JP2011014521A - 感圧スイッチおよびこれを用いた入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各種電子機器の操作に用いられる感圧スイッチおよびこれを用いた入力装置に関し、簡易で多様な操作の可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】スライド手段２２を水平面内でスライド移動が可能なようにカバー２１に収納し、スライド手段２２により押圧された押圧部２３Ａが、少なくとも四箇所に設けられたシート抵抗体２８Ａ〜Ｄを押圧することで、スライド手段２２をスライド移動させるスライド操作力の変化に応じて、シート抵抗体２８Ａ〜Ｄと導電板３０との間の抵抗値が変化するものとして感圧スイッチ３１を形成することによって、操作部３３Ａを操作した指を外さないで、様々な方向へカーソルやポインタの操作や、選択したメニューを確定する操作を行うことができるため、簡易な構成で多様な操作の可能な感圧スイッチおよびこれを用いた入力装置を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられる感圧スイッチおよびこれを用いた入力装置に関するものである。

近年、携帯電話やカーナビ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むに伴い、これらの操作に用いられる感圧スイッチおよびこれを用いた入力装置には、高速に操作が可能でかつ使いやすいものが求められている。

このような従来の感圧スイッチおよびこれを用いた入力装置について、図２０から図２２を用いて説明する。

なお、構成を判り易くするために、図面は厚さ方向の寸法を拡大して表わしている。

図２０は従来の感圧スイッチの断面図、図２１は同分解斜視図であり、同図において、１はフィルム状のカバーシート、２は略ドーム状の可動接点で、カバーシート１下面に可動接点２が接着剤（図示せず）によって貼り付けられている。

また、３はカバーシート１と同様の可撓性を有するフィルム状のベースシートで、可動接点２がベースシート３上の略中央位置およびその前後左右の五箇所にカバーシート１で貼り付けられている。

そして、これらのカバーシート１と、可動接点２と、ベースシート３、およびその下面のシート抵抗体４と、可動接点２の下方の中央となる部分を除いて設けられた絶縁層５から可動接点体６が構成されていた。

また、７はフィルム状、あるいは板状の基板で、上下面には銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、基板７の略中央位置およびその前後左右の五箇所に、半円状の固定接点８Ａ、８Ｂが所定の空隙を設けて対向した固定接点対８が設けられている。

そして、各固定接点対８の上方に、所定の隙間を設けてシート抵抗体４の絶縁層５で覆われていない部分が対向するように、可動接点体６を載置して感圧スイッチが構成されていた。

さらに、基板７の上面には定圧電源９、抵抗素子１０、マイコンなどから構成された制御手段１１などから電子回路１２が構成され、定圧電源９が固定接点８Ａに、制御手段１１が固定接点８Ｂに、抵抗素子１０は一端が固定接点８Ｂに、他端がグランドに接続されて入力装置が構成されていた。

また、１３は絶縁樹脂製のラバーシート、１４は絶縁樹脂製の押釦、１５は絶縁樹脂製の操作体で、ラバーシート１３下面の複数の押圧部１３Ａが複数の可動接点２中央部のカバーシート１上面に当接すると共に、この上方には押釦１４が上下動可能に、操作体１５が揺動可能に配置される。

以上の構成において、例えば、中央の押釦１４を下方へ押圧操作すると、ラバーシート１３の中央が撓んで、この下方の可動接点２を押圧しクリック感を伴って下方へ弾性反転すると共に、シート抵抗体４が下方へ撓み、シート抵抗体４の下面が固定接点８Ａと８Ｂに接触し、固定接点８Ａと８Ｂがシート抵抗体４を介して電気的に接続される。

そして、この後、さらに押圧力を加えると、押圧力によってシート抵抗体４がさらに撓んで、固定接点８Ａと８Ｂに対する接触面積が増え、固定接点８Ａと８Ｂの間の抵抗値が小さくなる。

また、操作体１５の前後左右を押圧して揺動させると、押圧位置の下方の可動接点２が、中央の押釦１４を押圧した場合と同様にクリック感を伴って下方へ弾性反転すると共に、シート抵抗体４が下方へ撓み、シート抵抗体４の下面が、各押圧位置下方の固定接点８Ａと８Ｂに接触し、固定接点８Ａと８Ｂがシート抵抗体４を介して電気的に接続される。

そして、さらに押圧力を加えると、押圧力によってシート抵抗体４がさらに撓んで、固定接点８Ａと８Ｂに対する接触面積が増え、固定接点８Ａと８Ｂの間の抵抗値が小さくなるのは、中央の押釦１４を押圧した場合と同様である。

この抵抗値の変化が定圧電源９と抵抗素子１０により電圧の変化として基板７上面に形成された電子回路１２の制御手段１１により検出されて、例えば、図２２の電子機器の斜視図に示すように、携帯電話１６の表示手段１７に表示された複数のメニュー１８を選択するためのポインタ１９の移動方向や移動速度を制御手段１１が制御する。

つまり、操作体１５の右側のＡの位置を押圧するとポインタ１９がそれに対応して右に移動し、一方左側のＢの位置を押圧すると、ポインタ１９がそれに対応して左に移動し、押圧力を強くするとポインタ１９の移動速度を速くする表示の制御などを制御手段１１が行うものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００９−０１６３３０号公報

