置に保持される。スライドキー３０が操作者の力によってスライド移動した場合、板ばね５８は、凹面３１ｂとの作用により、スライドキー３０のスライド方向とは垂直をなす方向に伸びる。その伸びによって発生した復帰力を利用してスライドキー３０を初期位置（原点）に復帰させる原点復帰機構が実現されている。
【００７０】
下ケース４１は、下側スライド支持部１１を収容して固定する基部である。下ケース４１の中央部には、貫通孔４１ａが設けられている。貫通孔４１ａによって、下方に伸長した板ばね５８が下ケース４１に接触することを防いだり、板ばね５８が伸長可能な最大ストローク長を長くしたりすることができる。また、貫通孔４１ａは、外部機器と接続するための配線を通す孔として使用してもよい。
【００７１】
また、突起部５５を凹部頂点３１ａ又は凹面３１ｂに当接した位置に保持する保持部５９が、板ばね５８によって形成された渦巻きの中央部に形成される。保持部５９は、球状の突起部５５が該渦巻きの中央部に回転可能に位置決めされるように形成された凹部を有している。保持部５９は、一端が環状部５３に固定された板ばね５８の他端に接続されることにより、板ばね５８に支持されている。
【００７２】
板ばね５８は、荷重が付与されていない状態で、突起部５５の位置を中心とする略平板形状の板面を形成するように、該平板形状の外周部（すなわち、環状部５３）から該中心に向けて渦巻状に伸びた構造を有している（図４７参照）。板ばね５８は、その平板形状の外周部の互いに異なる箇所からその平板形状の中心に向けて渦巻状に伸びる複数の板ばね要素から構成されている。図４７に示した操作入力装置６の板ばね５８は、４つの板ばね要素から構成されている。各板ばね要素は、その平板形状の外周部の対向する位置から延びている。これにより、突起部５５が安定して保持されるとともに、板ばね５８が安定的に弾性変形する。また、これらの安定化をさらに図るため、板ばね５８の各板ばね要素は、その平板形状の外周部に接続されている一端に対して反対側の他端で、保持部５９を両側から挟むように、互いに対向する位置で保持部５９を支持している。
【００７３】
板ばね５８は、図４４〜４６に示されるように、上下方向に伸縮可能に、下側スライド支持部１１の中央部に形成されたフランジ１１ｂによって支持される。
【００７４】
スライドキー３０は、板状の下側スライド支持部１１の上側の面であるスライド面１１ｃに沿ってＸＹ平面内の各方向に自在にスライドする。スライド面１１ｃは、低背化の点で、ＸＹ平面に平行な平面であることが好ましい。下ケース４１に収容される下側スライド支持部１１の中央部には、板ばね５８が貫通する孔１１ａが形成されている。
【００７５】
スライドキー３０は、操作者の力が作用しうる突出部３０ａを有する操作部である。スライドキー３０は、操作者の力が突出部３０ａに作用することにより、ＸＹ平面内を変位する変位部材である。スライドキー３０は、下側スライド支持部１１と上側スライド支持部２０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。
【００７６】
図４５に示されるように、スライドキー３０の突出部３０ａ及び突起部５５の初期状態での位置（初期位置、又は中立位置とも称する）が、ＸＹ平面の原点を通るＺ軸上に存在するように、板ばね５８によって付勢された状態で又は付勢されていない状態で支持されている。初期状態での突出部３０ａの軸は、Ｚ軸上に存在する。また、初期状態での突起部５５は、スライドキー３０の凹部３１の凹部頂点３１ａに付勢して又は付勢せずに当接している。
【００７７】
一方、図４６のように、スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドすることにより、突起部５５が凹面３１ｂによって、Ｘ（−）方向に垂直な下方に押し下げられる。すなわち、スライドキー３０のスライドに伴って、突起部５５は凹部３１ｂとの当接位置を自転して変えながら押し下がる。突起部５５は、スライドキー３０がスライドしても、Ｚ方向の位置は変化するが、ＸＹ方向の位置が変化しないように支持されている。スライドキー３０のスライド量が増えるにつれて突起部５５の押し下げ量が増え、突起部５５の押し下げ量が増えるにつれて、板ばね５８の伸長量も増加する。そして、スライドキー３０に与える操作荷重を解除すると、Ｚ方向に伸びた板ばね５８の弾性力による作用によって、突起部５５が凹面３１ｂとの当接位置を変えながら自転して押し上がり、Ｘ（−）方向に移動したスライドキー３０の位置は、初期位置に戻る。スライドキー３０をＸＹ平面３６０°内の他の方向にスライドした場合も同様に考えることができる。
【００７８】
このように、操作入力装置６は、スライドキー３０のスライド方向と板ばね５８の伸長方向は互いに直交するように構成されているので、スライドキー３０のスライド量の確保が容易である。
【００７９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。また、上述の複数の実施形態それぞれの一部を組み合わせて構成された別の実施形態も考えられ得る。
【００８０】
また、操作入力装置は、手指に限らず、手のひらで操作するものあってもよい。また、足指や足の裏で操作するものであってもよい。また、操作者が触れる面は、平面でも、凹面でも、凸面でもよい。
【００８１】
また、図９〜図２５に示した板ばね５２は、荷重が付与されていない状態で略錐体形状の側面を成すように伸びるものであったが、図４７のように、荷重が付与されていない状態で略円板形状の板面を成すように伸びるものであってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１，２，３，４，５ 操作入力装置
１０，１１ 下側スライド支持部
２０ 上側スライド支持部
３０ スライド部材（スライドキー）
３０ａ 突出部
３０ｂ スライド板
３１ 凹部
３１ａ 凹部頂点
３１ｂ 凹面
３２ 線状突起
４０，４１ 下ケース
５０，５２，５４，５８ 弾性部材（板バネ）
５１，５９ 保持部
５３ 環状部
５５，５６，５７ 突起部
６０ 下ケース
７０ 上ケース
８０ 下カバー
９１〜９４ 導体パターン
９１ａ〜９４ａ 電極
９１ｂ，９３ｂ 抵抗膜
９５，９６ 接触端子
１００ 上カバー
１１１〜１１４ コイル
１２１〜１２４ コア
１３０ 第１のヨーク
１４０ 第２のヨーク
１５０ 第３のヨーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作入力を受ける操作入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スライド操作可能な可動部材のスライド操作を解除すると、両端部同士が接続された無端状のコイルバネの付勢力で可動部材が初期位置に自動復帰する座標入力装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、付勢部材にスライド部材が嵌め込み保持された状態で、スライド部材が非操作状態であればスライド部材は中立位置に保持され、スライド部材を導電体が形成された方向に操作すると導電体と電極が接触して導通状態に達するように構成されているスライド操作式スイッチが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００３】
