JP4721915B2 - スライド入力装置用操作部材およびスライド入力装置 - Google Patents

Description

この発明は、ゲーム機器用操作端末、オーディオ装置、携帯電話機、デジタルカメラ、ＰＤＡ、カーナビゲーション装置などの各種電気・電子機器のスライド入力操作に使用するスライド入力装置用の操作部材と、それを用いたスライド入力装置に関する。

ゲームコントローラや携帯電話機などの電子機器では、無操作状態における原位置から、２方向（線方向）または４方向、さらには３６０°方向（面方向）に操作ボタンを押圧し、押圧荷重を解けば原位置に復帰するスライド入力装置用の操作部材と、それを用いたスライド入力装置が知られている。

例えば、特開２００４−３４２４２８（特許文献１）に記載された入力装置は、図１１にその概略図を示すように、操作ツマミＡ（操作部）と、この操作ツマミＡの両側に位置しゴム状弾性を有するＵ字型のヒンジ部Ｂと、スイッチＣとを有し、水平な第１の方向Ｘや第１の方向Ｘと反対方向である第２の方向Ｙに押圧操作すると、ヒンジ部Ｂが弾性変形して操作ツマミＡがスライド移動する。操作ツマミＡに対する押圧荷重を解けば原位置に復帰する。そして、第１の方向Ｘにスライドさせた位置、第２の方向Ｙにスライドさせた位置、そしてスライドさせない原位置の３箇所で操作ツマミＡを押下してスイッチ入力を行うことができるものである。また、特開２００２−２８７８９３（特許文献２）に記載された入力装置は、一方向（円弧方向）に操作部を移動させることができ、その移動量に対応するスライドボリュームの抵抗値をアナログ値で得ることができる入力スイッチである。
特開２００４−３４２４２８ 特開２００２−２８７８９３

しかしながら、特許文献１記載の入力装置では、ヒンジ部ＢがＵ字型をなし、スライド操作方向に対する垂直方向に突き出しているため、スライド移動方向に対する垂直方向でのスイッチ装置の薄型化を図りにくい。また、特許文献２記載の入力装置では、組み立てが困難で、部品点数が多く、また薄型化を図りにくい。

さらに、特許文献１や特許文献２記載の入力装置では、スライド操作方向を上下方向として機器に組み付けると、上側に操作部を押し出す操作は、下側へ操作部を押し戻す操作に比べて力を入れにくく、指先に負担がかかる。また、これらの特許文献に記載された入力装置は、中心位置から左右対称にスライド移動し、スライド荷重も左右で相違するものではない。そのため、スライド方向の相違による異方性を付与することができない。

そこで、本発明は簡単な構造で、スライド移動方向に対する垂直方向でのスイッチ装置の薄型化が可能なスライド入力装置用操作部材を得ることを目的とする。また、本発明はスライド方向における操作荷重の異方性を有するスライド入力装置用操作部材を得ることを別の目的とする。加えて、本発明は上記スライド入力装置用操作部材を用いるスライド入力装置を得ることを目的とする。

本発明は、機器に取付ける固定部と、一軸方向にスライド可能な操作部と、固定部と操作部とを梁状に繋ぐ弾性変形可能な連結部と、を有するスライド入力装置用操作部材を提供する。

機器に取付ける固定部と、一軸方向にスライド可能な操作部と、固定部と操作部とを梁状に繋ぐ弾性変形可能な連結部と、を有するスライド入力装置用操作部材であるため、構造が簡単で、軽い操作荷重での入力操作を実現できる。また、固定部と操作部とを梁状に繋ぐ連結部を有するため、スイッチ装置の薄型化を実現できる。そして、部品点数が少なく、組み立てが容易であるため、コストメリットに優れたスライド入力装置用操作部材を実現できる。なお、一軸方向には直線に沿う方向だけでなく円弧に沿う方向なども含まれるものとする。

