JP2002202852A - 電子機器用入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定方向へのＯＮ／ＯＦＦスイッチ動作と操
作量入力とを適宜使い分ける。 【解決手段】 所定のプログラムに基づいて所定の処理
を実行する電子機器に対して、方向を示す操作入力を行
う。二次元力センサを用いて操作入力（Ｓ１）を受けつ
け、最も操作量の大きい方向を検出軸と決定し、当該操
作量を検出値とする（Ｓ２）。実行中のプログラムに応
じて入力に適したモードを決定し（Ｓ３）、操作量モー
ドの場合には、検出値をそのまま操作量として電子機器
に与える（Ｓ４）。スイッチモードの場合には、検出値
の絶対値をしきい値Ｔｈと比較し（Ｓ５）、しきい値を
越えていればＯＮ状態を示すスイッチ動作信号を与え
（Ｓ７）、越えていなければＯＦＦ状態を示すスイッチ
動作信号を与える（Ｓ６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器用入力装
置に関し、特に、携帯電話やゲーム遊戯装置など、所定
のプログラムに基づいて所定の処理を実行する電子機器
に対して、方向を示す操作入力を行うための入力装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話やゲーム遊戯装置などの電子機
器では、利用者による所定の操作入力を受け付け、この
操作入力に基づいてプログラムが進行する。通常、この
種の操作入力は、ディスプレイ画面上に表示されるカー
ソルやその他の指標を見ながら行うことが多く、上下左
右の４方向あるいは斜めも含めた８方向の方向を示す入
力が求められるのが一般的である。このような方向性を
もった入力を行うために、大別して、２つのタイプの入
力装置が利用されている。

【０００３】第１のタイプの装置は、複数のＯＮ／ＯＦ
Ｆスイッチを組み合わせてなる装置であり、通常、上下
左右に合計４個のスイッチのボタンを配置し、これらの
ボタンを適宜押すことにより、所定方向へのスイッチ動
作の入力を行うことができる。たとえば、右に配置され
たスイッチのボタンを押せば、右方向へのスイッチＯＮ
動作を示す入力を行うことができ、カーソルやゲームキ
ャラクタを右方向へ移動させる指示を与えることができ
る。斜めも含めた８方向へのスイッチ動作を入力する必
要がある場合には、上下左右および斜め位置に合計８個
のスイッチのボタンを配置した入力装置も利用されてい
る。また、中心位置にもスイッチを配置し、合計５個あ
るいは９個のボタンにより、種々の指示を入力できるよ
うにした装置も利用されている。

【０００４】一方、第２のタイプの装置は、いわゆるジ
ョイスティックと呼ばれているタイプの装置であり、所
定方向への操作量を入力することができる。上述したス
イッチを利用した第１のタイプの装置の場合、特定の位
置に配置されたボタンを選択的に押すことにより、特定
の方向に関するスイッチ動作を入力することができる
が、このスイッチ動作は、あくまでもＯＮ／ＯＦＦの二
値状態のいずれかを示すためのものであり、量を入力す
ることはできない。第２のタイプの装置では、たとえ
ば、右方向に５とか下方向に８というように、方向とと
もに操作量を入力することができる。具体的には、右方
向に加える操作力を増せば増すほど、右方向へのより大
きな操作量を入力することができる。このようなジョイ
スティックタイプの装置は、通常、二次元力センサを内
蔵しており、加えられた力のＸ軸方向成分およびＹ軸方
向成分をそれぞれ別個に検出することにより、加えられ
た操作入力の方向と操作量とを検出することになる。た
とえば、Ｘ軸方向成分が＋５であるような操作入力は、
右方向に５という操作量を示し、Ｙ軸方向成分が−８で
あるような操作入力は、下方向に８という操作量を示す
ことになる。もちろん、Ｘ軸方向成分とＹ軸方向成分と
を合成する演算を行うことにより、斜め方向に加えられ
た操作入力の検出も可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した２つのタイプ
の入力装置には、いずれも一長一短がある。スイッチを
利用した第１のタイプの装置の場合、ＯＮ／ＯＦＦの二
値状態の入力しか行うことができないため、たとえば、
「カーソルを右方向に３ます動かす」というような操作
を行う場合、右方向のボタンを３回繰り返して押す操作
を行う必要がある。したがって、「カーソルを右方向に
２０ます動かす」というような操作では、ボタンを２０
回繰り返して押すという煩雑な操作が必要になる。一
方、第２のタイプの装置の場合、操作量を入力すること
ができるので、たとえば、ジョイスティックを軽く右側
へ倒した場合は、カーソルが１ます移動するが、深く右
側へ倒した場合は、カーソルが１０ます移動する、とい
うような量的な制御を行うことができる。もちろん、ジ
ョイスティックを軽く倒すか深く倒すかによって、カー
ソルの移動速度を変えることも可能である。しかしなが
ら、「カーソルをあと３ます移動させる」というような
操作が必要な場合、ジョイスティックを倒す角度を微妙
に調節する必要があり、実際には、３ます移動させるつ
もりが５ます動いてしまった、というような誤操作が起
こりやすい。したがって、カーソルを正確な位置へ移動
させる、という点では、第１のタイプの装置を用い、ボ
タンを押す回数で制御した方が好ましい。

【０００６】このように、２つのタイプの入力装置は、
それぞれ一長一短があるあるため、従来の携帯電話やゲ
ーム遊戯装置などの電子機器では、この２つのタイプの
入力装置を併設していることが多い。しかしながら、同
一の電子機器に、２種類のタイプの入力装置を併設する
ことは、機器の小型化や低コスト化を阻むことになり、
本来、好ましいことではない。

【０００７】そこで本発明は、特定方向へのスイッチ動
作の操作入力と特定方向への操作量の操作入力とを、適
宜使い分けることが可能な電子機器用入力装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】(1) 本発明の第１の態
様は、所定のプログラムに基づいて所定の処理を実行す
る電子機器に対して、方向を示す操作入力を行うための
電子機器用入力装置において、操作入力が加えられてい
ない状態での出力を零点基準出力とし、所定の検出軸に
沿った正方向もしくは負方向への操作入力が加えられた
場合に、加えられた操作入力の大きさに応じた正もしく
は負の検出値を出力する操作入力検出部と、加えられた
操作入力を検出軸に沿った連続的な操作量として取り扱
う操作量モードと、加えられた操作入力を検出軸の正方
向もしくは負方向に関するスイッチ動作として取り扱う
スイッチモードと、のいずれかのモードを設定する機能
を有し、電子機器が実行しているプログラムに応じて、
いずれか一方のモードを設定するモード設定部と、操作
量モードが設定されている場合には、操作入力検出部に
よって検出された検出値を、検出軸についての操作量と
して電子機器に与え、スイッチモードが設定されている
場合には、操作入力検出部によって検出された検出値の
絶対値を所定のしきい値と比較し、しきい値を越えてい
ればＯＮ状態を示す信号を、しきい値を越えていなけれ
ばＯＦＦ状態を示す信号を、検出軸の正方向もしくは負
方向に関するスイッチ動作として電子機器に与える操作
入力取扱部と、を設けたものである。

【０００９】(2) 本発明の第２の態様は、上述の第１
の態様に係る電子機器用入力装置において、モード設定
部によって設定されるモードとして、操作量モードと、
スイッチモードと、更にこれら両モードを混合した取り
扱いを行う混合モードと、の３つのモードを用意し、こ
の混合モードが設定されている場合には、操作入力取扱
部が、操作入力検出部によって検出された検出値の絶対
値を第１のしきい値および第２のしきい値（第１のしき
い値＜第２のしきい値）と比較し、第１のしきい値を越
えていなければ、ＯＦＦ状態を示す信号を検出軸の正方
向もしくは負方向に関するスイッチ動作として電子機器
に与え、第１のしきい値と第２のしきい値との間であれ
ば、ＯＮ状態を示す信号を検出軸の正方向もしくは負方
向に関するスイッチ動作として電子機器に与え、第２の
しきい値を越えていれば、検出値を検出軸についての操
作量として電子機器に与える処理を行うようにしたもの
である。

【００１０】(3) 本発明の第３の態様は、所定のプロ
グラムに基づいて所定の処理を実行する電子機器に対し
て、方向を示す操作入力を行うための電子機器用入力装
置において、操作入力が加えられていない状態での出力
を零点基準出力とし、所定の検出軸に沿った正方向もし
くは負方向への操作入力が加えられた場合に、加えられ
た操作入力の大きさに応じた正もしくは負の検出値を出
力する操作入力検出部と、この操作入力検出部によって
検出された検出値の絶対値を第１のしきい値および第２
のしきい値（第１のしきい値＜第２のしきい値）と比較
し、第１のしきい値を越えていなければ、ＯＦＦ状態を
示す信号を検出軸の正方向もしくは負方向に関するスイ
ッチ動作として電子機器に与え、第１のしきい値と第２
のしきい値との間であれば、ＯＮ状態を示す信号を検出
軸の正方向もしくは負方向に関するスイッチ動作として
電子機器に与え、第２のしきい値を越えていれば、得ら
れた検出値を検出軸に沿った連続的な操作量として電子
機器に与える混合モード動作を行う機能を有する操作入
力取扱部と、を設けたものである。

【００１１】(4) 本発明の第４の態様は、上述の第３
の態様に係る電子機器用入力装置において、操作量モー
ドと混合モードとの少なくとも２通りのモードを設定す
る機能を有し、電子機器が実行しているプログラムに応
じて、いずれかのモードを設定するモード設定部を更に
設け、操作入力取扱部が、操作量モードが設定されてい
る場合には、操作入力検出部によって検出された検出値
を、検出軸についての操作量として電子機器に与える操
作量モード動作を行い、混合モードが設定されている場
合には、混合モード動作を行うようにしたものである。

【００１２】(5) 本発明の第５の態様は、上述の第３
の態様に係る電子機器用入力装置において、スイッチモ
ードと混合モードとの少なくとも２通りのモードを設定
する機能を有し、電子機器が実行しているプログラムに
応じて、いずれかのモードを設定するモード設定部を更
に設け、操作入力取扱部が、スイッチモードが設定され
ている場合には、操作入力検出部によって検出された検
出値の絶対値を所定のしきい値と比較し、しきい値を越
えていればＯＮ状態を示す信号を、しきい値を越えてい
なければＯＦＦ状態を示す信号を、検出軸の正方向もし
くは負方向に関するスイッチ動作として電子機器に与え
るスイッチモード動作を行い、混合モードが設定されて
いる場合には、混合モード動作を行うようにしたもので
ある。

【００１３】(6) 本発明の第６の態様は、上述の第３
の態様に係る電子機器用入力装置において、操作量モー
ドとスイッチモードと混合モードとの少なくとも３通り
のモードを設定する機能を有し、電子機器が実行してい
るプログラムに応じて、いずれかのモードを設定するモ
ード設定部を更に設け、操作入力取扱部が、操作量モー
ドが設定されている場合には、操作入力検出部によって
検出された検出値を、検出軸についての操作量として電
子機器に与える操作量モード動作を行い、スイッチモー
ドが設定されている場合には、操作入力検出部によって
検出された検出値の絶対値を所定のしきい値と比較し、
しきい値を越えていればＯＮ状態を示す信号を、しきい
値を越えていなければＯＦＦ状態を示す信号を、検出軸
の正方向もしくは負方向に関するスイッチ動作として電
子機器に与えるスイッチモード動作を行い、混合モード
が設定されている場合には、混合モード動作を行うよう
にしたものである。

【００１４】(7) 本発明の第７の態様は、上述の第１
〜第６の態様に係る電子機器用入力装置において、操作
入力検出部が、加えられた操作入力を複数の検出軸のい
ずれかの１つの検出軸についての検出値として出力する
処理を行い、操作入力取扱部が、出力された１つの検出
軸についての検出値を、所定のモードに応じて必要な処
理を施した上で、電子機器に与えるようにしたものであ
る。

【００１５】(8) 本発明の第８の態様は、上述の第１
〜第７の態様に係る電子機器用入力装置において、操作
入力検出部に、ＸＹＺ三次元座標系において加えられた
操作入力のＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分をそれぞれ
独立して検出する機能をもった力センサを設け、この力
センサによって検出されたＸ軸方向成分およびＹ軸方向
成分に基づいて、加えられた操作入力の大きさに応じた
検出値を得るようにしたものである。

【００１６】(9) 本発明の第９の態様は、上述の第８
の態様に係る電子機器用入力装置において、操作入力検
出部が、力センサによって検出されたＸ軸方向成分およ
びＹ軸方向成分に基づいて、Ｘ軸の正方向、Ｘ軸の負方
向、Ｙ軸の正方向、Ｙ軸の負方向の４方向のいずれか１
つに関する操作入力を、選択的に検出できるようにした
ものである。

【００１７】(10) 本発明の第１０の態様は、上述の第
９の態様に係る電子機器用入力装置において、操作入力
検出部が、更に、Ｘ軸およびＹ軸に対して４５°をなす
Ｖ軸およびＷ軸を定義したときに、Ｖ軸の正方向、Ｖ軸
の負方向、Ｗ軸の正方向、Ｗ軸の負方向の斜め４方向に
関する操作入力を、力センサによって検出されたＸ軸方
向成分およびＹ軸方向成分を合成することにより検出で
きるようにし、合計８方向のいずれか１つに関する操作
入力を選択的に検出できるようにしたものである。

【００１８】(11) 本発明の第１１の態様は、上述の第
８〜第１０の態様に係る電子機器用入力装置において、
操作入力検出部内の力センサを、ＸＹ平面に沿った固定
面を有する固定要素と、この固定面に対向する変位面を
もった変位要素と、４組の検出子と、によって構成し、
加えられた操作入力に基づいて変位要素が固定要素に対
して変位を生じるようにし、４組の検出子を、Ｘ軸正方
向上、Ｘ軸負方向上、Ｙ軸正方向上、Ｙ軸負方向上にそ
れぞれ配置し、Ｘ軸上に配置された検出子によって、加
えられた操作入力のＸ軸方向成分を検出し、Ｙ軸上に配
置された検出子によって、加えられた操作入力のＹ軸方
向成分を検出することができるようにしたものである。

【００１９】(12) 本発明の第１２の態様は、上述の第
１１の態様に係る電子機器用入力装置において、操作入
力検出部内の力センサが、更に、加えられた操作入力の
Ｚ軸方向成分を検出できるようにし、検出されたＺ軸方
向成分に基づいて、操作入力検出部から電子機器に対し
て、クリック操作の入力が行われるようにしたものであ
る。

【００２０】(13) 本発明の第１３の態様は、上述の第
１１の態様に係る電子機器用入力装置において、上面が
ＸＹ平面に含まれ、この上面の中心部に座標系の原点が
くるように配置された基板と、基板上方のＺ軸を中心と
した位置に配置され、操作入力を受けて変位する変位部
と、基板に固定された固定部と、変位部と固定部とを接
続する接続部と、を有し、基板上面に取り付けられた変
位生成体と、変位部の下面に形成された接触用変位電極
と、基板の接触用変位電極に対向する位置に形成された
接触用固定電極と、変位部の変位に起因して静電容量値
が変化するように、変位部側に形成された変位電極と基
板側に形成された固定電極とを有する容量素子からなる
４組の検出子と、を備えた力センサを用い、接続部に可
撓性をもたせ、変位部に操作入力が加えられたときに、
接続部が撓みを生じることにより、変位部が基板に対し
て変位を生じるようにし、変位部に操作入力が加えられ
ていない場合には、接触用変位電極と接触用固定電極と
が非接触な状態を保ち、座標系におけるＺ軸方向成分を
含む所定量の操作入力が変位部に加えられた場合には、
接触用変位電極と接触用固定電極とが接触状態となるよ
うにし、容量素子を構成する変位電極と接触用変位電極
とを電気的に接続し、接触用変位電極と接触用固定電極
とが接触状態にあるときに、接触用固定電極と容量素子
を構成する固定電極との間の静電容量値の変化を電気的
に検出することにより、加えられた操作入力の所定方向
成分の大きさを認識できるようにしたものである。

【００２１】(14) 本発明の第１４の態様は、上述の第
１３の態様に係る電子機器用入力装置において、接触用
変位電極と接触用固定電極との接触状態に基づいて、操
作入力検出部から電子機器に対して、クリック操作の入
力が行われるようにしたものである。