なお、スライド操作式スイッチが記載された刊行物として、例えば特許文献３，４なども存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２９２１０３号
【特許文献２】特許第３６５２２３４号
【特許文献３】特開２００６−１００１８８号公報
【特許文献４】特開２００７−３１１１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、コイルバネと可動部材が同一平面に配設されているため、可動部材のスライド量がコイルバネの体積分によって減じてしまう。また、特許文献２に開示された従来技術では、弾性部材の撓み方向（ＸＹ平面に平行な方向）がスライド部材のスライド方向と同一のため、スライド部材のスライド量が弾性部材の弾性限界又は圧縮限界によって減じてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、操作入力を受けることによりスライドするスライド部材のスライド量が制限されにくい、操作入力装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力装置は、
操作入力を受けることによりスライドするスライド部材と、
前記スライド部材の下方に配置された板ばねと、
前記スライド部材の下面に形成された凹面に前記板ばねの付勢力によって当接する突起部とを備える、操作入力装置であって、
前記板ばねが、前記突起部の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から前記頂点に向けて螺旋状に伸びていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、操作入力を受けることによりスライドするスライド部材のスライド量が制限されにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態である操作入力装置１の分解斜視図である。
【図２】操作入力装置１の断面図である。
【図３】操作入力装置１（２，３）の全体斜視図である。
【図４】スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。
【図５】本発明の第２の実施形態である操作入力装置２の断面図である。
【図６】突起部５６の斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態である操作入力装置３の分解斜視図である。
【図８】操作入力装置３の断面図である。
【図９】２つの板ばね要素が９０°の屈曲部をそれぞれ１箇所有する構造例である。
【図１０】３つの板ばね要素が９０°の屈曲部をそれぞれ１箇所有する構造例である。
【図１１】４つの板ばね要素が９０°の屈曲部をそれぞれ１箇所有する構造例である。
【図１２】６つの板ばね要素が９０°の屈曲部をそれぞれ１箇所有する構造例である。
【図１３】２つの板ばね要素が１３５°の屈曲部をそれぞれ２箇所有する構造例である。
【図１４】３つの板ばね要素が１３５°の屈曲部をそれぞれ２箇所有する構造例である。
【図１５】４つの板ばね要素が１３５°の屈曲部をそれぞれ２箇所有する構造例である。
【図１６】６つの板ばね要素が１３５°の屈曲部をそれぞれ２箇所有する構造例である。
【図１７】４つの板ばね要素が９０°の屈曲部をそれぞれ２箇所有する構造例である。
【図１８】４つの板ばね要素が７０°の屈曲部をそれぞれ１箇所有する構造例である。
【図１９】８つの板ばね要素が１３５°の屈曲部をそれぞれ３箇所有する構造例である。
【図２０】曲線状の板ばね要素を８つ有する構造例である。
【図２１】曲線状の板ばね要素を３つ有する構造例である。
【図２２】１つの板ばね要素が直線部と曲線部に挟まれて形成された屈曲部を有する構造例である。
【図２３】２つの板ばね要素が直線部と曲線部に挟まれて形成された屈曲部を有する構造例である。
【図２４】３つの板ばね要素が直線部と曲線部に挟まれて形成された屈曲部を有する構造例である。
【図２５】４つの板ばね要素が直線部と曲線部に挟まれて形成された屈曲部を有する構造例である。
【図２６】スライドキー３０の凹部３１が円錐凹形状の構造例である。
【図２７】スライドキー３０の凹部３１が四角錐凹形状の構造例である。
【図２８】スライドキー３０の凹部３１が、略ホーン形状の構造例である。
【図２９】スライドキー３０の凹部３１が、略半球形状の構造例である。
【図３０】スライドキー３０の凹部３１の凹面に同心円状に線状突起が設けられた構造例である。
【図３１】線状突起３２がスライドキー３０の凹面３１ｂに設けられた操作入力装置１の断面図である。
【図３２】本発明の第４の実施形態である操作入力装置４の分解斜視図である。
【図３３】操作入力装置４の断面図である。
【図３４】操作入力装置４の全体斜視図である。
【図３５】上ケース７０に収容されたＸＹスライド機構の斜視図である。
【図３６】スライドキー３０の動きを検知する検知部９０の構成図である。
【図３７】スライドキー３０が下ケース６０に取り付けられた状態を示した斜視図である。
【図３８】板ばね５４が下ケース６０に下カバー８０によって固定された状態を示した斜視図である。
【図３９】板ばね５４の上面視図である。
【図４０】板ばね５４の側面図である。
【図４１】本発明の第５の実施形態である操作入力装置５の分解斜視図である。
【図４２】操作入力装置５の断面図である。
【図４３】操作入力装置５の全体斜視図である。
【図４４】本発明の第６の実施形態である操作入力装置６の分解斜視図である。
【図４５】操作入力装置６の断面図である。
【図４６】スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。
【図４７】４つの板ばね要素が直線部と曲線部に挟まれて形成された屈曲部を有する構造例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。本発明の一実施形態である操作入力装置は、操作者の手指等による力を受けて、その受けた力に応じた出力信号を出力する操作インターフェイスである。その出力信号に基づいて操作者による操作入力が検出される。操作入力の検出によって、操作入力に応じた操作内容をコンピュータに把握させることができる。
【００１１】
例えば、家庭用又は携帯可能なゲーム機、携帯電話や音楽プレーヤーなどの携帯端末、パーソナルコンピュータ、電化製品などの電子機器に備えられるディスプレイの画面上の表示物（例えば、カーソルやポインタなどの指示表示や、キャラクターなど）を、操作者が意図した操作内容に従って、移動させることができる。また、操作者が所定の操作入力を与えることにより、その操作入力に対応する電子機器の所望の機能を発揮させることができる。
