JP2004022791A

JP2004022791A - 可変抵抗器及びこれを用いた操作ユニットと電子機器

Info

Publication number: JP2004022791A
Application number: JP2002175484A
Authority: JP
Inventors: Masato Yamazaki; 山崎　政人
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】各種電子機器の操作部に使用される可変抵抗器及びこれを用いた操作ユニットと電子機器の実現を目的とする。
【解決手段】シート３下面またはケース１１内底面のいずれか一方に抵抗体１、他方にこれと所定の空隙７を設けて対向する中央接点８を形成し、シート３への押圧操作に応じて、抵抗体１と中央接点８との接触面積を変化させることによって、安定した抵抗値変化が得られる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーナビゲーション機器やゲーム機器などの各種電子機器の操作部に使用される可変抵抗器及びこれを用いた操作ユニットと電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、押圧力に応じて抵抗値が変化する押圧操作用の可変抵抗器が考案されている。
【０００３】
このような従来の可変抵抗器について、図８を用いて説明する。
【０００４】
図８は、従来の可変抵抗器の断面図であり、同図において、５１は駆動体、５２は駆動体５１の下面に円錐状に形成された弾性導電体、５４は弾性導電体５２の下側に所定の空隙５３で対向配置された一対の抵抗体、５５はそれぞれの抵抗体５４に接続された電極である。
【０００５】
以上の構成において、指などで駆動体５１を下方へ押圧操作すると、それに伴って駆動体５１下面の円錐状の弾性導電体５２が下方へ移動し、先ず一対の抵抗体５４の内側端面に接触する。
【０００６】
そして、さらに駆動体５１を押圧操作すると、弾性導電体５２下面全面が一対の抵抗体５４の上面全面に接触して、その接触面積が円形状に大きくなる。
【０００７】
つまり、駆動体５１への押圧操作力によって弾性導電体５２が弾性変形し、抵抗体５４との接触面積が変化することによって、抵抗値が変化するように構成されているものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の可変抵抗器においては、駆動体５１を押圧操作する際の押圧位置又は押圧方向が中心からズレた場合、弾性導電体５２が一対の抵抗体５４と均一に接触しないため、押圧操作による所定の抵抗値変化が得られないことがあるという課題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、押圧位置や押圧方向などに影響されず、安定した抵抗値変化が得られる可変抵抗器及びこれを用いた操作ユニットと電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、可撓性を有するシート、またはこれと所定の空隙を設けて対向する基板との対向面のいずれか一方に抵抗体を、他方に導電体を形成して可変抵抗器を構成したものであり、シートへの押圧操作に応じて、抵抗体と導電体との接触面積が変化し抵抗値が変化するため、押圧位置や押圧方向などに影響されず、安定した抵抗値変化が得られる可変抵抗器を得ることができるという作用を有する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、抵抗体または導電体の外周上に絶縁性のスペーサを設けたものであり、このスペーサによって抵抗体と導電体との空隙を確実に保持することができるという作用を有する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、基板の抵抗体または導電体の中央を上方へ凸状に形成したものであり、抵抗体と導電体を押圧部分のみ確実に接触させることができるという作用を有する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の可変抵抗器の上方に弾性を有する駆動体を設け、この駆動体下面にシートと当接する半球状の押圧部を形成して操作ユニットを構成したものであり、駆動体への押圧力により押圧部が弾性変形してシートと接触し、接触部分が順次円形状に変化するため、押圧力に応じ抵抗値が安定して変化する操作ユニットを実現できるという作用を有する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、駆動体外縁に押え部を設け、この押え部がシートの抵抗体の両端を電極へ弾接するものであり、駆動体に押え部を一体に形成することによって、シートを押える別部材が不要となり簡単な構成で、かつ電極を電気的に安定して接続できるという作用を有する。