專利名稱：操作輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于可獲得基于操作輸入而變化的芯體位移量的操作輸入裝置。
背景技術(shù)：
以往，知道一種無接觸開關(guān)裝置，該無接觸開關(guān)裝置用于通過檢測出在線圈內(nèi)部有無由磁體構(gòu)成的被檢測部件，來獲得開或關(guān)的開關(guān)輸出(例如參見專利文獻I)。現(xiàn)有技術(shù)文獻如下
專利文獻I :(日本)特開2001-76597號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明想要解決的課題如下近年來，不僅是像上述開關(guān)裝置那樣單是獲得開/關(guān)信號，在利用根據(jù)操作輸入而引起的芯體位移使線圈的電感產(chǎn)生變化，從而可獲得該芯體的位移量(換言之，操作輸入量)的操作輸入裝置的開發(fā)上也取得了進展。在這樣的操作輸入裝置中，需要電感基于芯體的位移量盡可能地直線地變化。然而，在過去的操作輸入裝置中并不能得到足夠的直線性(linearity)。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高相對于芯體位移量而變化的電感的直線性的操作輸入裝置。用于解決上述課題的手段如下為達到上述目的，本發(fā)明的操作輸入裝置為具有線圈；芯體，通過由于操作輸入的作用所述芯體在所述線圈的內(nèi)部沿所述線圈的軸方向位移，而使所述線圈的電感變化；以及軛，該軛被配置在所述線圈的下端面?zhèn)?，并且輸出基于所述芯體的位移量的信號的操作輸入裝置，所述操作輸入裝置的特征在于，所述軛上形成有與所述芯體的下端相對的開口部。本發(fā)明的效果如下根據(jù)本發(fā)明，能夠提高相對于芯體位移量而變化的電感的直線性。


圖I是用于說明操作輸入裝置原理的側(cè)視圖。圖2是為操作輸入裝置一個實施方式的線圈組的立體圖。圖3是線圈組的六面視圖。圖4是圖3的A-A的剖視圖。圖5是在基板上表面實際安裝的線圈組的側(cè)視圖。圖6A是表不相對于芯體向下方的實際行程量的線圈電感的圖表。圖6B是表不相對于芯體向下方的實際行程量的線圈電感變化率的圖表。圖7是為操作輸入裝置的一個實施方式的操作檢測裝置的分解立體圖。
圖8是按鍵在初始狀態(tài)下的操作檢測裝置的剖視圖。圖9是按鍵在傾動(tilting)狀態(tài)下的操作檢測裝置的剖視圖。圖10是按鍵在按下狀態(tài)下的操作檢測裝置的剖視圖。
圖11是按鍵在初始狀態(tài)下的，增加有點擊式彈簧(click spring)的操作檢測裝置的擴大剖視圖。圖12是按鍵在傾動狀態(tài)下的，増加有點擊式彈簧的操作檢測裝置的擴大剖視圖。圖13是捆扎端子的變形例。圖14是操作輸入裝置的一個實施方式的立體分解圖。圖15A是操作輸入未作用于按鍵的操作初始狀態(tài)下的操作輸入裝置的正視剖視圖。圖15B是由于操作輸入的作用按鍵向一側(cè)傾斜的狀態(tài)下的操作輸入裝置的正視剖視圖。符號說明I基板；2線圈；2a線圈2的內(nèi)部(中空部)；2b線圈2的上端面；2c線圈2的下端面；2d、2e線圈端；3芯體；3a下端；4開ロ部；5a、5b支撐部件；6操作輸入部；11、12軛；20A第I軛部；20B第2軛部；21、22上表面部；23、24捆扎端子；25、26側(cè)面部；27、28下表面部；30線圈架(bobbin) ；31上凸緣；32下凸緣；32a下表面(下凸緣32的下部)；32b側(cè)面(下凸緣32的側(cè)部);32c上表面(下凸緣32的上部);33筒部；34位置確定銷(pin)；35階差；40焊錫；50中心支撐橡膠；55復(fù)位彈簧(return spring) ；60上軛；61 64芯體；61a、63a下端;70 按鍵;80 盒;90 點擊式彈簧(click spring) ; 100 (100A、100B、100C、100D)線圈組；110按鍵；111外緣部；112操作軸；113頂端部；120盒；121開ロ部；121a內(nèi)緣；122硬停止(hard stop)部；123逃避部；124開ロ周圍部；130上軛；133切割起出部；133a下端；134側(cè)面；135切割孔；136根部；137邊緣部；138中央部；140復(fù)位彈簧；150轉(zhuǎn)動阻止部；151承受部；160檢測部；161 164線圈；165傳感器；165b上端面；165c下端面；170下軛；171貫穿孔；172側(cè)面;180基板;190標簽(label) ; 197檢測電路；198控制電路；200操作檢測裝置；300操作輸入裝置。