(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023021909
(43)【公開日】2023-02-14
(54)【発明の名称】多方向入力装置
(51)【国際特許分類】
H01H 25/06 20060101AFI20230207BHJP
G06F 3/0338 20130101ALI20230207BHJP
G06F 3/02 20060101ALI20230207BHJP
【FI】
H01H25/06 A
G06F3/0338 411
G06F3/02 410
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022083102
(22)【出願日】2022-05-20
(31)【優先権主張番号】P 2021126436
(32)【優先日】2021-08-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000194918
【氏名又は名称】ホシデン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087653
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 正二
(72)【発明者】
【氏名】浅野 光宏
(72)【発明者】
【氏名】清水 雅人
【テーマコード(参考)】
5B020
5B087
5G031
【Fターム(参考)】
5B020AA12
5B020DD02
5B020DD03
5B020DD51
5B087AA02
5B087AA09
5B087AB02
5B087BC02
5B087BC11
5G031AS27H
5G031GS12
5G031HS16
5G031HS23
5G031HU34
5G031HU42
5G031HU96
5G031KS15
5G031MS01
(57)【要約】
【課題】操作部材の傾倒操作の検出精度を向上することができる多方向入力装置を提供する。
【解決手段】多方向入力装置は、傾倒及び押し込み操作可能な操作部材4と、操作部材4の押し込み操作を検出する押し込み操作検出装置として機能するメタルドーム13と、操作部材4に対し、押し込み方向に沿った方向へのみ相対移動可能とし、傾倒方向へのみ連動する磁石保持部材6と、磁石保持部材6に保持させた磁石9と、磁石9に相対する位置に配置し、磁石9の動きを検出する磁気センサ10と、を備える。
【選択図】
図8
【特許請求の範囲】
【請求項1】
傾倒及び押し込み操作可能な操作部材と、
前記操作部材の押し込み操作を検出する押し込み操作検出装置と、
前記操作部材に対し、押し込み方向に沿った方向へのみ相対移動可能とし、傾倒方向へのみ連動する磁石保持部材と、
前記磁石保持部材に配置した磁石と、
前記磁石に相対する位置に配置し、前記磁石の動きを検出する磁気センサと、
を備えた多方向入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多方向入力装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、傾倒及び押し込み操作可能な操作部材と、操作部材の押し込み操作を検出する押し込み操作検出装置と、操作部材の下端部に埋設された磁石と、操作部材の傾倒操作に応じて変位する磁石の磁界を検出する磁電変換素子とを備えた多方向入力装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の多方向入力装置では、操作部材を押し込み操作した際に磁石も下方へ移動することで磁界が変化し、操作部材の傾倒操作の検出に悪影響を与えてしまうという問題があった。
【0005】
本発明は、操作部材の傾倒操作の検出精度を向上することができる多方向入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る多方向入力装置は、傾倒及び押し込み操作可能な操作部材と、前記操作部材の押し込み操作を検出する押し込み操作検出装置と、前記操作部材に対し、押し込み方向に沿った方向へのみ相対移動可能とし、傾倒方向へのみ連動する磁石保持部材と、前記磁石保持部材に保持させた磁石と、前記磁石に相対する位置に配置し、前記磁石の動きを検出する磁気センサと、を備えたものである。
【0007】
本発明に係る多方向入力装置は、操作部材に対し、押し込み方向に沿った方向へのみ相対移動可能とし、傾倒方向へのみ連動する磁石保持部材に磁石を保持させたことで、操作部材を押し込み操作した際に磁石は下方へ移動しなくなり、磁界が変化しなくなるため、操作部材の傾倒操作の検出精度に悪影響を与えることがなくなり、操作部材の傾倒操作の検出精度を向上することができる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、操作部材の傾倒操作の検出精度を向上することができる多方向入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】本発明の一実施形態に係る多方向入力装置を操作部材に操作力が印加されていない状態で示す正面斜視図である。
【
図4】
図1の多方向入力装置の分解状態の正面斜視図である。
【
図5】
図1の多方向入力装置の分解状態での底面斜視図である。
【
図6】
図1の多方向入力装置の上カバーを透明化した状態での正面斜視図である。
【
図7】
図1の多方向入力装置の上カバーを透明化した状態での背面斜視図である。
【
図9】操作部材が後方向に傾倒操作された状態での
図2のA-A断面図である。
【
図11】操作部材が右方向に傾倒操作された状態での
図2のB-B断面図である。
【
図15】本発明の他の実施形態に係る多方向入力装置を操作部材に操作力が印加されていない初期状態で示す斜視図である。
【
図16】
図15の多方向入力装置の分解状態の正面斜視図である。
【
図17】
図15の多方向入力装置の上カバーを透明化した状態での正面斜視図である。
【
図18】
図15の多方向入力装置の上カバーを透明化した状態での背面斜視図である。
【
図20】操作部材がYZ平面方向に傾倒操作された状態での
図15のA-A断面図である。
【
図22】操作部材がXZ平面方向に傾倒操作された状態での
図15のB-B断面図である。
【
図25】円盤状部品を示す図であり、(A)は平面図、(B)は片側断面正面図である。
【
図26】磁石と第1磁気センサ及び第2磁気センサの位置関係を示す正面図である。
【
図29】第1磁気センサと第2磁気センサの出力信号の処理ブロック図である。
【
図30】操作部材のX軸方向傾倒量検出の解析結果を示す図である。
【
図31】操作部材のY軸方向の傾倒量検出の解析結果を示す図である。
【
図32】全方位傾倒時のX-Y座標出力値の解析結果を示す図である。
【
図33】磁石保持部の第1変形例を示す
図19に相当する断面図である。
【
図34】磁石保持部の第1変形例を示す
図21に相当する断面図である。
【
図35】磁石保持部の第1変形例を示す斜視図である。
【
図36】磁石保持部の第1変形例を示す分解状態の斜視図である。
【
図37】円筒状部品を示す図であり、(A)は片側断面平面図、(B)は片側断面正面図である。
【
図38】磁石保持部の第2変形例を示す
図19に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の一実施形態に係る多方向入力装置(以下、単に多方向入力装置という。)を
図1から
図14に基づいて説明する。図中の矢印Y1の方向を多方向入力装置の前方向とし、矢印Y2の方向を多方向入力装置の後方向とし、矢印X1の方向を多方向入力装置の左方向とし、矢印X2の方向を多方向入力装置の右方向とし、矢印Z1の方向を多方向入力装置の上方向とし、矢印Z2の方向を多方向入力装置の下方向とする。
【0011】
多方向入力装置は、ゲーム機用コントローラ等の各種電子機器に使用され得るものである。
図1から
図14に示すように、多方向入力装置は、下ケース1と、上ケース2と、2個のビス3a、3bと、操作部材4と、回動部材5と、磁石保持部材6と、圧縮コイルバネ7と、受け部材8と、磁石9と、磁気センサ10と、押圧部材11と、カバーシート12と、メタルドーム13と、基板14とを備えている。
【0012】
下ケース1と上ケース2とは、これらを組み合わせることにより角箱形状のケースを構成する。下ケース1は、板金製である。下ケース1は、底板部1aと、左右の側板部1b、1cとを有している。底板部1aは、矩形状に形成されている。左右の側板部1b、1cは、底板部1aの左右の側辺から立ち上げられている。左右の側板部1b、1cは、互いに対向するように設けられている。下ケース1は、正面視で凹字状に形成されている。
