JP2002107245A - 力検出装置 - Google Patents
力検出装置Info
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- elastic displacement
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H25/00—Switches with compound movement of handle or other operating part
- H01H25/04—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick
- H01H25/041—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick having a generally flat operating member depressible at different locations to operate different controls
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Switches With Compound Operations (AREA)
- Push-Button Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スイッチ機構をＯＮさせるときはジョイステ
ィックの出力は変化せず、ジョイスティックを操作する
ときはスイッチ機構がＯＮとならない力検出装置を提供
すること。 【解決手段】 基板１に対して操作ボタン２Ａを押し込
み可能に設け、２個のスイッチ用導電部SD１，SD２及び
これを囲む等角度間隔で配置された電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−
を基板１上に設け、操作ボタン２Ａにおけるスイッチ用
導電部SD１，SD２との対向面に平坦な導電部ＳＤを形成
し、操作ボタン２Ａと基板１間に電極と対向する押し込
み可能な弾性変位板３を設け、操作ボタン２Ａを垂直に
押し込むと、スイッチ用導電部SD１，SD２相互が導電部
ＳＤを介して電気的に接続されてスイッチＯＮとなり、
操作ボタン２Ａを傾斜させて押し込むと、操作ボタン２
Ａ構成下壁に押されて弾性変位板３が電極側に接近して
前記傾斜の方向の静電容量が変化する。
ィックの出力は変化せず、ジョイスティックを操作する
ときはスイッチ機構がＯＮとならない力検出装置を提供
すること。 【解決手段】 基板１に対して操作ボタン２Ａを押し込
み可能に設け、２個のスイッチ用導電部SD１，SD２及び
これを囲む等角度間隔で配置された電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−
を基板１上に設け、操作ボタン２Ａにおけるスイッチ用
導電部SD１，SD２との対向面に平坦な導電部ＳＤを形成
し、操作ボタン２Ａと基板１間に電極と対向する押し込
み可能な弾性変位板３を設け、操作ボタン２Ａを垂直に
押し込むと、スイッチ用導電部SD１，SD２相互が導電部
ＳＤを介して電気的に接続されてスイッチＯＮとなり、
操作ボタン２Ａを傾斜させて押し込むと、操作ボタン２
Ａ構成下壁に押されて弾性変位板３が電極側に接近して
前記傾斜の方向の静電容量が変化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、力検出装置に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】力検出装置としては、例えば、特開平１
１−３５２６４５号公報に開示されたものがある。
１−３５２６４５号公報に開示されたものがある。
【０００３】この力検出装置は、中央部にスイッチ機構
を設けると共に前記スイッチ機構の周辺にカーソルを動
かすためのジョイスティックを設けてあり、情報機器と
して使用する場合には、ジョイスティックでカーソルを
所望の位置に移動させ、その位置で処理の開始を指示す
るスイッチ機構を押すのが一般的である。
を設けると共に前記スイッチ機構の周辺にカーソルを動
かすためのジョイスティックを設けてあり、情報機器と
して使用する場合には、ジョイスティックでカーソルを
所望の位置に移動させ、その位置で処理の開始を指示す
るスイッチ機構を押すのが一般的である。
【０００４】そのため、スイッチ機構をＯＮにする際に
は、カーソルの位置が変動しないことが望まれるが、こ
の力検出装置では、スイッチ機構の操作とジョイスティ
ックの操作との切り離しが難しい。
は、カーソルの位置が変動しないことが望まれるが、こ
の力検出装置では、スイッチ機構の操作とジョイスティ
