JP4050066B2 - ポインティングデバイス - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種電気・電子機器で使用される多方向スイッチ又はコンピュータやゲーム機において2次元の座標位置を入力するためのジョイスティンク等のポインティングデバイスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話やPDA等の携帯情報端末にあっては、その本来の機能である音声による通信、データの記録及び辞書機能等の他に、インターネットに接続して文字情報や静止画及び動画の画像情報等の送受信が可能になってきている。また、その通信機能については、ブルートゥースと呼ばれる短距離無線通信規格の採用により本来全く違った目的で開発された電子機器同士が互換性のある通信機能を備えることによって異なった電子機器同士が同一機能を実現することができるようになってきている。
【0003】
そのため、インターネット上からゲームソフトをダウンロードすることにより携帯情報端末でゲームをしたり、携帯情報端末をテレビのリモコンとして利用するようなことが可能となっている。
【0004】
しかしながら、特定の携帯情報端末が本来の目的と異なった機能を実現する場合に、それに応じた操作性を備えていなければならない。具体的には、携帯電話として使用する場合には4方向入力+1確定入力機能、ゲーム機として使用する場合には360度全方向の座標入力機能を備えていることが望まれる。そして、小型化の要求から4方向入力+1確定入力機能と座標入力機能とが1つのキー操作で実現できること及び操作時の確実な操作感が得られるものが望ましい。
【0005】
従来、携帯情報端末で使用される4方向入力+1確定入力機能を実現する手段としては、図6に示したような多方向スイッチがある。
【0006】
この多方向スイッチ60では、基板P上に設けられた中央接点61を中心として入力操作部62の円周方向を4分割した箇所の下面に4つの外周接点63,63,63,63を設け、各接点には操作時のクリック感を発生するための逆椀状皿バネ64が取り付けられている。入力操作部62の下面中央部及び下面外周部の逆椀状皿バネ64に対向した4箇所には、逆椀状皿バネ64の頂点部65を押圧する押圧子66a,66bが突設されており、このうち中央の押圧子66aによるスイッチングが可能な垂直方向ストロークが他の外周の押圧子66bによるスイッチングが可能な垂直方向ストロークよりも短く設定されている。
【0007】
したがって、入力操作部62の上面中央部を指で押し下げると、入力操作部62全体が垂直方向に下降し、中央の押圧子66aが逆椀状皿バネ64の頂点部65を反転して中央の接点61と短絡(ON)する。そこで、その押圧力を解除すれば入力操作部62は元の位置に復帰し中央の接点61の短絡が解放(OFF)される。また、4つの外周接点63,63,63,63のいずれか1つに対応する入力操作部62の上面外周部を指で押圧すると、押圧した部分が下降し、その真下の押圧子66bがこれに対向する逆椀状皿バネ64の頂点部65を反転してこの逆椀状皿バネ64に対応した外周接点63と短絡(ON)する。そこで、その押圧力を解除すれば入力操作部62は元の位置に復帰し外周接点63の短絡が解放(OFF)される。
【0008】
この多方向スイッチ60によれば、4方向入力+1確定入力の操作が行え、かつそれぞれの入力操作時にクリック感のある操作感が得られる。
【0009】
また、従来、コンピュータやゲーム機等で使用される座標入力機能を実現する手段としては、図7に示したようなポインティングデバイスがある。
【0010】
このポインティングデバイス70では、基板P上に設けられた接点71上に逆椀状皿バネ72が固定されており、この逆椀状皿バネ72の頂点部73の真上に離間して対向する湾曲抵抗面74を有すると共に、逆椀状皿バネ72の外周から離間して基板Pに取り付けられる脚部75を有するドーム型弾性部材76が設けられている。湾曲抵抗面74には基板Pと脚部75に接触する円周上を4等分する位置に配置された電極(図示せず)から直交する2方向の電圧が供給されている。
【0011】
