JP4099353B2 - スティック型操作スイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダブルストロークのスティック型操作スイッチやキー、携帯機器などとして有効利用できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯端末では、株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ（NTT DoCoMo,Inc.)のｉモードサービスに代表されるブラウザ機能、電子メール機能等が強化され、高機能なものが登場している。そのような機能の向上にともない、携帯端末には、多種多様な操作スイッチが開発され、付加されてきた。
【０００３】
一方、このような携帯端末では、小型軽量化への要求が強い。そのため、現状すでに実装されているもの以上の操作スイッチやキーを携帯端末にさらに追加することは困難となっている。したがって、携帯端末によっては、機能を限定して出荷されているものもある。また、操作スイッチやキーを組み合わせて操作するコンビネーションキー操作により、機能を提供する携帯端末もある。
【０００４】
このように、携帯端末等の小型で軽量な機器においては、操作スイッチやキーの数を増加させず、安価かつ確実に新たな機能を提供したいという要請がある。こうした要請は、例えばカーナビゲーションシステム、ＣＡＴＶ、デジタルＢＳチューナーなどのリモコンにおいても同様である。
【０００５】
ところで、この種のリモコンでは、４方向、８方向のスティックスイッチを実装したものが一般的に利用されているが、これによって操作する対象は地図や番組表といった広大なマップであり操作画面内に全てを納めることが不可能である。その結果、必然的に「画面内でのカーソル位置の移動」と「画面表示されていない別のページへの移動」という２つの操作が発生している。
【０００６】
しかし、４方向、８方向のスティックスイッチでは、方向入力しかできないため、画面の端までくるとスクロールするもや、画面内でのカーソル位置の移動をしないものなど、どちらかの機能を制限することで対応してきた。
【０００７】
そこで、４方向、８方向のスティックスイッチに対して、スティックを傾ける力加減によって複数段のストローク操作を行い、直感的な操作性を実現することで、上記のような機能不足や操作性の問題等を解決することが考えられる。
【０００８】
さらに、小型で軽量な機器に限らず、例えば産業機械、医療機器のスティック操作部などにおいても、操作性の向上を図るために、力加減による入力という直感的な操作性を実現することは有効な方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、２段階の操作を力加減により入力可能にすることで直感的な操作性を実現できるスティック型操作スイッチを提供することにある。
また、本発明は、小型で軽量な機器にも適合し、安価かつ確実に動作するスティック型操作スイッチを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
本発明は、スティック型操作スイッチであり、
第１の操作荷重を受けて傾くスティックの傾斜状態に基づいて切り替わる第１スイッチと、
前記スティックに設けられ、そのスティックに対する第１の操作荷重よりも大きい第２の操作荷重を受けて切り替わる第２スイッチとを備えている。
【００１１】
この発明によれば、スティックタイプである第１スイッチのスティックに第２スイッチを設けているので、スティックをただ単に傾けることにより、第１スイッチの切り替え操作に続いて第２スイッチの切り替え操作を行うことができる。その際、第２スイッチの切り替え操作に必要な第２の操作荷重は第１の操作荷重よりも大きい。これにより、２段階の操作を力加減により入力することができ、直感的な操作性を実現できる。
【００１２】
また、本発明によれば、第２スイッチをスティックに直接設けているので、例えば基板に操作スイッチを搭載するために必要な占有面積を増加させることがない。これにより、小型で軽量な機器に適合し、確実に動作するスティック型操作スイッチを提供することができる。
【００１３】
前記スティックには、前記第１の操作荷重を受けて傾くスティックの傾斜角度を一定に保持する傾斜保持部が設けられていることが望ましい。この傾斜保持部を設けることによってスティックが必要以上に傾かないように制限することができる。この際、傾斜保持部は第１操作荷重に対応して機能する。従って、第１操作荷重でスティックの傾斜角度が一定となる傾斜位置までを第１ストロークとする。そして、それ以上にスティックが傾斜しない状態にしてから第２操作荷重を加えることでスティックがさらに傾斜する位置までを第２ストロークとして、第２スイッチを切り替えることができる。
【００１４】
前記第２スイッチは、前記スティックに支持された接点スイッチと、前記第２の操作荷重を受けて前記接点スイッチを切り替える荷重伝達機構とを備えたものでもよい。荷重伝達機構の作用により、第２の操作荷重に基づいて接点スイッチが確実に切り替わる。これにより、操作精度及び操作性が向上する。
【００１５】
前記荷重伝達機構は、前記スティックに固定された内部ハウジングと、その内部ハウジングに対して相対変位可能に設けられた外部ハウジングと、前記内部ハウジングに収容され、内部ハウジングに対する外部ハウジングの相対変位により移動して前記接点スイッチを切り替える移動部材とを備えていることが望ましい。スティックに固定された内部ハウジングに対して外部ハウジングを相対変位可能にした場合、外部ハウジングのみ変位させることができる。この変位は第２の操作加重が作用した場合に可能であるので、この変位を移動部材に伝達させることで、接点スイッチを切り替えることができる。
【００１６】
前記移動部材は球体であり、前記外部ハウジングは前記スティックの軸線と交差する方向に変位可能で、変位時に前記球体を前記接点スイッチの方向へ移動させる凹面を有していることが望ましい。このようにした場合、外部ハウジングはスティックの傾斜方向と同じ方向へ相対変位できる。従って、第１ストロークと第２ストロークが同一方向になる。移動体を球体とした場合、方向性が無くなるのでその移動が円滑になる。凹面も球面状にすれば、凹面の機能を維持しつつ、球体と凹面とが緊密かつ容易に嵌り合う形態とすることができる。
【００１７】
前記内部ハウジングは前記球体を収容する有底の収容室を備え、前記接点スイッチは、前記球体を前記外部ハウジングの凹面方向へ付勢する弾性部材と、前記収容室の底部と弾性部材との間に配置され、押圧されると閉じる常開接点とを備えていることが望ましい。このように構成すれば、弾性部材の反発力で球体が凹面方向へ付勢され、凹面と嵌合する。常開接点は球体の移動により弾性部材を介して押圧され、その接点が閉じられる。
【００１８】
前記弾性部材にはドーム反転ばねが用いられていることが望ましい。このように、弾性部材にドーム反転ばねを用いた場合、そのドーム反転ばねが反転するときに明確な感触のフィードバック（クリック感）が得られ、第２スイッチの切り替わりをはっきりと感じさせることができる。
【００１９】
前記傾斜保持部は円板状に形成され、その円板の中心軸に沿って前記スティックが延びる形態であり、第１の操作荷重に基づくスティックの傾斜状態で、前記傾斜保持部の周縁の一部を第２スイッチのハウジング表面に接触させることで、スティックの傾斜角度を一定に保持する構成とすることが望ましい。このようにすれば、第１ストロークにおいてスティックの傾斜角度が一定に保持される。その結果、第１ストロークにおいてスティックを必要以上に傾斜させないようにすることができる。傾斜保持部は円板状でその中心軸線に沿ってスティックが延びるので、スティックの傾斜方向を全方向（３６０度）において同じにすることができる。
【００２０】
前記第１スイッチは、前記スティックの軸方向への移動により切り替わる第３スイッチを含み、前記内部ハウジング及び外部ハウジングは、前記スティックに対し、スティックの軸方向への移動を規制されていることが望ましい。このように構成すれば、内部ハウジング及び外部ハウジングはスティックの軸方向と交差する方向にのみ相対変位することができる。その結果、例えば「選択・決定」操作のために、外部ハウジング等を押してスティックを軸方向へ移動させ、第３スイッチを切り替える操作を行っても、第２スイッチを作動させることなく実施できる。
【００２１】
本発明は、２つのストロークを有する操作スイッチを設けた携帯機器であり、前記操作スイッチは、第１の操作荷重を受けて傾くスティックの傾斜状態に基づいて切り替わる第１スイッチと、前記スティックに設けられ、そのスティックに対する第１の操作荷重よりも大きい第２の操作荷重を受けて切り替わる第２スイッチとを備えたものでも良い。
