JP2009217669A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主に各種電子機器の操作に使用される入力装置に関し、誤検出がなく、確実な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】ボール１１と磁気検出素子２１の間に揺動体１８を設けると共に、この揺動体１８によりボール１１下方のスイッチ接点２２の電気的接離を行うことによって、揺動体１８によってスイッチ接点２２の押圧操作が行えると共に、押圧操作時にも、ボール１１と磁気検出素子２１の所定の間隙は変化しないため、ボール１１の回転方向や回転角度の検出のばらつきを防ぎ、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器の操作に用いられる入力装置に関するものである。

近年、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器の高機能化や小型化が進むに伴い、これらの操作に用いられる入力装置にも、良好な操作感触で確実な操作を行えるものが求められている。

このような従来の入力装置について、図６及び図７を用いて説明する。

図６は従来の入力装置の断面図であり、同図において、１は絶縁樹脂製のボール、２は略円盤状でフェライト等の磁石で、複数の磁石２が所定間隔でボール１外周に埋設されている。

また、３は金属薄板製の上ケース、４は同じく下ケース、５は同じ枠体で、上ケース３と下ケース４が枠体５に上下動可能に装着されると共に、上ケース３と下ケース４内にボール１が回転可能に収納され、ボール１上部が上ケース３上面の開口孔から突出している。

そして、６は上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板で、この配線基板６に枠体５下端が固着されると共に、上面に実装されたホール素子等の複数の磁気検出素子７が、ボール１と所定の間隙を空けて対向配置されている。

さらに、８はプッシュスイッチ等のスイッチ接点で、配線基板６上面に実装されてボール１の下方に配置されると共に、上方へ突出した押釦部８Ａ上面が下ケース４下面に当接して、入力装置が構成されている。

そして、このように構成された入力装置が、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器の操作部（図示せず）に、ボール１上部を突出させて装着されると共に、複数の磁気検出素子７やスイッチ接点８が配線パターン等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、例えば機器の液晶表示素子等の表示手段（図示せず）に、氏名や曲名等の複数のメニューやカーソル（図示せず）等が表示された状態で、ボール１上部を指で前後左右方向へ回転操作すると、ボール１外周に埋設された複数の磁石２も回転し、例えば、右方向へ回転した場合には、先ず磁石２Ａが磁気検出素子７に近づき、次に磁石２Ｂが磁気検出素子７に近づく。

そして、磁気検出素子７がこの交互に接近し離れる複数の磁石２の磁気を検出して、所定のパルス信号を機器の電子回路に出力し、機器の電子回路がこのパルス信号から、ボール１の回転方向と回転角度を検出し、機器の表示手段に表示されたメニュー上のカーソル等を、右方向へ移動させる。

なお、ボール１を左方向や前後方向、あるいはこれらとは中間の斜め方向へ回転操作した場合も、同様に、磁気検出素子７からパルス信号が出力され、電子回路がボール１の回転方向と回転角度を検出して、カーソル等が左方向や上下方向、あるいは斜め方向へ移動する。

また、カーソル等が所望のメニュー上に位置した状態で、ボール１上部を押圧操作すると、図７の断面図に示すように、ボール１を収納した上ケース３や下ケース４が下方へ移動し、下ケース４下面が押釦部８Ａを押圧してスイッチ接点８の電気的接離が行われ、これを電子回路が検出して、例えば、メニューの確定や次メニューの表示等が行われる。

つまり、機器の表示手段を見ながら、ボール１を所定方向へ回転操作することによって、表示手段に表示されたカーソル等を所定方向へ移動させ、メニューの選択を行うと共に、ボール１を押圧操作することによって、メニューの確定や次メニューの表示等が行えるように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−５０９１号公報

しかしながら、上記従来の入力装置においては、ボール１の回転操作中に、誤ってボール１を押圧操作してしまった場合、ボール１が上ケース３や下ケース４と共に下方へ移動し、ボール１と磁気検出素子７との間隙が変化してしまうため、磁気検出素子７から出力されるパルス信号にばらつきが発生し、ボール１の回転方向や回転角度の検出に誤差が生じてしまう場合があるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、ボールと磁気検出素子の間に揺動体を設けると共に、この揺動体によってボール下方のスイッチ接点の電気的接離を行うようにして入力装置を構成したものであり、揺動体によってスイッチ接点の押圧操作が行えると共に、押圧操作時にも、ボールと磁気検出素子の所定の間隙は変化しないため、ボールの回転方向や回転角度の検出のばらつきを防ぎ、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を実現することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による入力装置の断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１１はＡＢＳやポリカーボネート、ウレタン等の絶縁樹脂製のボール、１２はパーマロイや鉄、Ｎｉ−Ｆｅ合金等の磁性体で、略球状の中核部１３から略円柱状の複数の、例えば２４個の突起部１４が外周に向けて放射状に突出して、磁性体１２が形成されると共に、この磁性体１２がボール１１内に埋設されている。

