JP2005115725A - Input device - Google Patents

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Takehiro Kaneko
雄大 金子
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input device allowing input of signals of the direction of operation on an input button, amount of operation, and speed of operation to an electronic device such as a cellular phone with a feeling of clicking. <P>SOLUTION: The input device comprises a circuit board 13 on which a plurality of on/off switch elements 10 are disposed; a keypad 12 made from a flexible elastomer with a switch pressing protrusion 15 formed in a position corresponding to each switch element on a surface opposite to the circuit board; a key top 11 made from hard material and secured to a side opposite to the pressing protrusion formation face of the key pad, the key top being operated by an operator to input data; and a signal processing means 20 for processing on/off signals coming from the switch elements. A set of each switch element and the pressing protrusion is disposed on a normal passing through the center of the key top as well as on a vertical passing through each of the intersections between a plurality of concentric circles surrounding the center of the key top and a plurality of radii passing through the center. The pressing protrusions differ in length with the different concentric circles. A signal processing circuit includes an operating direction/operating amount detection circuit 21 and an operating speed detection circuit 22. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、多数のオン/オフ・スイッチ要素群に対する操作方向、操作量および操作速度の信号を電子機器へ入力するための入力装置に関する。   The present invention relates to an input device for inputting operation direction, operation amount and operation speed signals to a large number of on / off switch element groups to an electronic device.

携帯電話機、個人用携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistance)やゲーム遊戯装置などの電子機器においては、利用者による所定の操作入力を受け付け、この操作入力に基づいて所定のプログラムが進行するようになっている。通常、この種の操作入力は、画面に表示されるカーソルやその他の指標を見ながら行うことが多く、操作キーを操作して上下左右の4方向、あるいは斜め方向も含めた8方向などの多方向の入力が求められるのが一般的である。このような多方向の入力を行うために、いわゆるジョイスティックと称されるタイプの入力装置が利用されている。   In electronic devices such as mobile phones, personal digital assistants (PDAs) and game play devices, a predetermined operation input by a user is received, and a predetermined program proceeds based on the operation input. It has become. Normally, this type of operation input is often performed while looking at the cursor and other indicators displayed on the screen, and there are many directions such as four directions (up / down / left / right) or eight directions including diagonal directions by operating the operation keys. It is common to require a direction input. In order to perform such multi-directional input, a so-called joystick type input device is used.

この種の入力装置は、通常、二次元フォースセンサを内蔵しており、加えられた力のX軸方向成分とY軸方向成分をそれぞれ別個に検出することにより、加えられた操作入力の方向と操作量とを検出する。更に、X軸方向成分とY軸方向成分とを合成する演算を行うことによって、斜め方向に加えられた操作入力の検出も行う。上記二次元フォースセンサを用いた入力装置では、操作者による操作入力を、オン/オフの二値(デジタル入力)ではなく連続変数として捉え(アナログ入力)、また、前後左右だけでなく任意の方向への操作を捉えた多様な値の入力を行うことができる。   This type of input device normally has a built-in two-dimensional force sensor, and separately detects the X-axis direction component and the Y-axis direction component of the applied force, thereby providing the direction of the applied operation input. The operation amount is detected. Furthermore, the operation input applied in the oblique direction is also detected by performing an operation for combining the X-axis direction component and the Y-axis direction component. In the input device using the above two-dimensional force sensor, the operation input by the operator is regarded as a continuous variable (analog input) instead of an on / off binary (digital input), and not only in front and rear, left and right, but also in any direction It is possible to input various values that capture the operation of.

また、上記電子機器に使用する入力装置においては、上述のような方向性を持った操作入力が可能であると共に、入力操作時における手応え、すなわち、指先に伝わる感触(クリック感と称される)が要求される。そのため、操作入力にはある程度のストロークを確保すると共に、例えばドーム状の金属製の接点部材(いわゆるメタルドーム)を使用して、操作時に操作者の指先に対してクリック感を与えることが望ましい。   In addition, in the input device used for the electronic device, the operation input having the above-described directivity is possible, and the response at the time of the input operation, that is, the feeling transmitted to the fingertip (referred to as a click feeling). Is required. Therefore, it is desirable to secure a certain stroke for the operation input and to give a click feeling to the operator's fingertip during operation by using, for example, a dome-shaped metal contact member (so-called metal dome).

しかしながら、上記二次元フォースセンサを用いた入力装置は、その構造上、メタルドームの使用に適しないので、携帯電話機、PDAやゲーム遊戯装置などの電子機器用の入力装置に必ずしも適しているとはいえない。   However, the input device using the above two-dimensional force sensor is not suitable for use with a metal dome because of its structure, and therefore is not necessarily suitable for an input device for an electronic device such as a mobile phone, a PDA or a game play device. I can't say that.