【0013】
上ケース2は、樹脂成形品である。上ケース2は、天板部2aと、周側壁部(4側壁部)2bとを有している。天板部2aは、矩形状に形成されている。周側壁部2bは、天板部2aの上下左右の4側辺から垂下されている。上ケース2は、下方に開口する角箱形のキャップ状に形成されている。上ケース2は、下ケース1の底板部1aを被覆するように配置されている。上ケース2は、下ケース1の左右の側板部1b、1cの間に嵌め込まれた状態で下ケース1に固定されている。
【0014】
下ケース1に対する上ケース2の固定は、下ケース1の左右の側板部1b、1cに穿設された係合孔1d、1eに上ケース2の周側壁部2bの左右側壁部の外面に突設された係合爪2c、2dが嵌め込まれることによる係合と、下ケース1に穿設された2個のビス挿通孔1f、1gを通して上ケース2に設けられた2個の雌ねじ部2e、2fに2個のビス(雄ねじ)3a、3bをねじ込むことによる締結とで行われる。
【0015】
上ケース2は、ドーム部2gと、内壁部2hと、第1収容部2iと、第2収容部2jと、第3収容部2kと、第1ガイド溝部2lと、第2ガイド溝部2mと、挿通孔2nとを有している。
【0016】
ドーム部2gは、天板部2aの中央部を上方に向かってドーム状に膨出するように形成されている。内壁部2hは、ドーム部2gの外周縁部から垂下されている。内壁部2hは、円筒状に形成されている。第1収容部2iは、ドーム部2gの内側領域と内壁部2hの内側領域とによって形成されている。第1収容部2iには、回動部材5が回動可能に収容される。
【0017】
第2収容部2jは、周側壁部2bと内壁部2hとの間に形成されている。第2収容部2jには、押圧部材11が上下移動可能に収容される。第3収容部2kは、周側壁部2bと内壁部2hとの間に形成されている。第3収容部2kには、後述する押圧用支点部5eが回動可能に収容される。第2収容部2jと第3収容部2kとは、内壁部2hを挟んで真逆の2位置に形成されている。図示例では、第2収容部2jが上ケース2の周側壁部2bの前側壁部と内壁部2hとの間に形成され、第3収容部2kが周側壁部2bの後側壁部と内壁部2hとの間に形成されている。
【0018】
第1ガイド溝部2lは、第1収容部2iと第2収容部2jとを連通させるように、内壁部2hに形成されている。第1ガイド溝部2lは、下方に開口するように逆U字状に形成されている。第2ガイド溝部2mは、第1収容部2iと第3収容部2kとを連通させるように、内壁部2hに形成されている。第2ガイド溝部2mは、下方に開口するように逆U字状に形成されている。第1ガイド溝部2lと第2ガイド溝部2mとは、前後方向で対向するように内壁部2hに形成されている。
【0019】
挿通孔2nは、ドーム部2gの頂部(中央部)に形成されている。挿通孔2nは、円形に形成されている。挿通孔2nは、第1収容部2iを上ケース2の上方に開放する。挿通孔2nは、操作部材4をケースの内部、具体的には第1収容部2iからケースの外部、具体的には上ケース2の上方に傾倒及び押し込み操作可能に突出する。
【0020】
基板14は、矩形状のフレキシブル基板(FPC)或いは可撓性を有しないプリント配線板(PCB)である。図示例では、基板14は、矩形状のフレキシブル基板(FPC)である。基板14は、基板14の周縁部が下ケース1の底板部1aと上ケース2の周側壁部2bとの間に挟み込まれた状態で、下ケース1の底板部1aの上に固定されている。基板14は、外部接続用の帯状のテール部14aを有している。テール部14aは、基板14の一側辺から延出され、ケースの内部から外部に引き出しされている。図示例では、基板14の後側辺から延出され、ケースの内部から外部、具体的にはケースの後方に引き出しされている。
【0021】
受け部材8は、樹脂成形品である。受け部材8は、受け部8aと、鍔部8bと、凹部8cとを有している。受け部8aは円板状に形成されている。鍔部8bは、受け部8aの周側面の下端部から張り出して板状に形成されている。凹部8cは、受け部8aの下面中央部に形成されている。
【0022】
受け部材8は、上ケース2の第1収容部2iに対向する基板14の中央部に接着剤によって固定されている。受け部材8は、受け部8aの上面によって、上ケース2の第1収容部2iの下方に、磁石保持部材6を支持するための基板14と平行で平坦な支持面8dを形成している。受け部材8は、受け部8aの下面の凹部8cによって、受け部8aと基板14との間に第4収容部8eを形成している。第4収容部8eには、磁気センサ10が収容される。
【0023】
操作部材4は、樹脂成形品である。操作部材4は丸棒状の部材である。操作部材4は、基部4aと、キートップ取り付け部4bと、円錐台部4cと、第1支軸4dと、第2支軸4eと、穴部4fとを有している。これら操作部材4の構成要素4aから4fは、操作部材4の中心線となる1本の直線に対して同軸状に設けられている。
【0024】
基部4aは、丸棒状に形成されている。キートップ取り付け部4bは、基部4aより細い丸棒状に形成されている。円錐台部4cは、基部4aとキートップ取り付け部4bとの間に設けれている。円錐台部4cは、基部4aとキートップ取り付け部4bとを一直線状につなぐ。第1支軸4dと第2支軸4eとは、基部4aの外周面の下端部から相反する2方に向けて突設されている。第1支軸4dと第2支軸4eとは、操作部材4の中心線と直交する1本の直線に対して同軸状に設けられている。
【0025】
穴部4fは、操作部材4の中心部に形成されている。穴部4fには、磁石保持部材6が操作部材4の中心線に沿って移動可能に収容されると共に、圧縮コイルバネ7が操作部材4の中心線に沿って伸縮可能に収容される。
【0026】
穴部4fは、大径部4gと、小径部4hと、下向き段面4iとを有している。大径部4gは、円形の断面形状を有している。大径部4gは、基部4aの中心部に設けられている。大径部4gは、基部4aの端面(操作部材4の下端面)で下方に開口されている。小径部4hは、大径部4gより小径な円形の断面形状を有している。小径部4hは、円錐台部4cの中心部に設けられている。小径部4hは、大径部4gの天面の中央部で大径部4gに開口されている。下向き段面4iは、大径部4gの天面の外側部からなる。
【0027】
回動部材5は、樹脂成形品である。回動部材5は、円形リング状の部材である。回動部材5は、貫通孔5aと、第1支軸5bと、第2支軸5cと、押圧部5d、押圧用支点部5eと、第1凹部5fと、第2凹部5gとを有している。
【0028】
貫通孔5aは、上下方向に貫通する回動部材5を上下に貫通する孔である。貫通孔5aには、操作部材4の基部4aが挿入される。第1支軸5bと第2支軸5cとは、回動部材5の外周面から相反する2方に向けて突設されている。第1支軸5bと第2支軸5cとは、回動部材5の中心線と直交する1本の直線に対して同軸上に設けられている。押圧部5dは、第1支軸5bの端部から下方に向けて突設されている。押圧部5dの下端は、下向きに突出す円弧状に形成されている。押圧用支点部5eは、第2支軸5cの端部から下方に向けて突設されている。押圧用支点部5eの下端は、下向きに突出す円弧状に形成されている。
【0029】
第1凹部5fと第2凹部5gとは、回動部材5の内周面に設けられている。第1凹部5fと第2凹部5gとは、第1支軸5b及び第2支軸5cと直交する方向で対向するように設けられている。第1凹部5fには、操作部材4第1支軸4dが回動可能に挿入される。第2凹部5gには、操作部材4の第2支軸4eが回動可能に挿入される。回動部材5の外周面は、上ケース2のドーム部2gの内面を形成する湾曲面に合わせて湾曲している。
【0030】
磁石保持部材6は、樹脂成形品である。磁石保持部材6は、丸棒状の部材である。磁石保持部材6は、大径部6aと、小径部6bと、中径部6cと、第1上向き段面6dと、第2上向き段面6eと、穴部6fと、中央当接面6gと、周辺当接面6hとを有している。これら磁石保持部材6の構成要素6aから6hは、磁石保持部材6の中心線となる1本の直線に対して同軸上に設けられている。
【0031】
大径部6aは、円形の断面形状を有している。大径部6aは、操作部材4の穴部4fの大径部4gに操作部材4の中心線に沿って移動可能に挿入される。小径部6bは、大径部6aより小径な円形の断面形状を有している。小径部6bは、操作部材4の穴部4fの小径部4hに操作部材4の中心線に沿って移動可能に挿入される。中径部6cは、大径軸部6aと小径軸部6bとの間に設けられている。中径部6cは、大径軸部6aと小径軸部6bとを一直線状につなぐ。中径部6cは、大径部6aより小径で小径部6bより大径な円形の断面形状を有している。中径部6cは、操作部材4の穴部4fの大径部4gの周壁面との間に圧縮コイルバネ7を収容する隙間を形成するように操作部材4の穴部4fの大径部4gに操作部材4の中心線に沿って移動可能に挿入される。
