JP4500829B2 - 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）を動かす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、構造が簡単であって、厚みを減らすことができ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、貫通孔を通じて外部に露出され、平面上で任意の方向に移動可能なセンタキーと、外周面がＮ極およびＳ極の一つとなり、内周面がＮ極およびＳ極の他方となるように着磁され、センタキーと結合してともに移動する第１マグネットと、内周面が、第１マグネットの外周面と同一な極になるように着磁され、ケースに固定された第２マグネットと、第１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、第１マグネットと第２マグネットは、ケースに固定されセンタキーを支持する支持部材の一面に位置することができる。また、前記第１マグネットは、内周面がＮ極およびＳ極の一つに、外周面が前記Ｎ極およびＳ極の他方となるように着磁されたリング形状を有し、前記第２マグネットは、前記第１マグネットの外周面の径より大きい径の内周面を有し、前記第２マグネットの内周面が、前記第１マグネットの外周面と同一な極になるように着磁されたリング形状であってもよい。

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を含み、カバーはベースに対して上下方向に隙間があり、ベースは、カバーを押すと加圧される少なくとも一つのドームボタンが実装された印刷回路基板を固定されてもよい。

センタキーは、貫通孔を通して外部に露出されるヘッド部と、ヘッド部に繋がって形成され、貫通孔より大きい径を有する胴部と、胴部の下面から突出され、第１マグネットと結合するマグネット結合部と、を含むことができる。そして、カバーは、その内周面に第２マグネットが固定されて、第２マグネットの一面は支持部材に接することができる。支持部材の底面にはドームボタンに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ることができる。

印刷回路基板の中央にはセンタドームボタンが備えられており、センタドームボタンは支持部材の底面に形成された加圧突起により作動することができ、検出素子は印刷回路基板の底面に付着されることができる。そして、ベースには検出素子が挿入される素子挿入溝が形成されてもよく、ベースはその内部に複数個の固定突起を有して、支持部材には固定突起が挿入される固定ホールが形成されてもよいし、また、印刷回路基板にも固定突起が挿入される固定ホールが形成されてもよい。

ケースは、貫通孔を有するカバー及びカバーと結合するベースを含むが、カバーにはベースに対して上下方向に隙間があり、前記ベースは、カバーを押すと加圧されるセンタドームボタン及びサイドドームボタンを実装された印刷回路基板を固定され、センタキーの裏面にはセンタドームボタンを加圧する加圧突起が形成されており、カバーの裏面には、サイドドームボタンを加圧する加圧突起がサイドドームボタンに対応して形成されることができる。そして、センタドームボタンは、一定した高さを有する平坦面を有してもよい。

本発明は、入力が容易であり、構造が簡単であって、厚みを減らすことができ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について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を含む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が形成されていて、使用者がサイドキー２１を加圧すると、カバー１９の裏面に備えられているドームボタン（図２の４５参照）が押さ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）が含まれており、印刷回路基板には外部の制御装置（図示せず）などと連結されて信号を送受信するリード線４２があり、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を含み、内部には検出素子５７、印刷回路基板３９、支持部材２７、第１マグネット１７及び第２マグネット１８、そして、センタキー１１が位置する。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可能であり、これに連動して第１マグネット１７が移動する。第１マグネット１７の移動は検出素子５７により検出されて、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すると、支持部材２７の弾性力により元の位置に復帰することになる。

センタキー１１の周りにはリング形状の第１マグネット１７が挿入されており、カバー１９にはリング形状の第２マグネット１８が固定されている。図３に示すように、第１マグネット１７の外周面及び第２マグネット１８の内周面は対向しており、同一な極が着磁されている。よって、センタキー１１が任意の方向に移動して貫通孔２３の中心から一定程度偏心されると、第１マグネット１７及び第２マグネット１８の間に発生する斥力（ｒｅｐｕｌｓｉｖｅｆｏｒｃｅ）により第１マグネット１７及びセンタキー１１を貫通孔２３の中心に移動させる力が発生する。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第１マグネット１７及び第２マグネット１８の間に発生する斥力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、第１マグネット１７及び第２マグネット１８の厚みを減らすことができるので、入力装置の製作が容易だけでなく、入力装置全体の厚みを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が下向突出されており、係止突起２５はベース４７のカバー固定溝５５に挿入される。また、カバーの内周面には第２マグネット１８が固定される。カバー１９は、内部の部品を保護するだけでなく、ベース４７に対して上下方向に一定間隔の隙間があるので使用者はサイドキー２１を押して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の直径はセンタキー１１のヘッド部１３の直径より大きいので、ヘッド部１３が貫通孔２３の内部で水平移動することができる。センタキー１１に外力がかからない場合、センタキー１１は貫通孔２３の中央に位置し（図４ａ参照）、外力がかかった後除去されると、第１マグネット１７及び第２マグネット１８の間に発生する斥力により貫通孔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が外部に露出されており、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。また、貫通孔２３とセンタキー１１との間に、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４個が配置されている。サイドキー２１は、支持部材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隙間がある。

