JP2001325858A

JP2001325858A - 多方向入力装置

Info

Publication number: JP2001325858A
Application number: JP2000347455A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakai; 隆中井
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: JP3934330B2

Abstract

(57)【要約】【課題】部品点数が少なく、且つ組立性が良好で、安
価な多方向入力装置を提供すること。【解決手段】上壁１ｅを有する枠体１と、固定電極部
１０を有するプリント配線基板９と、揺動操作可能な操
作軸３とを備え、操作軸３に可動電極部７を固定電極部
１０と対向して配設し、操作軸３の傾動操作によって、
可動電極部７と固定電極部１０との対向面積が可変さ
れ、可動電極部７と固定電極部１０との間の静電容量の
変化により、操作軸の傾動方向を検出するようにしたこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多方向入力装置に
係わり、操作軸を揺動操作することによって、可変蓄電
器を操作し、操作軸の操作方向を入力することのできる
多方向入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば、コンピュータゲーム
機のコントローラや四チャンネルのホームシアター装置
やカーオーディオ装置などの前後左右に配置された四つ
のスピーカのバランスコントローラとして多方向入力装
置が用いられている。ここで、従来の多方向入力装置に
ついて、図面を用いて説明する。図１０は、従来の多方
向入力装置を示す縦断面図、図１１は、従来の多方向入
力装置を示す横断面図である。

【０００３】従来の多方向入力装置は、図１０、１１に
示すように、ケーシング１１の上壁１１ａには、自在軸
受け１２を介して操作レバー１３の支持部１３ａが支持
されており、操作レバー１３は任意の方向に所定角度傾
倒可能である。

【０００４】ケーシング１１の内部には、ほぼＵ字状の
第１アーム１４と、第２アーム１５とが略十字状に配設
されており、第１アーム１４は、Ｙ軸方向（図５の上下
方向）に沿うＹ軸の軸芯回りに回動自在で、第２アーム
１５は、Ｘ軸方向（図５の左右方向）に沿うＸ軸の軸芯
回りに回動自在である。即ち、第１アーム１４は、ケー
シング１１の側壁１１ｂを貫通するピン１６によって一
端部を回動自在に支持され、他端部をケーシング１１の
側壁１１ｂの外面側に取り付けられた第１可変抵抗器１
７から外方に突出してケーシング１１の側壁１１ｂを貫
通する所定角度回動自在な入力軸１８に固定している。

【０００５】また、第２アーム１５は、ケーシング１１
の側壁１１ｂを貫通するピン１９によって一端部を回動
自在に支持され、他端部をケーシング１１の側壁１１ｂ
の外面側に取り付けられた第２可変抵抗器２０から外方
に突出してケーシング１１の側壁１１ｂを貫通する所定
角度回動自在な入力軸２１に固定している。

【０００６】また、第１アーム１４と第２アーム１５と
には、長手方向に沿う長孔２２、２３がそれぞれ穿設さ
れており、操作レバー１３の下端部は、長孔２２と、長
孔２３との双方を貫通している。従って、操作レバー１
３を任意方向に傾動（傾斜）させれば、操作レバー１３
のＸ軸方向の傾動角度に応じて第１可変抵抗器１７の入
力軸１８が回動し、且つ、操作レバー１３のＹ軸方向の
傾動角度に応じて第２可変抵抗器２０の入力軸２１が回
動する。

【０００７】また、前記第１可変抵抗器１７と前記第２
可変抵抗器２０とは、図示していないが印刷形成された
カーボン抵抗体や電極ターミナルを有する絶縁基板と、
前記カーボン抵抗体上を摺動する摺動子と、前記電極タ
ーミナルに接続された端子と、これらを収納する筐体と
を有している。

【０００８】また、ケーシング１１の側壁１１ｂの外面
側には、絶縁体から成る複数個のブラケット２４を介し
てアンプ基板２５が取り付けられており、アンプ基板２
５には、集積回路等からなる増幅回路（図示せず）等が
実装されている。

【０００９】次に、この多方向入力装置の動作について
説明する。先ず、操作レバー１３を任意の方向に傾動
（傾斜）させると、第１アーム１４がピン１６を中心と
して回動すると同時に、第２アーム１５がピン１９を中
心として回動する。ここで第１アーム１４の回動角度
は、操作レバー１３のＸ軸方向の傾動角度に対応してお
り、第１可変抵抗器１７の入力軸１８は、第１アーム１
４と一体に回動する。従って、操作レバー１３のＸ軸方
向の傾動角度に応じて第１可変抵抗器１７の抵抗値が変
化する。

【００１０】同様に、第２アーム１５の回動角度は、Ｙ
軸方向の傾動角度に対応しており、第２可変抵抗器２０
の入力軸２１は、第２アーム１５と一体に回動する。従
って、操作レバー１３のＹ軸方向の傾動角度に応じて第
２可変抵抗器２０の抵抗値が変化する。即ち、操作レバ
ー１３の傾斜のＸ、及びＹ成分を、この第１可変抵抗器
１７と第２可変抵抗器２０との各抵抗値の変化によって
検出し、例えば、コンピュータゲーム機のキャラクター
の動きをコントロールしたり、四チャンネルのホームシ
アター装置やカーオーディオ装置などの前後左右に配置
された四つのスピーカのバランスをコントロールするこ
とが出来る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多方向入力装置では、上述の如く操作レバー１３の任意
の方向への傾動によって、第１、第２可変抵抗器１７、
２０の各抵抗値が変化するのだが、該第１、第２可変抵
抗器１７、２０は、カーボン抵抗体や電極ターミナルを
有する絶縁基板と、摺動子と、端子と、筐体とを有して
いることから部品点数が多く、よって組立工数が多くな
り、コスト高な可変抵抗器であって、よって多方向入力
装置が高価になるという問題がある。