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１記載の可変抵抗器と、この可変抵抗器に接続された制御部と、この制御部に接続された表示部からなり、可変抵抗器の抵抗値を制御部が検出し表示部の表示を変化させるようにして電子機器を構成したものであり、押圧操作力の変化に応じて検索スピードを変化させる等、使い易い電子機器を実現できるという作用を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜３記載の発明について説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施の形態による可変抵抗器の断面図、図２（ａ）は同シートの断面図、図２（ｂ）は同平面図である。
【００２０】
図１において、３はポリエチレンテレフタレートやポリイミドなどの可撓性を有するシートで、シート３の下面にはカーボンなどの抵抗材料により皮膜状に抵抗体１が印刷形成されている。
【００２１】
そして、１１は上方が開口した成形樹脂製のケースで、このケース１１の内底面には銅材などの導電材料からなる導電体としての中央接点８と、同じく銅材などの導電材料からなる電極としての外周接点９Ａ，９Ｂが植設されている。
【００２２】
ここで、中央接点８はケース１１上面の中央部、そして外周接点９Ａ，９Ｂは、中央接点８を挟んで左右の対称位置に配設されており、これらの各接点はケース１１の外方へ導出された出力手段としての外部端子（図示せず）と繋がっている。
【００２３】
そして、図２に示すように、シート３には下面に抵抗体１が形成され、これが中央接点８と所定の空隙７を設けて対向すると共に、この抵抗体１両端には銀や銀カーボンなどの良導電材料により接続部２Ａ，２Ｂが皮膜状に印刷形成され、この接続部２Ａ，２Ｂと外周接点９Ａ，９Ｂが、ケース１１上面を覆い中央が開口したカバー１２によって圧接されて電気的に接続している。
【００２４】
以上の構成において、指などでシート３を下方へ押圧操作すると、シート３が撓み押圧個所下面の抵抗体１が中央接点８の上面に接触し、さらにシート３が押圧力を加えると、抵抗体１が中央接点８の上面に接触する接触面積が増える。
【００２５】
つまり、シート３を押圧操作する力が変化すると、抵抗体１と中央接点８との接触面積が変化し、これによって外周接点９Ａと９Ｂ間の抵抗値が変化するように機能する。
【００２６】
ここで、外周接点９Ａと９Ｂ間の抵抗値は、押圧操作しない状態では抵抗体１の抵抗値そのものであるが、押圧操作した場合には、抵抗体１と中央接点８の接触部分は電気的には短絡部分となって、外周接点９Ａから接触部分までの抵抗値と、外周接点９Ｂから接触部分までの抵抗値との和が抵抗値となる。
【００２７】
つまり、押圧操作力が大きくなり、抵抗体１と中央接点８の接触面積が増えるほど（電気的には短絡部分が増えるほど）小さな抵抗値が得られる。
【００２８】
また、この接触面積に応じた抵抗値が、外周接点９Ａと９Ｂ間、中央接点８と外周接点９Ａ間、及び中央接点８と外周接点９Ｂ間でそれぞれ得られる。
【００２９】
ここで、外周接点９Ａと９Ｂ間で得られる抵抗値は、中央接点８と外周接点９Ａ間、あるいは中央接点８と外周接点９Ｂ間で得られる抵抗値と異なり、押圧位置や押圧方向がシート３の中央からズレた位置であっても、これらに関係無く抵抗体１と中央接点８との接触面積が同じであれば、同じ抵抗値が得られるように構成されている。
【００３０】
このように、本実施の形態によれば、シート３を押圧操作する力に応じて、抵抗体１と中央接点８の接触面積が変化して抵抗値が変化するように可変抵抗器が構成されているため、簡単な構成で押圧位置や押圧方向に拘わらず、安定して抵抗値が変化する可変抵抗器を得ることができるものである。
【００３１】
なお、外周接点９Ａ，９Ｂを左右対向位置として説明したが、中央接点８の外周にリング状に一体として設けても良く、この場合は、抵抗体１と中央接点８との接触押圧力による抵抗値変化は、中央接点８とリング状の外周接点との間で得ることができる。
【００３２】