【００２２】
このような操作スイッチを備える携帯機器では、スティックをただ単に傾けることにより、第１スイッチの切り替え操作に続いて第２スイッチの切り替え操作を行うことができる。その際、第２スイッチの切り替え操作に必要な第２の操作荷重は第１の操作荷重よりも大きい。これにより、２段階の操作を力加減により入力することができ、直感的な操作性を実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２４】
《第１実施形態》
図１から図７は、第１実施の形態に係る操作スイッチの構造と作動原理を示す図である。図８は、この操作スイッチによる制御フローを示す図である。図９および図１０はこの操作スイッチのストローク荷重を変化させたときの操作正解率（非誤操作確率）を測定したグラフである。
【００２５】
＜構造と作動原理＞
図１〜図４に、この操作スイッチの構造（待機状態）を示す。この操作スイッチは、例えば各種リモコンのジョイスティック型操作スイッチとして装備され、２ストロークの傾倒操作を検出する。この操作スイッチのより好ましい適用対象としては、例えばカーナビゲーションシステム、ＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）、デジタルＢＳチューナーなどのリモコンである。
【００２６】
この操作スイッチは、通常の傾倒操作に必要な操作荷重である第１の操作荷重を受けて傾くスティック１の傾斜状態に基づいて切り替わる第１スイッチ５Ａと、スティック１に設けられ、そのスティック１に対する第１の操作荷重よりも大きい第２の操作荷重を受けて切り替わる第２スイッチ５Ｂとを備えている。
【００２７】
第１スイッチ５Ａには、図４及び図５に示すように、例えば市販されている既存のスティックスイッチを用いることができる。このスティックスイッチ（第１スイッチ）５Ａは機械接触式で、そのスティック１がハウジング１ｈの上面中央に立設されている。ハウジング１ｈは正八角形の角柱状に形成されている。
【００２８】
ハウジング１ｈ内には複数の機械式接点（図示せず）が設けられ、スティック１の傾斜状態（傾斜角度及び傾斜方向）に応じて接点が切り替わる。この実施の形態では、８方向ジョイスティックスイッチが用いられている。この第１スイッチ５Ａは、例えばカーナビゲーションシステムにおいて、画面上のカーソルを８方向へ移動あるいは画面をスクロールする場合などに用いることができる。
【００２９】
細い円柱状に形成されたスティック１には、操作荷重を受けて傾くスティック１の傾斜角度を一定に保持する傾斜保持部２が設けられている。この傾斜保持部２を設けることで、スティック１が必要以上に傾かないように制限するためである。従って、スティック１を傾倒する第１操作荷重に対応して傾斜保持部２が機能する。その結果、スティック１の傾斜角度が一定となる傾斜位置までが第１ストロークとなる。傾斜保持部２が機能し、それ以上にスティック１が傾斜しない状態にしてから第２操作荷重を加えて第２スイッチを切り替える操作が第２ストロークとなる。
【００３０】
第２スイッチ５Ｂは、スティック１に支持された接点スイッチＳと、第２の操作荷重を受けて接点スイッチＳを切り替える荷重伝達機構Ｋとを備えている。荷重伝達機構Ｋの作用により、第２の操作荷重に基づいて接点スイッチＳが確実に切り替わるようにするためである。
【００３１】
荷重伝達機構Ｋは、スティック１に固定された内部ハウジング３と、その内部ハウジング３に対して相対変位可能に設けられた外部ハウジング４と、内部ハウジング３に収容され、内部ハウジング３に対する外部ハウジング４の相対変位により移動して接点スイッチＳを切り替える移動部材５とを備えている。外部ハウジング３の部分は手指等で傾倒操作するための操作部を兼ねている。これは、スティック１に第２スイッチ５Ｂが設けられているためである。
【００３２】
スティック１に固定された内部ハウジング３に対して外部ハウジング４を相対変位可能にすることで、外部ハウジング４のみ変位させることができる。この変位は第２の操作加重が作用した場合に可能である。従って、この変位を移動部材５に伝達させることで、接点スイッチＳを切り替えることができるように構成されている。
【００３３】
移動部材５は球体であり、外部ハウジング４はスティック１の軸線１ａと交差する方向に変位可能で、変位時に移動体５を接点スイッチＳの方向へ移動させる凹面５ａを有している。この構成により、外部ハウジング４はスティック１の傾斜方向と同じ方向へ相対変位できる。従って、第１ストロークと第２ストロークが同一方向になる。なお、外部ハウジング４の相対変位量に関して、具体的には外部ハウジングの上部ほど大きく下部ほど小さい。蓋板４ａとスティック１とが接する部分の相対変位量はゼロに近い。
【００３４】
移動体５を球体としたことで、その移動も円滑になる。また、凹面５ａは、球体５の表面が緊密に嵌り込む球面状に形成されている。その結果、凹面５ａの機能を維持しつつ、球体５と凹面５ａとが容易にしかも「がたつき」のない状態で嵌り合う構成となっている。
【００３５】
内部ハウジング３は球体５を収容する有底の収容室３ａを備えている。この収容室３ａは上端が開口され、その開口部分から球体５の一部が突出している。接点スイッチＳは、球体５を外部ハウジング４の凹面５ａ方向へ付勢する弾性部材７と、収容室３ａの底部と弾性部材７との間に配置され、押圧されると閉じる常開接点６とを備えている。
【００３６】
このような構成により、弾性部材７の反発力で球体５が凹面５ａ方向へ付勢され、凹面５ａと嵌合する。常開接点６は球体５の移動により弾性部材７を介して押圧され、その接点が閉じられる。
【００３７】
弾性部材７にはドーム反転ばねが用いられている。このように、弾性部材７にドーム反転ばねを用いたことで、そのドーム反転ばね７が反転するときに明確な感触のフィードバック（クリック感）が得られ、第２スイッチ５Ｂの切り替わりを、即ち接点スイッチＳの切り替わりをはっきりと感じさせることができるように配慮されている。
【００３８】
通常の力での操作では、ドーム反転ばねが球体５を上に押し上げる力により、第２スイッチ５Ｂの外部ハウジング４とスティック１とは一体となって移動するように設定されている。これにより、第１操作荷重に相当する通常の力での傾倒操作では、スティックスイッチの方向検知信号のみによる動作が実行されることになる。
【００３９】
図１〜図４に示すように、外部ハウジング４は下面のみが開口した円筒状で、その下面開口は蓋板４ａにより閉じられる。蓋板４ａの中心部にはスティック１が貫通する孔４ｂが設けられている。
【００４０】
内部ハウジング３は、球体５、常開接点６及び弾性部材７の収容室３ａが形成された筒状部３ｂと、その筒状部３ｂの下に形成された固定部３ｃとを備えている。固定部３ｃにはスティック１の上部が挿入される連結穴３ｄが設けられている。
【００４１】
傾斜保持部２は円板状に形成され、その円板の中心軸に沿って設けた貫通孔２ｂをスティック１が貫通する形態である。傾斜保持部２は、第１の操作荷重に基づくスティック１の傾斜状態で、傾斜保持部２の下向き周縁２ａの一部をハウジング１ｈの表面に接触させることで、スティック１の傾斜角度を一定に保持する構成としている。
【００４２】
この構成により、第１ストロークによってスティック１の傾斜角度が一定に保持される。その結果、第１ストロークにおいてスティック１を必要以上に傾斜させないようにすることができる。また、傾斜保持部２は円板状でその中心軸線に沿ってスティック１が延びるので、スティック１の傾斜方向を全方向（３６０度）において同じにすることができる。
【００４３】
なお、常開接点６は、押圧されると接触する２つの接点を有している。ドーム反転ばね７は、いわゆる皿ばねであり、所定の荷重で押圧されると、ドーム部分が陥没する。この常開接点６とドーム反転ばね７との組み合わせで、所定荷重の有無により接点が開閉する接点スイッチＳが構成される。
【００４４】
また、特に図示していないが、接点スイッチＳの常開接点６が閉じられたときの電気信号は、第１スイッチ５Ａを経由して基板１０へと流れるように構成されている。例えばスティック１の内部に設けられた導体を経由して基板１０に電気的に接続される。
【００４５】
さらに、一般的なジョイスティックスイッチでは、軸方向に押し込むことで「選択・決定」などの動作を実行できるようになっている。したがって、この実施の形態における操作スイッチも同様の機能を有する構成となっている。即ち、押し込み操作を行った際には、スティック１に固定されている傾斜保持部２と蓋板４ａとが接してスティック１が軸方向に押し込まれる。但し、この際のスティック１の移動量はドーム反転ばね７のストローク量を超えないように設定される。このように設定することで、接点スイッチＳが誤動作（オン動作）しないようにすることができるからである。