【００１２】本発明の多方向入力装置は、上述の問題点
を解決するもので、部品点数が少なく、且つ組立性が良
好で、安価な多方向入力装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段として本発明の多方向入力装置は、上壁を
有する枠体と、前記枠体の下部を蓋閉し、固定電極部を
有するプリント配線基板と、前記枠体に支持され、前記
上壁に対して揺動操作する操作軸とを備え、前記操作軸
に可動電極部を前記固定電極部と対向して配設し、前記
操作軸の傾動操作によって、前記可動電極部を駆動させ
ることにより、前記可動電極部と前記固定電極部との対
向面積が可変され、前記可動電極部と前記固定電極部と
の間の静電容量値の変化量により前記操作軸の傾動方向
を検出するような構成とした。

【００１４】また、前記課題を解決するための第２の手
段として、前記枠体の内部には、互いに対向する前記枠
体の側壁に両端部が支持されて連動部材が架設され、該
連動部材は前記両端部方向に長い長溝が貫通形成され、
前記操作軸は、前記長溝の貫通方向に挿通されて前記連
動部材に支持され、前記操作軸が前記長溝の長手方向、
及び前記長手方向と直交する方向に揺動操作可能とし、
前記操作軸が前記長溝の長手方向に揺動するときは、前
記操作軸のみが回動し、前記操作軸が前記長手方向と直
交する方向に揺動するときは、前記操作軸によって前記
連動部材が前記両端部を中心に回動するような構成とし
た。

【００１５】また、前記課題を解決するための第３の手
段として、前記プリント配線基板の前記固定電極上に
は、前記可動電極部を有するスライド部材を配設し、該
スライド部材は前記操作軸の揺動操作によって前記プリ
ント配線基板面に沿って移動可能とし、前記操作軸の揺
動操作によって、前記可動電極部が前記固定電極部上を
該固定電極部と平行移動するような構成とした。

【００１６】また、前記課題を解決するための第４の手
段として、前記スライド部材は樹脂材料からなり、前記
固定電極部と対向する側に前記可動電極部を固着した構
成とした。

【００１７】また、前記課題を解決するための第５の手
段として、前記スライド部材は樹脂材料からなり、外周
表面に金属メッキを施して前記可動電極部を形成した構
成とした。

【００１８】また、前記課題を解決するための第６の手
段として、前記固定電極部は、前記プリント配線基板の
表面に導体によってパターン形成された構成とした。

【００１９】また、前記課題を解決するための第７の手
段として、前記固定電極部は、接地電極部と、該接地電
極部に併設された非接地電極部とを有し、前記接地電極
部と前記非接地電極部とは共と前記可動電極部に対向
し、前記操作軸を傾動操作して前記可動電極部を駆動す
ることにより、前記固定電極部と前記可動電極部との間
の静電容量値を変化させるような構成とした。

【００２０】また、前記課題を解決するための第８の手
段として、前記固定電極は、十字状に配置された４個の
接地電極部と、該各接地電極部の間に前記非接地電極を
併設し、該非接地電極部は、第１、第２、第３、及び第
４非接地電極部からなり、前記各接地電極部と前記第１
〜第４非接地電極部とによって、前記固定電極部が略円
形状に形成され、前記各接地電極部と前記第１〜第４非
接地電極部とは前記可動電極部と対向し、前記操作軸の
Ｘ方向の変位を、前記第１非接地電極部と前記可動電極
部との間、及び前記第２非接地電極部と前記可動電極部
との間のそれぞれの静電容量値の和と、前記第３非接地
電極部と前記可動電極部との間、及び前記第４非接地電
極部と前記可動電極部との間のそれぞれの静電容量値の
和との差を演算して算出し、前記操作軸のＹ方向の変位
を、前記第１非接地電極部と前記可動電極部との間、及
び前記第４非接地電極部と前記可動電極部との間のそれ
ぞれの静電容量値の和と、前記第２固定電極部と前記可
動電極部との間、及び前記第３固定電極部と前記可動電
極部との間のそれぞれの静電容量値の和との差を演算し
て算出し、このＸ方向、及びＹ方向の変位の演算から前
記操作軸の傾動方向を検出するような構成とした。

【００２１】また、前記課題を解決するための第９の手
段として、前記可動電極部と前記固定電極部との間に絶
縁フィルムが配設され、前記可動電極部が前記絶縁フィ
ルム上を摺接するような構成とした。

【００２２】また、前記課題を解決するための第１０の
手段として、前記絶縁フィルムが、前記プリント配線基
板上に前記固定電極部を覆うように載置され、前記絶縁
フィルムを前記プリント配線基板と前記枠体の下部とで
挟み込んで取り付けた構成とした。

【００２３】また、前記課題を解決するための第１１の
手段として、前記プリント配線基板は、スイッチ部を有
し、該スイッチ部は、前記プリント配線基板上に形成し
たスイッチ回路と、該スイッチ回路上に配設したドーム
状の可動接点とからなり、前記操作軸の押圧操作によっ
て前記連動部材の一端部が前記可動接点を押圧して反転
させると前記スイッチ部がＯＮ／ＯＦＦするような構成
とした。

【００２４】また、前記課題を解決するための第１２の
手段として、前記絶縁フィルムは、前記可動接点上を被
覆可能に延長形成され、前記絶縁フィルムに前記可動接
点を貼付した構成とした。

【００２５】また、前記課題を解決するための第１３の
手段として、前記絶縁フィルムは、前記可動接点を貼付
する部分に粘着部を形成した構成とした。

【００２６】また、前記課題を解決するための第１４の
手段として、前記プリント配線基板は、前記円形状の前
記固定電極の外周部に複数のスリット状の溝を貫通形成
した構成とした。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の多方向入力装置の
実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本
発明の実施の形態を示す分解斜視図であり、図２は本発
明に係わるプリント配線基板の平面図であり、図３は本
発明に係わるスライド部材の要部断面図であり、図４、
図５は本発明に係わる静電容量値の演算について説明す
る図であり、図６は本発明に係わるスイッチ部の要部断
面図であり、図７は本発明のその他の実施の形態に係わ
るスライド部材の要部断面図であり、図８は本発明のそ
の他の実施の形態に係わるプリント配線基板の要部平面
図であり、図９は本発明に係わる静電容量の変化量を説
明する図である。

