JP4450841B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力装置（ＩＮＰＵＴＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ）に関する。

携帯用端末機またはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などのような多くの電子機器には、ポインティング（ｐｏｉｎｔｉｎｇ）装置という入力装置が用いられている。使用者は、入力装置を用いてディスプレイでのカーソル（ｃｕｒｓｏｒ）またはポインタ（ｐｏｉｎｔｅｒ）を動くことにより所望する情報を入力することができる。

携帯用端末機において、カーソルまたはポインタなどのような制御しようとする対象を縦方向及び横方向に移動させることができる入力装置が、広く用いられている。このような入力装置は、使用者の操作を認識し、これをカーソルまたはポインタを縦方向及び横方向に移動させる命令に変換する。

最近、移動通信端末機などの製品は多様な機能を備えていて、このような多様な機能を行うために入力装置は、カーソルまたはポインタなどを縦方向及び横方向だけではなく斜線方向にも移動させる必要が大きく増加した。しかし、従来の入力装置は、ポインタを斜線方向に移動させることができなくて情報の入力に多くの困難があった。

このような問題点を解決するために、ポインタまたはカーソルを左右上下の４方向だけでなく、４５度の角度に移動させることができる８方向の入力装置が開発されたが、これも情報の自由な入力には限界があった。そして、マウス（ｍｏｕｓｅ）またはトラックボール（ｔｒａｃｋ ｂａｌｌ）などを用いてカーソルまたはポインタなどを移動させる装置もあるが、このようなマウスまたはトラックボールなどは、操作のためにボールなどを数回回転しなくてはならないので、操作が不便であり、構造も複雑であって、ますます小型化、薄型化になる携帯用端末機に適用することには多くの困難がある。

また、ジョイスティック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）を用いる場合は、操作のためにレバーを簡単に移動させればいいので、マウスまたはトラックボールなどに比して使用が便利であるという長所があるが、これも携帯用電話機などのような小型電子機器に適用することには多くの困難がある。

本発明は、入力が容易であり、構造が簡素である入力装置を提供する。

本発明の一実施形態による入力装置は、貫通孔を備えるケースと、貫通孔を介して外部に露出され、平面上で任意の方向に移動できるセンタキーと、ケースに固定されセンタキーを支持するし、センタキーが貫通孔の中心から離脱する場合、弾性力によりセンタキーを中心に復帰させる操作部材と、センタキーとともに平面上で移動するマグネットと、マグネットの移動を検出する検出素子と、を含む。

本発明による入力装置の多くの実施例は、次のような特徴を一つまたはその以上含むことができる。例えば、ケースは、貫通孔の形成されたカバー及びカバーと結合するベースからなり、カバーはベースに対して上下方向にすきまを有し、ベースに固定されて一面にはカバーにより加圧される少なくとも一つのドームボタンが位置する印刷回路基板を含むことができる。そして、操作部材はベースに固定されて中央にホールの形成された支持部と、ホールの内部で移動しセンタキーと結合する操作部とを含み、操作部は弾性力を有する複数個のアームにより支持部に繋がることができる。また、アームは支持部の所定位置から分岐して操作部の外周面に結合することもできる。

操作部はディスク形状を有し、アームは支持部から一対が分岐し操作部の外周面に接線方向に結合することができ、アームは支持部から一定間隔で分岐され操作部を支持する少なくとも三つのアームを含むことができる。そして、支持部材の操作部、支持部及びアームは一体に形成されてもよく、弾性ゴムを用いてプレス工程により形成されることが好ましい。

操作部の一面にはマグネット挿入部が突出されており、マグネット挿入部の内部にはマグネットが挿入されるし、マグネット挿入部の外周面にはセンタキーが挿入されることもできる。操作部材の底面にはドームボタンと接する加圧突起が下向突出されており、カバーの上面には加圧突起の位置に対応するサイドキーが形成されていて、さらに印刷回路基板の中央には中央ドームボタンが追加に備わり、中央ドームボタンはセンタキーにより加圧されることができる。

検出素子は印刷回路基板の底面に付着されて、ベースは検出素子が挿入される素子挿入溝を有することができる。また、ベースはその内部に複数個の固定突起を有し、操作部材には固定突起が挿入される固定ホールが形成されることができる。ベースはその内部に複数個の固定突起を有し、印刷回路基板には固定突起に挿入される固定ホールが形成されることができる。