一方、特許文献1や特許文献2に記載された入力装置は、操作時において操作者にクリック感を与えることが可能であるが、各操作方向に対してスイッチ要素(接点)が1個ずつしかないため、特定の方向における[0,1]を変域とする二値信号しか入力することができない。すなわち、操作を速く行った場合とゆっくりと行った場合とでは出力される信号に違いはなく、前記二次元的フォースセンサを使用した入力装置のように多様な値を入力することはできなかった。   On the other hand, the input devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2 can give the operator a click feeling during operation, but only one switch element (contact point) is provided for each operation direction. Therefore, only a binary signal having [0, 1] in a specific direction as a domain can be input. That is, there is no difference in the output signal between when the operation is performed quickly and when the operation is performed slowly, and various values cannot be input as in the input device using the two-dimensional force sensor. .

特開2001−143570号公報JP 2001-143570 A 特開2003−100182号公報JP 2003-100182 A

本発明が解決しようとする課題は、携帯電話機、PDAやゲーム遊戯装置等の電子機器への入力用に、操作方向、操作量などの信号をクリック感を伴って入力できる、構造簡易で安価な入力装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is that it is possible to input a signal such as an operation direction and an operation amount with a click feeling for input to an electronic device such as a mobile phone, a PDA or a game device, and a simple structure and low cost. An input device is provided.

上記の課題は、
複数のオン/オフ・スイッチ要素が配置された回路基板と、この回路基板面に対向する面上の、各スイッチ要素に対応する位置に、各スイッチ要素を押圧する押圧突起が形成された柔軟なエラストマー製のキーパッドと、このキーパッドの、押圧突起が形成された面とは反対側の面に固着され、操作者がこれを傾斜させまたは押圧してデータを入力する硬質材料製のキートップと、各スイッチ要素からのオン/オフ信号を処理する信号処理回路とを備える入力装置であって、
各スイッチ要素と押圧突起の組は、キートップの中心を通る垂線上、およびキートップの中心を囲む複数の同心円と該中心を通る複数の半径との各交点を通る垂線上にそれぞれ配置され、かつ、各押圧突起の垂線方向の長さが前記同心円毎に異なり、信号処理回路はさらに、キートップを傾斜させる向きと傾斜の程度を検出する操作方向・操作量検出回路と、キートップを傾斜させる動作の迅速さを検出する操作速度検出回路とを備える入力装置により解決することができる。
なお、この課題解決手段は請求項1に対応する。
The above issues
A flexible circuit board in which a plurality of on / off switch elements are arranged, and a pressing projection for pressing each switch element is formed at a position corresponding to each switch element on a surface facing the circuit board surface. A key top made of a hard material that is fixed to the surface of the keypad made of elastomer and the side of the keypad opposite to the surface on which the pressing projection is formed, and the operator inputs data by tilting or pressing the keypad And a signal processing circuit for processing an on / off signal from each switch element,
Each switch element and pressing projection pair is arranged on a perpendicular line passing through the center of the key top, and on a perpendicular line passing through the intersections of a plurality of concentric circles surrounding the center of the key top and a plurality of radii passing through the center, In addition, the length of each pressing projection in the perpendicular direction is different for each concentric circle, and the signal processing circuit further includes an operation direction / operation amount detection circuit for detecting the direction and degree of inclination of the key top, and the key top is inclined. This can be solved by an input device that includes an operation speed detection circuit that detects the speed of the operation to be performed.
This problem solving means corresponds to claim 1.

上記各スイッチ要素のうち、キートップの中心、および複数の同心円のうちの少なくとも一つの円上に配置されるものには、押圧突起で押圧されたとき薄い金属ドーム状ばねの変形を利用して固定接点を導通させるメタルドーム型スイッチを用い、その他は、押圧突起の先端に形成された導体片が回路基板上の固定接点に接触して導通させる接片型スイッチを用いるものとする。
なお、この記述は請求項2に対応する。
Among the above switch elements, the one arranged on the center of the key top and at least one of a plurality of concentric circles utilizes the deformation of a thin metal dome-shaped spring when pressed by the pressing protrusion. It is assumed that a metal dome type switch that conducts the fixed contact is used, and that a contact piece type switch that conducts the conductor piece formed at the tip of the pressing projection in contact with the fixed contact on the circuit board is used.
This description corresponds to claim 2.

上記課題解決手段中の信号処理手段は、各接点の二次元的位置をアドレス情報として記憶するメモリー装置と、前記操作方向・操作量検出回路からの信号と操作速度検出回路からの信号とを合わせて適宜な処理を行う演算処理回路とをさらに有するものとする。
なお、この記述は請求項3に対応する。
The signal processing means in the problem solving means includes a memory device for storing a two-dimensional position of each contact as address information, a signal from the operation direction / operation amount detection circuit, and a signal from the operation speed detection circuit. And an arithmetic processing circuit for performing appropriate processing.
This description corresponds to claim 3.