【００２８】本発明の多方向入力装置は、図１に示すよ
うに、合成樹脂材料等から成り、成型加工によって形成
された枠体１が配設され、この枠体１は、周囲を囲む側
壁１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを有し、内部が空洞で、下部
が開放され、外形が略直方体に形成されている。また、
枠体１の上部が上壁１ｅで蓋閉され、この上壁１ｅの中
央部には、略円形状の操作孔１ｆが形成されている。ま
た、側壁１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの図示下部の開放端に
鍔部１ｇが形成され、２つの側壁１ａ、１ｂ近傍の鍔部
１ｇ上の２カ所、及び側壁１ｃ、１ｄが対向する角部近
傍の鍔部１ｇ上（図示せず）の１カ所の、合計３カ所に
円柱状の保持部１ｈが所定の高さで、図示上方に突出形
成されている。

【００２９】この３カ所の保持部１ｈのそれぞれには、
下面側から所定の深さのネジ穴（図示せず）が形成され
ている。そして、枠体１の下面である鍔部１ｇの下面が
平坦状に形成されている。

【００３０】また、側壁１ａ側の鍔部１ｇの図示左寄り
には円形状の位置決め孔１ｊと、側壁１ｃ側の鍔部１ｇ
の図示左寄りには長円形状の位置決め孔１ｋとが貫通形
成されている。また、側壁１ａには、略中央部に丸孔１
ｍが形成され、更に、側壁１ａに対向する側壁１ｃに
は、前記丸孔１ｍが対向する位置が略半円状でこの半円
状の下方が鍔部１ｇを含んで切り抜きされた支持溝１ｎ
が形成されている。前記側壁１ａの丸孔１ｍの中心と、
側壁１ｃの支持溝１ｎ上部の半円の中心とを結ぶ線は、
上壁１ｅと平行になるように形成されている。

【００３１】また、枠体１の内部には、互いに対向する
側壁１ａ、１ｃに両端部が支持されて連動部材２が配設
されている。この連動部材２は、例えば、合成樹脂材料
等から成り、成形加工で形成され、略中央部に外形が略
長方形状の支持部２ａを有し、この支持部２ａは、略中
央部の長手方向に長溝２ｂが図示上下方向に貫通形成さ
れている。また、支持部２ａは、長手方向に長溝２ｂを
挟んで互いに対向して形成された一対の側壁２ｃと、短
手方向に長溝２ｂを挟んで互いに対向して形成された一
対の側壁２ｄとが形成されている。即ち、長溝２ｂは、
側壁２ｃと側壁２ｄとに囲まれて空洞状に形成されてい
る。

【００３２】また、支持部２ａの長手方向の略中央部で
ある側壁２ｃ、２ｃの中央部には、それぞれ丸孔部２
ｅ、２ｅが形成され、短手方向の側壁２ｃ、２ｃから
は、第１、第２アーム部２ｆ、２ｇが、支持部１ａの長
手方向と平行方向にそれぞれ延出形成されている。前記
第２アーム部２ｇは、所定の径寸法に形成された軸部２
ｈと、この軸部２ｈの先端部から図示下方に所定寸法突
出形成されたスイッチ操作部２ｊとで構成されている。
そして、連動部材２は、第１アーム部２ｆが枠体１の側
壁１ａの丸孔１ｍに回転自在に軸支され、第２アーム部
２ｇの軸部２ｈが枠体１の側壁１ｃの支持溝１ｎに回転
自在で、且つ上下動自在に軸支されて、枠体１の内部に
架設されるようになっている。

【００３３】また、連動部材２の長溝２ｂ内に嵌合して
回動操作可能な操作軸３は、合成樹脂材料から成り、成
形加工により断面形状が小判形状の摘み部３ａと、摘み
部３ａの図示下方に延設された外形が角柱状の筒部３ｂ
とが形成されている。また、筒部３ｂには、内部が円形
で空洞状の収納部（図示せず）が所定の深さで形成され
て、下方が開放され、周囲が平坦な外壁で覆われて角柱
状になっている。

【００３４】前記収納部（図示せず）の内部には、摘み
部３ａの同一軸心上の図示下方に延長形成された円柱状
の軸部３ｃが形成され、この軸部３ｃの先端部が収納部
（図示せず）より所定量だけ図示下方側に突出した状態
になっている。また、筒部３ｂの平坦な外壁の一方の対
向面からそれぞれ外方に向かって突出形成された略半円
状の軸支部３ｄ、３ｄが形成されている。

【００３５】前記操作軸３の摘み部３ａは、連動部材２
の長溝２ｄに挿通され、軸支部３ｄ、３ｄが、連動部材
２の丸孔部２ｅ、２ｅに嵌入されている。そして、摘み
部３ａに矢印Ｙ−Ｙ方向に傾動させると、操作軸３は、
軸支部３ｄを支点として矢印Ｙ−Ｙ方向に回動可能にな
っている。また、摘み部３ａに矢印Ｘ−Ｘ方向に傾動さ
せると、操作軸３は、連動部材２の第１、第２アーム部
２ｆ、２ｇを支点として矢印Ｘ−Ｘ方向に揺動可能にな
っている。また、この操作軸３は、矢印Ｙ−Ｙ方向、及
び矢印Ｘ−Ｘ方向のみならず任意の方向に傾動（揺動）
可能になっている。また、操作軸３は、矢印Ｃの図示下
方の押圧荷重を加えると、連動部材２が第１アーム部２
ｆを支点として第２アーム部２ｇが矢印Ｃの下方に降下
するようになっている。