【0032】
第1上向き段面6dは、大径部6aと中径部6cとの間に設けられている。第1上向き段面6dは、操作部材4の下向き段面4iと対向する。第2上向き段面6eは、小径軸部6bと中径軸部6cとの間に設けられている。第2上向き段面6eは、操作部材4の下向き段面4iと対向する。
【0033】
穴部6fは、円形の断面形状を有している。穴部6fは、大径部6aの中心部から中径部6cの中心部にわたって設けられている。穴部6fは、大径部6aの端面(磁石保持部材6の下端面)で下方に開口されている。穴部6fには、磁石9が嵌合固定される。
【0034】
中央当接面6gは、穴部6fの開口の周囲に設けられている。中央当接面6gは、基板14と平行で平坦な大径部6aの端面(磁石保持部材6の下端面)からなる。中央当接面6gは、受け部材8の支持面8dに当接することで、磁石保持部材6を受け部材8の支持面8dの上で直立状態で支持する。周辺当接面6hは、中央央当接面6gの周囲に設けられている。周辺当接面6hは、大径部6aの端面と周側面との角部に丸みを付ける湾曲面からなる。周辺当接面6hは、受け部材8の支持面8dに当接することで、磁石保持部材6を受け部材8の支持面8dの上で傾倒状態で支持する。
【0035】
圧縮コイルバネ7は、金属線材からなる。
【0036】
回動部材5は、第1支軸5bを上ケース2の第1ガイド溝部2lに挿通させると共に、第2支軸5cを上ケース2の第2ガイド溝部2mに挿通させることにより、第1支軸5bと第2ガイド溝部2mとを前後方向に延伸させ、この第1支軸5bと第2ガイド溝部2mとの軸回りで回動可能に上ケース2の第1収容部2iに収容されている。この状態で、回動部材5は、押圧部5dを上ケース2の第2収容部2jに第1支軸5bと第2ガイド溝部2mとの軸回りで回動可能に配置すると共に、押圧用支点部5eを上ケース2の第3収容部2kに第1支軸5bと第2ガイド溝部2mとの軸回りで回動可能に配置している。
【0037】
操作部材4は、基部4aを回動部材5の貫通孔5aに挿入させると共に、第1支軸4dを回動部材5の第1凹部5fに挿入させ、第2支軸4eを回動部材5の第2凹部5gに挿入させることにより、第1支軸4bと第2支軸4eとを左右方向に延伸させ、この第1支軸4bと第2支軸4eとの軸回りで回動可能に回動部材5に支持されている。この状態で、操作部材4は、円錐台部4cとキートップ取り付け部4bとを上ケース2の第1収容部から上ケース2の挿通孔2nを通して上ケース2の上方に突出している。
【0038】
磁石保持部材6は、操作部材4の穴部4fに操作部材4の中心線に沿って移動可能に挿入され、中央当接面6gを受け部材8の支持面8dに対向させている。
【0039】
圧縮コイルバネ7は、操作部材4の穴部4fの大径部4eの周壁面と磁石保持部材6の中径部6cの周壁面との間に形成された隙間に収容され、圧縮コイルバネ7の下端部を磁石保持部材6の第1上向き段面6dに当接させると共に、圧縮コイルバネ7の上端部を操作部材4の穴部4fの下向き段面4iに当接させることにより、操作部材4と回動部材5とを上方に付勢すると共に、磁石保持部材6を下方に付勢している。
【0040】
操作部材4に操作力が印加されていない状態では、圧縮コイルバネ7の付勢力によって、磁石保持部材6は、中央当接面6gを受け部材8の支持面8dに押し当てた状態で、受け部材8の支持面8dの上に直立状態で保持され、操作部材4と回動部材5とは、回動部材5の第1支軸5bが上ケース2の第1ガイド溝部2lの上端に係合すると共に、回動部材5の第2支軸5cが上ケース2の第2ガイド溝部2mの上端に係合するまで、上方に押し上げられ、操作部材4が、磁石保持部材6を介して受け部材8の支持面8dの上に直立状態で保持される。また、この状態を中立状態として、操作部材4は、周囲の任意の方向に傾倒操作可能かつ下方に押し込み操作可能になっており、回動部材5は、操作部材4の傾倒操作可能に連動して回動すると共に、操作部材4の押し込み操作に連動して押圧用支点部5eを支点に押圧部5dを押し下げるように傾動可能になっており、磁石保持部材6は、操作部材4の押し込み操作に伴って自身が操作部材4の穴部4fに入り込むことで、操作部材4の押し込み操作を吸収して連動せず、操作部材4の傾倒操作にのみ連動して傾倒可能になっている。
【0041】
磁石9と磁気センサ10は、操作部材4の傾倒操作を検出する傾倒操作検出装置として機能し、メタルドーム13は、操作部材4の押し込み操作検出装置として機能する。メタルドーム13は、具体的には、プッシュスイッチとして機能するもので、基板14に形成された図示しない固定接点を開閉する。
【0042】
磁石9は、円柱状の永久磁石である。磁石9は、磁石保持部材6の穴部6fに嵌合固定されている。磁石9の固定は、接着剤によって行われる。
【0043】
磁気センサ10は、磁石9に相対する位置に配置し、磁石9の動き(磁石9の磁界の変化)を検出するものである。図示例では、磁気センサ10は、磁石9に相対する位置に配置するように、基板14の中央部に表面実装されている。磁気センサ10は、受け部材8の凹部8c(第4収容部8e)に収容されている。
【0044】
磁気センサ10は、一対の磁気抵抗素子を有するもの或いはホール素子を有するものが用いられている。図示例では、磁気センサ10は、一対の磁気抵抗素子を有するものが用いられ、磁気抵抗素子の磁気抵抗効果を用いて磁石9の動きを検出する。操作部材4が傾倒操作された場合、操作部材4の傾倒に連動して磁石保持部材6が傾倒し、この磁石保持部材6の傾倒に伴って磁石9が変位する。この磁石9の変位に応じて磁界が変化し、磁気センサ10の磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。磁気センサ10の一端に電圧を印加して他端を接地すると、一対の磁気抵抗素子の接続点から磁石9の変位に比例した電圧が出力される。これにより、操作部材4の傾倒方向と傾倒量に比例した電圧を出力することができる。
【0045】
カバーシート12は、片面粘着シートである。メタルドーム13は、上向き凸状のドーム状の金属板からなる可動接点である。カバーシート12の下面にメタルドーム13の上面が貼り付けされてメタルドームシートが形成されている。基板14には、図示しない中央固定接点と、外側固定接点が形成されている。中央固定接点は、円形に形成され、上ケース2の第2収容部2jの下方に配置されている。外側固定接点は、C字状に形成され、中央固定接点を間隔を設けて取り囲むように配置されている。
【0046】
メタルドームシートは、上ケース2の第2収容部2jの下方で基板14に貼り付けされ、メタルドーム13が中央固定接点を跨いだ状態で外側固定接点の上に固定され、メタルドーム13の頂部がその直下の中央固定接点と隙間を設けて離反対向した状態となっている。
【0047】
押圧部材11は、樹脂成形品である。押圧部材11は、直方体状の部材である。押圧部材11は、上ケース2の第2収容部2jに上下移動可能に収容されている。押圧部材11は、凹部11aと、凸部11bとを有している。凹部11aは、押圧部材11の上面に形成されている。凹部11aは、押圧部材11の上面を円弧状に窪ませている。凹部11aには、回動部材5の押圧部5dが対向している。凸部11bは、押圧部材11の下面に形成されている。凸部11bは、外径が下方に向かって次第に小さくなる円錐台状に形成されている。凸部11bの下端面はメタルドーム13の頂部を押圧するようにカバーシート12の上面に当接されている。
【0048】
操作部材4が押し込み操作された場合、操作部材4の押し込みに連動して回動部材5が下方に移動し、この回動部材5の下方への移動に伴って押圧用支点部5の下端面が下ケース1の底板部1aに当接し、押圧用支点部5eを支点に押圧部5dを押し下げるように回動部材5が傾動する。この回動部材5の傾動に伴って押圧部5dが押圧部材11の凹部11aに当接し、押圧部材11を押し下げる。この押圧部材11の押し下げに伴って、メタルドーム13の頂部が押圧部材11の凸部11bによって押し下げられ、メタルドーム13の頂部がクリック感を伴って下向き凸状に弾性変形し、メタルドーム13の頂部が基板14の中央固定接点に接触し、基板14の中央固定接点と外側固定接点との間がメタルドーム13を介して電気的に導通接続され、スイッチオン状態となる。これにより、操作部材4の押し込み操作を検出することができる。
【0049】