上記課題解決手段中の操作速度検出回路は、操作方向における各接点がオンになった時点及びオフになった時点から操作速度を検出するものとする。
なお、この記述は請求項4に対応する。
The operation speed detection circuit in the problem solving means detects the operation speed from the time when each contact in the operation direction is turned on and the time when the contact is turned off.
This description corresponds to claim 4.

請求項1の発明によれば、キートップの中心を通る垂線上、およびキートップの中心を囲む複数の同心円と該中心を通る複数の半径との各交点を通る垂線上にそれぞれ配置される接点によって、一の操作方向(半径方向)において[0,1,2,…,n](nは一の操作方向における接点の数である)を変域とする多値変数信号の入力が行えるので、これらの信号を操作量・操作方向検出回路及び操作速度検出回路で処理することによって、操作者がキートップを傾斜させる向きと傾斜の程度、およびキートップを傾斜させる動作の迅速さに関する多様な情報を入力することができる。   According to the first aspect of the present invention, the contact points are arranged on a perpendicular line passing through the center of the key top and on a perpendicular line passing through the intersections of a plurality of concentric circles surrounding the center of the key top and a plurality of radii passing through the center. Can input a multi-value variable signal whose domain is [0, 1, 2,..., N] (n is the number of contacts in one operation direction) in one operation direction (radial direction). By processing these signals with the operation amount / operation direction detection circuit and the operation speed detection circuit, various directions relating to the direction and degree of inclination of the key top by the operator and the speed of the operation of tilting the key top can be obtained. Information can be entered.

請求項2の発明によれば、一の操作方向(半径方向)に配置される複数のスイッチのうち少なくとも一つはクリック感を与えるメタルドーム型スイッチを使用するので、全ての操作方向において入力操作時に快適なクリック感を得ることができる。しかも、比較的広い設置面積を要するドーム型スイッチと、クリック感を与えないが狭い面積で設置できる接片型スイッチを適宜混在させるので、限りあるキートップの投影面積内に多数のスイッチ要素を無理なく実装することができる。   According to the invention of claim 2, since at least one of the plurality of switches arranged in one operation direction (radial direction) uses a metal dome type switch that gives a click feeling, input operation is performed in all operation directions. Sometimes a comfortable click feeling can be obtained. In addition, a dome-shaped switch that requires a relatively large installation area and a contact-type switch that does not give a feeling of clicking but can be installed in a small area are mixed as appropriate, so many switch elements cannot be accommodated within the limited key-top projection area. It can be implemented without.

請求項3の発明によれば、各接点の位置がアドレス情報としてメモリー装置に記録されているので、これを参照することによりオンになった接点の二次元的位置を即座に得ることができ、また、演算処理回路により操作量・操作方向検出回路と操作速度検出回路からの信号を合わせて適宜な処理を行うので、操作量、操作方向および操作速度に関する多様な情報を電子機器に最も利用し易い状態で出力することができる。   According to the invention of claim 3, since the position of each contact is recorded in the memory device as address information, the two-dimensional position of the contact turned on can be obtained immediately by referring to this, In addition, since the operation processing circuit combines the signals from the operation amount / operation direction detection circuit and the operation speed detection circuit and performs appropriate processing, various information on the operation amount, operation direction, and operation speed are most utilized in electronic devices. It is possible to output in an easy state.

請求項4の発明によれば、操作方向における各接点がオンになった時点及びオフになった時点に基づいて操作速度を検出するようにしたので、簡単な構成を追加するだけで操作速度に関する情報を得ることができる。   According to the invention of claim 4, since the operation speed is detected based on the time point when each contact in the operation direction is turned on and the time point when it is turned off, the operation speed can be obtained only by adding a simple configuration. Information can be obtained.

以下に、本発明に係る入力装置の最良の実施形態について添付図面を参照して説明する。
最初に、本発明に係る入力装置の基本構造及び基本動作原理について、図1乃至図4を用いて説明する。入力装置1は、図1及び図3に示すように、大きく分けてキースイッチ10及び信号処理手段20から成る。更に、キースイッチ10はキートップ11、キーパッド12、回路基板13、接点14を有し、信号処理手段20は操作量・操作方向検出回路21、操作速度検出回路22、メモリー装置23、クロック発生回路24、演算処理回路(以下「MPU」という)25を有する。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS An exemplary embodiment of an input device according to the invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, the basic structure and basic operation principle of the input device according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 3, the input device 1 is roughly composed of a key switch 10 and a signal processing means 20. Further, the key switch 10 has a key top 11, a keypad 12, a circuit board 13, and contacts 14. The signal processing means 20 is an operation amount / operation direction detection circuit 21, an operation speed detection circuit 22, a memory device 23, and a clock generator. A circuit 24 and an arithmetic processing circuit (hereinafter referred to as “MPU”) 25 are included.