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。為本發(fā)明的一個實施方式的操作輸入裝置是接受由操作者的手指等產(chǎn)生的力，輸出基于該接受到的力而變化的輸出信號的操作接ロ?；谠撦敵鲂盘枡z測出由操作者而產(chǎn)生的操作輸入。通過操作輸入的檢測，能夠使計算機掌握對應(yīng)該檢測出的操作輸入的操作內(nèi)容。例如，在家用或可攜帯游戲機、可攜帯電話或音樂播放器等可攜帶終端、個人計算機、電氣化產(chǎn)品等電子機器中，能夠按照操作者想要的操作內(nèi)容，移動該類電子機器上具備的顯示器畫面上的表示物(例如光標或指針等的指示表示、或人物等)。另外，能夠通過操作者給予的預(yù)定操作輸入，來發(fā)揮對應(yīng)該操作輸入的電子機器所被期望的功能。另ー方面,通常當系數(shù)為K、磁導(dǎo)率為μ、線圈匝數(shù)為η、剖面面積為S、磁路長為d時，線圈(卷繞線)等電感器的電感L的以下關(guān)系式成立L = Ku n2S/d
由此關(guān)系式可知，當依存于所謂線圈匝數(shù)及剖面面積的形狀的參數(shù)固定時，通過變化周圍的磁導(dǎo)率及磁路長的至少任何一個，使電感產(chǎn)生變化。以下對利用該電感變化的操作輸入裝置的實施例進行說明。該操作輸入裝置是接受從由Χ、γ、ζ軸確定的正交坐標系的Z軸方向側(cè)輸入的操作者的力的裝置。所謂的Z軸方向是與Z軸平行的方向。操作輸入裝置具有位移部件，通過由于操作輸入的作用引起該位移部件與線圈之間的位置關(guān)系產(chǎn)生變化，從而使該線圈的電感產(chǎn)生變化。操作輸入裝置通過基于按照該電感的大小而變化的預(yù)定信號來檢知因操作者的操作輸入而產(chǎn)生的進行位移的位移部件的動作，從而檢測出該操作輸入。圖I是用于說明操作輸入裝置原理的側(cè)視圖，是用剖視圖來表示操作輸入未作用于操作輸入部6的操作面6b的操作初始狀態(tài)下的操作輸入裝置的結(jié)構(gòu)的一部分的圖。 操作輸入裝置包括線圈2、芯體3、軛11、12、及檢測部160。以下，對各部分進行說明。線圈2是將線材(導(dǎo)線)纏繞成圓筒形狀的部件。線圈2的形狀優(yōu)選圓筒形狀，但也可以是筒形狀，例如可以是方筒形狀。對線圈2的具體細節(jié)后面將敘述，線圈2輸出基于芯體3的位移量的信號波形。芯體3是通過利用操作輸入的作用而在線圈2的內(nèi)部(即中空部2a內(nèi))沿線圈2的中心軸C的軸線方向位移，使線圈2的電感變化的位移部件。如果線圈2為圓筒形狀，則芯體3優(yōu)選圓柱形狀的磁體，如果線圈2為方筒形狀，則芯體3優(yōu)選方柱形狀的磁體。芯體3設(shè)在操作輸入部6的下表面6a的中央部，與操作輸入部6的位移聯(lián)動而位移。操作輸入部6設(shè)在相對于線圈2操作者的力被輸入進來的一側(cè)，并具有對著線圈2的上端面2b的下表面6a、及操作者的力可直接或間接作用的操作面6b。通過操作者的力作用于操作面6b，操作輸入部6通過使線圈2的中空部2a內(nèi)的芯體3的位置變化，使線圈2的電感變化。芯體3及操作輸入部6，以芯體3的下端3a與線圈2的上端面2b之間的位置關(guān)系可在中心軸C的軸線方向上彈性地位移的方式，由支撐部件5a、5b支撐。支撐部件5a、5b例如可以是彈簧部件，也可以是橡膠部件，也可以是海綿部件，還可以是填充有空氣或油的罐子(cylinder)。例如，通過采用彈簧部件，可以謀求輕量化及構(gòu)造的單純化，通過采用橡膠部件，可以謀求絕緣性。另外，支撐部件5a、5b也可以是具有粘性的粘性部件。軛11、12是配置在線圈2的下端面2c側(cè)的板狀的磁體。軛11、12以在與芯體3的下端3a相對的位置上形成開口部4的方式，在與中心軸C的軸線方向成直角的方向上互相分離配置。