【００１２】
以下、本発明の実施形態である操作入力装置の具体例について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態である操作入力装置１の分解斜視図である。図２は、操作入力装置１の断面図である。図３は、操作入力装置１の全体斜視図である。
【００１４】
操作入力装置１は、スライドキー３０と、螺旋状の板ばね５０と、突起部５５とを備える。スライドキー３０は、操作荷重を操作入力として受けることにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸によって定まる直交座標系のＸＹ平面に平行な基準面に沿ってスライド可能なスライド部材である。板ばね５０は、スライドキー３０の下方に配置された弾性部材である。突起部５５は、スライドキー３０の下面に形成された凹部３１の凹面３１ｂに板ばね５０の付勢力によって当接する球状部材（典型的には、球体）である。そして、板ばね５０は、図１，２に示されるように、突起部５５の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から該頂点に向けて螺旋状に伸びている。
【００１５】
このような構成を有する操作入力装置１は、スライドキー３０がスライドし得るスライド方向に板ばね５０が配設されてなく、スライドキー３０のスライド動作に対して板ばね５０の撓み方向（収縮方向）が垂直になるため、板ばね５０の存在によってスライドキー３０のスライド量が制限されにくく、スライドキー３０の長ストローク化が可能となる。
【００１６】
例えば、図４のように、スライドキー３０をＸＹ平面上のＸ（−）方向にスライドさせると、凹面３１ｂから突起部５５を介して力を受けた板ばね５０はＸＹ平面に対して下向きの法線方向に縮む。したがって、板ばね５０の収縮方向がスライドキー３０のスライド方向に対して垂直であるので、スライドキー３０がスライド可能なスライド量を容易に且つ大きく確保することができる。
【００１７】
また、板ばね５０が、底面から頂点に向かう略錐体形状の螺旋構造を有しているため、下向きの力を受けたとき、頂点部が螺旋に囲まれた中心部を下方に移動するので、円柱状のコイルスプリングに比べて、底面から頂点部までの高さを低くできる。また、板ばね５０が螺旋状に曲がった形状であることにより、ばね設計の自由度が向上するため、より広範な変形量や復元力をばねに持たせることができる。また、螺旋状にすることにより、ばね長が長くなって、ばねに生じる応力を低減させることができるので、耐久性が向上する。
【００１８】
また、スライドキー３０の凹面３１ｂと当接しうる突起部５５の当接部が曲面（典型的には、球面）であれば、スライドキー３０が突起部５５を介してスライドする時の摩擦を低減できる。特に、突起部５５が球体であれば、転がり接触となるので、摩擦抵抗を更に低減することができる。その結果、耐摩耗性が向上し、発熱を抑制できる。また、スライドキー３０と板ばね５０が直接接することなく、スライドキー３０は突起部５５を介してスライドするので、スライドキー３０や板ばね５０の材質を選定する自由度が増す。
【００１９】
次に、操作入力装置１の構成について、より詳細に説明する。操作入力装置１は、図１〜３に示されるように、下ケース４０と、板ばね５０と、突起部５５と、突起部５５が板ばね５０の弾性力によって初期荷重を伴って押し当てられているスライドキー３０と、スライドキー３０の下側に配置される下側スライド支持部１０と、スライドキー３０の上側に配置される上側スライド支持部２０とを備える。突起部５５が板ばね５０の弾性力による初期荷重を伴ってスライドキー３０の凹部頂点３１ａに押し当てられることにより、スライドキー３０が初期位置に保持される。スライドキー３０が操作者の力によってスライド移動した場合、板ばね５０は、凹面３１ｂとの作用により、スライドキー３０のスライド方向とは垂直をなす方向に撓む。その撓みによって発生した復帰力を利用してスライドキー３０を初期位置（原点）に復帰させる原点復帰機構が実現されている。
【００２０】
下ケース４０は、板ばね５０が配置される配置面を有する基部である。当該配置面は、低背化の点で、ＸＹ平面に対して平行であるとよい。板ばね５０は、下ケース４０の一部である当該配置面の中央部をプレス加工にて打ち抜いた後、曲げ加工及び絞り加工によって、成形される。板ばね５０をこのように成形することによって、下ケース４０との一体化が可能となるため、部品点数が減り、部品の組み付け性が向上する。
【００２１】
また、下ケース４０の絞り加工によって、突起部５５を凹部頂点３１ａ又は凹面３１ｂに当接した位置に保持する保持部５１が形成される（図２参照）。保持部５１は、球状の突起部５５が板ばね５０によって形成された略錐体形状の頂点部に回転可能に位置決めされるように、絞り加工によって形成された凹部を有している。すなわち、保持部５１は、突起部５５を凹部に収容する収容部である。保持部５１は、一端が下ケース４０に固定された板ばね５０の他端に接続されることにより、板ばね５０に支持されている。
【００２２】
板ばね５０は、突起部５５の位置を頂点とする略錐体形状の側面を形成するように、該錐体形状の底面から該頂点に向けて螺旋状に伸びた構造を有している。板ばね５０は、その錐体形状の底面の互いに異なる箇所からその錐体形状の頂点に向けて螺旋状に伸びる複数の板ばね要素から構成されている。図１に示した操作入力装置１の板ばね５０は、２つの板ばね要素から構成されている。各板ばね要素は、その錐体形状の底面の対向する位置から延びている。これにより、突起部５５が安定して保持されるとともに、板ばね５０が安定的に弾性変形する。また、これらの安定化をさらに図るため、板ばね５０の各板ばね要素は、その錐体形状の底面に接続されている一端に対して反対側の他端で、保持部５１を両側から挟むように、互いに対向する位置で保持部５１を支持している。
【００２３】
スライドキー３０は、板状の下側スライド支持部１０の上側の面であるスライド面１０ｂに沿ってＸＹ平面内の各方向に自在にスライドする。スライド面１０ｂは、低背化の点で、ＸＹ平面に平行な平面であることが好ましい。下ケース４０に収容される下側スライド支持部１０の中央部には、板ばね５０が貫通する孔１０ａが形成されている。
【００２４】
スライドキー３０は、操作者の力が作用しうる突出部３０ａを有する操作部である。スライドキー３０は、操作者の力が突出部３０ａに作用することにより、ＸＹ平面内を変位する変位部材である。スライドキー３０は、下側スライド支持部１０と上側スライド支持部２０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。操作者の力が突出部３０ａに作用されていない待機状態（初期状態）でのスライドキー３０の位置を待機位置（初期位置、又は中立位置とも称する）として、下側スライド支持部１０と上側スライド支持部２０は、操作者の力が突出部３０ａに作用することによって、その待機位置からＸＹ平面に平行な方向に移動できるように支持する。上側スライド支持部２０は、下ケース４０に固定されているが、下側スライド支持部１０に固定されていてもよい。
