JP2002117750A - 多方向入力装置およびこれを用いた電子機器 - Google Patents

多方向入力装置およびこれを用いた電子機器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種電子機器の入力操作用に使用される多方
向入力装置およびこれを用いた電子機器に関し、小型で
しかも入力方向の分解能が高いものの提供を目的とす
る。 【解決手段】 可撓性絶縁基板１５下面の円形リング状
の上部抵抗層１６とこれに対向する下部導電層である下
部抵抗層１７、および可撓性絶縁基板１５上面を弾性押
圧部１３Ｂで押して両者を接触させる弾性駆動体１３か
らなり、弾性駆動体１３を傾倒させる際に、上部抵抗層
１６が下部抵抗層１７に部分接触した時の各導出部の情
報から、マイクロコンピュータ等を用いて、弾性駆動体
１３が傾倒した角度方向に加えて傾倒した角度量を認識
する多方向入力装置およびこれを用いた電子機器とする
ことにより、小型でしかも入力方向の分解能の高いもの
が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、情報端
末、ゲーム機器およびリモートコントローラ等の各種電
子機器の入力操作用に使用される多方向入力装置および
これを用いた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の多方向入力装置として
は、特開平１０−１２５１８０号公報に記載された多方
向操作スイッチを用いたものが知られており、その内容
について、図２７〜図２９を用いて説明する。
【０００３】図２７は従来の多方向入力装置に使用され
る多方向入力用電子部品としての、多方向操作スイッチ
の断面図、図２８は同分解斜視図である。
【０００４】同図において、１は中心位置に弾性金属薄
板製のドーム状可動接点２を収容した絶縁樹脂製の箱形
ケースで、その内底面には、互いに導通した四つの外側
固定接点３が端部に配設されて、ドーム状可動接点２の
外周下端部が載り、これより内側でドーム状可動接点２
の中心から等距離で等角度の位置に、それぞれ独立した
複数個（四個）の内側固定接点４（４Ａ〜４Ｄ）が配設
されると共に、各固定接点と導通した出力端子（図示せ
ず）が外部に導出され、箱形ケース１の上面の開口部は
カバー５で覆われている。
【０００５】そして６は、軸部６Ａとその下端に一体に
形成されたフランジ部６Ｂからなる操作体で、軸部６Ａ
がカバー５中央の貫通孔５Ａから突出し、フランジ部６
Ｂの外周が箱形ケース１の内壁１Ａにより回転はしない
が傾倒可能に嵌合支持されると共に、箱形ケース１内底
面の四個の内側固定接点４（４Ａ〜４Ｄ）にそれぞれ対
応したフランジ部６Ｂ下面の四個の押圧部７（７Ａ〜７
Ｄ、但し７Ｄは図示せず）がドーム状可動接点２の上面
に当接することにより、フランジ部６Ｂの上面がカバー
５の裏面に押し付けられて、全体として垂直中立位置に
保たれている。
【０００６】このように構成された多方向スイッチにお
いて、図２９の断面図に矢印で示すように、操作体６の
軸部６Ａに装着されたつまみ８上面の、所望の角度方向
である左上面を下方に押すと、操作体６は図２７に示す
垂直中立位置からフランジ部６Ｂの右側の上面を支点と
して傾倒し、下面の押圧部７Ａがドーム状可動接点２を
押して部分弾性反転させて、押圧部７Ａと対応する内側
固定接点４Ａに接触させ、外側固定接点３と内側固定接
点４Ａの間を短絡してＯＮ状態とし、その電気信号をそ
れぞれの出力端子を通して外部へ発し、つまみ８に加え
る押し力を除くと、ドーム状可動接点２の弾性復元力に
よって操作体６は元の垂直中立位置に戻り、外側固定接
点３と内側固定接点４Ａの間もＯＦＦ状態に戻るもので
あった。
【０００７】そして、この多方向操作スイッチを使用す
る多方向操作装置においては、上記の多方向操作スイッ
チの外側固定接点３が複数個（四個）の内側固定接点４
の何れと接触したかの電気信号によって入力された角度
方向をマイクロコンピュータにより認識し、その信号を
発するものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の多方向入力用電子部品としての多方向操作スイッチに
おいて、入力できる方向の数すなわち入力方向の分解能
は、つまみ８を介して操作体６が傾倒した時にドーム状
可動接点２が部分弾性反転して接触する内側固定接点４
の数によって決まるものであるが、近年の小型化された
電子機器に使用できる電子部品の大きさにおいて、この
多方向操作スイッチが安定した動作をするためには、内
側固定接点４の数を上記の四個よりも多くすることは難
しいという課題があった。
【０００９】そして、この多方向操作スイッチを使用す
る多方向入力装置において、多方向操作スイッチの操作
体６を隣り合う内側固定接点４の中間方向に傾倒させ
て、隣り合う二つの内側固定接点４が所定の時間内に両
方共ＯＮ状態となれば同時ＯＮと認定するスイッチング
認識手段をマイクロコンピュータにより構成し、四個の
個別の内側固定接点４がＯＮ状態となった時とは異なる
他の信号として処理することにより、八つの角度方向の
入力ができるようにするのが限界と考えられていた。
【００１０】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、近年の小型化された電子機器に使用できる
大きさであって、しかも入力できる方向の数を多くでき
る、すなわち入力方向の分解能が高い多方向入力装置お
よびこれを用いた電子機器を提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】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。
【００１２】本発明の請求項１に記載の発明は、可撓性
絶縁基板の下面に所定幅の円形リング状に形成され、内
周および外周それぞれの全周と導通した二つの導出部を
有する上部抵抗層と、この上部抵抗層と所定の絶縁ギャ
ップを空けて対向するように平面基板上に円形リング状
に配設され、所定の導出部を有する下部導電体層と、可
撓性絶縁基板の上方に位置するように外周の弾性薄肉筒
状部および中心突部により支持され、上部抵抗層の裏面
に対し所定の間隔を空けて対峙する、外周端が尖った段
部である円板状の弾性押圧部を下面に有すると共に、上
蓋の円形孔に回動可能に係合した球状部および中央の駆
動用ノブ部を上面に有する弾性駆動体からなる入力用電
子部品に対し、駆動用ノブ部の先端を斜め下方に押して
弾性駆動体を傾斜させることにより、傾倒方向下方の弾
性押圧部が可撓性絶縁基板を部分的に下方に撓ませて下
面の上部抵抗層を下部導電体層に部分接触させた状態に
おいて、マイクロコンピュータ等を用い、上部抵抗層お
よび下部導電体層の導出部の情報から弾性駆動体が傾倒
した角度方向を認識すると共に、上部抵抗層の二つの導
出部間に所定の直流電圧を印加した時の、下部導電体層
の導出部における出力電圧を測定して演算処理すること
により、弾性駆動体が傾倒した角度量を認識する多方向
入力装置としたものであり、多方向入力用電子部品の構
成が、円形リング状の上部抵抗層とこれに対向する下部
導電体層およびこれらを接触させる弾性駆動体からなる
簡単なものであるから、小型化が容易であると共に、駆
動用ノブ部を斜め下方に押して弾性駆動体を傾倒させる
際に、上部抵抗層が下部導電体層に部分接触した時の各
導出部の情報から、マイクロコンピュータ等を用いて、
弾性駆動体が傾倒した角度方向および角度量を認識する
ものであるから、駆動用ノブ部を押して弾性駆動体を傾
倒させる角度方向の分解能を高くすることが容易である
ことに加えて、弾性駆動体を傾倒させる角度量によって
も入力方向の区分ができる、すなわち入力方向の分解能
が非常に高い多方向入力装置を実現できるという作用効
果が得られる。
【００１３】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、特に、下部導電体層が、所定の
間隔を空けて少なくとも三ヶ所以上の導出部を有した円
形リング状の下部抵抗層で、駆動用ノブ部の先端を斜め
下方に押して弾性駆動体を傾倒させ、可撓性絶縁基板下
面の上部抵抗層を下部抵抗層に部分接触させた状態にお
いて、マイクロコンピュータ等を用い、下部抵抗層の所
定の二つの導出部間に順次所定の直流電圧を短い周期で