しかしながら、上記従来の感圧スイッチおよびこれを用いた入力装置においては、例えば右方向に移動したカーソルを左方向に反転移動させるには、操作体１５の右側端部を押圧していた指を一旦離して左側端部を押圧する必要があり、そのため一度画面から視線を外して操作体１５の押圧位置を確認する必要があり、スムーズな操作の妨げとなるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易で多様な操作の可能な感圧スイッチおよびこれを用いた入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、スライド手段は水平面内でスライド移動が可能であり、スライド手段により押圧された押圧部が、さらにシート抵抗体を押圧することで、スライド手段をスライド移動させるスライド操作力の変化に応じて、シート抵抗体と導電板との間の抵抗値が変化するものであり、スライド手段の中心を指などで押さえてスライド操作した際に、水平面内のスライド方向やスライド操作力を、シート抵抗体と導電板との間の抵抗値に基づいて判断できるため、右方向から左方向へ表示手段に表示されたカーソルの移動方向を反転させる場合においても、中央のスライド手段を保持したまま行ってスムーズな操作が可能となり、簡易で多様な操作の可能な感圧スイッチを得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の感圧スイッチに、カバーから導電板まで貫通する孔を設けたものであり、スライド手段を孔に挿入した押釦ゴムの可動部で保持して操作しうると共に、可動部の下方にもスイッチなどを設けることにより、より多様な操作が可能な感圧スイッチを得ることができるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の感圧スイッチのスライド手段と、押圧手段とをスライド押圧手段として一体で構成したものであり、簡易に組み立てが可能な感圧スイッチを得ることができるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、シート抵抗体をリング状または円弧状またはスパイラル状にしたものであり、水平面全面となる３６０度方向などの所定の角度範囲に抵抗体層を配置することが出来るため、スライド方向の柔軟性が高く簡易で多様な操作の可能な感圧スイッチを得ることができるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の感圧スイッチと、感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、感圧スイッチのシート抵抗体に接続された端子を定圧電源に接続し、感圧スイッチの導電板に接続された端子を前記制御手段に接続し、制御手段はシート抵抗体を押圧した押圧方向を、制御手段に感圧スイッチの導電板を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布をシート抵抗体に生じさせるため、操作者が押圧した方向を高精度に検出でき、多様な操作の可能な入力装置を得ることができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、簡易で多様な操作の可能な感圧スイッチを実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態による感圧スイッチの断面図 同分解斜視図 同感圧導電ユニットの分解斜視図 同部分断面図 同感圧スイッチを使用した入力装置の断面図 同分解斜視図 同感圧スイッチを使用した電子機器の斜視図 スライド操作時の本発明の第１の実施の形態による感圧スイッチの部分断面図 同感圧スイッチを使用した電子機器の画面図 本発明の異なる実施の形態による感圧スイッチの断面図 同分解斜視図 同異なる実施の形態による感圧スイッチの断面図 同異なる実施の形態による押圧手段とシート抵抗体の斜視図 本発明の第２の実施の形態による感圧導電ユニットの分解斜視図 同感圧スイッチの分解斜視図 同入力装置の分解斜視図 同入力装置の回路図 同入力装置の動作説明のための回路図 同入力装置の動作説明のための回路図 従来の感圧スイッチの断面図 同分解斜視図 従来の感圧スイッチを使用した電子機器の斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図１から図１９を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

なお、これらの図面のうち断面図は、構成を判り易くするために厚さ方向の寸法を拡大して表わしている。

（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の請求項１〜３記載の発明について説明する。

図１は本発明の第１の形態による感圧スイッチの断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、２１はステンレスなどの金属製で下面開放のカバーで、上面中央には円孔２１Ａが、内側面には外方に広がった斜面となる斜面部２１Ｂが設けられ、斜面部２１Ｂの外縁は突出した外縁部２１Ｃを形成している。

また、２２はナイロンなどの絶縁樹脂製で上面視八角形のスライド手段で、カバー２１の下方で、カバー２１に収納されると共に、略中央には円孔２１Ａより小さな円孔２２Ａが空けられ、円孔２２Ａの外周に設けられた凸部２２Ｂはカバー２１の円孔２１Ａの内側に所定の隙間を空けて組み合わされている。

すなわち、スライド手段２２はカバー２１内で水平方向の全ての方向にスライドが可能になるよう組み合わされて、収納されている。

また、２３はナイロンなどの絶縁樹脂製の押圧手段で、前後左右の四箇所に略直方体形状の押圧部２３Ａが形成され、この押圧部２３Ａは若干細いリム部２３Ｂで結合されてリング状を形成すると共に、スライド手段２２をリング状の内側に囲むよう組み合わされている。

そして、この押圧部２３Ａの外側面の上端はカーブ状に形成され、そして内側面がスライド手段２２の外周と接しており、スライド手段２２と押圧部２３Ａが共にスライドするよう構成されている。

なお、押圧手段２３は、各リム部２３Ｂの略中央位置で、接続ピン(図示せず)などでカバー２１に係止されており、スライド手段２２に押圧されて押圧部２３Ａがスライドした際には、押圧された押圧部２３Ａに隣接しているリム部２３Ｂが広がって、弾性復帰力を蓄える構造となっている。

さらに、スライド手段２２と押圧手段２３の下方には、２４で示す感圧導電ユニットが上面をスライド手段２２と押圧手段２３に接するように配置されている。

次に、この感圧導電ユニット２４の構造について、図３の感圧導電ユニット２４の分解斜視図を用いて説明する。

まず、２５は、ポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有し、右方向の一端が延出したフィルム状のベースシートで、左半面の略中央位置に円孔２５Ａを、延出したベースシート右端には絶縁樹脂製のコネクタカバー２６を備えている。