キースイッチ10は、図1に示すように、例えば、確定スイッチとして用いる中央のスイッチと8つの半径方向の入力が行えるようにされた多方向キースイッチである。各方向には3個づつのスイッチを有する場合が例示される。略円板状をしたキートップ11は、アルミニウムなどの金属やポリカーボネート樹脂などのプラスチック等硬質材料で形成され、キーパッド12の平坦な上面12aに、例えば透明接着剤を用いて固着されている。   As shown in FIG. 1, the key switch 10 is, for example, a central switch used as a confirmation switch and a multidirectional key switch capable of performing eight radial inputs. A case of having three switches in each direction is illustrated. The key top 11 having a substantially disc shape is formed of a hard material such as a metal such as aluminum or a plastic such as polycarbonate resin, and is fixed to the flat upper surface 12a of the key pad 12 using, for example, a transparent adhesive.

キーパッド12は、シリコーンラバー又は各種熱可塑性エラストマーによって形成され、図2及び図3に示すように、キーパッド12の下面12bの、キートップ11に対応した部分には多数の接点押圧突起(いわゆる押し子)15、15、…が一体に突出形成されている。該接点押圧突起15、15、…は、その位置によって長さ、すなわち、下方への突出量が異なるように形成されている。具体的には、接点押圧突起15、15、…は、図4に示すように、キースイッチ10(キートップ11)の中心直下で該中心を通る垂線上と、該キースイッチ10の中心を囲む複数の同心円と該キースイッチ10の中心から放射状に延びる複数の半径との交点直下で該交点を通る垂線上とにそれぞれ設けられ、かつ、図3に示すように、キートップ11の各操作方向において上記押し子の長さが前記同心円毎にそれぞれ異なるようにされている。図3に示すように、キースイッチ10の中央に位置する接点押圧突起15が最も長く、上記キースイッチ10の中心から放射状に延びる複数の半径上において、キースイッチ10の中心から離れるにしたがって接点押圧突起15、15、…の長さが徐々に短くなるようにされている。なお、接点押圧突起15、15、…の一部のもの(図4においてクロスハッチングを施した円形で示したもの)の先端には、金属片又は導電性インクの印刷によって形成された層などから成る導電片14c、14c、…が設けられている。以上の構成を有するキーパッド12は、その裏面12bが回路基板13の面に平行に対向するように固定される。   The keypad 12 is formed of silicone rubber or various thermoplastic elastomers. As shown in FIGS. 2 and 3, a number of contact pressing protrusions (so-called “so-called”) are formed on the lower surface 12 b of the keypad 12 corresponding to the key top 11. .. Are pushed together and formed integrally. The contact pressing protrusions 15, 15,... Are formed so that the length, that is, the downward protrusion amount differs depending on the position. Specifically, as shown in FIG. 4, the contact pressing protrusions 15, 15,... Surround a perpendicular line passing through the center immediately below the center of the key switch 10 (key top 11) and the center of the key switch 10. Each of the operation directions of the key top 11 is provided respectively on a perpendicular line passing through the intersection just below the intersection of the plurality of concentric circles and a plurality of radii extending radially from the center of the key switch 10 and as shown in FIG. The length of the pusher is different for each concentric circle. As shown in FIG. 3, the contact pressing protrusion 15 located at the center of the key switch 10 is the longest, and the contact pressing as the distance from the center of the key switch 10 increases on a plurality of radii extending radially from the center of the key switch 10. The lengths of the protrusions 15, 15,... Are gradually shortened. It should be noted that the tip of a part of the contact pressing protrusions 15, 15,... (Shown in a circle with cross-hatching in FIG. 4) is formed from a metal piece or a layer formed by printing conductive ink. Conductive pieces 14c, 14c,... Are provided. The keypad 12 having the above configuration is fixed so that the back surface 12b faces the surface of the circuit board 13 in parallel.

回路基板13には、図3に示すように、上記キーパッド12の接点押圧突起15、15、…の直下の位置で同一平面上となるように固定接点14a、14a、…が形成されている。接点14、14、…は、それぞれキースイッチ10の中央の確定スイッチと、8つの半径方向に配列されるスイッチ群を構成するものであり、上記回路基板13上の固定接点14aと、その上に配設された可動接点であるメタルドーム14bまたは上記キーパッド12の接点押圧突起15の先端に設けられた導電片14cによって構成される。したがって、各接点14においては、その直上に位置するキーパッド12の接点押圧突起15によって下方に押圧されたときには、メタルドーム14bが変形することによって、または導電片14cと固定接点14aとが接触することによって、固定接点14aが導通して電流が流れ、接点14がオンとなる。接点14、14、…からのオン/オフの出力信号は、図1に示すように、信号処理手段20に個別に入力される。   As shown in FIG. 3, fixed contacts 14a, 14a,... Are formed on the circuit board 13 so as to be on the same plane at positions immediately below the contact pressing protrusions 15, 15,. . The contacts 14, 14,... Constitute the center switch of the key switch 10 and a group of switches arranged in eight radial directions, respectively, and the fixed contact 14a on the circuit board 13 and It is configured by a metal dome 14b which is a movable contact disposed or a conductive piece 14c provided at the tip of the contact pressing projection 15 of the keypad 12. Therefore, when each contact 14 is pressed downward by the contact pressing protrusion 15 of the keypad 12 positioned immediately above, the metal dome 14b is deformed or the conductive piece 14c and the fixed contact 14a come into contact with each other. As a result, the fixed contact 14a conducts, current flows, and the contact 14 is turned on. The on / off output signals from the contacts 14, 14,... Are individually input to the signal processing means 20, as shown in FIG.