さらに、図３の断面図に示すように、導電体としての中央接点１８の中央を上方へ凸状に、例えばドーム状に形成することによって、シート３押圧時の抵抗体１と中央接点１８との押圧部分以外の接触を防止し、確実に押圧部分のみを接触させることができる。
【００３３】
また、図４の断面図に示すように、絶縁性の基板６の上面に銀や銀カーボン等からなる導電体５を皮膜状に印刷形成すると共に、この導電体５の上面外周にリング状の絶縁材料製のスペーサ４を薄膜状に印刷形成し、このスペーサ４によって導電体５と抵抗体１との所定の空隙７を確保する構成としても、本発明の実施は可能である。
【００３４】
そして、この場合には、シート３を押圧操作することによって、抵抗体１と導電体５との接触面積が変化し、これによって接続部２Ａと２Ｂ間の抵抗値が変化するように構成されている。
【００３５】
このようにケース１１に代えて、上面に導電体５を印刷形成した基板６と、下面に抵抗体１および電極２Ａ，２Ｂを印刷したシート３で可変抵抗器を構成することによって、全体が平板状となり薄形化された可変抵抗器を実現することができる。
【００３６】
そして、導電体５の上面外周にリング状のスペーサ４を形成することによって、抵抗体１と導電体５との空隙７を確保することができるため、シート３を押圧した際に、押圧部分以外の箇所で抵抗体１と導電体５が接触することを防止できる。
【００３７】
また、図４の例とは逆にスペーサ４を抵抗体１の下面外周にリング状に形成しても良い。
【００３８】
なお、以上の説明では、シート３に抵抗体１を、ケース１１や基板６に導電体を各々形成する構成としたが、シート３に導電体を、ケース１１や基板６に抵抗体１を形成しても本発明の実施は可能である。
【００３９】
また、導電体５は銀や銀カーボン等を印刷形成するほか、銅張りシートなどをエッチング加工して形成しても良い。
【００４０】
（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４〜６記載の発明について説明する。
【００４１】
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、詳細な説明を簡略化する。
【００４２】
図５は、本発明の第２の実施の形態による操作ユニットの断面図、図６は同抵抗体と中央接点との接触部分の変化を示す平面図、図７は押圧力と抵抗値の関係を示す抵抗特性図である。
【００４３】
同図において、２１は上方が開口した成形樹脂製のケースで、このケース２１の内底面には、実施の形態１の場合と同様に、導電体としての中央接点８や電極としての外周接点９Ａ，９Ｂが植設され、この中央接点８に所定の空隙７を設けてシート３下面の抵抗体１が対向して、可変抵抗器が形成されている。
【００４４】
そして、シート３の上面にはゴム等の弾性を有する駆動体２３が配置され、この駆動体２３の外縁に設けた押え部２３Ｂが、ケース２１上面を覆い中央が開口したカバー２２によって圧縮されて、シート３の接続部２Ａ，２Ｂを外周接点９Ａ，９Ｂに弾接させて、これらを電気的に接続させている。
【００４５】
また、駆動体２３は、中央下面にシート３と当接する半球状の押圧部２３Ａと、この押圧部２３Ａと押え部２３Ｂを連結する薄肉部２３Ｃが一体に形成されて、操作ユニットが構成されている。
【００４６】
以上の構成において、駆動体２３に上方から押圧力Ｆを加えると、図５（ｂ）に示すように、駆動体２３下面の半球状の押圧部２３Ａが下方に移動し、シート３の上面を押圧してシート３が撓み、その下面の抵抗体１が中央接点８に接触する。
【００４７】
そして、さらに図５（ｃ）に示すように駆動体２３を押圧すると、押圧部２３Ａ下面が弾性変形して、シート３への押圧範囲が円形状に広がり、抵抗体１の中央接点８への接触面積が円形状に大きくなる。
【００４８】
つまり、駆動体２３を押圧操作する力が大きくなると、抵抗体１と中央接点８との接触面積が変化し、これによって外周接点９Ａと９Ｂ間の抵抗値が変化するように構成されている。
【００４９】
つまり、接続部２Ａ，２Ｂ間の抵抗値は、押圧操作しない状態では、図６（ａ）に示すように、抵抗体１と中央接点８が接触していないので、抵抗体１の抵抗値そのものである。
【００５０】
そして、押圧操作した場合には、図６（ｂ）に示すように、抵抗体１と中央接点８は中央のみが接触した接触面積Ｓとなり、更に押圧力Ｆが大きくなると、図６（ｃ）に示すように、円形状で更に大きな接触面積Ｓとなり、この接触面積Ｓ部分は電気的には中央接点８側を電気が流れる短絡部分となるため、接続部２Ａから接触部分までの抵抗値と、接続部２Ｂから接触部分までの抵抗値との和が可変抵抗器としての抵抗値となる。
