JP3823121B2 - 座標入力装置 - Google Patents

Description

本発明は座標入力装置に係わり、特に操作部のスライド操作で所定の入力が可能な、例えばパソコン、携帯電話、あるいはゲーム機等に用いて好適な座標入力装置に関する。

従来の、操作部をスライド操作して所定の入力が可能な座標入力装置を、図７、図８に基づいて説明すると、最上部に上ケース５１と、この上ケース５１と対向する下方に絶縁性の下ケース５２が配設されている。
前記上ケース５１外周部側には平坦状の電極壁５１ａが形成され、この電極壁５１ａの中央部を突出させて軸ガイド部５１ｂが形成され、この軸ガイド部５１ｂの中央に、円形の操作穴５１ｃが形成されている。
また、上ケース５１には、図示左右のコーナ部からは、一対のカシメ脚５１ｄが下方に延出形成されている。

また、下ケース５２は、周囲がカバー５２ａで囲まれて内部に空洞部５２ｂが形成されている。前記下ケース５２のそれぞれのカバー５２ａには、上ケース５１をカシメ可能なカシメ突起５２ｃが所定高さで形成されている。
また、空洞部５２ｂを構成する底壁５２ｄの中央部には、スイッチ収納部５２ｅが所定深さで形成されている。

また、底壁５２ｄには、円周方向に、例えば４等分されて扇状の第１電極〜第４電極からなる固定電極５３が形成されている。
この固定電極５３は、４等分された第１電極〜第４電極にリード部５３ａが接続されて、カバー５２ａから外部に導出されている。
また、スイッチ収納部５２ｅの底面には、円形状の中央固定接点５４ａと、この中央固定接点５４ａの外側に、例えば馬蹄形状の周辺固定接点５４ｂとからなるスイッチ回路５４が、下ケース５２に形成されている。
また、中央固定接点５４ａ、周辺固定接点５４ｂには、底壁５２ｄから外部に導出される外部端子５４ｃ、５４ｄがそれぞれ接続されている。

また、上ケース５１の軸ガイド部５１ｂには、操作軸５５が挿通されており、この操作軸５５は、上方に突出する操作部５５ａと、鍔部５５ｂが形成されている。
また、鍔部５５ｂの下部には、操作部５５ａの直径寸法より大きい支持部５５ｃと、この支持部５５ｃの下部中央から下方に突出する接点押圧部５５ｄとが形成されている。
このような操作軸５５は、操作部５５ａが上ケース５１の操作穴５１ｃから上方に挿通されて、鍔部５５ｂが軸ガイド部５１ｂの内面に当接して、水平方向の任意な方向にスライド移動可能になっている。また、操作軸５５は、垂直方向に押圧可能になっている。

また、固定電極５３と対向する空洞部５２ｂ内には、外観がドーナッツ状の
可動電極５６が配設されている。前記可動電極５６は、中央部に支持穴５６ａが形成され、この支持穴５６ａに操作軸５５の支持部５５ｃが嵌合している。
また、可動電極５６は、外径寸法が空洞部５２ｂの内径寸法より小さく形成され、空洞部５２ｂの内周面と可動電極５６の外周面との間の隙間部分に弾性部材５７が配設されている。

前記弾性部材５７は、可動電極５６の直径寸法と内径寸法が同等またはそれ以下のＯリングからなり、断面形状が略楕円形状に形成されている。
そして、空洞部５２ｂの内周面と可動電極５６の外周面との間の隙間部分に弾性部材５７を挿入して位置させると、可動電極５６が弾性部材５７の付勢力により、空洞部５２ｂの中央部に位置するようになっている。
また、可動電極５６の上下面には、絶縁性のシート部材５８、５８が配設されている。

また、下ケース５２のスイッチ収納部５２ｅには、中央部を上方に膨出させた金属接点５９が収納されている。
そして、スイッチ収納部５２ｅに収納した金属接点５９は、操作軸５５の接点押圧部５５ｄが頂部に当接し、外周部がスイッチ回路５４の周辺固定接点５４ｂに当接して導通している。
このような従来の座標入力装置の操作を説明すると、まず、初期状態における操作軸５５は、弾性部材５７の弾性力によって、可動電極５６、及び操作軸５５が空洞部５２ｂの中央部に位置した中立状態にある。
この初期状態における、上ケース５１の電極壁５１ａと下ケース５２のそれぞれの電極との間に発生する静電容量を制御部（図示せず）が読み取り可能になっている。