本発明は、入力が容易であり、構造が簡素である入力装置を提供することができる。

以下、本発明による入力装置の実施例を添付図面を参照して詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一であるか対応する構成要素は同一な図面番号を付与し、これに対する重複される説明は略する。

図１を参照すると、本発明の一実施例による入力装置１０は、カバー１９及びベース４７からなる円筒状ケースを有し、中央には使用者により任意の水平方向に移動するセンタキー１１を含む。ここで、水平方向とは、カバー１９の上面と実質的に平行な面を意味する。そして、カバー１９の周りには一定間隔でサイドキー２１が形成されているが、使用者がサイドキー２１を加圧すると、カバー１９の裏面に備わっているドームボタン（図２の４３参照）が押さえられて一定した機能が遂行される。そして、センタキー１１を押してドームボタン（図２の４３参照）を追加で加圧することもできる。

このように、本実施例による入力装置１０は、携帯用電話機（図示せず）などに装着されて、センタキー１１の移動方向に応じて携帯用電話機の液晶表示装置（図示せず）のポインタ（ｐｏｉｎｔｅｒ）またはカーソル（ｃｕｒｓｏｒ）が任意の方向に移動できるようになる。そして、センタキー１１及びサイドキー２１の加圧によっても入力装置を操作できるので、多様な入力方法を具現することができる。

入力装置１０の内部には、ドームボタンなどが実装される印刷回路基板（図２の３９参照）が備わっており、印刷回路基板は外部の制御装置（図示せず）などに繋がっていて信号を送受信するリード線４２が入力装置１０の外部に突出されている。

図２を参照すると、本発明の一実施例による入力装置１０は、ケースを形成するカバー１９及び、ベース４７の内部に感知素子５７、印刷回路基板３９、操作部材２７、マグネット１７、そしてセンタキー１１が順次に位置する。本実施例による入力装置１０は、センタキー１１が任意の水平方向に移動することができ、これに連動してマグネット１７が移動する。マグネット１７の移動は感知素子５７により感知されて、カーソルまたはポインタなどを移動させる信号が生成される。そして、センタキー１１が元の位置から移動した後、操作部材２７の弾性力によりセンタキーが元の位置に復帰することになる。

操作部材２７は、弾性ゴムなどを用いてプレス工程で一体に製作され、センタキー１１が結合してともに移動する操作部２９がアーム３３により連結されて任意の方向に移動した後、弾性力により原状復帰することができる。よって、本実施例による入力装置１０は、センタキー１１が平面上で任意の方向に移動しても操作部材２７により原状復帰することができるので、操作が容易である。また、操作部材２７が一つの部材として形成されてその厚さが薄いので、入力装置の製作が容易く、厚さも減らすことができるという特徴がある。

カバー１９は、ベース４７と結合して入力装置１０のケースを形成する。カバー１９は中央に貫通孔２３の形成されたドーナツ形状を有し、貫通孔２３の周りに沿って一定間隔でサイドキー２１が備えられている。そして、カバー１９の周りには複数個の係止突起２５が下向突出され、係止突起２５はベース４７のカバー固定溝５５に挿入される。カバー１９は、内部の部品を保護するだけではなく、ベース４７に対して上下方向に一定間隔のすきまを有するので使用者はサイドキー２１を押すことでサイドドームボタン４５を加圧することができる。

カバー１９の中央に形成された貫通孔２３を通してセンタキー１１のヘッド部１３が外部に露出される。貫通孔２３の直径はヘッド部１３の直径より大きいのでヘッド部１３が貫通孔２３の内部で任意の方向に水平移動することができる。センタキー１１に外力が加えられない場合、センタキー１１は貫通孔２３の中央に位置し（図４ａ参照）、外力が加えられた後除去されると、操作部材２７の弾性力により貫通孔２３の中心に原状復帰する。図１に示したように、貫通孔２３を通してセンタキー１１のヘッド部１３が外部に露出されるし、貫通孔２３は常にセンタキー１１のヘッド部１３及び胴部１５により閉鎖される。そして、貫通孔２３とセンタキー１１との間には、シリコーンのような緩衝部材（図示せず）が介在されてもよい。