切り換えて印加し、その周期と同期した上部抵抗層の導
出部における出力電圧を組み合せて演算処理することに
より、弾性駆動体を傾倒させた角度方向を認識するもの
であり、各導出部で取得された複数のデータに対して所
定の演算処理を行なうことにより、弾性駆動体を傾倒さ
せる角度方向を高い分解能で認識することができる多方
向入力装置を実現できるという作用効果が得られる。
【００１４】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、特に、下部導電体層が、円形リ
ング状の抵抗層を所定の間隔を空けて二分割し、それぞ
れの端部に導出部を設けた下部抵抗層であり、駆動用ノ
ブ部の先端を斜め下方に押して弾性駆動体を傾倒させ、
可撓性絶縁基板下面の上部抵抗層を下部抵抗層に部分接
触させた状態において、マイクロコンピュータ等を用
い、二分割された各下部抵抗層両端の導出部間に短い周
期で切り換えて所定の直流電圧を印加し、その周期と同
期した上部抵抗層の導出部における出力電圧を読み取っ
て処理をすることにより、弾性駆動体を傾倒させた角度
方向を認識するものであり、簡単な処理で弾性駆動体を
傾倒させる角度方向を高い分解能で認識することができ
る多方向入力装置を実現できるという作用効果が得られ
る。
【００１５】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、特に、下部導電体層が、円形リ
ング状の導電体層を所定の角度方向に分割して形成され
て、分割された各導電体層が導出部を有しているもので
あり、マイクロコンピュータへの接続数が所定の角度方
向の数だけ必要であるが、特別な処理をしないでも、弾
性駆動体を傾倒させる角度方向を所定の分解能で高精度
に認識することができる多方向入力装置を実現できると
いう作用効果が得られる。
【００１６】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、特に、対向して配設された円形
リング状の上部抵抗層と下部導電体層の間の絶縁ギャッ
プ部に、厚さ方向に押圧されることにより、押圧された
位置の上下面間が導通する感圧導電体からなる平板状の
導通板を介在させたものであり、上部抵抗層と下部導電
体層の間に確実に所定の絶縁ギャップを確保することが
できると共に、上部抵抗層裏面の押圧位置にかかわらず
押圧された位置の上下間が導通するので、上部抵抗層お
よびこれを挟む、弾性駆動体の弾性押圧部と下部導電体
層を小さくして小型の多方向入力装置を実現できるとい
う作用効果が得られる。
【００１７】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、特に、下部導電体層が上部抵抗
層よりも小さい比抵抗であるものであり、弾性駆動体を
傾倒させて上部抵抗層を下部導電体層に部分接触させた
状態において、所定の導出部間に直流電圧を印加した時
の出力電圧により弾性駆動体が傾倒した角度方向または
角度量を認識する際に、角度方向または角度量の変化に
対する出力電圧の変化量が大きく、正確に認識すること
ができる多方向入力装置を実現できるという作用効果が
得られる。
【００１８】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、特に、下部導電体層と同等の導
電体層を可撓性絶縁基板の下面に設けると共に、これに
対峙するよう上部抵抗層と同等の抵抗層を絶縁基板上に
設けたものであり、抵抗層の内周と導通した導出部を絶
縁基板のスルーホールを用いて導出することにより、抵
抗層面の表面を平滑にできるため、操作時における導電
体層と抵抗層との接触位置の出力精度のよい多方向入力
装置を実現できるという作用効果が得られる。
【００１９】本発明の請求項８に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、特に、マイクロコンピュータ等
を用い、上部抵抗層および下部導電体層の導出部におけ
る出力電圧を演算処理して弾性駆動体が傾倒した角度方
向または角度量を認識する際に、出力電圧が所定の電圧
以上となった時点で、演算処理を行なうようにしたもの
であり、操作ノブ部を押して弾性駆動体を傾倒させ、上
部抵抗層を下部導電体層に部分接触させる際に、両者の
接触が安定した状態において演算処理をし、弾性駆動体
が傾倒した角度方向または角度量を正確に認識すること
ができる多方向入力装置を実現できるという作用効果が
得られる。
【００２０】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、特に、駆動用ノブ部の先端を斜
め下方に押して弾性駆動体を傾倒させる角度量を大きく
すると、弾性押圧部が可撓性絶縁基板を押して上部抵抗
層を下部導電体層に部分接触させる面積が、弾性押圧部
の外周端の弾接位置から中心方向へ増大すると共に、弾
性駆動体の傾倒した角度量を認識するために、上部抵抗
層の二つの導出部間に印加する直流電圧の方向を、上部
抵抗層の外周側の導出部を低電位側とするものであり、
弾性駆動体を傾倒させて上部抵抗層を下部導電体層に部
分接触させる際に、傾倒角度量が小さく両者の接触が不
安定な状態における出力電圧を小さくすることができる
ので、不安定領域を除いて、安定した時点における出力
電圧を測定して演算処理することにより、弾性駆動体の
傾倒した角度量を認識することができる多方向入力装置
を実現できるという作用効果が得られる。
【００２１】本発明の請求項１０に記載の発明は、請求
項９記載の発明において、特に、可撓性絶縁基板の上方
において、上部抵抗層の裏面に対し所定の間隔を空けて
対峙するように、外周の弾性薄肉筒状部および中心突部
により支持され、外周端が尖った段部となった円板状の
弾性押圧部を下面に有すると共に、平板状上面の中央に
柱状部を有する弾性駆動体に対して、柱状部に中央穴部
が結合保持されると共に、弾性押圧部と略同外径の平板
状の下面が、平板状上面に対し所定半径位置から外周端
にかけて次第に浮き上がって当接している剛体材料から
なる操作つまみを装着したものであり、剛体材料からな
る操作つまみの先端を斜め下方に押す際に、その下面が
弾性駆動体の平板状上面を押すことによって、下面の弾
性押圧部が可撓性絶縁基板を押して上部抵抗層を下部導
電体層に部分接触させる面積を、弾性押圧部の外周端か
ら中心方向へと確実に増大させることができると共に、
操作部の色を変えたり、操作内容を表示することが容易
な多方向入力装置を実現できるという作用効果が得られ
る。
【００２２】本発明の請求項１１に記載の発明は、請求
項１記載の発明において、特に、弾性駆動体の駆動用ノ
ブ部下方の、可撓性絶縁基板上に載せられた弾性金属薄
板製の円形ドーム体と、可撓性絶縁基板または平面基板
の中央に、円形リング状の上部抵抗層および下部導電体
層と電気的に独立して設けられ、円形ドーム体が弾性反
転することにより短絡される外側固定接点と中央固定接
点からなり、駆動用ノブ部を下方に押し下げることによ
り動作する自力復帰型の押圧スイッチ部を付加したもの
であり、駆動用ノブ部を斜め下方に押して弾性駆動体を
傾倒させる際の、弾性駆動体が傾倒した角度方向および
角度量による入力方向の区分に加えて、駆動用ノブ部を
押圧することにより節度感を伴って別の信号を発するこ
とができる多方向入力装置を実現できるという作用効果
が得られる。
【００２３】本発明の請求項１２に記載の発明は、電子
機器本体の平面状の配線基板上に形成した下部導電体層
の上方に、上部抵抗層を形成した可撓性絶縁基板を配設
すると共に、電子機器の上ケースの円形孔に弾性駆動体
の球状部が係合した、請求項１記載の多方向入力装置を
用いた電子機器としたものであり、多方向入力装置を用
いた電子機器全体としての構成部材数および組立工数が
少なく、高さ寸法が小さいと共に、下部導電体層の導出
部からの配線も容易であり、安価な多方向入力装置を用
いた電子機器を実現できるという作用効果が得られる。
【００２４】本発明の請求項１３に記載の発明は、請求
項１２記載の発明において、特に、電子機器本体の平面
状の配線基板上に重ねて配設した可撓性配線基板に上部
抵抗層を形成したものであり、多方向入力装置を用いた
電子機器全体としての構成部材数および組立て工数が更
に少なく、上部抵抗層の導出部からの配線も容易であ
り、更に安価な多方向入力装置を用いた電子機器を実現