ドーム型弾性部材76の中央部には真上に向かってケーシング77から突出する操作軸78が設けられており、この操作軸78を押し下げると、湾曲抵抗面74が逆椀状皿バネ72の頂点部73に接触しその接触位置でポインティングデバイス70の変動抵抗又は電圧が供給される。そこで、操作軸78を基板P側に傾けると湾曲抵抗面74が逆椀状皿バネ72の上面上を転がり、湾曲抵抗面74と逆椀状皿バネ72との接触位置が変化することで変動抵抗又は電圧が変化し、この変化から操作軸78の位置データを読み取ることができる。操作軸78の更なる押し下げは、ドーム型弾性部材76を更に下方へ変形させ、湾曲抵抗面74が逆椀状皿バネ72の頂点部73を基板P上の接点71に接触させることとなり、その接点71に変動抵抗又は電圧が供給される。この際には、逆椀状皿バネ72の頂点部73が反転するため、いわゆるクリック感のある操作感が得られる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の多方向スイッチ60では、操作時のクリック感を発生するための逆椀状皿バネ64の大きさの関係で、隣り合う接点同士の間隔が規定されてしまうため操作方向が4方向程度に限定されてしまう。仮に、隣り合う接点同士の間隔を狭め過ぎた場合には、目的とする接点と違う接点が動作するといった誤動作を生じることとなり、スイッチングの信頼性が得られず使用することができない。
【0013】
また、上記の従来のポインティングデバイス70にあっては、座標入力機能を有するが4方向等の特定の複数方向入力及びその確定機能を備えておらず、携帯電話として使用する場合には迅速な操作ができないといった問題がある。
【0014】
そこで、この発明は、従来の携帯電話で使用されている4方向入力+確定入力機能を有する多方向スイッチとコンピュータやゲーム機で使用されている座標入力機能を有するポインティングデバイスの問題点を解消するために考えられたものであって、4方向入力機能、座標入力機能及び確定入力機能を兼ね備え、かつ操作性に優れたポインティングデバイスを提供することを課題としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、基板上に設けられた中央部接点と対向する逆椀状の導電性弾性部材と、該導電性弾性部材の凸面側と対向する凸球状抵抗面と、該凸球状抵抗面が前記導電性弾性部材上を転動自在となるように支持するドーム状本体と、該ドーム状本体の中央部外表面に前記凸球状抵抗面と連動する入力操作部とを有する本体作動部を備え、前記凸球状抵抗面が前記導電性弾性部材と接触することによって生じる電気的特性を利用して前記入力操作部の位置データを読み取るようにしたポインティングディバイスにおいて、前記凸球状抵抗面の頂点部は、前記導電性弾性部材の頂点部に取り付けられ、前記中央部接点の周囲に複数の外周部接点を配置し、前記入力操作部の動作と連動して前記外周部接点のいずれか1つと選択的に接触し得る導電性クリック部材を前記本体作動部と前記外周部接点との間に設けると共に、前記本体作動部に前記導電性クリック部材を押圧する押圧凸部を設け、前記ドーム状本体を可撓性を有するエラストマー製とすると共に、前記入力操作部を硬質樹脂製とし、該入力操作部の一部を前記押圧凸部上に延出させていることを特徴としている。
【0017】
請求項2に記載の発明では、請求項1の構成に加えて、前記ドーム状本体の内面には前記エラストマー製の前記押圧凸部を有することを特徴としている。
【0018】
請求項3に記載の発明では、請求項1の構成に加えて、前記入力操作部の一部に前記押圧凸部を設けたことを特徴としている。
【0019】
請求項4に記載の発明では、請求項1又は3の構成に加えて、前記外周部接点を前記ドーム状本体の外側に配置したことを特徴としている。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0021】
[発明の実施の形態1]
図1は、この発明に係るポインティングデバイスの実施の形態1の構造を示した要部縦断面図である。
【0022】
基板P上に設けられた中央部接点1と対向する逆椀状の導電性弾性部材2と、この導電性弾性部材2の頂点部3の外側(凸面側)と対向する凸球状抵抗面4の頂点部5とが接着剤を介して一体に固定されており、この凸球状抵抗面4が導電性弾性部材2上を転動自在となるように支持するドーム状本体6の脚部7によって基板Pに取り付けられている。そして、ドーム状本体6の中央部外表面8には凸球状抵抗面4と連動する入力操作部9が設けられ本体作動部10が構成されている。