ックの操作との切り離しが難しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、スイッチ機構をＯＮさせるときはジョイスティック
の出力は変化せず、ジョイスティックを操作するときは
スイッチ機構がＯＮとならない力検出装置を提供するこ
とを課題とする。
は、スイッチ機構をＯＮさせるときはジョイスティック
の出力は変化せず、ジョイスティックを操作するときは
スイッチ機構がＯＮとならない力検出装置を提供するこ
とを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】（請求項１記載の発明）
この発明の力検出装置は、基板に対して操作ボタンを押
し込み可能に設け、２個のスイッチ用導電部及びこれを
囲む態様で等角度間隔で配置された偶数個の電極を基板
上に設け、前記操作ボタンにおける２個のスイッチ用導
電部と対向する面に平坦な導電部を形成し、操作ボタン
と基板との間に電極と対向する押し込み可能な弾性変位
板を設け、操作ボタンを基板に対して垂直に押し込む
と、２個のスイッチ用導電部相互が導電部を介して電気
的接続状態になってスイッチＯＮとなり、操作ボタンを
基板に対して傾斜させて押し込むと、操作ボタン構成下
壁に押されて弾性変位板が電極側に接近して前記傾斜の
方向の静電容量が変化し、操作ボタンに作用した力の大
きさと方向を検出できる。 （請求項２記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１記載の発明に関し、操作ボタンを押し込まない
状態では、（弾性変位板とこれに対向する操作ボタン構
成下壁との間の距離）≧（２個のスイッチ用導電部と導
電部との間の距離）に設定されている。 （請求項３記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１又は２記載の発明に関し、弾性変位板は環状に
形成されており、その外周端が基板に固定されていると
共に内周端を自由端としてある。 （請求項４記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１又は２記載の発明に関し、弾性変位板は環状に
形成されていると共にその内・外周端は基板に固定され
ており、前記弾性変位板の内・外周端相互間部分と電極
とは僅かな距離だけ離してある。 （請求項５記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、弾性変
位板は、導電性金属により構成されている。 （請求項６記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、弾性変
位板を、電極との対向面に導電性塗料を塗布した樹脂フ
ィルム、電極との対向面を金属コーティングした樹脂フ
ィルムにより構成させてある。 （請求項７記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至６のいずれかに記載の発明に関し、操作部
を構成する薄肉部や操作ボタンの少なくとも下部を、硬
質の弾性材で構成してある。
この発明の力検出装置は、基板に対して操作ボタンを押
し込み可能に設け、２個のスイッチ用導電部及びこれを
囲む態様で等角度間隔で配置された偶数個の電極を基板
上に設け、前記操作ボタンにおける２個のスイッチ用導
電部と対向する面に平坦な導電部を形成し、操作ボタン
と基板との間に電極と対向する押し込み可能な弾性変位
板を設け、操作ボタンを基板に対して垂直に押し込む
と、２個のスイッチ用導電部相互が導電部を介して電気
的接続状態になってスイッチＯＮとなり、操作ボタンを
基板に対して傾斜させて押し込むと、操作ボタン構成下
壁に押されて弾性変位板が電極側に接近して前記傾斜の
方向の静電容量が変化し、操作ボタンに作用した力の大
きさと方向を検出できる。 （請求項２記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１記載の発明に関し、操作ボタンを押し込まない
状態では、（弾性変位板とこれに対向する操作ボタン構
成下壁との間の距離）≧（２個のスイッチ用導電部と導
電部との間の距離）に設定されている。 （請求項３記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１又は２記載の発明に関し、弾性変位板は環状に
形成されており、その外周端が基板に固定されていると
共に内周端を自由端としてある。 （請求項４記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１又は２記載の発明に関し、弾性変位板は環状に
形成されていると共にその内・外周端は基板に固定され
ており、前記弾性変位板の内・外周端相互間部分と電極
とは僅かな距離だけ離してある。 （請求項５記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、弾性変
