JP4773683B2

JP4773683B2 - 座標入力装置

Info

Publication number: JP4773683B2
Application number: JP2003376733A
Authority: JP
Inventors: 信洋大浦; 平野　　伸児
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2023-11-06
Also published as: CN1310265C; JP2005141462A; CN1614728A

Description

本発明は座標入力装置に係わり、ディスプレイ上のカーソル等の位置を制御可能な座標入力装置に関する。

従来の座標入力装置５１は、図５に示すように、合成樹脂等の成型品から成る操作部材５２が配設され、この操作部材５２は、外形が８角形状の基部５３とこの基部５３から直立する操作部５４とからなっている。
前記操作部５４の周囲の基部５３の４方向には、三角孔５３ａと、この三角孔５３ａ、５３ａに挟まれた部分の４箇所に、それぞれ梁部５３ｂが形成されている。
また、基部５３の下面には凹部５３ｃが所定深さで形成され、この凹部５３ｃが形成された部分の基部５３は薄肉になっている。

また、基部５３の下面で凹部５３ｃの天井部には、フレキシブル基板５５が接着剤等で固着されている。前記フレキシブル基板５５には、基部５３の梁部５３ｂと対向する部分の４箇所に、それぞれ検出素子（図示せず）が形成されている。
前記検出素子は、フレキシブル基板５５に印刷形成した抵抗体からなり、操作部５４の傾倒操作による梁部５３ｂの伸び縮みに連動して、抵抗値が変化するようになっている。
また、基部５３と対向する側には、取付板５６が配設されており、この取付板５６は、基部５３と対向する支持部５６ａの外周部に、４個の脚部５６ｂが直立して形成されている。

前記取付板５６には、支持部５６ａから３方に延びて腕部５６ｃがそれぞれ形成され、この腕部５６ｃには、それぞれ取付孔５６ｄが貫通形成されている。
そして、取付板５６の支持部５６ａ上に、操作部材５２の基部５３を位置させて、脚部５６ｂの先端をカシメ付けて、操作部材５２と取付板５６とが一体化されている。

このような従来の座標入力装置５１を用いたキーボード入力装置には、図６に示すように、下部に金属板からなるメタルフレーム６１が配設され、このメタルフレーム６１の所定位置に３個の凸部６１ａが、後述する接点部６２ａと干渉しない位置に突出形成されている。
また、メタルフレーム６１の上面には、複数の接点部６２ａが互いに所定の隙間を有して対向形成されたシート状のメンブレンスイッチ６２が載置されている。

また、メンブレンスイッチ６２には、３個の凸部６１ａが位置する部分に、座標入力装置５２の取付板５６の外形とほぼ同じ形状の開口部６２ｂが形成されている。また、図６に示すメンブレンスイッチ６２の後方側には、複数の接点部６２ａに接続された配線パターン６２ｃを引き出しするための端子部６２ｄが導出している。
そして、開口部６２ｂに取付板５６を位置させると、３個の凸部６１ａに取付板５６の取付孔５６ｄが嵌合し、この凸部６１ａをカシメ付けることで、座標入力装置５１がキーボード入力装置に一体化される。
また、複数の接点部６２ａ上には、接点部６２ａの数に対応した数の操作キー（図示せず）が実装されており、この操作キーに囲まれた位置に座標入力装置５１の操作部５４が位置して傾倒操作可能になっている。

このような従来の座標入力装置５１は、操作部５４を所定の方向に傾倒操作することにより、梁部５３ｂがそれぞれ伸び縮みする。
すると、梁部５３ｂの下面のフレキシブル基板５５に形成した検出素子が伸び縮みして、それぞれの検出素子の抵抗値が変化する。
前記それぞれの検出素子の抵抗値の変化を制御部（図示せず）が検出すると、抵抗値の変化量に対応して、例えばパーソナルコンピュータ等のディスプレー上のカーソルを所望に位置に移動させることができるようになっている。
特開２０００−２１４９８５号公報

