JP2005039008A - アナログ入力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】荷重等を与えても出力が現れない不感帯領域の発生を防止し、また入力（荷重等）に対する出力（電圧）特性の直線性（リニアリティ）に優れたアナログ入力装置を提供する。
【解決手段】キートップ１３とアナログ量発生部を構成する可動電極１８との間に設けたラバー部材２０の底部２３ｈを平坦面または曲面で形成することにより、不感帯領域を無くし、または小さくすることができる。また外側面２３ｉに続く部分の形状を第１のＲ面２３ｊで形成したことにより、入力（荷重等）に対する出力（電圧）特性の直線性（リニアリティ）に優れたアナログ入力装置を提供することが可能となる。
【選択図】 図１
【解決手段】キートップ１３とアナログ量発生部を構成する可動電極１８との間に設けたラバー部材２０の底部２３ｈを平坦面または曲面で形成することにより、不感帯領域を無くし、または小さくすることができる。また外側面２３ｉに続く部分の形状を第１のＲ面２３ｊで形成したことにより、入力（荷重等）に対する出力（電圧）特性の直線性（リニアリティ）に優れたアナログ入力装置を提供することが可能となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばゲーム機用コントローラなどに搭載されるアナログ入力装置に係わり、特に押圧操作時の荷重またはストロークの変化に対する出力特性を向上させたアナログ入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来のアナログ入力装置の変形前の状態を示す断面図、図８は従来のアナログ入力装置における入力−出力特性を示すグラフである。なお、図８Ａは入力を荷重量、出力を可動電極３ａと抵抗体３ｂ間とのアナログ出力電圧をＡ／Ｄ変換した後のビット数としたものであり、図８Ｂは入力をストローク量、出力を図８Ａと同じビット数としたものである。
【０００３】
図７に示すアナログ入力装置１では、基台２の内部底面上にアナログ信号を出力するアナログ量発生部３が設けられており、前記アナログ量発生部３の上部に弾性変形可能なラバー部材４が設けられている。そして、ラバー部材４の上部にはキートップ５が図示Ｚ方向に進退自在に支持されている。
【０００４】
前記ラバー部材４は、外周部側に環状に形成された基部４ａが設けられており、前記基部４ａから軸Ｏ−Ｏ方向に薄肉で形成された支持部４ｂを有している。また前記支持部４ｂの先端部には図示Ｚ２方向に凸を成す押圧部４ｃが一体に形成されている。
【０００５】
前記アナログ量発生部３は、基台２の底面側に設けられた抵抗体３ｂと、図示Ｚ１側に対向する可動電極３ａとが微少なギャップを介して対向配置されている。
【０００６】
前記アナログ入力装置１では、キートップ５が図示Ｚ２方向に押下されると、ラバー部材４全体が弾性変形させられる。このとき、前記押圧部４ｃがアナログ量発生部３の可動電極３ａを押下するため、可動電極３ａが可撓し前記抵抗体３ｂの表面に接触させられる。
【０００７】
このとき、前記可動電極３ａと抵抗体３ｂとの間の接触面積が、押下時の荷重量又はストローク量に応じて変化するため、可動電極３ａと抵抗体３ｂとの抵抗値もそれに応じて変化させられる。よって、前記抵抗体３ｂに所定の固定抵抗を直列接続し、可動電極３ａと固定抵抗との間に一定の電圧を印加させた状態で前記キートップ５を押下すると、前記固定抵抗の両端から前記キートップに与えた荷重又はストロークに応じた出力電圧（アナログ信号出力）が検出される。
【０００８】
なお、この種の先行技術文献としては、例えば以下の特許文献１などが存在している。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−０９３２７４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記アナログ入力装置では、キートップ５に加えられた荷重Ｆはラバー部材４の上端に環状に設けられた被加圧部４ｄを介してラバー部材４に与えられ、ラバー部材４から可動電極３ａへは押圧部４ｃの先端Ｂの一点を介して集中的に与えられる構造である。
【００１１】
ここで、ラバー部材４の被加圧部４ｄ上のＡ点に荷重Ｆが加えられるものとすると、Ａ点にはＢ点を中心とする矢印方向のモーメントＭが作用する。このモーメントＭはＡ点とＢ点との間の距離および荷重Ｆの分力であるＦ・ｓｉｎθに比例したものであり、ラバー部材４に屈曲変形を生じさせる。しかも、ラバー部材４の屈曲変形は、可動電極３ａが抵抗体３ｂに接触する前に生じるため、前記ラバー部材４の屈曲変形がある程度終了して可動電極３ａの押下が開始して抵抗体３ｂに接触するまでは、可動電極３ａと抵抗体３ｂとの間に抵抗が発生しないという不都合を引き起こす。
【００１２】
このことは、図８Ａ、Ｂに示すように従来のアナログ入力装置では、キートップ５を押下したのにもかかわらず、荷重が０．３９Ｎ（≒４０ｇｆ）以上となるまで（図８Ａ参照）、またはストロークが０．７ｍｍ以上（図８Ｂ参照）となるまでは出力が現れないという不感帯領域Ｗを発生させることを意味している。
【００１３】
このように、上記アナログ入力装置では、キートップ５に加えた荷重またはストロークがラバー部材４で分散されて可動電極３ａが押下させるための力が効率的に伝達されない構造となっている。このため、上記アナログ入力装置では、入力に対する出力応答が鈍く、ある一定以上の荷重またはストロークを与えないと出力が現れず、このため入出力特性の直線性（リニアリティ特性）に優れないという問題がある。
【００１４】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、ラバー部材における力の伝達効率を高め、入力に対する出力応答を鋭くして入出力特性の直線性（リニアリティ特性）に優れたアナログ入力装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、押下自在に設けられたキートップと、前記キートップに与えられた操作量に応じた大きさのアナログ信号を出力するアナログ量発生部と、前記操作量に応じて弾性的変形して前記アナログ量発生部を加圧するラバー部材と、を備えたアナログ入力装置において、