【００２２】(15) 本発明の第１５の態様は、上述の第
１１の態様に係る電子機器用入力装置において、上面が
ＸＹ平面に含まれ、この上面の中心部に座標系の原点が
くるように配置された基板と、基板上方のＺ軸を中心と
した位置に配置され、操作入力を受けて変位する変位部
と、基板に固定された固定部と、変位部と固定部とを接
続する接続部と、を有し、基板上面に取り付けられ、接
続部は可撓性を有しており、変位部にＸ軸操作入力が加
えられたときに変位部がＸ軸に対して傾斜するような変
位を生じ、変位部にＹ軸操作入力が加えられたときに変
位部がＹ軸に対して傾斜するような変位を生じる変位生
成体と、基板上面のＸ軸正方向位置に配置された第１の
内側電極と、基板上面のＸ軸負方向位置に配置された第
２の内側電極と、基板上面のＹ軸正方向位置に配置され
た第３の内側電極と、基板上面のＹ軸負方向位置に配置
された第４の内側電極と、基板上面のＸ軸正方向位置の
第１の内側電極より外側に配置された第１の外側電極
と、基板上面のＸ軸負方向位置の第２の内側電極より外
側に配置された第２の外側電極と、基板上面のＹ軸正方
向位置の第３の内側電極より外側に配置された第３の外
側電極と、基板上面のＹ軸負方向位置の第４の内側電極
より外側に配置された第４の外側電極と、第１の内側電
極、第１の外側電極、第２の内側電極、第２の外側電
極、第３の内側電極、第３の外側電極、第４の内側電
極、第４の外側電極のそれぞれに対向するように、変位
生成体下面の変位を生じる位置に形成され、変位部がＸ
軸正方向に向けて所定量だけ傾斜したときに、その一部
分が第１の外側電極に接触し、変位部がＸ軸負方向に向
けて所定量だけ傾斜したときに、その一部分が第２の外
側電極に接触し、変位部がＹ軸正方向に向けて所定量だ
け傾斜したときに、その一部分が第３の外側電極に接触
し、変位部がＹ軸負方向に向けて所定量だけ傾斜したと
きに、その一部分が第４の外側電極に接触するように構
成された変位電極と、変位電極がいずれかの外側電極と
接触したときに、第１の内側電極と変位電極とによって
構成される第１の容量素子の静電容量を示す第１の静電
容量値を、変位電極に接触している外側電極と第１の内
側電極との間の電気的特性に基づいて測定し、第２の内
側電極と変位電極とによって構成される第２の容量素子
の静電容量を示す第２の静電容量値を、変位電極に接触
している外側電極と第２の内側電極との間の電気的特性
に基づいて測定し、第３の内側電極と変位電極とによっ
て構成される第３の容量素子の静電容量を示す第３の静
電容量値を、変位電極に接触している外側電極と第３の
内側電極との間の電気的特性に基づいて測定し、第４の
内側電極と変位電極とによって構成される第４の容量素
子の静電容量を示す第４の静電容量値を、変位電極に接
触している外側電極と第４の内側電極との間の電気的特
性に基づいて測定し、第１の静電容量値と第２の静電容
量値との差に基づいてＸ軸操作入力についての検出値を
出力し、第３の静電容量値と第４の静電容量値との差に
基づいてＹ軸操作入力についての検出値を出力する検出
回路と、を備える力センサを用いるようにしたものであ
る。

【００２３】(16) 本発明の第１６の態様は、上述の第
１５の態様に係る電子機器用入力装置において、変位部
下面のＺ軸に沿った位置に押圧棒を設け、基板上面の原
点近傍位置にＯＮ／ＯＦＦスイッチを設け、押圧棒に加
えられた押圧力に基づいてＯＮ／ＯＦＦスイッチが動作
するように構成し、このＯＮ／ＯＦＦスイッチの動作に
基づいて、操作入力検出部から電子機器に対して、クリ
ック操作の入力が行われるようにしたものである。

【００２４】(17) 本発明の第１７の態様は、上述の第
１１の態様に係る電子機器用入力装置において、上面が
ＸＹ平面に含まれ、この上面の中心部に座標系の原点が
くるように配置された基板と、基板上方のＺ軸を中心と
した位置に配置され、操作入力を受けて変位する変位部
と、基板に固定された固定部と、変位部と固定部とを接
続する接続部と、を有し、基板上面に取り付けられた変
位生成体と、基板の上面のＸ軸正領域、Ｘ軸負領域、Ｙ
軸正領域、Ｙ軸負領域にそれぞれ配置された第１の抵抗
体、第２の抵抗体、第３の抵抗体、第４の抵抗体と、変
位部の下面の第１の抵抗体、第２の抵抗体、第３の抵抗
体、第４の抵抗体にそれぞれ対向する位置に配置された
第１の接触用導電体、第２の接触用導電体、第３の接触
用導電体、第４の接触用導電体と、を備えた力センサを
用い、接続部に可撓性をもたせ、変位部に操作入力が加
えられたときに、接続部が撓みを生じることにより、変
位部の下面が基板の上面に対して変位を生じ、この変位
に基づいて、各接触用導電体の各抵抗体に対する接触状
態が変化するように構成し、各接触用導電体が、弾性変
形する導電性材料から構成されるようにし、かつ、各抵
抗体に対する接触状態の変化に基づいて接触面の面積が
変化する形状からなるようにし、この接触面の面積の変
化に基づいて、変位部に加えられたＸ軸操作入力および
Ｙ軸操作入力を検出できるようにしたものである。

【００２５】(18) 本発明の第１８の態様は、上述の第
１７の態様に係る電子機器用入力装置において、基板の
上面の原点近傍領域に第５の抵抗体を更に設け、変位部
の下面の第５の抵抗体に対向する位置に第５の接触用導
電体を設け、第５の接触用導電体の第５の抵抗体に対す
る接触状態に基づいて、操作入力検出部から電子機器に
対して、クリック操作の入力が行われるようにしたもの
である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。

【００２７】§１．従来の一般的な電子機器用入力装置 はじめに、携帯電話やゲーム遊戯装置などの電子機器で
用いられている従来の一般的な電子機器用入力装置の構
成を簡単に述べておく。既に述べたように、この種の入
力装置としては、スイッチを利用した第１のタイプの装
置と、力センサを利用した第２のタイプの装置とが主に
利用されている。

【００２８】図１および図２は、この第１のタイプの装
置の上面図である。ここでは、便宜上、図示のような方
向にＸ軸およびＹ軸を定義して、以下の説明を行うこと
にする。図１に示す入力装置１には、５つのボタンＢ１
１〜Ｂ１５が配置されている。ボタンＢ１１，Ｂ１２は
Ｘ軸上に配置され、Ｘ軸正方向（右）および負方向
（左）へのスイッチ動作を入力するために利用される。
一方、ボタンＢ１３，Ｂ１４はＹ軸上に配置され、Ｙ軸
正方向（上）および負方向（下）へのスイッチ動作を入
力するために利用される。この４つのボタンにより、上
下左右の４方向へのスイッチ動作入力が可能になる。中
央に配置されたボタンＢ１５は、方向性をもたないスイ
ッチ動作入力（たとえば、クリック操作）に利用され
る。

【００２９】図２に示す入力装置２には、９つのボタン
Ｂ２１〜Ｂ２９が配置されている。ボタンＢ２２，Ｂ２
６はＸ軸上に配置され、Ｘ軸正方向（右）および負方向
（左）へのスイッチ動作を入力するために利用される。
ボタンＢ２６，Ｂ２４はＹ軸上に配置され、Ｙ軸正方向
（上）および負方向（下）へのスイッチ動作を入力する
ために利用される。更に、ボタンＢ２１，Ｂ２３，Ｂ２
５，Ｂ２７は、斜め４５°の軸上に配置され、それぞれ
斜め方向へのスイッチ動作を入力するために利用され
る。中央に配置されたボタンＢ２９は、方向性をもたな
いスイッチ動作入力（たとえば、クリック操作）に利用
される。

【００３０】このように、複数のスイッチのボタンを所
定位置に配置した入力装置では、４方向あるいは８方向
へのスイッチ動作入力を行うことができるが、このスイ
ッチ動作入力は、あくまでもスイッチのＯＮまたはＯＦ
Ｆの二値状態を示す入力であり、操作量を示す入力では
ない。ただ、所定方向への操作量は、ボタンを押す回数
により、電子機器に伝達することができ、たとえば、
「カーソルを２ますだけ右へ移動させる」というような
微小な操作量を正確に伝えるときには、図１および図２
に示すようなスイッチを利用した第１のタイプの装置が
適している。

【００３１】これに対し、図３〜図５に示す入力装置
は、力センサを利用した第２のタイプの装置であり、一
般に、ジョイスティックと呼ばれる装置である。ここで
は、便宜上、図示のような方向にＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を定
義して、以下の説明を行うことにする。図３は、ゲージ
抵抗式力センサを利用したジョイスティック３の斜視図
である。ＸＹ平面上には、基板３Ａが配置され、この基
板３Ａ上のＺ軸に沿った位置に四角柱状のスティック３
Ｂが取り付けられている。このスティック３Ｂの４つの
側面には、それぞれゲージ抵抗Ｇ１１〜Ｇ１４が貼り付
けられている。操作者は、スティック３ＢをＸ軸あるい
はＹ軸の正または負方向に倒すような力を加えることに
より、操作入力を与えることができる。たとえば、ステ
ィック３ＢをＸ軸正方向に倒すような力を加えれば、ゲ
ージ抵抗Ｇ１１は縮み、ゲージ抵抗Ｇ１２は伸びること
になり、それぞれ抵抗値に変化が生じる。そこで、これ
ら両ゲージ抵抗の抵抗値の差を求めることにより、Ｘ軸
方向に作用した力の方向（正方向か負方向か）と大きさ
を検出することができる。同様に、ゲージ抵抗Ｇ１３，
Ｇ１４を利用して、Ｙ軸方向に作用した力の方向と大き
さを検出することができる。

【００３２】図４および図５は、容量式力センサを利用
したジョイスティック４の側面図および上面図である。
ＸＹ平面上には、基板４Ａが配置され、その上に、金属
板からなるダイヤフラム４Ｂが配置されている。このダ
イヤフラム４Ｂの上面には、スティック４Ｃが取り付け
られており、ダイヤフラム４Ｂは、基板４Ａの上面にビ
ス４Ｄで固定されている。また、基板４Ａの上面には、
固定電極Ｅ１，Ｅ２が配置されており、ダイヤフラム４
Ｂは、それ自身が、これら固定電極Ｅ１，Ｅ２に対向す
る変位電極として機能する。かくして、固定電極Ｅ１と
変位電極４Ｂ（ダイヤフラム）とによって第１の容量素
子Ｃ１が形成され、固定電極Ｅ２と変位電極４Ｂ（ダイ
ヤフラム）とによって第２の容量素子Ｃ２が形成され
る。ここで、操作者が、スティック４ＣをＸ軸正または
負方向に倒すような操作入力を加えると、容量素子Ｃ
１，Ｃ２の電極間隔がそれぞれ変化するため（たとえ
ば、Ｘ軸正方向に倒すと、容量素子Ｃ１の電極間隔は狭
くなり、容量素子Ｃ２の電極間隔は広くなる）、両容量
素子Ｃ１，Ｃ２の静電容量値の差を求めることにより、
Ｘ軸方向に作用した力の方向（正方向か負方向か）と大
きさを検出することができる。

【００３３】この図４および図５に示す容量式のジョイ
ステック４は、Ｘ軸方向への操作入力のみを検出するタ
イプのものであるが、たとえば、図６の上面図に示すよ
うに、基板５Ａ上に４枚の固定電極Ｅ１１〜Ｅ１４を配
置し、この上に、スティックが取り付けられたダイヤフ
ラムを配置すれば、４組の容量素子Ｃ１１〜Ｃ１４を構
成することができ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への操作入
力の検出が可能になる。すなわち、Ｘ軸上に配置された
容量素子Ｃ１１，Ｃ１２の静電容量値の差を求めること
により、Ｘ軸方向に作用した力の方向と大きさを検出す
ることができ、Ｙ軸上に配置された容量素子Ｃ１３，Ｃ
１４の静電容量値の差を求めることにより、Ｙ軸方向に
作用した力の方向と大きさを検出することができる。

【００３４】このように、スティックに加えられた力の
Ｘ軸方向成分およびＹ軸方向成分を独立して検出できる
力センサを用いれば、それ以外の方向成分を演算によっ
て求めることも可能である。すなわち、図７に示すよう
なＸＹ二次元座標系上に、検出されたＸ軸方向成分とＹ
軸方向成分とを座標値としてもつ点Ｑをプロットすれ
ば、この点Ｑの位置が作用した力の方向を示し、点Ｑと
原点Ｏとの距離が、作用した力の大きさを示すことにな
る。たとえば、所定の操作入力を加えた結果、Ｘ軸上の
点Ｑ（ａ，０）が得られれば、当該操作入力は、大きさ
ａのＸ軸正方向の力であり、Ｘ軸上の点Ｑ（−ｂ，０）
が得られれば、当該操作入力は、大きさｂのＸ軸負方向
の力であることが認識できる。また、任意の点Ｑ（ｘ，
ｙ）が得られた場合は、原点Ｏと点Ｑ（ｘ，ｙ）とを結
ぶ直線上の方向を向いた操作入力が加えられたものと認
識することができる。

【００３５】ただ、操作者が加える操作入力は、人間の
大まかな感覚によってなされるものであり、必ずしも厳
密な方向性をもっているわけではない。そこで、実用上
は、予めいくつかの検出軸を定義しておき、加えられた
操作入力は、このいずれかの検出軸に沿った操作入力で
あるものとして取り扱うのが好ましい。たとえば、上下
左右の４方向に関する操作入力のみを検出することがで
きれば十分な場合には、Ｘ軸およびＹ軸の２軸を検出軸
に設定すればよい。この場合、検出されたＸ軸方向成分
とＹ軸方向成分とを座標値としてもつ点Ｑが、Ｘ軸また
はＹ軸上になければ、最寄りのＸ軸またはＹ軸への投影
点を求め、この投影点に基づいていずれの検出軸に関す
る操作入力であるかを決定すればよい。たとえば、図示
の点Ｑ（ｘ，ｙ）であれば、最寄りのＸ軸またはＹ軸へ
の投影点は、Ｙ軸上の点Ｑｙになるので、このときの操
作入力は、Ｙ軸正方向への操作入力であるものとして取
り扱えばよい（大きさは、原点Ｏと点Ｑｙとの距離にな
る）。

【００３６】もちろん、検出軸はＸ軸およびＹ軸の２軸
に限定されるわけではない。たとえば、図示のように、
Ｘ軸およびＹ軸に対して４５°をなすＶ軸およびＷ軸を
定義し、合計４軸を検出軸とすることもできる。この場
合、たとえば、点Ｑ（ａ，ａ）の位置に相当する操作入
力が加えられた場合、当該操作入力は、大きさ［ルート
２・ａ］のＶ軸正方向の力であることが認識できる。ま
た、図示の点Ｑ（ｘ，ｙ）であれば、最寄りの検出軸へ
の投影点を求めればよい。たとえば、２点Ｑ（ｘ，
ｙ），Ｑｙの距離よりも、２点Ｑ（ｘ，ｙ），Ｑｗの距
離の方が小さければ、最寄りの検出軸はＷ軸ということ
になり、投影点はＷ軸上の点Ｑｗということになるの
で、このときの操作入力は、Ｗ軸正方向への操作入力で
あるものとして取り扱えばよい（大きさは、原点Ｏと点
Ｑｗとの距離になる）。

【００３７】このように、予めいくつかの検出軸を定義
しておけば、加えられた操作入力をいずれかの検出軸に
関する操作入力であるとして取り扱うことが可能にな
る。実用上は、Ｘ軸およびＹ軸の２本の検出軸を定義
し、４方向に関する操作入力を検出できるようにする
か、あるいは、更にＶ軸およびＷ軸を加えた４本の検出
軸を定義し、８方向に関する操作入力を検出できるよう
にするのが好ましい。もちろん、他の方法で検出軸を定
義し、任意の方向に関する操作入力を検出できるように
してもかまわない。

【００３８】いずれにせよ、この力センサを利用した第
２のタイプの入力装置は、所定方向への操作量を入力す
ることができる点が特徴であり、スイッチを利用した第
１のタイプの入力装置とは、この点において大きな違い
がある。もっとも、この２種類のタイプの入力装置に
は、それぞれ一長一短があることは、既に述べたとおり
であり、スイッチを利用した第１のタイプの入力装置
は、ボタンを押す回数で正確な制御が可能になる利点が
あり、力センサを利用した第２のタイプの入力装置は、
任意の操作量を一度の操作で入力することができる利点
がある。

【００３９】§２．本発明に係る電子機器用入力装置の
基本構成および基本動作 本発明に係る電子機器用入力装置を利用すれば、１台の
入力装置によって、特定方向へのスイッチ動作の入力と
特定方向への操作量の入力とを、適宜使い分けることが
できるようになる。本発明の第１の特徴は、操作入力の
検出には、力センサを有する入力装置（たとえば、図３
〜図６に示すような入力装置でよい）を利用しつつ、そ
の検出値の取り扱いを、モード設定によって使い分ける
ようにする、ということにある。そして、本発明の第２
の特徴は、このモード設定を、電子機器が実行している
プログラムに応じて行うようにした点にある。

【００４０】図８は、本発明に係る電子機器用入力装置
の基本構成を示すブロック図である。この入力装置の基
本構成要素は、操作入力検出部１０、操作入力取扱部２
０、モード設定部３０であり、電子機器４０に対して、
方向を示す操作入力を行う機能を有している。ここで、
電子機器４０は、たとえば、携帯電話やゲーム遊戯装置
など、所定のプログラムに基づいて所定の処理を実行す
る装置である。

【００４１】操作入力検出部１０は、力センサによって
構成され、操作入力が加えられていない状態での出力を
零点基準出力とし、所定の検出軸に沿った正方向もしく
は負方向への操作入力が加えられた場合に、加えられた
操作入力の大きさに応じた正もしくは負の検出値を出力
する機能を果たす。具体的には、たとえば、図３〜図６
に示すような従来の一般的な力センサを操作入力検出部
１０として用いることができる。図４および図５に示す
力センサは、Ｘ軸を検出軸とする一次元力センサであ
り、このセンサを操作入力検出部１０として用いた場合
には、Ｘ軸に沿った操作入力が得られることになる。