換言之，開口部4在軛11與軛12之間的分離部分，以與線圈2的中空部2a連通的方式形成。開口部4的Z軸方向的中心軸優(yōu)選與中心軸C 一致。另外，軛11、12可以是相對磁導(dǎo)率大于I的材料。例如，相對磁導(dǎo)率最好是I. 001以上，具體優(yōu)選鋼板(相對磁導(dǎo)率5000)等。檢測部160是通過電氣檢測出線圈2的電感變化，而輸出基于芯體3連續(xù)變化的模擬位移量(換言之，操作輸入部6的位移量(操作輸入量))的檢測信號的檢測單元。檢測部160可以由實際安裝在未圖示的基板上的檢測電路構(gòu)成。例如，檢測部160檢測出與線圈2的電感變化等價地變化的物理量，將該物理量的檢測值作為與芯體3的位移量等價的值輸出。另外，檢測部160也可以通過檢測出與線圈2的電感變化等價地變化的物理量來算出線圈2的電感，將該電感的算出值作為與芯體3的位移量等價的值輸出。另外，檢測部160也可以由該物理量的檢測值或該電感的算出值來計算芯體3的位移量，將該位移量的計算值輸出。具體來說，檢測部160可以通過向線圈2供應(yīng)脈沖信號，使線圈2產(chǎn)生與線圈2的電感大小對應(yīng)變化的信號波形，根據(jù)該信號波形電氣檢測出線圈2的電感變化。例如，隨著線圈2的中空部2a內(nèi)的芯體3的向下方的位移量増加，線圈2周邊的磁導(dǎo)率也増加，并且線圈2的電感也増加。隨著線圈2的電感增加，因脈沖信號的供應(yīng)而在線圈2兩端產(chǎn)生的脈沖電壓波形的振幅也變大。因此，利用將該振幅作為與線圈2的電感變化等價地變化的物理量，檢測部160能夠通過檢測出該振 幅，從而將該振幅的檢測值作為與芯體3的位移量等價的值來輸出。另外，檢測部160還能夠由該振幅的檢測值來算出線圈2的電感，并將該電感的算出值作為與芯體3的位移量等價的值來輸出。另外，隨著線圈2的電感增加，因脈沖信號的供應(yīng)而在線圈2中流動的脈沖電流波形的傾斜也變得和緩。因此，利用將該傾斜作為與線圈2的電感變化等價地變化的物理量，檢測部160能夠通過檢測出該傾斜，從而將該傾斜的檢測值作為與芯體3的位移量等價的值來輸出。另外，檢測部160還能夠由該傾斜的檢測值來算出線圈2的電感，并將該電感的算出值作為與芯體3的位移量等價的值來輸出。這樣，圖I的結(jié)構(gòu)是，配置在線圈2的下端面2c側(cè)的下軛，具有在相對于中心軸C成直角的方向上互相分離的軛11及軛12，以形成與芯體3的下端3a相對的開ロ部4。由此結(jié)構(gòu)，由于可通過開ロ部4來抑制芯體3與下軛11、12之間的磁短路，因此能夠提高相對于操作輸入部6及芯體3的位移量而變化的線圈2的電感的直線性。例如，當在配置在線圈2的下端面2c側(cè)的下軛上未設(shè)置開ロ部4的情況下，當芯體3與下軛之間的間隔為零或非常接近零吋，由于變成磁短路狀態(tài)，因此線圈2的電感急劇増加。其結(jié)果是，在操作輸入部6及芯體3的行程量處于大的范圍內(nèi)，相對于行程量的線圈2的電感的直線性格外地惡化。相對于此，當如圖I所示在下軛上設(shè)置開ロ部4的情況下，即便芯體3與下軛之間的間隔為零或非常接近零，也能夠抑制線圈2電感的急劇增加。其結(jié)果是，在操作輸入部6及芯體3的全部行程范圍內(nèi)，相對于行程量的線圈2的電感的直線性能夠得到改善。由此，不論操作者進行任何微妙的操作使操作輸入部6的行程量達到ー定的増加率，還是能夠防止在行程量到達最大值跟前的附近處，由預(yù)定的檢測部錯誤檢測出行程量急劇增加。作為預(yù)定的檢測部，例如可以舉出檢測部160或接受來自檢測部160的輸出信號的其他電子機器。其結(jié)果是，能夠提高操作者的操作感。這里，在使線圈2的電感直線性提高、或使自感的檢測靈敏度提高這點上，開ロ部4優(yōu)選被形成為芯體3可插入的大小。例如，在使線圈2的電感直線性提高、或使電感的檢測靈敏度提高這點上，開ロ部4的正面寬度d2(即，在相對于中心軸C成直角方向上的寬度)優(yōu)選為大于等于芯體3的外徑dl小于等于線圈2的外徑d4。例如，如圖所示，正面寬度d2可以是大于等于芯體3的外徑dl小于等于線圈2的內(nèi)徑d3。另外，正面寬度d2也可以是大于等于線圈2的內(nèi)徑d3小于等于線圈2的外徑d4。