前記押圧部の底部が、前記アナログ量発生部に対して所定の面積を介して近接または接触させられていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明のアナログ入力装置では、キートップを押下すると、先ずラバー部材の加圧部が押下方向に移動させられて可動電極が抵抗体に接触し、その後にラバー部材全体が屈曲変形して押し潰されるようになる。このため、キートップを押下することにより即座にアナログ出力を発生させることが可能となり、入出力特性上に発生しやすい不感帯領域を無くし、または小さくすることができる。
【００１７】
上記において、前記ラバー部材は、外周側に設けられた基部と、前記基部からラバー部材の中心部に向かって延びる支持部と、前記中心部に設けられた加圧部とを有しており、
前記押圧部の中心を通る軸を含む断面で前記ラバー部材を切断したときに、
前記加圧部の外部表面には、前記底部に連続するとともに所定の半径で形成された第１のＲ面と、前記第１のＲ面に連続するとともに前記支持部との間で曲面を形成する外側部とが設けられているものが好ましい。
【００１８】
また前記加圧部の内部には空洞部が設けられており、前記空洞部の底面に所定の半径で形成された第２のＲ面が設けられているものが好ましい。
【００１９】
前記第２のＲ面が、前記中心を通る軸に対して対称に設けられており、一方の第２のＲ面と他方の第２のＲ面との間に平坦面又は曲面が設けられているものが好ましい。
【００２０】
前記軸に直交する半径方向で比較したときに、前記第２のＲ面が前記第１のＲ面よりも前記軸の中心側の位置に設けられているものである。
【００２１】
上記各手段では、可動電極と抵抗体との接触面積を徐々に拡大させることが可能となるため、アナログ入力装置の入出力特性に関する直線性（リニアリティ特性）を向上させることができる。
【００２２】
例えば、前記アナログ量発生部は、可動電極と抵抗体とが所定のギャップを介して対向配置されたものであり、前記可動電極又は抵抗体に前記加圧部の底部が近接または接触されているものである。
【００２３】
なお、その他の手段としては、例えば可動電極と固定電極とが対向配置されてて形成された静電容量手段を有しており、キートップの押圧操作に応じて前記可動電極と前記固定電極との間の距離が変位することによって変化する静電容量を検出する構成などである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１Ａは本発明の実施の形態を示すアナログ入力装置の断面図、図１Ｂは変形後の可動電極と抵抗体とを示すＡの部分拡大断面図、図２はラバー部材の第１の実施の形態を示すの断面図である。
【００２５】
図１Ａに示すアナログ入力装置は、例えばゲーム器用のコントローラの十字キーを構成する４つのキーの一つを示すものである。
【００２６】
図１Ａに示すように、アナログ入力装置は、上ケース１１と下ケース１２との間に設けられている。前記上ケース１１には、開口部１１ａが形成されており、この開口部１１ａの内部にキートップ１３が図示Ｚ１−Ｚ２方向に押下自在に支持されている。このキートップ１３の上面であるフェイス部１３ａは、前記上ケース１１の表面１１Ａよりもわずかに図示Ｚ１方向に露出されている。前記フェイス部１３ａから連続する側部１３ｂは図示Ｚ２方向に延びており、その下端にはフランジ部１３ｃが周設されている。前記フランジ部１３ｃは、前記上ケース１１の一部で、前記開口部１１ａを形成する内側部１１ｂの下端面に当接可能とされている。また前記側部１３ｂの内側で且つ前記フェイス部１３ａの下面中央には、図示Ｚ２方向に凸状に延びる加圧部１３ｄが一体に形成されている。
【００２７】
前記下ケース１２は基台を形成しており、前記上ケース１１の開口部１１ａに対向する位置には、図示Ｚ２方向に凹形状に切り欠かれた凹部領域１２ａが形成されている。前記凹部領域１２ａには平板状の固定電極１４が設けられている。図１Ｂに示すように、前記固定電極１４の表面には、抵抗物質を印刷又は塗布することにより形成された抵抗体１５が設けられている。
【００２８】
前記凹部領域１２ａを除く下ケース１２の表面には、絶縁材料からなるスペーサ１６が設けられており、その上面には弾性変形可能なシート部材１７が設けられている。前記シート部材１７の下面で且つ前記抵抗体１５と対向する位置には可動電極１８が印刷等で形成されている。すなわち、前記抵抗体１５と可動電極１８は、所定の隙間である微少ギャップＧを介して対向配置されている。なお、前記可動電極１８と抵抗体１５とが、後述するようにアナログ信号（出力電圧Ｖｏ）を発生するアナログ量発生部を形成している。
【００２９】
前記キートップ１３の加圧部１３ｄとシート部材１７との間には、弾性的に変形するラバー部材２０が第１の実施の形態として設けられている。前記キートップ１３は、前記ラバー部材２０の付勢力により図示Ｚ１方向に付勢された状態で支持されている。なお、前記ラバー部材２０は伸縮自在な樹脂、例えばシリコンゴム、エラストマなどで形成されている。
【００３０】
図１Ａおよび図２に第１の実施の形態として示すラバー部材２０は、外周側に環状に形成された基部２１を有し、かつ前記基部２１から中心部側に向かって斜め上方に延びる支持部２２を有している。そして、前記支持部２２の先端部には一体に成形された押圧部２３が設けられている。前記押圧部２３の断面形状は、ラバー部材２０の中心を通る仮想的な軸Ｏ−Ｏに対し軸対称に形成された略Ｕ字状をしている。前記押圧部２３は、図示Ｚ２方向に突出する凸部２３ａと、図示Ｚ１方向に筒状に延びる円筒部２３ｂとを有しており、前記凸部２３ａと円筒部２３ｂとの内部は空洞部とされている。なお、前記円筒部２３ｂの端面はリング状の被加圧部２３ｃとされている。