【００３６】また、操作軸３の収納部（図示せず）には
復帰バネ４の一端部が軸部３ｃにガイドされて収納さ
れ、下端部は操作体５に弾接するようになっている。前
記操作体５は、合成樹脂材料から成り、成形加工により
図示下方側には、外形が円板状で、底面が平坦な基部５
ａを有し、この基部５ａの中央部に図示上方に向けて突
出する筒状のボス部５ｂが突出形成され、このボス部５
ｂの中央には操作軸３の軸部３ｃの先端部が嵌合可能な
軸孔５ｃが所定の深さで形成されている。

【００３７】そして、操作体５は、操作軸３の軸部３ｃ
の先端部を軸孔５ｃに挿入すると共に、ボス部５ｂが筒
部３ｂの収納部（図示せず）内に挿入されて移動可能に
なっている。この状態のとき、操作軸３の軸心と、操作
体５の軸孔５ｃの軸心とは、一致している。また、復帰
バネ４は、巻端部の一端部側が軸部３ｃに挿入されると
共に筒部３ｂ内の収納部（図示せず）に収納され、巻端
部の他端部が操作体５のボス部５ｂ上面にそれぞれ弾接
して、復帰バネ５の前後左右の動きが規制されるように
なっている。

【００３８】また、操作体５を保持するスライド部材６
は、合成樹脂材料から成り、図３に示すように、成型加
工により円筒状に形成され、外周部が円筒状の側壁６ａ
で覆われ、この側壁の内部に円形の保持部６ｂを有し、
保持部６ｂの下方を蓋閉する底壁６ｃには下面側から所
定の深さで円形の凹部６ｄが形成されている。このよう
なスライド部材６は、側壁６ａに包囲された保持部６ｂ
に、操作体５の基部５ａが収納されて、復帰バネ４によ
って、基部５ａが底壁６ｃに弾接するようになってい
る。

【００３９】また、スライド部材６の凹部６ｄには、プ
レス加工により円盤状に形成された金属板からなる可動
電極部７が挿入されて、例えば接着剤等で固着されてい
る。また、可動電極部７はスライド部材６の下面と同一
面になるようになっており、操作軸３を傾動して可動電
極部７が後述する絶縁フィルム８上を摺接しても、可動
電極７が絶縁フィルム８の表面を傷つけないようになっ
ている。

【００４０】また、図１に示す可動電極部７の下部に
は、矩形状でシート状の絶縁フィルム８が配設され、こ
の絶縁フィルム８は、所定の誘電率と厚さとを有してい
る。また、絶縁フィルム８の図示左端部の下面には、粘
着テープ等に使用されている前着材が塗布された粘着部
８ａが形成されている。そして、絶縁フィルム８をプリ
ント配線基板９に載置して、上方から枠体１を取り付け
ると、枠体１の解放された下部がプリント配線基板９で
蓋閉されるようになっている。そのために、絶縁フィル
ム８は、プリント配線基板９と枠体１の下部とで挟み込
まれて取り付けられるようになっている。

【００４１】前記プリント配線基板９は、図１、図２に
示すように、外形が略矩形状で所定の厚さに形成され、
このプリント配線基板９に枠体１が取付可能になってい
る。そして、プリント配線基板９に枠体１を取り付けた
ときに、枠体１の３カ所に形成された保持部１ｈのネジ
穴（図示せず）と対向する３カ所の位置に、後述する取
付ネジ１５が挿通可能な３個の取付孔９ａが形成されて
いる。また、枠体１の位置決め孔１ｊ、１ｋと対向する
位置に、位置決め孔９ｂ、９ｃが貫通形成されて、枠体
１をプリント配線基板９の取り付ける組立時の枠体１の
位置決めをするようになっている。

【００４２】また、各取付孔９ａに囲まれた位置には、
金属材料等の導体からなり、エッチング加工等によりパ
ターン形成された固定電極部１０が設けられている。こ
の固定電極部１０は、接地電極部１０ａと、この接地電
極部１０ａに併設された非接地電極部１０ｂとを有し、
接地電極部１０ａと非接地電極部１０ｂとは共にスライ
ド部材６に接着した可動電極部７に対向しており、操作
軸３を傾動操作して可動電極部７を駆動させることによ
り、固定電極部１０と可動電極部７との間の静電容量が
変化するようになっている。

【００４３】前記固定電極部１０は、例えば扇状に形成
された４個の接地電極部１０ａと、各接地電極部１０ａ
の間に併設された非接地電極部１０ｂである、例えば４
個の扇状の第１、第２、第３、及び第４非接地電極部１
０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆとからなっている。即
ち、十字状に配置された４個の接地電極部１０ａと、こ
の各接地電極部１０ａの間に非接地電極部１０ｂを併設
し、この非接地電極部１０ｂは、第１、第２、第３、及
び第４非接地電極部１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆか
らなり、固定電極部１０が全体で略円形状にパターン形
成されている。

【００４４】前記固定電極部１０上に載置した絶縁フィ
ルム８の表面に、復帰バネ４の弾性力で操作体５及びス
ライド部材６を介して可動電極部７が弾接され、操作軸
３が図示垂直状態である中立状態のときは、可動電極部
７と、各接地電極部１０ａ、及び第１、第２、第３、第
４非接地電極部１０ｄ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅとのそ
れぞれの対向面積は、全て同じになるようになってい
る。そして、接地電極部１０ａと非接地電極部１０ｂと
からなる固定電極部１０と、可動電極部８とによって、
所定の可変容量値を有する、いわゆる可変蓄電器が構成
されている。また、枠体１は、プリント配線基板９上に
載置した状態で、３カ所の保持部１ｈに形成したネジ穴
（図示せず）に取付ネジ１１を締め付けることにより、
プリント配線基板９に取り付け可能になっている。