そして、連結部を操作部のスライド移動方向と非直交方向に配置して設けるものとすることができる。連結部を操作部のスライド移動方向と非直交方向に配置して設けるため、一方側へのスライド操作と他方側へのスライド操作について操作荷重に異方性のあるスライド入力装置用操作部材を実現できる。

さらに、連結部を、操作部の原位置を中心とするスライド移動方向における一方側と他方側の各々に少なくとも１つ設けるものとすることができる。連結部を、操作部の原位置を中心とするスライド移動方向における一方側と他方側の各々に少なくとも１つ設けるため、操作部の保持力を高めることができる。また、一方側へのスライド操作と他方側へのスライド操作を異方性のあるスライド入力装置用操作部材を実現できる。

また、少なくとも２以上の連結部の太さが異なるものとすることができる。少なくとも２以上の連結部の太さが異なるため、一方側へのスライド操作時の操作荷重と、他方側へのスライド操作時の操作荷重を異なるものとすることができる。そのため、操作方向によって異方性のあるスライド入力装置用操作部材を実現できる。

あるいは、操作部の原位置を中心とするスライド移動方向における一方側と他方側における連結部の本数が異なるものとすることができる。操作部の原位置を中心とするスライド移動方向における一方側と他方側における連結部の本数が異なるため、一方側へのスライド操作時の操作荷重と、他方側へのスライド操作時の操作荷重を異なるものとすることができる。そして、操作方向によって異方性のあるスライド入力装置用操作部材を実現できる。

本発明はさらに、これらのスライド入力装置用操作部材と、スライド入力装置用操作部材の操作部のスライド操作量を検知するスライド操作量検出手段とを備えるスライド入力装置を提供する。上記スライド入力装置用操作部材と、操作部のスライド操作量を検知するスライド操作量検出手段とを備えたため、上記スライド入力装置用操作部材を用いたスライド入力装置を得ることができる。

そして、スライド操作量検出手段は、磁石とホール素子との組み合わせとすることができる。上記スライド入力装置用操作部材と、磁石、ホール素子とを組み合わせたため、簡単な構造で安価かつ薄型化が可能であって、スライド操作量に応じたアナログ信号を出力するスライド入力装置とすることができる。

また、上記スライド入力装置用操作部材とメンブレンスイッチとを有するスライド入力装置とすることもできる。上記スライド入力装置用操作部材と、メンブレンスイッチとを組み合わせたため、簡単な構造で安価かつ薄型化が可能であって、スライド操作量によって変化する信号を出力するスライド入力装置を実現することができる。

本発明のスライド入力装置用操作部材とそれを用いたスライド入力装置によれば、簡単な構造で、スライド移動方向に対する垂直方向での薄型化が可能であり、また安価である。

また、本発明のスライド入力装置用操作部材とそれを用いたスライド入力装置によれば、一方側と他方側とで線対称でない操作荷重を与えるため、スライド移動方向に異方性を持たせることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態において原材料や製造方法などが同一の場合は重複説明を省略する。

第１実施形態〔図１〜図３〕； 図１で示すように、第１実施形態におけるスライド入力装置用操作部材としてのスライドキー１１を、マウス１に用いる例について説明する。このマウス１には、ハウジング２の表面に左クリックボタン３と右クリックボタン４が設けられるとともに、スライドキー１１が内蔵されている。また、ハウジング２の前部には、ハウジング２に内蔵された回路基板（図示せず）とコンピュータとの接続を行うケーブル５が延設されている。

ハウジング２に内蔵されているスライドキー１１は、図２に示すように、ハウジング２の外部に現れる操作部としての頂部１２と、頂部１２を載置してスライド移動する基体部１３と、ハウジング２に固定する固定部としてのフレーム１４と、基体部１３とフレーム１４とを繋ぎ基体部１３のスライド移動を可能とする２本の連結部１５とを備えている。