【００４６】
具体的には、第１スイッチ５Ａは、スティック１の軸方向への移動により切り替わる第３スイッチ（図示せず）を備えている。この第３スイッチはハウジング１ｈ内に設けられている。そして、内部ハウジング３及び外部ハウジング４は、スティック１に対し、スティック１の軸方向への移動を規制されている。内部ハウジング３はスティック１に対して固定的に設けられている。外部ハウジング４は内部ハウジング３に対してスティック１の軸線と交差する方向へ相対変位可能である。しかし、蓋板４ａが傾斜保持部２の環状隆起部２ｃに接触しているため、外部ハウジング４のみを押し下げることはできない構成になっている。
【００４７】
これにより、内部ハウジング３及び外部ハウジング４はスティック１の軸方向と交差する方向にのみ相対変位することができる。その結果、例えば「選択・決定」操作のために、外部ハウジング４を押してスティック１を軸方向へ移動させ（押し下げ）、第３スイッチを切り替える操作を行っても、第２スイッチを作動させることなく実施できる。
【００４８】
図６に示すように、外部ハウジング４を操作部として、一方向に傾倒操作すると（第１の操作加重を加えると）、スティック１と共に第２スイッチ５Ｂ全体が傾斜する。所定角度傾斜すると、傾斜保持部２の下向き周縁２ａがハウジング１ｈの上面に接触し、それ以上に傾倒させないように作用する。
【００４９】
その状態から、第１の操作加重よりも大きい第２の操作加重が外部ハウジング４に加わるように押圧操作すると、外部ハウジング４のみが図７に示すようにさらに傾斜する。このとき、凹面５ａによって球体５が図中矢印方向へ押し下げられる。すると、ドーム反転ばね７が押しつぶされるように反転し、常開接点６が閉じられる。
【００５０】
ハウジング４の押圧操作を止めると、ドーム反転ばね７がドーム状に復帰する力で球体５が押し上げられる。その結果、外部ハウジング４が図６に示す元の位置に復帰する。
【００５１】
この実施の形態によれば、スティックタイプである第１スイッチ５Ａのスティック１に第２スイッチ５Ｂを直接的に設けているので、スティック１をただ単に傾けることにより、第１スイッチ５Ａの切り替え操作に続いて第２スイッチ５Ｂの切り替え操作を行うことができる。その際、第２スイッチ５Ｂの切り替え操作に必要な第２の操作荷重は第１の操作荷重よりも大きい。これにより、２段階の操作を力加減により入力することができ、直感的な操作性を実現できる。
【００５２】
また、第２スイッチ５Ｂをスティック１に直接設けているので、例えば基板１０へ操作スイッチを搭載する占有面積が増加することがない。これにより、小型で軽量な機器に適合し、確実に動作するスティック型操作スイッチを提供することができる。
【００５３】
＜制御フロー＞
図８に、本実施形態の操作スイッチを使用して制御対象を制御するときの制御フロー図を示す。今、操作スイッチは、あるシステムに接続（無線接続を含む）されていると仮定する。なお、説明の便宜上、第１スイッチ５Ａの複数の接点スイッチのうちの一つを接点Ａ、第２スイッチ５Ｂの接点スイッチを接点Ｂとして説明する。
【００５４】
例えば、待機状態（接点Ａ、Ｂがともに開放された状態）で操作者が外部ハウジング４（操作部）をスティック１と共に押圧（傾倒操作）すると、まず第１ストロークで接点Ａがオンになる（矢印Ａ−ＯＮ）。これにより、操作スイッチが接続されたシステムは、操作者のスティック１への第１ストロークを検出し、動作Ａ１を実行する。この第１ストロークをストロークＡ１と呼ぶ。
【００５５】
そして、接点Ａがオンの状態で、操作者が操作部の傾倒操作を解除すると、待機状態に戻る（矢印Ａ−ＯＦＦ）。一方、接点Ａがオンの状態で、操作者がさらに操作部への荷重を強めると、接点Ａに加えて、接点Ｂがオンになる（矢印Ｂ−ＯＮ）。これにより、操作スイッチが接続されたシステムは、操作者の外部ハウジング４への第２ストロークを検出し、動作Ａ２を実行する。この第２ストロークをストロークＡ２と呼ぶ。
【００５６】
そして、接点Ａ、Ｂがオンの状態で、操作者が外部ハウジング４の押圧を弱めると、まず、接点Ｂが開放される。これにより、システムは、接点Ａのみがオンの状態に戻る（矢印Ｂ−ＯＦＦ）。さらに、操作者が外部ハウジング４の押圧を弱めると、続いて、接点Ａが開放される。これにより、システムは、待機状態に戻る（矢印Ａ−ＯＦＦ）。
【００５７】
以上のように、本操作スイッチでは、必ず第１ストロークが先に検出され、続いて第２ストロークが検出される。したがって、この操作スイッチを用いてシステムを構成する場合、第１ストロークによる処理（図８のＡ１）が第２ストロークによる処理（図８のＡ２）より先に実行されても問題がないような機能を割り当てる必要がある。
【００５８】
例えば、リモコンや携帯端末のスクロールキーに、この操作スイッチを採用する場合、第１ストロークとして行スクロールを割り当て、第２ストロークとしてページスクロールを割り当てればよい。但し、第１スイッチ５Ａに８方向ジョイスティックスイッチが用いられている場合には、第１ストロークでは画面を８方向にスクロールできることになる。
【００５９】
また、第１ストロークに対しては、ストロークの検出と内部状態の状態遷移（待機状態から接点Ａがオンへの遷移）だけに留めておき、傾倒操作等の解除による接点の開放（図８のＡ−ＯＮから待機状態への矢印Ａ−ＯＦＦによる遷移）によって、システムの動作を実行させるようにしてもよい。
【００６０】
＜操作正解率の測定＞
図９および図１０に、本操作スイッチを使用したシステムにおける操作者の操作正解率を測定した測定結果のグラフを示す。ここで、操作正解率とは、誤操作をしない確率（非誤操作率）をいう。
【００６１】
図９のグラフは、６名の被験者に対し２ストロークの使い分け操作テストを実行させ、得られた正解率の平均値を示している。ここで、２ストロークの使い分け操作テストとは、所定の時間内に、第１ストロークと、第２ストロークとをテスト仕様にしたがい入力させるテストをいう。
【００６２】
このテスト仕様には、第１ストロークと、第２ストロークの入力の指示がランダムに繰り返されている。操作スイッチが接続されたシステムは、被験者の入力からストロークを検出し、その検出結果をテスト仕様の指定と比較した。
【００６３】
図９の横軸の値は、第１ストロークに必要な荷重（１５０ｇ）に対する第２ストロークに必要な荷重の倍率である。また、縦軸の値は、上記各荷重を設定したときの操作正解率である。
【００６４】
図９のように、第２ストロークに必要な荷重が１．６７倍程度以上になると、正解率が９６％以上となり、特に、２．５倍以上で安定した値になる。ただし、第２ストロークに必要な荷重が３倍を超えると被験者はストロークに重さを感じるようになる。したがって無制限に第２ストロークを重くすることはできない。
【００６５】
図１０は、１人の被験者に対する操作正解率テストの結果である。図９のテストでは第１ストロークに必要な荷重が１００ｇ、１５０、および２５０ｇと変更され、各々に対して第２ストロークの荷重を変更してテストが実行されている。
【００６６】
このテストでは、各第１ストロークの荷重ごとに、３〜４回の測定を実行し、正解率の平均値を算出した。図１０は、その平均値をプロットしたグラフである。図１０から、第１ストロークに必要な荷重が１００ｇのとき、第２ストロークの荷重がその３倍程度に、また、第１ストロークに必要な荷重が１５０ｇおよび２５０ｇのとき、第２ストロークの荷重がその２．５倍程度に設定されると、正解率は１００％近傍で安定する。
【００６７】
いずれにしても、第１ストロークに必要な荷重に対して第２ストロークを１．６７倍程度以下の場合、正解率が急速に低下している。
【００６８】
以上述べたように、本実施形態の操作スイッチによれば、単一の傾倒操作により、２つのストロークを検出させることができる。また、このように第１スイッチ５Ａと第２スイッチ５Ｂとを組み合わせることにより、待機状態から４つの状態へ遷移させることができる。
【００６９】
また、本実施形態の操作スイッチによれば、ドーム反転ばね７の強さを調整することにより、第１ストロークに必要な荷重と第２ストロークに必要な荷重の比率を無段階で設定できる。
【００７０】
また、本実施形態の操作スイッチでは、第１ストロークに必要な荷重と第２ストロークに必要な荷重の比率は、概ね、１．７以上５以下の範囲である。この範囲の比率で２つの荷重が設定された場合、正解率が１００％付近で安定し、かつ、第２ストロークが極端に重くなることはない。
【００７１】
《第２実施形態》
本発明の第２実施形態を図１１に基いて説明する。図１１はカーナビゲーションシステムのリモートコントローラの構成を示す図である。
【００７２】