【００４５】また、プリント配線基板９上には、図６に
示すように、スイッチ部１２が形成されている。このス
イッチ部１２は、プリント配線基板９側に図２に示すよ
うなスイッチ回路１３を有し、このスイッチ回路１３
は、固定電極部１０近傍上部に馬蹄形状の電極部１３ａ
と、この電極部１３ａに囲まれた内側に固定接点部１３
ｂとがエッチング等により形成されている。また、馬蹄
形状の電極部１３ａ上には、図６に示すように、ドーム
状に湾曲したメタルコンタクトからなる可動接点１４が
配設され、この可動接点１４は、外周部が電極部１３ａ
に当接し、ドーム状になった中央部は固定接点１３ｂか
ら離間している。

【００４６】そして、可動接点１４は、絶縁フィルム８
の粘着部８ａに貼付されて取り付けられている。このよ
うなスイッチ部１２は、可動接点１４のドーム状に湾曲
した中央部上部に連動部材２のスイッチ操作部２ｊが位
置するようになっており、図１に示す操作軸３を矢印Ｃ
の下方に押圧することにより、連動部材２のスイッチ操
作部２ｊが可動接点１４のドーム状の中央部を押圧し
て、可動接点１４が反転するようになっている。そし
て、可動接点１４の反転でスイッチ回路１３がＯＮ／Ｏ
Ｆされるようになっている。

【００４７】次に、本発明の多方向入力装置の動作につ
いて説明する。先ず、操作軸３の摘み部３ａに操作力が
加わっていない無負荷のときは、図１に示すように復帰
バネ４の弾性力によって、スライド部材６が操作体５を
介してプリント配線基板９の表面に絶縁フィルム７を介
して弾接されている。そして、操作体５の基部５ａが水
平状態になると共に、操作軸３がプリント配線基板９に
対して直立（垂直）の中立状態になっている。

【００４８】この操作軸３が中立状態にあるとき、第
１、第２、第３、及び第４非接地電極部１０ｃ、１０
ｄ、１０ｅ、１０ｆ、及び４個の接地電極部１０ａと、
可動電極部７とのそれぞれの対向面積は等しくなるよう
に、可動電極部７が配置されている。即ち、操作軸３が
中立状態のときは、可動電極７と第１、第２、第３、及
び第４非接地電極部１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆと
の間の、それぞれの静電容量値はほぼ等しくなるように
なっている。

【００４９】そして、中立状態の操作軸３の摘み部３ａ
に、連動部材２の長溝２ｄと平行な矢印Ｙ方向の操作力
を加えると、操作軸３は、軸支部３ｄ、３ｄの軸心を中
心に回動し矢印Ｙ方向に傾動する。すると、スライド部
材６が操作体５を介して絶縁フィルム８上をプリント配
線基板９に沿って移動する。このときの操作体５は、基
部５ａが斜めになり、復帰バネ４の弾性力によって、基
部５ａの外周縁部側の一部がスライド部材６の底壁６ｃ
に弾圧される。

【００５０】また、スライド部材６が絶縁フィルム８上
を移動することにより、可動電極部７が絶縁フィルム８
上を摺接移動して、可動電極部７と第１、第２、第３、
第４非接地電極部１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆとの
間のそれぞれの静電容量値が変化する。この状態のと
き、例えば、可動電極部７と第１、第２非接地電極部１
０ｃ、１０ｄとの間の静電容量値は増加し、一方、可動
電極部７と第３、第４非接地電極部１０ｅ、１０ｆとの
間の静電容量値は減少するように動作し、このそれぞれ
の静電容量値の差を演算し、これによって操作軸３の傾
動の方向や傾動量（傾動角度）を検出するようになって
いる。

【００５１】そして、操作軸３に加えていた矢印Ｙ方向
の操作力を解除すると、斜めになった操作体５の基部５
ａが、復帰バネ４の弾性力で、スライド部材６の底壁６
ｃに沿って移動して底壁６ｃと平行となって、操作軸３
が元の中立状態に復帰する。また、中立状態の操作軸３
に、連動部材２の長溝２ｄと直交する方向である矢印Ｘ
方向に操作力を加えると、操作軸３が連動部材２の第
１、第２アーム部２ｆ、２ｇを支点として揺動する。こ
の操作軸３を矢印Ｘ方向に傾動させることにより、前述
と同様に可動電極部７がプリント配線基板９に添って平
行移動して、それぞれの静電容量値が変化する。そし
て、この各静電容量値の差を演算し、これによって操作
軸３の傾動の方向や傾動量（傾動角度）を検出するよう
になっている。

【００５２】上述の如く、操作軸３のそれぞれ矢印Ｘ、
Ｙ方向への傾動によって、可動電極部７が移動し、それ
ぞれの静電容量値の変化量を検知することができるが、
この操作軸３の傾動方向は、これに限定されず、任意の
方向への傾動であっても、可動電極部７が移動され、そ
れぞれの静電容量値の変化量を検知できるようになって
いる。即ち、可動電極部７と第１、第２、第３、第４非
接地電極部１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆとの間のそ
れぞれの静電容量値の変化量を検出し、それぞれの静電
容量値を演算（例えば、加算、及び減算）して、この演
算結果から操作軸３の傾動方向と傾動量（傾動角度）等
を導き出し、これによって、例えば、ディスプレー上の
カーソル等を駆動するようにしている。

【００５３】次に、可動接点１３の操作は、図１に示す
中立状態の操作軸３を矢印Ｃ方向の下方に押圧する。す
ると、操作軸３が下方に移動し、連動部材２の第１アー
ム部２ｆを支点として、側壁１ｃの支持溝１ｎ内に配置
された第２アーム部２ｇが図示下方側に移動する。する
と、枠体１の支持溝１ｎから外方に突出している一端部
のスイッチ操作部２ｊが可動接点１４のドーム状の中央
部を押圧して可動接点１４が固定接点部１３ｂに当接し
て、スイッチ部１２をＯＮ／ＯＦＦ操作することができ
る。前記操作軸３の矢印Ｃ方向への押圧は、操作軸３が
中立状態だけではなく、操作軸３を傾動させた状態でも
可能になっている。

