JP3960132B2 - 多方向操作スイッチおよびこれを用いた多方向入力装置 - Google Patents
多方向操作スイッチおよびこれを用いた多方向入力装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、情報端末機器およびリモートコントローラ等の電子機器において、入力操作用に使用される多方向操作スイッチおよびこれを用いた多方向入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の多方向操作スイッチについて図１５〜図１７を用いて説明する。
【０００３】
図１５は従来の多方向操作スイッチの正面断面図であり、同図において、１は絶縁樹脂製の箱形のケースで、上面の開口部は金属薄板製のカバー２で覆われている。
【０００４】
このケース１の底面部には、図１６のスイッチ接点部分の分解斜視図に示すように、中心から左右前後の等距離に配された四つの周辺固定接点３〜６がインサート成形により固定され、各周辺固定接点３〜６の上部にはダボ１Ａにより共通接点７に接触するように固定された共通可動接点体８の弾性接片９〜１２がそれぞれ対峙して配設されている。
【０００５】
そして、ケース１の側壁部内周に沿うように配された圧縮コイルばね１３により、上方へ押し上げるように付勢された支持体１４の四角形の上端部１４Ａがカバー２の内面に弾接されると共に、その中央の窪み部１４Ｂには半球状の回転体１５が抱持されている。
【０００６】
この回転体１５は、半球状の下端部外周のフランジ部１５Ａが支持体１４の中央窪み部１４Ｂの底面上に載って球面部１５Ｂがカバー２中央の球面の円形孔２Ａに嵌まるように当接すると共に、中央下端の小球状部１５Ｃがケース１の底面中央に当接して、回転体１５を任意の方向に回動傾倒可能に支持しており、球面部１５Ｂの中央から上方に突出した棒状の操作軸１６の先端部１６Ａに操作用のツマミ１７が装着されている。
【０００７】
また、支持体１４の外周部下面には、共通可動接点体８の各弾性接片９〜１２それぞれに対応した押圧部１８Ａ〜１８Ｄ（１８Ｃ，１８Ｄは図示せず。）が設けられている。
【０００８】
次に、この多方向操作スイッチの動作について説明すると、まず、操作軸１６が垂直中立位置にある図１５の状態では、本スイッチのいずれの接点間もＯＦＦとなっている。
【０００９】
そして、図１７の傾倒操作時の正面断面図に矢印で示すように、操作軸１６の上方先端部１６Ａに装着されたツマミ１７の左上面を下方に押すと、操作軸１６が傾倒すると共に回転体１５がカバー２の球面の円形孔２Ａに当接しながら左方向に回動し、これに伴って回転体１５下面のフランジ部１５Ａの左側端部が支持体１４の窪み部１４Ｂの底面を下方に押すことにより、押された面と反対側の四角形の右辺の上端部１４Ａを支点として支持体１４が左に傾いて押圧部１８Ａに対応した弾性接片９を下方に押して周辺固定接点３に接触させて、共通可動接点体８と周辺固定接点３の間をＯＮさせ、端子７Ａ，３Ａを通して周辺スイッチとしての信号を発する。
【００１０】
この時、支持体１４の外周部１４Ａの左側部分が圧縮コイルばね１３を下方へ押し縮めながらカバー２の内面から離れる。
【００１１】
この後、ツマミ１７に加えていた押し力を除くと、圧縮コイルばね１３の復元力によって支持体１４および回転体１５が元の図１５の中立位置へ押し戻されると共に、弾性接片９も弾性復元力によって周辺固定接点３から離れて元の図１５の状態まで復帰し、スイッチ接点間もＯＦＦ状態に戻る。
【００１２】
同様にして、操作軸１６に装着されたツマミ１７の上面を押す位置を右・前・後と変えることによって、その方向に対応した外部導出用の端子４Ａ〜６Ａを通して周辺スイッチとしての信号を出すことができるように構成されたものであった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、各種電子機器の小型・薄型化が要求される中、上記従来の多方向操作スイッチは構造上、高さ寸法が大きく、また操作方向を多くすることが難しいと共に、各操作方向に対して一つの信号しか出せないという課題があった。
【００１４】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、低寸法で、しかも操作方向を多くすることが容易であると共に、各操作方向において複数の信号を出すことができる多方向操作スイッチおよびこれを用いた多方向入力装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【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。
【００１６】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基板上に、電気的に独立して同心状に配設され、それぞれ導出部を有する複数のリング状導電層と、このリング状導電層と所定の間隔をあけて対峙し、上記リング状導電層との対向面に、リング形状で三箇所以上の導出部を有する抵抗層を備えた可撓性絶縁シート製の抵抗シートと、この抵抗シートの上記抵抗層とは反対面側に配され、上記各リング状導電層に対応する位置に押圧部を備えた操作部材からなり、上記操作部材を操作して、上記操作部材の押圧部で上記抵抗シートの対応部分を下方に撓ませ、下面の上記抵抗層と対向する上記複数のリング状導電層との間が順次導通状態となる多方向操作スイッチとしたものであり、低寸法であって、しかも、操作する方向をリング内の全周で電気的に認識できるので、容易に操作方向を多くすることができると共に、各操作方向に対し、リング状導電層の数に対応した複数の信号を出すことができる多方向操作スイッチを実現できるという作用効果を有する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、操作部材が、各リング状導電層に対応する位置に、それぞれ独立して上下方向に弾性変位可能なように弾性アームに支持された複数の硬質リングを有し、上記硬質リング下面が押圧部となる絶縁基板に装着された駆動体と、この駆動体を覆う大きさの硬質操作板の下面に、弾性を有する樹脂またはゴム系の材料製の弾性押圧体が固着され、この弾性押圧体の下面が上記硬質リングの上部に当接する操作盤からなり、上記操作盤上面の所定の角度位置を操作して上記操作盤を傾倒させることによって、その下面の上記弾性押圧体が上記駆動体の複数の硬質リングの押圧位置下方の部分を内側もしくは外側から順に上記抵抗シートの上面に押し付けて上記抵抗シートの対応部分を下方に撓ませ、下面の上記抵抗層と対向する上記複数のリング状導電層との間を順に導通状態とするものであり、押圧部となる硬質リングと各リング状導電層の位置精度が高くできると共に、操作に伴って先に下がっていく硬質リングは、抵抗シートと対応する所定のリング状導電層とが当接して停止状態となるが、その後に続いて加わる操作力は、介在させた弾性押圧体に吸収されるため、安定した状態で、抵抗層と対向する複数のリング状導電層との間を順に導通状態にできるものが得られるという作用効果を有する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、電子機器に装着された多方向操作スイッチの操作盤が操作される角度方向において、駆動体の複数の硬質リングそれぞれの下面が他の部分よりも突出しているものであり、操作盤を操作する各角度方向に対して抵抗シートの抵抗層と各リング状導電層が接触導通する位置精度が高いので、使用する電子機器において操作する角度方向が決まっている場合に、容易に所望の角度方向に操作できるという作用効果を有する。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、リング状導電層の中央部の絶縁基板上に、弾性金属薄板製の円形ドーム形状の可動接点およびその下方の固定接点からなる接点部を配設すると共に、操作部材をリング形状に構成し、このリング形状の操作部材の中央部で上記可動接点の上部に配設された押ボタンで中央スイッチを構成したものであり、リング形状の操作部材を傾倒操作することにより動作して信号が導出できると共に、押ボタンを押圧することにより節度感を伴って上記とは別の信号を発することができる多方向操作スイッチを実現できるという作用効果を有する。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項２記載の発明において、リング状導電層の中央部の絶縁基板上に、弾性金属薄板製の円形ドーム形状の可動接点およびその下方の固定接点からなる接点部を配設すると共に、操作盤をリング形状に構成し、このリング形状の操作盤の中央部で上記可動接点の上部に配設された押ボタンで中央スイッチを構成し、かつ上記操作盤の硬質操作板の下面の弾性押圧体を形成する弾性を有する樹脂またはゴム系の弾性材料で、上記中央スイッチの押ボタンの押圧突部および上記リング形状の操作盤と上記押ボタンを繋ぐ可撓性を有する連結部を一体に形成したものであり、リング形状の操作盤を傾倒操作することにより動作して信号が導出できると共に、押ボタンを押圧することにより節度感を伴って上記とは別の信号を発することができ、また、リング形状の操作盤と押ボタンを合わせた操作部を、安定した寸法および位置関係で安価に製作することができる上、接点部の防塵性も高くなるという作用効果を有する。