このリモートコントローラＲは、ケースの表面中央部に設けられたスティック型操作スイッチ３０と、図示しない本体の表示部に表示される情報を操作する各種の押しボタン３１、３２と、操作スイッチ３０、押しボタン３１および３２に対するユーザの操作を検出し、表示部の表示内容を切り替える制御信号を送出する不図示の制御部とを有している。
【００７３】
操作スイッチ３０は、上記第１実施形態で説明した８方向ジョイスティック型操作スイッチであり、図１１の平面図では、その外部ハウジング４および傾斜保持部２が示されている。上記実施形態で説明したように、ユーザは、操作スイッチ３０に対して８方向のそれぞれで２ストロークの傾倒操作をすることができる。
【００７４】
このリモートコントローラＲにおける操作スイッチ３０では、図１１（ｂ）に示すように、地図画面においては第１ストロークが通常の地図画面移動指令に使用され、第２ストロークが地図のページ送りに使用される。検索メニューなどにおいては、第１ストロークが選択項目の１移動に、そして第２ストロークがページ送り、単位送り（ア行、カ行…）、単位送り（グループなど）に使用される。
【００７５】
通常のカーナビゲーションシステムのリモコンでは、８方向デジタルジョイスティックスイッチを利用している場合が多く、各方向に対しての入力がオン／オフのデジタルであるため、地図画面などで微妙な移動や画面外の地域への大きな移動を使い分けられない。タイマーを利用し、一定時間後に移動速度を増すように作られたものも存在するが、人の感性に一致しない。
【００７６】
この点、本実施形態のリモートコントローラＲによれば、地図画面移動のための８方向スクロール（または選択項目の移動）とページ送りを一つの操作スイッチ３０で指定することができる。その際、２段階の操作を力加減により入力することができ、直感的な操作性を実現できる。これにより、カーナビゲーションシステムにおいて操作性を高めつつ、操作スイッチ３０の設置面積を有効に使用できる。
【００７７】
《第３実施形態》
＜ビデオ装置、オーディオ機器、テレビへの適用例＞
第２実施形態では、第１実施形態に示した操作スイッチをカーナビゲーションシステムのリモコンに適用する例を示した。この操作スイッチをビデオ装置、オーディオ機器、テレビのリモートコントローラに適用してもよい。
【００７８】
図１２は、４方向ジョイスティック型操作スイッチ３０と、押しボタン３１および３２を複数個有するリモートコントローラの例である。このリモートコントローラでは、例えば、同図に示す検索メニューにおいては、第１ストロークをチャンネル番号の変更に、第２ストロークを複数のチャンネルを含むチャンネル一覧のページ送りに使用する。
【００７９】
ただし、第２ストロークをページ送りに使用する代わりに、連続したチャンネルのサーチ、地上波、ＢＳ、ＣＳ、外部入力など単位での単位送り、あ行、か行等の単位での放送局名称の単位移動、番組のジャンルを区別したグループ（ジャンル）送りに使用してもよい。
【００８０】
ＣＡＴＶやデジタルＢＳ放送では番組一覧（ＥＰＧ）などからみたい番組を選択できるようになっているが、チャンネル数も数百と多く、時間枠も数週間先まであり、通常の４方向入力デバイスでは効率的な番組検索が行えない。
【００８１】
この点、操作スイッチ３０に二重ストロークの機能を追加することで、ジャンルやタイトル名（ア行、カ行）、放送予定日などによる効率的な検索が可能になる。さらに、通常の操作メニューに関しても、ページ送りなどの操作性を高めることができる。
【００８２】
なお、上記実施の形態では、操作スイッチ３０の第１スイッチに、４方向あるいは８方向ジョイスティックスイッチを用いた例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、以下のような項目に対応可能な仕様とすることもできる。即ち、仕様は以下の４項目の組み合わせとなり、単純な４方向デジタルタイプから、全方向＋プッシュ＋シャフト回転の仕様まで可能である。
【００８３】
１．方向分別……４方向／８方向／全方向（アナログ）
２．角度分別……１段階（デジタル）／無段階（アナログ）
３．シャフト軸方向操作……プッシュあり／なし
４．シャフト回転方向操作……回転操作あり／なし
【００８４】
また、上記実施の形態では、第１のストロークと第２のストロークとの境界に明確なクリック感を与える構成を採用したが、クリック感が明確でない構成を採用することもできる。例えば、「第１のストロークが通常のスクロール、第２のストロークがページめくり」だと明確なクリック感があった方が良いと考えられる。しかし、「第１のストロークが通常のスクロール、第２のストロークが早めのスクロール」でかつスティックの傾斜角度が大きくとれるものだと、クリック感はあまり明確でない方が良い場合もある。それは、アナログデバイス的な操作感覚に相当している。
【００８５】
また、実施の形態では、クリック感を出すための素材としてドーム反転ばねを用いた例を示したが、例えば、ラバースイッチやスプリングを利用することもできる。即ち、ドーム反転ばね等の反力を持つ接点機構やスプリング等の反力機構を併用する接点機構を採用することも可能である。
【００８６】
また、実施の形態の操作スイッチは、第１のストローク操作を経て第２のストローク操作が検出される構成であるが、第２のストロークにおいてスティックを大きく傾けた状態でスティックを旋回させる操作も可能である。このことは、スクロールスピードを調整して操作できるような機能アサインの際に、第２ストロークの高速なスクロールスピードのままスクロールする方向を変えられることを意味している。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２段階の操作を力加減により入力可能にすることで直感的な操作性を実現できるスティック型操作スイッチを提供することができる。また、本発明によれば、小型で軽量な機器にも適合し、安価かつ確実に動作するスティック型操作スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る操作スイッチの縦断面図である。
【図２】 操作スイッチを断面で示した分解図である。
【図３】 操作スイッチの分解斜視図である。
【図４】 操作スイッチの分解斜視図である。
【図５】 操作スイッチの第１スイッチの正面図である。
【図６】 操作スイッチの動作を示す縦断面図である。
【図７】 操作スイッチの動作を示す縦断面図である。
【図８】 制御フロー図である。
【図９】 操作正解率を測定した測定結果（１）を示すグラフである。
【図１０】 操作正解率を測定した測定結果（２）を示すグラフである。
【図１１】 同図（ａ）は本発明の第２実施形態に係るリモートコントローラの平面図であり、同図（ｂ）は説明図である。
【図１２】 本発明の第２実施形態に係るリモートコントローラの平面図である。
【符号の説明】
１ スティック
２ 傾斜保持部
２ａ 周縁
２ｂ 貫通孔
２ｃ 環状隆起部
３ 内部ハウジング
３ａ 収容室
３ｂ 筒状部
３ｃ 固定部
３ｄ 連結穴
４ 外部ハウジング
４ａ 蓋板
４ｂ 孔
５ 移動部材（球体）
５ａ 凹面
５Ａ 第１スイッチ
５Ｂ 第２スイッチ
６ 常開接点
７ 弾性部材（ドーム反転ばね）
Ｓ 接点スイッチ
１０ 基板
Ｒ リモートコントローラ
３０ 操作スイッチ
３１、３１ 押しボタン
Ｋ 荷重伝達機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダブルストロークのスティック型操作スイッチやキー、携帯機器などとして有効利用できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯端末では、株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ（NTT DoCoMo,Inc.)のｉモードサービスに代表されるブラウザ機能、電子メール機能等が強化され、高機能なものが登場している。そのような機能の向上にともない、携帯端末には、多種多様な操作スイッチが開発され、付加されてきた。
【０００３】
一方、このような携帯端末では、小型軽量化への要求が強い。そのため、現状すでに実装されているもの以上の操作スイッチやキーを携帯端末にさらに追加することは困難となっている。したがって、携帯端末によっては、機能を限定して出荷されているものもある。また、操作スイッチやキーを組み合わせて操作するコンビネーションキー操作により、機能を提供する携帯端末もある。
【０００４】
このように、携帯端末等の小型で軽量な機器においては、操作スイッチやキーの数を増加させず、安価かつ確実に新たな機能を提供したいという要請がある。こうした要請は、例えばカーナビゲーションシステム、ＣＡＴＶ、デジタルＢＳチューナーなどのリモコンにおいても同様である。