【００５４】次ぎに、本発明の多方向入力装置の操作軸
の操作による可動電極部と固定電極部との間の静電容量
値の演算について詳細に説明する。図４、図５は、本発
明の多方向入力装置の静電容量値の演算についての説明
図である。

【００５５】まず、図４に示すように、操作軸３がプリ
ント配線基板９に対して垂直の中立状態にあるときは、
扇状の第１、第２、第３、第４非接地電極部１０ｃ、１
０ｄ、１０ｅ、１０ｆの中心と、円形の可動電極部７の
中心とは一致している。このことから、第１非接地電極
部１０ｃと可動電極部７との間の静電容量値Ａと、第２
非接地電極部１０ｄと可動電極部７との間の静電容量値
Ｂと、第３非接地電極部１０ｅと可動電極部７との間の
静電容量値Ｃと、及び第４非接地電極部１０ｆと可動電
極部７との間の静電容量値Ｄとするならば、例えば、Ｘ
方向の変位の演算である（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）＝０
で、且つ、Ｙ方向の変位の演算である（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ
＋Ｃ）＝０であって、この各演算によって、操作軸３
（図１参照）がプリント配線基板９に対して垂直で中立
状態にあることが検出される。

【００５６】次ぎに、中立状態の操作軸３を、例えば−
（マイナス）Ｙ方向に傾動させ、図５に示すように可動
電極部７をプリント配線基板９の固定電極部１０上を＋
（プラス）Ｙ方向に移動させる。この状態のとき、それ
ぞれの静電容量値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを検出し演算すると、
Ｘ方向の変位の演算である（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）＝０
で、且つ、Ｙ方向の変位の演算である（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ
＋Ｃ）＞０であって、この各演算によって、操作軸３が
プリント配線基板９に対して−（マイナス）Ｙ方向に傾
動させていることが算出される。

【００５７】このように、各静電容量値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
の（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の演算によって、操作軸３の
Ｘ方向の変位が算出され、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）の演
算によって、操作軸３のＹ方向の変位が算出され、この
各算出値から操作軸の傾動方向、及び傾動量（傾動角
度）を算出できるように構成されている。

【００５８】また、本発明の実施の形態で説明したスラ
イド部材６は、図３に示すようなものに限定されず、図
７に示すように、スライド部材３６は、底壁３６ｃの下
面を平坦状に形成し、この平坦状の底壁３６ｃの下面側
である外周表面、あるいは側壁３６ａを含むスライド部
材３６の全ての外周表面に、例えばニッケル等からなる
所定の膜厚の金属メッキ３６ｄを施し、底壁３６ｃの下
面を可動電極部３７としたものでも良い。

【００５９】また、プリント配線基板は、円形状の固定
電極部１０の外周部に、図８に示すような、複数のスリ
ット状の細長で円弧状の溝３９ａを貫通形成したような
プリント配線基板３９でも良い。このような溝３９ａを
有するプリント配線基板３９は、例えば組立時にプリン
ト配線基板３９に反りが発生しても、この反りをスリッ
ト状の溝３９ａで吸収して、固定電極部１０が形成され
た部分のプリント配線基板３９を平坦に保つことができ
る。そのために、操作軸３をＸ方向、Ｙ方向、またはこ
れ以外の任意の方向に傾動させても、可動電極部とそれ
ぞれの非接地電極部との間の静電容量値の変化量を、ほ
ぼ均等に変化させることができ、高精度に操作軸の傾動
方向、あるいは傾動角度を検出することができる。図９
はスリット状の溝３９ａを有するプリント配線基板３９
を用て、操作軸３をＸ方向、Ｙ方向、またはこれ以外の
任意の方向に傾動させた時の静電容量値の変化量を示す
もので、操作軸３をどの方向に傾動させても、そのとき
の静電用地の変化量がほぼ同じになって、一点鎖線で示
す静電容量可変領域を円形にすることができる。

【００６０】また、本発明の実施の形態では、枠体１の
鍔部１ｇ下面を平坦状に形成したもので説明したが、枠
体１の３カ所の保持部１ｈに形成したネジ穴（図示せ
ず）周囲に、例えば０．５ｍｍの高さの突起（図示せ
ず）が図示下方側に突出形成したものでも良い。この場
合、枠体１をプリント配線基板９に取り付けたときに、
３カ所のネジ穴周囲の突起（図示せず）により、枠体１
の下面をプリント配線基板９から浮かせて取り付けるこ
とができる。そのために、枠体１を成形加工するとき
に、ヒケ等の問題で枠体１の下面に反りが発生したとし
ても、この反りはプリント配線基板９から浮いた状態に
なるので、プリント配線基板９が反ることなく、可動電
極部とそれぞれの非接地電極部との間の静電容量値を、
図９に示すように、均等に変化させることができる。

【００６１】また、本発明の実施の形態では、固定電極
部１０を、第１、第２、第３、第４非接地電極部１０
ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆからなる非接地電極部１０
ｂと、４個の接地電極部１０ａとによって説明したが、
これに限定されず、例えば、固定電極部は、所定の形状
の一個の接地電極部と一個の非接地電極部とからなるも
のでも良い。

【００６２】また、本発明の実施の形態では、プリント
配線基板９の固定電極部１０上に絶縁フィルム８を配設
したが、固定電極部１０上に絶縁膜を印刷等で直接形成
すると共に、可動接点１３を小さな面積の絶縁フィルム
に貼付し、この絶縁フィルムをスイッチ回路１２上に粘
着したものでも良い。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明の他方購入量装置
は、操作軸の傾動操作によって、可動電極部を駆動させ
ることにより、可動電極部と固定電極部との対向面積が
可変され、可動電極部と固定電極部との間の静電容量値
の変化量により操作軸の傾動方向を検出するようにした
ので、操作軸に配設した可変電極部とプリント配線基板
に配設した固定電極部との対向配設が容易に出来、且
つ、部品点数を少なくすることができ、安価な多方向入
力装置を提供することが出来る。