また、ベースシート２５の下面には、銀ペースト等の導電性材料の印刷や、エッチング加工やプレス加工などを用いた導電金属の加工による、複数の線路が設けられ、各線路の右端部はコネクタカバー２６の下面に貼り付けられ、コネクタ端子２７Ａ〜２７Ｅを形成している。

そして、コネクタ端子２７Ａ〜２７Ｅのうちコネクタ端子２７Ａ〜２７Ｄと接続された線路の左端部は、ベースシート２５の下面に円孔２５Ａを囲んで前後左右の四箇所に印刷形成された、合成樹脂内にカーボン粉を分散したシート抵抗値０．５ｋΩ〜３０ｋΩ／□の低抵抗体層２８１Ａ〜Ｄに接続している。

なお、コネクタ端子２７Ｅと接続された線路の左端部は、ベースシート２５の下面の左端周辺に延出している。

そして、各低抵抗体層２８１Ａ〜Ｄの下面には、それぞれシート抵抗値５０ｋΩ〜５ＭΩ／□の高抵抗体層２８２Ａ〜Ｄが重ねて印刷形成され、これらの低抵抗体層２８１Ａ〜Ｄと高抵抗体層２８２Ａ〜Ｄからシート抵抗体２８Ａ〜Ｄが構成されている。

さらに、高抵抗体層２８２Ａ〜Ｄの中央部を若干小さな円孔２９Ａ〜Ｄで露出させると共に、コネクタ端子２７Ａ〜２７Ｅの右端をコネクタカバー２６の下方に露出させて、ベースシート２５の下面から絶縁層２９が貼り付けられ、感圧導電ユニット２４が構成されている。

そして、この感圧導電ユニット２４の絶縁層２９の下方に、金やニッケルなどでめっきが施されたステンレスや黄銅などの導電性で略方形の導電板３０が、少なくとも四箇所の各シート抵抗体２８Ａ〜Ｄと対向する様に配置されると共に、上述の感圧導電ユニット２４のコネクタ端子２７Ｅの左端は導電板３０と接続されている。

なお、この導電板３０は、シート抵抗体２８Ａ〜Ｄの露出した下面に対し、１０〜１００μｍ前後の空隙で対向しており、図４の部分断面図で示すように、例えばシート抵抗体２８Ａを例として説明すると、低抵抗体層２８１Ａの下面に印刷形成された高抵抗体層２８２Ａの下面には細かな凹凸が全面に設けられ、撓んだ際には、その撓み具合により、高抵抗体層２８２Ａと導電板３０の接触面積を変化させる構造となっている。

そして、カバー２１に収納されたスライド手段２２と押圧手段２３を、感圧導電ユニット２４上面に載置して、その下方に導電板３０を配置すると共に、その外縁に設けたコの字状の止部３０Ａでカバー２１の外縁部２１Ｃとその下のベースシート２５の端部を挟み込んで、感圧スイッチ３１が構成されている。

このような感圧スイッチ３１は、例えば携帯電話などの電子機器に組み込まれて、図５の断面図および図６の分解斜視図に示すような入力装置が構成されるが同図において、感圧スイッチ３１の上面には、絶縁樹脂製の補助釦３２、絶縁樹脂製の操作体３３、およびシリコーンやエラストマーなどの弾性材からなる押釦ゴム３４が載置されている。

そして、補助釦３２は、上面視略方形で中央に角孔３２Ａが設けられており、角孔３２Ａから操作体３３の操作部３３Ａが露出するよう、操作体３３と組み合わされている。

また、押釦ゴム３４は中央部下方に配置され感圧スイッチ３１のスライド手段２２の円孔２２Ａに挿入された可動部３４Ａと、補助釦３２の下方の前後左右の四箇所に押圧部３４Ｂを備え、可動部３４Ａと押圧部３４Ｂとの間は薄肉のリム部３４Ｃで接続されている。

また、補助釦３２および操作体３３の下面は押釦ゴム３４の上面に接着剤（図示せず）などで貼り付けられており、補助釦３２の下面に前後左右の四箇所の押圧部３４Ｂが、操作体３３の下面中央に可動部３４Ａが位置している。

すなわち、操作体３３は、補助釦３２の角孔３２Ａ内でスライド移動が可能であると共に、可動部３４Ａを下方に押圧することが出来るよう構成されており、補助釦３２は前後左右の四箇所の押圧部３４Ｂを下方に押圧することが出来るよう構成されている。

そして、３５は、導電金属製でカップ状の可動接点体３６が貼り付けられた絶縁樹脂製のフィルム３７の上面に、端面から進入させた光を所定箇所で発光させる絶縁樹脂製の導光シート３８を、接着剤（図示せず）などで貼り付けた可動接点体シートで、可動接点体シート３５の中央には、導光シート３８の部分だけを四角く切り取った角穴３５Ａが設けられており、この角穴３５Ａに感圧スイッチ３１が挿入され、フィルム３７上面に感圧スイッチ３１下面を接して固定されている。

また、フィルム３７下面の可動接点体３６は、前後左右および中央の五箇所に貼り付けられ、中央の可動接点体３６は可動部３４Ａの下方に、前後左右の可動接点体３６は押圧部３４Ｂの下方に配置されている。

さらに、可動接点体シート３５の下面には、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルム状、あるいは紙フェノールやガラス入りエポキシ等の板状の基板３９が配置されている。

ここで、基板３９上下面には銅箔等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、上面にはカーボンや銀、銅箔等によって、リング状の固定接点４０Ａとその中央の円形の固定接点４０Ｂからなる固定接点対４０が、前後左右および中央の五箇所に設けられており、中央の固定接点対４０が可動部３４Ａの下方に、前後左右の固定接点対４０が可動部３４Ｂの下方に設けられている。