【0023】
ドーム状本体6は、入力操作部9の首振り動作に連動して凸球状抵抗面4が導電性弾性部材2上を転動できるようにするため可撓性を有するゴム又は樹脂のエラストマー製が望ましい。他方、入力操作部9は特に材質の限定がないが、操作感を考慮した場合には指に触れる部分は滑りにくい素材とし、押圧力のかかる凸球状抵抗面4の近傍は硬いものが好ましい。
【0024】
なお、入力操作部9の形状は操作に支障をきたさない範囲で任意とする。
【0025】
実施の形態1では、入力操作部9を硬質樹脂製とし、その一部をドーム状本体6に組み込むことで両者を一体にしている。これにより、入力操作部9を好みに応じて種々の形状に変更することが可能となる。入力操作部9の一部は少なくともドーム状本体6の内面に突出している押圧凸部11の近傍まで延出させており、そのため押圧凸部11がエラストマー製であっても、入力操作部9からの操作力が弱まることなく導電性クリック部材12に伝達される。より好ましくは、入力操作部9の基部端9aが導電性クリック部材12の頂点部を通る中心軸上に位置することが望ましい。また、入力操作部9と押圧凸部11とを同一の硬質樹脂で成形し、入力操作部9の一部がドーム状本体6を貫通しその内面へ突出した状態で押圧凸部11を形成するようにすることで、入力操作部9からの操作力を直に導電性クリック部材12に伝えるようにしてもよい。
【0026】
中央部接点1の周囲の基板P上には、円周を4等分する位置に4つの外周部接点20を設けている。ドーム状本体6の内面に突出している押圧凸部11の先端には、導電性クリック部材12が接着剤を介して固定されている。図示した実施の形態1では、導電性クリック部材12として中央部接点1に対向して設けた導電性弾性部材2と同じく逆椀状のもので導電性弾性部材2の外径の半分程度の大きさのものを使用しているが、外周部接点20と接触して通電状態になったときにいわゆるクリック感を生じるものであれば、形状や構造はこれに限らなくともよい。また、導電性クリック部材12は、必ずしも押圧凸部11側に固定されている必要はなく、外周部接点20側に固定されていてもよい。
【0027】
図2は、実施の形態1の場合の基板P上に設けられている接点、電極のパターンを示している。
【0028】
基板Pの表面には、導電性弾性部材2の頂点部3の内面と接触する中央部接点1と、この中央部接点1と一定の間隔を置いてその周囲を囲むようにして導電性弾性部材2の周縁部13が接触する環状接点14と、この環状接点14との外側近傍の円周方向を4等分する位置に配置され導電性クリック部材12と接触することのできる4つの外周部接点20と、この外周部接点20の外側近傍に円周方向を4等分する位置に配置された4つの電極15a,15b,15c,15dとが設けられている。図示した実施の形態1では、4つの外周部接点20と4つの電極15a,15b,15c,15dとは、互いに45度の位相を保って配置されているが、必要に応じて他の関係を保つ配置を選択してもよい。
【0029】
4つの電極15a,15b,15c,15dは、ドーム状本体6の脚部7下面の固定部19と電気的に接続され、向かい合った電極のそれぞれの直交する組(15a,15cと15b,15d)に電圧を加えることで、凸球状抵抗面4上に電圧分布を生じるようにしている。
【0030】
次に、実施の形態1の使用方法とその作用について説明する。
【0031】
指で入力操作部9を基板P側へ押し下げると、凸球状抵抗面4が導電性弾性部材2の頂点部3に接触し、その接触位置で実施の形態1に係るポインティングデバイスDの変動抵抗又は電圧が供給される。そこで、入力操作部9を基板P側に傾けると凸球状抵抗面4が導電性弾性部材2の上面上を転がり、凸球状抵抗面4と導電性弾性部材2との接触位置が変化し、これに応じた変動抵抗又は電圧が発生することとなり、この変動抵抗又は電圧の値から入力操作部9の位置データが読み取れる。
【0032】
図3の想像線で示したように、特定の方向入力を行うために入力操作部9を更に傾けた場合には、ドーム状本体6の傾けた側の脚部7が圧縮変形すると同時に反対側の脚部7が伸長変形して押圧凸部11が下降し、その下降した押圧凸部11に固定されている導電性クリック部材12がこれと対応している外周部接点20と接触する。この際には、導電性クリック部材12の頂点部が反転してクリック感のある操作感が得られる。そして、入力操作部9を傾けていた力を解除すれば入力操作部9は元の位置に復帰し、外周部接点20から導電性クリック部材12が離れこの導電性クリック部材12も元の形状に復帰する。