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、中央スイッチの円形ドーム形状の可動接点の上面を絶縁基板に固定された可撓性絶縁シートで覆ったものであり、リング形状の操作部材や操作盤の傾倒操作時に、押ボタンが上方に動いて可動接点の上部から離れても、可動接点が所定の位置から外れることを防止できるという作用効果を有する。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１記載の発明において、リング状導電層が配設された絶縁基板が、多方向操作スイッチを装着した電子機器の配線基板であるものであり、多方向操作スイッチを使用する電子機器全体としての構成部材数を少なくして、小型・低寸法にすることができると共に、安価にすることができるという作用効果を有する。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、リング状導電層および中央スイッチの接点部が配設された絶縁基板が、多方向操作スイッチを装着した電子機器の配線基板であるものであり、請求項７に記載の発明と同様の作用効果を有する。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項１記載の多方向操作スイッチの操作部材上面の所定角度位置を操作して上記操作部材を傾倒させた状態において、マイクロコンピュータ等を用い、抵抗シートの導出部間に所定の直流電圧を印加してリング状導電層の所定の導出部における出力電圧を測定して演算することにより、上記操作部材を操作した角度方向および上記操作部材に加えた操作荷重を認識する多方向入力装置としたものであり、多方向操作スイッチの操作部材を傾倒させて操作し、マイクロコンピュータ等を用いて比較的簡単な演算処理により高い分解能で認識することによって、多くの方向の入力をすることができ、更に操作部材に加えた押圧荷重の大きさによっても入力区分をすることができるので、両者を合わせると非常に多くのレベルの入力ができる、すなわち入力レベルの分解能が高い多方向入力装置を実現できるという作用効果を有する。
【００２５】
【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１４を用いて説明する。
【００２６】
（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、２、３、７、９に記載の発明について説明する。
【００２７】
図１は本発明の第１の実施の形態による多方向操作スイッチを装着した電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図、図２は同多方向操作スイッチ部分の分解斜視図、図３は同多方向入力装置におけるスイッチ接点部分の構成を説明する概念図である。
【００２８】
同図において、２１は電子機器の配線基板としての絶縁基板で、その上面には良導電性の二つのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂが電気的に独立して同心状に配設され、図３に示すように、それぞれのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂは導出部２３Ａ，２３Ｂを有している。
【００２９】
なお、このように、多方向操作スイッチを装着した電子機器の配線基板に二つのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂを配設することによって、電子機器全体としての構成部材数が少なく、小型・低寸法であると共に、安価になっている。
【００３０】
そして、絶縁基板２１上にスペーサ２４を介して配設された２５は可撓性絶縁シートからなる抵抗シートで、リング状導電層２２Ａ，２２Ｂと所定の間隔をあけて対峙した対向面に、一様な比抵抗のリング形状の抵抗層２６が設けられ、この抵抗層２６は、ほぼ等角度間隔に三つの導出部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを有している。
【００３１】
そして、図３に示すように、リング状導電層２２Ａ，２２Ｂの導出部２３Ａ，２３Ｂおよび抵抗層２６の三つの導出部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃは、それぞれの配線部を介して、この電子機器に装着されたマイクロコンピュータ３０（以下、マイコン３０と表わす）に接続されている。
【００３２】
一方、抵抗シート２５の抵抗層２６と反対側の面には、図４（ａ）の側断面図、（ｂ）の下面図に示すような、弾性を有する硬質樹脂で形成された駆動体２８が、中央固定部２８Ａ下面の二つのボス２８Ｂをスペーサ２４および抵抗シート２５を挟んで絶縁基板２１の孔２１Ａに圧入することによって装着・固定されており、中央固定部２８Ａから伸ばされた弾性アーム２８Ｃには、上記二つのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂに対応する直径を有する二つの硬質リング２９Ａ，２９Ｂがそれぞれ独立して上下方向に弾性変位可能に支持されている。
【００３３】
なお、図４（ａ）の側断面図は同図（ｂ）のＰ−Ｐ線における断面図である。
【００３４】
そして、二つの硬質リング２９Ａ，２９Ｂは、通常状態において、内側の２９Ａが抵抗シート２５に近接し、外側の２９Ｂは少し離れた状態で保持されている。
【００３５】
なお、駆動体２８の硬質リング２９Ａ，２９Ｂと、二つのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂとを、共に絶縁基板２１に配設する構成としたため、硬質リング２９Ａとリング状導電層２２Ａおよび、硬質リング２９Ｂとリング状導電層２２Ｂの、おのおのを容易に位置精度高く対応させて配したものにできる。
【００３６】
そして、駆動体２８の上部には、駆動体２８を覆う大きさの硬質操作板３１の下面に弾性を有する樹脂またはゴム系の材料からなる弾性押圧体３２が固着された操作盤３３が水平状態に配設され、弾性押圧体３２の下面が駆動体２８の硬質リング２９Ａ，２９Ｂの上部に当接するように、硬質操作板３１の中央円板部３１Ａが、弾性押圧体３２中央の薄肉部３２Ａと共に、駆動体２８の中央固定部２８Ａに載せられている。
【００３７】
このように、本実施の形態１によるものは、硬質操作板３１、弾性押圧体３２、駆動体２８が組み合わせられて、操作部材を構成するものとなっている。
【００３８】
なお、弾性押圧体３２の周囲は抵抗シート２５の上面を覆うように広くなっている。
【００３９】
本実施の形態による多方向操作スイッチを装着した電子機器の多方向入力装置部分は以上のように構成されている。
【００４０】
次に、以上のように構成される多方向操作スイッチを装着した電子機器の多方向入力装置を操作する場合の動作について説明する。
【００４１】
図５の多方向操作スイッチの操作盤３３を押圧操作した時の正面断面図に矢印で示すように、多方向操作スイッチの操作盤３３上面の所定の位置を押圧操作すると、操作盤３３は硬質操作板３１の中央円板部３１Ａ下部外周の角部を支点として傾倒し、下面の弾性押圧体３２が駆動体２８の内側の硬質リング２９Ａの押圧位置下方部分を抵抗シート２５の上面に押し付け、抵抗シート２５の当該位置を下方に撓ませることにより、その下面の抵抗層２６の一点が接触点３４として対向する内側のリング状導電層２２Ａと接触し、抵抗層２６の導出部２７Ａ〜２７Ｃと内側のリング状導電層２２Ａの導出部２３Ａとの間が導通状態となる。
【００４２】
なお、この時、対向する抵抗層２６と外側のリング状導電層２２Ｂの間は接触しない。
【００４３】
この状態において、操作盤３３を押圧操作した角度方向の認識方法を説明する概念図が図６であり、同図において、まず第一の認識条件として、マイコン３０により抵抗層２６の導出部２７Ｂをアース（０ボルト）として導出部２７Ａに直流電圧（例えば５ボルト）を印加し、導出部２７Ｃをオープン状態とした時に、リング状導電層２２Ａの導出部２３Ａに出力される電圧（例えば０．５ボルト）を読み取り、あらかじめ記憶されているデータと照合し演算することによって、接触点３４の位置は導出部２７Ｂと２７Ｃの間の点３４Ａであるか、導出部２７Ａと２７Ｂの中間の点３４Ｂであるという第一のデータが得られる。
【００４４】
次に、第二の認識条件として、抵抗層２６の導出部２７Ｃをアース（０ボルト）として導出部２７Ｂに直流電圧（例えば５ボルト）を印加し、導出部２７Ａをオープン状態とした時に、リング状導電層２２Ａの導出部２３Ａに出力される電圧を読み取り、あらかじめ記憶されているデータと照合し演算することによって、接触点３４の位置は導出部２７Ｂと２７Ｃの中間の点３４Ａであるか、導出部２７Ａに近い点３４Ｃであるという第二のデータが得られる。
【００４５】
そして、マイコン３０において、第一のデータと第二のデータとを比較して、一致する点３４Ａが押圧操作した角度方向であると認識して、その信号が、絶縁基板２１および抵抗シート２５に設けられた配線部（図示せず）を介して、電子機器の回路に伝達される。
【００４６】
このようにして、２回の測定を実施すれば、押圧操作した角度方向を決定・認識することができる。
【００４７】