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、そして、胴部１５の下面から突出されたマグネット結合部１４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、これに連動して第１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上下方向に移動しながら、支持部材２７の下面に形成された加圧突起３６が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する。ヘッド部１３の上面が使用者により加圧される場合、その移動距離は貫通孔２３とヘッド部１３の直径の差に該当する。ヘッド部１３の中心は、外力がかからない場合には貫通孔２３の中心に位置する（図４ａ参照）。

胴部１５は、ヘッド部１３の底面に繋がって形成されるし、円板形状を有する。胴部１５の底面は、図３に示すように支持部材２７の上面に接する。

マグネット結合部１４は胴部１５の下面から下向突出されるし、一定の直径のシリンダ形状を有する。マグネット結合部１４の下面は、図３に示すように、支持部材２７の上面に接するので、センタキー１１が一定した高さを維持することができる。また、マグネット結合部１４には第１マグネット１７が挿入され固定される。よって、第１マグネット１７は、センタキー１１と同一な方向に水平移動する。

第１マグネット１７は、リング形状を有し、外周面及び内周面にＮ極及びＳ極がそれぞれ着磁されている。マグネット１７により生成された磁気力線は、検出素子５７により検出された後、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は、センタキー１１が図４ａに示すように貫通孔２３の中心に位置する場合、第１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。

そして、第１マグネット１７の外周面及び第２マグネット１８の内周面には同一な極（図３ではＮ極）が対向されるように着磁されている。よって、第１マグネット１７及び第２マグネット１８の間には斥力が作用する。また、第１マグネット１７及び第２マグネット１８はそれぞれリング形状を有するので、第１マグネット１７の外周面には斥力が均一に作用し、これにより外力がかからない場合には第１マグネット１７が第２マグネット１８の中心に位置する（図４ａ参照）。

第２マグネット１８は、カバー１９の内周面に挿入され固定されるし、その外周面と内周面には、Ｎ極及びＳ極がそれぞれ着磁されている。上述したように、第２マグネット１８の内周面には、第１マグネット１７の外周面と同一な極が着磁されている。そして、第２マグネット１８の下面は支持部材２７に接しているので、第１マグネット１７及び第２マグネット１８は実質的に同一な平面上に位置する（図３参照）。

支持部材２７は、ベース４７に固定され、センタキー１１、第１マグネット１７及び第２マグネット１８が一定した高さを有するように支持する。支持部材２７にはホール３２が形成されており、ホール３２を通して第１マグネット１７及び第２マグネット１８により発生する磁気力線が検出素子５７に容易に流入されることができる。

支持部材２７の下面には、センタドームボタン４３及びサイドドームボタン４５にそれぞれ対応して加圧突起３６が下向突出されている。加圧突起３６の一端部は、図３に示すように、センタドームボタン４３及びサイドドームボタン４５にそれぞれ接する。そして、支持部材２７はベース４７に固定されるので、 外力がかからない場合、支持部材２７は常に一定した高さを維持することができ、また、これにより第１マグネット１７及びセンタキー１１も一定した高さを維持することができる。

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が押されることにより加圧されるし、サイドドームボタン４５はサイドキー２１が押されることにより加圧される。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、センタドームボタン４３およびサイドドームボタン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の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の底面に付着されて固定されており、センタキー１１とともに移動する第１マグネット１７の移動を検出する。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、第１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、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、固体中のキーャリア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利用する。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にて運用することができ、温度安定性（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）も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、支持部材２７の固定ホール３７に挿入されて支持部材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を延長することができる溝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の外周面と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は支持部材２７の下面に形成された加圧突起３６、センタドームボタン４３およびサイドドームボタン４５などにより支持される。

センタキー１１のマグネット結合部１４には、第１マグネット１７が挿入されている。よって、センタキー１１及び第１マグネット１７は使用者の操作により一体に移動することになる。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、第１マグネット１７及び第２マグネット１８の間の力のバランスが崩れてセンタキー１１の移動方向に対して反対方向の力が作用する。よって、外力がかからない場合、第１マグネット１７及び第２マグネット１８の間に発生する斥力によりセンタキー１１の中心と貫通孔２３の中心は概して一致する。

第１マグネット１７が移動すると、検出素子５７に入力される磁場に変化が生じ、検出素子５７がこのような変化を認識してセンタキー１１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、支持部材２７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、薄型化が可能な第１マグネット１７及び第２マグネット１８を用いてセンタキー１１に復元力を提供するので、入力装置１０の厚みも減らすことができる。