２本の連結部１５は、それぞれ一方端が基体部１３に、他方端がフレーム１４に結合している第１連結部１５ａと第２連結部１５ｂからなり、両連結部１５は、基体部１３側端部１５ｄとフレーム１４側端部１５ｅを結ぶ直線に対して垂直な断面の大きさ、即ち太さがそれぞれ異なっている。そして、両連結部１５は、互いに「ハ」字状に向かい合って配置している。図２において、両連結部１５は角柱形状に形成されているが円柱状などの断面形状とすることもできる。

また、基体部１３には、図３で示すように、磁石１６が組み込まれている。また、ハウジング２に内蔵されている基板８には、この磁石１６の移動量を検出するホール素子９が基体部１３のスライド方向の両側に設けられている。さらに、基体部１３の下部には押し子１７が設けられるとともに、頂部１２の無操作状態（原位置）における押し子１７の下方には、皿バネ１０が設けられ、頂部１２の押し下げ操作によってスイッチ入力を行うことができるようになっている。こうして、磁石１６を含むスライドキー１１と、スライド操作量検出手段となるホール素子９と、皿バネ１０や接点入力部、回路が設けられた基板８とで、押し下げによるスイッチ入力も可能なスライド入力装置を形成している。磁石１６の大きさはホール素子で磁束密度を感知できるよう、その厚みは０．５ｍｍ以上が好ましい。また、ホール素子９が磁力を検知するため、基板８から磁石１６までの高さは１．０ｍｍ以下であることが好ましい。

頂部１２、基体部１３（押し子１７を含む）、フレーム１４、連結部１５は、製造コストを考えると一体成形することが好ましい。しかし、頂部１２に対する押圧で連結部１５が変形し頂部がスライド移動するため、少なくとも連結部１５は弾性変形する必要があり、特に可撓性を有することが好ましい。そこで、材料としてはゴム状弾性体である合成ゴムや熱可塑性エラストマーを用いることが好ましく、なかでもシリコーンゴムを用いることは、永久歪みが小さく弾性があるためより好ましい。但し、頂部１２の触感や基体部１３のすべり性などへの要求から、特に頂部１２や押し子１７には硬質樹脂を用いることもでき、ゴム状弾性体と硬質樹脂とを接着剤などで結合してスライドキー１１を製造することもできる。硬質樹脂としては、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、スチレン系、ポリエチレンテレフタレート系、ポリカーボネート系等の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または紫外線硬化型樹脂を用いることができる。

次にこのスライドキー１１とスライド入力装置の作用効果について説明する。

スライドキー１１は、図２における左右方向に頂部１２を押圧操作すると、連結部１５が変形して頂部１２がスライド移動する。基体部１３には磁石１６を有するため、頂部１２のスライド移動とともに磁石１６も移動する。ホール素子９は、磁界を検出しその大きさに比例したアナログ信号を出力するので、磁石１６の移動に基づく磁束密度の変化をホール素子９で検出し、頂部１２のスライド操作量に応じたアナログ信号を得ることができる。スライド操作量の検出手段は、ここでは磁石１６と磁気式検出手段であるホール素子９を用いているが、発光素子と受光素子とを組み合わせた光学式検出手段、スライドボリュームなどの抵抗式検出手段、または静電容量式検出手段を用いることも可能である。

スライドキー１１は、その頂部１２を図１の上側（図２では右側）や図１の下側（図２では左側）に動かすことができ、その操作量に応じて、例えばコンピュータに接続したディスプレー上のカーソルを上下に動かすことができる。この場合、図１の上側と下側に動かす場合でそれぞれ操作荷重が異なり、上側にスライドさせた時は下側にスライドさせた時よりも軽い操作荷重となる。そのため、カーソルを上に動かす時には下に動かす時よりも指にかかる負担を少なくすることができる。

また、スライドキー１１およびこのスライドキー１１を用いたスライド入力装置によれば、操作部と固定部とをつなぐ連結部と、スライド操作面とが同一面内にあるため、スライド移動方向に対する垂直方向での装置の薄型化が可能である。また、連結部がゴム状弾性体でなるため、簡単に撓ませることができ、操作荷重が軽い。そして、簡単な構造でなり、製造も容易である。