【００６４】また、操作軸は、長溝の貫通方向に挿通さ
れて連動部材に支持され、操作軸が長溝の長手方向、及
び長手方向と直交する方向に揺動操作可能とし、操作軸
が前記長溝の長手方向に揺動するときは、前記操作軸の
みが回動し、前記操作軸が前記長手方向と直交する方向
に揺動するときは、前記操作軸によって前記連動部材が
前記両端部を中心に回動するようにしたので、操作軸は
枠体内に架設された一個の連動部材に支持されて揺動可
能になっており、操作軸の支持が簡単であり、組立が容
易で、且つ安価な多方向入力装置を提供することが出来
る。

【００６５】また、スライド部材は前記操作軸の揺動操
作によって前記プリント配線基板面に沿って移動可能と
し、前記操作軸の揺動操作によって、前記可動電極部が
前記固定電極部上を該固定電極部と平行移動するように
したので、可動電極部と固定電極部との間の静電容量の
変化が安定した変化を示し、静電容量の変化が検出し易
く、よって操作性の良い多方向入力装置を提供すること
が出来る。

【００６６】また、前記スライド部材は樹脂材料からな
り、前記固定電極部と対向する側に前記可動電極部を固
着したので、スライド部材に固定電極部を確実に固着す
ることができる。

【００６７】また、前記スライド部材は樹脂材料からな
り、外周表面に金属メッキを施して前記可動電極部を形
成したので、可動電極部がスライド部材にメッキされて
一体化されているので、部品点数を削減できて安価にで
きる。

【００６８】また、固定電極部は、プリント配線基板の
表面に導体によってパターン形成されているので、固定
電極部をプリント配線基板の配線パターンの形成と同時
に形成できる。そのために、固定電極部の加工が容易で
あって、安価な多方向入力装置を提供することができ
る。

【００６９】また、前記操作軸を傾動操作して前記可動
電極部を駆動することにより、前記固定電極部と前記可
動電極部との間の静電容量値を変化させるようにしたの
で、静電容量値の変化によって、操作軸の傾動方向、及
び傾動量（傾動角度）を高精度に検出することができる
多方向入力装置を提供できる。

【００７０】また、可動電極部の駆動により、それぞれ
の非接地電極部と可動電極部との間のそれぞれの静電容
量値の変化量から、Ｘ方向、及びＹ方向の変位の演算か
ら操作軸の傾動方向を検出するようにしたので、操作軸
の傾動方向を高精度に検出出来る。

【００７１】また、本発明の多方向入力装置は、可動電
極部と固定電極部との間に絶縁フィルムが配設され、可
動電極部が絶縁フィルム上を摺接するようにしたので、
絶縁フィルムを薄くすることにより、可動電極部とそれ
ぞれの非接地電極部との間の容量値を大きくすることが
でき、操作軸の小さな駆動操作でも確実に検出すること
ができる。

【００７２】また、絶縁フィルムをプリント配線基板と
枠体の下部とで挟み込んで取り付けたので、絶縁フィル
ムをプリント配線基板に取り付けるための特別な取付部
材が不要になり、組立性の向上、及び部品点数を削減で
きる。

【００７３】また、プリント配線基板は、スイッチ部を
有し、該スイッチ部は、前記プリント配線基板上に形成
したスイッチ回路と、該スイッチ回路上に配設したドー
ム状の可動接点とからなり、前記操作軸の押圧操作によ
って前記連動部材の一端部が前記可動接点を押圧して反
転させると前記スイッチ部がＯＮ／ＯＦＦするようにし
たので、可動電極部と固定電極部との間の静電容量値の
変化だけでなく、スイッチ部も操作することができ、多
機能な多方向入力装置を提供できる。

【００７４】また、前記絶縁フィルムは、前記可動接点
上を被覆可能に延長形成され、前記絶縁フィルムに前記
可動接点を貼付したので、可動接点を取り付けるための
特別な部材が必要なく、部品点数の少なくできる。

【００７５】また、前記絶縁フィルムは、前記可動接点
を貼付する部分に粘着部を形成したので、可動接点を粘
着部に貼付してプリント配線基板に取り付けることがで
き、組立性が良い。

【００７６】また、前記プリント配線基板は、前記円形
状の前記固定電極の外周部に複数のスリット状の溝を貫
通形成したので、組立時にプリント配線基板に反りが発
生しても、この反りをスリット状の溝で吸収して、固定
電極部が形成された部分のプリント配線基板が反ること
のない、高性能な多方向入力装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す分解斜視図である。