そして、図５の状態から、操作盤３３上面を更に強く押圧操作した時の正面断面図が図７であり、同図に示すように、操作盤３３は中央円板部３１Ａ下部外周の角部を支点として更に傾倒して、下面の弾性押圧体３２は、駆動体２８の内側の硬質リング２９Ａを押圧している部分が弾性変形しながら、外側の硬質リング２９Ｂの押圧位置下方の部分も抵抗シート２５の上面に押し付け、抵抗シート２５のより広い当該部分を下方に撓ませることによって、その下面の抵抗層２６の一点が接触点３５として対向する外側のリング状導電層２２Ｂと接触し、抵抗層２６の導出部２７Ａ〜２７Ｃと外側のリング状導電層２２Ｂの導出部２３Ｂとの間も導通状態となる。
【００４８】
この状態において、操作盤３３上面に加えた押圧荷重の認識方法を説明する概念図である図８において、上記の図６を用いて説明した場合と同様の条件で、抵抗層２６の導出部２７Ａ〜２７Ｃに直流電圧を印加すれば、内側のリング状導電層２２Ａの導出部２３Ａから出力される電圧とほぼ同じ電圧が外側のリング状導電層２２Ｂの導出部２３Ｂからも出力される。
【００４９】
したがって、内側のリング状導電層２２Ａの導出部２３Ａのみから出力がある場合は、操作盤３３の上面に加えられた押圧荷重は小さく、外側のリング状導電層２２Ｂの導出部２３Ｂからも出力がある場合は、操作盤３３の上面に加えられた押圧荷重は大きいと認識することができる。
【００５０】
そして、以上の説明では、操作盤３３の上面に加えられる押圧荷重の大きさが二段階である場合について述べたが、抵抗層２６と対向するリング状導電層の数およびこれに対応する駆動体の硬質リングの数を増すことによって、更に多段階の押圧荷重の大きさに対しても、同様にして認識することができるものである。
【００５１】
この後、操作盤３３上面に加える押圧力を除くと、操作盤３３は弾性押圧体３２の弾性復元力によって元の水平状態に戻り、抵抗シート２５も自身の弾性復元力で元の状態に復帰することにより、抵抗層２６はリング状導電層２２Ａ，２２Ｂから離れて、多方向操作スイッチは元の通常状態に復帰する。
【００５２】
このように本実施の形態によれば、操作部材である操作盤３３を押圧操作することによって、その下面の弾性押圧体３２および駆動体２８の複数の硬質リング２９Ａ，２９Ｂを介し、抵抗シート２５の抵抗層２６を、対向した絶縁基板２１上の複数のリング状導電層２２Ａ，２２Ｂに接触・導通させた状態において、抵抗層２６の導出部２７Ａ〜２７Ｃに直流電圧を印加することにより、操作盤３３を押圧操作した角度方向および押圧荷重を認識するものであるから、低寸法であって、多くの角度方向に入力することができると共に、各操作方向に対する押圧荷重の大きさによっても入力区分をすることができて、非常に多くのレベルの入力ができる、すなわち入力レベルの分解能が高い多方向操作スイッチを用いた多方向入力装置を実現できるものである。
【００５３】
なお、図９（ａ）は他の形状の駆動体の正面図、（ｂ）は同下面図であり、駆動体３６の弾性アーム３６Ａに支持された二つの硬質リング３７Ａ，３７Ｂの下面には、八つずつの突出部３８Ａ，３８Ｂが設けられている。
【００５４】
本実施の形態による多方向操作スイッチにこのような駆動体３６を装着することによって、突出部３８Ａ，３８Ｂが設けられた八方向に操作盤３３を押圧操作する際に、抵抗シート２５の抵抗層２６と各リング状導電層２２Ａまたは２２Ｂが接触・導通する位置精度を、高くすることができる。
【００５５】
すなわち、本実施の形態による多方向操作スイッチを使用する電子機器において、操作盤３３を操作する角度方向が決まっている場合、その角度方向に上記の突出部３８Ａ，３８Ｂを設けることによって、容易かつ高精度で所望の角度方向に入力することができるものである。
【００５６】
また、以上の説明において、操作盤３３上面の所定の位置を押圧操作する場合に、先に内側の硬質リング２９Ａが抵抗シート２５を下方に押して抵抗層２６と内側のリング状導電層２２Ａを接触させ、更に操作盤３３の上面を強く押圧操作すると、外側の硬質リング２９Ｂが抵抗層２６と外側のリング状導電層２２Ｂを接触させるとしたが、これを、先に外側のリング状導電層２２Ｂと抵抗層２６が接触するようにした構成を、図１０の他の多方向操作スイッチを用いた電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図を用いて説明する。
【００５７】
すなわち、図１０に示す通常状態において、操作盤３９の硬質操作板３１下面の弾性押圧体４０および駆動体４１の硬質リング４２Ａ，４２Ｂが、上記の図１に示したものと異なっており、外側の硬質リング４２Ｂ上部の弾性押圧体４０上面と硬質操作板３１下面の間に空隙部が設けられ、弾性アーム４１Ａに支持された外側の硬質リング４２Ｂが内側の硬質リング４２Ａよりも下方まで突出している。
【００５８】
そして、図１１（ａ）に示すように、操作盤３９上面の所定の位置を押圧操作する場合に、操作盤３９が硬質操作板３１の中央円板部３１Ａの角部を支点として傾倒することは上記の場合と同じであるが、下面の弾性押圧体４０に押された駆動体４１は、外側の硬質リング４２Ｂの押圧位置下方部分が、まず抵抗シート２５の上面を押して対応する部分を下方に撓ませ、その下面の抵抗層２６の一点を対向する外側のリング状導電層２２Ｂと接触させる。
【００５９】
この状態から、更に強く操作盤３９の上面を押圧操作すると、図１１（ｂ）に示すように操作盤３９は更に傾倒し、下面の弾性押圧体４０は外側の硬質リング４２Ｂを押圧している部分が上方の空隙部内に入り込むように弾性変形しながら、内側の硬質リング４２Ａの押圧位置下方部分も抵抗シート２５の上面に押し付けて抵抗シート２５の広い当該部分を下方に撓ませ、下面の抵抗層２６の一点を対向する内側のリング状導電層２２Ａと接触させる。
【００６０】
そして、この図１１（ａ）および（ｂ）に示す状態において、抵抗層２６の導出部２７Ａ〜２７Ｃに直流電圧を印加して、操作盤３９を押圧操作した角度方向および押圧荷重を認識できることは、上記に説明した場合と同様である。
【００６１】
以上のように、本実施の形態による多方向操作スイッチは、操作盤上面を押圧操作することにより、下部の抵抗層と複数のリング状導電層を内側もしくは外側の何れからでも順に接触させることができるものである。
【００６２】
そして、リング状導電層の数が三つ以上の場合には、操作盤の弾性押圧体の形状および駆動体の硬質リングの突出寸法等を変えることによって、更に異なった順番に接触させることもできるものである。
【００６３】
なお、上記には、リング状導電層の各々に導出部を設けたものを説明したが、各リング状導電層どうしの間に抵抗を各々接続し、最内周と最外周のリング状導電層のみに導出部を設けたリング状導電層が直列状に接続されたものとしても同様な検出が可能であり、配線の省力化の効果も得られるものとなる。
【００６４】
また、操作部材としても、操作されて傾倒し、その下面に設けられた押圧部で、抵抗シートの対応部分を押して、その下方の抵抗層とリング状導電層とを接触させられるものであれば、上記構成以外のものであってもよい。
【００６５】
（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、および８に記載の発明について説明する。
【００６６】
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、詳細な説明を省略する。
【００６７】
図１２は本発明の第２の実施の形態による多方向操作スイッチを装着した電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図である。
【００６８】
同図に示すように、本実施の形態による多方向入力装置に使用する多方向操作スイッチは、前記の実施の形態１によるものの中央部に、押圧することにより独立して動作する自力復帰型の中央スイッチを付加したものである。
【００６９】
すなわち、この中央スイッチの接点部は、実施の形態１によるものと同様に、電子機器の配線基板としての絶縁基板２１上に配設された二つのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂの中央部に、外側接点４３Ａと中央接点４３Ｂを配設し、その上部に弾性金属薄板製で円形ドーム形状の可動接点４４を、外周下端部が外側接点４３Ａ上に載り中央のドーム部４４Ａ下面が中央接点４３Ｂと所定の間隔をあけて対峙するように載せた構成の接点部に対し、可動接点４４のドーム部４４Ａ上面の頂点部を可撓性絶縁シート４５で覆ったものであり、可撓性絶縁シート４５は駆動体２８を絶縁基板２１に装着・固定する二つのボス２８Ｂにより固定されている。
【００７０】
なお、このように電子機器の配線基板である絶縁基板２１に、リング状導電層２２Ａ，２２Ｂと共に中央スイッチの接点部４３Ａ，４３Ｂを配設することにより、電子機器全体としての構成部材数が少なく、小型・低寸法であると共に、安価になっていることは前記の実施の形態１によるものと同様である。
【００７１】
一方、中央スイッチの操作部として、実施の形態１によるものの操作盤３３の中央円板部３１Ａを無くしたリング状操作盤４６において、リング形状の硬質操作板４７の中央部に硬質樹脂製の押ボタン４８が配設されており、押ボタン４８下面に固着された押圧突部４９が、可撓性絶縁シート４５を介して可動接点４４のドーム部４４Ａ上部に当接している。
【００７２】