【００５１】
つまり、図７に示すように、接続部２Ａと２Ｂに接続された外周接点９Ａと９Ｂ間の抵抗値は、押圧力Ｆが大きくなるほど（電気的には短絡部分が増えるほど）小さな抵抗値が得られるように構成されている。
【００５２】
このように本実施の形態によれば、可変抵抗器の上方に弾性を有する駆動体２３を設け、この駆動体２３下面にシート３と当接する半球状の押圧部２３Ａを形成して操作ユニットを構成することによって、駆動体２３の押圧部２３Ａが弾性変形して、シート３との接触部分が順次円形状に変化するため、押圧力に応じて抵抗値が安定して変化する操作ユニットを実現することができるものである。
【００５３】
また、駆動体２３外縁に押え部２３Ｂを設け、この押え部２３Ｂでシート３の上面を押圧し、抵抗体１両端の接続部２Ａ，２Ｂを、電極である外周接点９Ａ，９Ｂに弾接させることによって、押え部２３Ｂは駆動体２３に一体に形成され、シート３を押さえる別部材が不要となるため、簡単な構成で接続部２Ａ，２Ｂを外周接点９Ａ，９Ｂに安定して接触させることができる。
【００５４】
さらに、駆動体２３の押圧部２３Ａと押え部２３Ｂが、薄肉部２３Ｃで繋がれ、この薄肉部２３Ｃで駆動体２３が押圧されたときの押圧部２３Ａの変位を押え部２３Ｂに伝わらないように吸収しているため、接続部２Ａ，２Ｂと外周接点９Ａ，９Ｂの接続をより安定したものとすることができる。
【００５５】
また、このような可変抵抗器や操作ユニットは、ＬＣＤ等の表示部に接続された制御部に接続されて各種電子機器として用いられる。
【００５６】
そして、例えば、地図情報の検索を行うカーナビゲーション機器に用いられた場合、現在表示部に表示されている地図から自分のほしい地図に移動させる際には、駆動体２３を強く押圧すると、可変抵抗器の抵抗値が小さくなり、制御部がこの抵抗値を検出して、表示部の地図表示を早送りさせる。
【００５７】
次に、自分のほしい地図に近づいた際には、駆動体２３の押圧を弱めると、可変抵抗器の抵抗値が大きくなり、制御部がこれを検出し、地図表示がゆっくりと送られるため、求める地図を素早く、しかも確実に検索できるように構成されている。
【００５８】
このように抵抗値変化が安定した可変抵抗器を用いることによって、押圧操作の強弱に応じて検索スピード等を変化できる、使い易い電子機器を提供することができる。
【００５９】
なお、これ以外にも、本発明の可変抵抗器を押圧センサとして使用し、例えば、ロボットの手や足に本発明の可変抵抗器を装着し、ロボットの物を掴む力や歩行時の感知センサとして使用することも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、簡単な構成で、押圧位置や押圧方向に影響されず、抵抗値変化の安定した可変抵抗器、及びこれを用いた操作ユニットと電子機器を得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】
【図１】本発明の第１の実施の形態による可変抵抗器の断面図
【図２】（ａ）同シートの断面図
（ｂ）同シートの平面図
【図３】同他の実施の形態による可変抵抗器の断面図
【図４】同断面図
【図５】本発明の第２の実施の形態による操作ユニットの断面図
【図６】同抵抗体の平面図
【図７】同抵抗特性図
【図８】従来の可変抵抗器の断面図
【符号の説明】
１　抵抗体
２Ａ，２Ｂ　接続部（電極）
３　シート
４　スペーサ
５　導電体
６　基板
７　空隙
８，１８　中央接点
９Ａ，９Ｂ　外周接点
１１，２１　ケース
１２，２２　カバー
２３　駆動体
２３Ａ　押圧部
２３Ｂ　押え部
２３Ｃ　薄肉部

Claims

可撓性を有するシートと、このシートと所定の空隙を設けて対向する基板からなり、前記シートまたは前記基板の対向面のいずれか一方に抵抗体を、他方に導電体を形成すると共に、前記抵抗体の両端に接続される電極を設けた可変抵抗器。
抵抗体または導電体の外周上に絶縁性のスペーサを設けた請求項１記載の可変抵抗器。
基板の抵抗体または導電体の中央を上方へ凸状に形成した請求項１記載の可変抵抗器。
請求項１記載の可変抵抗器の上方に弾性を有する駆動体を設け、この駆動体下面にシートと当接する半球状の押圧部を形成した操作ユニット。
駆動体外縁に押え部を設け、この押え部が抵抗体の両端を電極へ弾接する請求項４記載の操作ユニット。
請求項１記載の可変抵抗器と、この可変抵抗器に接続された制御部と、この制御部に接続された表示部からなり、前記可変抵抗器の抵抗値を前記制御部が検出し前記表示部の表示を変化させる電子機器。