【０００５】
ところで、この種のリモコンでは、４方向、８方向のスティックスイッチを実装したものが一般的に利用されているが、これによって操作する対象は地図や番組表といった広大なマップであり操作画面内に全てを納めることが不可能である。その結果、必然的に「画面内でのカーソル位置の移動」と「画面表示されていない別のページへの移動」という２つの操作が発生している。
【０００６】
しかし、４方向、８方向のスティックスイッチでは、方向入力しかできないため、画面の端までくるとスクロールするもや、画面内でのカーソル位置の移動をしないものなど、どちらかの機能を制限することで対応してきた。
【０００７】
そこで、４方向、８方向のスティックスイッチに対して、スティックを傾ける力加減によって複数段のストローク操作を行い、直感的な操作性を実現することで、上記のような機能不足や操作性の問題等を解決することが考えられる。
【０００８】
さらに、小型で軽量な機器に限らず、例えば産業機械、医療機器のスティック操作部などにおいても、操作性の向上を図るために、力加減による入力という直感的な操作性を実現することは有効な方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、２段階の操作を力加減により入力可能にすることで直感的な操作性を実現できるスティック型操作スイッチを提供することにある。
また、本発明は、小型で軽量な機器にも適合し、安価かつ確実に動作するスティック型操作スイッチを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
本発明は、スティック型操作スイッチであり、
第１の操作荷重を受けて傾くスティックの傾斜状態に基づいて切り替わる第１スイッチと、
前記スティックに設けられ、そのスティックに対する第１の操作荷重よりも大きい第２の操作荷重を受けて切り替わる第２スイッチとを備えている。
【００１１】
この発明によれば、スティックタイプである第１スイッチのスティックに第２スイッチを設けているので、スティックをただ単に傾けることにより、第１スイッチの切り替え操作に続いて第２スイッチの切り替え操作を行うことができる。その際、第２スイッチの切り替え操作に必要な第２の操作荷重は第１の操作荷重よりも大きい。これにより、２段階の操作を力加減により入力することができ、直感的な操作性を実現できる。
【００１２】
また、本発明によれば、第２スイッチをスティックに直接設けているので、例えば基板に操作スイッチを搭載するために必要な占有面積を増加させることがない。これにより、小型で軽量な機器に適合し、確実に動作するスティック型操作スイッチを提供することができる。
【００１３】
前記スティックには、前記第１の操作荷重を受けて傾くスティックの傾斜角度を一定に保持する傾斜保持部が設けられていることが望ましい。この傾斜保持部を設けることによってスティックが必要以上に傾かないように制限することができる。この際、傾斜保持部は第１操作荷重に対応して機能する。従って、第１操作荷重でスティックの傾斜角度が一定となる傾斜位置までを第１ストロークとする。そして、それ以上にスティックが傾斜しない状態にしてから第２操作荷重を加えることでスティックがさらに傾斜する位置までを第２ストロークとして、第２スイッチを切り替えることができる。
【００１４】
前記第２スイッチは、前記スティックに支持された接点スイッチと、前記第２の操作荷重を受けて前記接点スイッチを切り替える荷重伝達機構とを備えたものでもよい。荷重伝達機構の作用により、第２の操作荷重に基づいて接点スイッチが確実に切り替わる。これにより、操作精度及び操作性が向上する。
【００１５】
前記荷重伝達機構は、前記スティックに固定された内部ハウジングと、その内部ハウジングに対して相対変位可能に設けられた外部ハウジングと、前記内部ハウジングに収容され、内部ハウジングに対する外部ハウジングの相対変位により移動して前記接点スイッチを切り替える移動部材とを備えていることが望ましい。スティックに固定された内部ハウジングに対して外部ハウジングを相対変位可能にした場合、外部ハウジングのみ変位させることができる。この変位は第２の操作加重が作用した場合に可能であるので、この変位を移動部材に伝達させることで、接点スイッチを切り替えることができる。
【００１６】
前記移動部材は球体であり、前記外部ハウジングは前記スティックの軸線と交差する方向に変位可能で、変位時に前記球体を前記接点スイッチの方向へ移動させる凹面を有していることが望ましい。このようにした場合、外部ハウジングはスティックの傾斜方向と同じ方向へ相対変位できる。従って、第１ストロークと第２ストロークが同一方向になる。移動体を球体とした場合、方向性が無くなるのでその移動が円滑になる。凹面も球面状にすれば、凹面の機能を維持しつつ、球体と凹面とが緊密かつ容易に嵌り合う形態とすることができる。
【００１７】
前記内部ハウジングは前記球体を収容する有底の収容室を備え、前記接点スイッチは、前記球体を前記外部ハウジングの凹面方向へ付勢する弾性部材と、前記収容室の底部と弾性部材との間に配置され、押圧されると閉じる常開接点とを備えていることが望ましい。このように構成すれば、弾性部材の反発力で球体が凹面方向へ付勢され、凹面と嵌合する。常開接点は球体の移動により弾性部材を介して押圧され、その接点が閉じられる。
【００１８】
前記弾性部材にはドーム反転ばねが用いられていることが望ましい。このように、弾性部材にドーム反転ばねを用いた場合、そのドーム反転ばねが反転するときに明確な感触のフィードバック（クリック感）が得られ、第２スイッチの切り替わりをはっきりと感じさせることができる。
【００１９】
前記傾斜保持部は円板状に形成され、その円板の中心軸に沿って前記スティックが延びる形態であり、第１の操作荷重に基づくスティックの傾斜状態で、前記傾斜保持部の周縁の一部を第２スイッチのハウジング表面に接触させることで、スティックの傾斜角度を一定に保持する構成とすることが望ましい。このようにすれば、第１ストロークにおいてスティックの傾斜角度が一定に保持される。その結果、第１ストロークにおいてスティックを必要以上に傾斜させないようにすることができる。傾斜保持部は円板状でその中心軸線に沿ってスティックが延びるので、スティックの傾斜方向を全方向（３６０度）において同じにすることができる。
【００２０】
前記第１スイッチは、前記スティックの軸方向への移動により切り替わる第３スイッチを含み、前記内部ハウジング及び外部ハウジングは、前記スティックに対し、スティックの軸方向への移動を規制されていることが望ましい。このように構成すれば、内部ハウジング及び外部ハウジングはスティックの軸方向と交差する方向にのみ相対変位することができる。その結果、例えば「選択・決定」操作のために、外部ハウジング等を押してスティックを軸方向へ移動させ、第３スイッチを切り替える操作を行っても、第２スイッチを作動させることなく実施できる。
【００２１】
本発明は、２つのストロークを有する操作スイッチを設けた携帯機器であり、前記操作スイッチは、第１の操作荷重を受けて傾くスティックの傾斜状態に基づいて切り替わる第１スイッチと、前記スティックに設けられ、そのスティックに対する第１の操作荷重よりも大きい第２の操作荷重を受けて切り替わる第２スイッチとを備えたものでも良い。
【００２２】
このような操作スイッチを備える携帯機器では、スティックをただ単に傾けることにより、第１スイッチの切り替え操作に続いて第２スイッチの切り替え操作を行うことができる。その際、第２スイッチの切り替え操作に必要な第２の操作荷重は第１の操作荷重よりも大きい。これにより、２段階の操作を力加減により入力することができ、直感的な操作性を実現できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２４】
《第１実施形態》
図１から図７は、第１実施の形態に係る操作スイッチの構造と作動原理を示す図である。図８は、この操作スイッチによる制御フローを示す図である。図９および図１０はこの操作スイッチのストローク荷重を変化させたときの操作正解率（非誤操作確率）を測定したグラフである。
【００２５】
＜構造と作動原理＞
図１〜図４に、この操作スイッチの構造（待機状態）を示す。この操作スイッチは、例えば各種リモコンのジョイスティック型操作スイッチとして装備され、２ストロークの傾倒操作を検出する。この操作スイッチのより好ましい適用対象としては、例えばカーナビゲーションシステム、ＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）、デジタルＢＳチューナーなどのリモコンである。
【００２６】