なお、この押圧突部４９は、リング形状の硬質操作板４７の下面に固着された弾性押圧体５０を形成している弾性を有する樹脂またはゴム系の材料で、リング状操作盤４６と押ボタン４８を繋ぐ可撓性を有する連結部５１と共に一体に形成されている。
【００７３】
これにより、リング状操作盤４６と押ボタン４８を合わせた操作部が、安定した寸法および位置関係で安価に製作されていると共に、スイッチ接点部の防塵性が高くなっている。
【００７４】
そして、絶縁基板２１上のリング状導電層２２Ａ，２２Ｂとの対向面に抵抗層２６を有して配設された抵抗シート２５および駆動体２８の弾性アーム２８Ｃに支持された二つの硬質リング２９Ａ，２９Ｂ等、その他の部分の構成は図１〜図４に示した実施の形態１によるものと同じである。
【００７５】
次に、以上のように構成される本実施の形態による多方向操作スイッチを装着した多方向入力装置を操作する場合の動作について、図１３（ａ），（ｂ）の正面断面図を用いて説明する。
【００７６】
まず、多方向操作スイッチのリング状操作盤４６上面を押圧操作する場合には、図１３（ａ）に示すように、リング状操作盤４６は硬質操作板４７内周の下方突出部４７Ａを中心として傾倒し、下面の弾性押圧体５０に押された駆動体２８の内側の硬質リング２９Ａの下方部分が抵抗シート２５の対応部分を下方に撓ませて、抵抗層２６を内側のリング状導電層２２Ａと接触させる。
【００７７】
次いで、リング状操作盤４６上面を更に強く押圧操作する場合は、図１３（ｂ）に示すように、リング状操作盤４６は上記の下方突出部４７Ａを中心として更に傾倒して、下面の弾性押圧体５０は弾性変形しながら外側の硬質リング２９Ｂの下方部分が抵抗シート２５の抵抗層２６を外側のリング状導電層２２Ｂと接触させることは、前記の実施の形態１によるものの場合と同様である。
【００７８】
そして、図１３（ａ），（ｂ）に示す状態における、リング状操作盤４６上面を押圧操作した角度方向および押圧荷重の認識方法は前記の実施の形態１によるものの場合と同じであるので説明を省略する。
【００７９】
この後、リング状操作盤４６上面に加える押圧力を除くと、弾性押圧体５０および抵抗シート２５の弾性復元力によって、多方向操作スイッチは元の通常状態に復帰することも前記の実施の形態１によるものと同様である。
【００８０】
なお、リング状操作盤４６上面の押圧操作によりリング状操作盤４６が傾倒する際に、リング状操作盤４６と連結部５１で繋がれた押ボタン４８が上方に動いて可動接点４４のドーム部４４Ａ上部から離れるが、絶縁基板２１に固定された可撓性絶縁シート４５がドーム部４４Ａ上面の頂点部を覆っているので、可動接点４４が所定の位置から外れることはない。
【００８１】
次に、図１４に矢印で示すように、中央スイッチの押ボタン４８を下方に押圧操作すると、その下面の押圧突部４９が、連結部５１および可撓性絶縁シート４５を撓ませながら、可撓性絶縁シート４５を介して可動接点４４のドーム部４４Ａの頂点部を下方に押す。
【００８２】
押された可動接点４４のドーム部４４Ａは節度感を伴いながら弾性反転して、ドーム部４４Ａの中央部下面が中央接点４３Ｂと接触して外側接点４３Ａと中央接点４３Ｂの間を短絡状態とし、その信号は絶縁基板２１に設けられた配線部（図示せず）を介して電子機器の回路に伝達される。
【００８３】
そして、押ボタン４８に加える押圧力を除くと、可動接点４４が自身の弾性復元力で元の円形ドーム形状に復帰して中央接点４３Ｂから離れることにより、中央スイッチの外側接点４３Ａと中央接点４３Ｂの間もオープン状態に戻る。
【００８４】
このように本実施の形態によれば、リング状操作盤４６を押圧操作する角度方向および押圧荷重の大きさによって多くのレベルの入力ができるという実施の形態１によるものと同様の作用に加え、押ボタン４８を押圧操作することにより、リング状操作盤４６を押圧・傾倒した入力の決定等に使用できる別の信号を、節度感を伴って発することができる低寸法の多方向操作スイッチを用いた多方向入力装置を実現できるものである。
【００８５】
なお、操作部材としては、上記の実施の形態１にも記載したが、操作されて傾倒し、その下面に設けられた押圧部で、抵抗シートの対応部分を押して、その下方の抵抗層とリング状導電層とを接触させられるリング形状で、その中央部に、中央スイッチを作動させるための押ボタンを有するものであれば、上記構成以外のものであってもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、操作部材を操作して傾倒させることによって、操作部材下面の押圧部で順に抵抗シートの当該部分を撓ませて抵抗シート下面の抵抗層と対向する複数のリング状導電層との間を順次導通状態とさせることができるものであり、低寸法であって、しかも、操作する方向を電気的に認識するので、容易に操作方向を多くすることができると共に、各操作方向に対してリング状導電層の数に対応した複数の信号を出すことができる多方向操作スイッチおよびこれを用いた多方向入力装置を実現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多方向操作スイッチを用いた電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図
【図２】同多方向操作スイッチ部分の分解斜視図
【図３】同多方向入力装置におけるスイッチ接点部分の構成を説明する概念図
【図４】（ａ）多方向操作スイッチの駆動体の側断面図
（ｂ）同下面図
【図５】同多方向入力装置の多方向操作スイッチの操作盤を押圧操作した時の正面断面図
【図６】同押圧操作状態における認識方法を説明する概念図
【図７】同多方向入力装置の多方向操作スイッチの操作盤を更に強く押圧操作した時の正面断面図
【図８】同押圧操作状態における認識方法を説明する概念図
【図９】（ａ）同多方向操作スイッチの他の形状の駆動体の正面図
（ｂ）同下面図
【図１０】同他の多方向操作スイッチを用いた電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図
【図１１】（ａ）同他の多方向操作スイッチの操作盤を押圧操作した時の正面断面図
（ｂ）同操作盤を更に強く押圧操作した時の正面断面図
【図１２】本発明の第２の実施の形態による多方向操作スイッチを用いた電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図
【図１３】（ａ）同多方向入力装置の多方向操作スイッチのリング状操作盤を押圧操作した時の正面断面図
（ｂ）同リング状操作盤を更に強く押圧操作した時の正面断面図
【図１４】同中央スイッチを押圧操作した時の正面断面図
【図１５】従来の多方向操作スイッチの正面断面図
【図１６】同スイッチ接点部分の分解斜視図
【図１７】同傾倒操作時の正面断面図
【符号の説明】
２１ 絶縁基板
２１Ａ 孔
２２Ａ，２２Ｂ リング状導電層
２３Ａ，２３Ｂ，２７Ａ〜２７Ｃ 導出部
２４ スペーサ
２５ 抵抗シート
２６ 抵抗層
２８，３６，４１ 駆動体
２８Ａ 中央固定部
２８Ｂ ボス
２８Ｃ，３６Ａ 弾性アーム
２９Ａ，２９Ｂ，３７Ａ，３７Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ 硬質リング
３０ マイクロコンピュータ
３１，４７ 硬質操作板
３１Ａ 中央円板部
３２，４０，５０ 弾性押圧体
３２Ａ 薄肉部
３３，３９ 操作盤
３４，３５ 接触点
３４Ａ〜３４Ｃ 点
３８Ａ，３８Ｂ 突出部
４３Ａ 外側接点
４３Ｂ 中央接点
４４ 可動接点
４４Ａ ドーム部
４５ 可撓性絶縁シート
４６ リング状操作盤
４７Ａ 下方突出部
４８ 押ボタン
４９ 押圧突部
５１ 連結部
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、情報端末機器およびリモートコントローラ等の電子機器において、入力操作用に使用される多方向操作スイッチおよびこれを用いた多方向入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の多方向操作スイッチについて図１５〜図１７を用いて説明する。
【０００３】
図１５は従来の多方向操作スイッチの正面断面図であり、同図において、１は絶縁樹脂製の箱形のケースで、上面の開口部は金属薄板製のカバー２で覆われている。
【０００４】
このケース１の底面部には、図１６のスイッチ接点部分の分解斜視図に示すように、中心から左右前後の等距離に配された四つの周辺固定接点３〜６がインサート成形により固定され、各周辺固定接点３〜６の上部にはダボ１Ａにより共通接点７に接触するように固定された共通可動接点体８の弾性接片９〜１２がそれぞれ対峙して配設されている。
【０００５】
そして、ケース１の側壁部内周に沿うように配された圧縮コイルばね１３により、上方へ押し上げるように付勢された支持体１４の四角形の上端部１４Ａがカバー２の内面に弾接されると共に、その中央の窪み部１４Ｂには半球状の回転体１５が抱持されている。
【０００６】
この回転体１５は、半球状の下端部外周のフランジ部１５Ａが支持体１４の中央窪み部１４Ｂの底面上に載って球面部１５Ｂがカバー２中央の球面の円形孔２Ａに嵌まるように当接すると共に、中央下端の小球状部１５Ｃがケース１の底面中央に当接して、回転体１５を任意の方向に回動傾倒可能に支持しており、球面部１５Ｂの中央から上方に突出した棒状の操作軸１６の先端部１６Ａに操作用のツマミ１７が装着されている。