【0033】
また、凸球状抵抗面4が導電性弾性部材2の頂点部3に接触し、入力操作部9を傾けることなくそのままの姿勢で更に押し下げた場合には、ドーム状本体6を更に基板P側へ変形させ、凸球状抵抗面4が導電性弾性部材2の頂点部3を基板P上の中央部接点1に接触させることとなり、その中央部接点1に変動抵抗又は電圧が供給される。この際には、導電性弾性部材2の頂点部3が反転するため、いわゆるクリック感のある操作感が得られる。
【0034】
そして、入力操作部9を押し下げていた押圧力を解除すれば入力操作部9は元の位置に復帰し、中央部接点1から導電性弾性部材2の頂点部3が離れて中央部接点1への抵抗値又は電圧の供給が絶たれる。
【0035】
[発明の実施の形態2]
図4は、この発明に係るポインティングデバイスの実施の形態2の構造を示した要部縦断面図である。
【0036】
実施の形態2にあっては、入力操作部9と押圧凸部11とを同一の硬質樹脂で成形し、入力操作部9のドーム状本体6の外側に当たる箇所から断面逆L字形に突出した4本の腕部16の垂直部分17がドーム状本体6の上面を貫通してその先端が基板P上の外周部接点20に対応する位置まで延出している。腕部16の水平部分18は平面から見て円形をした連続体であることが、強度の面から望ましい。
【0037】
基板P上の外周部接点20の位置や大きさは実施の形態1と同じであるが、外周部接点20に逆椀状の導電性クリック部材12を固定しており、導電性クッリク部材12の頂点部の真上に離間した状態で腕部16の先端の押圧凸部11が位置するようになっている。
【0038】
これにより、導電性クリック部材12は入力操作部9と同じ硬質樹脂の押圧凸部11で直に導電性クリック部材12の頂点部に接触することができるから、4方向の入力操作を行った際にクリック感のある操作感を得ることができる。
【0039】
他の構成及び作用は実施の形態1と同様であり、同じ構成には同じ符合を付してその説明を省略する。
【0040】
[発明の実施の形態3]
図5は、この発明に係るポインティングデバイスの実施の形態3の構造を示した要部縦断面図である。
【0041】
実施の形態3にあっては、入力操作部9と押圧凸部11とを同一の硬質樹脂で成形し、入力操作部9のドーム状本体6の外側に当たる箇所から断面逆L字形に突出した4本の腕部16がドーム状本体6の外周に配置されている。腕部16の水平部分18は平面から見て円形をした連続体であることが、強度の面から望ましい。
【0042】
基板P上の外周部接点20は、ドーム状本体6の固定部19の外側に配置されており、この外周部接点20に逆椀状の導電性クリック部材12が固定されている。そして、導電性クッリク部材12の頂点部の真上に離間した状態で腕部16の先端の押圧凸部11が位置するようになっている。
【0043】
これにより、導電性クリック部材12は入力操作部9と同じ硬質樹脂製の押圧凸部11で直に導電性クリック部材12の頂点部に接触することができるから、4方向の入力操作を行った際にクリック感のある操作感を得ることができる。さらに、基板上の隣り合う外周接点部の間隔が大きく取れるから、多数の外周部接点20を設けると共にそれに応じた数の腕部16を設けることで、より多くの特定方向を指定することができる多方向スイッチ機能が得られる。
【0044】
他の構成及び作用は実施の形態1と同様であり、同じ構成には同じ符合を付してその説明を省略する。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載した発明によれば、基板上に設けられた中央部接点と対向する逆椀状の導電性弾性部材と、該導電性弾性部材の凸面側と対向する凸球状抵抗面と、該凸球状抵抗面が導電性弾性部材上を転動自在となるように支持するドーム状本体と、該ドーム状本体の中央部外表面に凸球状抵抗面と連動する入力操作部とを有する本体作動部を備え、凸球状抵抗面が導電性弾性部材と接触することによって生じる電気的特性を利用して入力操作部の位置データを読み取るようにしたポインティングディバイスにおいて、中央部接点の周囲に複数の外周部接点を配置すると共に、入力操作部の動作と連動して外周部接点のいずれか1つと選択的に接触し得る導電性クリック部材を本体作動部と外周部接点との間に設けたので、所望の特定方向入力と360度全方向の座標入力及び確定入力を実現できるだけでなく、それぞれの入力操作を行った際にクリック感のある操作感を得ることができる。