つまり、操作体３３は、可動部３４Ａを下方に押圧して中央の可動接点体３６を固定接点対４０に接触しうるよう構成されると共に、補助釦３２は前後左右の四箇所の押圧部３４Ｂを押圧して前後左右の可動接点体３６を固定接点対４０に接触しうるよう構成されている。

さらに、基板３９には下面に感圧スイッチ３１のコネクタ端子２７Ａ〜Ｅを接続する絶縁樹脂製の接続コネクタ４１が設けられると共に、接続コネクタ４１に設けられた金属製のコネクタ端子（図示せず）が、配線パターンを介して、定圧電源４２、マイコンなどの半導体素子からなる制御手段４３、抵抗素子４４などで構成された電子回路４５に接続されて、入力装置５０を構成している。

なお、例えばシート抵抗体２８Ａと導電板３０との間の接触抵抗を測る場合には、図４で示すように、制御手段４３は一端をグランドに接続した抵抗素子４４が並列に接続されて、コネクタ端子２７Ｅを介して導電板３０に接続されているため、コネクタ端子２７Ａを介して定圧電源４２から電圧が印加され、シート抵抗体２８Ａと導電板３０との間の接触抵抗値と、抵抗素子４４の抵抗値により分圧された電圧が、制御手段４３に入力される。

そして、このように構成された入力装置５０は、例えば図７で示すような表示手段５１を備えた電子機器５２の上面に操作部３３Ａを露出させて装着されると共に、例えば図５の矢印Ａで示す左方向へ、操作体３３の操作部３３Ａに指を当ててスライド操作すると、図８の断面図に示すように、操作部３３Ａから押圧されたスライド手段２２が左方向へスライド移動し、押圧部２３Ａを左方向へ押圧する。

そして、押圧部２３Ａのカーブ状の左上側側面が、カバー２１の内側壁となる斜面部２１Ｂに接触した後、さらに押圧部２３Ａが左方向へ押圧され、カーブ状の左上側側面が斜面に沿って斜め下方にスライドし、押圧部２３Ａの左側面は下方向へスライド移動する。

これにより、押圧部２３Ａの下面が、操作部３３Ａのスライド操作力に対応した押圧力でベースシート２５を押圧し、シート抵抗体２８Ａが下方へ撓んで、導電板３０と電気的に接続される。

そして、この後、操作部３３Ａに対し、さらにスライド操作力を加えると、シート抵抗体２８Ａの高抵抗体層２８２Ａ下面には細かな凹凸が形成されており、シート抵抗体２８Ａの押圧力によってシート抵抗体２８Ａの導電板３０に対する接触面積が増えるため、シート抵抗体２８Ａと導電板３０の間の抵抗値が小さくなる。

つまり、制御手段４３に入力される電圧は、スライド操作力が低いときには電圧が低く、スライド操作力が高くなるに従って電圧が上昇するものとなっている。

そして、この後、さらに押圧すると、スライド操作力が再び増加すると共に、上記のようにシート抵抗体２８Ａと導電板３０の間の抵抗値が小さくなり、電圧がさらに高くなったことを、制御手段４３が検出する。

また、操作部３３Ａへのスライド操作力を解除すると、押圧手段２３のリム部２３Ｂによる弾性復帰力によって、操作部３３Ａが中立位置に復帰すると共に、押圧部２３Ａはシート抵抗体２８Ａを押圧しなくなるため、シート抵抗体２８Ａと導電板３０の間の抵抗値が増加し、操作部３３Ａが中立位置に復帰したことを制御手段４３が検出する。

なお、操作部３３Ａを前後方向あるいは右方向へスライド操作した場合にも、同様に、上下あるいは右方向のシート抵抗体２８Ｂ〜Ｄが、それぞれその上方の押圧部２３Ａにより押圧され、シート抵抗体２８Ｂ〜Ｄが導電板３０と接触し、スライド操作力に応じた電圧の変化を制御手段４３が検出する。

また、操作部３３Ａが前後左右以外の方向に、スライド操作された場合においても、スライド操作された方向に応じて、前後左右の四方向のシート抵抗体２８Ａ〜Ｄに対する押圧力の割合が変化するため、各シート抵抗体２８Ａ〜Ｄと導電板３０との間の抵抗値の差から、制御手段４３はスライド操作された方向を検出することができる。

そして、操作部３３Ａが中立復帰した後、操作部３３Ａを指で押圧すると、可動接点体３６がクリック感を伴って弾性反転し、可動接点体３６が固定接点対４０の固定接点４０Ａと固定接点４０Ｂに接触し、固定接点４０Ａと固定接点４０Ｂとの電気的接続が行われる。

さらに、操作部３３Ａから指を離すか、加えていた力を抜くと、可動接点体３６が弾性復帰し、可動接点体３６が固定接点４０Ａと固定接点４０Ｂから離れ、電気的接続が切断される。

なお、補助釦３２の前後左右の四箇所を指で押圧した場合、あるいは指を離した場合においても、操作部３３Ａを操作していた場合と同様に、可動接点体３６は固定接点対４０と接離するため、補助釦３２のいずれの方向が押圧されたか、制御手段４３が検出することができる。

そして、このような操作部３３Ａのスライド操作による電圧変化や、押圧操作による固定接点４０Ａと固定接点４０Ｂの電気的接離を制御手段４３が検出し、制御手段４３は、表示手段５１の表示の制御を行う。