位板は、導電性金属により構成されている。 （請求項６記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、弾性変
位板を、電極との対向面に導電性塗料を塗布した樹脂フ
ィルム、電極との対向面を金属コーティングした樹脂フ
ィルムにより構成させてある。 （請求項７記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至６のいずれかに記載の発明に関し、操作部
を構成する薄肉部や操作ボタンの少なくとも下部を、硬
質の弾性材で構成してある。
【０００７】なお、上記発明の力検出装置の機能につい
ては、以下の発明の実施の形態の欄で明らかにする。 （請求項８記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至７のいずれかに記載の発明に関し、電極は
１８０°間隔に、又は９０°間隔に、設けられている。
ては、以下の発明の実施の形態の欄で明らかにする。 （請求項８記載の発明）この発明の力検出装置は、上記
請求項１乃至７のいずれかに記載の発明に関し、電極は
１８０°間隔に、又は９０°間隔に、設けられている。
【０００８】なお、上記発明の力検出装置の機能につい
ては、以下の発明の実施の形態の欄で明らかにする。
ては、以下の発明の実施の形態の欄で明らかにする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例として示
した図面に従って説明する。 〔実施形態１〕図１はこの発明の実施形態の力検出装置
Ｓの断面図を示しており、図２は前記力検出装置Ｓを構
成する基板１上のスイッチ用導電部SD１，SD２、電極Ｄ
ｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−及び共通導電ランドＤＧ
を示している。
した図面に従って説明する。 〔実施形態１〕図１はこの発明の実施形態の力検出装置
Ｓの断面図を示しており、図２は前記力検出装置Ｓを構
成する基板１上のスイッチ用導電部SD１，SD２、電極Ｄ
ｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−及び共通導電ランドＤＧ
を示している。
【００１０】この力センサＳは、図１に示すように、基
板１と、前記基板１に対向配置された操作部２と、前記
基板１上に配置される弾性変位板３と、前記弾性変位板
Ｄを基板１上に固定する固定フィルム４とから構成され
ている。
板１と、前記基板１に対向配置された操作部２と、前記
基板１上に配置される弾性変位板３と、前記弾性変位板
Ｄを基板１上に固定する固定フィルム４とから構成され
ている。
【００１１】基板１は、図１に示すように、薄いプリン
ト基板により構成されており、その上面には、図２に示
すように、Ｘ−Ｙ軸の原点Ｏを中心としてスイッチ用導
電部SD１，SD２が配置されていると共に、四分割された
円環状の電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−（これら
電極は絶縁膜でコーティングされている）が原点Ｏから
等距離で配設されており、更に、前記原点Ｏを中心とし
て電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−を囲む円環状の
共通導電ランドＤＧが配設されている。なお、スイッチ
用導電部SD１，SD２、電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄ
ｙ−及び共通導電ランドＤＧは、基板１上に形成された
銅層に半田層を着けたもの、金メッキや銀メッキをした
もの、カーボンを印刷して形成したもの、半田を溶着し
たもので形成してある。また、スイッチ用導電部SD１，
SD２，電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−及び共通導
電ランドＤＧは図１に示すように、それぞれ電気的に絶
縁されており、基板１の適当な位置に端子TS１，TS２，
Ｔｘ＋，Ｔｘ−，Ｔｙ＋，Ｔｙ−，ＴＧで引き出されて
いる。
ト基板により構成されており、その上面には、図２に示
すように、Ｘ−Ｙ軸の原点Ｏを中心としてスイッチ用導
電部SD１，SD２が配置されていると共に、四分割された
円環状の電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−（これら
電極は絶縁膜でコーティングされている）が原点Ｏから
等距離で配設されており、更に、前記原点Ｏを中心とし
て電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−を囲む円環状の
共通導電ランドＤＧが配設されている。なお、スイッチ