【００４２】これに対し、図３あるいは図６に示す力セ
ンサは、Ｘ軸およびＹ軸を検出軸とする二次元力センサ
であり、このセンサを操作入力検出部１０として用いた
場合には、Ｘ軸およびＹ軸の２つの検出軸を定義して４
方向に関する操作入力を検出することもできるし、更
に、図７に示すように、Ｖ軸およびＷ軸を検出軸に加え
て、合計８方向に関する操作入力を検出することもでき
る。もちろん、ＸＹ平面上に更に任意の軸を定義し、１
２方向、１６方向など、任意の方向に関する操作入力を
検出できるようにしてもよい。たとえば、Ｘ，Ｙ，Ｖ，
Ｗの４軸を検出軸として８方向に関する操作入力を検出
する場合であれば、上述したように、二次元力センサの
出力として得られたＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分に
基づいて、加えられた操作入力を示す座標点Ｑ（ｘ，
ｙ）を、図７に示すようなＸＹ座標系上にプロットし、
最寄りの検出軸Ｗへの投影点Ｑｗを求めれば、加えられ
た操作入力を、原点Ｏと投影点Ｑｗとの距離（あるいは
原点Ｏと座標点Ｑ（ｘ，ｙ）との距離でもよい）を操作
量とする検出軸Ｗに沿った検出値として出力することが
できる。このように、操作入力検出部１０から出力され
る検出値は、いずれか１つの検出軸に関して、正の最大
値から負の最大値へ至る検出範囲内の操作量ということ
になる。

【００４３】操作入力取扱部２０は、この操作入力検出
部１０から出力される検出値を、電子機器４０へと引き
渡す仲介機能をもった構成要素である。この操作入力取
扱部２０が、操作入力検出部１０から出力された検出値
を取り扱う方法は、モード設定部３０において設定され
たモードに依存して決定される。モード設定部３０に
は、操作量モードとスイッチモードとのいずれかが設定
される。ここで、操作量モードは、操作入力検出部１０
に対して加えられた操作入力を検出軸に沿った連続的な
操作量として取り扱うモードであり、いわば操作入力検
出部１０を構成する力センサによる検出値をそのまま電
子機器４０へと伝えるモードである。一方、スイッチモ
ードは、加えられた操作入力を検出軸の正方向もしくは
負方向に関するスイッチ動作として取り扱うモードであ
り、いわば操作入力検出部１０を構成する力センサによ
る検出値を、所定方向に関するＯＮ／ＯＦＦスイッチの
状態を示す信号として電子機器４０へと伝えるモードで
ある。

【００４４】モード設定部３０は、電子機器４０が実行
しているプログラムに応じて、この操作量モードとスイ
ッチモードとのいずれか一方のモードを設定する機能を
有している。電子機器４０は、前述したように、携帯電
話やゲーム遊戯装置など、所定のプログラムに基づいて
所定の処理を実行する装置であり、電子機器４０が、操
作者に対して何らかの入力要求を行っている場合、その
ような入力要求は、何らかのプログラムの実行に基づい
て行われていることになる。モード設定部３０は、現在
実行中のプログラムに応じて、いずれかのモード設定を
行う機能を有している。すなわち、現在実行中のプログ
ラムが、所定の検出軸に沿った連続的な操作量としての
操作入力を要求している場合には操作量モードを設定
し、所定の検出軸方向へのスイッチ動作としての操作入
力を要求している場合にはスイッチモードを設定するこ
とになる。

【００４５】現在実行中のプログラムがいずれのモード
を要求しているかを具体的に判断するためには、たとえ
ば、電子機器４０の実行対象となる個々のプログラムご
とに、いずれのモードを要求するかを示すテーブルを用
意しておき、このテーブルを参照して、要求されている
モードを認識するようにすればよい。あるいは、電子機
器４０内のメモリやレジスタなどを利用して、モード設
定用フラグを用意し、個々のプログラム自身に、自己が
要求するモードを示すフラグを設定する機能をもたせる
ようにしてもよい。なお、本明細書における「プログラ
ム」とは、いわゆる「アプリケーションプログラム」だ
けではなく、「ＯＳプログラム」、「ライブラリ」、
「ルーチン」と呼ばれている種々のプログラムも含む広
い概念で用いており、たとえば、同一の「アプリケーシ
ョンプログラム」が実行中であっても、その中に含まれ
ている各「ルーチン」ごとに、それぞれ異なるモード設
定が行われる場合もありうる。

【００４６】操作入力取扱部２０は、このようにしてモ
ード設定部３０において設定されたモードに応じて、操
作入力検出部１０からの検出値に対して異なる取り扱い
を行い、これを電子機器４０へと伝える。すなわち、モ
ード設定部３０において操作量モードが設定されている
場合には、操作入力検出部１０によって検出された検出
値を、そのまま当該検出軸についての操作量として電子
機器４０に与える。一方、モード設定部３０においてス
イッチモードが設定されている場合には、操作入力検出
部１０によって検出された検出値の絶対値を所定のしき
い値と比較し、しきい値を越えていればＯＮ状態を示す
信号を、しきい値を越えていなければＯＦＦ状態を示す
信号を、検出軸の正方向もしくは負方向に関するスイッ
チ動作として電子機器に与える。

【００４７】上述したように、操作入力検出部１０が、
加えられた操作入力をある特定の検出軸についての検出
値として出力する機能を有する場合には、操作入力取扱
部２０は、当該特定の検出軸についての検出値を、設定
モードに応じた必要な処理を施した上で、電子機器４０
に与えることになる。操作入力検出部１０として、ＸＹ
Ｚ三次元座標系において加えられた操作入力のＸ軸方向
成分およびＹ軸方向成分をそれぞれ独立して検出する機
能をもった力センサを用いれば、この力センサによって
検出されたＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分に基づい
て、特定の検出軸（最寄りの検出軸）に関して加えられ
た操作入力の大きさに応じた検出値が得られるので、こ
の検出値に設定モードに応じた処理を施した後、電子機
器４０へ、現在実行中のプログラムに適した操作入力を
伝えることができる。

【００４８】図９は、操作入力取扱部２０における検出
値の取り扱い方法を説明するためのＸＹ座標系を示す図
である。操作入力検出部１０として、二次元力センサを
用いれば、上述したように、ＸＹ平面上の任意の検出軸
についての検出値を得ることができるが、ここでは、Ｘ
軸およびＹ軸の２本の検出軸を定義し、４方向に関する
操作入力を検出できる操作入力検出部１０を用いた場合
を考えてみよう。この場合、二次元力センサによって検
出されたＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分に基づいて、
Ｘ軸の正方向、Ｘ軸の負方向、Ｙ軸の正方向、Ｙ軸の負
方向の４方向のいずれか１つに関する操作入力が、操作
入力検出部１０によって選択的に検出されることにな
る。

【００４９】たとえば、図９に示すとおり、座標点Ｑ
（ｘ１，ｙ１）の位置に相当する操作入力が加えられた
場合、操作入力検出部１０において、最寄りの検出軸で
あるＸ軸上の投影点Ｑ（ｘ１，０）が求められ、Ｘ軸の
正方向に関して、操作量ｘ１をもった検出値が選択的に
出力されることになる。このような検出値に対して、操
作入力取扱部２０は、２通りの取り扱いを行うことにな
る。まず、モード設定部３０によって操作量モードが設
定されていた場合は、操作入力検出部１０によって検出
された検出値を、そのまま当該検出軸についての操作量
として電子機器４０に与える処理が行われる。具体的に
は、「Ｘ軸の正方向に関する操作量ｘ１」なる操作入力
がそのまま電子機器４０へと伝えられることになる。こ
れは、従来の力センサを利用したタイプの入力装置を用
いた場合の動作と同等である。一方、モード設定部３０
によってスイッチモードが設定されていた場合は、操作
入力検出部１０によって検出された検出値の絶対値を所
定のしきい値と比較し、しきい値を越えていればＯＮ状
態を示す信号を、しきい値を越えていなければＯＦＦ状
態を示す信号を、検出軸の正方向もしくは負方向に関す
るスイッチ動作として電子機器４０に与える処理が行わ
れる。具体的には、検出値ｘ１の絶対値が、所定のしき
い値Ｔｈと比較され、絶対値ｘ１＞ＴｈであればＯＮ状
態、絶対値ｘ１≦ＴｈであればＯＦＦ状態を示す信号
が、スイッチ動作として電子機器４０に与えられること
になる。図９に示す例では、絶対値ｘ１＞Ｔｈであるの
で、Ｘ軸正方向に関するＯＮ状態を示すスイッチ動作信
号が、電子機器４０に与えられることになる。これは、
従来のスイッチを利用したタイプの入力装置を用いた場
合と同等の動作であり、具体的には、図１に示す４方向
入力装置におけるスイッチのボタンＢ１１を押す操作入
力と等価になる。

【００５０】また、図９に示すとおり、座標点Ｑ（ｘ
２，ｙ２）の位置に相当する操作入力が加えられた場
合、操作入力検出部１０において、最寄りの検出軸であ
るＹ軸上の投影点Ｑ（０，ｙ２）が求められ、Ｙ軸の負
方向に関して、操作量ｙ２をもった検出値が選択的に出
力されることになる。このような検出値に対して、操作
入力取扱部２０は、２通りの取り扱いを行うことにな
る。まず、モード設定部３０によって操作量モードが設
定されていた場合は、操作入力検出部１０によって検出
された検出値を、そのまま当該検出軸についての操作量
として電子機器４０に与える処理が行われる。具体的に
は、「Ｙ軸の正方向に関する操作量ｙ２」なる操作入力
がそのまま電子機器４０へと伝えられることになる。こ
れは、従来の力センサを利用したタイプの入力装置を用
いた場合の動作と同等である。一方、モード設定部３０
によってスイッチモードが設定されていた場合は、操作
入力検出部１０によって検出された検出値の絶対値を所
定のしきい値と比較し、しきい値を越えていればＯＮ状
態を示す信号を、しきい値を越えていなければＯＦＦ状
態を示す信号を、検出軸の正方向もしくは負方向に関す
るスイッチ動作として電子機器４０に与える処理が行わ
れる。具体的には、検出値ｙ２の絶対値が、所定のしき
い値Ｔｈと比較され、絶対値ｙ２＞ＴｈであればＯＮ状
態、絶対値ｙ２≦ＴｈであればＯＦＦ状態を示す信号
が、スイッチ動作として電子機器４０に与えられること
になる。図９に示す例では、絶対値ｙ２≦Ｔｈであるの
で、Ｙ軸負方向に関するＯＦＦ状態を示すスイッチ動作
信号が、電子機器４０に与えられることになる。これ
は、従来のスイッチを利用したタイプの入力装置を用い
た場合と同等の動作であり、具体的には、図１に示す４
方向入力装置におけるスイッチのボタンＢ１４から指を
離す操作入力と等価になる。

【００５１】以上、Ｘ軸およびＹ軸の２本の検出軸を定
義し、４方向に関する操作入力を検出できる操作入力検
出部１０を用いた場合についての動作を述べたが、更
に、Ｘ軸およびＹ軸に対して４５°をなすＶ軸およびＷ
軸を定義し、Ｖ軸の正方向、Ｖ軸の負方向、Ｗ軸の正方
向、Ｗ軸の負方向の斜め４方向に関する操作入力を、力
センサによって検出されたＸ軸方向成分およびＹ軸方向
成分を合成することにより検出できるようにし、合計８
方向のいずれか１つに関する操作入力を選択的に検出す
る場合の動作も同様である。

【００５２】この８方向の検出を行う場合、操作入力検
出部１０からは、二次元力センサによって検出されたＸ
軸方向成分およびＹ軸方向成分に基づいて、Ｘ軸，Ｙ
軸，Ｖ軸，Ｗ軸のそれぞれについての正負両方向、合計
８方向のいずれか１つを選択して、当該選択された方向
に関して所定の検出値が出力されることになる。操作入
力取扱部２０は、操作量モードが設定されていた場合に
は、操作入力検出部１０によって検出された検出値を、
そのまま当該検出軸についての操作量として電子機器４
０に与える。これは、従来の８方向型力センサを利用し
たタイプの入力装置を用いた場合の動作と同等である。
一方、スイッチモードが設定されていた場合は、検出値
の絶対値を所定のしきい値と比較し、しきい値を越えて
いればＯＮ状態を示す信号を、しきい値を越えていなけ
ればＯＦＦ状態を示す信号を、検出軸の正方向もしくは
負方向に関するスイッチ動作として電子機器４０に与え
る。これは、従来のスイッチを利用したタイプの入力装
置を用いた場合と同等の動作であり、具体的には、図２
に示す８方向入力装置におけるスイッチのボタンＢ２１
〜Ｂ２８による操作入力と同等の操作入力が可能にな
る。

【００５３】結局、スイッチモードが設定されていると
きは、図９の座標系に破線で示されているように、原点
Ｏを中心として半径がしきい値Ｔｈである境界円αを描
いた場合に、加えられた操作入力に対応する座標点（ま
たはその最寄りの検出軸上への投影点）が、境界円α内
にあればＯＦＦ状態を示すスイッチ動作、境界円α外に
あればＯＮ状態を示すスイッチ動作、が操作入力取扱部
２０から電子機器４０に伝えられることになる。

【００５４】図１０は、本発明に係る電子機器用入力装
置の基本動作を示す流れ図である。まず、ステップＳ１
において、操作者からの操作入力が検出され、続いて、
ステップＳ２において、この操作入力に応じた検出軸お
よび検出値が決定される。これらの処理は、操作入力検
出部１０において行われる処理であり、たとえば、二次
元力センサによって操作入力のＸ軸方向成分およびＹ軸
方向成分が検出され、この検出結果に基づいて、最寄り
の１検出軸が決定され、当該検出軸についての検出値が
決定されることになる。こうしてステップＳ２で決定さ
れた検出軸および検出値は、操作入力取扱部２０へと与
えられる。

【００５５】続く、ステップＳ３では、モード設定部３
０において設定されているモードに応じた分岐処理が行
われる。前述したように、モード設定部３０は、現在、
電子機器４０において実行されているプログラムに基づ
いて、操作量モードかスイッチモードかのいずれかのモ
ード設定を行う。ここで、操作量モードが設定されてい
た場合には、ステップＳ４へと進み、操作入力取扱部２
０によって、検出値をそのまま当該検出軸に関する操作
量として電子機器４０へ伝える処理が行われる。一方、
スイッチモードが設定されていた場合には、ステップＳ
５へと進み、検出値の絶対値としきい値Ｔｈとの比較が
行われる。検出値の絶対値がしきい値Ｔｈを越えていな
い場合には、ステップＳ６へと進み、当該検出軸に関す
るＯＦＦ状態を示すスイッチ動作信号が電子機器４０に
与えられる。これに対して、検出値の絶対値がしきい値
Ｔｈを越えていた場合には、ステップＳ７へと進み、当
該検出軸に関するＯＮ状態を示すスイッチ動作信号が電
子機器４０に与えられる。

【００５６】以上で、加えられた操作入力に対する一連
の処理は完了し、入力操作が続行される限り、ステップ
Ｓ８を経て、再びステップＳ１へと戻り、次の操作入力
に対する処理を行うことになる。モード設定部３０によ
る設定モードは、現在、電子機器４０が実行中のプログ
ラムに応じて変化するため、ステップＳ３における分岐
も、その都度変化することになる。

【００５７】図１１および図１２は、電子機器４０が実
行中のプログラムと、モード設定部３０によって設定さ
れるモードと、の関係の具体的な一例を示す図である。
この例は、携帯電話を電子機器４０として用いた場合の
例であり、図１１は、地図を表示させるプログラム（以
下、地図プログラムという）を実行中の画面表示例を示
す図であり、図１２は、何らかのアイコンを選択させる
ためのプログラム（以下、アイコン選択プログラムとい
う）を実行中の画面表示例を示す図である。ここで、地
図プログラムは、画面スクロール機能を有しており、上
下左右および斜め４方向を含めた合計８方向のいずれか
への操作入力を与えることにより、画面上の地図が各方
向にスクロールする機能を有しているものとし、アイコ
ン選択プログラムは、４列３行に並んだ合計１２個のア
イコンのうちの１つを選択させる機能を有しているもの
とする。なお、アイコン選択プログラムでは、選択され
ているアイコンは、黒枠カーソルＣＵで囲われた状態で
示されるものとし（図の例では、時計アイコンが選択さ
れた状態となっている）、上下左右および斜め４方向を
含めた合計８方向のいずれかへの操作入力を与えること
により、黒枠カーソルＣＵを各方向に移動させることが
できるものとする。

【００５８】このような地図プログラムとアイコン選択
プログラムとが用意されていた場合、各プログラムごと
に、より適したモード設定を行うことができる。個々の
プログラムごとに、いずれのモード設定を行えばよいか
は、個々のプログラムの利用形態、操作性、表示対象と
なる情報量などを総合的に考慮して決める必要がある
が、一般的には、図１１に示すような地図プログラムの
場合であれば、操作量モードに設定し、図１２に示すよ
うなアイコン選択プログラムの場合であれば、スイッチ
モードに設定するのが好ましい。地図プログラムの場
合、操作量モードに設定しておけば、たとえば、右方向
に１０とか、左上方向に４というように、所定の方向と
操作量とを入力することができるので、いわばアナログ
的な操作が可能になり、スクロール量をアナログ操作量
として入力することが可能になる。操作者は、スクロー
ル量を多くしたい場合には、図３に示すスティック３Ｂ
や図４に示すスティック４Ｃの傾斜角度をより大きくし
た操作入力を行えばよい。

【００５９】これに対して、アイコン選択プログラムの
場合、スイッチモードに設定しておけば、たとえば、黒
枠カーソルＣＵを右へ２列分だけ移動させたい場合に
は、図３に示すスティック３Ｂや図４に示すスティック
４Ｃを、右方向に２回倒す操作入力を行えばよい。この
操作は、図２に示す入力装置におけるボタンＢ２２を２
回押す操作と同等であり、黒枠カーソルＣＵを正確に右
へ２列分だけ移動させることが可能になる。これは、い
わばデジタル的な操作に対応し、操作回数に基づいて、
正確なデジタル量を電子機器４０に伝えることができる
ようになる。