できるという作用効果が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図２６を用いて説明する。
【００２６】（実施の形態１）実施の形態１を用いて、
本発明の特に請求項１，２，５，６，８〜１０，１２お
よび１３に記載の発明について説明する。
【００２７】図１は本発明の第１の実施の形態による多
方向入力装置を用いた電子機器の要部断面図、図２は同
多方向入力装置部分の分解斜視図、図３は同多方向入力
装置の構成を説明する概念図である。
【００２８】同図において、１１は電子機器の上ケー
ス、１２は平面状の配線基板であり、上ケース１１は上
面が操作面となっていて、その中央の円形孔１１Ａには
多方向入力用電子部品の弾性駆動体１３の球状部１３Ｆ
が係合すると共に駆動用ノブ部１９が突出しており、配
線基板１２の上部には、スペーサ１４Ａを挟んで所定の
絶縁ギャップを空けて可撓性絶縁基板１５が配設されて
いる。
【００２９】この可撓性絶縁基板１５の下面には、所定
幅の一様な比抵抗の円形リング状で内周および外周それ
ぞれの全周と導通した二つの導出部１６Ａ，１６Ｂを有
する上部抵抗層１６が印刷形成されていると共に、配線
基板１２上のこれと対向した位置には下部導電体層とし
て、上部抵抗層１６とほぼ同じ径および幅で、上部抵抗
層１６の比抵抗よりも小さい一様な比抵抗の円形リング
状の下部抵抗層１７が印刷形成され、そのほぼ等角度間
隔の三ヶ所に導出部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが設けられ
ている。
【００３０】そして、図３に示すように、上部抵抗層１
６の二つの導出部１６Ａ，１６Ｂおよび下部抵抗層１７
の三つの導出部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃはそれぞれの配
線部を介して、この電子機器に装着されたマイクロコン
ピュータ１８（以下、マイコン１８と表わす）に接続さ
れている。
【００３１】また、可撓性絶縁基板１５の上部には、上
記の弾性駆動体１３が載せられて、その周囲の弾性薄肉
円筒部１３Ａおよび中心突部１３Ｅに支持された円板状
の弾性押圧部１３Ｂが上部抵抗層１６の裏面に対して所
定の間隔を空けて対峙している。
【００３２】この弾性押圧部１３Ｂは外周端が尖った段
部１３Ｃである円板状で、その外径は上部抵抗層１６の
幅の中心部の径よりも大きくて外径よりも小さくなって
いると共に、上部抵抗層１６の内径よりも少し内側は、
この面よりも下方に突出した円形段部１３Ｄとなり、中
心部は更に下方に突出した中心突部１３Ｅとなってい
て、弾性駆動体１３の下面は三段の同心円板状となって
いる。
【００３３】そして、弾性駆動体１３の上部は弾性押圧
部１３Ｂの上面全体を覆った球状部１３Ｆとなって、上
蓋としての上ケース１１の円形孔１１Ａに係合してお
り、その中央には円柱状の駆動用ノブ部１９が設けられ
ている。
【００３４】なお、可撓用絶縁基板１５の上部抵抗層１
６と配線基板１２の下部抵抗層１７の内側部分にも、剛
体のスペーサ１４Ｂが配されている。
【００３５】本実施の形態による多方向入力装置を用い
た電子機器の、多方向入力装置部分は以上のように構成
されている。
【００３６】次に、以上のように構成される多方向入力
装置に対して入力操作する場合の動作について説明す
る。
【００３７】図１に示した通常状態から、図４の動作状
態を説明する要部断面図に矢印で示すように、弾性駆動
体１３の駆動用ノブ部１９の先端を斜め下方に押すと、
弾性駆動体１３は中心突部１３Ｅを支点として、球状部
１３Ｆが上ケース１１の円形孔１１Ａの縁に沿って回動
し、弾性薄肉円筒部１３Ａが弾性変形しながら所望の角
度方向に所望の角度量だけ傾倒する。
【００３８】これにより、傾倒方向下面の弾性押圧部１
３Ｂが下方に動いて、その外周端の尖った段部１３Ｃが
可撓性絶縁基板１５を押して部分的に下方に撓ませ、そ
の下面の上部抵抗層１６の一部を接触点２０として下部
抵抗層１７に部分接触させる。
【００３９】この状態において、円形段部１３Ｄの外周
もスペーサ１４Ｂ上の可撓性絶縁基板１５に当たり、弾
性駆動体１３を傾倒させるために駆動用ノブ部１９に加
える押し力は、この位置において大きくなる。
【００４０】この状態における認識方法を説明する概念
図が図５であり、同図において、マイコン１８により、
まず第一の認識条件として、下部抵抗層１７の導出部１
７Ａをアース（０ボルト）にして、導出部１７Ｂに直流
電圧（例えば５ボルト）を印加し、導出部１７Ｃをオー
プン状態とした時に、上部抵抗層１６の導出部１６Ａ
（または１６Ｂ）に出力される電圧を読み取り、あらか
じめ記憶されているデータと照合し演算することによっ
て、接触点２０の位置は導出部１７Ａと１７Ｂの間の、
導出部１７Ｃとは反対側の点２１Ａであるか、導出部１
７Ｃ側の点２１Ｂであるという第一のデータが得られ
る。
【００４１】次に、第二の認識条件として、導出部１７
Ｂをアース（０ボルト）にして、導出部１７Ｃに所定の
直流電圧（例えば５ボルト）を印加し、導出部１７Ａを
オープン状態とした時に、導出部１６Ａ（または１６
Ｂ）に出力される電圧を読み取り、あらかじめ記憶され
ているデータと照合し演算することによって、接触点２
０の位置は導出部１７Ｂと１７Ｃの間の、導出部１７Ａ
とは反対側の点２１Ｃであるか、導出部１７Ａ側の点２
１Ａであるという第二のデータが得られる。
【００４２】そして、マイコン１８において、第一のデ
ータと第二のデータを比較して、一致する点２１Ａが傾
倒操作した角度方向であると認識して、その信号を発す
るものである。
【００４３】次に、上記の図４および図５に示す状態に
おいて、上記とは異なる認識条件として、マイコン１８
により、上部抵抗層１６の内外周の導出部１６Ａ，１６
Ｂに対し、外周の導出部１６Ｂをアース（０ボルト）に
して内周の導出部１６Ａに直流電圧を印加し、下部抵抗
層１７の導出部の一つ（例えば、接触点２０に最も近い
導出部１７Ｂ）に出力される電圧を読み取り、あらかじ
め記憶されているデータと照合し演算することによっ
て、弾性押圧部１３Ｂが可撓性絶縁基板１５を押してい
る圧力、すなわち弾性駆動体１３が傾倒している角度量
のデータが得られる。
【００４４】そして、図４に示した状態から、更に駆動
用ノブ部１９の先端を強く押すことにより、弾性駆動体
１３がより大きく傾倒して下面が弾性変形し、弾性押圧
部１３Ｂが可撓性絶縁基板１５を押す部分の面積が増大
した状態を示すのが、図６の要部断面図である。
【００４５】同図に示すように、弾性駆動体１３の弾性
押圧部１３Ｂが可撓性絶縁基板１５を押す部分の面積
は、弾性押圧部１３Ｂ外周端の尖った段部１３Ｃから中
心方向に向けて増大しており、上部抵抗層１６が下部抵
抗層１７に接触する部分の面積も、最初に接触した接触
点２０から中心方向に広がっている。
【００４６】この状態において、上記と同様に、マイコ
ン１８により、上部抵抗層１６の内外周の導出部１６
Ａ，１６Ｂに対し、外周の導出部１６Ｂをアース（０ボ
ルト）にして内周の導出部１６Ａに直流電圧を印加し、
下部抵抗層１７の導出部の一つ（１７Ｂ）に出力される
電圧を読み取り、あらかじめ記憶されているデータと照
合し演算することによって、弾性押圧部１３Ｂが可撓性
絶縁基板１５を強く押している圧力、すなわち弾性駆動
体１３が大きく傾倒している角度量のデータが得られ
る。
【００４７】そして、上記の場合よりも接触点２０を含
む接触部分の面積が大きくなっている、すなわち比抵抗
の大きい上部抵抗層１６が比抵抗の小さい下部抵抗層１
７に接触する面積が大きくなった分だけ、下部抵抗層１
７の導出部の一つ（１７Ｂ）に出力される電圧が上がっ
ていることになり、得られたデータの値は弾性駆動体１
３の大きな傾倒の角度量に対応したものとなっている。
【００４８】なお、この駆動用ノブ１９の先端を強く押
して弾性駆動体１３を大きく傾倒させる際に、弾性駆動
体１３は上面の球状部１３Ｆが上ケース１１の円形孔１
１Ａに係合しているので横方向にずれることはなく、ま
た、上部抵抗層１６が下部抵抗層１７に接触する部分の
面積は円弧方向にも広がるが、上部抵抗層１６の比抵抗
が下部抵抗層１７の比抵抗よりも大きいから、接触点２
０が広がった円弧状のほぼ中心にあれば、下部抵抗層１
７の導出部の一つ（例えば、１７Ｂ）に出力される電圧
に対する、接触面積が円弧方向に広がったことによる影
響は少ない。