用導電部SD１，SD２、電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄ
ｙ−及び共通導電ランドＤＧは、基板１上に形成された
銅層に半田層を着けたもの、金メッキや銀メッキをした
もの、カーボンを印刷して形成したもの、半田を溶着し
たもので形成してある。また、スイッチ用導電部SD１，
SD２，電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−及び共通導
電ランドＤＧは図１に示すように、それぞれ電気的に絶
縁されており、基板１の適当な位置に端子TS１，TS２，
Ｔｘ＋，Ｔｘ−，Ｔｙ＋，Ｔｙ−，ＴＧで引き出されて
いる。
【００１２】操作部２は、図１に示すように、操作ボタ
ン２Ａと、固定部２Ｂと、薄肉部２Ｃとから構成されて
いる。なお、この実施形態の操作部２では、ポリカーボ
ネートで構成されたボタン上部20以外は全て比較的硬質
のゴム又はエラストマーで構成されている。
ン２Ａと、固定部２Ｂと、薄肉部２Ｃとから構成されて
いる。なお、この実施形態の操作部２では、ポリカーボ
ネートで構成されたボタン上部20以外は全て比較的硬質
のゴム又はエラストマーで構成されている。
【００１３】操作ボタン２Ａは、図１に示すように平面
視円形状のもので、ボタン上部20と、ボタン下部21と、
前記ボタン下部21の平坦な下面に設けられた導電部ＳＤ
とから構成されており、前記導電部ＳＤはスイッチ用導
電部SD１，SD２と対向する部分に配置されている。な
お、前記導電部ＳＤは、導電性インクにより形成されて
いる。
視円形状のもので、ボタン上部20と、ボタン下部21と、
前記ボタン下部21の平坦な下面に設けられた導電部ＳＤ
とから構成されており、前記導電部ＳＤはスイッチ用導
電部SD１，SD２と対向する部分に配置されている。な
お、前記導電部ＳＤは、導電性インクにより形成されて
いる。
【００１４】固定部２Ｂは、図１に示すように、操作ボ
タン２Ａの直径よりも大きな径の環状体により構成され
ている。なお、操作部２全体は、この固定部２Ｂを基板
１とケースＣとにより挟み込むようにして固定されてい
る。
タン２Ａの直径よりも大きな径の環状体により構成され
ている。なお、操作部２全体は、この固定部２Ｂを基板
１とケースＣとにより挟み込むようにして固定されてい
る。
【００１５】薄肉部２Ｃは、図１に示すように、操作ボ
タン２Ａの外周面と固定部２Ｂの内周面上端とを繋ぐコ
ーン形状のもので、これにより押し込み時のクリック
感、防塵性、防水性等を確保している。
タン２Ａの外周面と固定部２Ｂの内周面上端とを繋ぐコ
ーン形状のもので、これにより押し込み時のクリック
感、防塵性、防水性等を確保している。
【００１６】弾性変位板３は、図３に示すように電極Ｄ
ｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−と対応させてスリット30
を形成してなる円環状のものであり、図１に示すよう
に、その外周端を基板１上の共通導電ランドＤＧと電気
的接続状態となる態様で固定すると共に内周端を自由端
としてある。そして、この弾性変位板３は、図１に示す
ように、その中程から自由端までの域が電極Ｄｘ＋，Ｄ
ｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−と僅かな距離をあけて対向するよ
うにしてある。なお、この弾性変位板３は、導電性金
属、電極との対向面に導電性塗料を塗布した樹脂フィル
ム、電極との対向面を金属コーティングした樹脂フィル
ム等により構成させることができる。
ｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−と対応させてスリット30
を形成してなる円環状のものであり、図１に示すよう
に、その外周端を基板１上の共通導電ランドＤＧと電気
的接続状態となる態様で固定すると共に内周端を自由端
としてある。そして、この弾性変位板３は、図１に示す
ように、その中程から自由端までの域が電極Ｄｘ＋，Ｄ
ｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−と僅かな距離をあけて対向するよ
うにしてある。なお、この弾性変位板３は、導電性金
属、電極との対向面に導電性塗料を塗布した樹脂フィル
ム、電極との対向面を金属コーティングした樹脂フィル
ム等により構成させることができる。
【００１７】固定フィルム４は、図１に示すように、弾
性変位板３の外周端から中程までの間部分を押さえ付け
る薄い環状のものであり、あらかじめ粘着材等を塗布し
た構成としてある。
性変位板３の外周端から中程までの間部分を押さえ付け
る薄い環状のものであり、あらかじめ粘着材等を塗布し
た構成としてある。
【００１８】ここで、力検出装置Ｓでは、図１に示す操
作ボタン２Ａを押し込まない状態において、（弾性変位