また、１５は鋼等の金属薄板製の上ケース、１６は同じく下ケースで、上ケース１５と下ケース１６内にボール１１が回転可能に収納されると共に、ボール１１上部が上ケース１５上面の開口孔から突出している。

そして、１７は略板状でゴムやエラストマー等のカバー、１８はポリブチレンテレフタレートやポリスチレン等の絶縁樹脂製の揺動体で、ボール１１を収納した上ケース１５と下ケース１６が、カバー１７を介して揺動体１８上面に載置されている。

また、１９はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルム状のフレキ基板で、上下面にはカーボンや銀、銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、ボール１１下方のフレキ基板１９上面には、略円筒状でフェライトやＮｄ−Ｆｅ−Ｂ合金等の磁石２０が、Ｎ極を上方向、Ｓ極を下方向にして載置されている。

さらに、磁石２０内周のフレキ基板１９上面には、水平方向の磁気を検出するＧＭＲ素子や、垂直方向の磁気を検出するホール素子等の複数の磁気検出素子２１が実装され、この複数の磁気検出素子２１がボール１１と所定の間隙を空けて対向配置されている。

そして、２２はプッシュスイッチ等のスイッチ接点で、フレキ基板１９上面の右方に実装されてボール１１の下方に配置されると共に、上方へ突出した押釦部２２Ａ上面には揺動体１８右端の押圧部１８Ａ下面が当接している。

また、２３は鋼等の金属薄板製の枠体で、この枠体２３がフレキ基板１９下面を覆い上ケース１５と固着されて、下ケース１６に収納されたボール１１やフレキ基板１９に実装された磁気検出素子２１、及びこれらの間に設けられた揺動体１８等が所定位置に保持されている。

さらに、２４は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面にはカーボンや銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、この配線基板２４上面に揺動体１８左端の支点部１８Ｂ下面が揺動可能に当接して、入力装置が構成されている。

そして、このように構成された入力装置が、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器の操作部（図示せず）に、ボール１１上部を突出させて装着されると共に、複数の磁気検出素子２１やスイッチ接点２２が配線パターン等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、例えば機器の液晶表示素子等の表示手段（図示せず）に、氏名や曲名等の複数のメニューやカーソル（図示せず）が表示された状態で、ボール１１上部を指で前後左右方向へ回転操作すると、ボール１１内に埋設された磁性体１２も回転し、例えば、図３（ａ)の部分正面図に示すように、右方向へ回転した場合には、先ず磁性体１２の突起部１４Ａが磁気検出素子２１Ａに近づく。

そして、図３（ｂ）に示すように、突起部１４Ａが磁気検出素子２１Ａに最接近した状態では、ボール１１下方に配置された略円筒状の磁石２０の、右方及び左方からのＮ極の磁気を、磁石２０に最も近い突起部１４Ｂと１４Ｃから中核部１３、突起部１４Ａを介して磁気検出素子２１Ａが検出する。

また、このままボール１１を右方向へ回転操作し続けると、突起部１４Ａは磁気検出素子２１Ａから離れて、磁気検出素子２１Ｂに近づき、磁気検出素子２１Ａには突起部１４Ｂが近づき、この突起部１４Ｂの磁気を磁気検出素子２１Ａが検出する。

つまり、磁気検出素子２１Ａは、Ｎ極の磁気を突起部１４Ａが最接近した時に１回検出し、この後、一旦磁気が弱まり、突起部１４Ｂが最接近すると、Ｎ極の磁気をさらに１回検出して、この都度、磁気検出素子２１Ａからパルス信号が機器の電子回路に出力される。

さらに、この時、磁気検出素子２１Ａと並列に配置された磁気検出素子２１Ｂも、同様に突起部１４Ａや１４Ｂの磁気を検出するが、磁気検出素子２１Ｂは磁気検出素子２１Ａに対し、所定間隔でややずれた位置に配置されているため、磁気検出素子２１Ｂから出力されるパルス信号は、磁気検出素子２１Ａのパルス信号に対し所定時間ずれた、いわゆる位相差のあるものとなる。

そして、機器の電子回路がこの位相差のある二つのパルス信号から、パルス信号のどちらが先に立ち上ったかによってボール１１の回転方向を、そのパルス数によってボール１１の回転角度を各々検出し、機器の表示手段に表示されたメニュー上のカーソル等を、例えば右方向へ移動させる。

なお、ボール１１を左方向や前後方向、あるいはこれらとは中間の斜め方向へ回転操作した場合も、同様に、複数の磁気検出素子２１からパルス信号が出力され、電子回路がボール１１の回転方向と回転角度を検出して、カーソル等が左方向や上下方向、あるいは斜め方向へ移動する。