【００６０】なお、モード設定部３０によるモード設定
処理は、一般的には、個々のプログラムの作成者の意図
に基づいて行うようにすればよい。たとえば、図１１に
示すような地図プログラムの場合、この地図プログラム
の作成者が、操作量モードで入力を受け付けた方がより
適していると判断したのであれば、このプログラム内
に、操作量モードにすべき旨の指示を入れておくように
すればよい。もっとも、本発明を実施する上では、モー
ド設定部３０によるモード設定処理は、必ずしもプログ
ラム作成者の意図に従う必要はなく、操作者（プログラ
ムの利用者）の意図によって任意のモード設定を行うよ
うにしてもかまわない。たとえば、電子機器４０内のメ
モリに、個々のプログラムごとのモード設定を示すテー
ブルを用意しておき、初期設定としては、個々のプログ
ラムごとに、それぞれ作成者が指示したモードを設定し
ておき、必要に応じて、操作者がこのテーブルを任意に
書き換えることができるようにしておけば、個々のプロ
グラムごとに、操作者が最も操作しやすいと考えるモー
ド設定を行うことが可能になる。

【００６１】§３．混合モードを用いる実施形態 上述したように、本発明に係る電子機器用入力装置で
は、モード設定部３０において、操作量モードか、スイ
ッチモードかのいずれかのモード設定を行い、操作入力
取扱部２０において、各モードに応じた取り扱いを行う
ことにより、単一の力センサを利用していながら、アナ
ログ的な操作入力（操作量モード）か、デジタル的な操
作入力（スイッチモード）かを、実行中のプログラムに
応じて選択的に使い分けることが可能になる。ただ、プ
ログラムによっては、この２通りのモード設定だけで
は、必ずしも最適な操作性が得られない場合もある。

【００６２】たとえば、図１３は、いわゆる表計算プロ
グラムの実行画面の一例を示す図である。このような表
計算プログラムでは、縦横に配列された多数のセルから
なる画面が表示され、操作者は、特定のセルを選択する
操作入力を行う必要がある。たとえば、図示の例では、
セルＣ３（Ｃの列、３の行に位置するセル）が選択され
た状態が示されている。ここでは、選択されたセルにハ
ッチングを施して示してある。このように、ある特定の
セルが選択されている状態において、選択セルを別なセ
ルに変更するための方法として、通常、入力装置から方
向を示す操作入力を与える方法が用意されている。たと
えば、図示の状態において、右方向を示す操作入力が与
えられた場合、選択セルは、Ｄ３，Ｅ３，Ｆ３，Ｇ３と
いうように右方向へと移動し、下方向を示す操作入力が
与えられた場合、選択セルは、Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ
６，Ｃ７というように下方向へと移動してゆく。もちろ
ん、斜め４方向も含めた合計８方向の操作入力を出力す
る機能をもった操作入力検出部１０を利用している場合
には、右下方向といった斜め方向への操作入力を与える
ことも可能であり、この場合、選択セルは、Ｄ４，Ｅ
５，Ｆ６，Ｇ７というように右下方向へと移動する。

【００６３】さて、このような表計算プログラムにおけ
る「選択セルの移動」を行うためのプログラムを実行す
る場合に、いずれのモードが適しているかを考えてみよ
う。まず、操作量モードに設定した場合を考える。この
場合、操作用のスティックを右へ軽く倒した場合の右方
向への操作量を１とし、右へ深く倒した場合の右方向へ
の操作量を１０とすれば、スティックを倒す角度によ
り、右方向への１〜１０の操作量を与えることができ
る。そこで、操作量１を１セル分の移動に対応させるこ
とにすれば、選択セルを１セル分だけ右に移動させる操
作入力から、選択セルを１０セル分だけ右に移動させる
操作入力に至るまで、１０段階の操作入力を与えること
ができる。もちろん、右だけではなく、上下左右あるい
は斜め４方向を含めた各方向について、１〜１０セル分
の任意の移動量を入力することが可能である。したがっ
て、操作量モードで操作を行えば、選択セルを一気に所
望の位置まで移動させることが可能になる。ただし、移
動量の大きさは、スティックを倒す指の力加減で調節す
る必要があるので、たとえば、右方向に４セル分だけ移
動させようと意図して操作入力を行ったとしても、実際
には、５セル分移動してしまう、というような事態も起
こり得る。この場合、左方向に１セル分だけ戻そうとし
たら、今度は、２セル分移動してしまった、というよう
なことにもなり兼ねない。このように、操作量モードに
設定した場合、一度の操作で任意の移動量を指定できる
という利点はあるものの、正確な位置調節には向かない
という欠点もある。

【００６４】一方、スイッチモードに設定した場合は、
この利点と欠点との関係が逆になる。たとえば、右方向
に４セル分だけ移動させたい場合であれば、スティック
を右方向に所定量（検出値がしきい値Ｔｈを越えるだけ
の量）だけ倒す操作を、４回繰り返して行えばよい。所
定の検出軸に関してＯＮ状態への切換を示すスイッチ動
作の操作入力があるごとに、選択セルを当該検出軸方向
に１セル分だけ移動させるような処理が実行されるよう
にしておけば、スティックを所定方向にｎ回倒す操作を
行うことにより、選択セルを当該所定方向に正確にｎセ
ル分だけ移動させることができる。ただし、ｎセル分移
動させるためには、スティック操作をｎ回繰り返し行わ
ねばならず、選択セルの移動距離が長くなるほど、操作
は煩雑にならざるを得ない。

【００６５】このように、同一のプログラムであって
も、操作者の意図している入力内容に応じて、操作量モ
ードを設定した場合が便利な場合と、スイッチモードを
設定した場合が便利な場合とが混在するケースもありう
る。このような場合には、第３のモードとして、混合モ
ードなるモード設定を行えるようにするとよい。すなわ
ち、モード設定部３０は、現在、電子機器４０が実行中
のプログラムに応じて、操作量モード、スイッチモー
ド、混合モード、の３つのモードを設定する機能を有す
ることになる。ここで、混合モードは、操作量モードと
スイッチモードとを混合した取り扱いを行うモードであ
り、操作入力取扱部２０は、この混合モードが設定され
ていた場合には、第１のしきい値ＴｈＬと、第２のしき
い値ＴｈＨとを用いて、次のような処理を行う（ここ
で、第１のしきい値ＴｈＬ＜第２のしきい値ＴｈＨであ
る）。まず、操作入力検出部１０によって検出された検
出値の絶対値を、第１のしきい値ＴｈＬおよび第２のし
きい値ＴｈＨと比較する。そして、検出値の絶対値が、
第１のしきい値ＴｈＬを越えていなければ、ＯＦＦ状態
を示す信号を検出軸の正方向もしくは負方向に関するス
イッチ動作として電子機器４０に与える。また、検出値
の絶対値が、第１のしきい値ＴｈＬと第２のしきい値Ｔ
ｈＨとの間であれば、ＯＮ状態を示す信号を検出軸の正
方向もしくは負方向に関するスイッチ動作として電子機
器４０に与える。更に、検出値の絶対値が、第２のしき
い値ＴｈＨを越えていれば、得られた検出値を検出軸に
ついての操作量として電子機器４０に与える。

【００６６】図１４は、このような処理の概念を示す二
次元座標系の図である。既に述べたように、操作入力検
出部１０からは、与えられた操作入力が、最寄りのいず
れかの選択軸に関する検出値として出力されることにな
り、この出力は、図１４に示すいずれかの検出軸上の座
標点として示される。混合モードで処理を行う操作入力
取扱部２０は、この座標点の位置に応じて、次の３通り
の処理を選択的に実行することになる。すなわち、原点
Ｏを中心として、第１のしきい値ＴｈＬを半径とする境
界円αと、第２のしきい値ＴｈＨを半径とする境界円β
とを描いた場合に、境界円α内に座標点が位置する場合
には、ＯＦＦ状態を示す信号を検出軸の正方向もしくは
負方向に関するスイッチ動作として電子機器４０に与
え、境界円αとβとの間の中間区間に座標点が位置する
場合には、ＯＮ状態を示す信号を検出軸の正方向もしく
は負方向に関するスイッチ動作として電子機器４０に与
え、境界円β外に座標点が位置する場合には、得られた
検出値をそのまま検出軸についての操作量として電子機
器４０に与える。

【００６７】別言すれば、力センサのスティックの傾斜
角が、境界円α内に含まれる程度の軽い傾斜角であった
場合には、当該傾斜方向に対する最寄りの検出軸につい
て、ＯＦＦ状態を示すスイッチ動作信号が電子機器４０
に伝えられ、力センサのスティックの傾斜角が、境界円
αとβとの間の中間区間に含まれる中程度の傾斜角であ
った場合には、当該傾斜方向に対する最寄りの検出軸に
ついて、ＯＮ状態を示すスイッチ動作信号が電子機器４
０に伝えられ、力センサのスティックの傾斜角が、境界
円βの外になる程度の深い傾斜角であった場合には、当
該傾斜方向に対する最寄りの検出軸について、当該傾斜
角に応じた操作量が電子機器４０に与えられることにな
る。操作者は、スイッチ動作入力を行いたいと意図した
場合には、境界円βの内側に相当する範囲内（境界円α
の内側も含めて）でのスティック操作を行えばよいし、
操作量入力を行いたいと意図した場合には、境界円βの
外側に相当するスティック操作を行えばよい。

【００６８】図１５は、この混合モードが設定されてい
た場合の操作入力取扱部２０の動作を示す流れ図であ
る。混合モードを含む３種類のモード設定を行う場合、
図１０のステップＳ３からの分岐が３通り用意される。
前述したように、操作量モードが設定されていた場合に
はステップＳ４へ、スイッチモードが設定されていた場
合にはステップＳ５へ、それぞれ分岐することになる
が、混合モードが設定されていた場合には、ステップＳ
３から図１５のステップＳ１１へと分岐することにな
る。このステップＳ１１では、まず、操作入力検出部１
０から出力された検出値の絶対値が第１のしきい値Ｔｈ
Ｌを越えているか否かが判断される。越えていない場合
（境界円α内の場合）は、ステップＳ１２へと進み、Ｏ
ＦＦ状態を示す信号が、検出軸の正方向もしくは負方向
に関するスイッチ動作として電子機器４０に与えられ
る。一方、ステップＳ１１において、検出値の絶対値が
第１のしきい値ＴｈＬを越えていると判断された場合
（境界円α外の場合）は、ステップＳ１３へと進み、今
度は、検出値の絶対値が第２のしきい値ＴｈＨを越えて
いるか否かが判断される。越えていない場合（境界円α
とβとの間の場合）は、ステップＳ１４へと進み、ＯＮ
状態を示す信号が、検出軸の正方向もしくは負方向に関
するスイッチ動作として電子機器４０に与えられる。ス
テップＳ１３において、検出値の絶対値が第２のしきい
値ＴｈＨを越えていると判断された場合（境界円β外の
場合）は、ステップＳ１５へと進み、得られた検出値が
そのまま検出軸についての操作量として電子機器４０に
与えられる。こうして、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１
５のいずれかの処理が実行されたら、図１０の流れ図の
ステップＳ８を経て、ステップＳ１へと戻ることにな
る。

【００６９】このような混合モードは、たとえば、図１
３に示すような表計算プログラムにおいて、選択セルを
移動させるための操作入力を行う場合には便利である。
たとえば、図１３に示すように、セルＣ３が選択された
状態において、選択セルを右へ２セル分だけ移動させ、
セルＥ３を選択する操作を行う場合であれば、図１４に
示す境界円αとβとの間の中間領域の範囲内でのＸ軸正
方向への操作量入力を２回繰り返して実行すればよい。
この場合、操作入力取扱部２０は、Ｘ軸正方向へのＯＮ
状態を示すスイッチ動作が、繰り返して２回行われたこ
とを示す信号を電子機器４０へと伝えるので、電子機器
４０内で動作している「選択セルの移動」を行うための
プログラムが、選択セルを右側（Ｘ軸正方向）へ２セル
分だけ移動させる処理を行うことになる。

【００７０】一方、図１３に示すように、セルＣ３が選
択された状態において、選択セルを右へ４セル分だけ移
動させ、セルＧ３を選択する操作を行う場合であれば、
上述したスイッチ動作入力を４回繰り返して行うことも
可能であるが、図１４に示す境界円βの外側に相当する
Ｘ軸正方向への操作量入力（４セル分の移動量に相当す
る操作量入力）を１回実行すればよい。この場合、操作
入力取扱部２０は、Ｘ軸正方向への所定の操作量を電子
機器４０へと伝えるので、電子機器４０内で動作してい
る「選択セルの移動」を行うためのプログラムが、選択
セルを右側（Ｘ軸正方向）へ４セル分（操作量に相当す
る分）だけ移動させる処理を行うことになる。もちろ
ん、実際には、４セル分の移動量に相当する操作量を正
確に入力することは困難であるが、続けて、スイッチ動
作による操作入力を行うことにより、選択セルの位置に
対して細かな修正を加えることができるので、実用上は
問題は生じない。たとえば、４セル分の移動に相当する
操作量を入力するつもりであったのに、実際には３セル
分の移動に相当する操作量しか入力されていなかった場
合、選択セルは３セル分しか移動しないことになるが、
続いて、ＯＮ状態のスイッチ動作入力（境界円αとβと
の間の中間領域の範囲内での操作入力）を行えば、所期
の目的の位置へ選択セルを移動させることができる。

【００７１】このように、混合モードの動作では、操作
者の意図によって、操作量モードとスイッチモードとを
適宜使い分けることができるので、より柔軟な入力操作
が可能になり便利である。しかも、操作者は、セルの移
動量が大きい場合には、より大きな操作量（境界円βの
外側となるような操作量）を加え、セルの移動量が小さ
い場合には、中程度の操作量（境界円αとβとの中間領
域となるような操作量）を何回かに分けて加える、とい
う直感的な操作を行えばよいので、操作性は極めて良好
になる。

【００７２】なお、ここに示す実施形態では、モード設
定部３０によって、操作量モード、スイッチモード、混
合モードのいずれかのモード設定を行い、操作入力取扱
部２０が、この設定されたモードに応じた処理を実行す
る例を示したが、入力装置の用途に応じては、混合モー
ド専用で動作する装置も十分に利用価値がある。この場
合、モード設定部３０を設ける必要はなく、操作入力取
扱部２０は、常に、上述した混合モードによる処理を実
行することになる。あるいは、操作量モードと混合モー
ドとの２通りのモードを設定する機能を有するモード設
定部３０を設け、電子機器４０が実行しているプログラ
ムに応じて、いずれか一方のモードを設定させるように
し、操作入力取扱部２０が、設定されているモードに応
じて、操作量モード動作あるいは混合モード動作を行う
ようにしてもよい。また、スイッチモードと混合モード
との２通りのモードを設定する機能を有するモード設定
部３０を設け、電子機器４０が実行しているプログラム
に応じて、いずれか一方のモードを設定させるように
し、操作入力取扱部２０が、設定されているモードに応
じて、スイッチモード動作あるいは混合モード動作を行
うようにしてもよい。

【００７３】§４．本発明の利用に適した力センサ 本発明に係る電子機器用入力装置の構成要素である操作
入力検出部１０は、力センサを利用して構成される。こ
の力センサは、所定の検出軸に沿った操作入力の大きさ
を連続的な操作量として検出することができる機能を有
していればどのようなものを用いてもかまわない。た
だ、実用上は、図４および図５に示す一次元力センサ
か、図３および図６に示す二次元力センサを用いるのが
好ましい。特に、二次元力センサを用いれば、加えられ
た操作入力のＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分を独立し
て検出することができるので、Ｘ軸およびＹ軸に関する
操作入力だけでなく、前述したＶ軸やＷ軸などの任意の
検出軸に関する操作入力の検出が可能になる。

【００７４】図４に示す一次元力センサは、図５に示す
ように、上面に一対の固定電極Ｅ１，Ｅ２が形成された
基板４Ａを有しており、この各固定電極Ｅ１，Ｅ２と対
向するダイヤフラム４Ｂとによって、容量素子Ｃ１，Ｃ
２を構成し、その静電容量値の変化に基づいて、スティ
ック４Ｃに加えられた操作入力のＸ軸方向成分を検出す
る機能を有している。また、既に§１で述べたように、
基板４Ａの代わりに、図６に示すような基板５Ａを用
い、４枚の固定電極Ｅ１１〜Ｅ１４を配置し、これらに
対向するようなダイヤフラムを設ければ、４組の容量素
子Ｃ１１〜Ｃ１４を有する二次元力センサを構成するこ
とができる。この二次元力センサでは、Ｘ軸正方向上に
配置された容量素子Ｃ１１の静電容量値とＸ軸負方向上
に配置された容量素子Ｃ１２の静電容量値との差に基づ
いて、加えられた操作入力のＸ軸方向成分を検出するこ
とができ、Ｙ軸正方向上に配置された容量素子Ｃ１３の
静電容量値とＹ軸負方向上に配置された容量素子Ｃ１４
の静電容量値との差に基づいて、加えられた操作入力の
Ｙ軸方向成分を検出することができる。