【００４９】更に、上記の弾性駆動体１３が傾倒してい
る角度量の認識方法において、上部抵抗層１６の外周の
導出部１６Ｂをアース（０ボルト）にして内周の導出部
１６Ａに直流電圧を印加する理由は、弾性駆動体１３を
傾倒する角度量を大きくすることによって、上部抵抗層
１６が下部抵抗層１７に部分接触する面積が上部抵抗層
１６の外周側から内周側に向けて増大するので、直流電
圧を上記のように印加することによって、傾倒角度量が
小さく両者の接触が不安定な状態における出力電圧を小
さくすることができ、不安定領域を除いて、安定した時
点における大きな出力電圧を測定・演算処理して、弾性
駆動体１３の傾倒した角度量を認識することができるか
らである。
【００５０】そして、これらのデータの取得および演算
処理は、出力電圧が所定の電圧以上となった時点で行わ
れると共に、高速で繰り返し行われるので、正確に認識
することができるものである。
【００５１】以上のようにして入力操作を行なった後、
駆動用ノブ部１９の先端に加える押し力を除くと、弾性
駆動体１３は自身の弾性復元力により弾性薄肉円筒部１
３Ａが元の形状に復帰することによって元の図１の状態
に戻り、可撓性絶縁基板１５が元の平面状に復帰するこ
とにより、上部抵抗層１６と下部抵抗層１７は対向した
状態に戻る。
【００５２】更に、上記の説明では、配線基板１２上に
印刷形成された下部抵抗層１７のほぼ等角度間隔に三ヶ
所の導出部１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが設けられている場
合について説明したが、図７の概念図に示すように、下
部抵抗層２２のほぼ等角度間隔に四つの導出部２２Ａ，
２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを設ける場合の入力操作につい
て、次に説明する。
【００５３】弾性駆動体１３の駆動用ノブ部１９の先端
を斜め下方に押して、上部抵抗層１６の一部の接触点２
３を下部抵抗層２２に部分接触させることは、上記の場
合と同じである。
【００５４】そして、図７において、マイコン２４によ
り、まず第一の認識条件として、下部抵抗層２２の導出
部２２Ａ，２２Ｃをオープン状態とし、導出部２２Ｂを
アース（０ボルト）にして、導出部２２Ｄに直流電圧を
印加した時に、上部抵抗層１６の導出部１６Ａ（または
１６Ｂ）に出力される電圧を読み取り演算することによ
って、接触点２３のＸ座標が第一のデータとして得られ
る。
【００５５】次に、第二の認識条件として、導出部２２
Ｂ，２２Ｄをオープン状態とし、導出部２２Ｃをアース
にして、導出部２２Ａに直流電圧を印加して、上部抵抗
層１６の導出部１６Ａ（または１６Ｂ）に出力される電
圧を読み取り演算することによって、接触点２３のＹ座
標が第二のデータとして得られる。
【００５６】そして、マイコン２４において、第一のデ
ータと第二のデータを組み合せて得られる接触点のＸ，
Ｙ座標が、傾倒操作した方向であると認識して、その信
号を発するものである。
【００５７】このような構成の多方向入力装置であれ
ば、比較的簡単な演算処理を行うことによって、高い分
解能で認識して多くの方向の入力をすることができる。
【００５８】以上のように、本実施の形態による多方向
入力装置は、多方向入力用電子部品の弾性駆動体１３の
傾倒操作時に複数の認識条件下で得られた複数のデータ
である各導出部の出力電圧により、弾性駆動体１３を傾
倒操作した角度方向および角度量を認識するものである
から、高い分解能で多くの方向に入力できる傾倒角度方
向に加えて、傾倒した角度量によっても幾つかの方向に
入力することができるので、両者を合わせると非常に多
くの方向で入力できる、すなわち入力方向の分解能が非
常に高い多方向入力装置およびこれを用いた電子機器を
実現することができるものである。
【００５９】なお、以上の説明では、可撓性絶縁基板１
５下面の上部抵抗層１６と配線基板１２上の下部抵抗層
１７は、通常状態において、スペーサ１４Ａを挟んで所
定のギャップを空けて対向しているとして説明したが、
これを、図８の多方向入力装置の要部断面図に示すよう
に、両者の間に導通板２５を挟み込む構成としてもよ
い。
【００６０】この導通板２５は、厚さ方向に押圧される
ことによって、押圧された位置の上下間が導通する感圧
導電体からなる平板状であって、上部抵抗層１６と下部
抵抗層１７の間およびその周囲に挟まれている。
【００６１】この多方向入力装置の上部抵抗層１６と下
部抵抗層１７の内側部分に剛体のスペーサ１４Ｂが配さ
れていること等、その他の部分の構成は上記の場合と同
じである。
【００６２】そして、図９の要部断面図に矢印で示すよ
うに、この多方向入力装置の弾性駆動体１３の駆動用ノ
ブ部１９の先端を斜め下方に押すと弾性駆動体１３が傾
倒し、複数の検知条件下において得られた上部抵抗層１
６および下部抵抗層１７の各導出部の出力電圧により、
弾性操作体１３を傾倒した角度方向および角度量を認識
できることは上記の場合と同様である。
【００６３】このような導通板２５を使用した構成とす
ることにより、上部抵抗層１６と下部抵抗層１７の間に
確実に所定の絶縁ギャップを確保することができると共
に、上部抵抗層１６裏面の押圧位置にかかわらず押圧さ
れた位置の上下間が導通するので、これを挟む上部抵抗
層１６と下部抵抗層１７、および弾性駆動体１３の弾性
押圧部１３Ｂの直径や幅を小さくして小型の多方向入力
装置とすることができる。
【００６４】また、以上の説明では、弾性駆動体１３に
は駆動用ノブ部１９が一体に設けられているとして説明
したが、これを別体として、弾性駆動体２６の上部に操
作つまみ２７を装着した多方向入力装置の要部断面図が
図１０である。
【００６５】すなわち、弾性駆動体２６が、上部抵抗層
１６裏面の可撓性絶縁基板１５に対して所定の間隔を空
けて対峙するように、外周の弾性薄肉円周部２６Ａおよ
び中心突部２６Ｅにより支持された円板状の弾性押圧部
２６Ｂを下面に有していることは上記の場合と同じであ
るが、平板状上面２６Ｃの中央に柱状部２６Ｄを有して
おり、この柱状部２６Ｄに操作つまみ２７が結合保持さ
れている。
【００６６】この操作つまみ２７は剛体材料からなり、
下面の中央孔２７Ａが上述のように、弾性駆動体２６の
柱状部２６Ｄと結合すると共に、その周囲の下面は弾性
駆動体２６の弾性押圧部２６Ｂとほぼ同外径の円板部で
あって、その中央平板部２７Ｂは弾性駆動体２６の平板
状上面２６Ｃに当接しているが、所定半径位置の角部２
７Ｃから外周端にかけて次第に浮き上がっている。
【００６７】そして、操作つまみ２７上部の球状部２７
Ｄがケース１１の貫通孔１１Ａの縁に接すると共に、中
央上部には円柱状の駆動用ノブ部２８が設けられてい
る。
【００６８】以上のように構成される多方向入力装置に
対して入力操作する場合の動作について説明すると、図
１１の要部断面図に矢印で示すように、この多方向入力
装置の操作つまみ２７の駆動用ノブ部２８の先端を斜め
下方に押すと、操作つまみ２７は球状部２７Ｄが上ケー
ス１１の円形孔１１Ａの縁に沿って回動しながら傾倒す
ると共に、柱状部２６Ｄを介して弾性駆動体２６の弾性
薄肉円筒部２６Ａを弾性変形させながら、弾性駆動体２
６を中心突部２６Ｅを支点として所望の方向に所望の角
度量だけ傾倒させる。
【００６９】これにより、傾倒方向下面の弾性押圧部２
６Ｂ外周端の尖った段部２６Ｆが可撓性絶縁基板１５を
押して部分的に下方へ撓ませ、その下面の上部抵抗層１
６の一部を接触点２０として下部抵抗層１７に部分接触
させること、および複数の条件下において得られた上部
抵抗層１６と下部抵抗層１７の各導出部の出力電圧によ
り、操作つまみ２７を傾倒させた角度方向および角度量
を認識できることは、上記の場合と同様である。
【００７０】そして、この弾性駆動体２６が傾倒する時
に、その平板状上面２６Ｃを下方に押して、弾性押圧部
２６Ｂ外周端の尖った段部２６Ｆを可撓性絶縁基板１５
に押し付けるのは、操作つまみ２７下面の所定半径位置
の角度２７Ｃであり、これよりも外周の部分は浮き上が
っていて、弾性駆動体２６の平板状上面２６Ｃを押さな
い。
【００７１】また、図１１に示した位置から、更に駆動
用ノブ部２８の先端を強く押すことにより操作つまみ２
７および弾性駆動体２６がより大きく傾倒して、弾性駆
動体２６の平板状上面２６Ｃおよびその下面が弾性変形
し、操作つまみ２７下面の所定半径位置の角部２７Ｃの