板３とこれに対向する操作ボタン２Ａの構成下壁との間
の距離ｂ）＞（２個のスイッチ用導電部SD１，SD２と導
電部ＳＤとの間の距離ａ）に設定されている。
作ボタン２Ａを押し込まない状態において、（弾性変位
板３とこれに対向する操作ボタン２Ａの構成下壁との間
の距離ｂ）＞（２個のスイッチ用導電部SD１，SD２と導
電部ＳＤとの間の距離ａ）に設定されている。
【００１９】また、力検出装置Ｓでは、弾性変位板３と
電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−との間には静電容
量Ｃｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−が発生し、その静電
容量値は弾性変位板３と電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，
Ｄｙ−との間の距離により変化するようにしてある。
電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−との間には静電容
量Ｃｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−が発生し、その静電
容量値は弾性変位板３と電極Ｄｘ＋，Ｄｘ−，Ｄｙ＋，
Ｄｙ−との間の距離により変化するようにしてある。
【００２０】以上の弾性変位板３、電極Ｄｘ＋，Ｄｘ
−，Ｄｙ＋，Ｄｙ、共通導電ランドＤＧ、スイッチ用導
電部SD１，SD２、導電部ＳＤ、端子TS１，TS２，Ｔｘ
＋，Ｔｘ−，Ｔｙ＋，Ｔｙ−，ＴＧの関係を電気回路で
示すと図４のようになる。
−，Ｄｙ＋，Ｄｙ、共通導電ランドＤＧ、スイッチ用導
電部SD１，SD２、導電部ＳＤ、端子TS１，TS２，Ｔｘ
＋，Ｔｘ−，Ｔｙ＋，Ｔｙ−，ＴＧの関係を電気回路で
示すと図４のようになる。
【００２１】この力検出装置Ｓは上記のような構成であ
るから、以下の〜に示すように機能する。 ．図５や図６に示すように操作ボタン２Ａを基板１側
に押し込むと、薄肉部２Ｃが座屈するので、押した感覚
が操作する人の指に伝わり、軽快な操作感（クリック
感）が得られる。この軽快な操作感を得るには、操作部
２におけるボタン上部20以外の部分をゴムで製作するよ
りも、比較的硬質のエラストマーで製作することが好ま
しい。 ．図５に示すように操作ボタン２Ａを基板１に対して
垂直に押し込むと、導電部ＳＤが基板１上のスイッチ用
導電部SD１，SD２に同時に接触し、スイッチ用導電部SD
１，SD２相互は導電部ＳＤを介して電気的接続状態とな
る。つまり、端子TS１，TS２はスイッチ回路として閉
（ＯＮ）の状態となる。ここで、この力検出装置Ｓで
は、操作ボタン２Ａを押し込まない状態において、（弾
性変位板３とこれに対向する操作ボタン２Ａの構成下壁
との間の距離ｂ）＞（２個のスイッチ用導電部SD１，SD
２と導電部ＳＤとの間の距離ａ）に設定されているか
ら、前記したスイッチ回路が閉（ＯＮ）の状態では、操
作ボタン２Ａの構成下壁が弾性変位板３を押し込むこと
はなく、静電容量Ｃｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−は変
化しない。 ．操作ボタン２Ａを電極Ｄｘ＋側に傾けて押し込む
と、図６に示すように、操作ボタン２Ａの構成下壁が、
弾性変位板３における電極Ｄｘ＋対応部を中心に押し込
むことになる。これにより、弾性変位板３と電極Ｄｘ相
互間距離は小さくなり、静電容量Ｃｘ＋は大きくなる。
この操作の際、弾性変位板３における電極Ｄｘ−対応部
は押し込まれることはないので、静電容量Ｃｘ−は変化
しない。なお、弾性変位板３における電極Ｄｙ＋，Ｄｙ
−対応部に関してはその状況によって、押し込まれるこ
ともあるが、弾性変位板３と電極Ｄｙ＋，Ｄｙ−相互間
距離の変化量は弾性変位板３と電極Ｄｘ相互間距離の変
化量に比べて小さく、また、静電容量Ｃｙ＋，Ｃｙ−は
変化量は機械的対称性により同じである。
るから、以下の〜に示すように機能する。 ．図５や図６に示すように操作ボタン２Ａを基板１側
に押し込むと、薄肉部２Ｃが座屈するので、押した感覚
が操作する人の指に伝わり、軽快な操作感（クリック
感）が得られる。この軽快な操作感を得るには、操作部
２におけるボタン上部20以外の部分をゴムで製作するよ
りも、比較的硬質のエラストマーで製作することが好ま
しい。 ．図５に示すように操作ボタン２Ａを基板１に対して
垂直に押し込むと、導電部ＳＤが基板１上のスイッチ用
導電部SD１，SD２に同時に接触し、スイッチ用導電部SD
１，SD２相互は導電部ＳＤを介して電気的接続状態とな
る。つまり、端子TS１，TS２はスイッチ回路として閉
（ＯＮ）の状態となる。ここで、この力検出装置Ｓで
は、操作ボタン２Ａを押し込まない状態において、（弾
性変位板３とこれに対向する操作ボタン２Ａの構成下壁