【０００７】
また、支持体１４の外周部下面には、共通可動接点体８の各弾性接片９〜１２それぞれに対応した押圧部１８Ａ〜１８Ｄ（１８Ｃ，１８Ｄは図示せず。）が設けられている。
【０００８】
次に、この多方向操作スイッチの動作について説明すると、まず、操作軸１６が垂直中立位置にある図１５の状態では、本スイッチのいずれの接点間もＯＦＦとなっている。
【０００９】
そして、図１７の傾倒操作時の正面断面図に矢印で示すように、操作軸１６の上方先端部１６Ａに装着されたツマミ１７の左上面を下方に押すと、操作軸１６が傾倒すると共に回転体１５がカバー２の球面の円形孔２Ａに当接しながら左方向に回動し、これに伴って回転体１５下面のフランジ部１５Ａの左側端部が支持体１４の窪み部１４Ｂの底面を下方に押すことにより、押された面と反対側の四角形の右辺の上端部１４Ａを支点として支持体１４が左に傾いて押圧部１８Ａに対応した弾性接片９を下方に押して周辺固定接点３に接触させて、共通可動接点体８と周辺固定接点３の間をＯＮさせ、端子７Ａ，３Ａを通して周辺スイッチとしての信号を発する。
【００１０】
この時、支持体１４の外周部１４Ａの左側部分が圧縮コイルばね１３を下方へ押し縮めながらカバー２の内面から離れる。
【００１１】
この後、ツマミ１７に加えていた押し力を除くと、圧縮コイルばね１３の復元力によって支持体１４および回転体１５が元の図１５の中立位置へ押し戻されると共に、弾性接片９も弾性復元力によって周辺固定接点３から離れて元の図１５の状態まで復帰し、スイッチ接点間もＯＦＦ状態に戻る。
【００１２】
同様にして、操作軸１６に装着されたツマミ１７の上面を押す位置を右・前・後と変えることによって、その方向に対応した外部導出用の端子４Ａ〜６Ａを通して周辺スイッチとしての信号を出すことができるように構成されたものであった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、各種電子機器の小型・薄型化が要求される中、上記従来の多方向操作スイッチは構造上、高さ寸法が大きく、また操作方向を多くすることが難しいと共に、各操作方向に対して一つの信号しか出せないという課題があった。
【００１４】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、低寸法で、しかも操作方向を多くすることが容易であると共に、各操作方向において複数の信号を出すことができる多方向操作スイッチおよびこれを用いた多方向入力装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【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。
【００１６】
本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基板上に、電気的に独立して同心状に配設され、それぞれ導出部を有する複数のリング状導電層と、このリング状導電層と所定の間隔をあけて対峙し、上記リング状導電層との対向面に、リング形状で三箇所以上の導出部を有する抵抗層を備えた可撓性絶縁シート製の抵抗シートと、この抵抗シートの上記抵抗層とは反対面側に配され、上記各リング状導電層に対応する位置に押圧部を備えた操作部材からなり、上記操作部材を操作して、上記操作部材の押圧部で上記抵抗シートの対応部分を下方に撓ませ、下面の上記抵抗層と対向する上記複数のリング状導電層との間が順次導通状態となる多方向操作スイッチとしたものであり、低寸法であって、しかも、操作する方向をリング内の全周で電気的に認識できるので、容易に操作方向を多くすることができると共に、各操作方向に対し、リング状導電層の数に対応した複数の信号を出すことができる多方向操作スイッチを実現できるという作用効果を有する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、操作部材が、各リング状導電層に対応する位置に、それぞれ独立して上下方向に弾性変位可能なように弾性アームに支持された複数の硬質リングを有し、上記硬質リング下面が押圧部となる絶縁基板に装着された駆動体と、この駆動体を覆う大きさの硬質操作板の下面に、弾性を有する樹脂またはゴム系の材料製の弾性押圧体が固着され、この弾性押圧体の下面が上記硬質リングの上部に当接する操作盤からなり、上記操作盤上面の所定の角度位置を操作して上記操作盤を傾倒させることによって、その下面の上記弾性押圧体が上記駆動体の複数の硬質リングの押圧位置下方の部分を内側もしくは外側から順に上記抵抗シートの上面に押し付けて上記抵抗シートの対応部分を下方に撓ませ、下面の上記抵抗層と対向する上記複数のリング状導電層との間を順に導通状態とするものであり、押圧部となる硬質リングと各リング状導電層の位置精度が高くできると共に、操作に伴って先に下がっていく硬質リングは、抵抗シートと対応する所定のリング状導電層とが当接して停止状態となるが、その後に続いて加わる操作力は、介在させた弾性押圧体に吸収されるため、安定した状態で、抵抗層と対向する複数のリング状導電層との間を順に導通状態にできるものが得られるという作用効果を有する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、電子機器に装着された多方向操作スイッチの操作盤が操作される角度方向において、駆動体の複数の硬質リングそれぞれの下面が他の部分よりも突出しているものであり、操作盤を操作する各角度方向に対して抵抗シートの抵抗層と各リング状導電層が接触導通する位置精度が高いので、使用する電子機器において操作する角度方向が決まっている場合に、容易に所望の角度方向に操作できるという作用効果を有する。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、リング状導電層の中央部の絶縁基板上に、弾性金属薄板製の円形ドーム形状の可動接点およびその下方の固定接点からなる接点部を配設すると共に、操作部材をリング形状に構成し、このリング形状の操作部材の中央部で上記可動接点の上部に配設された押ボタンで中央スイッチを構成したものであり、リング形状の操作部材を傾倒操作することにより動作して信号が導出できると共に、押ボタンを押圧することにより節度感を伴って上記とは別の信号を発することができる多方向操作スイッチを実現できるという作用効果を有する。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項２記載の発明において、リング状導電層の中央部の絶縁基板上に、弾性金属薄板製の円形ドーム形状の可動接点およびその下方の固定接点からなる接点部を配設すると共に、操作盤をリング形状に構成し、このリング形状の操作盤の中央部で上記可動接点の上部に配設された押ボタンで中央スイッチを構成し、かつ上記操作盤の硬質操作板の下面の弾性押圧体を形成する弾性を有する樹脂またはゴム系の弾性材料で、上記中央スイッチの押ボタンの押圧突部および上記リング形状の操作盤と上記押ボタンを繋ぐ可撓性を有する連結部を一体に形成したものであり、リング形状の操作盤を傾倒操作することにより動作して信号が導出できると共に、押ボタンを押圧することにより節度感を伴って上記とは別の信号を発することができ、また、リング形状の操作盤と押ボタンを合わせた操作部を、安定した寸法および位置関係で安価に製作することができる上、接点部の防塵性も高くなるという作用効果を有する。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、中央スイッチの円形ドーム形状の可動接点の上面を絶縁基板に固定された可撓性絶縁シートで覆ったものであり、リング形状の操作部材や操作盤の傾倒操作時に、押ボタンが上方に動いて可動接点の上部から離れても、可動接点が所定の位置から外れることを防止できるという作用効果を有する。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１記載の発明において、リング状導電層が配設された絶縁基板が、多方向操作スイッチを装着した電子機器の配線基板であるものであり、多方向操作スイッチを使用する電子機器全体としての構成部材数を少なくして、小型・低寸法にすることができると共に、安価にすることができるという作用効果を有する。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項４または５記載の発明において、リング状導電層および中央スイッチの接点部が配設された絶縁基板が、多方向操作スイッチを装着した電子機器の配線基板であるものであり、請求項７に記載の発明と同様の作用効果を有する。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項１記載の多方向操作スイッチの操作部材上面の所定角度位置を操作して上記操作部材を傾倒させた状態において、マイクロコンピュータ等を用い、抵抗シートの導出部間に所定の直流電圧を印加してリング状導電層の所定の導出部における出力電圧を測定して演算することにより、上記操作部材を操作した角度方向および上記操作部材に加えた操作荷重を認識する多方向入力装置としたものであり、多方向操作スイッチの操作部材を傾倒させて操作し、マイクロコンピュータ等を用いて比較的簡単な演算処理により高い分解能で認識することによって、多くの方向の入力をすることができ、更に操作部材に加えた押圧荷重の大きさによっても入力区分をすることができるので、両者を合わせると非常に多くのレベルの入力ができる、すなわち入力レベルの分解能が高い多方向入力装置を実現できるという作用効果を有する。