【００２５】
上側スライド支持部２０の中央部には、突出部３０ａが貫通する孔２０ａが形成されている。下側スライド支持部１０の貫通孔１０ａ及び上側スライド支持部２０の貫通孔２０ａの内径は、スライドキー３０の円形のスライド板３０ｂの外径に比べて小さい。これによって、スライドキー３０のスライド板３０ｂを、下側スライド支持部１０と上側スライド支持部２０との間に挟んで、ＸＹ平面に平行なスライド方向に変位可能に支持することができる。また、ほこりなどの異物が操作入力装置１の内部に入ることを防止することができる。突出部３０ａが貫通孔２０ａから突出するように、突出部３０ａがスライドキー３０のスライド板３０ｂに形成されている。これによって、操作者がスライドキー３０をスライド方向に操作しやすくなる。
【００２６】
図２は、操作入力を受けていない初期状態を示しており、図４は、操作入力を受けることにより、スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。Ｘ（−）方向は、ＸＹ平面上でＸ（＋）方向に対して１８０°反対向きの方向であり、Ｙ（−）方向は、ＸＹ平面上でＹ（＋）方向に対して１８０°反対向きの方向である。Ｘ（＋）方向はＸ軸正側方向に相当し、Ｘ（−）方向はＸ軸負側方向に相当し、Ｙ（＋）方向はＹ軸正側方向に相当し、Ｙ（−）方向はＹ軸負側方向に相当する。スライドキー３０は、ＸＹ平面内の各方向を自在にスライドする。
【００２７】
図２に示されるように、スライドキー３０の突出部３０ａ及び突起部５５の初期状態での位置（初期位置、又は中立位置とも称する）が、ＸＹ平面の原点を通るＺ軸上に存在するように、板ばね５０によって付勢された状態で支持されている。初期状態での突出部３０ａの軸は、Ｚ軸上に存在する。また、初期状態での突起部５５は、スライドキー３０の凹部３１の凹部頂点３１ａに付勢して当接している。
【００２８】
一方、図４のように、スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドすることにより、突起部５５が凹面３１ｂによって、Ｘ（−）方向に垂直な下方に押し下げられる。すなわち、スライドキー３０のスライドに伴って、突起部５５は凹部３１ｂとの当接位置を自転して変えながら押し下がる。突起部５５は、スライドキー３０がスライドしても、Ｚ方向の位置は変化するが、ＸＹ方向の位置が変化しないように支持されている。スライドキー３０のスライド量が増えるにつれて突起部５５の押し下げ量が増え、突起部５５の押し下げ量が増えるにつれて、板ばね５０の収縮量も増加する。そして、スライドキー３０に与える操作荷重を解除すると、Ｚ方向に縮んだ板ばね５０の弾性力による作用によって、突起部５５が凹面３１ｂとの当接位置を変えながら自転して押し上がり、Ｘ（−）方向に移動したスライドキー３０の位置は、初期位置に戻る。スライドキー３０をＸＹ平面３６０°内の他の方向にスライドした場合も同様に考えることができる。
【００２９】
このように、操作入力装置１は、スライドキー３０のスライド方向と板ばね５０の収縮方向は互いに直交するように構成されているので、スライドキー３０のスライド量の確保が容易である。
【００３０】
なお、突起部５５は、操作入力装置１のように球体でもよいが、図５に示した操作入力装置２のように、球体でなくてもよい。図５は、本発明の第２の実施形態である操作入力装置２の断面図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。操作入力装置２のスライドキー３０の凹面３１ｂに当接し得る突起部５６の当接面は、側面が曲面で形成された円錐形状である。図６は、突起部５６の斜視図である。突起部５６は、円柱状部材の上部が、凹面３１ｂと当接可能なように円錐形状に形成されたものである。
【００３１】
また、スライドキー３０の凹面３１ｂに付勢された状態で当接する突起部は、操作入力装置１の突起部５５や操作入力装置２の突起部５６のように、板ばね５０と別体で構成されてもよいが、図７，８に示した操作入力装置３の突起部５７のように、板ばね５０と一体で構成されてもよい。図７は、本発明の第３の実施形態である操作入力装置３の分解斜視図である。図８は、操作入力装置３の断面図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。突起部５７は、一端が固定された板ばね５０の他端を絞り加工することにより形成される。凹面３１ｂと当接する突起部５７の当接面は、例えば、球面上に形成される。これにより、耐摩耗性が向上する。
【００３２】
また、錐体の側面に沿うように螺旋状（渦巻状）に伸びる板ばねは、操作入力装置１等の板ばね５０に限らず、図９〜図２５に示されるような螺旋形状を有する板ばね５２でもよい。図９〜２５には、上側に上面視図が示され、下側に側面図が示される。板ばね５２は、一端が環状部５３に接続され、他端が環状部５３の中心部の上方に位置する保持部５１に接続される弾性部材である。環状部５３は、板ばね５２によって側面が形成される略円錐形状の底面の外周部に相当する。
【００３３】
図９〜図１９は、環状部５３から保持部５１に向けての延伸途中で２つの直線部に挟まれて所定の折れ曲がり角度で折れ曲がる屈曲部を備える複数の板ばね要素から構成される板ばね５２の構造例を示している。図２０，２１は、曲線部によって形成された複数の板ばね要素から構成される板ばね５２の構造例を示している。図２２〜図２５は、屈曲部が直線部と曲線部によって形成された複数の板ばね要素から構成される板ばね５２の構造例を示している。図２２〜２５において、直線部は略円錐形状の頂点方向（保持部５１の方向）に該円錐形状の側面に沿って延伸する部分であり、曲線部は該円錐形状の側面の円周方向に延伸する部分である。
【００３４】
なお、図１９〜２５における「直線部」及び「曲線部」は、板ばね５２を上方（Ｚ軸方向）から投影したときの形状を表す用語で表現している。したがって、図１９〜２５における「直線部」が、文字通り「直線部」であるとは限らず、略錐体形状の頂点方向に該錐体形状の側面に沿うような曲面で形成されていてもよい。
【００３５】
板ばねが錐体の側面に沿うように螺旋状に伸びる構造を有することにより、ばね設計の自由度が向上し、より広範な変形量や復元力を持たせることができる。また、ばねの応力を低減させることができるため、耐久性が向上する。特に、上述のように屈曲部を設けることによって、屈曲部を設けずに錐体の頂点部に向けて伸ばす構造に比べて、板ばね要素の長さを長くすることができるため（稼ぐことができるため）、ばねの応力が更に低減し、耐久性が向上する。
【００３６】