サイドキー２１は、貫通孔２３の周りに沿って９０度の間隔で四つが配置されている。サイドキー２１は、操作部材２７の加圧突起（図３の３６参照）の位置に対応するので、サイドキー２１の加圧により加圧突起３６がサイドドームボタン４５を加圧することになる。

カバー１９の周りに沿って一定間隔で下向突出された係止突起２５は、ベース４７のカバー固定溝５５に係止される（図３参照）。図３に示すように、係止突起２５の一端部はフック（ｈｏｏｋ）形状を有し、カバー固定溝５５に係止されるので、カバー１９は上下方向に一定間隔のすきまができる。

センタキー１１は、カバー１９の貫通孔２３に位置するヘッド部１３及びヘッド部１３の下面に形成された胴部１５を含む。センタキー１１は使用者により任意の水平方向に移動するが、これに連動してマグネット１７が移動するのでセンタキー１１の動きに応ずる入力がなされる。そして、センタキー１１は、使用者により垂直方向に加圧されて下方向に移動しながらセンタドームボタン４３を加圧する。

ヘッド部１３は貫通孔２３の直径より小さい直径のシリンダ形状を有し、裏面にはマグネット挿入部３５の挿入される溝（図示せず）が形成されている。よって、ヘッド部１３は貫通孔２３の内部で任意の方向に移動することができ、移動距離は貫通孔２３とヘッド部１３の直径の差に該当する。ヘッド部１３の中央は、外力が加えられない場合には貫通孔２３の中央に位置する（図４ａ参照）。

胴部１５は、ヘッド部１３の底面に連結され形成されて、円板形状を有する。胴部１５の底面は、図３に示すように操作部材２７の操作部２９の上面と接する。

操作部材２７のマグネット挿入部３５に位置するマグネット１７は、センタキー１１とともに水平方向に移動する。マグネット１７により生成された磁気力線は、感知素子５７により感知された後、これに相応する移動信号が生成される。本実施例による入力装置１０において、図４ａに示すように、センタキー１１が貫通孔２３の中心に位置する場合、マグネット１７の中心とヘッド部１３及び貫通孔２３の中心は一致する。

操作部材２７は、弾性ゴムなどをプレス（ｐｒｅｓｓ）加工して製作され、一体に形成された操作部２９、支持部３１及びアーム３３を備える。操作部材２７は、ベース４７に固定されセンタキー１１と結合されて、センタキー１１が元の位置から離脱する場合、弾性力を提供して貫通孔２３の中心に原状復帰させる。操作部材２７は、プレス加工により容易く製作することができ、その厚さが薄いので入力装置１０の全体の厚みを減らすこともできる。

支持部３１は円板形状を有し、中央のホール３２には操作部２９及びアーム３３が形成されている。支持部３１の周りには９０度の間隔で固定ホール３７が形成されている。ベース４７の固定突起５１が固定ホール３７にそれぞれ挿入されることにより操作部材２７がベース４７に固定される。支持部３１の裏面には加圧突起３６がサイドドームボタン４５の位置に対応して下向突出される。

操作部２９はディスク（ｄｉｓｃ）形状を有し、中央にはマグネット挿入部３５が上向突出されている。マグネット挿入部３５の内部にはマグネット１７の挿入できる溝が形成されている。そして、マグネット挿入部３５の外周面がセンタキー１１の底面に形成された溝に挿入されることにより、センタキー１１と操作部２９が結合されてともに移動することになる。操作部２９の外周面には、その接線方向にアーム３３が付着されている。

アーム３３は、支持部３１のホール３２の内周面から一対が分岐され、操作部２９の外周面に接線方向に沿って付着される。アーム３３は、一対の弾性ロッド（ｒｏｄ）からなり、それぞれのロッドはホール３２の内周面から分岐されて支持部３１の外周面に付着される。アーム３３は、少なくとも三つが備えられて支持部３１及び操作部２９の周りに沿って一定間隔で配置される。アーム３３は、弾性ゴムで製作されるので支持部３１が元の位置（貫通孔２３の中心）から離脱する場合、弾性力を提供して元の位置に原状復帰させる。

そして、アーム３３は一対のロッドからなったので、操作部２９の移動によりアーム３３が収縮されて、操作部２９の移動を妨げなく、操作部２９のローリング（ｒｏｌｌｉｎｇ）を防止することもできる。アーム３３が一つのロッドからなって操作部２９を支持する場合、直線に配列されたアーム３３を中心軸として支持部３１が回転するローリングが発生し得る。