図５は、本発明の別の実施例による入力装置の断面図である。

図５に示す入力装置６０は、支持部材２７及び加圧突起３６がセンタキー１１及びカバー１９と一体に形成されることを除けば、図１ないし図４ｂに示した入力装置１０とその構成がほとんど同様である。よって、以下では本実施例による入力装置６０の相違点を中心として説明する。

センタキー１１の下面には加圧突起３６が形成されており、加圧突起３６は印刷回路基板３９の中央に形成されているセンタドームボタン４３に接している。よって、センタキー１１を押すと、その裏面に形成されている加圧突起３６が直接センタドームボタン４３を加圧する。そして、サイドドームボタン４５は、カバー１９に形成されている加圧突起３６の端部に接しており、カバー１９を押すと加圧突起３６がサイドドームボタン４５を直接加圧して機能を遂行する。

センタドームボタン４３には、サイドドームボタン４５に比して一定した高さを有する平坦面４４が形成されているが、これは、センタキー１１が移動しながら加圧突起３６とセンタドームボタン４３とを接触させて、センタキー１１の高さを一定に維持するためである。勿論、センタキー１１に対する外力が除去されれば、第１マグネット１７及び第２マグネット１８の間に作用する斥力によりセンタキー１１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の中央に位置することになる。カバー１９の裏面に形成された加圧突起３６は、カバー１９と一体に形成されてもよく、サイドドームボタン４５に対応して９０度の間隔で四つ形成されている。

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。 本発明の別の実施例による入力装置の断面図である。

符号の説明

１０、６０ 入力装置
１１ センタキー
１３ ヘッド部
１４ マグネット結合部
１５ 胴部
１７ 第１マグネット
１８ 第２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 支持部材
３２ ホール
３５ マグネット結合部
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 (14)

1. 貫通孔を備えるケースと、
   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可能なセンタキーと、
   外周面がＮ極およびＳ極の一つとなり、内周面が前記Ｎ極およびＳ極の他方となるように着磁され、前記センタキーと結合してともに移動する第１マグネットと、
   内周面が、前記第１マグネットの外周面と同一な極になるように着磁され、前記ケースに固定された第２マグネットと、
   前記第１マグネットの移動を検出する検出素子と、
   を含む入力装置。
2. 前記ケースに固定されて、前記センタキーを支持する支持部材を含み、
   前記第１マグネットと前記第２マグネットは、それぞれ前記支持部材の一面に位置する請求項１に記載の入力装置。
3. 前記第１マグネットは、内周面がＮ極およびＳ極の一つに、外周面が前記Ｎ極およびＳ極の他方となるように着磁されたリング形状を有し、
   前記第２マグネットは、前記第１マグネットの外周面の径より大きい径の内周面を有し、前記第２マグネットの内周面が、前記第１マグネットの外周面と同一な極になるように着磁されたリング形状を有する請求項２に記載の入力装置。
4. 前記ケースは、前記貫通孔が形成されているカバー及び前記カバーと結合するベースを含み、
   前記カバーは前記ベースに対して上下方向に隙間があり、
   前記ベースは、前記カバーを押すと加圧される少なくとも一つのドームボタンが実装された印刷回路基板を固定される
   請求項２ないし３のいずれか一項に記載の入力装置。
5. 前記センタキーは、前記貫通孔を通して外部に露出されるヘッド部と、
   前記ヘッド部に繋がって形成され、前記貫通孔より大きい径を有する胴部と、
   前記胴部の下面から突出され、前記第１マグネットと結合するマグネット結合部を含む請求項４に記載の入力装置。
6. 前記カバーは、その内周面に前記第２マグネットが固定されており、
   前記第２マグネットの一面は、前記支持部材に接する請求項５に記載の入力装置。
7. 前記支持部材の底面には、前記ドームボタンに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４に記載の入力装置。
8. 前記印刷回路基板の中央には、センタドームボタンが備えられており、
   前記センタドームボタンは、前記支持部材の底面に形成された加圧突起により作動する請求項４に記載の入力装置。
9. 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４に記載の入力装置。
10. 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９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、
    前記支持部材には、前記固定突起が挿入される固定ホールが形成される請求項４に記載の入力装置。
12. 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、前記固定突起が挿入される固定ホールが形成される請求項４に記載の入力装置。
13. 前記ケースは、前記貫通孔の形成されているカバー及び前記カバーと結合するベースを含み、
    前記カバーは前記ベースに対して上下方向に隙間があり、
    前記ベースは、前記カバーを押すと加圧されるセンタドームボタン及びサイドドームボタンを実装された印刷回路基板を固定され、
    前記センタキーの裏面には、前記センタドームボタンを加圧する加圧突起が形成されており、
    前記カバーの裏面には、前記サイドドームボタンを加圧する加圧突起が前記サイドドームボタンに対応して形成される請求項１に記載の入力装置。
14. 前記センタドームボタンは、一定した高さの平坦面を有する請求項１３に記載の入力装置。

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