この操作スイッチは、通常の傾倒操作に必要な操作荷重である第１の操作荷重を受けて傾くスティック１の傾斜状態に基づいて切り替わる第１スイッチ５Ａと、スティック１に設けられ、そのスティック１に対する第１の操作荷重よりも大きい第２の操作荷重を受けて切り替わる第２スイッチ５Ｂとを備えている。
【００２７】
第１スイッチ５Ａには、図４及び図５に示すように、例えば市販されている既存のスティックスイッチを用いることができる。このスティックスイッチ（第１スイッチ）５Ａは機械接触式で、そのスティック１がハウジング１ｈの上面中央に立設されている。ハウジング１ｈは正八角形の角柱状に形成されている。
【００２８】
ハウジング１ｈ内には複数の機械式接点（図示せず）が設けられ、スティック１の傾斜状態（傾斜角度及び傾斜方向）に応じて接点が切り替わる。この実施の形態では、８方向ジョイスティックスイッチが用いられている。この第１スイッチ５Ａは、例えばカーナビゲーションシステムにおいて、画面上のカーソルを８方向へ移動あるいは画面をスクロールする場合などに用いることができる。
【００２９】
細い円柱状に形成されたスティック１には、操作荷重を受けて傾くスティック１の傾斜角度を一定に保持する傾斜保持部２が設けられている。この傾斜保持部２を設けることで、スティック１が必要以上に傾かないように制限するためである。従って、スティック１を傾倒する第１操作荷重に対応して傾斜保持部２が機能する。その結果、スティック１の傾斜角度が一定となる傾斜位置までが第１ストロークとなる。傾斜保持部２が機能し、それ以上にスティック１が傾斜しない状態にしてから第２操作荷重を加えて第２スイッチを切り替える操作が第２ストロークとなる。
【００３０】
第２スイッチ５Ｂは、スティック１に支持された接点スイッチＳと、第２の操作荷重を受けて接点スイッチＳを切り替える荷重伝達機構Ｋとを備えている。荷重伝達機構Ｋの作用により、第２の操作荷重に基づいて接点スイッチＳが確実に切り替わるようにするためである。
【００３１】
荷重伝達機構Ｋは、スティック１に固定された内部ハウジング３と、その内部ハウジング３に対して相対変位可能に設けられた外部ハウジング４と、内部ハウジング３に収容され、内部ハウジング３に対する外部ハウジング４の相対変位により移動して接点スイッチＳを切り替える移動部材５とを備えている。外部ハウジング３の部分は手指等で傾倒操作するための操作部を兼ねている。これは、スティック１に第２スイッチ５Ｂが設けられているためである。
【００３２】
スティック１に固定された内部ハウジング３に対して外部ハウジング４を相対変位可能にすることで、外部ハウジング４のみ変位させることができる。この変位は第２の操作加重が作用した場合に可能である。従って、この変位を移動部材５に伝達させることで、接点スイッチＳを切り替えることができるように構成されている。
【００３３】
移動部材５は球体であり、外部ハウジング４はスティック１の軸線１ａと交差する方向に変位可能で、変位時に移動体５を接点スイッチＳの方向へ移動させる凹面５ａを有している。この構成により、外部ハウジング４はスティック１の傾斜方向と同じ方向へ相対変位できる。従って、第１ストロークと第２ストロークが同一方向になる。なお、外部ハウジング４の相対変位量に関して、具体的には外部ハウジングの上部ほど大きく下部ほど小さい。蓋板４ａとスティック１とが接する部分の相対変位量はゼロに近い。
【００３４】
移動体５を球体としたことで、その移動も円滑になる。また、凹面５ａは、球体５の表面が緊密に嵌り込む球面状に形成されている。その結果、凹面５ａの機能を維持しつつ、球体５と凹面５ａとが容易にしかも「がたつき」のない状態で嵌り合う構成となっている。
【００３５】
内部ハウジング３は球体５を収容する有底の収容室３ａを備えている。この収容室３ａは上端が開口され、その開口部分から球体５の一部が突出している。接点スイッチＳは、球体５を外部ハウジング４の凹面５ａ方向へ付勢する弾性部材７と、収容室３ａの底部と弾性部材７との間に配置され、押圧されると閉じる常開接点６とを備えている。
【００３６】
このような構成により、弾性部材７の反発力で球体５が凹面５ａ方向へ付勢され、凹面５ａと嵌合する。常開接点６は球体５の移動により弾性部材７を介して押圧され、その接点が閉じられる。
【００３７】
弾性部材７にはドーム反転ばねが用いられている。このように、弾性部材７にドーム反転ばねを用いたことで、そのドーム反転ばね７が反転するときに明確な感触のフィードバック（クリック感）が得られ、第２スイッチ５Ｂの切り替わりを、即ち接点スイッチＳの切り替わりをはっきりと感じさせることができるように配慮されている。
【００３８】
通常の力での操作では、ドーム反転ばねが球体５を上に押し上げる力により、第２スイッチ５Ｂの外部ハウジング４とスティック１とは一体となって移動するように設定されている。これにより、第１操作荷重に相当する通常の力での傾倒操作では、スティックスイッチの方向検知信号のみによる動作が実行されることになる。
【００３９】
図１〜図４に示すように、外部ハウジング４は下面のみが開口した円筒状で、その下面開口は蓋板４ａにより閉じられる。蓋板４ａの中心部にはスティック１が貫通する孔４ｂが設けられている。
【００４０】
内部ハウジング３は、球体５、常開接点６及び弾性部材７の収容室３ａが形成された筒状部３ｂと、その筒状部３ｂの下に形成された固定部３ｃとを備えている。固定部３ｃにはスティック１の上部が挿入される連結穴３ｄが設けられている。
【００４１】
傾斜保持部２は円板状に形成され、その円板の中心軸に沿って設けた貫通孔２ｂをスティック１が貫通する形態である。傾斜保持部２は、第１の操作荷重に基づくスティック１の傾斜状態で、傾斜保持部２の下向き周縁２ａの一部をハウジング１ｈの表面に接触させることで、スティック１の傾斜角度を一定に保持する構成としている。
【００４２】
この構成により、第１ストロークによってスティック１の傾斜角度が一定に保持される。その結果、第１ストロークにおいてスティック１を必要以上に傾斜させないようにすることができる。また、傾斜保持部２は円板状でその中心軸線に沿ってスティック１が延びるので、スティック１の傾斜方向を全方向（３６０度）において同じにすることができる。
【００４３】
なお、常開接点６は、押圧されると接触する２つの接点を有している。ドーム反転ばね７は、いわゆる皿ばねであり、所定の荷重で押圧されると、ドーム部分が陥没する。この常開接点６とドーム反転ばね７との組み合わせで、所定荷重の有無により接点が開閉する接点スイッチＳが構成される。
【００４４】
また、特に図示していないが、接点スイッチＳの常開接点６が閉じられたときの電気信号は、第１スイッチ５Ａを経由して基板１０へと流れるように構成されている。例えばスティック１の内部に設けられた導体を経由して基板１０に電気的に接続される。
【００４５】
さらに、一般的なジョイスティックスイッチでは、軸方向に押し込むことで「選択・決定」などの動作を実行できるようになっている。したがって、この実施の形態における操作スイッチも同様の機能を有する構成となっている。即ち、押し込み操作を行った際には、スティック１に固定されている傾斜保持部２と蓋板４ａとが接してスティック１が軸方向に押し込まれる。但し、この際のスティック１の移動量はドーム反転ばね７のストローク量を超えないように設定される。このように設定することで、接点スイッチＳが誤動作（オン動作）しないようにすることができるからである。
【００４６】
具体的には、第１スイッチ５Ａは、スティック１の軸方向への移動により切り替わる第３スイッチ（図示せず）を備えている。この第３スイッチはハウジング１ｈ内に設けられている。そして、内部ハウジング３及び外部ハウジング４は、スティック１に対し、スティック１の軸方向への移動を規制されている。内部ハウジング３はスティック１に対して固定的に設けられている。外部ハウジング４は内部ハウジング３に対してスティック１の軸線と交差する方向へ相対変位可能である。しかし、蓋板４ａが傾斜保持部２の環状隆起部２ｃに接触しているため、外部ハウジング４のみを押し下げることはできない構成になっている。
【００４７】
これにより、内部ハウジング３及び外部ハウジング４はスティック１の軸方向と交差する方向にのみ相対変位することができる。その結果、例えば「選択・決定」操作のために、外部ハウジング４を押してスティック１を軸方向へ移動させ（押し下げ）、第３スイッチを切り替える操作を行っても、第２スイッチを作動させることなく実施できる。
【００４８】
図６に示すように、外部ハウジング４を操作部として、一方向に傾倒操作すると（第１の操作加重を加えると）、スティック１と共に第２スイッチ５Ｂ全体が傾斜する。所定角度傾斜すると、傾斜保持部２の下向き周縁２ａがハウジング１ｈの上面に接触し、それ以上に傾倒させないように作用する。