需要說明的是，即使開ロ部4被形成為芯體3可插入的大小，芯體3也可以不是芯體3的下端3a的位置移動到被插入到開ロ部4為止的結(jié)構(gòu)。由于正面寬度d2為大于等于外徑dl，即使芯體3位移到下軛11、12的位置芯體3也不會與下軛11、12接觸，因此能夠拓寬線圈2電感直線變化的行程范圍。另外，通過將正面寬度d2設(shè)成小于等于外徑d4(更優(yōu)選小于等于內(nèi)徑d3)，從而利用增加下軛11、12的部分使線圈2電感的絕對值增加，因此能夠提高操作輸入部6及芯體3的行程量的檢測靈敏度。dl d4可以是在與中心軸C的軸線方向成直角方向上的各部分的最大尺寸。當芯體3是不同于圓柱形狀的其他形狀時，dl可以是在與中心軸C成直角的方向上的芯體3的最大外形尺寸。當線圈2是不同于圓筒形狀的其他形狀時，d3可以是在與中心軸C成直角的方向上的線圈2的最大內(nèi)側(cè)尺寸，d4可以是在與中心軸C成直角的方向 上的線圈2的最大外側(cè)尺寸。接著，對本發(fā)明的操作輸入裝置的更加詳細的具體例子進行說明。圖2是為操作輸入裝置一個實施方式的線圈組100的立體圖。圖2(a)是從上方角度的立體圖，圖2(b)是從下方角度的立體圖。圖3是線圈組100的全體圖。圖4是圖3的A-A的剖視圖。需要說明的是，在各圖中省略了相當于圖I的芯體3的部件。線圈組100包括在筒部33的外周上纏繞有線圈2的線圈架(bobbin) 30、及在線圈架30的下凸緣32上互相分離安裝的軛20A、20B。線圈架30由圓筒形狀的筒部33、設(shè)在筒部33上端的上凸緣31、及設(shè)在筒部33下端的下凸緣32構(gòu)成。在下凸緣32的下表面上，突出形成有線圈架30的位置確定銷(pin) 34。未圖示的芯體通過在筒部33內(nèi)沿筒部33的軸方向位移，使線圈2的電感變化。線圈架30的材質(zhì)優(yōu)選不會因焊接等熔化的耐熱性高的樹脂，但也可以是陶瓷。通過使用線圈架30,使得沒有必要使用自熔接(self welding)線來作為構(gòu)成線圈2的線材。自熔接線的情況下，需要利用熱或酒精蒸發(fā)使線材熔接的卷線工序，但如果使用線圈架30，因為無需將線圈自身熔接并固化，因此能夠消減用于制作線圈的工序及成本。另外，與將線圈直接組裝到軛或基板上的結(jié)構(gòu)相比，通過使用線圈架30，能夠提高耐沖擊性。另外，在將線圈直接組裝到軛上的結(jié)構(gòu)中，有時軛的厚度必須比在強度、磁性上要求的厚度還要厚。然而，通過使用線圈架30，由于耐沖擊性得到提高，因此能夠使軛薄化、并能夠消減成本。軛20A、20B以從相對于線圈2的中心軸成直角的方向，將線圈架30的下凸緣32從其兩側(cè)夾入的方式安裝在線圈架30上。軛20A由覆蓋下凸緣32的下表面32a的下表面部27、覆蓋下凸緣32的側(cè)面32b的側(cè)面部25、及覆蓋下凸緣32的上表面32c的上表面部21構(gòu)成為U字形狀。對于軛20B也是同樣。通過設(shè)置軛20A的上表面部21及軛20B的上表面部22，能夠提高軛20A、20B與線圈架30之間的結(jié)合強度。另外，軛20A的下表面部27及側(cè)面部25、以及軛20B的下表面部28及側(cè)面部26，起到線圈架30的基板實際安裝用的焊接端子部的功能。如圖5所示，線圈架30在下表面部27、28被焊接到基板I的表面。另外，通過在側(cè)面部25、26上沾濕焊錫40，能夠使其可濕潤性提高。因此，能夠使線圈架30的向基板I的表面實際安裝(SMT)變得容易，使利用回流爐而進行的焊接成為可能。在向基板易于表面實際安裝這點上，軛20A、20B可以是可焊接的磁體。另外，為了將板狀部件彎曲成型為U字形狀，優(yōu)選沖壓加工性良好的材質(zhì)。例如，可以是實施了焊鍍或鍍錫等的鋼板，也可以是在具有防銹性的不銹鋼的馬丁散鐵(martensite)系材料上實施了鍍鎳的材料。軛20A與軛20B為互相電氣非連接的部件。因此，能夠?qū)榫€圈2 —側(cè)端部的第I線圈端與軛20A電氣連接，并將為線圈2的另一側(cè)端部的第2線圈端與軛20B電氣連接。換言之，軛20A與軛20B并不僅具有文字意義上的軛的功能，還具有線圈架30的基板實際安裝用的焊接端子的功能、及線圈2的線圈端的連接端子的功能。由此，由于將各功能匯集于一種部件上，因此能夠為部件消減做出貢獻。