これにより、例えば図９（ａ）の画面図に示すように、液晶表示素子等の表示手段５１に音楽選択の複数のメニュー６０が表示された状態で、操作部３３Ａを左方向へスライド操作した場合には、左方向のシート抵抗体２８Ａ〜Ｄと導電板３０との間の接触抵抗値の変化を制御手段４３が検出し、表示手段５１に表示されたカーソル６１を上方向へ一つだけ移動させる。

また、ある程度の力で続けてスライド操作された場合には、シート抵抗体２８Ａ〜Ｄと導電板３０との間の接触抵抗値の変化を制御手段４３が検出し、カーソル６１を左方向へ継続して移動させ、さらに強く操作され、接触抵抗値が大きく変化した場合には、カーソル６１の移動速度を速める。

あるいは、図９（ｂ）に示すように、表示手段５１に地図のメニューが表示された状態で、操作部３３Ａを左方向へスライド操作した場合には、一回だけ操作された時には、制御手段４３は、ポインタ６２を左方向へ一つだけ移動させ、継続して操作された場合には左方向へ継続して移動させ、さらに強い力で操作された場合にはポインタ６２の移動速度を速める。

そして、このようにカーソル６１やポインタ６２を上下や左右方向へ移動させ、選択したいメニュー上や地図上に置いた状態で、操作部３３Ａに加えたスライド操作力を抜いて、操作部３３Ａが中立位置に戻るか自然に中立復帰した状態で押圧操作すると、固定接点４０Ａと固定接点４０Ｂの電気的接続を制御手段４３が検出し、例えば、次の複数の曲名が表示された画面や、選択した箇所の拡大地図が表示された画面等に切換わる。

つまり、操作部３３Ａから指を離さずに、スライド操作や押圧操作に応じて、カーソル６１やポインタ６２の移動量や速度が変わり、あるいは画面の切替えを行うことができるので、操作者は表示手段５１を見たまま視線を操作部３３Ａに外すことなく操作ができ、スムーズな操作が可能となるものである。

なお、前後左右にカーソル６１やポインタ６２を移動させるだけであれば、補助釦３２の前後左右の位置を押圧することによっても、カーソル６１やポインタ６２を移動させることが可能である。

このように本実施の形態によれば、スライド手段２２を水平面内でスライド移動が可能なようにカバー２１に収納し、スライド手段２２により押圧された押圧部２３Ａが、少なくとも四箇所に設けられたシート抵抗体２８Ａ〜Ｄを押圧することで、スライド手段２２をスライド移動させるスライド操作力の変化に応じて、シート抵抗体２８Ａ〜Ｄと導電板３０との間の抵抗値が変化するものとして感圧スイッチ３１を形成することによって、操作部３３Ａを操作した指を外さないで、様々な方向へカーソル６１やポインタ６２の操作や、選択したメニュー６０を確定する操作を行うことができるため、簡易な構成で多様な操作の可能な感圧スイッチを得ることができるものである。

さらに、カバー２１から導電板３０まで貫通する孔を設けることにより、スライド手段２２を孔に挿入した押釦ゴム３４の可動部３４Ａで保持して操作することができ、補助釦３２の下方に可動接点体３６や固定接点対４０などを設けることで、メニュー６０を確定する操作など、より多様な操作の可能な感圧スイッチを得ることができる。

なお、以上の説明では、ベースシート２５下面に低抵抗体層２８１Ａ〜Ｄと高抵抗体層２８２Ａ〜Ｄを重ねて、シート抵抗体２８Ａ〜Ｄを形成した構成について説明したが、シリコンゴム等の基材内にカーボン等の導電粒子を分散した感圧導電層を用いた構成としても、本発明の実施は可能である。

また、以上の説明では、押圧手段２３は前後左右の四箇所の押圧部２３Ａを備え、四箇所のシート抵抗体２８Ａ〜Ｄを押圧するものとして説明したが、押圧手段が前後あるいは左右の二箇所の押圧部を備え、前後あるいは左右のシート抵抗体を押圧するものとして構成しても、本発明の実施は可能である。

また、以上の説明では、スライド手段２２と押圧手段２３は別体で構成するものとして説明したが、スライド手段２２と押圧手段２３を一体にして、図１０の断面図および図１１の分解斜視図で示すように、カバー７１に収納された上面視略円形のスライド押圧手段７２として構成しても良く、これによれば、簡易に押圧スイッチを組み立てることができる。

なお、この際スライド押圧手段７２の左右に設けた弾性を備えたリム部７２Ａの所定箇所をカバー７１に固定することによって、スライド操作力を抜いたときに、スライド押圧手段７２を中央復帰させることができる。

また、以上の説明では、押圧部２３Ａが、カバー２１の内側壁で斜面となる斜面部２１Ｂに接触して下方にスライドするものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１２の断面図で示すように、スライド手段７３と押圧部７４Ａの接触部が共に斜面で構成されたものとしても、本発明の実施は可能である。

さらに、以上の説明では、押圧手段２３は前後左右に押圧部２３Ａと、それらを結ぶ若干細いリム部２３Ｂを備えて構成されたものとして説明したが、図１３の斜視図に示すように、一様の略楕円形の断面形状を備えたドーナツ状の押圧手段７５として構成しても良い。

また、その際に、前後左右の四箇所に設けたシート抵抗体２８Ａ〜Ｄの代わりに、前後左右およびそれらの中間の計八箇所のシート抵抗体７６Ａ〜Ｈあるいは、四の倍数倍に更に分けて十二箇所、十六箇所のシート抵抗体を設ける構成としても良く、これによればスライド手段のスライド方向の角度分解能が向上し、操作者の操作に、より則したカーソル６１あるいはポインタ６２の表示を実現することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項４および請求項５記載の発明について説明する。

なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

図１４は、本発明の第２の形態による感圧導電ユニット８１の分解斜視図で、同図において、８２は、ポリエチレンテレフタレ−トやポリカーボネート、ポリイミド等の可撓性を有し、右方向の一端が延出したフィルム状のベースシートで、左半面の略中央位置に円孔８２Ａを、延出したベースシート右端には絶縁樹脂製のコネクタカバー８３を備えている。

また、ベースシート８２の下面には、銀ペースト等の導電性材料の印刷や、エッチング加工やプレス加工などを用いた導電金属の加工による、複数の線路８４が設けられ、各線路８４の右端部はコネクタカバー８３の下面に貼り付けられ、コネクタ端子８４Ａ〜８４Ｅを形成している。

そして、コネクタ端子８４Ａ〜８４Ｅのうちコネクタ端子８４Ａ〜８４Ｄと接続された線路８４の左端の接続端８４１Ａ〜Ｄで、ベースシート８２の下面に印刷形成された、リング状の低抵抗体層８５に接続する。

この低抵抗体層８５は、合成樹脂内にカーボン粉を分散したシート抵抗値０．５ｋΩ〜３０ｋΩ／□の抵抗体で、Ａ点〜Ｄ点で接続端８４１Ａ〜Ｄと接続している。

そして、低抵抗体層８５の下面には、シート抵抗値５０ｋΩ〜５ＭΩ／□のリング状の高抵抗体層８６が重ねて印刷形成され、これらの低抵抗体層８５と高抵抗体層８６からシート抵抗体８７が構成されている。

さらに、高抵抗体層８６の下面を露出させて、ベースシート８２の下面から絶縁層８８が貼り付けられ、感圧導電ユニット８１が構成されている。

そして、この感圧導電ユニット８１は、図１５に示す感圧スイッチの分解斜視図において、カバー７１、スライド押圧手段７２、導電板３０と共に感圧スイッチ９０を構成する。

ここで、全体的な構成は実施の形態１の図１１を用いて説明したものと同様で、感圧導電ユニット２４が感圧導電ユニット８１になる点だけが異なっている。

このような感圧スイッチ９０は、例えば携帯電話などの電子機器に組み込まれて、図１６の分解斜視図に示すような入力装置１００が構成されるが、実施の形態１の入力装置の構成と同様に、感圧スイッチ９０の上面に補助釦３２、操作体３３、押釦ゴム３４が載置される。

また、感圧スイッチ９０が可動接点体シート３５上に載置される点も実施の形態１の入力装置の構成と同様で、基板３９上面に複数の固定接点対４０、接続コネクタ４１、定圧電源４２、制御手段４３、抵抗素子４４が配置されている点も同様である。

しかしながら、実施の形態２では、半導体素子などで構成され制御手段４３に接続されたスイッチ手段９１が基板３９上面に配置されている点が異なる。

次に、この入力装置１００の電気的構成について、図１７の回路図を用いて説明すると、同図において、シート抵抗体８７の低抵抗体層８５のＡ点〜Ｄ点に接続されたコネクタ端子８４Ａ〜８４Ｄは、スイッチ手段９１のスイッチ９１Ａ〜Ｄと接続している。

ここで、スイッチ９１Ａ、９１Ｄは定圧電源（例えば＋５Ｖ）に接続した状態と開放状態を切替えるもので、スイッチ９１Ｂ、９１Ｃはアース電位（０Ｖ）に接続した状態と開放状態を切替えるもので、初期状態は、スイッチ９１Ａが定圧電源に接続した状態で、スイッチ９１Ｂ〜Ｄは全て開放状態になっている。

なお、定圧電源の電圧としては０．１Ｖ以上３０Ｖ以下とすることができ、１Ｖ以上１５Ｖ以下がより望ましい。

さらに、導電板３０は端子９１Ｅを介し、分岐した一端が制御手段４３に接続されてＶｉｎで示す電圧信号を制御手段４３に入力し、他端が抵抗素子４４を介してスイッチ９１Ｅに接続され、スイッチ９１Ｅは初期状態ではアース電位に接続した状態になっている。

さらに、スイッチ９１Ａ〜９１Ｅのスイッチ切替えは、制御手段４３からの出力信号Ｓ１により行われ、スイッチ９１Ａ〜９１Ｅのスイッチ切替え結果に応じて、電圧信号Ｖｉｎが変化する。

このように構成された入力装置１００において、操作者が、操作部３３Ａをスライド操作した結果、例えばシート抵抗体８７のＰ点がスライド押圧手段７２に押圧されたとすると、シート抵抗体８７と導電板３０の接触面積が変化し、Ｒｐで示すシート抵抗体８７と導電板３０の間の接触抵抗が変化する。

そして、制御手段４３は操作部３３Ａをスライド操作力に対応したＰ点の押圧力の推定処理を行うもので、スイッチ９１Ａから定圧電源が印加され、スイッチ９１Ｅはアース電位に接続されるため、電圧信号Ｖｉｎは、シート抵抗体８７と導電板３０の間の接触抵抗ＲｐとＡ点−Ｐ点間の線路抵抗Ｒａｐの和である（Ｒｐ＋Ｒａｐ）と、抵抗素子４４の抵抗値Ｒとの分圧比で決定される。