【００７５】このような二次元力センサは、結局、ＸＹ
平面に沿った固定面を有する固定要素（基板５Ａ）と、
この固定面に対向する変位面をもった変位要素（ダイヤ
フラム）と、４組の検出子（容量素子Ｃ１１〜Ｃ１４）
と、を有し、加えられた操作入力に基づいて変位要素が
固定要素に対して変位を生じるように構成され、かつ、
４組の検出子が、Ｘ軸正方向上、Ｘ軸負方向上、Ｙ軸正
方向上、Ｙ軸負方向上にそれぞれ配置され、Ｘ軸上に配
置された検出子によって、加えられた操作入力のＸ軸方
向成分を検出し、Ｙ軸上に配置された検出子によって、
加えられた操作入力のＹ軸方向成分を検出することがで
きるタイプのセンサということになる。本発明に係る電
子機器用入力装置には、このようなタイプの二次元力セ
ンサを用いるのが適している。

【００７６】なお、実用上は、更に、加えられた操作入
力のＺ軸方向成分を検出できるようにし、検出されたＺ
軸方向成分に基づいて、操作入力検出部１０から電子機
器４０に対して、クリック操作の入力が行われるように
するのが好ましい。このクリック操作の入力は、図１に
示すスイッチを利用した４方向入力装置における中央ボ
タンＢ１５の操作や、図２に示すスイッチを利用した８
方向入力装置における中央ボタンＢ２９の操作に相当す
るものである。たとえば、図１２に示すアイコン選択画
面において、黒枠カーソルＣＵを移動させて所望のアイ
コンを選択した後、当該選択アイコンに対応するアプリ
ケーションソフトウエアを起動する操作を行うような場
合は、通常、クリック操作（いわゆるダブルクリック操
作も含む）を要求する仕様になっていることが多い。ま
た、図１３に示す表計算プログラムの画面において、選
択セルを決定した後、当該選択セルに対して何らかの操
作を加える場合にも、クリック操作を要求する仕様にな
っていることが多い。このように、一般的な電子機器の
操作入力には、上下左右の４方向あるいは斜めを含めた
８方向の方向を示す操作入力とともに、方向の概念をも
たないクリック操作入力が利用されることが多い。した
がって、実用上は、加えられた操作入力のＺ軸方向成分
をクリック操作入力として独立して検出できる機能を設
けておくのが好ましい。以下、本発明に係る電子機器用
入力装置に利用するのに適した、Ｚ軸方向成分をクリッ
ク操作入力として検出する機能を有する具体的な力セン
サの例を３つの実施例について説明する。

【００７７】(1) 第１の実施例に係る力センサ 図１６は、本発明に係る電子機器用入力装置に利用する
のに適した第１の実施例に係る力センサの側断面図であ
り、その基本的な技術思想は、特願平１１−３５２６４
５号明細書に開示されている。この力センサの主たる構
成要素は、基板１１０と、変位生成体１２０と、この変
位生成体１２０を基板１１０上に取り付けるための取付
具１３０である。ここでは、説明の便宜上、図面におけ
る右方向にＸ軸、上方向にＺ軸、紙面に垂直方向にＹ軸
をとり、ＸＹＺ三次元座標系を定義する。基板１１０
は、上面がＸＹ平面に含まれ、この上面の中心部に座標
系の原点Ｏがくるように配置されている。一方、変位生
成体１２０は、基板上方のＺ軸を中心とした位置に配置
され、操作入力を受けて変位する変位部１２１と、基板
に固定された固定部１２３と、変位部１２１と固定部１
２３とを接続する接続部１２２と、弾性変形部１２４
と、によって構成されている。

【００７８】変位部１２１は円柱状の部材であり、接続
部１２２は、この変位部１２１の周囲に形成された椀を
伏せた形状の肉薄の部材であり、固定部１２３は、更に
その周囲に形成された円環状の部材である。固定部１２
３は取付具１３０によって、基板１１０上に固定されて
いる。また、弾性変形部１２４は、変位部１２１の下面
に形成された円柱状の部材である。この変位生成体１２
０自体は、シリコンゴムから構成されており、全体とし
て弾性変形を生じる性質を有する。特に、厚みの薄い接
続部１２２と、下方に突出した弾性変形部１２４とは、
大きな弾性変形を生じる構造となっている。

【００７９】変位部１２１の下面には、接触用変位電極
Ｆ２０Ａ，配線用電極Ｆ２０Ｂ，変位電極Ｆ２０Ｃなる
３種類の電極（導電層）が形成されている。接触用変位
電極Ｆ２０Ａは、弾性変形部１２４の底面に形成された
円盤状の導電層からなり、配線用電極Ｆ２０Ｂは、弾性
変形部１２４の側面に形成された円筒状の導電層からな
り、変位電極Ｆ２０Ｃは、変位部１２１の底面の周囲部
分に形成されたワッシャ状の導電層からなる。配線用電
極Ｆ２０Ｂは、接触用変位電極Ｆ２０Ａと変位電極Ｆ２
０Ｃとの間の配線層として機能し、これら３種類の電極
は相互に接続された１枚の導電層を構成している。一
方、基板１１０の上面には、図１７の上面図に示すよう
に、合計９枚の電極（図では、電極パターンの形状を明
らかにするために、各電極部分にハッチングを施して示
す）が形成されている。最も内側には、４枚の接触用固
定電極Ｅ２１〜Ｅ２４がＸ軸もしくはＹ軸上の位置に配
置されており、その周囲には円環状の固定電極Ｅ２９が
配置されている。更にその外側には、４枚の固定電極Ｅ
２５〜Ｅ２８がＸ軸もしくはＹ軸上の位置に配置されて
いる。ここで、４枚の接触用固定電極Ｅ２１〜Ｅ２４
は、接触用変位電極Ｆ２０Ａと接触可能な位置に配置さ
れており、５枚の固定電極Ｅ２５〜Ｅ２９は、ワッシャ
状の変位電極Ｆ２０Ｃに対向する位置に配置されてい
る。

【００８０】ここでは、固定電極Ｅ２５〜Ｅ２９と、こ
れに対向するワッシャ状の変位電極Ｆ２０Ｃとによって
構成される容量素子を、それぞれ容量素子Ｃ２５〜Ｃ２
９と呼ぶことにする。これらの各容量素子は、変位部１
２１の変位に起因して静電容量値が変化する検出子とし
て機能する。ただし、基板１１０の上面に形成された各
固定電極Ｅ２１〜Ｅ２９に対しては、図示されていない
配線層によって、この力センサ用の信号処理回路に対す
る配線がなされているが、変位部１２１側に形成された
変位電極Ｆ２０Ｃに対しては、何ら配線は施されていな
い。したがって、図１６に示すように、変位部１２１に
対して何ら操作入力が加えられていない状態では、接触
用変位電極Ｆ２０Ａと各接触用固定電極Ｅ２１とは非接
触の状態であり、変位電極Ｆ２０Ａ，Ｆ２０Ｂ，Ｆ２０
Ｃは、電気的な浮遊状態を維持する。このため、容量素
子Ｃ２５〜Ｃ２９の静電容量値を信号処理回路側で検出
することはできない。

【００８１】しかしながら、変位部１２１に所定の操作
入力が加えられ、この操作入力が負のＺ軸方向成分を有
していれば、可撓性をもった接続部１２２が撓みを生
じ、変位部１２１が基板１１０に対して変位を生じるこ
とになり、弾性変形部１２４の下端が基板１１０に接近
することになる。やがて、接触用変位電極Ｆ２０Ａが、
接触用固定電極Ｅ２１〜Ｅ２４のいずれかに接触するの
に十分なＺ軸方向成分をもった操作入力が加えられる
と、変位電極Ｆ２０Ｃは、接触用固定電極Ｅ２１〜Ｅ２
４のいずれかに接触状態となった接触用変位電極Ｆ２０
Ａを介して、信号処理回路に接続されることになり、操
作入力のＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分がそれぞれ独
立して検出される。すなわち、容量素子Ｃ２５の静電容
量値と容量素子Ｃ２６の静電容量値との差に基づいてＸ
軸方向成分の検出がなされ、容量素子Ｃ２７の静電容量
値と容量素子Ｃ２８の静電容量値との差に基づいてＹ軸
方向成分の検出がなされる。なお、この実施例では、更
に、容量素子Ｃ２９の静電容量値に基づいて、Ｚ軸方向
成分の検出も可能である。

【００８２】図１８は、この図１６に示す力センサの等
価回路である。上述したように、基板１１０側の電極Ｅ
２１〜Ｅ２９に対しては配線が施され、それぞれ端子Ｔ
２１〜Ｔ２９に接続されているが、変位部１２１側に形
成された各電極Ｆ２０Ａ，Ｆ２０Ｂ，Ｆ２０Ｃは、通常
は、図示のとおり電気的に浮遊状態となっている。とこ
ろが、Ｚ軸方向成分をもった操作入力が加えられると、
スイッチＳＷとして機能する接触用変位電極Ｆ２０Ａ
が、接触用固定電極Ｅ２１〜Ｅ２４のいずれかに接触状
態となるので、この接触状態になった接触用固定電極に
配線されている端子（Ｔ２１〜Ｔ２４のいずれか）と、
端子Ｔ２５〜Ｔ２９との間の静電容量値を測定すること
により、各容量素子Ｃ２５〜Ｃ２９の静電容量値を得る
ことができる。

【００８３】たとえば、操作者が、変位部１２１の上面
を、基板１１０に向かって押し込みつつ（Ｚ軸負方向の
力を加えつつ）、Ｘ軸正方向への力を加えたとすると、
各容量素子Ｃ２５〜Ｃ２９を構成する電極の間隔はいず
れも短くなるが、接続部１２２の撓みや弾性変形部１２
４の弾性変形に基づいて、変位部１２１がＸ軸正方向へ
偏って変位するため、Ｘ軸正方向上に配置された容量素
子Ｃ２５を構成する電極間隔は、Ｘ軸負方向上に配置さ
れた容量素子Ｃ２６を構成する電極間隔よりも更に短く
なり、容量素子Ｃ２５の静電容量値の方が容量素子Ｃ２
６の静電容量値よりも大きくなる。かくして、Ｘ軸上に
配置された両容量素子Ｃ２５，Ｃ２６の静電容量値の差
を測定すれば、操作入力のＸ軸方向成分を得ることがで
きる。同様に、Ｙ軸上に配置された両容量素子Ｃ２７，
Ｃ２８の静電容量値の差を測定すれば、操作入力のＹ軸
方向成分を得ることができ、また、容量素子Ｃ２９の静
電容量値を測定すれば、操作入力のＺ軸方向成分を得る
こともできる。

【００８４】もっとも、このような各容量素子の静電容
量値を検出することができるのは、図１８に示す等価回
路におけるスイッチＳＷがＯＮになった以降、すなわ
ち、接触用変位電極Ｆ２０Ａが、接触用固定電極Ｅ２１
〜Ｅ２４のいずれかに接触状態となった後である。これ
は、この力センサが、いわゆる「遊び」の領域を有して
いることを意味し、操作者が変位部１２１にわずかな操
作入力を加えたとしても、そのような操作入力は、信号
処理回路によっては検出されないことになる。別言すれ
ば、この実施例に係る力センサを用いた電子機器用入力
装置では、変位部１２１の上面をある程度の力で押し込
むような操作入力を加えたときに限り、当該操作入力が
有効なものとして検出されることになる。

【００８５】なお、この実施例に係る力センサを用いた
場合のクリック操作（Ｘ軸もしくはＹ軸への方向成分を
もたない、Ｚ軸負方向のみへの入力操作）の検出は、接
触用変位電極Ｆ２０Ａと、４枚の接触用固定電極Ｅ２１
〜Ｅ２４との接触状態に基づいて行うことが可能であ
る。具体的には、たとえば、変位部１２１に対して、Ｚ
軸負方向のみへの入力操作が加われば、図１６に示す弾
性変形部１２４がそのまま真下へ平行移動し、４枚の接
触用固定電極Ｅ２１〜Ｅ２４のすべてに接触した状態に
なるので、図１８に示す等価回路において、端子Ｔ２１
〜Ｔ２４のすべてが短絡状態になったことが検出された
ときに、クリック操作があったものとして取り扱うよう
にすればよい。あるいは、容量素子Ｃ２９の静電容量値
が所定のしきい値以上になっているにもかかわらず、有
意なＸ軸方向成分も有意なＹ軸方向成分も検出されてい
ない場合には、弾性変形部１２４が真下へ平行移動した
ものと判断し、クリック操作があったものとして取り扱
うことも可能である。なお、この後者の方法でクリック
操作を検出する場合は、図１７に示す４枚の接触用固定
電極Ｅ２１〜Ｅ２４を、互いに短絡している１枚の電極
におきかえてもかまわない。

【００８６】図１９は、上述した第１の実施例に係る力
センサ（図１６に示す力センサ）の変形例を示す側断面
図である。図１６に示す力センサと異なる点は、弾性変
形部１２４を設けていない変位生成体１２０Ａを用い、
変位部１２１の下面全体に円盤状の変位電極ＦＦ２０
（図１６に示す力センサにおける接触用変位電極Ｆ２０
Ａ，配線用電極Ｆ２０Ｂ，変位電極Ｆ２０Ｃの機能を兼
ねる）を形成した点と、基板１１０上には、図１６に示
す接触用固定電極Ｅ２１〜Ｅ２４の代わりに、若干高さ
のある接触用固定電極ＥＥ２１〜ＥＥ２４を設けた点で
ある。高さのある接触用固定電極ＥＥ２１〜ＥＥ２４を
設けたことにより、変位電極ＦＦ２０の中央部分が接触
用固定電極ＥＥ２１〜ＥＥ２４と接触しやすくなるた
め、弾性変形部１２４を設けなくても、図１６に示す力
センサとほぼ同等の機能を果たすことができるようにな
る。この変形例の場合も、クリック操作を容量素子Ｃ２
９の静電容量値に基づいて検出するのであれば、４枚の
接触用固定電極ＥＥ２１〜ＥＥ２４は、互いに短絡した
１枚の電極におきかえることができる。

【００８７】(2) 第２の実施例に係る力センサ 図２０は、本発明に係る電子機器用入力装置に利用する
のに適した第２の実施例に係る力センサの側断面図であ
り、その基本的な技術思想は、特願２０００−３７６９
２４号明細書に開示されている。この力センサの主たる
構成要素は、基板２１０と、変位生成体２２０と、この
変位生成体２２０の中央部を覆うキャップ２３０と、こ
の変位生成体２２０を基板２１０上に取り付けるための
取付具２４０である。ここでは、説明の便宜上、図面に
おける右方向にＸ軸、上方向にＺ軸、紙面に垂直方向に
Ｙ軸をとり、ＸＹＺ三次元座標系を定義する。基板２１
０は、上面がＸＹ平面に含まれ、この上面の中心部に座
標系の原点Ｏがくるように配置されている。一方、変位
生成体２２０は、基板上方のＺ軸を中心とした位置に配
置され、操作入力を受けて変位する変位部２２１と、基
板に固定された固定部２２３と、変位部２２１と固定部
２２３とを接続する接続部２２２と、によって構成され
ている。

【００８８】変位部２２１は円柱状の部材であり、接続
部２２２は、この変位部２２１の周囲に形成されたワッ
シャ状の肉薄の部材であり、固定部２２３は、更にその
周囲に形成された円環状の部材である。固定部２２３は
取付具２４０によって、基板２１０上に固定されてい
る。キャップ２３０は、その本体として機能する操作体
２３１と、この操作体２３１の中心位置から下方へと伸
びた押圧棒２３２と、によって構成されており、変位部
２２１に接着されている。変位部２２１の中心位置（Ｚ
軸に沿った部分）には、押圧棒２３２を挿通するための
貫通孔が形成されており、押圧棒２３２は、変位部２２
１の下面から更に下方へと突出している。この実施例で
は、変位生成体２２０はゴムなどの弾性材料によって構
成され、キャップ２３０はプラスチックなどの剛性材料
によって構成されている。接続部２２２の部分は肉厚が
薄い弾性材料で構成されることになるため、十分な可撓
性を有している。

【００８９】基板２１０は、平板状の基本構成要素であ
り、この実施例の場合、一般的な回路実装用のプリント
回路基板を用いている。このように基板２１０としてプ
リント回路基板を用いると、電極や配線を基板２１０上
に形成することが容易になり、量産に適した力センサを
実現することができる。図２１は、この基板２１０の上
面図である。基板２１０の中心、すなわち、原点Ｏの位
置には、薄型スイッチ２５０が配置されている。この薄
型スイッチ２５０は、クリック操作入力の検出に用いら
れるスイッチであり、上方から押し込むような力（Ｚ軸
方向成分を有する押圧力）に基づいて動作する。すなわ
ち、定常状態ではＯＦＦ状態を維持しているが、押圧力
が加わるとＯＮ状態に変化する。薄型スイッチ２５０の
具体的な構造は、どのようなものを採用してもかまわな
いが、この実施例では、金属ドーム２５１（基板２１０
の中心位置に、椀を伏せるようにして配置されている）
の変形を利用して動作する機械式スイッチを用いてい
る。

【００９０】この薄型スイッチ２５０の周囲には、４枚
の内側電極Ｅ３１〜Ｅ３４が形成されており、更にその
外側には、円環状の単一の共通外側電極Ｅ３０が形成さ
れている。ここで、第１の内側電極Ｅ３１はＸ軸正方向
位置に配置され、第２の内側電極Ｅ３２はＸ軸負方向位
置に配置され、第３の内側電極Ｅ３３はＹ軸正方向位置
に配置され、第４の内側電極Ｅ３４はＹ軸負方向位置に
配置されている。各内側電極はいずれも形状および大き
さが同一となっており、原点Ｏから同一距離だけ離れた
位置に、Ｘ軸もしくはＹ軸に関して対称となるように配
置されている。これは、Ｘ軸操作入力とＹ軸操作入力と
の感度を等しくし、かつ、両者の干渉を避けるための配
慮である。一方、共通外側電極Ｅ３０は、各内側電極Ｅ
３１〜Ｅ３４の周囲を取り囲むように配置された単一の
円環状の電極であり、その中心は原点Ｏに一致する。こ
の共通外側電極Ｅ３０の更に外側に破線で描かれた円
は、図２０に示されている変位生成体２２０の外周輪郭
位置を示している。