例如，如圖2、3所示，為了使線圈2的線圈端與軛20A、20B容易地連接，可以分別在軛20A、20B上設(shè)置捆扎端子23、24，以能夠?qū)⒕€圈端捆扎后進行焊接或熔接。線圈2的弟I線圈端2d擁扎在設(shè)在輒20A上的擁扎端子23上，線圈2的弟2線圈端2e擁扎在設(shè)在軛20B上的捆扎端子24上。捆扎端子23是從軛20A的側(cè)面部25沿與線圈2的中心軸平 行的方向延伸的先導(dǎo)(lead)體。對于捆扎端子24也是同樣。另外，由于是將線圈架30、與安裝在線圈架30上的軛20A、20B、與線圈端被捆扎在軛20A、20B的捆扎端子23、24上的線圈2組合的結(jié)構(gòu)，因此與不使用線圈架而是將線圈直接組裝到軛或基板上的以往的結(jié)構(gòu)相比，線圈組100易于制造及修理。例如，在該以往的結(jié)構(gòu)的情況下，需要將線圈粘結(jié)在軛上后將該線圈的線圈端與基板連接。因此，在制造上線圈端與基板之間的連接工序難以操作，另外當在連接工序等工序中發(fā)生不良時，在修理時必須將線圈與軛之間的粘結(jié)剝除。然而，如果是上述線圈組的結(jié)構(gòu)，在制造上向基板的組裝性也很容易，在修理上能夠容易地將線圈從軛的捆扎端子或線圈架上拆下。另外，軛20A的下表面部27與軛20B的下表面部28，以形成對著未圖示的芯體的下端的圓形的開口部4的方式，形成有圓弧形狀的部分，該圓弧形狀的部分在與線圈2的中心軸成直角的方向上互相分離配置。換言之，開口部4在其分離部分以與線圈架30的筒部33連通的方式形成。下表面部27及下表面部28位于線圈2的下端面?zhèn)?。圖6A是表不相對于芯體向下方的實際行程量的線圈2電感的圖表。圖6B是表不相對于芯體向下方的實際行程量的線圈2電感變化率的圖表。圖6B的電感變化率是表示在圖6A中將最大行程量2mm時的電感設(shè)為100時的，各行程量中電感的比例。如圖6A、6B所明確地表示可知，具有開口部4的情況與無開口部的情況相比，相對于行程量的線圈2的電感的直線性得到提高。圖7是為操作輸入裝置的一個實施方式的操作檢測裝置200的分解立體圖。圖8是在按鍵70未被付與操作輸入的初始狀態(tài)下的操作檢測裝置200的剖視圖。操作檢測裝置200包括基板1，該基板I具有配置有多個線圈組100 (本結(jié)構(gòu)的情況下為4個線圈組100A、100BU00CU00D)的配置面?；錓是具有與XY平面平行的配置面的基底部?；錓例如可以是樹脂制的基板，具體來說可以是FR-4基板。4個線圈組100A-100D沿將到原點O距離相等的點連接構(gòu)成的虛擬圓的圓周方向排列，該原點O為三維正交坐標系的基準點。在易于計算操作者力的矢量這點上，線圈組100A等優(yōu)選沿該圓周方向等間距地配置。當各線圈組相互為相同特性時，鄰接的兩個線圈的重心之間的距離可相等。各線圈組在x(+)、x(_)、Y(+)、Y (-)4個方向的X、Y各軸上每隔90°配置。Χ(-)方向為在XY平面上相對于Χ(+)方向成180°相反朝向的方向，Υ(-)方向為在XY平面上相對于Y(+)方向成180°相反朝向的方向。操作檢測裝置200，具有作為配置在各線圈組上側(cè)(B卩，與按鍵70的基板I的相對面?zhèn)?電感增加部件的上軛60及芯體61 64。按鍵70通過與盒80的開ロ部81之間的嵌接，在X方向及Y方向上被支撐，并在Z方向上以可移動的方式被支撐。按鍵70的凸緣71，在通過線圈狀的復(fù)位彈簧(returnspring)而向Z軸方向被付與初始荷重的狀態(tài)下，與盒80的上側(cè)內(nèi)表面抵接。復(fù)位彈簧55其一端與按鍵70的下表面中央部抵接，另一端與設(shè)置在基板I的上表面上的中心支撐橡膠50的凸緣上表面抵接。復(fù)位彈簧55貫通出設(shè)在上軛60的中央部上的孔，該上軛60設(shè)置在按鍵70的下表面。中心支撐橡膠50被設(shè)置為插入到復(fù)位彈簧55的中空部中。在按鍵70的下表面中央部上沿Z軸方向形成的突起部72，貫穿復(fù)位彈簧55的中空部，并由在中心支撐橡膠50的中央部上沿Z軸方向形成的貫穿孔51支撐。上軛60是由磁體(例如鋼板、鐵素體(ferrite))成型，與按鍵70伴隨著相同的動作的板狀軛材料。