そして、中立状態の操作軸５５に、例えば矢印Ｘ方向の水平荷重を加えると、可動電極５６が図示左方向にスライド移動して、図示左側の弾性部材５７が圧縮されて弾性変形する。
すると、図示左側の固定電極５３と可動電極５６との間の静電容量が初期値よりプラス側に変化する。
同時に、図示右側の固定電極５３と可動電極５６との間の静電容量が初期値よりマイナス側に変化する。
このような、静電容量の変化を制御部（図示せず）が検出すると、例えば携帯電話（図示せず）等のディスプレー上のカーソルを左方向の所望の位置に移動させることができるようになっている。

また、カーソルを所望の位置まで移動させて、操作軸５５を垂直方向に軽く押圧すると、操作軸５５の接点押圧部５５ｄが金属接点５９を押圧する。
そして、金属接点５９が平坦状に弾性変形して、頂部が中央固定接点５４ａに当接すると、中央固定接点５４ａと周辺固定接点４ｂとが、金属接点５９を介して導通し、スイッチ回路５４の接点の切り換えがされる。
前記スイッチ回路５４の接点が切り換えられることにより、例えばディスプレー上のカーソルが位置する部分のメッセージ等を開くことができる。
また、操作軸５５に加えていた水平方向、あるいは垂直方向の荷重を解除すると、操作軸５５は弾性部材５７および金属接点５９の弾性力によって、
初期状態の中立状態に自動復帰するようになっている。

特開２００３−８４９１６号公報

しかし、前述したような従来の座標入力装置は、弾性部材５７の断面形状を変形させるために、操作軸５５のスライド量を大きくしようとすると、断面形状が略楕円形状の弾性部材５７の太さ寸法を大きくしなければならず、装置が大きくなる問題があった。
また、操作軸５５のスライド操作で弾性部材５７の断面形状を変形させるために、操作軸５５に大きな操作力を加えないと可動電極５６を適正にスライドさせることができなかった。
そのために、女性あるいは子供等では、操作軸５５を大きくスライド操作することができなくて、所望の座標入力ができないおそれがあった。

本発明は、前述したような問題点を解決するために、小型化が可能であり、小さな操作力で座標入力が可能であると共に、スライド量が大きく取れ操作性に優れた座標入力装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための第１の解決手段として本発明の座標入力装置は、天井面に貫通孔が形成された第１カバーと、この第１カバーの前記天井面と空洞部を介して対向する内面を備えた第２カバーとを有する筐体と、前記第１カバーの前記貫通孔から外方に突出し、前記貫通孔内をスライド移動可能な摘み部を有すると共に、前記第１、第２カバー間に狭持された状態で前記第１カバーの天井面と前記第２カバーの内面に沿って任意の方向にスライド操作可能な可動部材と、この可動部材のスライド方向及びスライド量を検出可能な検出手段と、前記第１カバーの天井面と前記第２カバーの内面に沿って伸張可能に前記第１、第２カバー間の前記空洞部に保持され、前記可動部材を付勢して該可動部材を初期状態に復帰させる環状の弾性部材とを備え、前記弾性部材は、コイルバネの両端部が接続されて環状をなした状態で前記可動部材の外周に配設されており、前記第１カバーには、前記弾性部材の内周部を支持する円形状の支持部と、この支持部の中央部に穿設された前記貫通孔が形成されると共に、前記可動部材は、円板状をなして中央部に前記摘み部が突出して形成されており、前記可動部材がスライド操作する前の前記初期状態において、前記可動部材が前記弾性部材によって弾性付勢されることにより、円板状の前記可動部材と円形状の前記支持部とが前記摘み部が突出する方向に沿って上下に積層されるように、前記可動部材の上面側と前記支持部の下面側とが互いに向き合った対向状態にあり、前記初期状態にある前記可動部材を前記摘み部を介して一方向にスライド操作すると、前記第１カバーの天井面と前記第２カバーの内面に沿って前記弾性部材が一方向に伸張すると共に、前記検出手段によって前記可動部材のスライド方向およびスライド量が検出可能になっており、前記可動部材の前記スライド操作を解除すると、前記一方向に伸張した前記弾性部材の付勢力で前記可動部材が初期状態に復帰するようにしたことを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第２の解決手段として、前記検出手段は、摺動子片がスライド移動して抵抗値を可変させるスライド型の可変抵抗器からなり、前記可動部材のＸ軸方向のスライド操作を検出可能な第１検出手段と、前記可動部材のＹ軸方向のスライド操作を検出可能な第２検出手段とで構成されていることを特徴とする。
また、前記課題を解決するための第３の解決手段として、前記可動部材の前記摘み部に、前記可動部材をスライド操作可能な操作部材が取り付けられていることを特徴とする。
また、前記課題を解決するための第４の解決手段として、前記第１、第２検出手段は、それぞれの前記摺動子片のスライド移動方向が互いに直交する方向になるように前記第２カバー側に配設されていることを特徴とする。