ところで、可動接点の一つとして用いるメタルドーム14bは、その特色として操作時にクリック感を伴うことである。しかし、メタルドーム14bは直径が2乃至5mmと大きく、あまり狭い間隔で配列することができない。これに対して、接片式スイッチである導電片14cと固定接点14aとの組み合わせでは、導電片14cを比較的小さくすることができるので、より狭い間隔で配列することができるが、その動作にクリック感が伴わないという欠点がある。したがって、これらを適宜混在させて使用することが望ましい。例えば、一の半径方向において、放射状に並んだ接点14、14、…のうち、少なくとも一つの可動接点にメタルドーム14bを用い、他は接片式スイッチとすることが考えられる。   By the way, the metal dome 14b used as one of the movable contacts is accompanied by a click feeling at the time of operation. However, the metal dome 14b has a large diameter of 2 to 5 mm and cannot be arranged at a very narrow interval. On the other hand, in the combination of the conductive piece 14c and the fixed contact 14a, which are contact piece switches, the conductive pieces 14c can be made relatively small, so that they can be arranged at narrower intervals. There is a drawback of not having a click feeling. Therefore, it is desirable to use these in an appropriate mixture. For example, the metal dome 14b may be used as at least one movable contact among the contacts 14, 14,... Arranged radially in one radial direction, and the other may be a piece-type switch.

上記操作量・操作方向検出回路21は、特定の方向においてはオンになった接点14の数によって操作者による操作量の大小(つまり、キートップの傾きの程度)を検出し、また、単独又は連続してオンになった各接点14の位置(後述するメモリー装置23の情報を参照する)から操作対象となった半径方向を検出し、検出結果を操作量・操作方向検出信号として出力する。   The operation amount / operation direction detection circuit 21 detects the amount of operation by the operator (that is, the degree of tilt of the key top) based on the number of contacts 14 that are turned on in a specific direction. A radial direction as an operation target is detected from the position of each contact 14 that is continuously turned on (refer to information in a memory device 23 described later), and the detection result is output as an operation amount / operation direction detection signal.

操作速度検出回路22は、キースイッチ10の操作時において連続してオン又はオフとなった接点14、14からの信号の変化(電位が変化した)時点の時間差を計測し、これによって操作者による操作の迅速さを検出し、検出結果を操作速度検出信号として出力する。   The operation speed detection circuit 22 measures the time difference at the time of signal change (potential change) from the contacts 14 and 14 that are continuously turned on or off when the key switch 10 is operated. The speed of operation is detected, and the detection result is output as an operation speed detection signal.

メモリー装置23は、予め決められた各接点14の二次元的位置(X軸方向成分及びY軸方向成分)に関するアドレス情報を記憶し、このアドレス情報を必要に応じて操作量・操作方向検出回路21及び操作速度検出回路22に参照させる。なお、入力装置1においては、接点14、14、…のうち、キースイッチ10の中央に位置する接点14だけは、各接点14に二次元的位置を割り当てるための基準となる原点に位置しているため、X軸方向成分及びY軸方向成分がそれぞれ0となる。   The memory device 23 stores address information relating to a predetermined two-dimensional position (X-axis direction component and Y-axis direction component) of each contact point 14, and this address information is manipulated and manipulated direction detection circuit as necessary. 21 and the operation speed detection circuit 22 are referred to. In the input device 1, of the contacts 14, 14,..., Only the contact 14 located at the center of the key switch 10 is located at the origin serving as a reference for assigning a two-dimensional position to each contact 14. Therefore, the X-axis direction component and the Y-axis direction component are each 0.

クロック発生回路24は、操作量・操作方向検出回路21及び操作速度検出回路22に対し、各種検出処理の時間的な基準となる基準クロック(図11のP)を印加するものである。MPU25は、操作量・操作方向検出回路11及び操作速度検出回路22から出力された操作量・操作方向検出信号及び操作速度検出信号を適宜に処理して、これらの情報を電子機器側で利用し易いような形式に変換するなどの処理を行うものである。   The clock generation circuit 24 applies a reference clock (P in FIG. 11) as a temporal reference for various detection processes to the operation amount / operation direction detection circuit 21 and the operation speed detection circuit 22. The MPU 25 appropriately processes the operation amount / operation direction detection signal and the operation speed detection signal output from the operation amount / operation direction detection circuit 11 and the operation speed detection circuit 22, and uses these information on the electronic device side. Processing such as conversion to a format that is easy to perform is performed.