在上軛60的下表面上，沿以XY平面的原點為中心的圓周方向，設(shè)有將上軛60進行沖緣(burring)加工而形成的芯體61 64。芯體61 64可與上軛60為相同部件，也可以是與上軛60不同的磁性部件。芯體61 64是與上軛60及按鍵70伴隨著 相同的動作，被構(gòu)成為在配置在芯體61 64下方的4個線圈組100A等的內(nèi)部沿Z軸方向位移的突起部。芯體及線圈最少可具有2個，也可以具有3個、4個、4個以上。通過構(gòu)成上軛60及芯體61 64，電感的變化更易于被檢測出，操作檢測裝置的作為制品的特性及性能得到提聞。另外，按鍵70可以由樹脂構(gòu)成，也可以由磁性材料(例如塑料磁體(plasticmagnet))構(gòu)成。由此，按鍵70可兼作上軛60及芯體61 64來使用。另外，即使省略上軛60，在按鍵70上只配設(shè)芯體61 64，仍可通過檢測出電感的變化來檢測按鍵70的動作。圖9是在付與了使按鍵70向線圈組100側(cè)傾斜的操作輸入的傾動(tilting)狀態(tài)下的操作檢測裝置200的剖視圖。通過按鍵70以凸緣71和/或基板I為支點傾斜運動，上軛60及芯體63接近線圈組100C，芯體63進入線圈組100C的線圈架的筒部內(nèi)。通過向線圈組100C的接近及向線圈架的筒部內(nèi)的進入，包圍線圈組100C的周邊的磁導(dǎo)率上升，線圈組100C的自感增加。向其他方向傾斜時也可做同樣的考慮。因此，通過對4個線圈組的各個線圈的電感進行評價，能夠檢測出按鍵70的傾倒方向及傾倒量。圖10是在付與了使按鍵70沿Z軸方向平行移動的操作輸入的按下狀態(tài)下的操作檢測裝置200的剖視圖。如圖10所示，通過按鍵70全體由于其中央部被按壓而沿Z軸方向下降，上軛60及芯體61 64都接近線圈組，芯體61 64都進入線圈組的線圈架的筒部內(nèi)。通過都向線圈組的接近及都向線圈架的筒部內(nèi)的進入，所有包圍線圈組的線圈的周邊的磁導(dǎo)率都上升，所有線圈組的線圈的自感均増加。由于在按鍵70全體沿Z方向下降時，所有線圈的電感整體上大致相等地上升，因此通過對各線圈的電感進行評價，能夠檢測出按鍵70沿Z軸方向被按入及該按入量。各線圈組具有對著芯體61 64下端(在圖8 10中示出了下端61a、63a)的開ロ部4 (參見圖3)。開ロ部4被形成芯體61 64可插入的大小。通過形成有開ロ部4，能夠抑制芯體61 64與下表面部27、28(參見圖3)之間的磁短路。因此，能夠提高相對于與按鍵70聯(lián)動的芯體61 64的位移量而變化的線圈組100A 100D的各個線圈自感的
直線性。圖14是與上述實施方式不同的操作輸入裝置300的立體分解圖。圖15A是操作輸入未作用于按鍵110的操作初始狀態(tài)下的操作輸入裝置300的正視剖視圖。圖15B是由于操作輸入的作用致使按鍵110向一側(cè)傾斜的狀態(tài)下的操作輸入裝置300的正視剖視圖。在圖15B中，指向按鍵110的外緣部111的箭頭表示作用于外緣部111的操作輸入的方向。操作輸入裝置300包括按鍵110、盒120、上軛130、傳感器165、及復(fù)位彈簧140。按鍵110是由操作輸入的作用而傾倒的操作部。按鍵110是例如通過利用直接或間接地作用于按鍵110的上側(cè)的操作面的操作輸入而被按入，從而相對于XY平面向任意方向傾倒的方向鍵。按鍵110相對于通過按鍵110中央部的中心軸Cl傾倒。在操作輸入未作用于按鍵110的狀態(tài)下，中心軸Cl與Z軸平行。外緣部111是按鍵110的操作面的邊緣部。按鍵110的操作面可以是如圖示一樣的圓盤部形狀，也可以是橢圓形狀、十字形狀、多邊形等其他形狀。盒120是具有上表面的外殼，在該上表面上形成有開口部121。按鍵110的操作面可以以中心軸Cl與開口部121的軸線保持一致的方式，設(shè)置在相對于開口部121操作輸入被輸入進來的一側(cè)(圖中的上側(cè))。另外，按鍵Iio可以以中心軸Cl與開口部121的內(nèi)緣121a之間的距離d2比中心軸Cl與外緣部111之間的距離dl短的方式，相對于開口部121配置。開口部121例如在盒120的上表面上形成為筒形狀。開口部121的形狀可以是圓筒形狀，也可以是方筒形狀。上軛130及傳感器165是配置在盒120的內(nèi)側(cè)空間中、對按鍵110的傾倒進行檢測的檢測部。