そして、制御手段４３は後述する第一〜第三の方向推定手順を経て操作部３３Ａをスライド操作方向に対応したＰ点の押圧方向を推定後、Ａ点−Ｐ点間の線路抵抗Ｒａｐを補正する補正手順を行い、シート抵抗体８７と導電板３０の間の接触抵抗Ｒｐを算出する。

この補正手順について具体的に説明すると、まず、制御手段４３は、例えば制御手段４３内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと（Ｒｐ＋Ｒａｐ）の対比テーブルに基づき、（Ｒｐ＋Ｒａｐ）の抵抗値を推定する。

そして、制御手段４３がＰ点の押圧方向を推定した後、例えば、Ａ点−Ｃ点間の線路抵抗が既知の値であるＲａｃでその間の円弧に対応する角度がα度、推定されたＰ点の押圧方向に対応する角度がβ度であるとすれば、Ａ点−Ｐ点間の線路抵抗Ｒａｐである、Ｒａｃ×β／αを算出する。

そして、制御手段４３は（Ｒｐ＋Ｒａｐ）からＡ点−Ｐ点間の線路抵抗Ｒａｐを減じて接触抵抗Ｒｐを算出し、例えば制御手段４３内に設けられた接触抵抗Ｒｐと押圧力の対比テーブルに基づき、Ｐ点の押圧力、つまり操作部３３Ａのスライド操作力を推定する。

また、次に第一〜第三の方向推定手順について順を追って説明する。

ここで、制御手段４３は第一〜第三の方向推定手順に従い、Ｐ点の押圧方向を推定するが、その際、制御手段４３は制御信号Ｓ１により、図１８の回路図で示すように、スイッチ９１Ａを開放状態から定圧電源に接続した状態に切替え、スイッチ９１Ｃを開放状態からアース電位に接続した状態に切替え、スイッチ９１Ｅを開放状態に切替える。

これにより、図１８の経路Ａ点−Ｐ点−Ｃ点間のＰ点での分圧比に対応した電圧が、シート抵抗体８７と導電板３０の接触抵抗Ｒｐを介して制御手段４３に入力電圧Ｖｉｎとして入力される。

そして、制御手段４３は、例えば制御手段４３内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと押圧方向の対比テーブルに基づき押圧方向を推定するものであるが、ここでシート抵抗体８７はリング形状であるので、操作部３３Ａのスライド操作方向は電圧信号Ｖｉｎが同値となる仮想押圧点Ｑ点またはＰ点の方向であると推定する（第一の方向推定手順）。

そして、次に制御手段４３は図１９の回路図で示すように、スイッチ９１Ａを開放状態に、スイッチ９１Ｂをアース電位に、スイッチ９１Ｃを開放状態に、スイッチ９１Ｄを定圧電源に接続する状態にそれぞれ切替える。

これにより、図１９の経路Ｄ点−Ｐ点−Ｂ点間のＰ点での分圧比に対応した電圧が、シート抵抗体８７と導電板３０の接触抵抗Ｒｐを介して制御手段４３に入力電圧Ｖｉｎとして入力される。

そして、制御手段４３は、例えば制御手段４３内に設けられた電圧信号Ｖｉｎと押圧方向の対比テーブルに基づき、操作部３３Ａのスライド操作方向はＰ点又は仮想押圧点Ｒ点の方向であると押圧方向を推定する（第二の方向推定手順）。

さらに、制御手段４３は、第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較し、操作部３３Ａのスライド操作方向はＰ点の方向であると推定する（第三の方向推定手順）。

つまり、所定の面抵抗を備えた抵抗体層に電圧を印加することにより、押圧方向により異なる入力電圧が制御手段４３に入力されるため、制御手段４３は押圧方向つまり操作部３３Ａのスライド操作方向を推定しうる。

そして、リング状のシート抵抗体８７のように所定の電位差を生じるための経路が複数存在する場合であっても、電圧の印加位置を変えた第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較し、それぞれの押圧方向の推定結果を対照する第三の方向推定手順を行うことにより、正確にスライド操作方向を決定することが可能となる。

そして、このような操作部３３Ａのスライド操作による電圧変化を制御手段４３が検出し、例えば実施の形態１において説明した図９（ｂ）に示すように、表示手段５１に地図のメニューが表示された状態で、操作部３３Ａを左方向へスライド操作した場合には、一回だけ操作された時には、制御手段４３は、ポインタ６２を左方向へ一つだけ移動させ、継続して操作された場合には左方向へ継続して移動させ、さらに強い力で操作された場合にはポインタ６２の移動速度を速める。

また、操作部３３Ａを左方向から若干ずれた斜め方向へスライド操作した場合においても、制御手段４３がスライド操作方向を検出し、操作方向に対し正確にポインタ６２の移動を行う。

なお、操作部３３Ａへのスライド操作力を解除すると、操作部３３Ａが中立位置に復帰することは実施の形態１で説明したのと同様である。

つまり、実施の形態１と比べ、操作者が操作部３３Ａから指を離さずに、スライド操作や押圧操作に応じて、カーソル６１やポインタ６２の移動量や速度が変わり、あるいは画面の切替えを行うことができるので、操作者は表示手段５１を見たまま視線を操作部３３Ａに外すことなく操作ができ、スムーズな操作が可能となるものである。

なお、上述の説明においては、シート抵抗体８７の形状はリング状のものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、線状の抵抗体層を円弧状またはスパイラル状に配置しても実施することは可能である。