そして、操作部材4が押し込み操作された場合、磁石保持部材6は、前述したとおり、操作部材4の押し込み操作に伴って自身が操作部材4の穴部4fに入り込むことで、操作部材4の押し込み操作を吸収して連動せず、操作部材4の傾倒操作にのみ連動して傾倒可能になっている。すなわち、操作部材4に対し、押し込み方向に沿った方向へのみ相対移動可能とし、傾倒方向へのみ連動する磁石保持部材6に磁石9を保持させたことで、操作部材4を押し込み操作した際に磁石9は下方へ移動しなくなり、磁界が変化しなくなるため、操作部材4の傾倒操作の検出精度に悪影響を与えることがなくなり、操作部材4の傾倒操作の検出精度を向上することができる。
【0050】
以上のように多方向入力装置は、傾倒及び押し込み操作可能な操作部材4と、操作部材4の押し込み操作を検出する押し込み操作検出装置として機能するメタルドーム13と、操作部材4に対し、押し込み方向に沿った方向へのみ相対移動可能とし、傾倒方向へのみ連動する磁石保持部材6と、磁石保持部材6に保持させた磁石9と、磁石9に相対する位置に配置し、磁石9の動きを検出する磁気センサ10と、を備えたものであって、前述したとおり、操作部材4の傾倒操作の検出精度を向上することができる。
【0051】
以下、本発明の他の実施形態に係る多方向入力装置(以下、単に他の多方向入力装置という。)を図面に基づいて説明する。
【0052】
図15に、他の多方向入力装置と、直交した3軸(X軸、Y軸、Z軸)により形成される3次元空間との関係を示してある。他の多方向入力装置の左右方向をX軸方向とし、X軸と直交した他の多方向入力装置の前後方向をY軸方向とし、X軸及びY軸とにそれぞれ直交した他の多方向入力装置の上下方向をZ軸方向とする。
【0053】
他の多方向入力装置の右側へ向かう方向をX軸の正方向(+X軸方向)とし、他の多方向入力装置の前方へ向かう方向をY軸の正方向(+Y軸方向)とし、他の多方向入力装置の上方へ向かう方向をZ軸の正方向(+Z軸方向)とする。
【0054】
X軸とY軸との間で形成される2次元平面をXY平面とし、X軸とZ軸との間で形成される2次元平面をXZ平面とし、Y軸とZ軸との間で形成される2次元平面をYZ平面とする。
【0055】
他の多方向入力装置は、ゲーム機用コントローラ等の各種電子機器に使用され得るものである。
【0056】
図15から
図22に示すように、他の多方向入力装置は、下ケース101と、上ケース102と、操作部材104と、回動部材105と、磁石保持部106と、圧縮コイルバネ107と、磁石109と、第1磁気センサ110Aと、第2磁気センサ110Bと、プッシャ111と、カバーシート112と、メタルドーム113と、メイン基板114と、第1サブ基板115A及び第2サブ基板115Bとを備えている。
【0057】
下ケース101と上ケース102は、これらを組み合わせることにより角箱形状のケースを構成する。このケースの内部に他の多方向入力装置の各種構成部材104、105、106、107、109、110A、110B、111、112、113、114、115A及び115Bが収容される。
【0058】
下ケース101は、板金製である。下ケース101は、底板部101aと、左右の側板部101b、101cとを有している。底板部101aは、矩形状に形成されている。左右の側板部101b、101cは、底板部101aの左右の側辺から立ち上げられている。
【0059】
上ケース102は、樹脂成形品である。上ケース102は、天板部102aと、周側壁部(4側壁部)102bとを有している。天板部102aは、矩形状に形成されている。周側壁部102bは、天板部2aの前後左右の4側辺から垂下されている。上ケース102は、下方に開口した底無しの角箱形のキャップ状に形成されている。
【0060】
上ケース102は、底板部101aを上方から覆うように底板部101aの上に配置されている。上ケース102は、左右の側板部101b、101cの間に嵌め込まれた状態で、2個のビス(図示省略)により底板部101aに固定されている。上ケース102は、ケースのケース本体として機能し、下ケース101は、ケースの底蓋として機能する。
【0061】
上ケース102は、ドーム部102cと、挿通孔102dとを有している。ドーム部102cは、天板部102aの中央部を上方に向かってドーム状に膨出するように形成されている。ドーム部102cの内面は、球帯状の湾曲面に形成されている。挿通孔102dは、ドーム部102cの頂部(中央部)に形成されている。挿通孔102dは、円形に形成されている。挿通孔102dは、上ケース102の内部を上方に開放する。
【0062】
メイン基板114は、フレキシブル基板(FPC)である。メイン基板114は、メイン基板114の周縁部が底板部101aと周側壁部102bとの間に挟み込まれた状態で、底板部101aの上に固定されている。メイン基板114は、外部接続部用の帯状のテール部114aを有している。テール部114aは、メイン基板114の矩形状の本体部から一方向(後方)へ延出され、上ケース102の内部から外部へ引き出されている。
【0063】
操作部材104は、樹脂成形品である。操作部材104は丸棒状の部材である。操作部材104は、基部104aと、キートップ取り付け部104bと、円錐台部104cと、左右一対の第2軸部104d、104eと、磁石収容穴104fとを有している。これら操作部材104の構成要素のうち第2軸部104d、104eを除く構成要素104aから104fは、操作部材104の中心線となるZ軸方向に延びた1本の直線に対して同軸上に設けられている。
【0064】
基部104aは、操作部材104の下端部に設けられている。基部104aは、丸棒状に形成されている。キートップ取り付け部104bは、操作部材104の上端部に設けられている。キートップ取り付け部104bは、基部104aより細い丸棒状に形成されている。円錐台部104cは、基部104aとキートップ取り付け部104bとの間に設けれ、これらをZ軸方向に一直線状につなぐ。
【0065】
左第2軸部104dと右第2軸部104eは、基部104aの外周面の下端部から相反する2方に向けて突設されている。左第2軸部104dと右第2軸部104eは、操作部材4の中心線と直交してX軸方向に延びた1本の直線に対して同軸上に設けられている。
【0066】
磁石収容穴104fは、基部104aの端面(操作部材4の下端面)の中央部から円錐台部104cの中央部にわたって形成されている。磁石収容穴104fは、直径が下から上に向かって2段階で縮径された断面円形の段付き穴である。磁石収容穴104fは、基部104aの端面(操作部材4の下端面)で下方に開口されている。
【0067】
回動部材105は、樹脂成形品である。回動部材105は、円形リング状の部材である。回動部材105は、貫通孔105aと、前後一対の第1軸部105b、105cと、押圧部105d、押圧用支点部105eと、左右一対の軸受け部105f、105gとを有している。
【0068】
貫通孔105aは、回動部材105をZ軸方向に貫通する孔である。前第1軸部105bと後第1軸部105cは、回動部材105の外周面から相反する2方に向けて突設されている。前第1軸部105bと後第1軸部105cは、回動部材105の中心線と直交してY軸方向に延びた1本の直線に対して同軸上に設けられている。
【0069】
押圧部105dは、前第1軸部105bの端部から下方に向けて突設されている。押圧部105dの下端は、下向きに突出す円弧状に形成されている。押圧用支点部105eは、後第2軸部105cの基部から下方に向けて突設されている。押圧用支点部105eの下端は、下向きに突出す円弧状に形成されている。
【0070】
左軸受け部105fと右軸受け部105gは、回動部材105の内外周面を貫通した円形の貫通孔である。左軸受け部105fと右軸受け部105gとは、X軸方向で対向するようにX軸方向に延びた1本の直線に対して同軸上に設けられている。回動部材105の外周面は、ドーム部102cの内面に合わせて球台状の湾曲面に形成されている。
【0071】
図23、
図24にも示すように、磁石109は、操作部材104の突出方向に沿った方向を軸方向とし、この軸方向にNS2極に着磁(分極)した円筒状永久磁石である。磁石109は、Z軸方向を軸方向とした円筒状永久磁石である。磁石109は、中央部に円形の貫通孔109aを有している。磁石109は、両端面(上端面と下端面)が異極となるように軸方向にNS2極に着磁されている。磁石109は、上端面をN極とし、下端面をS極としてある。
【0072】
図23から
図24にも示すように、磁石保持部106は、磁石109の両端に配置した上下一対の円盤部1060、1061と、ピン1062とを備えている。上円盤部1060と下円盤部1061は、それぞれ、磁石109と同じように中央部に円形の貫通孔1060a、1061aを有している。