上軛130是與按鍵110的傾倒聯(lián)動傾倒的第I傾倒檢測部。傳感器165是相對上軛130配置的第2傾倒檢測部。傳感器165具有多個線圈(操作輸入裝置300的情況為 4 個線圈 161、162、163、164)。復(fù)位彈簧140是以能夠使按鍵110以開口部121的上軛130側(cè)的開口周圍部124為支點傾倒的方式，對按鍵110向從開口部121相對于盒120突出的方向施力的彈性部件。開口周圍部124是盒120的內(nèi)側(cè)上表面上的環(huán)狀部分。另外，所謂的從開口部121相對于盒120突出的方向，在圖示的情況中相當于抵抗操作輸入的向上的Z方向。復(fù)位彈簧140例如是對按鍵110經(jīng)常付與彈力的螺旋彈簧，該彈力使按鍵110回歸到操作輸入未作用于按鍵110狀態(tài)下的初始位置。因此，具有這樣結(jié)構(gòu)的操作輸入裝置300中，按鍵110的傾倒支點位于較外緣部111更靠中心軸Cl的位置。因此，與操作部的傾倒支點位于操作部外側(cè)的結(jié)構(gòu)相比，能夠易于減小使按鍵110傾倒到預(yù)定角度所需的按入量。由此，例如對按鍵110的傾倒方向的檢測進行確定所需的行程長，可短于還需要對按鍵110的精確的行程長本身進行檢測的情況。因此，與操作部的傾倒支點位于操作部的外側(cè)的結(jié)構(gòu)相比，能夠容易地減小用于對按鍵傾倒方向的檢測進行確定的多余的Z方向的行程長。其結(jié)果是，例如能夠提高使按鍵110傾倒時的操作性，并能夠減低操作輸入裝置的Z方向上的高度。接著，對操作輸入裝置300的結(jié)構(gòu)進行更具體地說明。
按鍵110，具有作為延伸通過開口部121的軸部的操作軸112。操作軸112可以是以操作軸112的軸線與中心軸Cl保持一致的方式，從按鍵110的操作面的下側(cè)中央部延伸的支柱部。操作軸112與按鍵110的動作成一體地聯(lián)動，向與按鍵110的傾倒方向相同的方向傾倒。操作軸112可以如圖所示是按鍵110的一個部分，也可以是與按鍵110不同的部件。由于操作軸112與按鍵110的傾倒聯(lián)動地傾倒，因此優(yōu)選操作軸112的側(cè)面與盒120的內(nèi)緣121a之間預(yù)先具有間隙。操作軸112的形狀可以是圓筒形狀，也可以是方筒形狀。上軛130是在操作軸112上安裝成凸緣狀、在按鍵110的傾倒檢測中使用的板狀部件。上軛130可以直接安裝在操作軸112上，也可以通過預(yù)定的部件安裝在操作軸112上。上軛130可以安裝在操作軸112的頂端部113上，也可以安裝在按鍵110的下側(cè)中央部與頂端部113之間的中間部上。上軛130與操作軸112的動作成一體地聯(lián)動，向與操作軸112的傾倒方向(S卩，鍵110的傾倒方向)相同的方向傾倒。上軛130的外形可以是圖示的四邊形等多邊形，也可以是圓形。傳感器165在按鍵110的傾倒檢測中使用。傳感器165例如是以按鍵110的Z方向上的按入量為檢測對象的元件，是對檢測電路197輸出基于按鍵110的Z方向的按入量而變化的模擬信號波形的元件。檢測電路197例如具有對從傳感器165輸出的模擬信號波形進行檢測的AD轉(zhuǎn)換器，將由AD轉(zhuǎn)換器從模擬信號波形取得的數(shù)據(jù)，作為對應(yīng)于按鍵110的按入量的檢測數(shù)據(jù)，向控制電路198供應(yīng)。檢測電路197和/或控制電路198，可以實際安裝在實際安裝有傳感器165的基板180上，也可以實際安裝在與基板180連接的別的基板上?；?80可以是可撓性印刷基板(FPC)，可以是FR-4基板，可以是陶瓷基板，還可以是其他形態(tài)的基板。傳感器165例如可以是輸出基于傳感器165與上軛130之間的位置關(guān)系而變化的模擬信號波形的輸出元件。傳感器165如果是這樣的元件，則能夠通過以使傳感器165與上軛130之間的距離按照按鍵110的按入量而產(chǎn)生變化的方式設(shè)置傳感器165，來非接觸地測定按鍵110的按入量。傳感器165例如可以具有基于按鍵110的按入量而使自感產(chǎn)生變化的線圈，以能夠非接觸地測定按鍵110的按入量。這時，傳感器165將線圈的自感變化作為按鍵110的按入量來感知。