【0046】
また、凸球状抵抗面の頂点部に導電性弾性部材の頂点部が取り付けられているので、凸球状抵抗面の頂点部と導電性弾性部材の頂点部との位置が常に一定に保たれていることで、凸球状抵抗面の頂点部と導電性弾性部材の頂点部との入力操作における初期接触位置が変化することがないから、入力操作部の位置の読み取りに誤差を生じることがない。
【0047】
請求項2に記載した発明によれば、ドーム状本体を可撓性を有するエラストマー製としその内面には導電性クリック部材を押圧する押圧凸部を有し、入力操作部を硬質樹脂製としその一部を押圧凸部の近傍まで延出させているので、押圧凸部がエラストマー製であっても入力操作部からの操作力が弱まることなく導電性クリック部材に伝達されるから、請求項1の効果に加えて、操作感が良好となる。
【0048】
請求項3に記載した発明によれば、入力操作部を硬質樹脂製としその一部に導電性クリック部材を押圧する押圧凸部を設けたので、入力操作部にかかった操作力が直接導電性クリック部材に働くから、請求項1の効果に加えて、より確実感のある操作感を得ることができる。
【0049】
請求項4に記載した発明によれば、外周接点部をドーム状本体の外側に配置したので、基板上の隣り合う外周接点部の間隔が大きく取れるから、請求項1又は3の効果に加えて、多数の外周部接点を設けると共にそれに応じた数の腕部を設けることで、より多くの特定方向を迅速に指定することが可能なポインティングデバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係るポインティングデバイスの実施の形態1の構造を示した要部縦断面図である。
【図2】 同実施の形態1の基板上に設けられている接点及び電極のパターンを示した要部平面図である。
【図3】 同実施の形態1の入力操作部を傾けて特定の方向入力を行った状態を示した要部縦断面図である。
【図4】 同実施の形態2の構造を示した要部縦断面図である。
【図5】 同実施の形態3の構造を示した要部縦断面図である。
【図6】 従来の多方向スイッチの構造を示した要部縦断面図である。
【図7】 従来のポインティングデバイスの構造を示した要部縦断面図である。
【符号の説明】
1 中央部接点
2 逆椀状弾性部材
3、5 頂点部
4 凸球状抵抗面
6 ドーム状本体
9 入力操作部
9a 基部端
10 本体作動部
11 押圧凸部
12 導電性クッリク部材
14 環状接点
15a,15b,15c,15d 電極
16 腕部
20 外周部接点
Claims (4)
- 基板上に設けられた中央部接点と対向する逆椀状の導電性弾性部材と、該導電性弾性部材の凸面側と対向する凸球状抵抗面と、該凸球状抵抗面が前記導電性弾性部材上を転動自在となるように支持するドーム状本体と、該ドーム状本体の中央部外表面に前記凸球状抵抗面と連動する入力操作部とを有する本体作動部を備え、前記凸球状抵抗面が前記導電性弾性部材と接触することによって生じる電気的特性を利用して前記入力操作部の位置データを読み取るようにしたポインティングディバイスにおいて、
前記凸球状抵抗面の頂点部は、前記導電性弾性部材の頂点部に取り付けられ、
前記中央部接点の周囲に複数の外周部接点を配置し、前記入力操作部の動作と連動して前記外周部接点のいずれか1つと選択的に接触し得る導電性クリック部材を前記本体作動部と前記外周部接点との間に設けると共に、前記本体作動部に前記導電性クリック部材を押圧する押圧凸部を設け、
前記ドーム状本体を可撓性を有するエラストマー製とすると共に、前記入力操作部を硬質樹脂製とし、該入力操作部の一部を前記押圧凸部上に延出させていることを特徴とするポインティングデバイス。 - 前記ドーム状本体の内面には前記エラストマー製の前記押圧凸部を有することを特徴とする請求項1に記載のポインティングデバイス。
- 前記入力操作部の一部に前記押圧凸部を設けたことを特徴とする請求項1に記載のポインティングデバイス。
- 前記外周部接点を前記ドーム状本体の外側に配置したことを特徴とする請求項1又は3に記載のポインティングデバイス。
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