【００４９】
その状態から、第１の操作加重よりも大きい第２の操作加重が外部ハウジング４に加わるように押圧操作すると、外部ハウジング４のみが図７に示すようにさらに傾斜する。このとき、凹面５ａによって球体５が図中矢印方向へ押し下げられる。すると、ドーム反転ばね７が押しつぶされるように反転し、常開接点６が閉じられる。
【００５０】
ハウジング４の押圧操作を止めると、ドーム反転ばね７がドーム状に復帰する力で球体５が押し上げられる。その結果、外部ハウジング４が図６に示す元の位置に復帰する。
【００５１】
この実施の形態によれば、スティックタイプである第１スイッチ５Ａのスティック１に第２スイッチ５Ｂを直接的に設けているので、スティック１をただ単に傾けることにより、第１スイッチ５Ａの切り替え操作に続いて第２スイッチ５Ｂの切り替え操作を行うことができる。その際、第２スイッチ５Ｂの切り替え操作に必要な第２の操作荷重は第１の操作荷重よりも大きい。これにより、２段階の操作を力加減により入力することができ、直感的な操作性を実現できる。
【００５２】
また、第２スイッチ５Ｂをスティック１に直接設けているので、例えば基板１０へ操作スイッチを搭載する占有面積が増加することがない。これにより、小型で軽量な機器に適合し、確実に動作するスティック型操作スイッチを提供することができる。
【００５３】
＜制御フロー＞
図８に、本実施形態の操作スイッチを使用して制御対象を制御するときの制御フロー図を示す。今、操作スイッチは、あるシステムに接続（無線接続を含む）されていると仮定する。なお、説明の便宜上、第１スイッチ５Ａの複数の接点スイッチのうちの一つを接点Ａ、第２スイッチ５Ｂの接点スイッチを接点Ｂとして説明する。
【００５４】
例えば、待機状態（接点Ａ、Ｂがともに開放された状態）で操作者が外部ハウジング４（操作部）をスティック１と共に押圧（傾倒操作）すると、まず第１ストロークで接点Ａがオンになる（矢印Ａ−ＯＮ）。これにより、操作スイッチが接続されたシステムは、操作者のスティック１への第１ストロークを検出し、動作Ａ１を実行する。この第１ストロークをストロークＡ１と呼ぶ。
【００５５】
そして、接点Ａがオンの状態で、操作者が操作部の傾倒操作を解除すると、待機状態に戻る（矢印Ａ−ＯＦＦ）。一方、接点Ａがオンの状態で、操作者がさらに操作部への荷重を強めると、接点Ａに加えて、接点Ｂがオンになる（矢印Ｂ−ＯＮ）。これにより、操作スイッチが接続されたシステムは、操作者の外部ハウジング４への第２ストロークを検出し、動作Ａ２を実行する。この第２ストロークをストロークＡ２と呼ぶ。
【００５６】
そして、接点Ａ、Ｂがオンの状態で、操作者が外部ハウジング４の押圧を弱めると、まず、接点Ｂが開放される。これにより、システムは、接点Ａのみがオンの状態に戻る（矢印Ｂ−ＯＦＦ）。さらに、操作者が外部ハウジング４の押圧を弱めると、続いて、接点Ａが開放される。これにより、システムは、待機状態に戻る（矢印Ａ−ＯＦＦ）。
【００５７】
以上のように、本操作スイッチでは、必ず第１ストロークが先に検出され、続いて第２ストロークが検出される。したがって、この操作スイッチを用いてシステムを構成する場合、第１ストロークによる処理（図８のＡ１）が第２ストロークによる処理（図８のＡ２）より先に実行されても問題がないような機能を割り当てる必要がある。
【００５８】
例えば、リモコンや携帯端末のスクロールキーに、この操作スイッチを採用する場合、第１ストロークとして行スクロールを割り当て、第２ストロークとしてページスクロールを割り当てればよい。但し、第１スイッチ５Ａに８方向ジョイスティックスイッチが用いられている場合には、第１ストロークでは画面を８方向にスクロールできることになる。
【００５９】
また、第１ストロークに対しては、ストロークの検出と内部状態の状態遷移（待機状態から接点Ａがオンへの遷移）だけに留めておき、傾倒操作等の解除による接点の開放（図８のＡ−ＯＮから待機状態への矢印Ａ−ＯＦＦによる遷移）によって、システムの動作を実行させるようにしてもよい。
【００６０】
＜操作正解率の測定＞
図９および図１０に、本操作スイッチを使用したシステムにおける操作者の操作正解率を測定した測定結果のグラフを示す。ここで、操作正解率とは、誤操作をしない確率（非誤操作率）をいう。
【００６１】
図９のグラフは、６名の被験者に対し２ストロークの使い分け操作テストを実行させ、得られた正解率の平均値を示している。ここで、２ストロークの使い分け操作テストとは、所定の時間内に、第１ストロークと、第２ストロークとをテスト仕様にしたがい入力させるテストをいう。
【００６２】
このテスト仕様には、第１ストロークと、第２ストロークの入力の指示がランダムに繰り返されている。操作スイッチが接続されたシステムは、被験者の入力からストロークを検出し、その検出結果をテスト仕様の指定と比較した。
【００６３】
図９の横軸の値は、第１ストロークに必要な荷重（１５０ｇ）に対する第２ストロークに必要な荷重の倍率である。また、縦軸の値は、上記各荷重を設定したときの操作正解率である。
【００６４】
図９のように、第２ストロークに必要な荷重が１．６７倍程度以上になると、正解率が９６％以上となり、特に、２．５倍以上で安定した値になる。ただし、第２ストロークに必要な荷重が３倍を超えると被験者はストロークに重さを感じるようになる。したがって無制限に第２ストロークを重くすることはできない。
【００６５】
図１０は、１人の被験者に対する操作正解率テストの結果である。図９のテストでは第１ストロークに必要な荷重が１００ｇ、１５０、および２５０ｇと変更され、各々に対して第２ストロークの荷重を変更してテストが実行されている。
【００６６】
このテストでは、各第１ストロークの荷重ごとに、３〜４回の測定を実行し、正解率の平均値を算出した。図１０は、その平均値をプロットしたグラフである。図１０から、第１ストロークに必要な荷重が１００ｇのとき、第２ストロークの荷重がその３倍程度に、また、第１ストロークに必要な荷重が１５０ｇおよび２５０ｇのとき、第２ストロークの荷重がその２．５倍程度に設定されると、正解率は１００％近傍で安定する。
【００６７】
いずれにしても、第１ストロークに必要な荷重に対して第２ストロークを１．６７倍程度以下の場合、正解率が急速に低下している。
【００６８】
以上述べたように、本実施形態の操作スイッチによれば、単一の傾倒操作により、２つのストロークを検出させることができる。また、このように第１スイッチ５Ａと第２スイッチ５Ｂとを組み合わせることにより、待機状態から４つの状態へ遷移させることができる。
【００６９】
また、本実施形態の操作スイッチによれば、ドーム反転ばね７の強さを調整することにより、第１ストロークに必要な荷重と第２ストロークに必要な荷重の比率を無段階で設定できる。
【００７０】
また、本実施形態の操作スイッチでは、第１ストロークに必要な荷重と第２ストロークに必要な荷重の比率は、概ね、１．７以上５以下の範囲である。この範囲の比率で２つの荷重が設定された場合、正解率が１００％付近で安定し、かつ、第２ストロークが極端に重くなることはない。
【００７１】
《第２実施形態》
本発明の第２実施形態を図１１に基いて説明する。図１１はカーナビゲーションシステムのリモートコントローラの構成を示す図である。
【００７２】
このリモートコントローラＲは、ケースの表面中央部に設けられたスティック型操作スイッチ３０と、図示しない本体の表示部に表示される情報を操作する各種の押しボタン３１、３２と、操作スイッチ３０、押しボタン３１および３２に対するユーザの操作を検出し、表示部の表示内容を切り替える制御信号を送出する不図示の制御部とを有している。
【００７３】
操作スイッチ３０は、上記第１実施形態で説明した８方向ジョイスティック型操作スイッチであり、図１１の平面図では、その外部ハウジング４および傾斜保持部２が示されている。上記実施形態で説明したように、ユーザは、操作スイッチ３０に対して８方向のそれぞれで２ストロークの傾倒操作をすることができる。
【００７４】
このリモートコントローラＲにおける操作スイッチ３０では、図１１（ｂ）に示すように、地図画面においては第１ストロークが通常の地図画面移動指令に使用され、第２ストロークが地図のページ送りに使用される。検索メニューなどにおいては、第１ストロークが選択項目の１移動に、そして第２ストロークがページ送り、単位送り（ア行、カ行…）、単位送り（グループなど）に使用される。
【００７５】
通常のカーナビゲーションシステムのリモコンでは、８方向デジタルジョイスティックスイッチを利用している場合が多く、各方向に対しての入力がオン／オフのデジタルであるため、地図画面などで微妙な移動や画面外の地域への大きな移動を使い分けられない。タイマーを利用し、一定時間後に移動速度を増すように作られたものも存在するが、人の感性に一致しない。