【0073】
ピン1062は、貫通孔1060a、1061a及び109aに嵌合する断面円形の丸ピンである。ピン1062は、磁石109につかない金属からなるピン、或いは、磁石109につく金属からなるピンであって、磁石109につかないようにメッキなどの表面加工を施したピンである。
【0074】
磁石保持部106は、ピン1062を上円盤部1060、下円盤部1061及び磁石109の貫通孔1060a、1061a及び109aに挿入した状態で、上円盤部1060と下円盤部1061との間に磁石109を保持するように構成している。上円盤部1060、下円盤部1061及び磁石109は、ピン1062の中心線となるZ軸方向に延びた1本の直線に対して同軸上に設けられている。
【0075】
磁石保持部106は、底板部101aに対向する下円盤部1061の下表面(磁石保持部106の下端面)に底板部101aに対する球台形状の当接面1063を有している。当接面1063は、球台の小径側端面からなる円形の平坦面1063aと、球台の側面からなる球帯状の湾曲面1063bとを含んでいる。
【0076】
ピン1062は、ピン1062の軸方向の中間部に円板状の鍔部1062aを有している。ピン1062は、鍔部1062aを上円盤部1060の上表面に当接した状態で、鍔部1062aから下側のピン1062を上円盤部1060と下円盤部1061及び磁石109の貫通孔1060a、1061a及び109aに挿入し、ピン1062の下端を下円盤部1061の貫通孔1061aの内部に位置させ、下円盤部1061の下表面からピン1062を突出しない一方、鍔部1062aから上側のピン1062を上円盤部1060の上表面から上向きに突出している。
【0077】
磁石保持部106は、磁石109につく磁性体で形成した円盤状部品1064を2つ備え、2つの円盤状部品1064を上円盤部1060(一方の円盤状部品1064)と下円盤部1061(他方の円盤状部品1064)とし、上円盤部1060と下円盤部1061のそれぞれの両表面に当接面1063を有し、下円盤部1061の下表面(磁石保持部106の下面)に有する球台形状の当接面1063を底板部101aに対する当接面1063とするように構成している。
【0078】
上円盤部1060と下円盤部1061のピン1062に対する固定は、接着剤を用いて行うことができる他、ピン1062を貫通孔1060a、1061aに圧入することでも行うことができる。このような固定によって磁石109のガタツキを抑えることができる。
【0079】
磁石109のガタツキをなくすように上円盤部1060と磁石109の間と、下円盤部1061と磁石109の間とに、それぞれ、クッション材(図示省略)を設置してもよい。
【0080】
圧縮コイルバネ107は、磁石109につかない金属線材からなる。
【0081】
回動部材105は、前第1軸部105bと後第1軸部105cとを上ケース102の内部に形成された前ガイド溝102eと後ガイド溝102fとに挿通させている。これにより、上ケース102に対する回動部材105の中心線回りでの回動が規制される。この状態で、回動部材105は、前第1軸部105bと後第1軸部105cの軸回りで回動可能に上ケース102の内部に収容されている。前ガイド溝102eと後ガイド溝102fとは、下方に開口するように逆U字状に形成されている。
【0082】
操作部材104は、基部104aを回動部材105の貫通孔105aに挿入させると共に、左第2軸部104dと右第2軸部104eとを回動部材105の左軸受け部105fと右軸受け部105gとに挿入させている。これにより、操作部材104は、左第2軸部104dと右第2軸部104eの軸回りで回動可能に回動部材105に支持される。この状態で、操作部材104は、キートップ取り付け部104bを上ケース102の内部から挿通孔102dを通して上ケース102の上方に突出させる。
【0083】
磁石保持部106は、圧縮コイルバネ107を鍔部1062aから上側のピン1062に外嵌した状態で、操作部材104の磁石収容穴104fに操作部材104の中心線に沿って移動可能に挿入し、下円盤部1061の下表面を底板部101aに対向させている。
【0084】
圧縮コイルバネ107は、鍔部1062aと磁石収容穴104fの上段面との間に収容され、操作部材104と回動部材105とを上方へ付勢すると共に、磁石保持部106を下方へ付勢している。
【0085】
操作部材104に操作力が印加されていない状態では、圧縮コイルバネ107の付勢力によって、磁石保持部106は、下円盤部1061の下表面の当接面1063における平坦面1063aを底板部101aに押し当てた状態で、底板部101aの上に直立状態で支持され、操作部材104と回動部材105は、前第1軸部105bと後第1軸部105cが前ガイド溝102eと後ガイド溝102fの上端(閉鎖端部)に係合するまで押し上げられる。
【0086】
これにより、操作部材104が、磁石保持部106を介して底板部101aの上に直立状態で支持される。また、この状態を初期状態として、操作部材104は、周囲の任意の方向(360度の全方向)へ傾倒操作可能かつ押下可能になっている。図示する操作部材104は、最大で16.5度まで傾倒可能である。
【0087】
回動部材105は、操作部材104の傾倒操作に連動して回動可能になっている。また、回動部材105は、操作部材104の押下に伴い押圧用支点部105eを底板部101aに押し当てた状態で、押圧用支点部105eを支点に押圧部105dを押下させるように下動(傾動)可能になっている。
【0088】
磁石保持部106は、操作部材104の押下に伴い自身が圧縮コイルバネ107の付勢力に抗して操作部材104に対し操作部材104の中心線に沿った方向へ相対移動することで、つまり、操作部材104の磁石収容穴104fに入り込むことで、操作部材104の押下に伴い下動しないようになっている。つまり、磁石保持部106は、操作部材104の傾倒操作にのみ連動するようになっている。
【0089】
操作部材104が傾倒操作された状態では、磁石保持部106は、下円盤部1061の下表面の当接面1063における湾曲面1063bを底板部101aに押し当てた状態で、自身と操作部材104とを底板部101aの上に傾倒状態で支持する。
【0090】
プッシャ111とメタルドーム113は、操作部材4の押下検出装置として機能する。具体的には、押下スイッチとして機能するもので、メイン基板114に形成された固定接点(図示省略)を開閉する。
【0091】
カバーシート112は、片面粘着シートである。メタルドーム113は、上向き凸状のドーム状の金属板からなる可動接点である。カバーシート12の下面にメタルドーム13の上面が貼り付けされてメタルドームシートが形成されている。
【0092】
メイン基板114には、中央固定接点(図示省略)と、外側固定接点(図示省略)が形成されている。中央固定接点は、円形に形成され、回動部材105の押圧部105dの下方に配置されている。外側固定接点は、C字状に形成され、中央固定接点を間隔を設けて取り囲むように配置されている。
【0093】
メタルドームシートは、メタルドーム113を中央固定接点を跨いだ状態で外側固定接点の上に固定するようにメイン基板114に貼り付けられている。この状態で、メタルドーム113の頂部がその直下の中央固定接点と隙間を設けて離反対向した状態となっている。
【0094】
プッシャ111は、樹脂成形品である。プッシャ111は、直方体状の部材である。プッシャ111は、上下移動可能に上ケース102の内部に収容されている。プッシャ111は、回動部材105の押圧部105dとメタルドーム113との間に配置されている。プッシャ111は、メタルドーム113によって上方へ付勢され、プッシャ111の上面を回動部材105の押圧部105dの下端に押し当てている。
【0095】
操作部材104が押下された場合、操作部材104の押下に伴い回動部材105が下動し、この回動部材105の下動によりプッシャ111をメタルドーム113の付勢力に抗して下動させ、このプッシャ111によりメタルドーム113の頂部を押下する。これにより、メタルドーム113の頂部が下向き凸状に弾性変形してメイン基板114の中央固定接点に接触し、メイン基板114の中央固定接点と外側固定接点との間がメタルドーム113によって電気的に導通接続し、押下スイッチがオン状態となる。これにより、操作部材104の押下を検出することができる。
【0096】
磁石109、第1磁気センサ110A、第2磁気センサ110B及び磁石傾倒角度演算部116は、操作部材104の傾倒操作検出装置として機能する。
【0097】
図26から