【００３１】
ラバー部材２０の空洞部は、前記円筒部２３ｂの内面２３ｄと、前記内面２３ｄの下端から図示Ｚ２方向に向かうにしたがって径寸法が略円錐形状に徐々に絞られて形成された内壁面２３ｅと、平坦面または曲面で形成された底面２３ｆとを有している。前記底面２３ｆと内壁面２３ｅとの間には、所定の半径（第２の半径）ｒ２で形成された第２のＲ面２３ｇが設けられている。図２に示すものでは、前記第２のＲ面２３ｇが前記軸Ｏ−Ｏに対し左右対称に形成されており、前記底面２３ｆは一方の第２のＲ面２３ｇと他方の第２のＲ面２３ｇとの間に設けられている。
【００３２】
押圧部２３の外部表面は、平坦面または曲率半径の大きな曲面で形成された底部２３ｈと、前記底部２３ｈから支持部２２に連続する外側面２３ｉとを有している。前記底部２３ｈと外側面２３ｉとの間には、所定の半径（第１の半径）ｒ１で形成された第１のＲ面２３ｊが前記軸Ｏ−Ｏに対し左右対称に設けられている。すなわち、前記底部２３ｈは一方の第１のＲ面２３ｊと他方の第１のＲ面２３ｊとの間に設けられている。なお、前記底部２３ｈは前記シート部材１７の表面に近接しまたは接触している。
【００３３】
前記フェイス部１３ａに図示Ｚ２方向の荷重Ｆを与えてキートップ１３を押圧操作すると、前記加圧部１３ｄがラバー部材２０の被加圧部２３ｃを図示Ｚ２方向に加圧するため、ラバー部材２０が弾性変形させられ前記押圧部２３が図示Ｚ２方向に移動させられる。
【００３４】
同時に、図１Ｂに示すように、ラバー部材２０の底部２３ｈが、シート部材１７を押圧するため、シート部材１７およびその下面に形成されている可動電極１８が図示Ｚ２方向に凸を成すように湾曲変形させられる。そして、可動電極１８のＺ２方向への変位量が前記可動電極１８と抵抗体１５との微少ギャップＧの寸法に等しくなったときに、凸形状に湾曲変形後の可動電極１８の最下点Ｐが前記抵抗体１５の表面に接触させられる。前記可動電極１８が抵抗体１５に接触することにより、これらの間に抵抗Ｒｘが形成される。
【００３５】
図２の断面図に示すように、上記アナログ入力装置１０では、ラバー部材２０の前記底部２３ｈが平坦面又は大きな曲率半径の曲面で形成され、所定の面積を介して接触ていることから、従来のように力がラバー部材２０の底部の一点を介して集中的に可動電極１８に与えられるということがない。
【００３６】
よって、被加圧部２３ｃ上の点Ａに作用するモーメントＭを従来に比べて小さくすることが可能である。このため、ラバー部材２０が屈曲変形し難くなり、被加圧部２３ｃに作用する荷重Ｆを効率良く可動電極１８に伝達することができる。よって、小さな荷重Ｆやストロークを与えただけでも可動電極１８の押下（Ｚ２）方向への変位量が大きくなり、ラバー部材２０が屈曲変形する前に可動電極１８を撓み変形させて抵抗体１５に接触させることが可能となる。このため、従来のアナログ入力装置の入出力特性に生じていた不感帯領域を無すこと、または小さくすることが可能となる。
【００３７】
また、上記においては、底部２３ｈと外側面２３ｉとの間に第１のＲ面２３ｊを設けた構成とし、且つ押圧部２３の内部の第２のＲ面２３ｇを前記第１のＲ面２３ｊよりも軸Ｏ−Ｏ側に接近する位置に設けた構成としている。このため、荷重Ｆを増大させ、キートップ１３のストロークを徐々に大きくしていくと、ラバー部材２０を前記第１のＲ面２３ｊを介して凸部２３ａが前記外側面２３ｉの形状に倣いながら徐々に変形させることができる。よって、可動電極１８の最下点（図１Ｂに示すＰを参照）が抵抗体１５に接触した後は、変形後の前記外側面２３ｉが、可動電極１８の外側方向の領域を前記荷重Ｆまたはストロークに応じて徐々に加圧するようになるため、入力特性、すなわち荷重またはストロークに対する出力電圧特性を直線に類似したものとすることが可能である。
【００３８】
なお、外側面２３ｉの形状を前記第１のＲ面２３ｊに連続する曲率半径の大きな曲面で形成しておくと、さらに直線性を向上させることが可能である。
【００３９】
図３はラバー部材の第２の実施の形態を示すの断面図である。
図３に第２の実施の形態として示すラバー部材３０は、図２に示す第１の実施の形態のラバー部材２０とほぼ同じ構成であるが、以下の点において異なっている。
【００４０】
すなわち、図３に示すように前記押圧部３３の空洞部を形成する内壁面３３ｅの下部に設けられた底面が、所定の半径（第２の半径）ｒ３からなる第２のＲ面３３ｇのみで形成されている点で異なっている。
【００４１】
なお、な押圧部３３の外部表面の底部３３ｈは、例えば所定の曲率半径で形成された球面の一部からなる曲面または平坦面で形成されている。
【００４２】
そして、前記底部３３ｈと外側面３３ｉとの間に、所定の半径（第１の半径）ｒ１で形成された第１のＲ面３３ｊが軸Ｏ−Ｏに対して左右対称に設けられている。なお、前記底部３３ｈは前記シート部材１７の表面に近接まあは接触している。
【００４３】
この実施の形態においても、キートップ１３を介してラバー部材３０を図示Ｚ２方向に加圧すると、ラバー部材３０が弾性変形させられるとともに、シート部材１７を介して可動電極１８が押圧させられるため、可動電極１８が図示Ｚ２方向に凸を成して湾曲状に撓み変形しながら抵抗体１５の表面に接触させられる（図１Ｂ参照）。
【００４４】
よって、第２の実施の形態においても、ラバー部材３０の前記底部３３ｈの中心側を平坦面又は曲率半径の大きな曲面で形成したことから、点Ａに生じるモーメントＭを従来に比べて小さくすることが可能である。よって、第１の実施の形態同様に、入出力特性の初期において発生しやすい不感帯領域を無し、または小さくすることが可能である。
【００４５】
また、この実施の形態においても底部３３ｈの側方に第１のＲ面３３ｊを設け、且つ押圧部３３の空洞部内の第２のＲ面３３ｇが前記第１のＲ面３３ｊよりも軸Ｏ−Ｏ側に設けられた構成である。よって、荷重Ｆを増大させ、キートップ１３のストロークを徐々に大きくしていくと、上記同様に前記第１のＲ面３３ｊを介して凸部２３ａが前記外側面３３ｉの形状に倣いながら徐々に側方に倒れるように変形させられる。よって、上記同様に荷重またはストロークと出力電圧との間の入出力特性の直線性を向上させることが可能である。