【００７６】
この点、本実施形態のリモートコントローラＲによれば、地図画面移動のための８方向スクロール（または選択項目の移動）とページ送りを一つの操作スイッチ３０で指定することができる。その際、２段階の操作を力加減により入力することができ、直感的な操作性を実現できる。これにより、カーナビゲーションシステムにおいて操作性を高めつつ、操作スイッチ３０の設置面積を有効に使用できる。
【００７７】
《第３実施形態》
＜ビデオ装置、オーディオ機器、テレビへの適用例＞
第２実施形態では、第１実施形態に示した操作スイッチをカーナビゲーションシステムのリモコンに適用する例を示した。この操作スイッチをビデオ装置、オーディオ機器、テレビのリモートコントローラに適用してもよい。
【００７８】
図１２は、４方向ジョイスティック型操作スイッチ３０と、押しボタン３１および３２を複数個有するリモートコントローラの例である。このリモートコントローラでは、例えば、同図に示す検索メニューにおいては、第１ストロークをチャンネル番号の変更に、第２ストロークを複数のチャンネルを含むチャンネル一覧のページ送りに使用する。
【００７９】
ただし、第２ストロークをページ送りに使用する代わりに、連続したチャンネルのサーチ、地上波、ＢＳ、ＣＳ、外部入力など単位での単位送り、あ行、か行等の単位での放送局名称の単位移動、番組のジャンルを区別したグループ（ジャンル）送りに使用してもよい。
【００８０】
ＣＡＴＶやデジタルＢＳ放送では番組一覧（ＥＰＧ）などからみたい番組を選択できるようになっているが、チャンネル数も数百と多く、時間枠も数週間先まであり、通常の４方向入力デバイスでは効率的な番組検索が行えない。
【００８１】
この点、操作スイッチ３０に二重ストロークの機能を追加することで、ジャンルやタイトル名（ア行、カ行）、放送予定日などによる効率的な検索が可能になる。さらに、通常の操作メニューに関しても、ページ送りなどの操作性を高めることができる。
【００８２】
なお、上記実施の形態では、操作スイッチ３０の第１スイッチに、４方向あるいは８方向ジョイスティックスイッチを用いた例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、以下のような項目に対応可能な仕様とすることもできる。即ち、仕様は以下の４項目の組み合わせとなり、単純な４方向デジタルタイプから、全方向＋プッシュ＋シャフト回転の仕様まで可能である。
【００８３】
１．方向分別……４方向／８方向／全方向（アナログ）
２．角度分別……１段階（デジタル）／無段階（アナログ）
３．シャフト軸方向操作……プッシュあり／なし
４．シャフト回転方向操作……回転操作あり／なし
【００８４】
また、上記実施の形態では、第１のストロークと第２のストロークとの境界に明確なクリック感を与える構成を採用したが、クリック感が明確でない構成を採用することもできる。例えば、「第１のストロークが通常のスクロール、第２のストロークがページめくり」だと明確なクリック感があった方が良いと考えられる。しかし、「第１のストロークが通常のスクロール、第２のストロークが早めのスクロール」でかつスティックの傾斜角度が大きくとれるものだと、クリック感はあまり明確でない方が良い場合もある。それは、アナログデバイス的な操作感覚に相当している。
【００８５】
また、実施の形態では、クリック感を出すための素材としてドーム反転ばねを用いた例を示したが、例えば、ラバースイッチやスプリングを利用することもできる。即ち、ドーム反転ばね等の反力を持つ接点機構やスプリング等の反力機構を併用する接点機構を採用することも可能である。
【００８６】
また、実施の形態の操作スイッチは、第１のストローク操作を経て第２のストローク操作が検出される構成であるが、第２のストロークにおいてスティックを大きく傾けた状態でスティックを旋回させる操作も可能である。このことは、スクロールスピードを調整して操作できるような機能アサインの際に、第２ストロークの高速なスクロールスピードのままスクロールする方向を変えられることを意味している。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２段階の操作を力加減により入力可能にすることで直感的な操作性を実現できるスティック型操作スイッチを提供することができる。また、本発明によれば、小型で軽量な機器にも適合し、安価かつ確実に動作するスティック型操作スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る操作スイッチの縦断面図である。
【図２】 操作スイッチを断面で示した分解図である。
【図３】 操作スイッチの分解斜視図である。
【図４】 操作スイッチの分解斜視図である。
【図５】 操作スイッチの第１スイッチの正面図である。
【図６】 操作スイッチの動作を示す縦断面図である。
【図７】 操作スイッチの動作を示す縦断面図である。
【図８】 制御フロー図である。
【図９】 操作正解率を測定した測定結果（１）を示すグラフである。
【図１０】 操作正解率を測定した測定結果（２）を示すグラフである。
【図１１】 同図（ａ）は本発明の第２実施形態に係るリモートコントローラの平面図であり、同図（ｂ）は説明図である。
【図１２】 本発明の第２実施形態に係るリモートコントローラの平面図である。
【符号の説明】
１ スティック
２ 傾斜保持部
２ａ 周縁
２ｂ 貫通孔
２ｃ 環状隆起部
３ 内部ハウジング
３ａ 収容室
３ｂ 筒状部
３ｃ 固定部
３ｄ 連結穴
４ 外部ハウジング
４ａ 蓋板
４ｂ 孔
５ 移動部材（球体）
５ａ 凹面
５Ａ 第１スイッチ
５Ｂ 第２スイッチ
６ 常開接点
７ 弾性部材（ドーム反転ばね）
Ｓ 接点スイッチ
１０ 基板
Ｒ リモートコントローラ
３０ 操作スイッチ
３１、３１ 押しボタン
Ｋ 荷重伝達機構
Claims (9)
- 第１の操作荷重を受けて傾くスティックの傾斜状態に基づいて切り替わる第１スイッチと、
前記スティックに設けられ、そのスティックに対する第１の操作荷重よりも大きい第２の操作荷重を受けて切り替わる第２スイッチと、
を備え、
前記スティックには、前記第１の操作荷重を受けて傾くスティックの傾斜角度を一定に保持する傾斜保持部が設けられているスティック型操作スイッチ。 - 前記第２スイッチは、前記スティックに支持された接点スイッチと、前記第２の操作荷重を受けて前記接点スイッチを切り替える荷重伝達機構とを備えた、請求項１記載のスティック型操作スイッチ。
- 前記荷重伝達機構は、前記スティックに固定された内部ハウジングと、その内部ハウジングに対して相対変位可能に設けられた外部ハウジングと、前記内部ハウジングに収容され、内部ハウジングに対する外部ハウジングの相対変位により移動して前記接点スイッチを切り替える移動部材とを備えた、請求項２記載のスティック型操作スイッチ。
- 前記移動部材は球体であり、前記外部ハウジングは前記スティックの軸線と交差する方向に変位可能で、変位時に前記球体を前記接点スイッチの方向へ移動させる凹面を有している、請求項３記載のスティック型操作スイッチ。
- 前記内部ハウジングは前記球体を収容する有底の収容室を備え、前記接点スイッチは、前記球体を前記外部ハウジングの凹面方向へ付勢する弾性部材と、前記収容室の底部と弾性部材との間に配置され、押圧されると閉じる常開接点とを備えている、請求項３または４に記載のスティック型操作スイッチ。
- 前記弾性部材にドーム反転ばねが用いられている、請求項５記載のスティック型操作スイッチ。
- 前記傾斜保持部は円板状に形成され、その円板の中心軸に沿って前記スティックが延びる形態であり、第１の操作荷重に基づくスティックの傾斜状態で、前記傾斜保持部の周縁の一部が第１スイッチのハウジング表面に接触することで、スティックの傾斜角度を一定に保持する、請求項３記載のスティック型操作スイッチ。
- 前記第１スイッチは、前記スティックの軸方向への移動により切り替わる第３スイッチを含み、前記内部ハウジング及び外部ハウジングは、前記スティックに対し、スティックの軸方向への移動を規制されている、請求項３記載のスティック型操作スイッチ。
- ２つのストロークを有する操作スイッチを設けた携帯機器であり、前記操作スイッチは、
第１の操作荷重を受けて傾くスティックの傾斜状態に基づいて切り替わる第１スイッチと、
前記スティックに設けられ、そのスティックに対する第１の操作荷重よりも大きい第２の操作荷重を受けて切り替わる第２スイッチとを備え、
前記スティックには、前記第１の操作荷重を受けて傾くスティックの傾斜角度を一定に保持する傾斜保持部が設けられている携帯機器。
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