【００９１】もっとも、共通外側電極Ｅ３０は必ずしも
物理的に単一の環状電極によって構成する必要はない。
すなわち、原理的には、第１の内側電極Ｅ３１より外側
に配置された第１の外側電極と、第２の内側電極Ｅ３２
より外側に配置された第２の外側電極と、第３の内側電
極Ｅ３３より外側に配置された第３の外側電極と、第４
の内側電極Ｅ３４より外側に配置された第４の外側電極
と、を基板上に配置すればよい。ただ、後述するよう
に、この実施例で用いる検出回路では、これら各外側電
極は電気的に等電位になるように接続されるので、実用
上は、物理的に独立した４枚の外側電極をそれぞれ配置
するよりも、図示のとおり、物理的に単一の共通外側電
極Ｅ３０を配置するのが好ましい。

【００９２】図２０の側断面図は、この力検出装置をＸ
Ｚ平面で切断した断面図に相当する。ただ、図が繁雑に
なるのを避けるため、この図２０および後述する図２２
では、基板２１０上に形成された各電極については、そ
の断面部分のみを示し、断面より奥に見える部分につい
ての図示は省略している。また、４枚の内側電極Ｅ３１
〜Ｅ３４の上面には、それぞれ絶縁膜Ｒが形成されてい
る（図２１の上面図においては、絶縁膜Ｒの図示は省略
されている）。この絶縁膜Ｒは、ある程度の抵抗をもっ
た一般的なレジスト層によって構成すればよい。

【００９３】一方、変位生成体２２０の下面（変位部２
２１の外側部分および接続部２２２の内側部分）には、
ワッシャ状の変位電極Ｅ４０が配置されている。この変
位電極Ｅ４０は、図２０の側断面図に示されているとお
り、各内側電極Ｅ３１〜Ｅ３４と、共通外側電極Ｅ３０
とのそれぞれに対向するような形状および大きさを有し
ており、変位生成体２２０下面の変位を生じる位置に形
成されている。その結果、第１の内側電極Ｅ３１と変位
電極Ｅ４０の一部分とによって第１の容量素子Ｃ３１が
形成され、第２の内側電極Ｅ３２と変位電極Ｅ４０の一
部分とによって第２の容量素子Ｃ３２が形成され、第３
の内側電極Ｅ３３と変位電極Ｅ４０の一部分とによって
第３の容量素子Ｃ３３が形成され、第４の内側電極Ｅ３
４と変位電極Ｅ４０の一部分とによって第４の容量素子
Ｃ３４が形成されることになる。各内側電極Ｅ３１〜Ｅ
３４の上面に形成された絶縁膜Ｒは、各内側電極と変位
電極Ｅ４０とが電気的に接触しないようにする機能を果
たしている。

【００９４】続いて、この力センサの機能を説明しよ
う。ここでは、図２２に示すような操作入力Ｆ３１が加
えられた場合を例にとって説明を行うことにする。この
ようなＸ軸正方向への操作入力Ｆ３１が加えられると、
変位生成体２２０は図２２に示すような変形を生じる。
すなわち、操作入力Ｆ３１により接続部２２２が撓み、
変位部２２１がＸ軸正方向に向けて傾斜することにな
る。このとき、押圧棒２３２の先端が支点の役割を果た
すことになるが、押圧棒２３２を下方（Ｚ軸負方向）に
押すための十分な力はまだ作用していないため、薄型ス
イッチ２５０はＯＦＦ状態のままである。このように、
変位部２２１がＸ軸正方向に向けて傾斜すると、第１の
容量素子Ｃ３１（第１の内側電極Ｅ３１と変位電極Ｅ４
０の対向部分とによって構成される容量素子）の電極間
隔は狭くなり、逆に、第２の容量素子Ｃ３２（第２の内
側電極Ｅ３２と変位電極Ｅ４０の対向部分とによって構
成される容量素子）の電極間隔は広くなる。その結果、
第１の容量素子Ｃ３１の静電容量値Ｃ３１は増加し、第
２の容量素子Ｃ３２の静電容量値Ｃ３２は減少する。し
たがって、静電容量値Ｃ３１，Ｃ３２の差をとれば、こ
の差は、変位部２２１のＸ軸方向への傾斜量を示すこと
になる。

【００９５】逆に、変位部２２１をＸ軸負方向に向けて
傾斜させるような操作入力が加えられた場合は、図２２
における左右を逆にした状態となり、第１の容量素子Ｃ
３１の静電容量値Ｃ３１は減少し、第２の容量素子Ｃ３
２の静電容量値Ｃ３２は増加する。したがって、静電容
量値Ｃ３１，Ｃ３２の差をとれば、この差の符号は逆転
する。結局、静電容量値Ｃ３１，Ｃ３２の差の符号は、
加えられた操作入力のＸ軸方向成分の符号（Ｘ軸正方向
か、Ｘ軸負方向か）を示し、差の絶対値は、加えられた
操作入力のＸ軸方向成分の絶対値を示すことになる。同
様に、Ｙ軸方向成分の符号および操作量は、第３の容量
素子Ｃ３３の静電容量値Ｃ３３と第４の容量素子Ｃ３４
の静電容量値Ｃ３４との差によって検出することができ
る。

【００９６】なお、ここでは、所定の操作入力が与えら
れたときに、Ｘ軸上あるいはＹ軸上に配置された一対の
容量素子の静電容量値の一方が増加し、他方が減少す
る、というケースを示したが、場合によっては、一対の
容量素子の静電容量値が双方ともに増加する、というケ
ースもありうる。たとえば、押圧棒２３２が変形する材
質から構成されており、操作入力Ｆ３１を加えることに
より長さ方向に収縮するような場合、操作入力Ｆ３１の
作用により全容量素子の電極間隔が狭くなり、全容量素
子の静電容量値が増加する。しかし、このように全容量
素子の静電容量値が増加するような場合であっても、Ｘ
軸上あるいはＹ軸上に配置された一対の容量素子の静電
容量値の差によって、操作入力のＸ軸方向成分あるいは
Ｙ軸方向成分を検出できる点については変わりはない。

【００９７】実際には、図２３に示すような検出回路を
用意しておき、Ｘ軸方向成分およびＹ軸方向成分の検出
を行うようにすればよい。ここで、Ｃ／Ｖ変換回路２６
１〜２６４は、それぞれ容量素子Ｃ３１〜Ｃ３４の静電
容量値を電圧値Ｖ３１〜Ｖ３４に変換する回路であり、
差分回路２６５，２６６は、各電圧値の差を出力する回
路である。すなわち、差分回路２６５が出力端子Ｔｘに
出力する信号は、電圧値Ｖ３１とＶ３２との差であり、
静電容量値Ｃ３１とＣ３２との差を示す信号ということ
になる。これは、加えられた操作入力のＸ軸方向成分を
示す信号である。同様に、差分回路２６６が出力端子Ｔ
ｙに出力する信号は、電圧値Ｖ３３とＶ３４との差であ
り、静電容量値Ｃ３３とＣ３４との差を示す信号という
ことになる。これは、加えられた操作入力のＹ軸方向成
分を示す信号である。

【００９８】このように、２組の容量素子の静電容量値
の差に基づいて、作用した力の方向および量を検出する
手法は、既に従来の容量式力センサで利用されている技
術であるが、ここに示す実施例の特徴は、各容量素子Ｃ
３１〜Ｃ３４の静電容量値の検出を行うために、各内側
電極Ｅ３１〜Ｅ３４と、これに対向する変位電極Ｅ４０
との間の静電容量値を直接測定する代わりに、各内側電
極Ｅ３１〜Ｅ３４と、共通外側電極Ｅ３０との間の静電
容量値を測定する点にある。たとえば、加えられた操作
入力のＸ軸方向成分がある程度大きい場合、図２２に示
すように、変位部２２１がＸ軸正方向に向けて所定量だ
け傾斜し、変位電極Ｅ４０の一部が共通外側電極Ｅ３０
の一部に接触することになる。したがって、この状態で
は、共通外側電極Ｅ３０と変位電極Ｅ４０とが導通状態
となっており、第１の内側電極Ｅ３１と共通外側電極Ｅ
３０との間の静電容量は、第１の容量素子Ｃ３１の静電
容量値Ｃ３１を示すことになる。結局、Ｘ軸正方向の操
作入力、Ｘ軸負方向の操作入力、Ｙ軸正方向の操作入
力、Ｙ軸負方向の操作入力のいずれの操作入力があった
としても、その操作量が所定のしきい値以上であれば、
変位電極Ｅ４０と共通外側電極Ｅ３０とがいずれかの箇
所で接触した状態になるので、共通外側電極Ｅ３０と各
内側電極Ｅ３１〜Ｅ３４との間の電気的特性を測定する
ことにより、各容量素子Ｃ３１〜Ｃ３４の静電容量値を
求めることが可能になり、与えられた操作入力の各軸方
向成分の検出が可能になる。

【００９９】別言すれば、図２３に示す回路において、
容量素子Ｃ３１〜Ｃ３４として描かれている一方の電極
はそれぞれ内側電極Ｅ３１〜Ｅ３４であるが、もう一方
の電極は、本来、容量素子の対向電極となるべき変位電
極Ｅ４０ではなく、基板２１０側に形成された共通外側
電極Ｅ３０ということになる。したがって、図２３に示
す検出回路が、本来の検出処理を実行するためには、変
位電極Ｅ４０と共通外側電極Ｅ３０とがいずれかの箇所
で接触し、電気的に導通状態となっていることが前提と
なる。一般的には、共通外側電極Ｅ３０を接地電位に接
続しておくようにし、変位電極Ｅ４０と共通外側電極Ｅ
３０とが接触した場合に、変位電極Ｅ４０が接地電位と
なるような構成にしておけばよい。

【０１００】なお、この実施例の力センサでは、前述し
たように、薄型スイッチ２５０により、クリック操作
（Ｘ軸もしくはＹ軸への方向成分をもたない、Ｚ軸負方
向のみへの入力操作）の検出が可能になる。薄型スイッ
チ２５０は、押圧棒２３２に加えられた押圧力（Ｚ軸負
方向への力）に基づいてＯＮ状態となるＯＮ／ＯＦＦス
イッチであるので、この薄型スイッチ２５０の動作に基
づいて、操作入力検出部から電子機器に対して、クリッ
ク操作の入力を行うことができる。

【０１０１】(3) 第３の実施例に係る力センサ 図２４は、本発明に係る電子機器用入力装置に利用する
のに適した第３の実施例に係る力センサの側断面図であ
り、その基本的な技術思想は、特願２０００−１３２０
１２号明細書に開示されている。この力センサの主たる
構成要素は、基板３１０と、変位生成体３２０と、この
変位生成体３２０を基板３１０上に取り付けるための取
付具３３０である。ここでは、説明の便宜上、図面にお
ける右方向にＸ軸、上方向にＺ軸、紙面に垂直方向にＹ
軸をとり、ＸＹＺ三次元座標系を定義する。基板３１０
は、上面がＸＹ平面に含まれ、この上面の中心部に座標
系の原点Ｏがくるように配置されている。一方、変位生
成体３２０は、基板上方のＺ軸を中心とした位置に配置
され、操作入力を受けて変位する変位部３２１と、基板
に固定された固定部３２３と、変位部３２１と固定部３
２３とを接続する接続部３２２と、によって構成されて
いる。

【０１０２】変位部３２１は円柱状の部材であり、接続
部３２２は、この変位部３２１の周囲に形成された椀状
の肉薄の部材であり、固定部３２３は、更にその周囲に
形成された方環状の部材である。固定部３２３は取付具
３３０によって、基板３１０上に固定されている。この
実施例では、変位生成体３２０は絶縁性シリコンゴムを
一体成型することにより構成されている。接続部３２２
の部分は肉厚が薄いために十分な可撓性を有している。
図２５は、変位部３２１に対して、Ｚ軸負方向への操作
入力を加えた場合の変位生成体３２０全体の変形態様を
示す側断面図である。接続部３２２に撓みが生じること
により、変位部３２１全体が下方へと移動している。

【０１０３】基板３１０は、上述のとおり、ＸＹ平面に
沿った上面を有する平板状の剛体からなる基板であり、
この実施例では、ガラスエポキシ基板が用いられてい
る。基板３１０の材質は特に限定されるものではない
が、後述するように、その上面には互いに電気的に独立
した複数の抵抗体を形成する必要があるため、少なくと
も抵抗体の形成面には絶縁性をもたせておく必要があ
る。したがって、実用上は、絶縁性材料からなるガラス
エポキシ基板、ポリイミド基板、ガラス基板などを用い
るのが好ましい。もちろん、金属板を基板３１０として
用いることも可能であるが、この場合、少なくとも上面
の抵抗体形成部分には、絶縁膜を形成する必要がある。

【０１０４】図２６は、この基板３１０の上面図であ
り、一点鎖線の矩形は、この上に配置される変位生成体
３２０の位置を示している。図２４に示されている基板
３１０の断面は、図２６に示す基板３１０をＸ軸に沿っ
て切断した断面である。基板３１０の上面は、ＸＹＺ三
次元座標系のＸＹ平面に含まれ、その中心に原点Ｏが定
義されている。図示の通り、この基板３１０の上面に
は、６つの抵抗体Ｒ１〜Ｒ６が形成されている。これら
の抵抗体Ｒ１〜Ｒ６は、この実施例の場合、いずれも平
板状のカーボンからなる抵抗体であるが、後述する測定
に適した抵抗値を有する材質であれば、どのような材質
のものを用いてもよく、また、どのような形状のものを
用いてもよい。ただ、実用上は、カーボンなどの材料を
用いて、基板３１０の上面に印刷により形成することが
できる平板状の抵抗体を用いるのが好ましい。

【０１０５】ここで、重要な点は、これら抵抗体Ｒ１〜
Ｒ６の配置である。図示のとおり、第１の抵抗体Ｒ１は
基板３１０の上面のＸ軸正領域に配置されており、第２
の抵抗体Ｒ２は基板３１０の上面のＸ軸負領域に配置さ
れており、第３の抵抗体Ｒ３は基板３１０の上面のＹ軸
正領域に配置されており、第４の抵抗体Ｒ４は基板３１
０の上面のＹ軸負領域に配置されている。これら４枚の
抵抗体Ｒ１〜Ｒ４は、いずれも同一の大きさをもった長
方形状をしており、Ｘ軸もしくはＹ軸に関して線対称と
なるように配置されている。また、原点Ｏと各抵抗体Ｒ
１〜Ｒ４との距離も同一となるように配置されている。
後述するように、第１の抵抗体Ｒ１および第２の抵抗体
Ｒ２は、加えられた操作入力のＸ軸方向成分の検出に用
いられ、第３の抵抗体Ｒ３および第４の抵抗体Ｒ４は、
加えられた操作入力のＹ軸方向成分の検出に用いられ
る。

【０１０６】一方、第５の抵抗体Ｒ５および第６の抵抗
体Ｒ６は、互いに同一の大きさをもった正方形状をした
平板状抵抗体である。ここで、第５の抵抗体Ｒ５は、そ
の中心点が原点Ｏの位置にくるように配置されているの
に対して、第６の抵抗体Ｒ６は、これら抵抗体群の右下
あたりに配置されている。後述するように、第５の抵抗
体Ｒ５および第６の抵抗体Ｒ６は、加えられた操作入力
のＺ軸方向成分の検出に用いられる。ただし、Ｚ軸方向
成分の本来の検出値は第５の抵抗体Ｒ５から得られ、第
６の抵抗体Ｒ６は、標準となる抵抗値の参照用として用
いられるにすぎない。したがって、ここでは、第５の抵
抗体Ｒ５を「Ｚ軸用抵抗体」と呼び、第６の抵抗体Ｒ６
を「参照用抵抗体」と呼ぶことにする。Ｚ軸用抵抗体Ｒ
５は、原理的には、基板３１０の上面のどの位置に配置
してもかまわないが、検出感度を高める上では、原点Ｏ
の位置（Ｚ軸に交差する位置）に配置するのが好まし
い。これは、本実施形態に係る変位生成体３２０の構造
上、その中心部分（Ｚ軸に交差する部分）における変位
が最も大きくなるためである。これに対して、参照用抵
抗体Ｒ６は、単に抵抗値を参照するために利用される抵
抗体であるので、基板３１０上の任意の位置に配置して
かまわない。

【０１０７】変位生成体３２０は、この基板３１０の上
面に配置される部材である。この変位生成体３２０の中
央部分に位置する変位部３２１の下面には、図２７に示
すように、５つの接触用導電体Ｋ１〜Ｋ５が形成されて
いる。接触用導電体Ｋ１〜Ｋ５は、いずれも半球状をし
ており、弾性変形する導電性材料によって構成されてい
る。ここでは、弾性変形する導電性材料として、導電性
シリコンゴムを用いており、接触用導電体Ｋ１〜Ｋ５
は、いずれも導電性シリコンゴムを椀状に成型し、変位
部３２１の下面に接着したものである。ここで、これら
接触用導電体Ｋ１〜Ｋ５の配置は重要である。すなわ
ち、接触用導電体Ｋ１〜Ｋ５は、それぞれ抵抗体Ｒ１〜
Ｒ５に対向する位置に配置されている。図１の側断面図
には、接触用導電体Ｋ１，Ｋ２，Ｋ５が、それぞれ抵抗
体Ｒ１，Ｒ２，Ｒ５に対向する位置に配置されている様
子が明瞭に示されている。なお、参照用抵抗体Ｒ６に対
向する位置には、何ら接触用導電体は設けられていな
い。これは、前述したように、参照用抵抗体Ｒ６が抵抗
値を参照するために利用される抵抗体であるためであ
る。