【００４６】
次に、上記アナログ入力装置１０を用いて、入力（荷重またはストローク）と出力（出力電圧）との関係についての測定結果を説明する。
【００４７】
図４はアナログ入力装置の測定回路を示す図、図５は第１の実施の形態に示すラバー部材を用いた場合のアナログ入力装置の入出力特性を示し、Ａは荷重−デジタル出力特性を示すグラフ、Ｂはストローク−デジタル出力特性を示すグラフ、図６は第２の実施の形態に示すラバー部材を用いた場合のアナログ入力装置の入出力特性を示し、Ａは荷重−デジタル出力特性を示すグラフ、Ｂはストローク−デジタル出力特性を示すグラフである。
【００４８】
ここで、図４において符号Ｒｘは上記アナログ入力装置１０の抵抗体１５の抵抗を示している。また符号Ｒａは所定の抵抗値からなる固定抵抗を示し、Ｖｃｃは印加電圧、Ｖｏは出力電圧を示している。さらにＤｏは前記出力電圧ＶｏをＡ／Ｄ変換した後のデジタル出力を示している。
【００４９】
図４の測定回路において、出力電圧Ｖｏは、下記の数１で表わされる。
【００５０】
【数１】
【００５１】
キートップ１３に与える荷重Ｆが０［Ｎ（ニュートン）］のときにはキートップ１３のストロークも０［ｍｍ］であるため、可動電極１８と抵抗体１５とは非接触状態（開放状態）にある。この時のＲｘをＲｘ（０）［Ω］、出力電圧ＶｏをＶｏ（０）［ｖ］とし、Ａ／Ｄ変換後のデジタル出力Ｄｏを０［ｂｉｔ］とする（図５Ａ，Ｂおよび図６Ａ，Ｂ参照）。
【００５２】
次にキートップ１３に荷重Ｆを加え、湾曲変形後の可動電極１８の一部が抵抗体１５の表面に点接触させられた状態（図１Ｂ参照）では、抵抗Ｒｘ≒Ｒｘ（０）［Ω］である。このため、出力電圧Ｖｏ≒Ｖｏ（０）［ｖ］であり、デジタル出力Ｄｏは小さな値を示す（図５Ａ，Ｂおよび図６Ａ，Ｂ参照）。
【００５３】
そして、徐々に荷重Ｆを増加させてストロークを増大させていくと、可動電極１８と抵抗体１５との接触面積が徐々に拡大されていくため、これに反比例して抵抗Ｒｘの大きさが減少する。よって、出力電圧Ｖｏが、前記数１にしたがって荷重Ｆおよびストロークの増加に伴なって増大するため、図５Ａ，Ｂおよび図６Ａ，Ｂに示すようにある一定の荷重またはストロークの範囲内ではほぼ直線的でリニアリティに優れた入出力特性を示すようになる。
【００５４】
なお、図５Ａ，Ｂおよび図６Ａ，Ｂにおいても、無荷重の状態から可動電極１８が抵抗体１５に接触するのに必要な荷重Ｆまたはストロークが与えられる間は、出力電圧Ｖｏ＝≒Ｖｏ（０）［ｖ］であるため、デジタル出力Ｄｏが０［ｂｉｔ］となる不感帯領域Ｗがわずかに形成されているが、上記従来に比較すれば大幅に小さくすることが可能である。また前記微少ギャップＧの寸法を可能な限り小さく設定することにより、荷重Ｆおよびストロークがともに０の付近から右肩上がりに直線的に比例する特性を示すアナログ入力装置を提供することが可能である。
【００５５】
なお、上記実施の形態ではアナログ量発生部として、可動電極１８と抵抗体１５との間の抵抗値の変化を利用したものを示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば可動電極と固定電極とが対向配置されており、可動電極と固定電極との間の距離が押圧操作に応じて変位することによって変化する静電容量を検出するものであってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明では、荷重等を与えても出力が現れない不感帯領域を無くすこと、または小さくすることが可能なアナログ入力装置を提供できる。
【００５７】
また入力（荷重等）に対する出力（電圧）特性の直線性（リニアリティ）に優れたアナログ入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明の実施の形態を示すアナログ入力装置の断面図、Ｂは変形後の可動電極と抵抗体とを示すＡの部分拡大断面図、
【図２】ラバー部材の第１の実施の形態を示すの断面図、
【図３】ラバー部材の第２の実施の形態を示すの断面図、
【図４】アナログ入力装置の測定回路を示す図、
【図５】第１の実施の形態に示すラバー部材を用いた場合のアナログ入力装置の入出力特性を示し、Ａは荷重−デジタル出力特性を示すグラフ、Ｂはストローク−デジタル出力特性を示すグラフ、
【図６】第２の実施の形態に示すラバー部材を用いた場合のアナログ入力装置の入出力特性を示し、Ａは荷重−デジタル出力特性を示すグラフ、Ｂはストローク−デジタル出力特性を示すグラフ、
【図７】従来のアナログ入力装置の変形前の状態を示す断面図、
【図８】従来のアナログ入力装置における入出力特性を示すグラフ、
【符号の説明】
１０ アナログ入力装置
１１ 上ケース
１２ 下ケース
１２ａ 凹部領域
１３ キートップ
１３ｄ 加圧部
１４ 固定電極
１５ 抵抗体
１７ シート部材
１８ 可動電極
２０，３０ ラバー部材
２１，３１ 基部
２２，３２ 支持部
２３，３３ 押圧部
２３ａ，３３ａ 凸部
２３ｃ，３３ｃ 被加圧部
２３ｅ，３３ｅ 内壁面
２３ｆ 空洞部内の底面
２３ｇ，３３ｇ 第２のＲ面
２３ｈ，３３ｈ 外部表面の底部
２３ｉ，３３ｉ 外側面
２３ｊ，３３ｊ 第１のＲ面
Ｒｘ 可動電極と抵抗体との間の抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばゲーム機用コントローラなどに搭載されるアナログ入力装置に係わり、特に押圧操作時の荷重またはストロークの変化に対する出力特性を向上させたアナログ入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来のアナログ入力装置の変形前の状態を示す断面図、図８は従来のアナログ入力装置における入力−出力特性を示すグラフである。なお、図８Ａは入力を荷重量、出力を可動電極３ａと抵抗体３ｂ間とのアナログ出力電圧をＡ／Ｄ変換した後のビット数としたものであり、図８Ｂは入力をストローク量、出力を図８Ａと同じビット数としたものである。