【００２５】
【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１４を用いて説明する。
【００２６】
（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、２、３、７、９に記載の発明について説明する。
【００２７】
図１は本発明の第１の実施の形態による多方向操作スイッチを装着した電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図、図２は同多方向操作スイッチ部分の分解斜視図、図３は同多方向入力装置におけるスイッチ接点部分の構成を説明する概念図である。
【００２８】
同図において、２１は電子機器の配線基板としての絶縁基板で、その上面には良導電性の二つのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂが電気的に独立して同心状に配設され、図３に示すように、それぞれのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂは導出部２３Ａ，２３Ｂを有している。
【００２９】
なお、このように、多方向操作スイッチを装着した電子機器の配線基板に二つのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂを配設することによって、電子機器全体としての構成部材数が少なく、小型・低寸法であると共に、安価になっている。
【００３０】
そして、絶縁基板２１上にスペーサ２４を介して配設された２５は可撓性絶縁シートからなる抵抗シートで、リング状導電層２２Ａ，２２Ｂと所定の間隔をあけて対峙した対向面に、一様な比抵抗のリング形状の抵抗層２６が設けられ、この抵抗層２６は、ほぼ等角度間隔に三つの導出部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃを有している。
【００３１】
そして、図３に示すように、リング状導電層２２Ａ，２２Ｂの導出部２３Ａ，２３Ｂおよび抵抗層２６の三つの導出部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃは、それぞれの配線部を介して、この電子機器に装着されたマイクロコンピュータ３０（以下、マイコン３０と表わす）に接続されている。
【００３２】
一方、抵抗シート２５の抵抗層２６と反対側の面には、図４（ａ）の側断面図、（ｂ）の下面図に示すような、弾性を有する硬質樹脂で形成された駆動体２８が、中央固定部２８Ａ下面の二つのボス２８Ｂをスペーサ２４および抵抗シート２５を挟んで絶縁基板２１の孔２１Ａに圧入することによって装着・固定されており、中央固定部２８Ａから伸ばされた弾性アーム２８Ｃには、上記二つのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂに対応する直径を有する二つの硬質リング２９Ａ，２９Ｂがそれぞれ独立して上下方向に弾性変位可能に支持されている。
【００３３】
なお、図４（ａ）の側断面図は同図（ｂ）のＰ−Ｐ線における断面図である。
【００３４】
そして、二つの硬質リング２９Ａ，２９Ｂは、通常状態において、内側の２９Ａが抵抗シート２５に近接し、外側の２９Ｂは少し離れた状態で保持されている。
【００３５】
なお、駆動体２８の硬質リング２９Ａ，２９Ｂと、二つのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂとを、共に絶縁基板２１に配設する構成としたため、硬質リング２９Ａとリング状導電層２２Ａおよび、硬質リング２９Ｂとリング状導電層２２Ｂの、おのおのを容易に位置精度高く対応させて配したものにできる。
【００３６】
そして、駆動体２８の上部には、駆動体２８を覆う大きさの硬質操作板３１の下面に弾性を有する樹脂またはゴム系の材料からなる弾性押圧体３２が固着された操作盤３３が水平状態に配設され、弾性押圧体３２の下面が駆動体２８の硬質リング２９Ａ，２９Ｂの上部に当接するように、硬質操作板３１の中央円板部３１Ａが、弾性押圧体３２中央の薄肉部３２Ａと共に、駆動体２８の中央固定部２８Ａに載せられている。
【００３７】
このように、本実施の形態１によるものは、硬質操作板３１、弾性押圧体３２、駆動体２８が組み合わせられて、操作部材を構成するものとなっている。
【００３８】
なお、弾性押圧体３２の周囲は抵抗シート２５の上面を覆うように広くなっている。
【００３９】
本実施の形態による多方向操作スイッチを装着した電子機器の多方向入力装置部分は以上のように構成されている。
【００４０】
次に、以上のように構成される多方向操作スイッチを装着した電子機器の多方向入力装置を操作する場合の動作について説明する。
【００４１】
図５の多方向操作スイッチの操作盤３３を押圧操作した時の正面断面図に矢印で示すように、多方向操作スイッチの操作盤３３上面の所定の位置を押圧操作すると、操作盤３３は硬質操作板３１の中央円板部３１Ａ下部外周の角部を支点として傾倒し、下面の弾性押圧体３２が駆動体２８の内側の硬質リング２９Ａの押圧位置下方部分を抵抗シート２５の上面に押し付け、抵抗シート２５の当該位置を下方に撓ませることにより、その下面の抵抗層２６の一点が接触点３４として対向する内側のリング状導電層２２Ａと接触し、抵抗層２６の導出部２７Ａ〜２７Ｃと内側のリング状導電層２２Ａの導出部２３Ａとの間が導通状態となる。
【００４２】
なお、この時、対向する抵抗層２６と外側のリング状導電層２２Ｂの間は接触しない。
【００４３】
この状態において、操作盤３３を押圧操作した角度方向の認識方法を説明する概念図が図６であり、同図において、まず第一の認識条件として、マイコン３０により抵抗層２６の導出部２７Ｂをアース（０ボルト）として導出部２７Ａに直流電圧（例えば５ボルト）を印加し、導出部２７Ｃをオープン状態とした時に、リング状導電層２２Ａの導出部２３Ａに出力される電圧（例えば０．５ボルト）を読み取り、あらかじめ記憶されているデータと照合し演算することによって、接触点３４の位置は導出部２７Ｂと２７Ｃの間の点３４Ａであるか、導出部２７Ａと２７Ｂの中間の点３４Ｂであるという第一のデータが得られる。
【００４４】
次に、第二の認識条件として、抵抗層２６の導出部２７Ｃをアース（０ボルト）として導出部２７Ｂに直流電圧（例えば５ボルト）を印加し、導出部２７Ａをオープン状態とした時に、リング状導電層２２Ａの導出部２３Ａに出力される電圧を読み取り、あらかじめ記憶されているデータと照合し演算することによって、接触点３４の位置は導出部２７Ｂと２７Ｃの中間の点３４Ａであるか、導出部２７Ａに近い点３４Ｃであるという第二のデータが得られる。
【００４５】
そして、マイコン３０において、第一のデータと第二のデータとを比較して、一致する点３４Ａが押圧操作した角度方向であると認識して、その信号が、絶縁基板２１および抵抗シート２５に設けられた配線部（図示せず）を介して、電子機器の回路に伝達される。
【００４６】
このようにして、２回の測定を実施すれば、押圧操作した角度方向を決定・認識することができる。
【００４７】
そして、図５の状態から、操作盤３３上面を更に強く押圧操作した時の正面断面図が図７であり、同図に示すように、操作盤３３は中央円板部３１Ａ下部外周の角部を支点として更に傾倒して、下面の弾性押圧体３２は、駆動体２８の内側の硬質リング２９Ａを押圧している部分が弾性変形しながら、外側の硬質リング２９Ｂの押圧位置下方の部分も抵抗シート２５の上面に押し付け、抵抗シート２５のより広い当該部分を下方に撓ませることによって、その下面の抵抗層２６の一点が接触点３５として対向する外側のリング状導電層２２Ｂと接触し、抵抗層２６の導出部２７Ａ〜２７Ｃと外側のリング状導電層２２Ｂの導出部２３Ｂとの間も導通状態となる。
【００４８】
この状態において、操作盤３３上面に加えた押圧荷重の認識方法を説明する概念図である図８において、上記の図６を用いて説明した場合と同様の条件で、抵抗層２６の導出部２７Ａ〜２７Ｃに直流電圧を印加すれば、内側のリング状導電層２２Ａの導出部２３Ａから出力される電圧とほぼ同じ電圧が外側のリング状導電層２２Ｂの導出部２３Ｂからも出力される。
【００４９】
したがって、内側のリング状導電層２２Ａの導出部２３Ａのみから出力がある場合は、操作盤３３の上面に加えられた押圧荷重は小さく、外側のリング状導電層２２Ｂの導出部２３Ｂからも出力がある場合は、操作盤３３の上面に加えられた押圧荷重は大きいと認識することができる。
【００５０】
そして、以上の説明では、操作盤３３の上面に加えられる押圧荷重の大きさが二段階である場合について述べたが、抵抗層２６と対向するリング状導電層の数およびこれに対応する駆動体の硬質リングの数を増すことによって、更に多段階の押圧荷重の大きさに対しても、同様にして認識することができるものである。
【００５１】