下方において、弾性押圧部２６Ｂの外周部分から中心方
向にかけて押し縮められて、弾性押圧部２６Ｂが可撓性
絶縁基板１５を押す部分の面積が増大した状況を示すの
が図１２の要部断面図である。
【００７２】同図に示すように、弾性駆動体２６の弾性
押圧部２６Ｂが可撓性絶縁基板１５を押す部分の面積が
弾性押圧部２６Ｂの外周端から中央方向に向けて増大
し、上部抵抗層１６が下部抵抗層１７に接触する部分の
面積が最初に接触した接触点２０から中心方向に広がっ
ていることは、上記の場合と同様である。
【００７３】このような、剛体材料からなる操作つまみ
２７を使用する構成とすることにより、操作つまみ２７
の先端を斜め下方に押す際に、弾性駆動体２６が可撓性
絶縁基板１５を押して上部抵抗層１６を下部抵抗層１７
に部分接触させる面積を、弾性押圧部２６Ｂの外周端か
ら中心方向へと確実に増大させることができると共に、
操作つまみ２７の色を変えたり、操作内容を表示するこ
とが容易である。
【００７４】更に、以上の説明では、多方向入力用電子
部品の下部抵抗層１７は電子機器の配線基板１２上に印
刷形成されており、これと対向した上部抵抗層１６は多
方向入力用電子部品の可撓性絶縁基板１５の下面に印刷
形成されているものとしているが、上部抵抗層１６も電
子機器の配線基板１２に重ねて配設された可撓性配線基
板２９の下面に形成した場合の、電子機器の多方向入力
装置部分の分解斜視図が図１３である。
【００７５】このような構成とすることにより、多方向
入力装置を用いた電子機器全体としての構成部材数およ
び組立て工数が少なくなり、上部抵抗層１６の導出部か
らの配線も容易であり、安価な多方向入力装置を用いた
電子機器とすることができる。
【００７６】（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３に記載の発明について説明する。
【００７７】図１４は本発明の第２の実施の形態による
多方向入力装置を用いた電子機器の多方向入力装置部分
の分解斜視図、図１５は同動作状態における認識方法を
説明する概念図である。
【００７８】同図に示すように、本実施の形態による多
方向入力装置は前記の実施の形態１によるものにおい
て、電子機器の配線基板３０上に印刷形成された下部導
電体層が、円形リング状の抵抗層を所定の間隔を空けて
二分割した第一抵抗層３１と第二抵抗層３２からなり、
それぞれの端部に導出部３１Ａ，３１Ｂおよび３２Ａ，
３２Ｂを有しているものであって、その他の部分の構成
は、図２に示した実施の形態１によるものと同じであ
る。
【００７９】この多方向入力装置に対して入力操作する
場合の動作について説明すると、図１４および図１５に
おいて、駆動用ノブ部１９の先端を押して弾性駆動体１
３を所望の角度方向に所望の角度量だけ傾倒させると、
傾倒方向下面の弾性押圧部１３Ｂの外周端が可撓性絶縁
基板１５を押して部分的に下方へ撓ませ、その下面の上
部抵抗層１６の一部を接触点３３として下方の、例え
ば、第一抵抗層３１に部分接触させる。
【００８０】そして、この状態における認識方法は、図
１５において、まず第一の認識条件として、第一抵抗層
３１の端部の導出部３１Ａ，３１Ｂ間に、導出部３１Ａ
をアース（０ボルト）にして導出部３１Ｂに所定の直流
電圧（例えば５ボルト）を印加すると、導出部３１Ａと
接触点３３の間の抵抗値により、接触位置に対応した電
圧が上記抵抗層１６の導出部１６Ａ（または１６Ｂ）に
出力されマイクロコンピュータ３４（以下、マイコン３
４と表わす）に伝達される。
【００８１】次に、第二の認識条件として、短い周期で
切り換えて、第二抵抗部３２の端部の導出部３２Ａ，３
２Ｂ間に所定の直流電圧を印加しても、上部抵抗層１６
は第二抵抗層３２と接触していないので、上部抵抗層１
６の導出部１６Ａに電圧は出力されない。
【００８２】同様にして、弾性駆動体１３を上記とは反
対の方向へ傾倒させると、上部抵抗層１６は第二抵抗層
３２と部分接触して、その導出部３２Ａ，３２Ｂ間に所
定の直流電圧を印加した時に、上部抵抗層１６の導出部
１６Ａ（または１６Ｂ）に電圧が出力される。
【００８３】このように、駆動用ノブ部１９を押して弾
性駆動体１３を傾倒させた角度方向に対応した下部導電
体層としての第一抵抗層３１または第二抵抗層３２に直
流電圧を印加した時にのみ、上部抵抗層１６から出力電
圧を取り出すことができるので、直流電圧を印加した導
出部の位置と出力電圧をマイコン３４で処理することに
より、傾倒操作した角度方向を認識することができる。
【００８４】また、マイコン３４により、弾性駆動体１
３が傾倒した角度量を認識する方法は、実施の形態１の
場合と同じであるので、その説明を省略する。
【００８５】以上のように、本実施の形態による多方向
入力装置は、簡単な処理で弾性駆動体１３を傾倒させる
角度方向を高い分解能で認識することができる多方向入
力装置およびこれを用いた電子機器を実現するものであ
る。
【００８６】（実施の形態３）実施の形態３を用いて、
本発明の特に請求項４に記載の発明について説明する。
【００８７】図１６は本発明の第３の実施の形態による
多方向入力装置を用いた電子機器の多方向入力装置部分
の分解斜視図である。
【００８８】同図に示すように、本実施の形態による多
方向入力装置は前記の実施の形態１によるものにおい
て、電子機器の配線基板３５上に印刷形成された下部導
電体層３６が、円形リング状の導電体層を所定の角度方
向に分割して形成されて、分割された各個別の導電体層
３６Ａ，３６Ｂ，…がそれぞれ導出部３７Ａ，３７Ｂ，
…を有しているものであり、各導出部３７Ａ，３７Ｂ，
…は、それぞれマイクロコンピュータ（図１６に示さ
ず。以下、マイコンと表わす。）に接続されている。
【００８９】そして、その他の部分の構成は、図２に示
した実施の形態１によるものと同じである。
【００９０】この多方向入力装置に対して入力操作する
場合の動作について説明すると、駆動用ノブ部１９の先
端を押して弾性駆動体１３を傾倒させると、傾倒方向下
面の弾性押圧部１３Ｂ（図１６に示さず）の外周端が可
撓性絶縁基板１５を押して部分的に下方へ撓ませ、その
下面の上部抵抗層１６の一部を下方の下部導電体層３６
の、例えば、導電体層３６Ａに接触させる。
【００９１】そして、導電体層３６Ａの角度位置はあら
かじめマイコンに記載されているので、弾性駆動体１３
が傾倒した角度位置は、マイコンで特別な処理をしない
でも、容易に認識される。
【００９２】なお、マイコンにより、弾性駆動体１３が
傾倒した角度量を認識する方法は、実施の形態１の場合
と同じであるので、その説明を省略する。
【００９３】以上のように、本実施の形態による多方向
入力装置は、マイコンへの接続数が所定の角度方向の数
だけ必要であるが、特別な処理をしないでも、弾性駆動
体１３を傾倒させる角度方向を所定の分解能で高精度に
認識することができる多方向入力装置を実現するもので
ある。
【００９４】（実施の形態４）実施の形態４を用いて、
本発明の特に請求項１１に記載の発明について説明す
る。
【００９５】図１７は本発明の第４の実施の形態による
多方向入力装置を用いた電子機器の要部断面図、図１８
は同多方向入力装置部分の分解斜視図である。
【００９６】同図に示すように、本実施の形態による多
方向入力装置は前記の実施の形態１によるものに対し
て、弾性駆動体１３の駆動用ノブ部１９を下方に押し下
げることにより動作する自力復帰型の押圧スイッチ部３
８を付加したものである。
【００９７】押圧スイッチ部３８の構成は、弾性駆動体
１３の駆動用ノブ部１９下方の可撓性絶縁基板３９の上
面に、外側接点４０Ａと中央接点４０Ｂからなるスイッ
チ固定接点４０を印刷等により形成し、その上部に弾性
金属薄板製で円形ドーム形状の可動接点４１を、外周下
端部が外側接点４０Ａ上に載り、中央のドーム部４１Ａ
下面が中央接点４０Ｂと所定の間隔を空けて対峙するよ
うに載せて、可撓性の粘着材付テープ４２で貼り付けた
ものであり、可動接点４１のドーム部４１Ａの上面は、
弾性駆動体１３下面中心部の中心突部１３Ｅと対向して
いる。
【００９８】そして、可撓性絶縁基板３９の下面には円
形リング状の上部抵抗層１６が印刷形成され、これと対
向した下部抵抗層１７が配線基板１２上に印刷形成され
ると共に、これらの内側の部分すなわち可撓性絶縁基板
３９のスイッチ固定接点４０の下面に剛体のスペーサ１
４Ｂが配されている等、その他の部分の構成は、図１お