【０００３】
図７に示すアナログ入力装置１では、基台２の内部底面上にアナログ信号を出力するアナログ量発生部３が設けられており、前記アナログ量発生部３の上部に弾性変形可能なラバー部材４が設けられている。そして、ラバー部材４の上部にはキートップ５が図示Ｚ方向に進退自在に支持されている。
【０００４】
前記ラバー部材４は、外周部側に環状に形成された基部４ａが設けられており、前記基部４ａから軸Ｏ−Ｏ方向に薄肉で形成された支持部４ｂを有している。また前記支持部４ｂの先端部には図示Ｚ２方向に凸を成す押圧部４ｃが一体に形成されている。
【０００５】
前記アナログ量発生部３は、基台２の底面側に設けられた抵抗体３ｂと、図示Ｚ１側に対向する可動電極３ａとが微少なギャップを介して対向配置されている。
【０００６】
前記アナログ入力装置１では、キートップ５が図示Ｚ２方向に押下されると、ラバー部材４全体が弾性変形させられる。このとき、前記押圧部４ｃがアナログ量発生部３の可動電極３ａを押下するため、可動電極３ａが可撓し前記抵抗体３ｂの表面に接触させられる。
【０００７】
このとき、前記可動電極３ａと抵抗体３ｂとの間の接触面積が、押下時の荷重量又はストローク量に応じて変化するため、可動電極３ａと抵抗体３ｂとの抵抗値もそれに応じて変化させられる。よって、前記抵抗体３ｂに所定の固定抵抗を直列接続し、可動電極３ａと固定抵抗との間に一定の電圧を印加させた状態で前記キートップ５を押下すると、前記固定抵抗の両端から前記キートップに与えた荷重又はストロークに応じた出力電圧（アナログ信号出力）が検出される。
【０００８】
なお、この種の先行技術文献としては、例えば以下の特許文献１などが存在している。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−０９３２７４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記アナログ入力装置では、キートップ５に加えられた荷重Ｆはラバー部材４の上端に環状に設けられた被加圧部４ｄを介してラバー部材４に与えられ、ラバー部材４から可動電極３ａへは押圧部４ｃの先端Ｂの一点を介して集中的に与えられる構造である。
【００１１】
ここで、ラバー部材４の被加圧部４ｄ上のＡ点に荷重Ｆが加えられるものとすると、Ａ点にはＢ点を中心とする矢印方向のモーメントＭが作用する。このモーメントＭはＡ点とＢ点との間の距離および荷重Ｆの分力であるＦ・ｓｉｎθに比例したものであり、ラバー部材４に屈曲変形を生じさせる。しかも、ラバー部材４の屈曲変形は、可動電極３ａが抵抗体３ｂに接触する前に生じるため、前記ラバー部材４の屈曲変形がある程度終了して可動電極３ａの押下が開始して抵抗体３ｂに接触するまでは、可動電極３ａと抵抗体３ｂとの間に抵抗が発生しないという不都合を引き起こす。
【００１２】
このことは、図８Ａ、Ｂに示すように従来のアナログ入力装置では、キートップ５を押下したのにもかかわらず、荷重が０．３９Ｎ（≒４０ｇｆ）以上となるまで（図８Ａ参照）、またはストロークが０．７ｍｍ以上（図８Ｂ参照）となるまでは出力が現れないという不感帯領域Ｗを発生させることを意味している。
【００１３】
このように、上記アナログ入力装置では、キートップ５に加えた荷重またはストロークがラバー部材４で分散されて可動電極３ａが押下させるための力が効率的に伝達されない構造となっている。このため、上記アナログ入力装置では、入力に対する出力応答が鈍く、ある一定以上の荷重またはストロークを与えないと出力が現れず、このため入出力特性の直線性（リニアリティ特性）に優れないという問題がある。
【００１４】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、ラバー部材における力の伝達効率を高め、入力に対する出力応答を鋭くして入出力特性の直線性（リニアリティ特性）に優れたアナログ入力装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、押下自在に設けられたキートップと、前記キートップに与えられた操作量に応じた大きさのアナログ信号を出力するアナログ量発生部と、前記操作量に応じて弾性的変形して前記アナログ量発生部を加圧するラバー部材と、を備えたアナログ入力装置において、
前記押圧部の底部が、前記アナログ量発生部に対して所定の面積を介して近接または接触させられていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明のアナログ入力装置では、キートップを押下すると、先ずラバー部材の加圧部が押下方向に移動させられて可動電極が抵抗体に接触し、その後にラバー部材全体が屈曲変形して押し潰されるようになる。このため、キートップを押下することにより即座にアナログ出力を発生させることが可能となり、入出力特性上に発生しやすい不感帯領域を無くし、または小さくすることができる。
【００１７】
上記において、前記ラバー部材は、外周側に設けられた基部と、前記基部からラバー部材の中心部に向かって延びる支持部と、前記中心部に設けられた加圧部とを有しており、
前記押圧部の中心を通る軸を含む断面で前記ラバー部材を切断したときに、
前記加圧部の外部表面には、前記底部に連続するとともに所定の半径で形成された第１のＲ面と、前記第１のＲ面に連続するとともに前記支持部との間で曲面を形成する外側部とが設けられているものが好ましい。
【００１８】
また前記加圧部の内部には空洞部が設けられており、前記空洞部の底面に所定の半径で形成された第２のＲ面が設けられているものが好ましい。
【００１９】
前記第２のＲ面が、前記中心を通る軸に対して対称に設けられており、一方の第２のＲ面と他方の第２のＲ面との間に平坦面又は曲面が設けられているものが好ましい。
【００２０】