第２実施形態〔図４，図５〕； 本実施形態のスライドキー２１は、図４で示す平面構造をなし、第１実施形態におけるスライドキー１１と比較すると、２つの連結部２５の配置、形状を除き他は同一である。即ち、２つの連結部２５のが角注状である点や、基体部１３側端部２５ｄとフレーム側端部２５ｅとを結ぶ直線がスライド操作方向に直交していない点は、第１実施形態と同じであるが、第１連結部２５ａと第２連結部２５ｂが平行に向かい合っている点や、太い方の第２連結部２５ｂの太さが基体部側端部２５ｄとフレーム側端部２５ｅにわたって均一である点が異なっている。

また、スライドキー２１を備えたスライド入力装置は、位置検出手段として磁石１６とホール素子９の組み合わせの代わりに、メンブレンスイッチ２９を用いている。図５で示すように、メンブレンスイッチ２９は、スペーサ２９ａを挟んで薄いフィルムでなる第１シート２９ｂと第２シート２９ｃとを設け、第１シート２９ｂの第２シートとの対向面に導電部２９ｄを有し、第２シート２９ｃの第１シート２９ｂとの対向面に導電パターン２９ｅを有するものである。頂部２２をやや押込みながらスライド操作することで第１シート２９ｂが撓み、導電部２９ｄが導電パターン２９ｅと接触、導通することで、導通部分を認識して頂部２２の位置を検出するものである。したがって、操作部である頂部２２のスライド幅によって導電部２９ｄと導電パターン２９ｅの設置範囲が決まり、また、位置検出感度を良くするためには、導電パターン２９ｅのピッチを狭くする。

スペーサ２９ａの厚みは２５μｍ〜１００μｍが好ましい。１００μｍを超えると押込み量を大きくする必要が生じ、操作感が悪くなる。しかしながら、頂部２２の大きさが大きくなれば、スペーサ２９ａの厚みが１００μｍより厚くなっても、操作性が極端に悪くなることはない。また、第１シート２９ｂの厚みは、２５μｍ〜１５０μｍが好ましく、より好ましくは２５μｍ〜１００μｍである。２５μｍより薄いと、スライド操作の際にシートが破れてしまうおそれがあり、１５０μｍより厚いと、操作荷重が重くなり好ましくないからである。導電部２９ｄや導電パターン２９ｅは、銀、カーボンなどの導電粒子を含む樹脂インキを塗布したり、蒸着エッチングで設けることができる。

また、本実施形態では、メンブレンスイッチ２９の押圧接触に対する操作感を良くするため、また、検出精度を高めるため、基体部２３の下面に突起２３ａを設けることが好ましい。

本実施形態のスライドキー２１は、その頂部２２を、図４における向かって右側に動かす場合と、左側に動かす場合とでそれぞれ操作荷重が異なり、右側に動かす場合に比べて左側に動かす場合の方が荷重が軽くなる。

本実施形態におけるスライドキー２１、及びこれを用いたスライド入力装置も、薄型化した装置であり、また、操作荷重が軽い。そして、簡単な構造でなり、製造も容易である。

第３実施形態〔図６〕； 本実施形態のスライドキー３１は、図６で示す平面構造を有し、第１実施形態におけるスライドキー１１とは連結部３５の配置、大きさが異なっている。スライドキー３１では、太さが同じで角柱状の３つの連結部３５ａ，３５ｂ，３５ｃを有しており、操作部である頂部３２の原位置を中心とするスライド操作方向、換言すれば図６において、頂部３２を中心として右側に２つの連結部３５ａ，３５ｂを有し、左側に１つの連結部３５ｃを有している。そして、連結部３５ａと連結部３５ｂとは平行に、連結部３５ａ，３５ｂと、連結部３５ｃとは「ハ」字状に向かい合って配置している。なお、本実施形態におけるスライド操作量の検出手段は、上記実施形態におけるホール素子９やメンブレンスイッチ２９の他、光学式検出手段、抵抗式検出手段を用いることができる。