【０１０８】図２５に示すように、変位部３２１にＺ軸
負方向成分を含む操作入力が加わると、接続部３２２に
撓みが生じ、変位部３２１の下面が基板３１０の上面に
対して変位を生じ、各接触用導電体Ｋ１〜Ｋ５が各抵抗
体Ｒ１〜Ｒ５に接触し、更にその接触状態が変化する。
より具体的には、各接触用導電体の各抵抗体に対する接
触面の面積が変化することになる。本実施例に係る力セ
ンサの基本原理は、このような接触面の面積を抵抗体の
抵抗値の変化として検出し、加えられた操作入力の大き
さを求めようとする点にある。その原理は次のとおりで
ある。

【０１０９】いま、図２８(a) の側断面図に示されてい
るように、基板３１０の上面に１枚の抵抗体Ｒが形成さ
れ、変位部３２１の下面に半球状の接触用導電体Ｋが形
成されているものとしよう。図２８(a) は、変位部３２
１が基板３１０に接近するように変位し、接触用導電体
Ｋが、その下端点において、抵抗体Ｒの中心にほぼ点接
触している状態を示している。図２８(b) は、このとき
の抵抗体Ｒの上面図であり、中心位置に示す黒丸Ｓは、
接触用導電体Ｃの接触面を示している。このように、接
触用導電体Ｋの下端点が抵抗体Ｒの表面にほぼ点接触し
ている状態では、接触面Ｓは点に近い微小円となる。

【０１１０】さて、ここで、図２８(b) に示すように、
抵抗体Ｒの左右両端から配線を引き出し、これらの配線
の端部に端子Ｔ１，Ｔ２を接続し、この両端子Ｔ１，Ｔ
２間の抵抗値を測定してみたとする。別言すれば、抵抗
体Ｒ上の「接触用導電体Ｋの接触位置（接触面Ｓ）」を
挟む２点間の抵抗値が測定されることになる。この場
合、接触面Ｓは点に近い微小円であるため、測定される
抵抗値に、接触用導電体Ｋはほとんど影響を及ぼすこと
はなく、測定により得られる抵抗値は、抵抗体Ｒがもっ
ている本来の抵抗値に近い値ということになる。図２８
(c) は、このような測定系の等価回路である。接触用導
電体Ｋから下方に伸びた矢印は抵抗体Ｒの中央の点に接
触しているだけであり、両端子Ｔ１，Ｔ２間には、抵抗
体Ｒの本来の抵抗値が現れるだけである。

【０１１１】これに対して、図２９(a) の側断面図に示
されているように、変位部３２１に対して加えられる図
の下方（Ｚ軸負方向）への操作入力が更に大きくなった
とすると、接触用導電体Ｋは、弾性変形する導電性材質
（この例の場合、導電性シリコンゴム）から構成されて
いるため、この押圧力により図のように押し潰された状
態となり、抵抗体Ｒに対する接触状態が変化する。接触
用導電体Ｋの形状は、このような接触状態の変化に基づ
いて接触面の面積が変化する形状（この例では、半球
状）となっているため、図示のように、接触用導電体Ｋ
が上下方向に潰れた状態になると、接触面の面積が増加
する。図２９(b) は、このときの抵抗体Ｒの上面図であ
り、円Ｓは、接触用導電体Ｋの接触面を示している。な
お、この円Ｓの内部に描かれている同心円は、抵抗体Ｒ
の表面に加わる圧力分布を示す等圧線である。すなわ
ち、接触圧は円Ｓの中心ほど大きくなる。

【０１１２】このように接触用導電体Ｋの接触面が大き
くなると、両端子Ｔ１，Ｔ２間の抵抗値に変化が生じる
ことになる。すなわち、接触用導電体Ｋは導電体であ
り、抵抗体Ｒよりもはるかに電流を流しやすい性質をも
っているため、両端子Ｔ１，Ｔ２間を流れる電流は、円
Ｓで示される接触面の部分においては、抵抗体Ｒ内を通
らずに、接触用導電体Ｋ内を迂回してしまうことにな
る。図２９(c) は、このような測定系の等価回路であ
る。接触用導電体Ｋから下方に伸びた２本の矢印は抵抗
体Ｒの２か所に接触しており、この２か所において電流
は接触用導電体Ｋ側へと迂回することになる。２本の矢
印の間隔は、接触用導電体Ｋの接触面の大きさに応じて
広くなる。結局、接触用導電体Ｋの抵抗体Ｒに対する接
触面の面積が大きくなればなるほど、両端子Ｔ１，Ｔ２
間の抵抗値は減少することになる。

【０１１３】このようにして、変位部３２１に加えられ
た操作入力のＺ軸負方向成分が大きくなればなるほど、
接触用導電体Ｋの接触面の面積は大きくなり、両端子Ｔ
１，Ｔ２間の抵抗値は小さくなる。操作入力のＺ軸負方
向成分の大きさと両端子間の抵抗値との間には、必ずし
も線形関係は成り立たないが、両者間には一価の関数関
係が成り立ち、両端子間の抵抗値を測定することができ
れば、作用したＺ軸負方向成分の大きさを求めることが
できる。

【０１１４】このような原理により、図２４に示す力セ
ンサを用いれば、変位部３２１に加えられた操作入力の
Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各方向成分を検出できる。この力セ
ンサでは、操作入力は、必ずＺ軸負方向成分を伴った形
で加える必要がある。たとえば、図２６に示す基板３１
０の抵抗体Ｒ１の上方あたりに位置する変位部３２１の
一部分を指で下方に押し込むような操作入力を加えたと
しよう。このように、Ｘ軸正方向にずれた位置を押し込
むような操作入力は、Ｘ軸正方向への操作入力というこ
とになる。この場合、まず、接触用導電体Ｋ１が抵抗体
Ｒ１に接触する。押し込む指の力によって、接触用導電
体Ｋ１と抵抗体Ｒ１とからなる１組だけが接触状態とな
る場合もあれば、すべての接触用導電体Ｋ１〜Ｋ５と抵
抗体Ｒ１〜Ｒ５とが接触状態になる場合もある。しかし
ながら、どのような場合であっても、Ｘ軸上に配置され
た接触用導電体Ｋ１とＫ２とについての潰れ具合を比較
すると、Ｋ２に比べてＫ１の方の潰れ具合の方が大きく
なる。このため、Ｋ１のＲ１に対する接触面積は、Ｋ２
のＲ２に対する接触面積よりも大きくなる。そこで、た
とえば、図２６に示す抵抗体Ｒ１，Ｒ２のそれぞれ両端
位置の抵抗値を測定したとすれば、抵抗体Ｒ１について
の抵抗値の方が抵抗体Ｒ２についての抵抗値よりも小さ
くなる。両抵抗値の差が大きければ大きいほど、加えら
れた操作入力のＸ軸方向成分は大きいことになる。

【０１１５】結局、Ｘ軸上に配された抵抗体Ｒ１，Ｒ２
の抵抗値の差により、加えられた操作入力のＸ軸方向成
分の検出を行うことができ、Ｙ軸上に配された抵抗体Ｒ
３，Ｒ４の抵抗値の差により、加えられた操作入力のＹ
軸方向成分の検出を行うことができる。また、この実施
例では、抵抗体Ｒ５の抵抗値を測定することにより、加
えられた操作入力のＺ軸方向成分の検出も可能である。
この場合は、参照用抵抗体Ｒ６の抵抗値と抵抗体Ｒ５の
抵抗値とを比較すればよく、両者の抵抗値の差が所定の
しきい値以上であった場合には、クリック操作があった
ものと認識し、電子機器に対してクリック操作の入力を
伝えるようにすることができる。

【０１１６】なお、この実施例に係る力センサを利用す
る場合は、図３０に示すような検出回路を用意しておく
とよい。図３０(a) に示す回路は、抵抗体Ｒ１，Ｒ２を
用いて操作入力のＸ軸方向成分の検出値を出力端子Ｔｘ
に出力する検出回路である。この検出回路では、第１の
抵抗体Ｒ１と第２の抵抗体Ｒ２とを、Ｘ軸検出用接続点
Ｊｘにおいて直列接続することによりＸ軸検出用抵抗体
が形成されている。第１の抵抗体Ｒ１あるいは第２の抵
抗体Ｒ２の両端点としては、図２８(b) に示すように、
長方形状をした抵抗体の左右の両短辺上の中央点をとっ
ており、電流が図の左右方向に流れるようにしている。
もちろん、各抵抗体Ｒの両端点としては、接触用導電体
Ｋの接触位置を挟むような２点であれば、どのような端
点をとってもかまわないので、たとえば、図２８(b) に
おいて、長方形状をした抵抗体の上下の両長辺上の中央
点をとり、電流が図の上下方向に流れるようにしてもよ
い。

【０１１７】図３０(a) の回路では、第１の抵抗体Ｒ１
と第２の抵抗体Ｒ２との直列接続によって構成されるＸ
軸検出用抵抗体は、上端が電源Ｖｃｃに接続され、下端
が接地されており、両端に一定の電源電圧Ｖｃｃが印加
された状態となっている。ここで、出力端子Ｔｘに出力
される電圧は、Ｘ軸検出用接続点Ｊｘにおける電圧であ
り、電源電圧Ｖｃｃを、第１の抵抗体Ｒ１についての抵
抗値と第２の抵抗体Ｒ２についての抵抗値とで按分した
値に相当する。上述したように、Ｘ軸正方向を示す操作
入力が加わると、第２の抵抗体Ｒ２についての抵抗値に
比べて、第１の抵抗体Ｒ１についての抵抗値が減少す
る。したがって、出力端子Ｔｘに出力される電圧は上昇
することになる。逆に、Ｘ軸負方向を示す操作入力が加
わると、出力端子Ｔｘに出力される電圧は下降すること
になる。結局、何ら操作入力が加えられていない状態で
出力端子Ｔｘに出力される電圧値（理論的には、Ｖｃｃ
／２になる）を基準として、この電圧値が上昇した場合
には、この上昇幅に相当する大きさをもったＸ軸正方向
の操作入力が加えられ、この電圧値が下降した場合に
は、この下降幅に相当する大きさをもったＸ軸負方向の
操作入力が加えられたことになる。このように、図３０
(a) の検出回路を用いれば、出力端子Ｔｘの出力電圧に
基づいて、加えられた操作入力のＸ軸方向成分の検出が
可能になる。

【０１１８】同様に、図３０(b) に示す検出回路を用い
れば、出力端子Ｔｙの出力電圧に基づいて、加えられた
操作入力のＹ軸方向成分の検出が可能になる。更に、図
３０(c) に示す検出回路を用いれば、出力端子Ｔｚの出
力電圧に基づいて、加えられた操作入力のＺ軸方向成分
の検出が可能になり、これはクリック操作の検出として
利用することができる。

【０１１９】以上、本発明に係る電子機器用入力装置へ
の利用に適した力センサをいくつかの実施例に基づいて
説明したが、もちろん、本発明はこれら実施例として述
べた力センサを利用したものに限定されるわけではな
く、この他にも種々のタイプの力センサを利用して実施
することが可能である。

【０１２０】

【発明の効果】以上のとおり本発明に係る電子機器用入
力装置によれば、特定方向へのスイッチ動作の操作入力
と特定方向への操作量の操作入力とを、適宜使い分ける
ことが可能な電子機器用入力装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の一般的なスイッチを利用した４方向タイ
プの入力装置の上面図である。

【図２】従来の一般的なスイッチを利用した８方向タイ
プの入力装置の上面図である。

【図３】従来の一般的な二次元力センサを利用したタイ
プの入力装置の斜視図である。

【図４】従来の一般的な一次元力センサを利用したタイ
プの入力装置の側面図である。

【図５】図４に示す一次元力センサを利用したタイプの
入力装置の上面図である。

【図６】図４に示す一次元力センサを利用したタイプの
入力装置を二次元力センサに拡張する場合の基板上の電
極配置を示す上面図である。

【図７】二次元力センサによって検出された力のＸ軸方
向成分とＹ軸方向成分とを二次元座標系上にプロットす
る様子を示す図である。

【図８】本発明に係る電子機器用入力装置の基本構成を
示すブロック図である。

【図９】図７に示す二次元座標系上に、しきい値Ｔｈを
示す境界円αを描いた図である。

【図１０】本発明に係る電子機器用入力装置の基本動作
を示す流れ図である。

【図１１】地図を表示させるプログラムを実行中の表示
画面を示す図である。

【図１２】アイコンを選択させるプログラムを実行中の
表示画面を示す図である。

【図１３】表計算プログラムを実行中の表示画面を示す
図である。

【図１４】図７に示す二次元座標系上に、第１のしきい
値ＴｈＬを示す境界円αおよび第２のしきい値ＴｈＨを
示す境界円βを描いた図である。

【図１５】本発明に係る電子機器用入力装置の混合モー
ド設定時の動作を示す流れ図である。

【図１６】本発明に係る電子機器用入力装置に利用する
のに適した第１の実施例に係る力センサの側断面図であ
る。

【図１７】図１６に示す力センサの基板１１０上の電極
パターンを示す平面図である。

【図１８】図１６に示す力センサの等価回路である。

【図１９】図１６に示す力センサの変形例を示す側断面
図である。

【図２０】本発明に係る電子機器用入力装置に利用する
のに適した第２の実施例に係る力センサの側断面図であ
る。

【図２１】図２０に示す力センサの基板２１０の上面図
である。

【図２２】図２０に示す力センサの動作を説明する側断
面図である。

【図２３】図２０に示す力センサに利用する検出回路を
示す回路図である。

【図２４】本発明に係る電子機器用入力装置に利用する
のに適した第３の実施例に係る力センサの側断面図であ
る。

【図２５】図２４に示す力センサの動作を説明する側断
面図である。

【図２６】図２４に示す力センサの基板３１０の上面図
である。

【図２７】図２４に示す力センサの接触用導電体Ｋ１〜
Ｋ５の配置を示す図である。

【図２８】図２４に示す力センサにおける接触用導電体
Ｃと抵抗体Ｒと第１の接触状態を示す側断面図(a) 、平
面図(b) 、等価回路(c) である。

【図２９】図２４に示す力センサにおける接触用導電体
Ｃと抵抗体Ｒと第２の接触状態を示す側断面図(a) 、平
面図(b) 、等価回路(c) である。

【図３０】図２４に示す力センサに利用する検出回路を
示す回路図である。

【符号の説明】

１…スイッチを利用した４方向入力装置 ２…スイッチを利用した８方向入力装置 ３…ゲージ抵抗式力センサを利用したジョイスティック ３Ａ…基板 ３Ｂ…スティック ４…容量式力センサを利用したジョイスティック ４Ａ…基板 ４Ｂ…ダイヤフラム ４Ｃ…スティック ４Ｄ…ビス ５Ａ…基板 １０…操作入力検出部 ２０…操作入力取扱部 ３０…モード設定部 ４０…電子機器 １１０…基板 １２０，１２０Ａ…変位生成体 １２１…変位部 １２２…接続部 １２３…固定部 １２４…弾性変形部 １３０…取付具 ２１０…基板 ２２０…変位生成体 ２２１…変位部 ２２２…接続部 ２２３…固定部 ２３０…キャップ ２３１…操作体 ２３２…押圧棒 ２４０…取付具 ２５０…薄型スイッチ ２５１…金属ドーム ２６１〜２６４…Ｃ／Ｖ変換回路 ２６５，２６６…差分回路 ３１０…基板 ３２０…変位生成体 ３２１…変位部 ３２２…接続部 ３２３…固定部 ３３０…取付具 Ｂ１１〜Ｂ１５，Ｂ２１〜Ｂ２９…スイッチのボタン ＣＵ…黒枠カーソル Ｃ３１〜Ｃ３４…容量素子 Ｅ１，Ｅ２，Ｅ１１〜Ｅ１４…固定電極 Ｅ２１〜Ｅ２４…接触用固定電極 Ｅ２５〜Ｅ２９…固定電極 ＥＥ２１〜ＥＥ２４…接触用固定電極 Ｅ３０…共通外側電極 Ｅ３１〜Ｅ３４…内側電極 Ｅ４０…変位電極 Ｆ２０Ａ…接触用変位電極 Ｆ２０Ｂ…配線用電極 Ｆ２０Ｃ…変位電極 ＦＦ２０…変位電極 Ｆ３１…操作入力 Ｇ１１〜Ｇ１４…ゲージ抵抗 Ｊｘ，Ｊｙ，Ｊｚ…接続点 Ｋ，Ｋ１〜Ｋ５…接触用導電体 Ｑ…座標点，投影点 Ｒ…絶縁膜／抵抗体 Ｒ１〜Ｒ６…抵抗体 Ｓ…接触面 ＳＷ…スイッチ Ｔｈ，ＴｈＬ，ＴｈＨ…しきい値 Ｔ１，Ｔ２，Ｔ２１〜Ｔ２９，Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ…端子 Ｖ３１〜Ｖ３４…電圧 Ｖｃｃ…電源電圧 α，β…境界円