しかし、前述したような従来の座標入力装置は、接点部６２ａと接点部６２ａとの間隔が狭くなると、取付板５６の腕部５６ｃを取り付けることができなくなるので、接点部６２ａと接点部６２ａとの間隔がある程度広くなければならなかった。そのために、座標入力装置５１の取付位置が限定されて、従来の座標入力装置５１を用いたキーボード入力装置の設計の自由度が狭くなるという問題があった。
また、取付板５６のメタルフレーム６１への取付は、腕部５６ｃが接点部６２ａに干渉しないように３箇所になっていたために、検出素子の検出感度バランスがくずれてしまうおそれがあった。
本発明は前述したような課題を解決するもので、本発明の座標入力装置を用いる装置側の設計の自由度を拡げることができると共に、検出素子の検出感度バランスを改善させることができる座標入力装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための第１の手段として本発明の座標入力装置は、所定厚さの基部とこの基部から直立形成された操作部とを有する操作部材と、前記操作部の傾倒量および傾倒方向を検出可能な検出素子とを備え、前記操作部材は、前記基部が所定の大きさのプリント基板の上面に載置可能とされ、前記プリント基板の下面に配設した取付板を介して前記基部が固定されており、前記基部の下面と前記プリント基板の前記上面との間には、所定寸法の隙間が形成され、前記隙間が形成された部分の前記基部の前記下面には、フレキシブル基板が固着され、前記フレキシブル基板における前記基部の下面側には、複数の前記検出素子が形成され、前記基部には、前記操作部の周方向に対して等間隔に複数の捨て孔が形成され、前記基部のうち前記各捨て孔に挟まれた部分は、それぞれ梁部とされ、前記基部の下面には、前記梁部を薄肉にするための凹部が形成されており、前記操作部材と前記フレキシブル基板と前記取付板とを一体化した前記プリント基板が、キーボード入力装置におけるフレームの下面から取り付けられ、前記操作部が前記フレームに形成された孔を挿通して前記キーボード入力装置における複数の操作キーの間に配置されることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第２の手段として、前記取付板は、前記基部を前記プリント基板に固定可能な複数の脚部を有し、前記プリント基板には、前記脚部が貫通可能な複数の孔が形成されていることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第３の手段として、前記取付板は、金属板からなり、前記孔を貫通した前記脚部は、前記基部をカシメによって前記プリント基板に固定可能になっていることを特徴とする。

本発明の座標入力装置の検出素子は、基部の下面とプリント基板の上面との間の隙間に配置されたフレキシブル配線基板における基部の下面側に複数形成され、操作部材は、プリント基板の下面に配設した取付板を介して基部が固定されているので、座標入力装置をモジュール化でき、モジュール化することで、接点部の間隔が狭くなっても取り付け可能である。
また、ゲーム機あるいは携帯電話機等にも取り付けることができ、広範囲に使用することができる。
さらに、検出素子は、フレキシブル基板に複数形成され、隙間が形成された部分の基部の下面に、フレキシブル基板が固着されているので、操作部材に検出素子を形成するのが容易である。
さらにまた、基部には、複数の捨て孔が形成され、各捨て孔に挟まれた部分に各梁部が形成され、かつ梁部を薄肉にするための凹部が形成されているので、基部は、操作部の傾倒操作に連動して容易に撓み可能となっている。

また、取付板は、基部をプリント基板に固定可能な複数の脚部を有し、プリント基板には、脚部が貫通可能な複数の孔が形成されているので、操作部材をプリント基板に取付板の脚部で容易に固定することができ、組立性がよい。

また、取付板は、金属板からなり、孔を貫通した脚部は、カシメによって基部をプリント基板に固定可能になっているので、更に組立性が良い。
また、従来の取付板のみの土台と違い、本発明は取付板とプリント基板が土台となっているので、剛性が高く、操作部に加えた力を精度良く検出素子で検出可能であり、検出感度バランスも向上させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１は本発明の座標入力装置の斜視図であり、図２は本発明の座標入力装置の分解斜視図であり、図３は本発明の座標入力装置を用いたキーボード入力装置の平面図であり、図４は本発明に係わるフレキシブル基板の斜視図である。
まず、本発明の座標入力装置１は、図１、２に示すように、合成樹脂等を成型加工して形成した操作部材２が配設されている。前記操作部材２は、所定厚さで外形が略８角形の基部３が形成され、この基部３の中央部から四角柱状あるいは円柱状のの操作部４が直立形成されている。