次に、入力装置1の各部の動作と、キースイッチ10の操作によって信号処理手段20に入力される信号について図5乃至図9を用いて説明する。なお、図5乃至図9ではオンになっている接点14を黒く塗りつぶして示している。例えば、操作者によるキースイッチ10の操作によって特定の方向において2つの接点14、14がオンになっている状態を初期状態として想定する(図5参照)。そして、この初期状態から別の方向にキースイッチ10を操作して3つの接点14、14、14を順次オンにしたとする(図9参照)。この場合、横軸に相対的な経過時間tをとって、該当する各接点14、14、…から出力される信号の電位の高低を図示すると、図11のようになる。   Next, the operation of each part of the input device 1 and the signal input to the signal processing means 20 by the operation of the key switch 10 will be described with reference to FIGS. In FIG. 5 to FIG. 9, the contact point 14 that is turned on is shown in black. For example, a state where the two contacts 14 and 14 are turned on in a specific direction by the operation of the key switch 10 by the operator is assumed as an initial state (see FIG. 5). Then, it is assumed that the three contacts 14, 14, and 14 are sequentially turned on by operating the key switch 10 in a different direction from this initial state (see FIG. 9). In this case, taking the relative elapsed time t on the horizontal axis, the level of the potential of the signal output from the corresponding contact 14, 14,... Is shown in FIG.

すなわち、特定のA半径方向へのキースイッチ10の操作によって2つの接点14、14が押圧されてオンになっている初期状態である時点T0においては、上記2つの接点14、14からの信号Sw1−1とSw1−2の電位は共にハイになっている。この状態から別のB半径方向にキースイッチ10を操作していくと、T1においてキートップ11の外周に近い方の接点14がオフになって、その信号Sw1−2の電位がローになる(図6参照)。同様にT2においては上記A半径方向におけるキースイッチ10の最内周上の接点14がオフとなり対応する信号Sw1−1の電位がローとなる(図7参照)。そして更に、別のB半径方向にキースイッチ10を操作していくと、T3において当該B半径方向においてキースイッチ10の最内周上の接点14がオンとなり(再度図7参照)、更に、T4においてキースイッチ10の中間周上の接点14がオンになり(図8参照)、T5においてキースイッチ10の最外周上の接点14がオンとなって(図9参照)、それぞれの信号Sw3−1、Sw3−2及びSw3−3が順次ハイとなる。図10は、図9の状態におけるキースイッチ10を側面から見た断面図である。なお、TnはそれぞれT0を基準とする相対時間を示す。   That is, at time T0, which is an initial state in which the two contacts 14 and 14 are pressed and turned on by the operation of the key switch 10 in the specific A radial direction, the signal Sw1 from the two contacts 14 and 14 is set. The potentials of -1 and Sw1-2 are both high. When the key switch 10 is operated in another B radial direction from this state, the contact 14 closer to the outer periphery of the key top 11 is turned off at T1, and the potential of the signal Sw1-2 becomes low ( (See FIG. 6). Similarly, at T2, the contact 14 on the innermost periphery of the key switch 10 in the A radius direction is turned off, and the potential of the corresponding signal Sw1-1 becomes low (see FIG. 7). Further, when the key switch 10 is operated in another B radial direction, the contact 14 on the innermost periphery of the key switch 10 in the B radial direction is turned on in T3 (see FIG. 7 again), and further, T4 In FIG. 8, the contact 14 on the intermediate circumference of the key switch 10 is turned on (see FIG. 8), and the contact 14 on the outermost circumference of the key switch 10 is turned on (see FIG. 9). , Sw3-2 and Sw3-3 are sequentially high. FIG. 10 is a cross-sectional view of the key switch 10 in the state of FIG. 9 as viewed from the side. Tn indicates relative time with reference to T0.

このとき、それぞれの時間差の計算、すなわち、T2−T1=t1、T3−T2=t2、T4−T3=t3、T5−T4=t4によって操作者によるキースイッチ10の操作速度を検出することができる。そして、この場合の各時間差を比較すると、図11に示すように、t1=t2、t2<t3、t3>t4、t4=t1である。これらの関係から、上記の場合においてキースイッチ10の操作速度に関する情報を得ることができる。   At this time, the operation speed of the key switch 10 by the operator can be detected by calculation of each time difference, that is, T2-T1 = t1, T3-T2 = t2, T4-T3 = t3, T5-T4 = t4. . When the time differences in this case are compared, as shown in FIG. 11, t1 = t2, t2 <t3, t3> t4, and t4 = t1. From these relationships, information regarding the operation speed of the key switch 10 in the above case can be obtained.