印刷回路基板３９上には、センタドームボタン４３及びサイドドームボタン４５がそれぞれ実装されている。センタドームボタン４３は、センタキー１１により加圧され、サイドドームボタン４５は操作部材２７の裏面に形成された加圧突起（図３の３６）により加圧される。印刷回路基板３９は、外部の制御装置に連結されて検出素子５７及びドームボタン４３と４５により生成される入力信号を用いて情報を入力することができる。印刷回路基板３９の下面には、図３に示したように、検出素子５７が付着される。

印刷回路基板３９には、ベース４７の基板固定突起４８が挿入される固定ホール４１が形成されており、印刷回路基板３９がベース４７に対して固定される。

検出素子５７は、印刷回路基板３９の底面に付着され固定されるし、センタキー１１とともに移動するマグネット１７の移動を感知する。検出素子５７としては、ホール（ｈａｌｌ）ＩＣまたはＭＲ（ＧＭＲ）センサなどが用いられる。

ホールＩＣは、マグネット１７により生成される磁気力線に対応する起電力を発生して、印刷回路基板３９を介して外部の制御装置（図示せず）に伝達する。ＭＲセンサまたはＧＭＲセンサは、磁界の変化に応じて抵抗値が変化する素子であって、固体中のキャリアの進路が電子力により曲がって長くなることにより抵抗が変化する性質を用いる。ＭＲセンサ、またはＧＭＲセンサは、大きさが小さくて、信号レベルが大きいし、また、敏感度が優れて低磁界で運用することができ、温度安定性（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ）が優れるという長所がある。

ベース４７は、カバー１９と結合してケースを形成し、中央には素子挿入孔４９が形成されている。素子挿入孔４９には、検出素子５７が挿入され固定される。ベース４７の内部には、操作部材２７の固定ホール３７に挿入されて操作部材２７を固定する固定突起５１、及び印刷回路基板３９の固定ホール４１に挿入されて印刷回路基板３９を固定する固定突起４８が形成されている。そして、ベース４７の一側には印刷回路基板３９のリード線４２を延長できる溝５３が形成されている。また、ベース４７の周りにはカバー１９の係止突起２５が係止されるカバー固定溝５５が形成されている。

以下では、図３ないし図４ａ及び図４ｂを参照して、本発明の実施例による入力装置１０の作動に対して説明する。

図３を参照すると、カバー１９の貫通孔２３の内周面とセンタキー１１のヘッド部１３の外周面の間には一定した間隔が形成されている。よって、センタキー１１は貫通孔２３の内部で任意の方向に動くことができる。そして、センタキー１１の胴部１５は、カバー１９の下面と常に接した状態で移動するので、センタキー１１の離脱が防止される。また、センタキー１１は操作部材２７の下面に形成された加圧突起３６及びドームボタン４３と４５などにより支持される。

操作部材２７の操作部２９と、センタキー１１のヘッド部１３との間にはマグネット１７が挿入されている。よって、センタキー１１、マグネット１７及び操作部２９は使用者の操作により一体に移動することになる。そして、操作部２９は、図４ａに示すように、複数個のアーム３３により支持されて貫通孔２３の中央に位置する。使用者がセンタキー１１を任意の方向（図４ｂでは左側方向）に移動する場合、図４ｂに示すように、移動する方向に位置するアーム３３は収縮するし、反対側に位置するアーム３３は引張されて操作部２９に弾性力を提供する。本実施例によるアーム３３は、操作部２９外周面に対して接線方向に結合するので、操作部２９が任意の方向に移動してもその移動を妨げない。

そして、操作部２９の移動に応じてマグネット１７が移動すると、検出素子５７がこれを認識するので操作部２９の移動方向に対応する入力信号が生成される。そして、使用者がセンタキー１１を押すと、操作部２９の裏面に形成されている加圧突起３６がセンタドームボタン４３を加圧した後、ドームボタン４３の弾性力により原状復帰する。また、使用者がサイドキー２１の一側を押すと、カバー１９が傾いて加圧突起３６がサイドドームボタン４５を加圧して機能が遂行された後、ドームボタンの弾性力により原状復帰する。