以上述べたように、本発明の座標入力装置は、天井面に貫通孔が形成された第１カバーと、第１カバーの天井面と空洞部を介して対向する内面を備えた第２カバーとを有する筐体と、第１カバーの貫通孔から外方に突出し、貫通孔内をスライド移動可能な摘み部を有すると共に、第１、第２カバー間に狭持された状態で第１カバーの天井面と前記第２カバーの内面に沿って任意の方向にスライド操作可能な可動部材と、可動部材のスライド方向及びスライド量を検出可能な検出手段と、第１カバーの天井面と第２カバーの内面に沿って伸張可能に第１、第２カバー間の空洞部に保持され、可動部材を付勢して該可動部材を初期状態に復帰させる環状の弾性部材とを備え、弾性部材は、コイルバネの両端部が接続されて環状をなした状態で可動部材の外周に配設されており、第１カバーには、弾性部材の内周部を支持する円形状の支持部と、支持部の中央部に穿設された貫通孔が形成されると共に、可動部材は、円板状をなして中央部に摘み部が突出して形成されており、可動部材がスライド操作する前の初期状態において、可動部材が弾性部材によって弾性付勢されることにより、可動部材と支持部とは対向状態にあり、初期状態にある可動部材を摘み部を介して一方向にスライド操作すると、第１カバーの天井面と第２カバーの内面に沿って弾性部材が一方向に伸張すると共に、検出手段によって可動部材のスライド方向およびスライド量が検出可能になっており、可動部材のスライド操作を解除すると、一方向に伸張した弾性部材の付勢力で可動部材が初期状態に復帰するようにしたことから、スライド量が大きくとれて操作性に優れた座標入力装置を提供できると共に、小型で薄型の座標入力装置を提供できる。
また、一つのコイルバネの付勢力で任意の方向にスライド操作した可動部材を確実に初期位置に自動復帰させることができ、操作性に優れた座標入力装置を提供できる。

また、検出手段は、摺動子片がスライド移動して抵抗値を可変させるスライド型の可変抵抗器からなり、可動部材のＸ軸方向のスライド操作を検出可能な第１検出手段と、可動部材のＹ軸方向のスライド操作を検出可能な第２検出手段とで構成されていることから、第１、第２検出手段で、任意の方向にスライド操作する可動部材のスライド方向およびスライド量を確実に検出することができる。
また、第１、第２検出手段は、それぞれの摺動子片のスライド移動方向が互いに直交する方向になるように第２カバー側に配設されていることから、第１、第２検出手段で確実に可動部材のスライド方向およびスライド量を検出できる。

以下、本発明の座標入力装置を図１〜図６に基づいて説明する。まず、図１は本発明の座標入力装置の斜視図であり、図２は図１の側面図であり、図３は本発明の座標入力装置を説明する要部断面図であり、図４は図３の要部平面図であり、図５は図３の操作を説明する要部断面図であり、図６は図５の要部平面図である。