本実施形態のスライドキー３１は、その頂部３２を、図６における向かって右側に動かす場合と、左側に動かす場合とでそれぞれ操作荷重が異なり、右側に動かす場合に比べて左側に動かす場合の方が荷重が重くなる。

本実施形態におけるスライドキー３１、及びこれを用いたスライド入力装置も、薄型化した装置であり、また、操作荷重が軽い。そして、簡単な構造でなり、製造も容易である。

第４実施形態〔図７〕； 図７は、本実施形態のスライドキー４１を携帯電話機１ａに搭載した状態を示す外観斜視図である。このスライドキー４１は、基体部４３の表面側に押圧操作を受ける頂部４２を有し、裏面側に連結部４５ａ，４５ｂを有している。フレーム４４は、第１実施形態のスライドキー１１のように基体部４３の周囲を囲む円環状ではなく、棒状の形状を有している。また、連結部４５ａ，４５ｂは互いに逆「ハ」字状をしている。なお、本実施形態におけるスライド操作量の検出手段も、上記実施形態と同様である。

そして、スライドキー４１は、携帯電話機１ａの角に配置され、円弧状の筐体に沿って円弧状のスライド操作が可能となっている。このスライドキー４１もまた、左側方向と右側方向で操作荷重が異なる。また、本実施形態におけるスライドキー４１、及びこれとともに位置検出手段を備えたスライド入力装置も、携帯電話機１ａの厚み方向に薄型化した装置であり、また、操作荷重が軽い。そして、簡単な構造でなり、製造も容易である。

実施形態の変更例； 上記実施形態において、フレーム１４，２４，３４の形状は円環状であるが、フレーム４４のように棒状であっても良い。また、フレーム１４，２４，３４，４４を硬質樹脂で製造した場合には、その表面にゴム製のパッキンを備えるものとして、機器への設置を隙間無く行うことができる。

第１実施形態では、スライドキー１１をマウス１に搭載しディスプレー上に表示されるカーソルを移動させるために用いたが、オーディオ機器に搭載すれば、ボリューム操作キーなどとして用いることができる。ボリューム操作キーとして用いれば、一方側にスライドさせた時は、軽い操作抵抗を感じてボリュームを直ぐに下げることができ、他方側にスライドさせた時は、重い操作抵抗を感じてボリュームを徐々に上げるというような操作感を生じさせるスライドキーとなる。

例１； 図２で示す形状のスライドキー(11)を製造した。頂部(12)、基体部(13)、フレーム(14)、連結部(15)をシリコーンゴムにて一体成形し、連結部(15)を設けた部分における基体部(13)の端部とフレーム(14)の端部との間隔を１０ｍｍ、基体部(13)のスライド操作方向の長さを２５ｍｍとし、試料１のスライドキー(11)とした。頂部(12)をスライド変位させた場合の変位量に対する操作荷重の増加を図８に示す。図２の状態に置いたスライドキー(11)において、向かって右側に頂部(12)を変位させた場合を、図８の細線で示し、左側に頂部(12)を変位させた場合を図８の太線で示している。このグラフから、頂部(12)を右側に動かす場合に比べて左側に動かす場合の荷重が重くなっていることがわかる。

例２； 図４で示す形状のスライドキー(21)を製造した。例１と同様の大きさ、方法、原材料にて製造し、試料２のスライドキー(21)とした。例１と同様に頂部(22)のスライド変位量と操作荷重の関係を図９に示す。図４における向かって右側に頂部(22)を変位させた場合を、図９における細線で示す。このグラフから、頂部(22)を右側に動かす場合に比べて左側に動かす場合の荷重が軽くなっていることがわかる。