また同時に、上記の例において、最初に操作されていた半径方向においてオンとなっていた接点14の数は2つであり、その方向から更に操作した別の半径方向においてはオンにされた接点14数が3つであるから、それぞれの方向におけるキースイッチ10の操作量の大小が検出される。なお、操作方向については前述したように、メモリー装置23から各接点のアドレスを読み出すことによって特定することができる。また、操作途中で方向が変化した場合であっても、同様にメモリー装置23からオン又はオフになった接点14に対応するアドレス情報を読み出すことで、その変化に追従することができる。   At the same time, in the above example, the number of the contacts 14 that are turned on in the radial direction that was first operated is two, and the contacts 14 that are turned on in another radial direction further operated from that direction. Since the number is 3, the magnitude of the operation amount of the key switch 10 in each direction is detected. Note that the operation direction can be specified by reading the address of each contact from the memory device 23 as described above. Even when the direction changes during the operation, the change can be followed by reading the address information corresponding to the contact point 14 turned on or off from the memory device 23 in the same manner.

本発明は、電子装置用入力装置に関するものであるから、電子装置等製造業をはじめ、通信産業、娯楽産業等多岐にわたる産業分野において利用され、各産業の発達に寄与することができる。   Since the present invention relates to an input device for an electronic device, it can be used in various industrial fields such as a manufacturing industry for electronic devices, communication industry, entertainment industry, etc., and can contribute to the development of each industry.

本発明の入力装置の基本構造を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic structure of the input device of this invention. 本発明の入力装置におけるキーパッド及びその上面に載置されるキートップ並びにその下面に形成される複数のスイッチ押圧突起の位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of the keypad in the input device of this invention, the keytop mounted in the upper surface, and the several switch press protrusion formed in the lower surface. 本発明の入力装置の側断面図である。It is a sectional side view of the input device of this invention. 本発明の入力装置におけるキーパッドの裏面を見た図であって、メタルドームを押すための押圧突起の先端を白丸で、接片型スイッチを構成するため押圧突起の先端に導電片を設けたものをクロスハッチングを施した円形で示す。It is the figure which looked at the back surface of the keypad in the input device of this invention, Comprising: The tip of the press protrusion for pressing a metal dome was a white circle, and the conductive piece was provided in the front end of the press protrusion in order to comprise a contact piece type switch Things are shown as circles with cross-hatching. 本発明の最良の実施形態に示したキースイッチ操作の説明図であって、ある半径方向の最内周及び中間周の円上の2個のスイッチがオンになっている状態を示す。It is explanatory drawing of key switch operation shown in the best embodiment of this invention, Comprising: The state which two switches on the circle of the innermost circumference and intermediate circumference of a certain radial direction are turned on is shown. 時間的に図5に続く状態を示す図であって、図5の場合と同一の半径方向における最内周の円上の1個のスイッチのみがオンになっている状態を示す。FIG. 6 is a diagram showing a state following FIG. 5 in terms of time, and shows a state in which only one switch on the innermost circle in the same radial direction as in FIG. 5 is turned on. 時間的に図6に続く状態を示す図であって、図6においてオンになっていた1個のスイッチがオフになり、図6の場合と異なる半径方向における最内周の円上の1個のスイッチがオンになっている状態を示す。FIG. 7 is a diagram showing a state following FIG. 6 in terms of time, in which one switch that was turned on in FIG. 6 is turned off, and one piece on the innermost circle in the radial direction different from the case of FIG. The state where the switch is turned on is shown. 時間的に図7に続く状態を示す図であって、図6の場合と同一の半径方向における最内周及び中間周の円上の2個のスイッチがオンになっている状態を示す。FIG. 8 is a diagram showing a state following FIG. 7 in terms of time, and shows a state where two switches on the innermost circle and the middle circle in the same radial direction as in FIG. 6 are turned on. 時間的に図8に続く状態を示す図であって、図6の場合と同一の半径方向における最内周、中間周及び最外周の円上の3個のスイッチがオンになっている状態を示す。FIG. 9 is a diagram illustrating a state following FIG. 8 in terms of time, in which three switches on the innermost, intermediate and outermost circles in the same radial direction as in FIG. 6 are turned on. Show. 図9の状態における本発明の入力装置の側断面図である。It is a sectional side view of the input device of the present invention in the state of FIG. 図5〜図9の状態に対応する各スイッチのオン−オフ波形及びクロック波形を時間軸と対比して表した線図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an on-off waveform and a clock waveform of each switch corresponding to the states of FIGS. 5 to 9 in comparison with a time axis.