前記基部３には、操作部４の周囲に、４箇所の等間隔の位置に略三角状の捨て孔３ａが形成され、この捨て孔３ａに挟まれた部分に、梁部３ｂがそれぞれ形成されている。前記梁部３ｂは、操作部４の矢印Ａ、Ｂ方向への傾倒操作に連動して撓み可能な厚さに形成されている。
また、基部３の下面には、所定深さで凹部３ｃが形成され、この凹部３ｃが形成された部分の梁部３ｂが薄肉になって撓み可能になっている。
また、基部３には、捨て孔３ａの外側で隣り合う梁部３ｂと梁部３ｂとの間に桟部３ｄが形成されて、基部３の外形が略８角形になっている。

また、四角柱状または円柱状の操作部４には、ゴム等からなるキャップ５が圧入されて取り付けられている。
また、基部３の下面で凹部３ｃの天井面には、ポリイミド樹脂から成るフレキシブル基板（以下ＦＰＣと称する）６が接着剤等で固着されている。
前記ＦＰＣ６は、図４に示すように、基部３の凹部３ｃの天井面に取り付け可能な外形が略８角形状の取付部６ａと、この取付部６ａの一端部から延出する端子部６ｂとが形成されている。

前記取付部６ａの下面側または上面側で、ＦＰＣ６を基部３の凹部３ｃに固着したときに梁部３ｂと対向する部分に、印刷等によって抵抗体等の歪み検出素子から成る検出素子６ｃが４箇所に等間隔の位置に形成されている。
前記それぞれの検出素子６ｃには、配線パターン（図示せず）が接続形成され、この配線パターンが取付部６ａから端子部６ｂに引き回しされて形成されている。
そして、検出素子６ｃは、操作部４を傾倒操作して複数の梁部３ｂの撓みに連動して、ＦＰＣ６を介して伸び縮みする。この検出素子６ｃの伸び縮みで、抵抗値が変化するようになっている。

また、操作部材２は、基部３が所定の大きさのプリント基板７の上面に載置されて取付可能になっている。前記プリント基板７には、４個のスリット状の孔７ａが互いに等間隔の位置に貫通形成されている。
また、プリント基板７の下面側には、金属板からなる取付板８が配設されている。前記取付板８は、プリント基板７の下面に密着可能な平端部８ａと、この平坦部８ａの外周部の４箇所を、上方に折り曲げて４個の脚部８ｂが直立して形成されており、４個の脚部８ｂが、プリント基板７の孔７ａに挿通可能になっている。尚、図２に示す取付板８の脚部８ｂは、先端部が内側に略直角に折り曲げられてコ字状になっているが、これは組立後の脚部を示すもので、組立前の脚部６ｂは、先端部が曲がらない垂直状になっている

前述したような構成の座標入力装置１の組立は、まず、検出素子６ｃを４箇所に印刷形成したＦＰＣ６を操作部材２の基部３の下面で凹部３ｃの天井面に接着剤等で固着する。
その後、基部３のそれぞれの桟部３ｄをプリント基板７の孔７ａに位置合わせして、プリント基板７に操作部材２を治具（図示せず）等で固定する。この状態のプリント基板７の下面側の取付板８を位置させて、脚部８ｂを孔７ａの挿通する。

そして、孔７ａから挿通した脚部８ｂは、基部３の桟部３ｄの外側に位置する。この桟部３ｄの外側に位置する脚部８ｂの先端を、操作部４側にカシメ付けることで、操作部材２がプリント基板７に一体化される。
次ぎに、ＦＰＣ６の端子部６ｂをプリント基板７の配線パターン（図示せず）に半田付け等で接続する。また、操作部４の上端部にキャップ５を圧入することにより、本発明の座標入力装置１がモジュール化されて組立される。