まず、本発明の第１の実施の形態の座標入力装置１は、図１、図２に示すように、互いに対向させて配設した第１、第２カバー２、３を有する筐体４が、外形が略矩形状に形成されて配設されている。
前記第１カバー２の内部には、図３に示すように、下方に所定高さで突出する円形状の支持部２ａが形成され、支持部２ａの中央部には、所定の大きさの貫通孔２ｂが形成されている。また、第２カバー３の内面３ａには、後述する第１、第２検出手段７、８を埋込して取り付け可能な溝部３ｂが、図４に示すように、Ｔ字状に彫り込み形成されている。
また、筐体４の互いに対向する第１、第２カバー２、３間には、空洞部４ａが形成されている。
前記支持部２ａと対向する側の空洞部４ａには、外径寸法が支持部２ａと同じに形成された可動部材５が、所定厚さで円板状に形成されて配設されている。

前記可動部材５の中央部には、第１カバー２の天井面である上面２Ｃに設けられた貫通孔２ｂから所定寸法図示上方に突出する摘み部５ａが形成されている。そして、摘み部５ａを貫通孔２ｂ内に位置させた状態の可動部材５は、第１、第２カバー２、３に沿って空洞部４ａ内を任意の方向にスライド操作可能になっている。
また、図４に示す可動部材５には、摘み部５ａの左側に、矢印ＡのＹ軸方向に縦長状に形成された第１支持孔５ｂと、摘み部５ａの右側に、矢印ＢのＸ軸方向に横長状に形成された第２支持孔５ｃとが、摘み部５ａを挟んで直交する方向に形成されている。

また、支持部２ａの外周部には、所定寸法の線径からなる線材をコイル状に巻回したコイルバネからなる弾性部材６の内周部が支持されている。前記弾性部材６は、両端部が接続されて環状をなした無端状になっている。
そして、スライド操作する前において初期状態にある可動部材５は、外周部が弾性部材６に弾性付勢されて、該外周部が円形状の支持部２ａの外周部と重なった状態で、支持部２ａと対向した状態に配設されている。
また、可動部材５と対向する側の第２カバー３には、可動部材５のスライド方向およびスライド量を検出可能な第１、第２検出部材７、８が配設されている。
前記第１、第２検出部材７、８は、操作軸７ａ、８ａをスライド操作することにより、抵抗値が可変する一般的なスライド型の可変抵抗器からなっている。

そして、第１、第２検出手段７、８には、摺動子片が取り付けされた操作軸７ａ、８ａがそれぞれ配設され、第１検出手段７の操作軸７ａは、可動部材５の第１支持孔５ｂに支持され、第２検出手段８の操作軸８ａは、可動部材５の第２支持孔５ｃに支持されている。
また、第１カバー２の貫通孔２ｂから上方に突出する可動部材５の摘み部５ａには、操作部材９が取り付けられ、この操作部材９が、第１カバー２の上面２ｃに形成した凸部２ｄに当接した状態でスライド可能になっている。
そのために、操作部材９をスライド操作するときに、可動部材５が斜めになることがなく、可動部材５を第１、第２カバー２、３に沿ってスム−ズに確実にスライド操作可能になっている。

このような本発明の座標入力装置１の操作を図５、図６に基づいて説明すると、操作者が操作部材９を、例えば矢印Ｃの一方向にスライドさせて、可動部材５を矢印Ｃの一方向にスライド操作する。
すると、支持部２ａに支持したコイルバネからなる弾性部材６が一方向に伸張すると共に、第１支持孔５ｂに支持した第１検出手段７の操作軸７ａが一方向にスライドする。このことにより、第１検出手段７の抵抗値が所定量可変する。
また、この時の第２支持孔５ｃに支持した操作軸８ａは、第２支持孔５ｃだけが一方向にスライドして動かないので、第２検出手段８の抵抗値は変化しない。

そして、第１検出手段７の抵抗値の変化量と、第２検出手段８の抵抗値の変化量がゼロであることを制御部（図示せず）が演算処理して、可動部材５が矢印Ｃの一方向にスライドしたことを検出するようになっている。
また、可動部材５を任意の方向にスライドさせると、それぞれの操作軸７ａ、８ａが、第１、第２支持孔５ｂ、５ｃに沿って所定量スライドして、第１、第２検出手段７、８の抵抗値がそれぞれ変化して、可動部材５のスライド方向およびスライド量が検出可能になっている。