前記軸に直交する半径方向で比較したときに、前記第２のＲ面が前記第１のＲ面よりも前記軸の中心側の位置に設けられているものである。
【００２１】
上記各手段では、可動電極と抵抗体との接触面積を徐々に拡大させることが可能となるため、アナログ入力装置の入出力特性に関する直線性（リニアリティ特性）を向上させることができる。
【００２２】
例えば、前記アナログ量発生部は、可動電極と抵抗体とが所定のギャップを介して対向配置されたものであり、前記可動電極又は抵抗体に前記加圧部の底部が近接または接触されているものである。
【００２３】
なお、その他の手段としては、例えば可動電極と固定電極とが対向配置されてて形成された静電容量手段を有しており、キートップの押圧操作に応じて前記可動電極と前記固定電極との間の距離が変位することによって変化する静電容量を検出する構成などである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１Ａは本発明の実施の形態を示すアナログ入力装置の断面図、図１Ｂは変形後の可動電極と抵抗体とを示すＡの部分拡大断面図、図２はラバー部材の第１の実施の形態を示すの断面図である。
【００２５】
図１Ａに示すアナログ入力装置は、例えばゲーム器用のコントローラの十字キーを構成する４つのキーの一つを示すものである。
【００２６】
図１Ａに示すように、アナログ入力装置は、上ケース１１と下ケース１２との間に設けられている。前記上ケース１１には、開口部１１ａが形成されており、この開口部１１ａの内部にキートップ１３が図示Ｚ１−Ｚ２方向に押下自在に支持されている。このキートップ１３の上面であるフェイス部１３ａは、前記上ケース１１の表面１１Ａよりもわずかに図示Ｚ１方向に露出されている。前記フェイス部１３ａから連続する側部１３ｂは図示Ｚ２方向に延びており、その下端にはフランジ部１３ｃが周設されている。前記フランジ部１３ｃは、前記上ケース１１の一部で、前記開口部１１ａを形成する内側部１１ｂの下端面に当接可能とされている。また前記側部１３ｂの内側で且つ前記フェイス部１３ａの下面中央には、図示Ｚ２方向に凸状に延びる加圧部１３ｄが一体に形成されている。
【００２７】
前記下ケース１２は基台を形成しており、前記上ケース１１の開口部１１ａに対向する位置には、図示Ｚ２方向に凹形状に切り欠かれた凹部領域１２ａが形成されている。前記凹部領域１２ａには平板状の固定電極１４が設けられている。図１Ｂに示すように、前記固定電極１４の表面には、抵抗物質を印刷又は塗布することにより形成された抵抗体１５が設けられている。
【００２８】
前記凹部領域１２ａを除く下ケース１２の表面には、絶縁材料からなるスペーサ１６が設けられており、その上面には弾性変形可能なシート部材１７が設けられている。前記シート部材１７の下面で且つ前記抵抗体１５と対向する位置には可動電極１８が印刷等で形成されている。すなわち、前記抵抗体１５と可動電極１８は、所定の隙間である微少ギャップＧを介して対向配置されている。なお、前記可動電極１８と抵抗体１５とが、後述するようにアナログ信号（出力電圧Ｖｏ）を発生するアナログ量発生部を形成している。
【００２９】
前記キートップ１３の加圧部１３ｄとシート部材１７との間には、弾性的に変形するラバー部材２０が第１の実施の形態として設けられている。前記キートップ１３は、前記ラバー部材２０の付勢力により図示Ｚ１方向に付勢された状態で支持されている。なお、前記ラバー部材２０は伸縮自在な樹脂、例えばシリコンゴム、エラストマなどで形成されている。
【００３０】
図１Ａおよび図２に第１の実施の形態として示すラバー部材２０は、外周側に環状に形成された基部２１を有し、かつ前記基部２１から中心部側に向かって斜め上方に延びる支持部２２を有している。そして、前記支持部２２の先端部には一体に成形された押圧部２３が設けられている。前記押圧部２３の断面形状は、ラバー部材２０の中心を通る仮想的な軸Ｏ−Ｏに対し軸対称に形成された略Ｕ字状をしている。前記押圧部２３は、図示Ｚ２方向に突出する凸部２３ａと、図示Ｚ１方向に筒状に延びる円筒部２３ｂとを有しており、前記凸部２３ａと円筒部２３ｂとの内部は空洞部とされている。なお、前記円筒部２３ｂの端面はリング状の被加圧部２３ｃとされている。
【００３１】
ラバー部材２０の空洞部は、前記円筒部２３ｂの内面２３ｄと、前記内面２３ｄの下端から図示Ｚ２方向に向かうにしたがって径寸法が略円錐形状に徐々に絞られて形成された内壁面２３ｅと、平坦面または曲面で形成された底面２３ｆとを有している。前記底面２３ｆと内壁面２３ｅとの間には、所定の半径（第２の半径）ｒ２で形成された第２のＲ面２３ｇが設けられている。図２に示すものでは、前記第２のＲ面２３ｇが前記軸Ｏ−Ｏに対し左右対称に形成されており、前記底面２３ｆは一方の第２のＲ面２３ｇと他方の第２のＲ面２３ｇとの間に設けられている。
【００３２】
押圧部２３の外部表面は、平坦面または曲率半径の大きな曲面で形成された底部２３ｈと、前記底部２３ｈから支持部２２に連続する外側面２３ｉとを有している。前記底部２３ｈと外側面２３ｉとの間には、所定の半径（第１の半径）ｒ１で形成された第１のＲ面２３ｊが前記軸Ｏ−Ｏに対し左右対称に設けられている。すなわち、前記底部２３ｈは一方の第１のＲ面２３ｊと他方の第１のＲ面２３ｊとの間に設けられている。なお、前記底部２３ｈは前記シート部材１７の表面に近接しまたは接触している。
【００３３】
前記フェイス部１３ａに図示Ｚ２方向の荷重Ｆを与えてキートップ１３を押圧操作すると、前記加圧部１３ｄがラバー部材２０の被加圧部２３ｃを図示Ｚ２方向に加圧するため、ラバー部材２０が弾性変形させられ前記押圧部２３が図示Ｚ２方向に移動させられる。
【００３４】
同時に、図１Ｂに示すように、ラバー部材２０の底部２３ｈが、シート部材１７を押圧するため、シート部材１７およびその下面に形成されている可動電極１８が図示Ｚ２方向に凸を成すように湾曲変形させられる。そして、可動電極１８のＺ２方向への変位量が前記可動電極１８と抵抗体１５との微少ギャップＧの寸法に等しくなったときに、凸形状に湾曲変形後の可動電極１８の最下点Ｐが前記抵抗体１５の表面に接触させられる。前記可動電極１８が抵抗体１５に接触することにより、これらの間に抵抗Ｒｘが形成される。