また、カーソル等が所望のメニュー上に位置した状態で、ボール１１上部を押圧操作すると、図４の断面図に示すように、揺動体１８が配線基板２４上面に当接した支点部１８Ｂを支点として揺動し、右端の押圧部１８Ａ下面が押釦部２２Ａを押圧してスイッチ接点２２の電気的接離が行われ、これを電子回路が検出して、例えば、メニューの確定や次メニューの表示等が行われる。

なお、この時、上ケース１５と枠体２３によって揺動体１８に一体化された、ボール１１や下ケース１６、フレキ基板１９や磁気検出素子２１等も、同じ位置関係のままで揺動体１８と共に揺動する。

すなわち、機器の表示手段を見ながら、ボール１１を所定方向へ回転操作することによって、表示手段に表示されたカーソル等を所定方向へ移動させ、メニューの選択を行うと共に、ボール１１を押圧操作することによって、メニューの確定や次メニューの表示等が行えるように構成されている。

そして、この時、上記のように押圧操作時には、ボール１１や複数の磁気検出素子２１等も揺動体１８と共に揺動するため、ボール１１の回転操作中に、誤ってボール１１を押圧操作してしまった場合でも、ボール１１と磁気検出素子２１の位置関係は変わらず、磁気検出素子２１から出力されるパルス信号にばらつきや誤差が生じないようになっている。

つまり、ボール１１と磁気検出素子２１の間に揺動体１８を設けると共に、押圧操作時には揺動体１８を揺動させ、押圧部１８Ａによってボール１１下方のスイッチ接点２２の電気的接離を行うことによって、押圧操作時にも、ボール１１と磁気検出素子２１の所定の間隙は変化しないため、ボール１１の回転方向や回転角度の検出のばらつきを防ぎ、誤検出がなく、確実な操作が行えるように構成されている。

なお、以上の説明では、ボール１１内に磁性体１２を埋設し、この磁性体１２から略円筒状の磁石２０の磁気を磁気検出素子２１が検出して、ボール１１の回転方向と回転角度を検出する構成について説明したが、図５の部分断面図に示すように、磁性体１２に代えて、ボール１１内に略円柱状の複数の磁石２０Ａを放射状に埋設し、この複数の磁石２０Ａの磁気を磁気検出素子２１が検出する構成とすれば、略円筒状の磁石２０が不要となり、より簡易な構成で、安価に入力装置を形成することができる。

このように本実施の形態によれば、ボール１１と磁気検出素子２１の間に揺動体１８を設けると共に、この揺動体１８によりボール１１下方のスイッチ接点２２の電気的接離を行うことによって、揺動体１８によってスイッチ接点２２の押圧操作が行えると共に、押圧操作時にも、ボール１１と磁気検出素子２１の所定の間隙は変化しないため、ボール１１の回転方向や回転角度の検出のばらつきを防ぎ、誤検出がなく、確実な操作が可能な入力装置を得ることができるものである。

なお、以上の説明では、ボール１１内に配設された磁性体１２を、略球状の中核部１３から略円柱状の複数の突起部１４が外周に向けて放射状に突出した構成について説明したが、中核部１３を中空とした構成や、あるいは中核部１３に代えて、複数の突起部１４をボール１１の中心方向へ延出させ、中心部で連結した構成等、複数の突起部１４を連結するものであれば、中核部を様々な形状に構成しても、本発明の実施は可能である。

さらに、磁性体１２の複数の突起部１４を略円柱状のものとして説明したが、四角柱や多角柱、あるいは円錐状や角錐状のもの等を用いても、本発明の実施を行うことは可能である。

本発明による入力装置は、誤検出がなく、確実な操作が可能なものを実現できるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。

本発明の一実施の形態による入力装置の断面図 同分解斜視図 同部分正面図 同押圧操作時の断面図 同他の実施の形態による部分断面図 従来の入力装置の断面図 同押圧操作時の断面図

符号の説明

１１ ボール
１２ 磁性体
１３ 中核部
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 突起部
１５ 上ケース
１６ 下ケース
１７ カバー
１８ 揺動体
１８Ａ 押圧部
１８Ｂ 支点部
１９ フレキ基板
２０、２０Ａ 磁石
２１、２１Ａ、２１Ｂ 磁気検出素子
２２ スイッチ接点
２２Ａ 押釦部
２３ 枠体
２４ 配線基板

Claims (1)

1. ケースに回転可能に収納され、磁性体または磁石が埋設されたボールと、このボールと所定の間隙を空けて対向配置された磁気検出素子と、上記ボールの下方に配置されたスイッチ接点からなり、上記ボールと上記磁気検出素子の間に揺動体を設けると共に、この揺動体によって上記スイッチ接点の電気的接離を行う入力装置。

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