また、スライドキー３０の凹部３１の凹面は、図２６に示されるような円錐凹形状に限らず、図２７に示されるような略四角錐形状でもよい。凹部３１の凹面を略四角錐形状などの多角錐形状にすることによって、スライドキー３０の操作方向の違いによって、スライドキー３０をスライドさせるのに必要な操作荷重を変えることができる。すなわち、「スライドキー３０の初期状態での位置（初期位置）を起点に、凹部３１の凹面を形成する多角錐の複数の側面のうち隣り合う２つの側面に挟まれた辺に沿って突起部５５等が相対的にスライドする方向に、スライドキー３０をスライドさせるのに必要な操作荷重」と、「スライドキー３０の初期位置を起点に、該隣り合う２つの側面に挟まれた辺以外の方向に突起部５５等がその凹面に沿って相対的にスライドする方向に、スライドキー３０をスライドさせるのに必要な操作荷重」とが、互いに異なるようにすることができる。
【００３７】
例えば、略四角錐形状では、上下左右４方向への操作荷重と上下左右４方向に挟まれた斜め４方向への操作荷重を異なるようにすることができる。つまり、Ｘ（＋），Ｘ（−），Ｙ（＋），Ｙ（−）の各ＸＹ軸の４方向に操作したときの感覚とそれら各方向に挟まれた斜め４方向に操作したときの感覚とを変えることができる。
【００３８】
このように、スライドキー３０の操作方向の違いによって、操作者がスライドキー３０をスライドさせるのに必要な操作荷重を変えることができるので、操作方向に応じて操作者の操作感触を変えることができる。
【００３９】
また、凹部頂点部から下方に向けて開口部が次第に広がる凹部３１の凹面は、略円錐形状や略四角錐形状に限らず、図２８に示されるように、略ホーン形状（略ラッパ形状）でもよいし、図２９に示されるように、略半球形状でもよいし、それらの形状を組み合わせた３次元形状でもよい。図２８の場合、スライドキー３０の中心部（初期位置）への復帰力は、凹面の傾斜が急になる中心部に近づくほど強く、突起部５５等が中心部から外周部に向けて相対的にスライドするに従って弱くなる。図２９の場合、スライドキー３０の中心部への復帰力は、凹面の傾斜が緩やかになる中心部に近づくほど弱く、突起部５５等が中心部から外周部に向けて相対的にスライドするに従って強くなる。
【００４０】
さらに、凹部３１の凹面に線状突起などの段差を設けてもよい。図３０は、スライドキー３０の凹部３１の凹面に同心円状に線状突起が設けられた構造例である。図３１は、線状突起３２がスライドキー３０の凹面３１ｂに設けられた操作入力装置１の断面図である。このような段差を凹面に設けることによって、突起部５５がその段差を乗り越える時に、スライドキー３０をスライド操作する操作者にクリック感を与えることができる。
【００４１】
このように、凹面の形態に応じて、スライドキー３０のスライドに伴う荷重変化曲線を自由に設定することができる。つまり、操作者のスライド操作に伴う操作感を自由に設定できる。
【００４２】
図３２は、本発明の第４の実施形態である操作入力装置４の分解斜視図である。図３３は、操作入力装置４の断面図である。図３４は、操作入力装置４の全体斜視図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。
【００４３】
下ケース６０は、スライドキー３０が配置される配置面６０ｂを有する基部である。スライドキー３０は、配置面６０ｂに沿って各方向自在にスライドする。下ケース６０は、樹脂製でもよいし、鉄やアルミニウムなどの金属製でもよい。
【００４４】
スライドキー３０は、下ケース６０と上ケース７０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。スライドキー３０のスライド板の上面に上ケース７０の下面が接し、スライドキー３０のスライド板の下面に下ケース６０の配置面６０ｂが接することによって、スライドキー３０を、下ケース６０と上ケース７０との間に挟んで、ＸＹ平面に平行な方向に変位可能に支持することができる。突出部３０ａは、上ケース７０の中央部に形成された孔７０ａを貫通し、上ケース７０に収容されたＸＹ変位分離機構（詳細は後述）も貫通し、上カバー１００に形成された孔１００ａを貫通して、上カバー１００の上面から露出する。下カバー８０は、上ケース７０と下ケース６０を挟んで固定する。また、操作者の操作性を向上させるため、突出部３０ａの上部には、操作者の接触面が曲面で形成された接触部（不図示）が取り付けられてもよい。
【００４５】
また、図３３に示されるように、板ばね５４の一端が固定される環状部５３が、凹面３１ｂに突起部５５が付勢して当接した状態で、スライドキー３０をスライド可能に支持する支持部材である下ケース６０に下カバー８０によって固定される。これにより、板ばね５４が図１のように他の部品と一体構成ではなく単独部品であっても、板ばね５４を下ケース６０に容易に取り付けることができる。
【００４６】
ＸＹ変位分離機構は、Ｙ方向に変位自在に取り付けられたＹ方向変位部７１と、Ｘ方向に変位自在に取り付けられたＸ方向変位部７２と、ストッパー７３とを備える。Ｘ方向に延在するＹ方向変位部７１の上側に、Ｙ方向に延在するＸ方向変位部７２が配置され、Ｘ方向変位部７２の上側に、Ｙ方向に延在するストッパー７３が配置されている。スライドキー３０の突出部３０ａは、Ｙ方向変位部７１の中央部にＸ方向に形成されたスライド溝７１ａと、Ｘ方向変位部７２の中央部にＹ方向に形成されたスライド溝７２ａと、ストッパー７３の中央部にＸ方向に形成されたスライド溝７３ａとを貫通する。突出部３０ａがＸＹ変位分離機構をこのように貫通することにより、スライドキー３０のＸＹ平面上でのスライド方向とスライド量を、Ｘ方向の変位量とＹ方向の変位量として取り出すことができる。
【００４７】
スライドキー３０の動きは操作入力に応じて変化するので、スライドキー３０の動きを検知することによって、スライドキー３０の動きに対応した操作入力を検出することができる。操作入力の検出によって、検出された操作入力に応じた操作内容を所定のコンピュータに把握させることができる。
【００４８】
図３５は、上ケース７０に収容されたＸＹスライド機構の斜視図である。図３６は、スライドキー３０の動きを検知する検知部９０の構成図である。検知部９０は、Ｙ方向変位部７１（図３５参照）の下面に配置された接触端子９５と、接触端子９５に接触可能な位置に設けられたＹ方向に並走する２本の導体パターン９１，９２と、Ｘ方向変位部７２（図３５参照）の下面に配置された接触端子９６と、接触端子９６に接触可能な位置に設けられたＸ方向に並走する２本導体パターン９３，９４とを備えている。導体パターン９１〜９４は、フレキシブル基板などの基板に形成されるとよい。
【００４９】
導体パターン９１には抵抗膜９１ｂが更に形成され、導体パターン９３には抵抗膜９３ｂが更に形成されている。また、導体パターン９１の一端に電極９１ａが形成され、導体パターン９２の一端に電極９２ａが形成される。同様に、導体パターン９３の一端に電極９３ａが形成され、導体パターン９４の一端に電極９４ａが形成される。
【００５０】