この後、操作盤３３上面に加える押圧力を除くと、操作盤３３は弾性押圧体３２の弾性復元力によって元の水平状態に戻り、抵抗シート２５も自身の弾性復元力で元の状態に復帰することにより、抵抗層２６はリング状導電層２２Ａ，２２Ｂから離れて、多方向操作スイッチは元の通常状態に復帰する。
【００５２】
このように本実施の形態によれば、操作部材である操作盤３３を押圧操作することによって、その下面の弾性押圧体３２および駆動体２８の複数の硬質リング２９Ａ，２９Ｂを介し、抵抗シート２５の抵抗層２６を、対向した絶縁基板２１上の複数のリング状導電層２２Ａ，２２Ｂに接触・導通させた状態において、抵抗層２６の導出部２７Ａ〜２７Ｃに直流電圧を印加することにより、操作盤３３を押圧操作した角度方向および押圧荷重を認識するものであるから、低寸法であって、多くの角度方向に入力することができると共に、各操作方向に対する押圧荷重の大きさによっても入力区分をすることができて、非常に多くのレベルの入力ができる、すなわち入力レベルの分解能が高い多方向操作スイッチを用いた多方向入力装置を実現できるものである。
【００５３】
なお、図９（ａ）は他の形状の駆動体の正面図、（ｂ）は同下面図であり、駆動体３６の弾性アーム３６Ａに支持された二つの硬質リング３７Ａ，３７Ｂの下面には、八つずつの突出部３８Ａ，３８Ｂが設けられている。
【００５４】
本実施の形態による多方向操作スイッチにこのような駆動体３６を装着することによって、突出部３８Ａ，３８Ｂが設けられた八方向に操作盤３３を押圧操作する際に、抵抗シート２５の抵抗層２６と各リング状導電層２２Ａまたは２２Ｂが接触・導通する位置精度を、高くすることができる。
【００５５】
すなわち、本実施の形態による多方向操作スイッチを使用する電子機器において、操作盤３３を操作する角度方向が決まっている場合、その角度方向に上記の突出部３８Ａ，３８Ｂを設けることによって、容易かつ高精度で所望の角度方向に入力することができるものである。
【００５６】
また、以上の説明において、操作盤３３上面の所定の位置を押圧操作する場合に、先に内側の硬質リング２９Ａが抵抗シート２５を下方に押して抵抗層２６と内側のリング状導電層２２Ａを接触させ、更に操作盤３３の上面を強く押圧操作すると、外側の硬質リング２９Ｂが抵抗層２６と外側のリング状導電層２２Ｂを接触させるとしたが、これを、先に外側のリング状導電層２２Ｂと抵抗層２６が接触するようにした構成を、図１０の他の多方向操作スイッチを用いた電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図を用いて説明する。
【００５７】
すなわち、図１０に示す通常状態において、操作盤３９の硬質操作板３１下面の弾性押圧体４０および駆動体４１の硬質リング４２Ａ，４２Ｂが、上記の図１に示したものと異なっており、外側の硬質リング４２Ｂ上部の弾性押圧体４０上面と硬質操作板３１下面の間に空隙部が設けられ、弾性アーム４１Ａに支持された外側の硬質リング４２Ｂが内側の硬質リング４２Ａよりも下方まで突出している。
【００５８】
そして、図１１（ａ）に示すように、操作盤３９上面の所定の位置を押圧操作する場合に、操作盤３９が硬質操作板３１の中央円板部３１Ａの角部を支点として傾倒することは上記の場合と同じであるが、下面の弾性押圧体４０に押された駆動体４１は、外側の硬質リング４２Ｂの押圧位置下方部分が、まず抵抗シート２５の上面を押して対応する部分を下方に撓ませ、その下面の抵抗層２６の一点を対向する外側のリング状導電層２２Ｂと接触させる。
【００５９】
この状態から、更に強く操作盤３９の上面を押圧操作すると、図１１（ｂ）に示すように操作盤３９は更に傾倒し、下面の弾性押圧体４０は外側の硬質リング４２Ｂを押圧している部分が上方の空隙部内に入り込むように弾性変形しながら、内側の硬質リング４２Ａの押圧位置下方部分も抵抗シート２５の上面に押し付けて抵抗シート２５の広い当該部分を下方に撓ませ、下面の抵抗層２６の一点を対向する内側のリング状導電層２２Ａと接触させる。
【００６０】
そして、この図１１（ａ）および（ｂ）に示す状態において、抵抗層２６の導出部２７Ａ〜２７Ｃに直流電圧を印加して、操作盤３９を押圧操作した角度方向および押圧荷重を認識できることは、上記に説明した場合と同様である。
【００６１】
以上のように、本実施の形態による多方向操作スイッチは、操作盤上面を押圧操作することにより、下部の抵抗層と複数のリング状導電層を内側もしくは外側の何れからでも順に接触させることができるものである。
【００６２】
そして、リング状導電層の数が三つ以上の場合には、操作盤の弾性押圧体の形状および駆動体の硬質リングの突出寸法等を変えることによって、更に異なった順番に接触させることもできるものである。
【００６３】
なお、上記には、リング状導電層の各々に導出部を設けたものを説明したが、各リング状導電層どうしの間に抵抗を各々接続し、最内周と最外周のリング状導電層のみに導出部を設けたリング状導電層が直列状に接続されたものとしても同様な検出が可能であり、配線の省力化の効果も得られるものとなる。
【００６４】
また、操作部材としても、操作されて傾倒し、その下面に設けられた押圧部で、抵抗シートの対応部分を押して、その下方の抵抗層とリング状導電層とを接触させられるものであれば、上記構成以外のものであってもよい。
【００６５】
（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、および８に記載の発明について説明する。
【００６６】
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、詳細な説明を省略する。
【００６７】
図１２は本発明の第２の実施の形態による多方向操作スイッチを装着した電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図である。
【００６８】
同図に示すように、本実施の形態による多方向入力装置に使用する多方向操作スイッチは、前記の実施の形態１によるものの中央部に、押圧することにより独立して動作する自力復帰型の中央スイッチを付加したものである。
【００６９】
すなわち、この中央スイッチの接点部は、実施の形態１によるものと同様に、電子機器の配線基板としての絶縁基板２１上に配設された二つのリング状導電層２２Ａ，２２Ｂの中央部に、外側接点４３Ａと中央接点４３Ｂを配設し、その上部に弾性金属薄板製で円形ドーム形状の可動接点４４を、外周下端部が外側接点４３Ａ上に載り中央のドーム部４４Ａ下面が中央接点４３Ｂと所定の間隔をあけて対峙するように載せた構成の接点部に対し、可動接点４４のドーム部４４Ａ上面の頂点部を可撓性絶縁シート４５で覆ったものであり、可撓性絶縁シート４５は駆動体２８を絶縁基板２１に装着・固定する二つのボス２８Ｂにより固定されている。
【００７０】
なお、このように電子機器の配線基板である絶縁基板２１に、リング状導電層２２Ａ，２２Ｂと共に中央スイッチの接点部４３Ａ，４３Ｂを配設することにより、電子機器全体としての構成部材数が少なく、小型・低寸法であると共に、安価になっていることは前記の実施の形態１によるものと同様である。
【００７１】
一方、中央スイッチの操作部として、実施の形態１によるものの操作盤３３の中央円板部３１Ａを無くしたリング状操作盤４６において、リング形状の硬質操作板４７の中央部に硬質樹脂製の押ボタン４８が配設されており、押ボタン４８下面に固着された押圧突部４９が、可撓性絶縁シート４５を介して可動接点４４のドーム部４４Ａ上部に当接している。
【００７２】
なお、この押圧突部４９は、リング形状の硬質操作板４７の下面に固着された弾性押圧体５０を形成している弾性を有する樹脂またはゴム系の材料で、リング状操作盤４６と押ボタン４８を繋ぐ可撓性を有する連結部５１と共に一体に形成されている。
【００７３】
これにより、リング状操作盤４６と押ボタン４８を合わせた操作部が、安定した寸法および位置関係で安価に製作されていると共に、スイッチ接点部の防塵性が高くなっている。
【００７４】
そして、絶縁基板２１上のリング状導電層２２Ａ，２２Ｂとの対向面に抵抗層２６を有して配設された抵抗シート２５および駆動体２８の弾性アーム２８Ｃに支持された二つの硬質リング２９Ａ，２９Ｂ等、その他の部分の構成は図１〜図４に示した実施の形態１によるものと同じである。
【００７５】
次に、以上のように構成される本実施の形態による多方向操作スイッチを装着した多方向入力装置を操作する場合の動作について、図１３（ａ），（ｂ）の正面断面図を用いて説明する。
【００７６】
まず、多方向操作スイッチのリング状操作盤４６上面を押圧操作する場合には、図１３（ａ）に示すように、リング状操作盤４６は硬質操作板４７内周の下方突出部４７Ａを中心として傾倒し、下面の弾性押圧体５０に押された駆動体２８の内側の硬質リング２９Ａの下方部分が抵抗シート２５の対応部分を下方に撓ませて、抵抗層２６を内側のリング状導電層２２Ａと接触させる。
【００７７】
次いで、リング状操作盤４６上面を更に強く押圧操作する場合は、図１３（ｂ）に示すように、リング状操作盤４６は上記の下方突出部４７Ａを中心として更に傾倒して、下面の弾性押圧体５０は弾性変形しながら外側の硬質リング２９Ｂの下方部分が抵抗シート２５の抵抗層２６を外側のリング状導電層２２Ｂと接触させることは、前記の実施の形態１によるものの場合と同様である。
【００７８】