よび図２に示した実施の形態１によるものと同じであ
る。
【００９９】以上のように構成されるこの多方向入力装
置に対し、弾性駆動体１３を傾倒させて入力操作する場
合の動作を説明するのが図１９の要部断面図であり、同
図に矢印で示すように、駆動用ノブ部１９を斜め下方に
押して弾性駆動体１３を傾倒させて、傾倒方向下面の可
撓性絶縁基板３９を押して部分的に下方へ撓ませ、上部
抵抗層１６の一部を下部抵抗層１７に部分接触させるこ
と、およびその時の弾性駆動体１３が傾倒した角度方向
および角度量の認識方法は、実施の形態１と同じである
ので、その説明を省略する。
【０１００】なお、この動作時に押圧スイッチ部３８が
動作しないように、円形ドーム状の可動接点４１の弾性
反転力は設定されている。
【０１０１】次に、弾性駆動体１３を押し下げて押圧ス
イッチ部３８を動作させる場合の状態を示すのが図２０
の断面図であり、同図に矢印に示すように、図１７の状
態から駆動用ノブ部１９を下方に押し下げると、弾性駆
動体１３は弾性薄肉円筒部１３Ａが全周に亘り弾性変形
して、球状部１３Ｆが上ケース１１から離れて中央部分
全体が下方に動き、下面中心部の中心突部１３Ｅが粘着
材付テープ４２を介して可動接点４１のドーム部４１Ａ
の上面を下方に押す。
【０１０２】押された可動接点４１のドーム部４１Ａは
節度感を伴いながら弾性反転し、ドーム部４１Ａの下面
が中央接点４０Ｂと接触して、外側接点４０Ａと中央接
点４０Ｂの間すなわちスイッチ固定接点４０を短絡状態
とする。
【０１０３】そして、駆動用ノブ部１９に加える押し力
を除くと、弾性駆動体１３は自身の弾性復元力により弾
性薄肉円筒部１３Ａが元の形状に復帰することによって
図１７の状態に戻り、押圧スイッチ部３８の可動接点４
１のドーム部４１Ａもその弾性復元力によって反転状態
から元の円形ドーム形状に復帰し、スイッチ固定接点４
０の外側接点４０Ａと中央接点４０Ｂの間もオープン状
態に戻る。
【０１０４】なお、この押圧スイッチ部３８の動作時
に、弾性駆動体１３下面の弾性押圧部１３Ｂが可撓性絶
縁基板３９を押して上部抵抗層１６と下部抵抗層１７が
接触することがないように、弾性駆動体１３下面の弾性
押圧部１３Ｂと中心突部１３Ｅの寸法は設定されてい
る。
【０１０５】以上のように、本実施の形態による多方向
入力装置は、駆動用ノブ部１９を押圧することによっ
て、駆動用ノブ部１９すなわち弾性駆動体１３を傾倒操
作した方向の入力を決定する等の別の信号を、節度感を
伴って発することがきる多方向入力装置を実現するもの
である。
【０１０６】なお、上記の説明では、押圧スイッチ部３
８は可撓性絶縁基板３９の上面に配設されるものとして
説明したが、これは、可撓性絶縁基板３９と配線基板１
２の間のスペーサ１４Ｂの中央部等に配設してもよいも
のである。
【０１０７】（実施の形態５）実施の形態５を用いて、
本発明の特に請求項１，２，７〜９、および１２に記載
の発明について説明する。
【０１０８】なお、本実施の形態によるものは、実施の
形態１によるものに対して配線基板１２および可撓性絶
縁基板１５に形成されるそれぞれの機能層を互いに逆転
させて形成したものである。
【０１０９】図２１は本発明の第５の実施の形態による
多方向入力装置を用いた電子機器の要部断面図、図２２
は同多方向入力装置部分の分解斜視図、図２３は同多方
向入力装置の構成を説明する概念図である。
【０１１０】同図において、１１は電子機器の上ケー
ス、１２は平面状の配線基板であり、上ケース１１は上
面が操作面となっていて、その中央の円形孔１１Ａには
多方向入力用電子部品の弾性駆動体１３の球状部１３Ｆ
が係合すると共に駆動用ノブ部１９が突出しており、配
線基板１２の上部には、スペーサ１４Ａを挟んで所定の
絶縁ギャップを空けて可撓性絶縁基板１５が配設されて
いる。
【０１１１】この可撓性絶縁基板１５の下面には、所定
幅の一様な比抵抗の円形リング状の上部抵抗層１１６が
印刷形成され、そのほぼ等角度間隔の三ヶ所に導出部１
１６Ａ，１１６Ｂ，１１６Ｃが設けられていると共に、
配線基板１２上のこれと対向した位置には下部導電体層
として、上部抵抗層１１６とほぼ同じ径および幅で、一
様な比抵抗の円形リング状の下部抵抗層１１７が印刷形
成され、その内周および外周それぞれの全周と導通した
二つの導出部１１７Ａ，１１７Ｂが設けられている。
【０１１２】なお、この下部抵抗層１１７の内周と導通
した導出部１１７Ａをスルーホールを用いて配線基板１
２の裏面または下層に引き出すようにすると、より簡素
な構成とすることができ、さらなる小形化並びにその出
力の高精度化に対応できるようになる。
【０１１３】そして、図２３に示すように、下部抵抗層
１１７の二つの導出部１１７Ａ，１１７Ｂおよび上部抵
抗層１１６の三つの導出部１１６Ａ，１１６Ｂ，１１６
Ｃはそれぞれの配線部を介して、この電子機器に装着さ
れたマイクロコンピュータ１８（以下、マイコン１８と
表わす）に接続されている。
【０１１４】また、可撓性絶縁基板１５の上部には、上
記の弾性駆動体１３が載せられて、その周囲の弾性薄肉
円筒部１３Ａおよび中心突部１３Ｅに支持された円板状
の弾性押圧部１３Ｂが上部抵抗層１１６の裏面に対して
所定の間隔を空けて対峙している。
【０１１５】この弾性押圧部１３Ｂは外周端が尖った段
部１３Ｃである円板状で、その外径は上部抵抗層１１６
の幅の中心部の径よりも大きくて外径よりも小さくなっ
ていると共に、上部抵抗層１１６の内径よりも少し内側
は、この面よりも下方に突出した円形段部１３Ｄとな
り、中心部は更に下方に突出した中心突部１３Ｅとなっ
ていて、弾性駆動体１３の下面は三段の同心円板状とな
っている。
【０１１６】そして、弾性駆動体１３の上部は弾性押圧
部１３Ｂの上面全体を覆った球状部１３Ｆとなって、上
蓋としての上ケース１１の円形孔１１Ａに係合してお
り、その中央には円柱状の駆動用ノブ部１９が設けられ
ている。
【０１１７】なお、可撓性絶縁基板１５の上部抵抗層１
１６と配線基板１２の下部抵抗層１１７の内側部分に
も、剛体のスペーサ１４Ｂが配されている。
【０１１８】本実施の形態による多方向入力装置を用い
た電子機器の、多方向入力装置部分は以上のように構成
されている。
【０１１９】次に、以上のように構成される多方向入力
装置に対して入力操作する場合の動作について説明す
る。
【０１２０】図２１に示した通常状態から、図２４の動
作状態を説明する要部断面図に矢印で示すように、弾性
駆動体１３の駆動用ノブ部１９の先端を斜め下方に押す
と、弾性駆動体１３は中心突部１３Ｅを支点として、球
状部１３Ｆが上ケース１１の円形孔１１Ａの縁に沿って
回動し、弾性薄肉円筒部１３Ａが弾性変形しながら所望
の角度方向に所望の角度量だけ傾倒する。
【０１２１】これにより、傾倒方向下面の弾性押圧部１
３Ｂが下方に動いて、その外周端の尖った段部１３Ｃが
可撓性絶縁基板１５を押して部分的に下方へ撓ませ、そ
の下面の上部抵抗層１１６の一部を下部抵抗層１１７の
接触点２０に部分接触させる。
【０１２２】この状態において、円形段部１３Ｄの外周
もスペーサ１４Ｂ上の可撓性絶縁基板１５に当たり、弾
性駆動体１３を傾倒させるために駆動用ノブ部１９に加
える押し力は、この位置において大きくなる。
【０１２３】この状態における認識方法を説明する概念
図が図２５であり、同図において、マイコン１８によ
り、まず第一の認識条件として、上部抵抗層１１６の導
出部１１６Ａをアース（０ボルト）にして、導出部１１
６Ｂに直流電圧（例えば５ボルト）を印加し、導出部１
１６Ｃをオープン状態とした時に、下部抵抗層１１７の
導出部１１７Ａ（または１１７Ｂ）に出力される電圧を
読み取り、あらかじめ記憶されているデータと照合し演
算することによって、上部抵抗層が部分接触した位置は
導出部１１６Ａと１１６Ｂの間の、導出部１１６Ｃとは
反対側の点２１Ａであるか、導出部１１６Ｃ側の点２１
Ｂであるという第一のデータが得られる。
【０１２４】次に、第二の認識条件として、導出部１１
６Ｂをアース（０ボルト）にして、導出部１１６Ｃに所
定の直流電圧（例えば５ボルト）を印加し、導出部１１
６Ａをオープン状態とした時に、導出部１１７Ａ（また
は１１７Ｂ）に出力される電圧を読み取り、あらかじめ
記憶されているデータと照合し演算することによって、
上部抵抗層が部分接触した位置は導出部１１６Ｂと１１
６Ｃの間の、導出部１１６Ａとは反対側の点２１Ｃであ
るか、導出部１１６Ａ側の点２１Ａであるという第二の