スライドキー３０のＹ方向へのスライド移動に連動して接触端子９５が導体パターン９１と９２に接触しながら同じＹ方向の向きにスライド移動するので、電極９１ａと電極９２ａとの間の抵抗値を検出することによって、スライドキー３０のＹ方向の変位量を検出することができる。同様に、スライドキー３０のＸ方向へのスライド移動に連動して接触端子９６が導体パターン９３と９４に接触しながら同じＸ方向の向きにスライド移動するので、電極９３ａと電極９４ａとの間の抵抗値を検出することによって、スライドキー３０のＸ方向の変位量を検出することができる。これらの抵抗値の検出手段は、操作入力装置４の外部装置に備えられてもよいし、操作入力装置４の内部に備えられてもよい。
【００５１】
したがって、スライドキー３０のＸＹ平面上の位置を検知することができるので、スライドキー３０を操作した操作者が意図した操作内容を、所定のコンピュータに把握させることができる。
【００５２】
また、操作入力装置４の場合、図３７，３８に示されるスライドキー３０と板ばね５４と突起部５５と下ケース６０などから構成される「キー戻り機構」は、図３５，３６に示される検知部９０とＸＹ変位分離機構から構成される「センサ機構」の下部に位置しているため、センサ機構に接触せずに上下方向に貫通する突出部３０ａを介して大きな上下方向の荷重がスライドキー３０に付加されても、センサ機構に荷重が加わることを抑えることができる。なお、キー戻り機構とセンサ機構との位置関係は、操作入力装置４の場合に対して上下逆でもよい。
【００５３】
また、操作入力装置４は、スライドキー３０の移動に伴って変化する抵抗値を検出することによってスライドキー３０の動きを検知するものであったが、スライドキー３０の動きを検知する検知方法は、上述の方法に限らない。例えば、スライドキー３０の移動に伴って変化する電界強度をホール素子やＭＲ素子などの磁気センサによって検知することによって、スライドキー３０の動きを検知してもよいし、スライドキー３０の移動に伴って変化する静電容量を検出することによって、スライドキー３０の動きを検知してもよい。
【００５４】
図３９は、螺旋形状を有する板ばね５４の上面視図である。図４０は、板ばね５４の側面図である。板ばね５４は、スライドキー３０の凹部の中で応力を効率良く緩和し、ストロークがＺ方向で最大でとれるように、螺旋形状で且つ円錐を成している。
【００５５】
図４１は、本発明の第５の実施形態である操作入力装置５の分解斜視図である。図４２は、操作入力装置５の断面図である。図４３は、操作入力装置５の全体斜視図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。操作入力装置５は、ヨークを使用した磁気回路で構成され、第１のヨーク１３０、第２のヨーク１４０、第３のヨーク１５０とを備える。第１のヨーク１３０は、第３のヨーク１５０の上側に配置され、第２のヨーク１４０は、第３のヨーク１５０の下側に配置される。第３のヨーク１５０は、突起部５５が板ばね５４の弾性力によって初期荷重を伴って押し当てられている。
【００５６】
第２のヨーク１４０は、第３のヨーク１５０が配置される配置面１４０ｂを有する基部である。第３のヨーク１５０は、配置面１４０ｂに沿って各方向自在にスライドする。第２のヨーク１４０の中央部には、板ばね５４が貫通する孔１４０ａが形成されている。
【００５７】
第３のヨーク１５０は、第２のヨーク１４０と第１のヨーク１３０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。第３のヨーク１５０のスライド板の上面に第１のヨーク１３０の下面が接し、第３のヨーク１５０のスライド板の下面に第２のヨーク１４０の配置面１４０ｂが接することによって、第３のヨーク１５０を、第２のヨーク１４０と第１のヨーク１３０との間に挟んで、ＸＹ平面に平行な方向に変位可能に支持することができる。第３のヨーク１５０に設けられた突出部１５０ａは、第１のヨーク１３０の中央部に形成された孔１３０ａを貫通して、第１のヨーク１３０の上面から露出する。
【００５８】
Ｚ方向に対向する第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０の間に、複数のコイルが、円周方向に配置されている。操作入力装置５の場合、４つのコイル１１１〜１１４が円周方向で等間隔に、第３のヨーク１５０のスライド板の外側に配置されている。
【００５９】
コイル１１１〜１１４は、原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に並べられている。コイル１１１〜１１４は、操作者の力のベクトルを算出しやすくするという点で、その円周方向に等間隔に配置されることが好ましい。各コイルが互いに同特性の場合、隣接する２つのコイルの重心間の距離が等しければよい。コイル１１１〜１１４は、Ｘ（＋），Ｘ（−），Ｙ（＋），Ｙ（−）の４方向に同心円状に９０°毎に配置されている。
【００６０】
第３のヨーク１５０は、原点Ｏを通るＺ軸上に配置されている。第３のヨーク１５０の下面には、略円錐形状の側面を有する凹部３１が形成されている。
【００６１】
第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０と第３のヨーク１５０は、文字通り、ヨークの役目を果たす。したがって、第１のヨーク１３０と第２のヨーク１４０と第３のヨーク１５０は、比透磁率が１よりも高い材質であればよい。例えば、比透磁率は１．００１以上あると好適であり、具体的には、鋼板（比透磁率５０００）などが好ましい。各コイルを貫くコアそれぞれは（すなわち、コア１２１〜１２４は）、樹脂でも鉄でもフェライトでもよく、無くてもよい。
【００６２】
操作入力装置５は、コイル１１１〜１１４の少なくともいずれか一つのインダクタンスの変化により生じた出力信号を所定の操作入力検出装置に出力するための出力部を備える。この出力部は、コイルの端部に電気的に接続される。出力部は、コイルに生じたインダクタンスの変化をコイル毎に検知できるように、コイル毎に設けられる。例えば、この出力部として、各コイルの一端に接続された配線及び該配線に接続された端子が設けられるとよい。
【００６３】
例えば、インダクタンスのＸ方向成分の変化量は、Ｘ（＋）方向に配置されたコイル１１１のインダクタンスの変化量とＸ（−）方向に配置されたコイル１１３のインダクタンスの変化量との差であるＸ方向差分値に基づいて、検知される。インダクタンスＹ方向成分の変化量についても、同様に、Ｙ（＋）方向に配置されたコイル１１２のインダクタンスの変化量とＹ（−）方向に配置されたコイル１１４のインダクタンスの変化量との差であるＹ方向差分値に基づいて、検知される。インダクタンスのＸ方向成分とＹ方向成分の変化量が検知されることによって、第３のヨーク１５０の位置が検出される。
【００６４】
もちろん、Ｘ軸方向を、コイル１１１とコイル１１３を結ぶ直線方向に対してＸＹ平面内で４５°ずらした方向に定義し、Ｙ軸方向を、コイル１１２とコイル１１４を結ぶ直線方向に対してＸＹ平面内で同じ向きに４５°ずらした方向に定義してもよい。
【００６５】