との間の距離ｂ）＞（２個のスイッチ用導電部SD１，SD
２と導電部ＳＤとの間の距離ａ）に設定されているか
ら、前記したスイッチ回路が閉（ＯＮ）の状態では、操
作ボタン２Ａの構成下壁が弾性変位板３を押し込むこと
はなく、静電容量Ｃｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−は変
化しない。 ．操作ボタン２Ａを電極Ｄｘ＋側に傾けて押し込む
と、図６に示すように、操作ボタン２Ａの構成下壁が、
弾性変位板３における電極Ｄｘ＋対応部を中心に押し込
むことになる。これにより、弾性変位板３と電極Ｄｘ相
互間距離は小さくなり、静電容量Ｃｘ＋は大きくなる。
この操作の際、弾性変位板３における電極Ｄｘ−対応部
は押し込まれることはないので、静電容量Ｃｘ−は変化
しない。なお、弾性変位板３における電極Ｄｙ＋，Ｄｙ
−対応部に関してはその状況によって、押し込まれるこ
ともあるが、弾性変位板３と電極Ｄｙ＋，Ｄｙ−相互間
距離の変化量は弾性変位板３と電極Ｄｘ相互間距離の変
化量に比べて小さく、また、静電容量Ｃｙ＋，Ｃｙ−は
変化量は機械的対称性により同じである。
【００２２】一方、逆に操作ボタン２Ａを電極Ｄｘ−側
に押し込むと、静電容量Ｃｘ−は大きくなる。したがっ
て、（Ｃｘ＋）−（Ｃｘ−）を適当な方法を用いて演算
すれば、Ｘ軸方向の力の大きさと力の方向を検出するこ
とができる。Ｙ軸についても同様である。
に押し込むと、静電容量Ｃｘ−は大きくなる。したがっ
て、（Ｃｘ＋）−（Ｃｘ−）を適当な方法を用いて演算
すれば、Ｘ軸方向の力の大きさと力の方向を検出するこ
とができる。Ｙ軸についても同様である。
【００２３】そして、上記のようにして得られたＸ、Ｙ
軸方向の力の大きさと力の方向の信号をさらにカーソル
の移動情報に変換すれば、パソコン等の画面上のカーソ
ルを制御するジョイスティックの機能をはたすことにな
る。
軸方向の力の大きさと力の方向の信号をさらにカーソル
の移動情報に変換すれば、パソコン等の画面上のカーソ
ルを制御するジョイスティックの機能をはたすことにな
る。
【００２４】ここで、上記のように操作ボタン２Ａを傾
けて押し込んだ場合、導電部ＳＤが基板１上のスイッチ
用導電部SD１，SD２に同時に接触することはないから、
スイッチ用導電部SD１，SD２相互は導電部ＳＤを介して
電気的接続状態とはならない。つまり、端子TS１，TS２
はスイッチ回路として開（ＯＦＦ）のままである。な
お、図６からも判るように導電部ＳＤの周辺部は力の支
点として機能するので、操作部２におけるボタン上部20
以外の部分をゴムで製作するよりも、比較的硬質のエラ
ストマーで製作することが好ましいと言える。 ．以上をまとめると次のようになる。
けて押し込んだ場合、導電部ＳＤが基板１上のスイッチ
用導電部SD１，SD２に同時に接触することはないから、
スイッチ用導電部SD１，SD２相互は導電部ＳＤを介して
電気的接続状態とはならない。つまり、端子TS１，TS２
はスイッチ回路として開（ＯＦＦ）のままである。な
お、図６からも判るように導電部ＳＤの周辺部は力の支
点として機能するので、操作部２におけるボタン上部20
以外の部分をゴムで製作するよりも、比較的硬質のエラ
ストマーで製作することが好ましいと言える。 ．以上をまとめると次のようになる。
【００２５】スイッチ用導電部SD１，SD２が導電部ＳＤ
を介して電気的に接続されているときは、静電容量Ｃｘ
＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−は変化しない。逆に静電容
量Ｃｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−のうちいずれか一つ
が変化するときは、スイッチ用導電部SD１，SD２が導電
部ＳＤを介して電気的に接続状態とならない。
を介して電気的に接続されているときは、静電容量Ｃｘ
＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−は変化しない。逆に静電容
量Ｃｘ＋，Ｃｘ−，Ｃｙ＋，Ｃｙ−のうちいずれか一つ
が変化するときは、スイッチ用導電部SD１，SD２が導電
部ＳＤを介して電気的に接続状態とならない。
【００２６】つまり、この力検出装置Ｓをジョイスティ
ックとスイッチの複合デバイスとして利用した場合、ジ
ョイスティック操作とスイッチ操作を意識的に明確に使
い分けることができることを意味する。したがって、ジ
ョイスティック操作時に誤ってスイッチをＯＮさせてし
まうような事態は生じない。 （他の実施形態） ．図７は、この発明の実施形態２の力検出装置Ｓの断
面図である。この実施形態では、弾性変位板３の内・外
周端を基板１に固定し（内周端は基板１に接触）、前記
弾性変位板３の内・外周端相互間部分と電極Ｄｘ＋，Ｄ
ｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−とは僅かな距離だけ離してある。
このような構成を採用した場合、製品間の各静電容量に
バラツキが少ない。 ．図８は、この発明の実施形態３の力検出装置Ｓの断
面図である。この実施形態では、弾性変位板３を導電性
ゴム又は導電性エラストマーで構成している。 ．図９は、この発明の実施形態４の力検出装置Ｓの断
面図である。この実施形態では、導電部ＳＤを導電性金
属で構成させている。 ．図10は、この発明の実施形態５のモジュール型の力
検出装置Ｓの断面図であり、図11は前記力検出装置Ｓを
構成する基板１の平面図である。図中に示された符号Ｌ
で示されるものは金属リード端子である。この力検出装
置Ｓにおいても、上記実施形態１のものと同様の機能を
発揮する。 ．上記実施形態では、操作ボタン２Ａを押し込まない
状態において、（弾性変位板３とこれに対向する操作ボ
タン２Ａの構成下壁との間の距離ｂ）＞（２個のスイッ
チ用導電部SD１，SD２と導電部ＳＤとの間の距離ａ）に
設定してあるが、距離ｂ＝距離ａに設定してもよい。 ．上記実施形態では、Ｘ軸及びＹ軸方向の力の大きさ
と力の方向を検出するため電極を９０°間隔に設けられ
ているが、Ｘ軸又はＹ軸方向の力の大きさと力の方向を
検出するだけであれば電極を１８０°間隔に設けるよう
にすればよい。なお、等角度間隔で偶数個の電極を設け
るようにすれば、（偶数個×１／２）軸の力の大きさと
力の方向が検出できる。
ックとスイッチの複合デバイスとして利用した場合、ジ
ョイスティック操作とスイッチ操作を意識的に明確に使
い分けることができることを意味する。したがって、ジ
ョイスティック操作時に誤ってスイッチをＯＮさせてし
まうような事態は生じない。 （他の実施形態） ．図７は、この発明の実施形態２の力検出装置Ｓの断
面図である。この実施形態では、弾性変位板３の内・外
周端を基板１に固定し（内周端は基板１に接触）、前記
弾性変位板３の内・外周端相互間部分と電極Ｄｘ＋，Ｄ
ｘ−，Ｄｙ＋，Ｄｙ−とは僅かな距離だけ離してある。
このような構成を採用した場合、製品間の各静電容量に
バラツキが少ない。 ．図８は、この発明の実施形態３の力検出装置Ｓの断
面図である。この実施形態では、弾性変位板３を導電性
ゴム又は導電性エラストマーで構成している。 ．図９は、この発明の実施形態４の力検出装置Ｓの断
面図である。この実施形態では、導電部ＳＤを導電性金
属で構成させている。 ．図10は、この発明の実施形態５のモジュール型の力
検出装置Ｓの断面図であり、図11は前記力検出装置Ｓを
構成する基板１の平面図である。図中に示された符号Ｌ
で示されるものは金属リード端子である。この力検出装
置Ｓにおいても、上記実施形態１のものと同様の機能を
発揮する。 ．上記実施形態では、操作ボタン２Ａを押し込まない
状態において、（弾性変位板３とこれに対向する操作ボ
タン２Ａの構成下壁との間の距離ｂ）＞（２個のスイッ
チ用導電部SD１，SD２と導電部ＳＤとの間の距離ａ）に
設定してあるが、距離ｂ＝距離ａに設定してもよい。 ．上記実施形態では、Ｘ軸及びＹ軸方向の力の大きさ
と力の方向を検出するため電極を９０°間隔に設けられ
ているが、Ｘ軸又はＹ軸方向の力の大きさと力の方向を
検出するだけであれば電極を１８０°間隔に設けるよう
にすればよい。なお、等角度間隔で偶数個の電極を設け
るようにすれば、（偶数個×１／２）軸の力の大きさと
力の方向が検出できる。
【００２７】
【発明の効果】この発明は上記のような構成であるから
次の効果を有する。
次の効果を有する。
【００２８】発明の実施形態の欄の説明から明らかなよ
うに、スイッチ機構をＯＮさせるときはジョイスティッ
クの出力は変化せず、ジョイスティックを操作するとき
はスイッチ機構がＯＮとならない力検出装置を提供でき
た。
うに、スイッチ機構をＯＮさせるときはジョイスティッ
クの出力は変化せず、ジョイスティックを操作するとき
はスイッチ機構がＯＮとならない力検出装置を提供でき
た。
【図１】この発明の実施形態１の力検出装置の断面図。
【図２】前記力検出装置を構成する基板に形成される電
極、共通導電ランド、スイッチ用導電部の平面図。
極、共通導電ランド、スイッチ用導電部の平面図。
【図３】前記力検出装置を構成する弾性変形板の形状
と、電極との位置関係を示す平面図。
と、電極との位置関係を示す平面図。
【図４】電極、共通導電ランド、スイッチ用導電部、導
電部、弾性変位板の関係を電気回路的に表現した図。
電部、弾性変位板の関係を電気回路的に表現した図。
【図５】前記力検出装置において、操作ボタンを基板に
対して垂直に押し込んだときの断面図。
対して垂直に押し込んだときの断面図。
【図６】前記力検出装置において、操作ボタンを基板に
対して傾斜させて押し込んだときの断面図。
対して傾斜させて押し込んだときの断面図。
【図７】この発明の実施形態２の力検出装置の断面図。