符号の説明Explanation of symbols

1…入力装置
10…キースイッチ
11…キートップ
12…キーパッド
12a…キーパッドの上面
12b…キーパッドの下面
13…回路基板
14…接点
14a…固定接点
14b…可動接点(メタルドーム)
14c…可動接点(導電片)
15…接点押圧突起
20…信号処理手段
21…操作量・操作方向検出回路
22…操作速度検出回路
23…メモリー装置
24…クロック発生回路
25…演算処理回路


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input device 10 ... Key switch 11 ... Key top 12 ... Keypad 12a ... Keypad upper surface 12b ... Keypad lower surface 13 ... Circuit board 14 ... Contact 14a ... Fixed contact 14b ... Movable contact (metal dome)
14c ... movable contact (conductive piece)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Contact pressing protrusion 20 ... Signal processing means 21 ... Operation amount / operation direction detection circuit 22 ... Operation speed detection circuit 23 ... Memory device 24 ... Clock generation circuit 25 ... Arithmetic processing circuit


Claims (4)

携帯電話機やPDA、ゲーム装置等の電子機器に、操作者が行うキー操作の方向、操作量および操作速度のデータを入力することができる入力装置であって、
複数のオン/オフ・スイッチ要素が配置された回路基板と、
前記回路基板面に対向する面上の、各スイッチ要素に対応する位置に、各スイッチ要素を押圧する押圧突起が形成された柔軟なエラストマー製のキーパッドと、
前記キーパッドの、押圧突起が形成された面とは反対側の面に固着され、操作者がこれを傾斜させまたは押圧してデータを入力する硬質材料製のキートップと、
前記各スイッチ要素からのオン/オフ信号を処理する信号処理回路とを備え、
前記各スイッチ要素と押圧突起の組は、キートップの中心を通る垂線上、およびキートップの中心を囲む複数の同心円と該中心を通る複数の半径との各交点を通る垂線上にそれぞれ配置され、かつ、各押圧突起の垂線方向の長さが前記同心円毎に異なり、
前記信号処理回路は、キートップを傾斜させる向きと傾斜の程度を検出する操作方向・操作量検出回路と、傾斜させる動作の迅速さを検出する操作速度検出回路とを備えることを特徴とする入力装置。
An input device capable of inputting key operation direction, operation amount, and operation speed data performed by an operator to an electronic device such as a mobile phone, a PDA, or a game device,
A circuit board on which a plurality of on / off switch elements are arranged;
A flexible elastomer keypad formed with pressing protrusions for pressing each switch element at a position corresponding to each switch element on the surface facing the circuit board surface;
A key top made of a hard material, which is fixed to a surface of the keypad opposite to the surface on which the pressing protrusion is formed, and an operator inputs data by tilting or pressing the keypad;
A signal processing circuit for processing an on / off signal from each switch element,
Each of the switch elements and the pressing protrusions is arranged on a perpendicular line passing through the center of the key top, and on a perpendicular line passing through intersections of a plurality of concentric circles surrounding the center of the key top and a plurality of radii passing through the center. And, the length in the perpendicular direction of each pressing projection is different for each concentric circle,
The signal processing circuit includes an operation direction / operation amount detection circuit for detecting a direction and a degree of inclination of the key top, and an operation speed detection circuit for detecting the speed of the operation of tilting. apparatus.
前記各スイッチ要素のうち、キートップの中心、および前記同心円のうちの少なくとも一つの円上に配置されるものは、押圧突起で押圧されたとき薄い金属ドーム状ばねの変形を利用して固定接点を導通させるメタルドーム型スイッチであり、その他は、押圧突起の先端に形成された導体片が回路基板上の固定接点に接触して導通させる接片型スイッチであることを特徴とする請求項1に記載の入力装置。   Among the switch elements, those arranged on the center of the key top and at least one of the concentric circles are fixed contacts utilizing deformation of a thin metal dome-shaped spring when pressed by a pressing protrusion. 2. A metal dome type switch that conducts electrical current, and the other is a contact type switch that conducts electrical contact by a conductor piece formed at the tip of a pressing projection contacting a fixed contact on a circuit board. The input device described in 1. 前記信号処理手段が、各接点の二次元的位置をアドレス情報として記憶するメモリー装置と、前記操作方向・操作量検出回路と操作速度検出回路からの信号を合わせて適宜な処理を行う演算処理回路をさらに有する請求項1に記載の入力装置。   The signal processing means stores a two-dimensional position of each contact as address information, and an arithmetic processing circuit that performs appropriate processing by combining signals from the operation direction / operation amount detection circuit and operation speed detection circuit The input device according to claim 1, further comprising: 前記操作速度検出回路は、操作方向における各接点がオンになった時点及びオフになった時点から操作速度を検出する請求項1に記載の入力装置。


The input device according to claim 1, wherein the operation speed detection circuit detects an operation speed from a time point when each contact in the operation direction is turned on and a time point when the contact point is turned off.


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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007006216A1 (en) * 2005-07-07 2007-01-18 Ximing Huang A portable computer keyboard
JP2010518530A (en) * 2007-02-13 2010-05-27 ユイ・ジン・オ Character input device

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