【００３５】
図２の断面図に示すように、上記アナログ入力装置１０では、ラバー部材２０の前記底部２３ｈが平坦面又は大きな曲率半径の曲面で形成され、所定の面積を介して接触ていることから、従来のように力がラバー部材２０の底部の一点を介して集中的に可動電極１８に与えられるということがない。
【００３６】
よって、被加圧部２３ｃ上の点Ａに作用するモーメントＭを従来に比べて小さくすることが可能である。このため、ラバー部材２０が屈曲変形し難くなり、被加圧部２３ｃに作用する荷重Ｆを効率良く可動電極１８に伝達することができる。よって、小さな荷重Ｆやストロークを与えただけでも可動電極１８の押下（Ｚ２）方向への変位量が大きくなり、ラバー部材２０が屈曲変形する前に可動電極１８を撓み変形させて抵抗体１５に接触させることが可能となる。このため、従来のアナログ入力装置の入出力特性に生じていた不感帯領域を無すこと、または小さくすることが可能となる。
【００３７】
また、上記においては、底部２３ｈと外側面２３ｉとの間に第１のＲ面２３ｊを設けた構成とし、且つ押圧部２３の内部の第２のＲ面２３ｇを前記第１のＲ面２３ｊよりも軸Ｏ−Ｏ側に接近する位置に設けた構成としている。このため、荷重Ｆを増大させ、キートップ１３のストロークを徐々に大きくしていくと、ラバー部材２０を前記第１のＲ面２３ｊを介して凸部２３ａが前記外側面２３ｉの形状に倣いながら徐々に変形させることができる。よって、可動電極１８の最下点（図１Ｂに示すＰを参照）が抵抗体１５に接触した後は、変形後の前記外側面２３ｉが、可動電極１８の外側方向の領域を前記荷重Ｆまたはストロークに応じて徐々に加圧するようになるため、入力特性、すなわち荷重またはストロークに対する出力電圧特性を直線に類似したものとすることが可能である。
【００３８】
なお、外側面２３ｉの形状を前記第１のＲ面２３ｊに連続する曲率半径の大きな曲面で形成しておくと、さらに直線性を向上させることが可能である。
【００３９】
図３はラバー部材の第２の実施の形態を示すの断面図である。
図３に第２の実施の形態として示すラバー部材３０は、図２に示す第１の実施の形態のラバー部材２０とほぼ同じ構成であるが、以下の点において異なっている。
【００４０】
すなわち、図３に示すように前記押圧部３３の空洞部を形成する内壁面３３ｅの下部に設けられた底面が、所定の半径（第２の半径）ｒ３からなる第２のＲ面３３ｇのみで形成されている点で異なっている。
【００４１】
なお、な押圧部３３の外部表面の底部３３ｈは、例えば所定の曲率半径で形成された球面の一部からなる曲面または平坦面で形成されている。
【００４２】
そして、前記底部３３ｈと外側面３３ｉとの間に、所定の半径（第１の半径）ｒ１で形成された第１のＲ面３３ｊが軸Ｏ−Ｏに対して左右対称に設けられている。なお、前記底部３３ｈは前記シート部材１７の表面に近接まあは接触している。
【００４３】
この実施の形態においても、キートップ１３を介してラバー部材３０を図示Ｚ２方向に加圧すると、ラバー部材３０が弾性変形させられるとともに、シート部材１７を介して可動電極１８が押圧させられるため、可動電極１８が図示Ｚ２方向に凸を成して湾曲状に撓み変形しながら抵抗体１５の表面に接触させられる（図１Ｂ参照）。
【００４４】
よって、第２の実施の形態においても、ラバー部材３０の前記底部３３ｈの中心側を平坦面又は曲率半径の大きな曲面で形成したことから、点Ａに生じるモーメントＭを従来に比べて小さくすることが可能である。よって、第１の実施の形態同様に、入出力特性の初期において発生しやすい不感帯領域を無し、または小さくすることが可能である。
【００４５】
また、この実施の形態においても底部３３ｈの側方に第１のＲ面３３ｊを設け、且つ押圧部３３の空洞部内の第２のＲ面３３ｇが前記第１のＲ面３３ｊよりも軸Ｏ−Ｏ側に設けられた構成である。よって、荷重Ｆを増大させ、キートップ１３のストロークを徐々に大きくしていくと、上記同様に前記第１のＲ面３３ｊを介して凸部２３ａが前記外側面３３ｉの形状に倣いながら徐々に側方に倒れるように変形させられる。よって、上記同様に荷重またはストロークと出力電圧との間の入出力特性の直線性を向上させることが可能である。
【００４６】
次に、上記アナログ入力装置１０を用いて、入力（荷重またはストローク）と出力（出力電圧）との関係についての測定結果を説明する。
【００４７】
図４はアナログ入力装置の測定回路を示す図、図５は第１の実施の形態に示すラバー部材を用いた場合のアナログ入力装置の入出力特性を示し、Ａは荷重−デジタル出力特性を示すグラフ、Ｂはストローク−デジタル出力特性を示すグラフ、図６は第２の実施の形態に示すラバー部材を用いた場合のアナログ入力装置の入出力特性を示し、Ａは荷重−デジタル出力特性を示すグラフ、Ｂはストローク−デジタル出力特性を示すグラフである。
【００４８】
ここで、図４において符号Ｒｘは上記アナログ入力装置１０の抵抗体１５の抵抗を示している。また符号Ｒａは所定の抵抗値からなる固定抵抗を示し、Ｖｃｃは印加電圧、Ｖｏは出力電圧を示している。さらにＤｏは前記出力電圧ＶｏをＡ／Ｄ変換した後のデジタル出力を示している。
【００４９】
図４の測定回路において、出力電圧Ｖｏは、下記の数１で表わされる。
【００５０】
【数１】
キートップ１３に与える荷重Ｆが０［Ｎ（ニュートン）］のときにはキートップ１３のストロークも０［ｍｍ］であるため、可動電極１８と抵抗体１５とは非接触状態（開放状態）にある。この時のＲｘをＲｘ（０）［Ω］、出力電圧ＶｏをＶｏ（０）［ｖ］とし、Ａ／Ｄ変換後のデジタル出力Ｄｏを０［ｂｉｔ］とする（図５Ａ，Ｂおよび図６Ａ，Ｂ参照）。
【００５２】
次にキートップ１３に荷重Ｆを加え、湾曲変形後の可動電極１８の一部が抵抗体１５の表面に点接触させられた状態（図１Ｂ参照）では、抵抗Ｒｘ≒Ｒｘ（０）［Ω］である。このため、出力電圧Ｖｏ≒Ｖｏ（０）［ｖ］であり、デジタル出力Ｄｏは小さな値を示す（図５Ａ，Ｂおよび図６Ａ，Ｂ参照）。