図28にも示すように、第1磁気センサ110Aと第2磁気センサ110Bは、磁石109の側方に配置している。具体的には、磁石109の軸線(中心線)に対して点対称な位置となる磁石109の側方の2位置に配置している。より具体的には、前第1軸部105bと後第1軸部105cの突出方向(Y軸方向)と直交する方向(X軸方向)に配置している。
【0098】
第1磁気センサ110Aは、回動部材105の左側に配置し、磁石109に対して所定の距離を設けて対向している。第2磁気センサ110Bは、回動部材105の右側に配置し、磁石109に対して第1磁気センサ110Aと同じ距離を設けて対向している。
【0099】
第1磁気センサ110Aと第2磁気センサ110Bは、小形のリジット基板からなる第1サブ基板115Aと第2サブ基板115Bに表面実装されている。第1サブ基板115Aと第2サブ基板115Bは、それぞれ、センサ実装面が磁石109の軸線(中心線)と直交してX軸方向に延びた1本の直線と直交するように上ケース102の内部に保持した状態で、メイン基板114の上に垂直に立設している。
【0100】
第1磁気センサ110Aと第2磁気センサ110Bは、同じ磁気センサであり、磁石109の径方向平面となるX軸、Y軸及び磁石109の軸方向となるZ軸の互いに直交した3軸方向の磁束密度を検出できる磁気センサである。この磁気センサとして、例えば3Dホールセンサなどを使用することができる。
【0101】
第1磁気センサ110Aと第2磁気センサ110Bは、それぞれのX軸方向の感磁部110Ax、110Bxの中心が磁石109の軸線(中心線)と直交してX軸方向に延びた1本の直線について同軸になるように配置している。
【0102】
図29に示すように、第1磁気センサ110Aと第2磁気センサ110Bとを磁石傾倒角度演算部116に接続し、磁石109の傾倒角度、つまり、操作部材104の傾倒操作を検出するように構成している。具体的には、(1)第1磁気センサ110A、第2磁気センサ110Bで3軸方向の磁束密度Bx、By、Bzを計測し出力する。(2)磁石傾倒角度演算部116で第1磁気センサ110A、第2磁気センサ110Bの出力値に基づき第1磁気センサ110A、第2磁気センサ110Bでの磁束密度ベクトルBz,Byが成す角度と磁束密度ベクトルBz,Bxが成す角度を算出する。(3)磁石傾倒角度演算部116で(2)の結果を基に磁石109の傾斜角度を算出する。つまり、第1磁気センサ110Aの出力値Aと第2磁気センサ110Bの出力値Bとを加算し、2で割って平均化する。
【0103】
ここで、第1磁気センサ110Aと第2磁気センサ110Bの磁石109に対する距離が変化しないY軸方向への傾倒量検出では、
図31に示すように、第1磁気センサ110A、第2磁気センサ110Bともにほぼ同じ出力が出ており、平均値も重なっている。これに対し、第1磁気センサ110Aと第2磁気センサ110Bの磁石109に対する距離が変化するX軸方向への傾倒量検出では、
図30に示すように、第1磁気センサ110Aと第2磁気センサ110Bに対して磁石109が近づく場合と遠ざかる場合では、磁石109の傾倒角度に対して出力値の傾きが異なるが、第1磁気センサ110Aの出力値Aと第2磁気センサ110Bの出力値Bとを加算し、2で割って平均化した出力は、傾倒角度に対して、ほぼリニアな出力特性となっている。つまり、傾倒方向の違いよる影響が相殺されていることが看て取れる。
【0104】
他の多方向入力装置では、磁石傾倒角度演算部116は他の多方向入力装置の外部、つまり、この他の多方向入力装置を備える例えばゲーム機用コントローラ等の各種電子機器に備えているが、他の多方向入力装置の内部に備えることもできる。
【0105】
図32は、方位角:15度刻み(0度から360度)、傾倒角:0、5、10、15、16.5度で動作させた時の出力値(X-Y座標出力値)の解析結果を示す。
図32を参照すると、左側の楕円状の出力が得られ、これを規格化すると右側の円状となり、傾倒方向による出力値のズレやリニア性の欠如は見られない。
【0106】
図33から
図37を参照して磁石保持部の第1変形例を説明する。第1変形例の磁石保持部206は、上述した磁石保持部106に代えるものである。
【0107】
磁石保持部206は、磁石109の両端に配置した上下一対の円盤部2060、2061と、ピン2062とを備えている。上円盤部2060と下円盤部2061は、それぞれ、磁石109と同じように中央部に円形の貫通孔2060a、2061aを有している。
【0108】
ピン2062は、貫通孔2060a、2061a及び109aに嵌合する断面円形の丸ピンである。ピン2062は、磁石109につかない金属からなるピン、或いは、磁石109につく金属からなるピンであって、磁石109につかないようにメッキなどの表面加工を施したピンである。
【0109】
磁石保持部206は、ピン2062を上円盤部2060、下円盤部2061及び磁石109の貫通孔2060a、2061a及び109aに挿入した状態で、上円盤部2060と下円盤部2061との間に磁石109を保持するように構成している。上円盤部2060、下円盤部2061及び磁石109は、ピン2062の中心線となるZ軸方向に延びた1本の直線に対して同軸上に設けられている。
【0110】
磁石保持部206は、底板部101aに対向する下円盤部2061の下表面(磁石保持部206の下端面)に底板部101aに対する球台形状の当接面2063を有している。当接面2063は、球台の小径側端面からなる円形の平坦面2063aと、球台の側面からなる球帯状の湾曲面2063bとを含んでいる。
【0111】
ピン2062は、ピン2062の軸方向の中間部に円板状の鍔部2062aを有している。ピン2062は、鍔部2062aを上円盤部2060の上表面に当接した状態で、鍔部2062aから下側のピン2062を上円盤部2060と下円盤部2061及び磁石109の貫通孔2060a、2061a及び109aに挿入し、ピン2062の下端を下円盤部2061の貫通孔2061aの内部に位置させ、下円盤部2061の下表面からピン2062を突出しない一方、鍔部2062aから上側のピン2062を上円盤部2060の上表面から上向きに突出している。
【0112】
磁石保持部206は、断面形状がC形の側壁部2064aと、側壁部2064aの両端開口を閉じる一対の円盤状の端壁部2064b、2064cとを非磁性体(合成樹脂)で一体に形成し、磁石109を側方から挿入可能な側窓2064dを有する円筒状部品2064を備え、一対の円盤状の端壁部2064b、2064cを上円盤部2060と下円盤部2061とし、上円盤部2060の上表面(外表面)と下円盤部2061の下表面(外表面)とにそれぞれ当接面2063を有し、下円盤部2061の下表面(磁石保持部206の下面)に有する球台形状の当接面2063を底板部101aに対する当接面2063とするように構成している。
【0113】
上円盤部2060と下円盤部2061のピン2062に対する固定は、接着剤を用いて行うことができる他、ピン2062を貫通孔1060a、1061aに圧入することでも行うことができる。このような固定によって磁石109のガタツキを抑えることができる。
【0114】
磁石109のガタツキをなくすように上円盤部2060と磁石109の間と、下円盤部2061と磁石109の間とに、それぞれ、クッション材(図示省略)を設置してもよい。
【0115】
磁石保持部206は、圧縮コイルバネ107を鍔部2062aから上側のピン2062に外嵌した状態で、操作部材104の磁石収容穴104fに操作部材104の中心線に沿って移動可能に挿入し、下円盤部2061の下表面を底板部101aに対向させている。
【0116】
圧縮コイルバネ107は、鍔部2062aと磁石収容穴104fの上段面との間に収容され、操作部材104と回動部材105とを上方へ付勢すると共に、磁石保持部206を下方へ付勢する。
【0117】
操作部材104に操作力が印加されていない状態では、圧縮コイルバネ107の付勢力によって、磁石保持部206は、下円盤部2061の下表面の当接面2063における平坦面2063aを底板部101aに押し当てた状態で、底板部101aの上に直立状態で支持される。
【0118】
磁石保持部206は、操作部材104の押下に伴い自身が圧縮コイルバネ107の付勢力に抗して操作部材104に対し操作部材104の中心線に沿った方向へ相対移動することで、つまり、操作部材104の磁石収容穴104fに入り込むことで、操作部材104の押下に伴い下動しないようになっている。つまり、磁石保持部206は、操作部材104の傾倒操作にのみ連動するようになっている。
【0119】