以上のように、本実施例による入力装置１０は、センタキー１１が任意の方向に移動することができ、センタキー１１及びサイドキー２１も別途の機能をするので入力が便利である。そして、プレス工程で一体に形成できる操作部材２７を用いるので入力装置１０の厚さも減らすことができる。また、本実施例による入力装置１０は、操作部２９を弾性的に支持するアーム３３が操作部２９の外周面に接線方向に結合され、操作部２９の移動を妨げないので使用感が優れる。

以上で、本発明の実施例を説明したが、本発明の多様な変更例と修正例も本発明の技術的思想を具現する限り、本発明の範囲に属するものとして解釈されるべきである。

本発明の一実施例による入力装置の結合された状態を示す斜視図である。 本発明の一実施例による入力装置の分解された状態を示す斜視図である。 図１のＩ-Ｉ'線による入力装置の断面図である。 本発明の一実施例による入力装置において、センタキーが貫通孔の中央に位置する状態を示す概略図である。 本発明の一実施例による入力装置において、センタキーが貫通孔の中央から偏心された状態を示す概略図である。

符号の説明

１０ 入力装置
１１ センタキー
１３ ヘッド部
１５ 胴部
１７ マグネット
１９ カバー
２１ サイドキー
２３ 貫通孔
２５ 係止突起
２７ 操作部材
２９ 操作部
３１ 支持部
３２ ホール
３３ アーム
３５ マグネット挿入部
３６ 加圧突起
３７ 固定ホール
３９ 印刷回路基板
４１ 固定ホール
４２ リード線
４３ センタドームボタン
４５ サイドドームボタン
４７ ベース
４８、５１ 固定突起
４９ 素子挿入孔
５３ 溝
５５ カバー固定溝
５７ 検出素子

Claims (11)

1. 貫通孔の形成されたカバーと、
   前記カバーに対して上下方向に離隔できるように結合するベースと、
   前記貫通孔を通して外部に露出され、平面上で任意の方向に移動できるセンタキーと、
   前記ベースに固定され、前記センタキーを支持し、前記センタキーが前記貫通孔の中心から離脱する場合、弾性力により前記センタキーを前記中心に復帰させる操作部材と、
   前記センタキーとともに平面上で移動するマグネットと、
   前記ベースに固定され、一面には前記カバーにより加圧される少なくとも一つのドームボタンが位置する印刷回路基板と、
   前記マグネットの移動を検出する検出素子と、を含み、
   前記操作部材は、中央にホールが形成された支持部と前記ホールの内部で移動し前記センタキーと結合する操作部を含み、
   前記支持部の内周面からＶ状になるように一対が分岐され、前記操作部の外周面に接線方向に沿って付着される少なくとも３対のアームにより前記操作部は前記支持部と連結されることを特徴とする入力装置。
2. 前記操作部は、ディスク形状を有し、
   前記アームは、前記支持部から一対が分岐し、前記操作部の外周面に接線方向に結合する請求項１に記載の入力装置。
3. 前記操作部、前記支持部及び前記アームは、一体に形成される請求項１に記載の入力装置。
4. 前記操作部材は、弾性ゴムからなる請求項３に記載の入力装置。
5. 前記操作部の一面には、マグネット挿入部が突出されていて、
   前記マグネット挿入部の内部には、前記マグネットが挿入され、
   前記マグネット挿入部の外周面が、前記センタキーに挿入される請求項１に記載の入力装置。
6. 前記操作部材の底面には、前記ドームボタンと接する加圧突起が下向突出されており、
   前記カバーの上面には、前記加圧突起の位置に対応するサイドキーが形成されている請求項１に記載の入力装置。
7. 前記印刷回路基板の中央には、中央ドームボタンが追加で備えられており、
   前記中央ドームボタンは、前記センタキーにより加圧される請求項１に記載の入力装置。
8. 前記検出素子は、前記印刷回路基板の底面に付着される請求項１に記載の入力装置。
9. 前記ベースは、前記検出素子が挿入される素子挿入溝を有する請求項１に記載の入力装置。
10. 前記ベースは、その内部に複数個の固定突起を有し、
    前記操作部材には、前記固定突起が挿入される固定ホールが形成された請求項１に記載の入力装置。
11. 前記ベースは、その内部に複数個の固定突起を有し、
    前記印刷回路基板には、前記固定突起に挿入される固定ホールが形成された請求項１に記載の入力装置。

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