このように組み立てられた本発明の座標入力装置１を、例えば図３に示すような、キーボード入力装置１０に用いる場合は、複数の操作キー１１が、メンブレンスイッチ（図示せず）を介してメタルフレーム１２上に配設されている。
そして、メタルフレーム１２の下面の所定位置にプリント基板７をネジ（図示せず）等で取り付けると、操作部４がメタルフレーム１２およびメンブレンスイッチに形成した孔（図示せず）を挿通して、例えば３個の操作キーＧ、Ｈ、Ｂの各キートップ間に操作部４に圧入したキャップ５が位置する。この時のキャップ５は操作キー１２のトップ面から若干突出した状態となる。

このような本発明の座標入力装置１を取り付けたキーボード入力装置１０は、操作者が所望の操作キー１２を操作しながら、左手または右手の人差し指で容易に座標入力装置１の操作部４を傾倒操作することができる。
そして、操作部４が傾倒すると、梁部３ｂが撓んで伸び縮みする。この梁部３ｂの伸び縮みに連動して、ＦＰＣ６を介して検出素子６ｃが伸び縮みする。前記検出素子６ｃは、伸びると抵抗値が増加し、縮むと抵抗値が減少して電圧が変化する。この検出素子６ｃ間で電圧差を制御部（図示せず）が検出して、例えばパーソナルコンピュータ等のディスプレイ上のカーソル等を所望の位置に移動可能になっている。

本発明の座標入力装置１は、従来のように、面積の大きな取付板５６をメタルフレーム１２の上面に取り付けなくて良いので、取付位置の制約が小さくなり、本発明の座標入力装置１を用いたキーボード入力装置等の設計の自由度が拡がる。そのために、本発明の座標入力装置１の用途が拡大し、ゲーム機あるいは携帯電話等にも用いることができる。

また、本発明では、抵抗体からなる検出素子６ｃをＦＰＣ６に形成し、このＦＰＣ６を基部３の下面に貼り付けたもので説明したが、基部３の下面に直接検出素子６ｃを形成したものでも良い。
即ち、検出素子６ｃは、プリント基板７と対向する基部３の下面側に複数形成したものであれば良い。

本発明の座標入力装置の斜視図である。本発明の座標入力装置の分解斜視図である。本発明の座標入力装置を用いたキーボード入力装置の平面図である。本発明に係わるフレキシブル基板の斜視図である。従来の座標入力装置の斜視図である。キーボード入力装置への従来の座標入力装置の取付を説明する斜視図である。

符号の説明

１本発明の座標入力装置
２操作部材
３基部
３ａ捨て孔
３ｂ梁部
３ｃ凹部
３ｄ桟部
４操作部
５キャップ
６フレキシブル基板（ＦＰＣ）
６ａ取付部
６ｂ端子部
６ｃ検出素子
７プリント基板
７ａ孔
８取付板
８ａ平坦部
８ｂ脚部

Claims

所定厚さの基部とこの基部から直立形成された操作部とを有する操作部材と、前記操作部の傾倒量および傾倒方向を検出可能な検出素子とを備え、
前記操作部材は、前記基部が所定の大きさのプリント基板の上面に載置可能とされ、前記プリント基板の下面に配設した取付板を介して前記基部が固定されており、
前記基部の下面と前記プリント基板の前記上面との間には、所定寸法の隙間が形成され、
前記隙間が形成された部分の前記基部の前記下面には、フレキシブル基板が固着され、
前記フレキシブル基板における前記基部の下面側には、複数の前記検出素子が形成され、
前記基部には、前記操作部の周方向に対して等間隔に複数の捨て孔が形成され、
前記基部のうち前記各捨て孔に挟まれた部分は、それぞれ梁部とされ、
前記基部の下面には、前記梁部を薄肉にするための凹部が形成されており、
前記操作部材と前記フレキシブル基板と前記取付板とを一体化した前記プリント基板が、キーボード入力装置におけるフレームの下面から取り付けられ、前記操作部が前記フレームに形成された孔を挿通して前記キーボード入力装置における複数の操作キーの間に配置されることを特徴とする座標入力装置。
前記取付板は、前記基部を前記プリント基板に固定可能な複数の脚部を有し、前記プリント基板には、前記脚部が貫通可能な複数の孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
前記取付板は、金属板からなり、前記孔を貫通した前記脚部は、前記基部をカシメによって前記プリント基板に固定可能になっていることを特徴とする請求項２記載の座標入力装置。