また、操作部材９に加えていた操作荷重をなくして、可動部材５のスライド操作を解除すると、伸張した弾性部材６が初期状態に復帰しようとする付勢力で、可動部材５がスライド操作する前の初期位置に自動復帰する。
このような本発明の第１の実施の形態の座標入力装置１を、例えばゲーム機等に用いることにより、ディスプレー上に表示されたキャラクタ等を、可動部材５のスライドに連動して任意の方向に移動操作可能になっている。

本発明の座標入力装置の斜視図である。 図１の側面図である。 本発明の座標入力装置を説明する要部断面図である。 図３の要部平面図である。 図３の操作を説明する要部断面図である。 図５の要部平面図である。 従来の座標入力装置の要部断面図である。 図７の操作を説明する要部断面図である。

符号の説明

１：座標入力装置
２：第１カバー
２ａ：支持部
２ｂ：貫通孔
２ｃ：上面（天井面）
３：第２カバー
３ａ：内面
４：筐体
４ａ：空洞部
５：可動部材
５ａ：摘み部
５ｂ：第１支持孔
５ｃ：第２支持孔
６：弾性部材
７：第１検出手段
７ａ：操作軸
８：第２検出手段
８ａ：操作軸
９：操作部材

Claims (4)

1. 天井面に貫通孔が形成された第１カバーと、この第１カバーの前記天井面と空洞部を介して対向する内面を備えた第２カバーとを有する筐体と、前記第１カバーの前記貫通孔から外方に突出し、前記貫通孔内をスライド移動可能な摘み部を有すると共に、前記第１、第２カバー間に狭持された状態で前記第１カバーの天井面と前記第２カバーの内面に沿って任意の方向にスライド操作可能な可動部材と、この可動部材のスライド方向及びスライド量を検出可能な検出手段と、前記第１カバーの天井面と前記第２カバーの内面に沿って伸張可能に前記第１、第２カバー間の前記空洞部に保持され、前記可動部材を付勢して該可動部材を初期状態に復帰させる環状の弾性部材とを備え、前記弾性部材は、コイルバネの両端部が接続されて環状をなした状態で前記可動部材の外周に配設されており、前記第１カバーには、前記弾性部材の内周部を支持する円形状の支持部と、この支持部の中央部に穿設された前記貫通孔が形成されると共に、前記可動部材は、円板状をなして中央部に前記摘み部が突出して形成されており、前記可動部材がスライド操作する前の前記初期状態において、前記可動部材が前記弾性部材によって弾性付勢されることにより、円板状の前記可動部材と円形状の前記支持部とが前記摘み部が突出する方向に沿って上下に積層されるように、前記可動部材の上面側と前記支持部の下面側とが互いに向き合った対向状態にあり、前記初期状態にある前記可動部材を前記摘み部を介して一方向にスライド操作すると、前記第１カバーの天井面と前記第２カバーの内面に沿って前記弾性部材が一方向に伸張すると共に、前記検出手段によって前記可動部材のスライド方向およびスライド量が検出可能になっており、前記可動部材の前記スライド操作を解除すると、前記一方向に伸張した前記弾性部材の付勢力で前記可動部材が初期状態に復帰するようにしたことを特徴とする座標入力装置。
   
2. 前記検出手段は、摺動子片がスライド移動して抵抗値を可変させるスライド型の可変抵抗器からなり、前記可動部材のＸ軸方向のスライド操作を検出可能な第１検出手段と、前記可動部材のＹ軸方向のスライド操作を検出可能な第２検出手段とで構成されていることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
3. 前記可動部材の前記摘み部に、前記可動部材をスライド操作可能な操作部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２記載の座標入力装置。
4. 前記第１、第２検出手段は、それぞれの前記摺動子片のスライド移動方向が互いに直交する方向になるように前記第２カバー側に配設されていることを特徴とする請求項２、又は３記載の座標入力装置。

Images