【図８】この発明の実施形態３の力検出装置の断面図。
【図９】この発明の実施形態４の力検出装置の断面図。
【図10】この発明の実施形態５の力検出装置の断面図。
【図11】この発明の実施形態５の力検出装置を構成する
基板、電極等の平面図。
基板、電極等の平面図。
Ｓ 力検出装置 Ｃ ケース Ｄｘ＋ 電極 Ｄｘ− 電極 Ｄｙ＋ 電極 Ｄｙ− 電極 ＤＧ 共通導電ランド SD１ スイッチ用導電部 SD２ スイッチ用導電部 ＳＤ 導電部 ａ 距離 ｂ 距離 １ 基板 ２ 操作部 ２Ａ 操作ボタン ２Ｂ 固定部 ２Ｃ 薄肉部 ３ 弾性変位板 ４ 固定フィルム
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｈ 35/02 Ｈ０１Ｈ 35/02 Ｚ // Ｈ０１Ｈ 13/00 13/00 Ｂ
Claims (8)
- 【請求項１】 基板に対して操作ボタンを押し込み可能
に設け、２個のスイッチ用導電部及びこれを囲む態様で
等角度間隔で配置された偶数個の電極を基板上に設け、
前記操作ボタンにおける２個のスイッチ用導電部と対向
する面に平坦な導電部を形成し、操作ボタンと基板との
間に電極と対向する押し込み可能な弾性変位板を設け、
操作ボタンを基板に対して垂直に押し込むと、２個のス
イッチ用導電部相互が導電部を介して電気的接続状態に
なってスイッチＯＮとなり、操作ボタンを基板に対して
傾斜させて押し込むと、操作ボタン構成下壁に押されて
弾性変位板が電極側に接近して前記傾斜の方向の静電容
量が変化し、操作ボタンに作用した力の大きさと方向を
検出できることを特徴とする力検出装置。 - 【請求項２】 操作ボタンを押し込まない状態では、
（弾性変位板とこれに対向する操作ボタン構成下壁との
間の距離）≧（２個のスイッチ用導電部と導電部との間
の距離）に設定されていることを特徴とする請求項１記
載の力検出装置。 - 【請求項３】 弾性変位板は環状に形成されており、そ
の外周端が基板に固定されていると共に内周端を自由端
としてあることを特徴とする請求項１又は２記載の力検
出装置。 - 【請求項４】 弾性変位板は環状に形成されていると共
にその内・外周端は基板に固定されており、前記弾性変
位板の内・外周端相互間部分と電極とは僅かな距離だけ
離してあることを特徴とする請求項１又は２記載の力検
出装置。 - 【請求項５】 弾性変位板は、導電性金属により構成さ
れていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
記載の力検出装置。 - 【請求項６】 弾性変位板を、電極との対向面に導電性
塗料を塗布した樹脂フィルム、電極との対向面を金属コ
ーティングした樹脂フィルムにより構成させてあること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の力検出
装置。 - 【請求項７】 操作部を構成する薄肉部や操作ボタンの
少なくとも下部を、硬質の弾性材で構成してあることを
特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の力検出装
置。 - 【請求項８】 電極は１８０°間隔に、又は９０°間隔
に、設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の
いずれかに記載の力検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000298962A JP2002107245A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 力検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000298962A JP2002107245A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107245A true JP2002107245A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18780837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000298962A Pending JP2002107245A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002107245A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000298962A patent/JP2002107245A/ja active Pending
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