そして、図１３（ａ），（ｂ）に示す状態における、リング状操作盤４６上面を押圧操作した角度方向および押圧荷重の認識方法は前記の実施の形態１によるものの場合と同じであるので説明を省略する。
【００７９】
この後、リング状操作盤４６上面に加える押圧力を除くと、弾性押圧体５０および抵抗シート２５の弾性復元力によって、多方向操作スイッチは元の通常状態に復帰することも前記の実施の形態１によるものと同様である。
【００８０】
なお、リング状操作盤４６上面の押圧操作によりリング状操作盤４６が傾倒する際に、リング状操作盤４６と連結部５１で繋がれた押ボタン４８が上方に動いて可動接点４４のドーム部４４Ａ上部から離れるが、絶縁基板２１に固定された可撓性絶縁シート４５がドーム部４４Ａ上面の頂点部を覆っているので、可動接点４４が所定の位置から外れることはない。
【００８１】
次に、図１４に矢印で示すように、中央スイッチの押ボタン４８を下方に押圧操作すると、その下面の押圧突部４９が、連結部５１および可撓性絶縁シート４５を撓ませながら、可撓性絶縁シート４５を介して可動接点４４のドーム部４４Ａの頂点部を下方に押す。
【００８２】
押された可動接点４４のドーム部４４Ａは節度感を伴いながら弾性反転して、ドーム部４４Ａの中央部下面が中央接点４３Ｂと接触して外側接点４３Ａと中央接点４３Ｂの間を短絡状態とし、その信号は絶縁基板２１に設けられた配線部（図示せず）を介して電子機器の回路に伝達される。
【００８３】
そして、押ボタン４８に加える押圧力を除くと、可動接点４４が自身の弾性復元力で元の円形ドーム形状に復帰して中央接点４３Ｂから離れることにより、中央スイッチの外側接点４３Ａと中央接点４３Ｂの間もオープン状態に戻る。
【００８４】
このように本実施の形態によれば、リング状操作盤４６を押圧操作する角度方向および押圧荷重の大きさによって多くのレベルの入力ができるという実施の形態１によるものと同様の作用に加え、押ボタン４８を押圧操作することにより、リング状操作盤４６を押圧・傾倒した入力の決定等に使用できる別の信号を、節度感を伴って発することができる低寸法の多方向操作スイッチを用いた多方向入力装置を実現できるものである。
【００８５】
なお、操作部材としては、上記の実施の形態１にも記載したが、操作されて傾倒し、その下面に設けられた押圧部で、抵抗シートの対応部分を押して、その下方の抵抗層とリング状導電層とを接触させられるリング形状で、その中央部に、中央スイッチを作動させるための押ボタンを有するものであれば、上記構成以外のものであってもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、操作部材を操作して傾倒させることによって、操作部材下面の押圧部で順に抵抗シートの当該部分を撓ませて抵抗シート下面の抵抗層と対向する複数のリング状導電層との間を順次導通状態とさせることができるものであり、低寸法であって、しかも、操作する方向を電気的に認識するので、容易に操作方向を多くすることができると共に、各操作方向に対してリング状導電層の数に対応した複数の信号を出すことができる多方向操作スイッチおよびこれを用いた多方向入力装置を実現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多方向操作スイッチを用いた電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図
【図２】同多方向操作スイッチ部分の分解斜視図
【図３】同多方向入力装置におけるスイッチ接点部分の構成を説明する概念図
【図４】（ａ）多方向操作スイッチの駆動体の側断面図
（ｂ）同下面図
【図５】同多方向入力装置の多方向操作スイッチの操作盤を押圧操作した時の正面断面図
【図６】同押圧操作状態における認識方法を説明する概念図
【図７】同多方向入力装置の多方向操作スイッチの操作盤を更に強く押圧操作した時の正面断面図
【図８】同押圧操作状態における認識方法を説明する概念図
【図９】（ａ）同多方向操作スイッチの他の形状の駆動体の正面図
（ｂ）同下面図
【図１０】同他の多方向操作スイッチを用いた電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図
【図１１】（ａ）同他の多方向操作スイッチの操作盤を押圧操作した時の正面断面図
（ｂ）同操作盤を更に強く押圧操作した時の正面断面図
【図１２】本発明の第２の実施の形態による多方向操作スイッチを用いた電子機器の多方向入力装置部分の正面断面図
【図１３】（ａ）同多方向入力装置の多方向操作スイッチのリング状操作盤を押圧操作した時の正面断面図
（ｂ）同リング状操作盤を更に強く押圧操作した時の正面断面図
【図１４】同中央スイッチを押圧操作した時の正面断面図
【図１５】従来の多方向操作スイッチの正面断面図
【図１６】同スイッチ接点部分の分解斜視図
【図１７】同傾倒操作時の正面断面図
【符号の説明】
２１ 絶縁基板
２１Ａ 孔
２２Ａ，２２Ｂ リング状導電層
２３Ａ，２３Ｂ，２７Ａ〜２７Ｃ 導出部
２４ スペーサ
２５ 抵抗シート
２６ 抵抗層
２８，３６，４１ 駆動体
２８Ａ 中央固定部
２８Ｂ ボス
２８Ｃ，３６Ａ 弾性アーム
２９Ａ，２９Ｂ，３７Ａ，３７Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ 硬質リング
３０ マイクロコンピュータ
３１，４７ 硬質操作板
３１Ａ 中央円板部
３２，４０，５０ 弾性押圧体
３２Ａ 薄肉部
３３，３９ 操作盤
３４，３５ 接触点
３４Ａ〜３４Ｃ 点
３８Ａ，３８Ｂ 突出部
４３Ａ 外側接点
４３Ｂ 中央接点
４４ 可動接点
４４Ａ ドーム部
４５ 可撓性絶縁シート
４６ リング状操作盤
４７Ａ 下方突出部
４８ 押ボタン
４９ 押圧突部
５１ 連結部
Claims (9)
- 絶縁基板上に、電気的に独立して同心状に配設され、それぞれ導出部を有する複数のリング状導電層と、このリング状導電層と所定の間隔をあけて対峙し、上記リング状導電層との対向面に、リング形状で三箇所以上の導出部を有する抵抗層を備えた可撓性絶縁シート製の抵抗シートと、この抵抗シートの上記抵抗層とは反対面側に配され、上記各リング状導電層に対応する位置に押圧部を備えた操作部材からなり、上記操作部材を操作して、上記操作部材の押圧部で上記抵抗シートの対応部分を下方に撓ませ、下面の上記抵抗層と対向する上記複数のリング状導電層との間が順次導通状態となる多方向操作スイッチ。
- 操作部材が、各リング状導電層に対応する位置に、それぞれ独立して上下方向に弾性変位可能なように弾性アームに支持された複数の硬質リングを有し、上記硬質リング下面が押圧部となる絶縁基板に装着された駆動体と、この駆動体を覆う大きさの硬質操作板の下面に、弾性を有する樹脂またはゴム系の材料製の弾性押圧体が固着され、この弾性押圧体の下面が上記硬質リングの上部に当接する操作盤からなり、上記操作盤上面の所定の角度位置を操作して上記操作盤を傾倒させることによって、その下面の上記弾性押圧体が上記駆動体の複数の硬質リングの押圧位置下方の部分を内側もしくは外側から順に上記抵抗シートの上面に押し付けて上記抵抗シートの対応部分を下方に撓ませ、下面の上記抵抗層と対向する上記複数のリング状導電層との間を順に導通状態とする請求項１記載の多方向操作スイッチ。
- 電子機器に装着された多方向操作スイッチの操作盤が操作される角度方向において、駆動体の複数の硬質リングそれぞれの下面が他の部分よりも突出している請求項２記載の多方向操作スイッチ。
- リング状導電層の中央部の絶縁基板上に、弾性金属薄板製の円形ドーム形状の可動接点およびその下方の固定接点からなる接点部を配設すると共に、操作部材をリング形状に構成し、このリング形状の操作部材の中央部で上記可動接点の上部に配設された押ボタンで中央スイッチを構成した請求項１記載の多方向操作スイッチ。
- リング状導電層の中央部の絶縁基板上に、弾性金属薄板製の円形ドーム形状の可動接点およびその下方の固定接点からなる接点部を配設すると共に、操作盤をリング形状に構成し、このリング形状の操作盤の中央部で上記可動接点の上部に配設された押ボタンで中央スイッチを構成し、かつ上記操作盤の硬質操作板の下面の弾性押圧体を形成する弾性を有する樹脂またはゴム系の弾性材料で、上記中央スイッチの押ボタンの押圧突部および上記リング形状の操作盤と上記押ボタンを繋ぐ可撓性を有する連結部を一体に形成した請求項２記載の多方向操作スイッチ。
- 中央スイッチの円形ドーム形状の可動接点の上面を絶縁基板に固定された可撓性絶縁シートで覆った請求項４または５記載の多方向操作スイッチ。
- リング状導電層が配設された絶縁基板が、多方向操作スイッチを装着した電子機器の配線基板である請求項１記載の多方向操作スイッチ。
- リング状導電層および中央スイッチの接点部が配設された絶縁基板が、多方向操作スイッチを装着した電子機器の配線基板である請求項４または５記載の多方向操作スイッチ。
- 請求項１記載の多方向操作スイッチの操作部材上面の所定角度位置を操作して上記操作部材を傾倒させた状態において、マイクロコンピュータ等を用い、抵抗シートの導出部間に所定の直流電圧を印加してリング状導電層の所定の導出部における出力電圧を測定して演算することにより、上記操作部材を操作した角度方向および上記操作部材に加えた操作荷重を認識する多方向入力装置。
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