その際には、電圧の印加位置を変えた第一の方向推定手順の結果と第二の方向推定手順の結果を比較する必要は無く、線状の抵抗体層の両端を異なる電位に接続すれば、抵抗体層内に所望の電圧分布を生じさせることが出来るため、第一の方向推定手順の結果のみから正確にスライド操作方向を推定しうる。

また、上述の説明においては、Ｐ点の押圧力によりスライド操作力の推定処理を行う際に、制御手段４３が補正手順を行うものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、シート抵抗体８７のＡ点〜Ｄ点のうち複数の点を定圧電源に接続するものとして入力装置１００を構成すれば、定圧電源に接続された点から押圧されたＰ点までの線路抵抗によるＰ点の押圧力の推定誤差が小さくなり、制御手段４３が補正手順を行わなくても、ほぼ正確なスライド操作力の推定ができる。

なお、この場合、Ａ点〜Ｄ点の四箇所全てを定圧電源に接続すれば、定圧電源に接続された点から押圧されたＰ点までの線路抵抗によるＰ点の押圧力の推定誤差が最も小さくなり、制御手段４３は精度良くスライド操作力を推定しうる。

また、上述の説明では、スライド押圧手段７２により感圧スイッチが構成されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スライド押圧手段７２を実施の形態１で説明したスライド手段と押圧手段により構成されるものとしても良い。

このように本実施の形態によれば、シート抵抗体をリング状または円弧状またはスパイラル状にしたものであり、水平面全面となる３６０度方向などの所定の角度範囲にシート抵抗体を配置することが出来るため、スライド方向の柔軟性が高く簡易で多様な操作の可能な感圧スイッチを得ることができるものである。

また、感圧スイッチと、感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、感圧スイッチのシート抵抗体に接続された端子を定圧電源に接続し、感圧スイッチの導電板に接続された端子を前記制御手段に接続し、制御手段はシート抵抗体を押圧した押圧方向を、制御手段に感圧スイッチの導電板を介して入力された入力電圧に基づいて推定するものであり、操作者が押圧する方向の変化に従って変化する所定の電圧分布をシート抵抗体に生じさせるため、例えば操作者がスライド操作により操作した方向を高精度に検出でき、多様な操作の可能な入力装置を得ることができるものである。

本発明による感圧スイッチおよびこれを用いた入力装置は、簡易で多様な操作の可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、各種電子機器の操作用として有用である。

２１ カバー
２１Ａ 円孔
２１Ｂ 斜面部
２１Ｃ 外縁部
２２ スライド手段
２２Ａ 円孔
２２Ｂ 凸部
２３ 押圧手段
２３Ａ 押圧部
２３Ｂ リム部
２４ 感圧導電ユニット
２５ ベースシート
２６ コネクタカバー
２７Ａ〜Ｅ コネクタ端子
２８Ａ〜Ｄ シート抵抗体
２８１Ａ〜Ｄ 低抵抗体層
２８２Ａ〜Ｄ 高抵抗体層
２９ 絶縁層
３０ 導電板
３１ 感圧スイッチ
３２ 補助釦
３２Ａ 角孔
３３ 操作体
３３Ａ 操作部
３４ 押釦ゴム
３４Ａ 可動部
３４Ｂ 押圧部
３４Ｃ リム部
３５ 可動接点体シート
３６ 可動接点体
３７ フィルム
３８ 導光シート
３９ 基板
４０ 固定接点対
４０Ａ、４０Ｂ 固定接点
４１ 接続コネクタ
４２ 定圧電源
４３ 制御手段
４４ 抵抗素子
５０ 入力装置
５１ 表示手段
５２ 電子機器
６０ メニュー
６１ カーソル
６２ ポインタ
８１ 感圧導電ユニット
８２ ベースシート
８３ コネクタカバー
８４ 線路
８５ 低抵抗体層
８６ 高抵抗体層
８７ シート抵抗体
８８ 絶縁層
９０ 感圧スイッチ
９１ スイッチ手段
１００ 入力装置

Claims (5)

1. カバーと、
   前記カバーに収納され、水平方向に押圧してスライド移動可能なスライド手段と、
   前記スライド手段に内側面が接して、前記スライド手段に押圧されて移動可能な押圧部を備えた押圧手段と、
   前記押圧部にその上面が接したシート抵抗体と、
   前記シート抵抗体下方に所定の空隙を設けて配置された導電板を備えて構成され、
   前記スライド手段は水平面内でスライド移動が可能であり、
   前記押圧部が前記シート抵抗体を押圧することにより、
   前記スライド手段をスライド移動させるスライド操作力の変化に応じて、前記シート抵抗体と前記導電板との間の抵抗値が変化する感圧スイッチ。
2. 前記カバーと、前記スライド手段と、前記シート抵抗体と、前記導電板には、
   前記カバーから前記導電板まで貫通する孔が設けられた請求項１記載の感圧スイッチ。
3. 前記スライド手段と、前記押圧手段とが、スライド押圧手段として、一体で構成された請求項１記載の感圧スイッチ。
4. シート抵抗体がリング状または円弧状またはスパイラル状である請求項１記載の感圧スイッチ。
5. 請求項４記載の感圧スイッチと、前記感圧スイッチに接続されたスイッチ手段と、前記感圧スイッチと前記スイッチ手段に接続された制御手段と、所定電圧の定圧電源とを備え、前記感圧スイッチのシート抵抗体に接続された端子を定圧電源に接続し、感圧スイッチの導電板に接続された端子を前記制御手段に接続し、前記制御手段は前記シート抵抗体を押圧した押圧方向を、前記制御手段に前記感圧スイッチの導電板を介して入力された入力電圧に基づいて推定する入力装置。

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