操作部材104が傾倒操作された状態では、磁石保持部206は、下円盤部2061の下表面の当接面2063における湾曲面2063bを底板部101aに押し当てた状態で、自身と操作部材104とを底板部101aの上に傾倒状態で支持する。
【0120】
図38を参照して磁石保持部の第2変形例を説明する。第2変形例の磁石保持部306は、上述した磁石保持部106、206に代えるものである。
【0121】
磁石209は、磁石109に対し、中央部に円形の貫通孔を有していない点で相違する。つまり、磁石209は、操作部材104の突出方向に沿った方向を軸方向とし、この軸方向にNS2極に着磁(分極)した円柱状永久磁石である。磁石209は、Z軸方向を軸方向とした円柱状永久磁石である。磁石209は、両端面(上端面と下端面)が異極となるように軸方向にNS2極に着磁されている。磁石209は、上端面をN極とし、下端面をS極としてある。
【0122】
磁石保持部306は、磁石保持部106、206と同様に、磁石209の両端に配置した上下一対の円盤部3060、3061と、ピン3062とを備えている。
【0123】
ピン3062は、断面円形の丸ピンである。ピン3062は、磁石209につかない金属からなるピン、或いは、磁石209につく金属からなるピンであって、磁石209につかないようにメッキなどの表面加工を施したピンである。
【0124】
ピン3062は、磁石209と同軸上に位置し、上円盤部2060(操作部材104の突出方向の一方の円盤部)から上方(操作部材104の突出方向)へ突出している。
【0125】
ピン3062は、ピン3062の下端が磁石209の上面に当接した状態で、磁石209と同軸上に位置し、上円盤部2060(操作部材104の突出方向の一方の円盤部)から上方(操作部材104の突出方向)へ突出している。ピン3062は、円板状の平頭3062aを有し、この平頭3062aを磁石209の上面に当接している。
【0126】
磁石保持部306は、底板部101aに対向する下円盤部3061の下表面(磁石保持部306の下端面)に底板部101aに対する球台形状の当接面3063を有している。当接面3063は、球台の小径側端面からなる円形の平坦面3063aと、球台の側面からなる球帯状の湾曲面3063bとを含んでいる。
【0127】
磁石保持部306は、磁石209の外周に配置した円筒状の側壁部3064aと、側壁部3064aの両端開口を閉じる一対の円盤状の端壁部3064b、3064cとを非磁性体(合成樹脂)で一体に形成し、磁石209の全体を覆う円筒状部品3064を備え、一対の円盤状の端壁部3064b、3064cを上円盤部3060と下円盤部3061とし、下円盤部3061の下表面(外表面)に当接面3063を有し、下円盤部3061の下表面(磁石保持部306の下面)に有する球台形状の当接面3063を底板部101aに対する当接面3063とするように構成している。
【0128】
磁石206、ピン3062及び円筒状部品3064を備えた磁石保持部306は、磁石206とピン3062の下端部が円筒状部品3064の中に埋まった状態で、インサート成形により一体形成されている。
【0129】
磁石保持部306は、圧縮コイルバネ107を上円盤部3060から上方へ突出したピン3062に外嵌した状態で、操作部材104の磁石収容穴104fに操作部材104の中心線に沿って移動可能に挿入し、下円盤部3061の下表面を底板部101aに対向させている。
【0130】
圧縮コイルバネ107は、上円盤部3060と磁石収容穴104fの上段面との間に収容され、操作部材104と回動部材105とを上方へ付勢すると共に、磁石保持部306を下方へ付勢する。
【0131】
操作部材104に操作力が印加されていない状態では、圧縮コイルバネ107の付勢力によって、磁石保持部306は、下円盤部3061の下表面の当接面3063における平坦面3063aを底板部101aに押し当てた状態で、底板部101aの上に直立状態で支持される。
【0132】
磁石保持部306は、操作部材104の押下に伴い自身が圧縮コイルバネ107の付勢力に抗して操作部材104に対し操作部材104の中心線に沿った方向へ相対移動することで、つまり、操作部材104の磁石収容穴104fに入り込むことで、操作部材104の押下に伴い下動しないようになっている。つまり、磁石保持部306は、操作部材104の傾倒操作にのみ連動するようになっている。
【0133】
操作部材104が傾倒操作された状態では、磁石保持部306は、下円盤部3061の下表面の当接面3063における湾曲面3063bを底板部101aに押し当てた状態で、自身と操作部材104とを底板部101aの上に傾倒状態で支持する。
【0134】
以上説明したように、他の多方向入力装置では、ケース101、102と、ケース102から突出した傾倒操作可能な操作部材104と、操作部材104を傾倒操作前の初期状態に復帰させる弾性部材107と、操作部材104に対し、突出方向に沿った方向へのみ相対移動可能とし、傾倒方向へのみ連動する磁石保持部106(又は206又は306)と、磁石保持部106(又は206又は306)に配置した磁石109(又は209)と、磁石109(又は209)に相対する位置に配置し、磁石109(又は209)の動きを検出する磁気センサ110A、110Bとを備え、磁石保持部106(又は206又は306)は、磁石109(又は209)の両端に配置した一対の円盤部1060(又は2060又は3060)、1061(又は2061又は3061)と、磁石109(又は209)と同軸上に位置し、操作部材104の突出方向の一方の円盤部1060(又は2060又は3060)から操作部材104の突出方向へ突出したピン1062(又は2062又は3062)とを備えている。
【0135】
他の多方向入力装置では、操作部材104に対し、突出方向に沿った方向へのみ相対移動可能とし、傾倒方向へのみ連動する磁石保持部106(又は206又は306)に磁石109(又は209)を保持させたことで、操作部材104が圧縮コイルバネ107に抗して下動しても磁石109(又は209)は下動しなくなり、磁界が変化しなくなるため、操作部材104の傾倒操作の検出精度を向上することができる。
【0136】
他の多方向入力装置では、磁石保持部106は、磁石109の両端に配置した一対の円盤部1060、1061と、磁石109と同軸上に位置し、操作部材104の突出方向の一方の円盤部1060から操作部材104の突出方向へ突出したピン1062とを備えたことで、磁石109の外径を大きくする場合に、それに伴い磁石保持部106の外径も大きくする必要がなく、製品を大型化せずに磁石109を大きくすることができ、操作部材104の傾倒操作の検出精度を向上することができる。
【0137】
他の多方向入力装置では、磁石109は、中央部に貫通孔109aを有し、磁石保持部106(又は206)は、磁石109の両端に配置した一対の円盤部1060(又は2060)、1061(又は2061)と、ピン1062(又は2062)とを備え、円盤部1060(又は2060)、1061(又は2061)の中央部に貫通孔1060a(又は2060a)、1061a(又は2061a)を有し、ピン1062(又は2062)を円盤部1060(又は2060)、1061(又は2061)と磁石109の貫通孔1060a(又は2060a)、1061a(又は2061a)、109aに挿入した状態で円盤部1060(又は2060)、1061(又は2061)の間に磁石109を保持するように構成したことで、磁石109の外径を大きくする場合に、それに伴い磁石保持部106の外径も大きくする必要がなく、製品を大型化せずに磁石109を大きくすることができ、操作部材104の傾倒操作の検出精度を向上することができる。
【0138】
他の多方向入力装置では、磁石保持部106(又は206又は306)は、操作部材104の突出方向とは反対側の一方の円盤部1061(又は2061又は3061)における磁石109(又は209)側とは反対側の一表面に球台形状の当接面1063(又は2063又は3063)を有し、当接面1063(又は2063又は3063)は、球台の小径側端面からなる平坦面1063a(又は2063a又は3063a)と、球台の側面からなる湾曲面1063b(又は2063b又は3063b)とを含み、平坦面1063a(又は2063a又は3063a)がケース101の底板部101aに当接した状態で磁石保持部106(又は206又は306)と共に操作部材104を底板部101a上に直立状態で支持し、湾曲面1063b(又は2063b又は3063b)が底板部101aに当接した状態で磁石保持部106(又は206又は306)と共に操作部材104を底板部101a上に傾倒状態で支持するように構成している。
【0139】