データが得られる。
【０１２５】そして、マイコン１８において、第一のデ
ータと第二のデータを比較して、一致する点２１Ａが傾
倒操作した角度方向であると認識して、その信号を発す
るものである。
【０１２６】次に、上記の図２４および図２５に示す状
態において、上記とは異なる認識条件として、マイコン
１８により、下部抵抗層１１７の内外周の導出部１１７
Ａ，１１７Ｂに対し、外周の導出部１１７Ｂをアース
（０ボルト）にして内周の導出部１１７Ａに直流電圧を
印加し、上部抵抗層１１６の導出部の一つ（例えば、接
触点２０に最も近い導出部１１６Ｂ）に出力される電圧
を読み取り、あらかじめ記憶されているデータと照合し
演算することによって、弾性押圧部１３Ｂが可撓性絶縁
基板１５を押している圧力、すなわち弾性駆動体１３が
傾倒している角度量のデータが得られる。
【０１２７】そして、図２４に示した状態から、更に駆
動用ノブ部１９の先端を強く押すことにより、弾性駆動
体１３がより大きく傾倒して下面が弾性変形し、弾性押
圧部１３Ｂが可撓性絶縁基板１５を押す部分の面積が増
大した状態を示すのが、図２６の要部断面図である。
【０１２８】同図に示すように、弾性駆動体１３の弾性
押圧部１３Ｂが可撓性絶縁基板１５を押す部分の面積
は、弾性押圧部１３Ｂ外周端の尖った段部１３Ｃから中
心方向に向けて増大しており、上部抵抗層１１６が下部
抵抗層１１７に接触する部分の面積も、最初に接触した
接触点２０から中心方向に広がっている。
【０１２９】この状態において、上記と同様に、マイコ
ン１８により、下部抵抗層１１７の内外周の導出部１１
７Ａ，１１７Ｂに対し、外周の導出部１１７Ｂをアース
（０ボルト）にして内周の導出部１１７Ａに直流電圧を
印加し、上部抵抗層１１６の導出部の一つ（１１６Ｂ）
に出力される電圧を読み取り、あらかじめ記憶されてい
るデータと照合し演算することによって、弾性押圧部１
３Ｂが可撓性絶縁基板１５を強く押している圧力、すな
わち弾性駆動体１３が大きく傾倒している角度量のデー
タが得られる。
【０１３０】そして、上記の場合よりも接触点２０を含
む接触部分の面積が大きくなっている分だけ、上部抵抗
層１１６の導出部の一つ（１１６Ｂ）に出力される電圧
が上がっていることになり、得られたデータの値は弾性
駆動体１３の大きな傾倒の角度量に対応したものとなっ
ている。
【０１３１】更に、上記の弾性駆動体１３が傾倒してい
る角度量の認識方法において、下部抵抗層１１７の外周
の導出部１１７Ｂをアース（０ボルト）にして内周の導
出部１１７Ａに直流電圧を印加する理由は、弾性駆動体
１３を傾倒する角度量を大きくすることによって、上部
抵抗層１１６が下部抵抗層１１７に部分接触する面積が
上部抵抗層１１６の外周側から内周側に向けて増大する
ので、直流電圧を上記のように印加することによって、
傾倒角度量が小さく両者の接触が不安定な状態における
出力電圧を小さくすることができ、不安定領域を除い
て、安定した時点における大きな出力電圧を測定・演算
処理して、弾性駆動体１３の傾倒した角度量を認識する
ことができるからである。
【０１３２】そして、これらのデータの取得および演算
処理は、出力電圧が所定の電圧以上となった時点で行わ
れると共に、高速で繰り返し行われるので、正確に認識
することができるものである。
【０１３３】以上のようにして入力操作を行なった後、
駆動用ノブ部１９の先端に加える押し力を除くと、弾性
駆動体１３は自身の弾性復元力により弾性薄肉円筒部１
３Ａが元の形状に復帰することによって元の図２１の状
態に戻り、可撓性絶縁基板１５が元の平面状に復帰する
ことにより、上部抵抗層１１６と下部抵抗層１１７は対
向した状態に戻る。
【０１３４】以上のように、本実施の形態による多方向
入力装置は、多方向入力用電子部品の弾性駆動体１３の
傾倒操作時に複数の認識条件下で得られた複数のデータ
である各導出部の出力電圧により、弾性駆動体１３を傾
倒操作した角度方向および角度量を認識するものである
から、高い分解能で多くの方向に入力できる傾倒角度方
向に加えて、傾倒した角度量によっても幾つかの方向に
入力することができるので、両者を合わせると非常に多
くの方向で入力できる、すなわち入力方向の分解能が非
常に高い多方向入力装置およびこれを用いた電子機器を
実現することができるものである。
【０１３５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、多方向入
力用電子部品の構成が、対向する円形リング状の上部抵
抗層と下部導電体層およびこれらを接触させる弾性駆動
体からなる簡単なものであるから、小形化が容易である
と共に、駆動用ノブ部を斜め下方に押して弾性駆動体を
傾倒させる際に、上部抵抗層が下部導電体層に部分接触
した時の各導出部の情報から、マイクロコンピュータ等
を用いて、弾性駆動体が傾倒した角度方向および角度量
を認識するものであるから、弾性駆動体を傾倒させる角
度方向の分解能を高くすることが容易であることに加え
て、弾性駆動体を傾倒させる角度量によっても入力方向
の区分ができる、すなわち入力方向の分解能が非常に高
い多方向入力装置を実現できるという有利な効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による多方向入力装
置を用いた電子機器の要部断面図
【図２】同多方向入力装置部分の分解斜視図
【図３】同多方向入力装置の構成を説明する概念図
【図４】同弾性駆動体を傾倒させた動作状態を説明する
要部断面図
【図５】同動作状態における認識方法を説明する概念図
【図６】同弾性駆動体を更に傾倒させた動作状態を説明
する要部断面図
【図７】同他の構成による多方向入力装置の概念図
【図８】同上部抵抗層と下部抵抗層の間に導通板を介在
させた多方向入力装置の要部断面図
【図９】同弾性駆動体を傾倒させた動作状態を説明する
要部断面図
【図１０】同弾性駆動体に操作つまみを装着した多方向
入力装置の要部断面図
【図１１】同弾性駆動体を傾倒させた動作状態を説明す
る要部断面図
【図１２】同弾性駆動体を更に傾倒させた動作状態を説
明する要部断面図
【図１３】同他の形態の多方向入力装置を用いた電子機
器の多方向入力装置部分の分解斜視図
【図１４】本発明の第２の実施の形態の多方向入力装置
を用いた電子機器の多方向入力装置部分の分解斜視図
【図１５】同動作状態における認識方法を説明する概念
図
【図１６】本発明の第３の実施の形態の多方向入力装置
を用いた電子機器の多方向入力装置部分の分解斜視図
【図１７】本発明の第４の実施の形態による多方向入力
装置を用いた電子機器の要部断面図
【図１８】同多方向入力装置部分の分解斜視図
【図１９】同弾性駆動体を傾倒させた動作状態を説明す
る要部断面図
【図２０】同弾性駆動体を押し下げた動作状態を説明す
る要部断面図
【図２１】本発明の第５の実施の形態による多方向入力
装置を用いた電子機器の要部断面図
【図２２】同多方向入力装置部分の分解斜視図
【図２３】同多方向入力装置の構成を説明する概念図
【図２４】同弾性駆動体を傾倒させた動作状態を説明す
る要部断面図
【図２５】同動作状態における認識方法を説明する概念
図
【図２６】同弾性駆動体を更に傾倒させた動作状態を説
明する要部断面図
【図２７】従来の多方向入力装置に使用される多方向入
力用電子部品としての多方向操作スイッチの断面図
【図２８】同分解斜視図
【図２９】同操作体を傾倒させた状態の断面図
【符号の説明】
１１ 上ケース １１Ａ 円形孔 １２，３０，３５ 配線基板 １３，２６ 弾性駆動体 １３Ａ，２６Ａ 弾性薄肉円筒部 １３Ｂ，２６Ｂ 弾性押圧部 １３Ｃ，２６Ｆ 段部 １３Ｄ 円形段部 １３Ｅ，２６Ｅ 中心突部 １３Ｆ，２７Ｄ 球状部 １４Ａ，１４Ｂ スペーサ １５，３９ 可撓性絶縁基板 １６，１１６ 上部抵抗層 １６Ａ，１６Ｂ，１７Ａ〜１７Ｃ，２２Ａ〜２２Ｄ，３
１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，３７Ａ，３７Ｂ，…，