図４４は、本発明の第６の実施形態である操作入力装置６の分解斜視図である。図４５は、操作入力装置６の断面図である。図４６は、スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドした状態を示した図である。上述の実施形態と同様の部分については、その説明を省略する。上述の実施形態の板ばね（例えば、第１の実施形態の板ばね５０）は、スライドキー３０等のスライド部材が初期位置に位置した状態で、突起部の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から該頂点に向けて螺旋状に伸びている弾性部材である。これに対し、第６の実施形態の操作入力装置６の板ばね５８は、図４６に示されるように、スライドキー３０等のスライド部材が該初期位置からスライドした位置に位置した状態で、スライド部材の凹面３１ｂに当接した突起部の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から該頂点に向けて螺旋状に伸びている弾性部材である。
【００６６】
このような構成を有する操作入力装置６は、スライドキー３０がスライドし得るスライド方向に板ばね５８が配設されてなく、スライドキー３０のスライド方向に対して板ばね５８の伸縮方向が垂直なため、板ばね５８の存在によってスライドキー３０のスライド量が制限されにくく、スライドキー３０の長ストローク化が可能となる。
【００６７】
例えば、図４６のように、スライドキー３０をＸＹ平面上のＸ（−）方向にスライドさせると、凹面３１ｂから突起部５５を介して力を受けた板ばね５８はＸＹ平面に対して下向きの法線方向に伸長する。したがって、板ばね５８の伸長方向がスライドキー３０のスライド方向に対して垂直であるので、スライドキー３０がスライド可能なスライド量を容易に且つ大きく確保することができる。
【００６８】
また、板ばね５０が、操作入力を受けていない初期状態で渦巻状に曲がった形状であることにより、ばね設計の自由度が向上するため、より広範な変形量や復元力をばねに持たせることができる。また、渦巻状にすることにより、ばね長が長くなって、ばねに生じる応力を低減させることができるので、耐久性が向上する。
【００６９】
操作入力装置１は、図４４〜４６に示されるように、下ケース４１と、板ばね５８と、突起部５５と、突起部５５が板ばね５８の弾性力によって初期荷重を伴って又は伴わずに押し当てられているスライドキー３０と、スライドキー３０の下側に配置される下側スライド支持部１１と、スライドキー３０の上側に配置される上側スライド支持部２０とを備える。突起部５５がスライドキー３０の下面に形成された凹部頂点３１ａに板ばね５８によって押し当てられることにより、スライドキー３０が初期位置に保持される。スライドキー３０が操作者の力によってスライド移動した場合、板ばね５８は、凹面３１ｂとの作用により、スライドキー３０のスライド方向とは垂直をなす方向に伸びる。その伸びによって発生した復帰力を利用してスライドキー３０を初期位置（原点）に復帰させる原点復帰機構が実現されている。
【００７０】
下ケース４１は、下側スライド支持部１１を収容して固定する基部である。下ケース４１の中央部には、貫通孔４１ａが設けられている。貫通孔４１ａによって、下方に伸長した板ばね５８が下ケース４１に接触することを防いだり、板ばね５８が伸長可能な最大ストローク長を長くしたりすることができる。また、貫通孔４１ａは、外部機器と接続するための配線を通す孔として使用してもよい。
【００７１】
また、突起部５５を凹部頂点３１ａ又は凹面３１ｂに当接した位置に保持する保持部５９が、板ばね５８によって形成された渦巻きの中央部に形成される。保持部５９は、球状の突起部５５が該渦巻きの中央部に回転可能に位置決めされるように形成された凹部を有している。保持部５９は、一端が環状部５３に固定された板ばね５８の他端に接続されることにより、板ばね５８に支持されている。
【００７２】
板ばね５８は、荷重が付与されていない状態で、突起部５５の位置を中心とする略平板形状の板面を形成するように、該平板形状の外周部（すなわち、環状部５３）から該中心に向けて渦巻状に伸びた構造を有している（図４７参照）。板ばね５８は、その平板形状の外周部の互いに異なる箇所からその平板形状の中心に向けて渦巻状に伸びる複数の板ばね要素から構成されている。図４７に示した操作入力装置６の板ばね５８は、４つの板ばね要素から構成されている。各板ばね要素は、その平板形状の外周部の対向する位置から延びている。これにより、突起部５５が安定して保持されるとともに、板ばね５８が安定的に弾性変形する。また、これらの安定化をさらに図るため、板ばね５８の各板ばね要素は、その平板形状の外周部に接続されている一端に対して反対側の他端で、保持部５９を両側から挟むように、互いに対向する位置で保持部５９を支持している。
【００７３】
板ばね５８は、図４４〜４６に示されるように、上下方向に伸縮可能に、下側スライド支持部１１の中央部に形成されたフランジ１１ｂによって支持される。
【００７４】
スライドキー３０は、板状の下側スライド支持部１１の上側の面であるスライド面１１ｃに沿ってＸＹ平面内の各方向に自在にスライドする。スライド面１１ｃは、低背化の点で、ＸＹ平面に平行な平面であることが好ましい。下ケース４１に収容される下側スライド支持部１１の中央部には、板ばね５８が貫通する孔１１ａが形成されている。
【００７５】
スライドキー３０は、操作者の力が作用しうる突出部３０ａを有する操作部である。スライドキー３０は、操作者の力が突出部３０ａに作用することにより、ＸＹ平面内を変位する変位部材である。スライドキー３０は、下側スライド支持部１１と上側スライド支持部２０によってＸＹ平面に平行な方向に移動可能に支持されている。
【００７６】
図４５に示されるように、スライドキー３０の突出部３０ａ及び突起部５５の初期状態での位置（初期位置、又は中立位置とも称する）が、ＸＹ平面の原点を通るＺ軸上に存在するように、板ばね５８によって付勢された状態で又は付勢されていない状態で支持されている。初期状態での突出部３０ａの軸は、Ｚ軸上に存在する。また、初期状態での突起部５５は、スライドキー３０の凹部３１の凹部頂点３１ａに付勢して又は付勢せずに当接している。
【００７７】
一方、図４６のように、スライドキー３０がＸ（−）方向にスライドすることにより、突起部５５が凹面３１ｂによって、Ｘ（−）方向に垂直な下方に押し下げられる。すなわち、スライドキー３０のスライドに伴って、突起部５５は凹部３１ｂとの当接位置を自転して変えながら押し下がる。突起部５５は、スライドキー３０がスライドしても、Ｚ方向の位置は変化するが、ＸＹ方向の位置が変化しないように支持されている。スライドキー３０のスライド量が増えるにつれて突起部５５の押し下げ量が増え、突起部５５の押し下げ量が増えるにつれて、板ばね５８の伸長量も増加する。そして、スライドキー３０に与える操作荷重を解除すると、Ｚ方向に伸びた板ばね５８の弾性力による作用によって、突起部５５が凹面３１ｂとの当接位置を変えながら自転して押し上がり、Ｘ（−）方向に移動したスライドキー３０の位置は、初期位置に戻る。スライドキー３０をＸＹ平面３６０°内の他の方向にスライドした場合も同様に考えることができる。