他の多方向入力装置では、弾性部材107は、操作部材104と磁石保持部106(又は206又は306)との間に配置した圧縮コイルバネであり、操作部材104を突出方向に付勢しながら当接面1063(又は2063又は3063)を底板部101aに押し付けるように構成している。
【0140】
他の多方向入力装置では、操作部材104を挿入した貫通孔105aを有する回動部材105を備え、回動部材105は、第1軸部105b、105cを有し、第1軸部105b、105cは、回動部材105の外周面から相反する2方に向けて突設した状態で回動部材105の中心線と直交した1本の直線に対して同軸上に設け、回動部材105は、第1軸部105b、105cの軸回りで回動可能にケース102に収容し、操作部材104は、第2軸部104d、104eを有し、第2軸部104d、104eは、操作部材104の外周面から相反する2方に向けて突設した状態で操作部材104の中心線と直交すると共に、第1軸部105b、105cとも直交した1本の直線に対して同軸上に設け、操作部材104は、回動部材105に対し第2軸部104d、104eの軸回りで回動可能に支持した状態でケース102から突出して周囲の任意の方向へ傾倒操作可能に構成している。
【0141】
他の多方向入力装置では、ケース102に上下方向に移動可能に収容したプッシャ111と、プッシャ111を上方へ付勢するスナップ式の接点部材であるメタルドーム113とを有し、操作部材104の押下を検出できる押下スイッチを備え、回動部材105は、操作部材104の押下に伴い下動可能にケース102に収容し、押下スイッチは、操作部材104の押下に伴い下動する回動部材105によりプッシャ111をメタルドーム113の付勢力に抗して下動させ、プッシャ111によりメタルドーム113を押すように構成している。
【0142】
他の多方向入力装置では、磁気センサ110A、110Bは、磁石109の側方に配置し、磁石保持部106は、磁性体で形成した2つの同じ円盤状部品1064を備え、円盤状部品1064を円盤部1060、1061とし、円盤部1060、1061の両表面に球台形状の当接面1063を有し、当接面1063は、球台の小径側端面からなる平坦面1063aと、球台の側面からなる湾曲面1063bとを含み、操作部材104の突出方向とは反対側の一方の円盤部1061における磁石109側とは反対側の一表面に有する当接面1063の平坦面1063aと湾曲面1063bのうち、平坦面1063aがケース101の底板部101aに当接した状態で磁石保持部106と共に操作部材104を底板部101a上に直立状態で支持し、湾曲面1063bが底板部101aに当接した状態で磁石保持部106と共に前記操作部材104を底板部101a上に傾倒状態で支持するように構成している。
【0143】
他の多方向入力装置では、磁気センサ110A、110Bは、磁石109の側方に配置し、磁石保持部206は、断面形状がC形の側壁部2064aと、側壁部2064aの両端開口を閉じる一対の円盤状の端壁部2064b、2064cとを非磁性体で一体に形成し、磁石109を側方から挿入可能な側窓2064dを有する円筒状部品2064を備え、円筒状部品2064の端壁部2064b、2064cを円盤部2060、2061とし、円盤部2060、2061の外表面に球台形状の当接面2063を有し、当接面2063は、球台の小径側端面からなる平坦面2063aと、球台の側面からなる湾曲面2063bとを含み、操作部材104の突出方向とは反対側の一方の円盤部2061における磁石109側とは反対側の外表面に有する当接面2063の平坦面2063aと湾曲面2063bのうち、平坦面2063aがケース101の底板部101aに当接した状態で磁石保持部206と共に操作部材104を底板部101a上に直立状態で支持し、湾曲面2063bが底板部101aに当接した状態で磁石保持部206と共に操作部材104を底板部101a上に傾倒状態で支持するように構成している。
【0144】
他の多方向入力装置では、磁気センサ110A、110Bは、磁石109(又は209)の側方に配置し、互いに直交した3軸方向の磁気成分を検出できる磁気センサである。
【0145】
他の多方向入力装置では、磁気センサ110A、110Bは、磁石109(又は209)の側方に配置し、互いに直交した3軸方向の磁気成分を検出できる磁気センサであり、磁石の下方に磁気センサを配置した場合に比べ、製品の低背化を図りつつ、磁石109(又は209)と磁気センサ110A、110Bとの間に適正な距離(例えば、磁石の微小なガタツキが操作部材の傾倒操作の検出に悪影響を与えないような距離)を確保して、操作部材104の傾倒操作の検出精度を向上することができる。
【0146】
他の多方向入力装置では、磁気センサ110A、110Bは、磁石109(又は209)の軸線に対して点対称な位置となる磁石109(又は209)の側方の2位置に配置し、それぞれが、磁石109(又は209)に相対し、互いに直交した3軸方向の磁気成分を検出できる磁気センサであり、両方の磁気センサ110A、110Bの出力値に基づき、磁石109(又は209)の傾倒角度を算出する磁石傾倒角度演算部116を備え、磁石傾倒角度演算部は、一方の磁気センサの出力値に基づいて算出した磁束密度ベクトルの角度と他方の磁気センサの出力値に基づいて算出した磁束密度ベクトルの角度を平均化する。
【0147】
他の多方向入力装置では、磁気センサ110A、110Bは、磁石109(又は209)の側方に配置し、互いに直交した3軸方向の磁気成分を検出できる磁気センサであり、磁石傾倒角度演算部は、一方の磁気センサの出力値に基づいて算出した磁束密度ベクトルの角度と他方の磁気センサの出力値に基づいて算出した磁束密度ベクトルの角度を平均化することで、製品の低背化を図りつつ、磁石109(又は209)の側方に配置した磁気センサ110A、110Bによる操作部材104の傾倒操作の検出精度を向上することができる。
【0148】
他の多方向入力装置では、磁気センサ110A、110Bは、磁石109(又は209)の側方に配置し、互いに直交した3軸方向の磁気成分を検出できる磁気センサであり、第1軸105b、105c部の突出方向と直交する方向に磁気センサ110A、110Bを配置している。
【0149】
他の多方向入力装置では、磁気センサ110A、110Bは、磁石109(又は209)の軸線に対して点対称な位置となる磁石109(又は209)の側方の2位置に配置し、それぞれが、磁石109(又は209)に相対し、互いに直交した3軸方向の磁気成分を検出できる磁気センサであり、両方の磁気センサ110A、110Bの出力値に基づき、磁石109(又は209)の傾倒角度を算出する磁石傾倒角度演算部116を備え、前記磁石傾倒角度演算部は、一方の前記磁気センサの出力値に基づいて算出した磁束密度ベクトルの角度と他方の磁気センサの出力値に基づいて算出した磁束密度ベクトルの角度を平均化し、第1軸部105b、105cの突出方向と直交する方向に磁気センサ110A、110Bを配置している。
【0150】
他の多方向入力装置では、第1軸部105b、105cの突出方向と直交する方向に磁気センサ110A、110Bを配置したことで、磁石109(又は209)と磁気センサ110A、110Bとの間に適正な距離(例えば、短すぎず長すぎない距離)を確保して、操作部材104の傾倒操作の検出精度を向上することができる。
【符号の説明】
【0151】
1 下ケース
2 上ケース
4 操作部材
5 回動部材
6 磁石保持部材
7 圧縮コイルバネ
9 磁石
10 磁気センサ
11 押圧部材
13 メタルドーム
101 下ケース
101a 底板部
102 上ケース
104 操作部材
104d 左第2軸部
104e 右第2軸部
105 回動部材
105a 貫通孔
105b 前第1軸部
105c 後第1軸部
106 磁石保持部
1060 上円盤部
1060a 貫通孔
1061 下円盤部
1061a 貫通孔
1062 ピン
1063 当接面
1063a 平坦面
1063b 湾曲面
1064 円盤状部品
107 圧縮コイルバネ
109 磁石
109a 貫通孔
110A 第1磁気センサ
110B 第2磁気センサ
111 プッシャ
113 メタルドーム
116 磁石傾倒角度演算部
206 磁石保持部
2060 上円盤部
2060a 貫通孔
2061 下円盤部
2061a 貫通孔
2062 ピン
2063 当接面
2063a 平坦面
2063b 湾曲面
2064 筒状部品
2064a 側壁
2064b 端壁部
2064c 端壁部
2064d 側窓
209 磁石
306 磁石保持部
3060 上円盤部
3061 下円盤部
3062 ピン
3063 当接面
3063a 平坦面
3063b 湾曲面
3064 筒状部品
3064a 側壁
3064b 端壁部
3064c 端壁部