フロントページの続き (72)発明者 板野 弘道 埼玉県上尾市菅谷四丁目73番地 株式会社 ワコー内 (72)発明者 岡田 和廣 埼玉県上尾市菅谷四丁目73番地 株式会社 ワコー内 Ｆターム(参考） 2C001 BB00 BB08 BC00 BC01 CA00 CA01 CA06 CA09 5B087 AA09 BC02 BC08 BC12 BC13 BC17 BC33 BC34 DD03

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のプログラムに基づいて所定の処理
   を実行する電子機器に対して、方向を示す操作入力を行
   うための入力装置であって、 操作入力が加えられていない状態での出力を零点基準出
   力とし、所定の検出軸に沿った正方向もしくは負方向へ
   の操作入力が加えられた場合に、加えられた操作入力の
   大きさに応じた正もしくは負の検出値を出力する操作入
   力検出部と、 加えられた操作入力を前記検出軸に沿った連続的な操作
   量として取り扱う操作量モードと、加えられた操作入力
   を前記検出軸の正方向もしくは負方向に関するスイッチ
   動作として取り扱うスイッチモードと、のいずれかのモ
   ードを設定する機能を有し、電子機器が実行しているプ
   ログラムに応じて、いずれか一方のモードを設定するモ
   ード設定部と、 前記操作量モードが設定されている場合には、前記操作
   入力検出部によって検出された検出値を、前記検出軸に
   ついての操作量として電子機器に与え、前記スイッチモ
   ードが設定されている場合には、前記操作入力検出部に
   よって検出された検出値の絶対値を所定のしきい値と比
   較し、しきい値を越えていればＯＮ状態を示す信号を、
   しきい値を越えていなければＯＦＦ状態を示す信号を、
   前記検出軸の正方向もしくは負方向に関するスイッチ動
   作として電子機器に与える操作入力取扱部と、 を備えることを特徴とする電子機器用入力装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子機器用入力装置に
   おいて、 モード設定部が、更に、操作量モードとスイッチモード
   とを混合した取り扱いを行う混合モードを設定する機能
   を有し、 前記混合モードが設定されている場合には、操作入力取
   扱部は、操作入力検出部によって検出された検出値の絶
   対値を第１のしきい値および第２のしきい値（第１のし
   きい値＜第２のしきい値）と比較し、第１のしきい値を
   越えていなければ、ＯＦＦ状態を示す信号を前記検出軸
   の正方向もしくは負方向に関するスイッチ動作として電
   子機器に与え、第１のしきい値と第２のしきい値との間
   であれば、ＯＮ状態を示す信号を前記検出軸の正方向も
   しくは負方向に関するスイッチ動作として電子機器に与
   え、第２のしきい値を越えていれば、前記検出値を前記
   検出軸についての操作量として電子機器に与える処理を
   行うことを特徴とする電子機器用入力装置。
3. 【請求項３】 所定のプログラムに基づいて所定の処理
   を実行する電子機器に対して、方向を示す操作入力を行
   うための入力装置であって、 操作入力が加えられていない状態での出力を零点基準出
   力とし、所定の検出軸に沿った正方向もしくは負方向へ
   の操作入力が加えられた場合に、加えられた操作入力の
   大きさに応じた正もしくは負の検出値を出力する操作入
   力検出部と、 この操作入力検出部によって検出された検出値の絶対値
   を第１のしきい値および第２のしきい値（第１のしきい
   値＜第２のしきい値）と比較し、第１のしきい値を越え
   ていなければ、ＯＦＦ状態を示す信号を前記検出軸の正
   方向もしくは負方向に関するスイッチ動作として電子機
   器に与え、第１のしきい値と第２のしきい値との間であ
   れば、ＯＮ状態を示す信号を前記検出軸の正方向もしく
   は負方向に関するスイッチ動作として電子機器に与え、
   第２のしきい値を越えていれば、前記検出値を前記検出
   軸に沿った連続的な操作量として電子機器に与える混合
   モード動作を行う機能を有する操作入力取扱部と、 を備えることを特徴とする電子機器用入力装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の電子機器用入力装置に
   おいて、 操作量モードと混合モードとの少なくとも２通りのモー
   ドを設定する機能を有し、電子機器が実行しているプロ
   グラムに応じて、いずれかのモードを設定するモード設
   定部を更に設け、 操作入力取扱部は、操作量モードが設定されている場合
   には、操作入力検出部によって検出された検出値を、検
   出軸についての操作量として電子機器に与える操作量モ
   ード動作を行い、混合モードが設定されている場合に
   は、混合モード動作を行うことを特徴とする電子機器用
   入力装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の電子機器用入力装置に
   おいて、 スイッチモードと混合モードとの少なくとも２通りのモ
   ードを設定する機能を有し、電子機器が実行しているプ
   ログラムに応じて、いずれかのモードを設定するモード
   設定部を更に設け、 操作入力取扱部は、スイッチモードが設定されている場
   合には、操作入力検出部によって検出された検出値の絶
   対値を所定のしきい値と比較し、しきい値を越えていれ
   ばＯＮ状態を示す信号を、しきい値を越えていなければ
   ＯＦＦ状態を示す信号を、検出軸の正方向もしくは負方
   向に関するスイッチ動作として電子機器に与えるスイッ
   チモード動作を行い、混合モードが設定されている場合
   には、混合モード動作を行うことを特徴とする電子機器
   用入力装置。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の電子機器用入力装置に
   おいて、 操作量モードとスイッチモードと混合モードとの少なく
   とも３通りのモードを設定する機能を有し、電子機器が
   実行しているプログラムに応じて、いずれかのモードを
   設定するモード設定部を更に設け、 操作入力取扱部は、操作量モードが設定されている場合
   には、操作入力検出部によって検出された検出値を、検
   出軸についての操作量として電子機器に与える操作量モ
   ード動作を行い、スイッチモードが設定されている場合
   には、操作入力検出部によって検出された検出値の絶対
   値を所定のしきい値と比較し、しきい値を越えていれば
   ＯＮ状態を示す信号を、しきい値を越えていなければＯ
   ＦＦ状態を示す信号を、検出軸の正方向もしくは負方向
   に関するスイッチ動作として電子機器に与えるスイッチ
   モード動作を行い、混合モードが設定されている場合に
   は、混合モード動作を行うことを特徴とする電子機器用
   入力装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の電子機
   器用入力装置において、 操作入力検出部が、加えられた操作入力を複数の検出軸
   のいずれか１つの検出軸についての検出値として出力す
   る機能を有し、 操作入力取扱部が、前記１つの検出軸についての検出値
   を、所定のモードに応じて必要な処理を施した上で、電
   子機器に与えることを特徴とする電子機器用入力装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の電子機
   器用入力装置において、 操作入力検出部が、ＸＹＺ三次元座標系において加えら
   れた操作入力のＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分をそれ
   ぞれ独立して検出する機能をもった力センサを有し、こ
   の力センサによって検出されたＸ軸方向成分およびＹ軸
   方向成分に基づいて、加えられた操作入力の大きさに応
   じた検出値を得ることを特徴とする電子機器用入力装
   置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の電子機器用入力装置に
   おいて、 操作入力検出部が、力センサによって検出されたＸ軸方
   向成分およびＹ軸方向成分に基づいて、Ｘ軸の正方向、
   Ｘ軸の負方向、Ｙ軸の正方向、Ｙ軸の負方向の４方向の
   いずれか１つに関する操作入力を、選択的に検出する機
   能を有することを特徴とする電子機器用入力装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の電子機器用入力装置
    において、 操作入力検出部が、更に、Ｘ軸およびＹ軸に対して４５
    °をなすＶ軸およびＷ軸を定義したときに、Ｖ軸の正方
    向、Ｖ軸の負方向、Ｗ軸の正方向、Ｗ軸の負方向の斜め
    ４方向に関する操作入力を、力センサによって検出され
    たＸ軸方向成分およびＹ軸方向成分を合成することによ
    り検出する機能を有し、合計８方向のいずれか１つに関
    する操作入力を選択的に検出する機能を有することを特
    徴とする電子機器用入力装置。
11. 【請求項１１】 請求項８〜１０のいずれかに記載の電
    子機器用入力装置において、 操作入力検出部内の力センサが、ＸＹ平面に沿った固定
    面を有する固定要素と、この固定面に対向する変位面を
    もった変位要素と、４組の検出子と、を有し、加えられ
    た操作入力に基づいて前記変位要素が前記固定要素に対
    して変位を生じるように構成され、 前記４組の検出子は、Ｘ軸正方向上、Ｘ軸負方向上、Ｙ
    軸正方向上、Ｙ軸負方向上にそれぞれ配置され、Ｘ軸上
    に配置された検出子によって、加えられた操作入力のＸ
    軸方向成分を検出し、Ｙ軸上に配置された検出子によっ
    て、加えられた操作入力のＹ軸方向成分を検出すること
    を特徴とする電子機器用入力装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の電子機器用入力装
    置において、 操作入力検出部内の力センサが、更に、加えられた操作
    入力のＺ軸方向成分を検出する機能を有し、検出された
    前記Ｚ軸方向成分に基づいて、操作入力検出部から電子
    機器に対して、クリック操作の入力が行われるようにし
    たことを特徴とする電子機器用入力装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の電子機器用入力装
    置において、 上面がＸＹ平面に含まれ、この上面の中心部に座標系の
    原点がくるように配置された基板と、 前記基板上方のＺ軸を中心とした位置に配置され、操作
    入力を受けて変位する変位部と、前記基板に固定された
    固定部と、前記変位部と前記固定部とを接続する接続部
    と、を有し、前記基板上面に取り付けられた変位生成体
    と、 前記変位部の下面に形成された接触用変位電極と、 前記基板の前記接触用変位電極に対向する位置に形成さ
    れた接触用固定電極と、 前記変位部の変位に起因して静電容量値が変化するよう
    に、前記変位部側に形成された変位電極と前記基板側に
    形成された固定電極とを有する容量素子からなる４組の
    検出子と、 を備え、 前記接続部は可撓性を有しており、前記変位部に操作入
    力が加えられたときに、前記接続部が撓みを生じること
    により、前記変位部が前記基板に対して変位を生じ、 前記変位部に操作入力が加えられていない場合には、前
    記接触用変位電極と前記接触用固定電極とが非接触な状
    態を保ち、前記座標系におけるＺ軸方向成分を含む所定
    量の操作入力が前記変位部に加えられた場合には、前記
    接触用変位電極と前記接触用固定電極とが接触状態とな
    り、 前記容量素子を構成する変位電極と前記接触用変位電極
    とは電気的に接続されており、前記接触用変位電極と前
    記接触用固定電極とが接触状態にあるときに、前記接触
    用固定電極と前記容量素子を構成する固定電極との間の
    静電容量値の変化を電気的に検出することにより、加え
    られた操作入力の所定方向成分の大きさを認識できる力
    センサを用いるようにしたことを特徴とする電子機器用
    入力装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の電子機器用入力装
    置において、 接触用変位電極と接触用固定電極との接触状態に基づい
    て、操作入力検出部から電子機器に対して、クリック操
    作の入力が行われるようにしたことを特徴とする電子機
    器用入力装置。
15. 【請求項１５】 請求項１１に記載の電子機器用入力装
    置において、 上面がＸＹ平面に含まれ、この上面の中心部に座標系の
    原点がくるように配置された基板と、 前記基板上方のＺ軸を中心とした位置に配置され、操作
    入力を受けて変位する変位部と、前記基板に固定された
    固定部と、前記変位部と前記固定部とを接続する接続部
    と、を有し、前記基板上面に取り付けられ、前記接続部
    は可撓性を有しており、前記変位部にＸ軸操作入力が加
    えられたときに前記変位部がＸ軸に対して傾斜するよう
    な変位を生じ、前記変位部にＹ軸操作入力が加えられた
    ときに前記変位部がＹ軸に対して傾斜するような変位を
    生じる変位生成体と、 前記基板上面のＸ軸正方向位置に配置された第１の内側
    電極と、 前記基板上面のＸ軸負方向位置に配置された第２の内側
    電極と、 前記基板上面のＹ軸正方向位置に配置された第３の内側
    電極と、 前記基板上面のＹ軸負方向位置に配置された第４の内側
    電極と、 前記基板上面のＸ軸正方向位置の前記第１の内側電極よ
    り外側に配置された第１の外側電極と、 前記基板上面のＸ軸負方向位置の前記第２の内側電極よ
    り外側に配置された第２の外側電極と、 前記基板上面のＹ軸正方向位置の前記第３の内側電極よ
    り外側に配置された第３の外側電極と、 前記基板上面のＹ軸負方向位置の前記第４の内側電極よ
    り外側に配置された第４の外側電極と、 前記第１の内側電極、前記第１の外側電極、前記第２の
    内側電極、前記第２の外側電極、前記第３の内側電極、
    前記第３の外側電極、前記第４の内側電極、前記第４の
    外側電極のそれぞれに対向するように、前記変位生成体
    下面の変位を生じる位置に形成され、前記変位部がＸ軸
    正方向に向けて所定量だけ傾斜したときに、その一部分
    が前記第１の外側電極に接触し、前記変位部がＸ軸負方
    向に向けて所定量だけ傾斜したときに、その一部分が前
    記第２の外側電極に接触し、前記変位部がＹ軸正方向に
    向けて所定量だけ傾斜したときに、その一部分が前記第
    ３の外側電極に接触し、前記変位部がＹ軸負方向に向け
    て所定量だけ傾斜したときに、その一部分が前記第４の
    外側電極に接触するように構成された変位電極と、 前記変位電極がいずれかの外側電極と接触したときに、
    前記第１の内側電極と前記変位電極とによって構成され
    る第１の容量素子の静電容量を示す第１の静電容量値
    を、前記変位電極に接触している外側電極と前記第１の
    内側電極との間の電気的特性に基づいて測定し、前記第
    ２の内側電極と前記変位電極とによって構成される第２
    の容量素子の静電容量を示す第２の静電容量値を、前記
    変位電極に接触している外側電極と前記第２の内側電極
    との間の電気的特性に基づいて測定し、前記第３の内側
    電極と前記変位電極とによって構成される第３の容量素
    子の静電容量を示す第３の静電容量値を、前記変位電極
    に接触している外側電極と前記第３の内側電極との間の
    電気的特性に基づいて測定し、前記第４の内側電極と前
    記変位電極とによって構成される第４の容量素子の静電
    容量を示す第４の静電容量値を、前記変位電極に接触し
    ている外側電極と前記第４の内側電極との間の電気的特
    性に基づいて測定し、前記第１の静電容量値と前記第２
    の静電容量値との差に基づいて前記Ｘ軸操作入力につい
    ての検出値を出力し、前記第３の静電容量値と前記第４
    の静電容量値との差に基づいて前記Ｙ軸操作入力につい
    ての検出値を出力する検出回路と、 を備える力センサを用いるようにしたことを特徴とする
    電子機器用入力装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の電子機器用入力装
    置において、 変位部下面のＺ軸に沿った位置に押圧棒を設け、基板上
    面の原点近傍位置にＯＮ／ＯＦＦスイッチを設け、前記
    押圧棒に加えられた押圧力に基づいて前記ＯＮ／ＯＦＦ
    スイッチが動作するように構成し、このＯＮ／ＯＦＦス
    イッチの動作に基づいて、操作入力検出部から電子機器
    に対して、クリック操作の入力が行われるようにしたこ
    とを特徴とする電子機器用入力装置。
17. 【請求項１７】 請求項１１に記載の電子機器用入力装
    置において、 上面がＸＹ平面に含まれ、この上面の中心部に座標系の
    原点がくるように配置された基板と、 前記基板上方のＺ軸を中心とした位置に配置され、操作
    入力を受けて変位する変位部と、前記基板に固定された
    固定部と、前記変位部と前記固定部とを接続する接続部
    と、を有し、前記基板上面に取り付けられた変位生成体
    と、 前記基板の上面のＸ軸正領域、Ｘ軸負領域、Ｙ軸正領
    域、Ｙ軸負領域にそれぞれ配置された第１の抵抗体、第
    ２の抵抗体、第３の抵抗体、第４の抵抗体と、 前記変位部の下面の前記第１の抵抗体、前記第２の抵抗
    体、前記第３の抵抗体、前記第４の抵抗体にそれぞれ対
    向する位置に配置された第１の接触用導電体、第２の接
    触用導電体、第３の接触用導電体、第４の接触用導電体
    と、 を備え、 前記接続部は可撓性を有しており、前記変位部に操作入
    力が加えられたときに、前記接続部が撓みを生じること
    により、前記変位部の下面が前記基板の上面に対して変
    位を生じ、この変位に基づいて、前記各接触用導電体の
    前記各抵抗体に対する接触状態が変化するように構成さ
    れ、 前記各接触用導電体は、弾性変形する導電性材料から構
    成されており、かつ、前記各抵抗体に対する接触状態の
    変化に基づいて接触面の面積が変化する形状を有してお
    り、この接触面の面積の変化に基づいて、前記変位部に
    加えられたＸ軸操作入力およびＹ軸操作入力を検出でき
    るようにした力センサを用いるようにしたものである。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の電子機器用入力装
    置において、 基板の上面の原点近傍領域に第５の抵抗体を更に設け、
    変位部の下面の前記第５の抵抗体に対向する位置に第５
    の接触用導電体を設け、前記第５の接触用導電体の前記
    第５の抵抗体に対する接触状態に基づいて、操作入力検
    出部から電子機器に対して、クリック操作の入力が行わ
    れるようにしたことを特徴とする電子機器用入力装置。