【図２】本発明に係わるプリント配線基板の平面図であ
る。

【図３】本発明に係わるスライド部材の要部断面図であ
る。

【図４】本発明に係わる静電容量値の演算について説明
する図である。

【図５】本発明に係わる静電容量値の演算について説明
する図である。

【図６】本発明に係わるスイッチ部の要部断面図であ
る。

【図７】本発明のその他の実施の形態に係わるスライド
部材の要部断面図である。

【図８】本発明のその他の実施の形態に係わるプリント
配線基板の要部平面図である。

【図９】本発明に係わる静電容量の変化量を説明する図
である。

【図１０】従来の多方向入力装置を示す縦断面図であ
る。

【図１１】従来の多方向入力装置を示す横断面図であ
る。

【符号の説明】

１枠体１ａ〜１ｄ側壁１ｅ上壁１ｆ操作孔１ｇ鍔部１ｈ保持部１ｊ、１ｋ位置決め穴２連動部材２ａ支持部２ｂ長溝２ｃ、２ｄ側壁２ｆ第１アーム部２ｇ第２アーム部２ｊスイッチ操作部３操作軸３ａ摘み部３ｂ筒部４復帰バネ５操作体５ａ基部５ｂボス部５ｃ軸孔６スライド部材６ａ側壁６ｂ保持部６ｃ底壁７可動電極部８絶縁フィルム８ａ粘着部９プリント配線基板１０固定電極部１０ａ接地電極部１０ｂ非接地電極部１０ｃ第１非接地電極部１０ｄ第２非接地電極部１０ｅ第３非接地電極部１０ｆ第４非接地電極部１１取付ネジ１２スイッチ部１３スイッチ回路１４可動接点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｇ 5/24 ５１１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上壁を有する枠体と、前記枠体の下部を蓋
閉し、固定電極部を有するプリント配線基板と、前記枠
体に支持され、前記上壁に対して揺動操作する操作軸と
を備え、前記操作軸に可動電極部を前記固定電極部と対
向して配設し、前記操作軸の傾動操作によって、前記可
動電極部を駆動させることにより、前記可動電極部と前
記固定電極部との対向面積が可変され、前記可動電極部
と前記固定電極部との間の静電容量値の変化量により前
記操作軸の傾動方向を検出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】前記枠体の内部には、互いに対向する前記
枠体の側壁に両端部が支持されて連動部材が架設され、
該連動部材は前記両端部方向に長い長溝が貫通形成さ
れ、前記操作軸は、前記長溝の貫通方向に挿通されて前
記連動部材に支持され、前記操作軸が前記長溝の長手方
向、及び前記長手方向と直交する方向に揺動操作可能と
し、前記操作軸が前記長溝の長手方向に揺動するとき
は、前記操作軸のみが回動し、前記操作軸が前記長手方
向と直交する方向に揺動するときは、前記操作軸によっ
て前記連動部材が前記両端部を中心に回動するようにし
たことを特徴とする請求項１記載の多方向入力装置。
【請求項３】前記プリント配線基板の前記固定電極上に
は、前記可動電極部を有するスライド部材を配設し、該
スライド部材は前記操作軸の揺動操作によって前記プリ
ント配線基板面に沿って移動可能とし、前記操作軸の揺
動操作によって、前記可動電極部が前記固定電極部上を
該固定電極部と平行移動するようにしたことを特徴とす
る請求項１、又は２記載の多方向入力装置。
【請求項４】前記スライド部材は樹脂材料からなり、前
記固定電極部と対向する側に前記可動電極部を固着した
ことを特徴とする請求項３記載の多方向入力装置。
【請求項５】前記スライド部材は樹脂材料からなり、外
周表面に金属メッキを施して前記可動電極部を形成した
ことを特徴とする請求項３記載の多方向入力装置。
【請求項６】前記固定電極部は、前記プリント配線基板
の表面に導体によってパターン形成されたことを特徴と
する請求項１乃至５記載の多方向入力装置。
【請求項７】前記固定電極部は、接地電極部と、該接地
電極部に併設された非接地電極部とを有し、前記接地電
極部と前記非接地電極部とは共と前記可動電極部に対向
し、前記操作軸を傾動操作して前記可動電極部を駆動す
ることにより、前記固定電極部と前記可動電極部との間
の静電容量値を変化させるようにしたことを特徴とする
請求項１乃至６記載の多方向入力装置。
【請求項８】前記固定電極は、十字状に配置された４個
の接地電極部と、該各接地電極部の間に前記非接地電極
を併設し、該非接地電極部は、第１、第２、第３、及び
第４非接地電極部からなり、前記各接地電極部と前記第
１〜第４非接地電極部とによって、前記固定電極部が略
円形状に形成され、前記各接地電極部と前記第１〜第４
非接地電極部とは前記可動電極部と対向し、前記操作軸のＸ方向の変位を、前記第１非接地電極部と
前記可動電極部との間、及び前記第２非接地電極部と前
記可動電極部との間のそれぞれの静電容量値の和と、前
記第３非接地電極部と前記可動電極部との間、及び前記
第４非接地電極部と前記可動電極部との間のそれぞれの
静電容量値の和との差を演算して算出し、前記操作軸のＹ方向の変位を、前記第１非接地電極部と
前記可動電極部との間、及び前記第４非接地電極部と前
記可動電極部との間のそれぞれの静電容量値の和と、前
記第２固定電極部と前記可動電極部との間、及び前記第
３固定電極部と前記可動電極部との間のそれぞれの静電
容量値の和との差を演算して算出し、このＸ方向、及びＹ方向の変位の演算から前記操作軸の
傾動方向を検出するようにしたことを特徴とする請求項
７記載の多方向入力装置。
【請求項９】前記可動電極部と前記固定電極部との間に
絶縁フィルムが配設され、前記可動電極部が前記絶縁フ
ィルム上を摺接するようにしたことを特徴とする請求項
１乃至８記載の多方向入力装置。
【請求項１０】前記絶縁フィルムが、前記プリント配線
基板上に前記固定電極部を覆うように載置され、前記絶
縁フィルムを前記プリント配線基板と前記枠体の下部と
で挟み込んで取り付けたことを特徴とする請求項９記載
の多方向入力装置。
【請求項１１】前記プリント配線基板は、スイッチ部を
有し、該スイッチ部は、前記プリント配線基板上に形成
したスイッチ回路と、該スイッチ回路上に配設したドー
ム状の可動接点とからなり、前記操作軸の押圧操作によ
って前記連動部材の一端部が前記可動接点を押圧して反
転させると前記スイッチ部がＯＮ／ＯＦＦするようにし
た請求項１乃至１０記載の多方向入力装置。
【請求項１２】前記絶縁フィルムは、前記可動接点上を
被覆可能に延長形成され、前記絶縁フィルムに前記可動
接点を貼付したことを特徴とする請求項１１記載の多方
向入力装置。
【請求項１３】前記絶縁フィルムは、前記可動接点を貼
付する部分に粘着部を形成したことを特徴とする請求項
１２記載の多方向入力装置。
【請求項１４】前記プリント配線基板は、前記円形状の
前記固定電極の外周部に複数のスリット状の溝を貫通形
成したことを特徴とする請求項８乃至１３記載の多方向
入力装置。