１１６Ａ〜１１６Ｃ，１１７Ａ，１１７Ｂ 導出部 １７，２２，１１７ 下部抵抗層 １８，２４，３４ マイクロコンピュータ １９，２８ 駆動用ノブ部 ２０，２３，３３ 接触点 ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ 点 ２５ 導通板 ２６Ｃ 平板状上面 ２６Ｄ 柱状部 ２７ 操作つまみ ２７Ａ 中央孔 ２７Ｂ 中央平板部 ２７Ｃ 角部 ２９ 可撓性配線基板 ３１ 第一抵抗層 ３２ 第二抵抗層 ３６ 下部導電体層 ３６Ａ，３６Ｂ，… 導電体層 ３８ 押圧スイッチ部 ４０ スイッチ固定接点 ４０Ａ 外側接点 ４０Ｂ 中央接点 ４１ 可動接点 ４１Ａ ドーム部 ４２ 粘着材付テープ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｃ 10/36 Ｈ０１Ｃ 10/36 Ｈ０４Ｍ 1/23 Ｈ０４Ｍ 1/23 Ｄ // Ａ６３Ｆ 13/06 Ａ６３Ｆ 13/06 (72)発明者 澤田 昌樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西小野 博昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C001 CA00 CA01 CA06 CB01 3J070 AA04 BA34 BA71 CD12 DA46 DA61 EA12 5B087 BC02 BC11 5E030 AA20 BA04 CA04 CB04 CC09 EA02 GA02 5K023 AA07 BB03 GG08 RR08

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可撓性絶縁基板の下面に所定幅の円形リ
    ング状に形成され、内周および外周それぞれの全周と導
    通した二つの導出部を有する上部抵抗層と、この上部抵
    抗層と所定の絶縁ギャップを空けて対向するように平面
    基板上に円形リング状に配設され、所定の導出部を有す
    る下部導電体層と、上記可撓性絶縁基板の上方に位置す
    るように外周の弾性薄肉筒状部および中心突部により支
    持され、上記上部抵抗層の裏面に対し所定の間隔を空け
    て対峙する、外周端が尖った段部である円板状の弾性押
    圧部を下面に有すると共に、上記平面基板と結合された
    上蓋の円形孔に回動可能に係合した球状部およびその中
    央の駆動用ノブ部を上面に有する弾性駆動体、からなる
    入力用電子部品に対し、上記駆動用ノブ部の先端を斜め
    下方に押して上記弾性駆動体を所望の角度方向に所望の
    角度量だけ傾斜させることにより、傾倒方向下方の上記
    弾性押圧部が上記可撓性絶縁基板を部分的に下方に撓ま
    せ、その下面の上記上部抵抗層を上記下部導電体層に部
    分接触させた状態において、マイクロコンピュータ等を
    用い、上記上部抵抗層および上記下部導電体層の導出部
    の情報から上記弾性駆動体が傾倒した角度方向を認識す
    ると共に、上記上部抵抗層の二つの導出部間に所定の直
    流電圧を印加した時の、上記下部導電体層の導出部にお
    ける出力電圧を測定して演算処理することにより、上記
    弾性駆動体が傾倒した角度量を認識する多方向入力装
    置。
  2. 【請求項２】 下部導電体層が、所定の間隔を空けて少
    なくとも三ヶ所以上の導出部を有した円形リング状の下
    部抵抗層で、駆動用ノブ部の先端を斜め下方に押して弾
    性駆動体を所望の角度方向に所望の角度量だけ傾倒さ
    せ、可撓性絶縁基板下面の上部抵抗層を上記下部抵抗層
    に部分接触させた状態において、マイクロコンピュータ
    等を用い、上記下部抵抗層の所定の二つの導出部間に順
    次所定の直流電圧を短い周期で切り換えて印加し、その
    周期と同期した上記上部抵抗層の導出部における出力電
    圧を組み合せて演算処理することにより、上記弾性駆動
    体を傾倒させた角度方向を認識する請求項１記載の多方
    向入力装置。
  3. 【請求項３】 下部導電体層が、円形リング状の抵抗層
    を所定の間隔を空けて二分割し、それぞれの端部に導出
    部を設けた下部抵抗層であり、駆動用ノブ部の先端を斜
    め下方に押して弾性駆動体を所望の角度方向に所望の角
    度量だけ傾倒させ、可撓性絶縁基板下面の上部抵抗層を
    上記下部抵抗層に部分接触させた状態において、マイク
    ロコンピュータ等を用い、上記の二分割された各下部抵
    抗層両端の導出部間に短い周期で切り換えて所定の直流
    電圧を印加し、その周期と同期した上記上部抵抗層の導
    出部における出力電圧を読み取ることにより、上記弾性
    駆動体を傾倒させた角度方向を認識する請求項１記載の
    多方向入力装置。
  4. 【請求項４】 下部導電体層が、円形リング状の導電体
    層を所定の角度方向に分割して形成され、分割された各
    導電体層が導出部を有している請求項１記載の多方向入
    力装置。
  5. 【請求項５】 対向して配設された円形リング状の上部
    抵抗層と下部導電体層の間の絶縁ギャップ部に、厚さ方
    向に押圧されることにより、押圧された位置の上下面間
    が導通する感圧導電体からなる平板状の導通板を介在さ
    せた請求項１記載の多方向入力装置。
  6. 【請求項６】 下部導電体層が上部抵抗層よりも小さい
    比抵抗である請求項１記載の多方向入力装置。
  7. 【請求項７】 上部抵抗層の代わりに、下部導電体層と
    同等の導電体層を可撓性絶縁基板の下面に設けると共
    に、下部導電体層の代わりに、上部抵抗層と同等の抵抗
    層を絶縁基板上に設けた請求項１記載の多方向入力装
    置。
  8. 【請求項８】 マイクロコンピュータ等を用い、上部抵
    抗層および下部導電体層の導出部における出力電圧を演
    算処理して弾性駆動体が傾倒した角度方向または角度量
    を認識する際に、出力電圧が所定の電圧以上となった時
    点で、上記演算処理を行なう請求項１記載の多方向入力
    装置。
  9. 【請求項９】 駆動用ノブ部の先端を斜め下方に押して
    弾性駆動体を傾倒させる角度量を大きくすると、上記弾
    性駆動体の弾性押圧部が可撓性絶縁基板を押して、その
    下面の円形リング状の上部抵抗層を下部導電体層に部分
    接触させる面積が、上記弾性押圧部の外周端の弾接位置
    から中心方向へ増大すると共に、上記弾性駆動体の傾倒
    した角度量を認識するために、上記上部抵抗層の二つの
    導出部間に印加する直流電圧の方向を、上記上部抵抗層
    の外周側の導出部を低電位側とする請求項１記載の多方
    向入力装置。
  10. 【請求項１０】 可撓性絶縁基板の上方において、上部
    抵抗層の裏面に対し所定の間隔を空けて対峙するよう
    に、外周の弾性薄肉筒状部および中心突部により支持さ
    れ、外周端が尖った段部となった円板状の弾性押圧部を
    下面に有すると共に、平板状上面の中央に柱状部を有す
    る弾性駆動体に対して、上記柱状部に中央穴部が結合保
    持されると共に、上記弾性押圧部と略同外径の平板状の
    下面が、上記平板状上面に対し所定半径位置から外周端
    にかけて次第に浮き上がって当接している剛体材料から
    なる操作つまみを装着した請求項９記載の多方向入力装
    置。
  11. 【請求項１１】 弾性駆動体の駆動用ノブ部下方の、可
    撓性絶縁基板上に載せられた弾性金属薄板製の円形ドー
    ム体と、上記可撓製絶縁基板または平面基板の中央に、
    円形リング状の上部抵抗層および下部導電体層と電気的
    に独立して設けられ、上記円形ドーム体が弾性反転する
    ことにより短絡される外側固定接点と中央固定接点から
    なり、上記駆動用ノブ部を下方に押し下げることにより
    動作する自力復帰型の押圧スイッチ部を付加した請求項
    １記載の多方向入力装置。
  12. 【請求項１２】 電子機器本体の平面状の配線基板上に
    形成した下部導電体層の上方に、上部抵抗層を形成した
    可撓性絶縁基板を配設すると共に、上記電子機器の上ケ
    ースの円形孔に弾性駆動体の球状部が係合した、請求項
    １記載の多方向入力装置を用いた電子機器。
  13. 【請求項１３】 電子機器本体の平面状の配線基板上に
    重ねて配設した可撓性配線基板に上部抵抗層を形成した
    請求項１２記載の電子機器。
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