例３； 図６で示す形状のスライドキー(31)を製造した。例１と同様の大きさ、方法、原材料にて製造し、試料３のスライドキー(31)とした。例１と同様に頂部(32)のスライド変位量と操作荷重の関係を図１０に示す。図６における向かって右側に頂部(32)を変位させた場合を、図１０における細線で示す。このグラフから、頂部(32)を右側に動かす場合に比べて左側に動かす場合の荷重が重くなっていることがわかる。

第１実施形態によるスライド入力装置用操作部材を備えるマウスの外観図。 第１実施形態によるスライド入力装置用操作部材の外観図。 図１のマウス上部のＳＡ−ＳＡ線断面図。 第２実施形態のスライド入力装置用操作部材の平面図。 図４のスライド入力装置用操作部材を備えるマウス上部のＳＢ−ＳＢ線相当断面図。 第３実施形態のスライド入力装置用操作部材の平面図。 第４実施形態のスライド入力装置用操作部材を機器に搭載した状態を示す外観斜視図。 第１実施形態によるスライド入力装置用操作部材の変位量と操作荷重の関係を示すグラフ図である。 第２実施形態によるスライド入力装置用操作部材の変位量と操作荷重の関係を示すグラフ図である。 第３実施形態によるスライド入力装置用操作部材の変位量と操作荷重の関係を示すグラフ図である。 従来のスライド入力装置用操作部材の模式断面図である。

符号の説明

１ マウス
１ａ 携帯電話機
２ ハウジング
３ 左クリックボタン
４ 右クリックボタン
５ ケーブル
８ 基板
９ ホール素子
１０ 皿バネ
１１，２１，３１，４１ スライドキー（スライド入力装置用操作部材）
１２，２２，３２，４２ 頂部（操作部）
１３，２３，３３，４３ 基体部
２３ａ 突起
１４，２４，３４，４４ フレーム（固定部）
１５，２５，３５，４５ 連結部
１５ａ，２５ａ，３５ａ，４５ａ 第１連結部
１５ｂ，２５ｂ，３５ｂ，４５ｂ 第２連結部
３５ｃ 第３連結部
１５ｄ，２５ｄ，３５ｄ 基体部側端部
１５ｅ，２５ｅ，３５ｅ フレーム側端部
１６ 磁石
１７ 押し子
２９ メンブレンスイッチ
２９ａ スペーサ
２９ｂ 第１シート
２９ｃ 第２シート
２９ｄ 導電部
２９ｅ 導電パターン
Ａ 操作ツマミ
Ｂ ヒンジ部
Ｃ スイッチ

Claims (6)

1. 機器に取付ける固定部と、一軸方向にスライド可能な操作部と、固定部と操作部とを梁状に繋ぐ弾性変形可能な連結部と、を有し、
   連結部が、操作部の原位置を中心とするスライド移動方向における一方側と他方側の各々に少なくとも１つ設けられ、少なくとも２以上の連結部の太さが異なるスライド入力装置用操作部材。
2. 前記一方側と他方側における連結部の本数が異なる請求項１記載のスライド入力装置用操作部材。
3. 機器に取付ける固定部と、一軸方向にスライド可能な操作部と、固定部と操作部とを梁状に繋ぐ弾性変形可能な連結部と、を有し、
   連結部が、操作部の原位置を中心とするスライド移動方向における一方側と他方側の各々に少なくとも１つ設けられ、この一方側と他方側における連結部の本数が異なるスライド入力装置用操作部材。
4. 連結部を、操作部のスライド移動方向と非直交方向に配置して設ける請求項１〜請求項３何れか１項記載のスライド入力装置用操作部材。
5. 連結部をスライド操作面と同一面内に設けた請求項１〜請求項４何れか１項記載のスライド入力装置用操作部材。
6. 請求項１〜請求項５何れか１項に記載のスライド入力装置用操作部材と、前記操作部のスライド操作量を検知するスライド操作量検出手段とを備えるスライド入力装置。

Images