【００５３】
そして、徐々に荷重Ｆを増加させてストロークを増大させていくと、可動電極１８と抵抗体１５との接触面積が徐々に拡大されていくため、これに反比例して抵抗Ｒｘの大きさが減少する。よって、出力電圧Ｖｏが、前記数１にしたがって荷重Ｆおよびストロークの増加に伴なって増大するため、図５Ａ，Ｂおよび図６Ａ，Ｂに示すようにある一定の荷重またはストロークの範囲内ではほぼ直線的でリニアリティに優れた入出力特性を示すようになる。
【００５４】
なお、図５Ａ，Ｂおよび図６Ａ，Ｂにおいても、無荷重の状態から可動電極１８が抵抗体１５に接触するのに必要な荷重Ｆまたはストロークが与えられる間は、出力電圧Ｖｏ＝≒Ｖｏ（０）［ｖ］であるため、デジタル出力Ｄｏが０［ｂｉｔ］となる不感帯領域Ｗがわずかに形成されているが、上記従来に比較すれば大幅に小さくすることが可能である。また前記微少ギャップＧの寸法を可能な限り小さく設定することにより、荷重Ｆおよびストロークがともに０の付近から右肩上がりに直線的に比例する特性を示すアナログ入力装置を提供することが可能である。
【００５５】
なお、上記実施の形態ではアナログ量発生部として、可動電極１８と抵抗体１５との間の抵抗値の変化を利用したものを示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば可動電極と固定電極とが対向配置されており、可動電極と固定電極との間の距離が押圧操作に応じて変位することによって変化する静電容量を検出するものであってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明では、荷重等を与えても出力が現れない不感帯領域を無くすこと、または小さくすることが可能なアナログ入力装置を提供できる。
【００５７】
また入力（荷重等）に対する出力（電圧）特性の直線性（リニアリティ）に優れたアナログ入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａは本発明の実施の形態を示すアナログ入力装置の断面図、Ｂは変形後の可動電極と抵抗体とを示すＡの部分拡大断面図、
【図２】ラバー部材の第１の実施の形態を示すの断面図、
【図３】ラバー部材の第２の実施の形態を示すの断面図、
【図４】アナログ入力装置の測定回路を示す図、
【図５】第１の実施の形態に示すラバー部材を用いた場合のアナログ入力装置の入出力特性を示し、Ａは荷重−デジタル出力特性を示すグラフ、Ｂはストローク−デジタル出力特性を示すグラフ、
【図６】第２の実施の形態に示すラバー部材を用いた場合のアナログ入力装置の入出力特性を示し、Ａは荷重−デジタル出力特性を示すグラフ、Ｂはストローク−デジタル出力特性を示すグラフ、
【図７】従来のアナログ入力装置の変形前の状態を示す断面図、
【図８】従来のアナログ入力装置における入出力特性を示すグラフ、
【符号の説明】
１０ アナログ入力装置
１１ 上ケース
１２ 下ケース
１２ａ 凹部領域
１３ キートップ
１３ｄ 加圧部
１４ 固定電極
１５ 抵抗体
１７ シート部材
１８ 可動電極
２０，３０ ラバー部材
２１，３１ 基部
２２，３２ 支持部
２３，３３ 押圧部
２３ａ，３３ａ 凸部
２３ｃ，３３ｃ 被加圧部
２３ｅ，３３ｅ 内壁面
２３ｆ 空洞部内の底面
２３ｇ，３３ｇ 第２のＲ面
２３ｈ，３３ｈ 外部表面の底部
２３ｉ，３３ｉ 外側面
２３ｊ，３３ｊ 第１のＲ面
Ｒｘ 可動電極と抵抗体との間の抵抗
Claims (6)
- 押下自在に設けられたキートップと、前記キートップに与えられた操作量に応じた大きさのアナログ信号を出力するアナログ量発生部と、前記操作量に応じて弾性的変形して前記アナログ量発生部を加圧するラバー部材と、を備えたアナログ入力装置において、
前記押圧部の底部が、前記アナログ量発生部に対して所定の面積を介して近接または接触させられていることを特徴とするアナログ入力装置。 - 前記ラバー部材は、外周側に設けられた基部と、前記基部からラバー部材の中心部に向かって延びる支持部と、前記中心部に設けられた加圧部とを有しており、
前記押圧部の中心を通る軸を含む断面で前記ラバー部材を切断したときに、
前記加圧部の外部表面には、前記底部に連続するとともに所定の半径で形成された第１のＲ面と、前記第１のＲ面に連続するとともに前記支持部との間で曲面を形成する外側部とが設けられている請求項１記載のアナログ入力装置。 - 前記加圧部の内部には空洞部が設けられており、前記空洞部の底面に所定の半径で形成された第２のＲ面が設けられている請求項２記載のアナログ入力装置。
- 前記第２のＲ面が、前記中心を通る軸に対して対称に設けられており、一方の第２のＲ面と他方の第２のＲ面との間に平坦面又は曲面が設けられている請求項３記載のアナログ入力装置。
- 前記軸に直交する半径方向で比較したときに、前記第２のＲ面が前記第１のＲ面よりも前記軸の中心側の位置に設けられている請求項４記載のアナログ入力装置。
- 前記アナログ量発生部は、可動電極と抵抗体とが所定のギャップを介して対向配置されたものであり、前記可動電極又は抵抗体に前記加圧部の底部が近接または接触されている請求項１ないし５のいずれか記載のアナログ入力装置。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2013045230A (ja) * | 2011-08-23 | 2013-03-04 | Mitsumi Electric Co Ltd | 操作入力装置 |
| JP2019214253A (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 有限会社Ｉｃｓ Ｓａｋａｂｅ | カートの電動化キット、電動カート、及びカートの電動化方法 |
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