【００７８】
このように、操作入力装置６は、スライドキー３０のスライド方向と板ばね５８の伸長方向は互いに直交するように構成されているので、スライドキー３０のスライド量の確保が容易である。
【００７９】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。また、上述の複数の実施形態それぞれの一部を組み合わせて構成された別の実施形態も考えられ得る。
【００８０】
また、操作入力装置は、手指に限らず、手のひらで操作するものあってもよい。また、足指や足の裏で操作するものであってもよい。また、操作者が触れる面は、平面でも、凹面でも、凸面でもよい。
【００８１】
また、図９〜図２５に示した板ばね５２は、荷重が付与されていない状態で略錐体形状の側面を成すように伸びるものであったが、図４７のように、荷重が付与されていない状態で略円板形状の板面を成すように伸びるものであってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１，２，３，４，５ 操作入力装置
１０，１１ 下側スライド支持部
２０ 上側スライド支持部
３０ スライド部材（スライドキー）
３０ａ 突出部
３０ｂ スライド板
３１ 凹部
３１ａ 凹部頂点
３１ｂ 凹面
３２ 線状突起
４０，４１ 下ケース
５０，５２，５４，５８ 弾性部材（板バネ）
５１，５９ 保持部
５３ 環状部
５５，５６，５７ 突起部
６０ 下ケース
７０ 上ケース
８０ 下カバー
９１〜９４ 導体パターン
９１ａ〜９４ａ 電極
９１ｂ，９３ｂ 抵抗膜
９５，９６ 接触端子
１００ 上カバー
１１１〜１１４ コイル
１２１〜１２４ コア
１３０ 第１のヨーク
１４０ 第２のヨーク
１５０ 第３のヨーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作入力を受けることによりスライドするスライド部材と、
前記スライド部材の下方に配置された板ばねと、
前記スライド部材の下面に形成された凹面に前記板ばねの付勢力によって当接する突起部とを備える、操作入力装置であって、
前記板ばねが、前記突起部の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から前記頂点に向けて螺旋状に伸びていることを特徴とする、操作入力装置。
【請求項２】
前記板ばねが、前記底面の互いに異なる箇所から前記頂点に向けて螺旋状に伸びる複数の板ばねから構成される、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記板ばねが、前記底面から前記頂点に向けての延伸途中に屈曲部を備える、請求項１又は２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記板ばねが、前記凹面に前記突起部が付勢して当接した状態で、前記スライド部材をスライド可能に支持する支持部材に固定される、請求項１から３のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記板ばねが、前記突起部を保持する保持部を支持する、請求項１から４のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記凹面と当接し得る前記突起部の当接部が、曲面である、請求項１から５のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項７】
前記曲面が、球面である、請求項６に記載の操作入力装置。
【請求項８】
前記突起部が、球状部材である、請求項１から７のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項９】
前記凹面が、略多角錐形状である、請求項１から８のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項１０】
前記凹面に段差を設けた、請求項１から９のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項１】
操作入力を受けることによりスライドするスライド部材と、
前記スライド部材の下方に配置された板ばねと、
前記スライド部材の下面に形成された凹面に前記板ばねの付勢力によって当接する突起部とを備える、操作入力装置であって、
前記板ばねが、前記突起部の位置を頂点とする略錐体形状の側面を成すように、該錐体形状の底面から前記頂点に向けて螺旋状に伸びていることを特徴とする、操作入力装置。
【請求項２】
前記板ばねが、前記底面の互いに異なる箇所から前記頂点に向けて螺旋状に伸びる複数の板ばねから構成される、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記板ばねが、前記底面から前記頂点に向けての延伸途中に屈曲部を備える、請求項１又は２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記板ばねが、前記凹面に前記突起部が付勢して当接した状態で、前記スライド部材をスライド可能に支持する支持部材に固定される、請求項１から３のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記板ばねが、前記突起部を保持する保持部を支持する、請求項１から４のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記凹面と当接し得る前記突起部の当接部が、曲面である、請求項１から５のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項７】
前記曲面が、球面である、請求項６に記載の操作入力装置。
【請求項８】
前記突起部が、球状部材である、請求項１から７のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項９】
前記凹面が、略多角錐形状である、請求項１から８のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項１０】
前記凹面に段差を設けた、請求項１から９のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図６】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図６】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１１−１６５３８０（Ｐ２０１１−１６５３８０Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４１２８（Ｐ２０１０−２４１２８）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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