例如，通過將線圈固定在對著上軛130的位置上，由于通過按鍵110的按入量使線圈周圍的磁導(dǎo)率產(chǎn)生變化，因此能夠容易地使線圈的自感產(chǎn)生變化。檢測電路197通過從由傳感器165輸出的模擬信號波形,檢測出與傳感器165的線圈的自感變化等價變化的物理量，從而將該物理量的檢測值作為與按鍵110的按入量對應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)向控制電路198供給。檢測電路197例如通過向傳感器165的線圈供給脈沖信號，使從傳感器165輸出的模擬信號模型產(chǎn)生與線圈的自感變化等價變化的物理量。操作輸入裝置300的情況中，4個線圈組161、162、163、164沿將與原點O距離相等的點連接而成的虛擬圓的圓周方向等間距排列。原點O為三維正交坐標系的基準點。這樣，通過用在互不相同位置配置的多個線圈來測定按鍵110的按入量，從而能夠檢測出因操作輸入而產(chǎn)生的按鍵110的按入的位置(換言之，按鍵110的傾倒方向)。圖示的情況中，各線圈在夾在X軸與Y軸之間的XY平面內(nèi)的斜45°的4個方向上，沿圓周方向每隔90°配置。另外，各線圈也可以在X、Y軸上每隔90°配置?？刂齐娐?98是向主機發(fā)送控制信號的控制部，該控制信號用于使顯示器畫面上的目標在對應(yīng)于由傳感器165及檢測電路197檢測出的按鍵110的按入位置的方向上移動?？刂齐娐?98例如具有微型計算機，該微型計算機包括中央處理裝置(CPU)。復(fù)位彈簧140以開ロ周圍部124為傾倒支點將按鍵110及上軛130以可傾倒的方式支撐，該開ロ周圍部124處于其與中心軸Cl之間的距離短于中心軸Cl與外緣部111之間、的距離的位置上。在操作輸入未作用于按鍵Iio的狀態(tài)下，按鍵110及上軛130以相對于操作軸112成凸緣狀突出的上軛130與開口周圍部124接觸的方式由復(fù)位彈簧140支撐。復(fù)位彈簧140的上端部與上軛130的下表面中央部接觸，復(fù)位彈簧140的下端部穿過基板180中央部的孔與下軛170的上表面中央部接觸。下軛170是提高線圈161、162、163、164的自感絕對值的板狀部件。標簽(label) 190是設(shè)置在下軛170的下表面、使操作輸入裝置300粘結(jié)在被安裝面上的片材。另外，軛可以是相對磁導(dǎo)率大于I的材料,相對磁導(dǎo)率最好是I. 001以上。具體可列舉出鐵、鐵合金(鋼等)的軟磁體。鐵的相對磁導(dǎo)率為5000。軛例如可以由鋼板來成型。 另外，盒120在對著上軛130的上表面的位置上，具有上軛130傾倒時的逃避部123。通過逃避部123，能夠使傾倒的上軛130不會與盒120的內(nèi)側(cè)上表面碰撞。逃避部123例如將盒120內(nèi)側(cè)上表面中的開口周圍側(cè)124的外側(cè)部分削薄而形成。另外，操作輸入裝置300具有作為對按鍵110的可動范圍進行限制的停止器的硬停止(hard stop)部 122。硬停止部122是在對著外緣部111的位置上配置的，對按鍵110的傾倒進行限制的傾倒阻止部。硬停止部122是在盒120的上表面上形成的凸狀的環(huán)狀部分。硬停止部122通過按鍵110在外緣部111的正下方與硬停止部122接觸之后，限制按鍵110不向比該接觸位置更下方位移，來確定按鍵110的傾倒動作的終點。利用該硬停止部122，由于在按鍵110滿行程時的按鍵110及盒120等的彎曲被抑制，因此能夠減輕作用于構(gòu)成操作輸入裝置的各部件上的應(yīng)力。其結(jié)果是，能夠提高操作輸入裝置的強度，并能夠減輕因部件變形而產(chǎn)生的行程誤差。另外，能夠減輕360°方向的行程長的偏差。另外，操作輸入裝置300具有作為對按鍵110的可動范圍進行限制的阻擋部的轉(zhuǎn)動阻止部150。轉(zhuǎn)動阻止部150是對按鍵110及上軛130繞中心軸Cl的轉(zhuǎn)動進行限制的部件。轉(zhuǎn)動阻止部150固定在對著操作軸的頂端部113的位置上。轉(zhuǎn)動阻止部150可以如圖所示固定在下軛170上，也可以固定在基板180上。在轉(zhuǎn)動阻止部150與操作軸112的頂端部113之間，在X、Y、Z各個方向上預(yù)先設(shè)有間隙，以使按鍵110及上軛130易于以開口周圍部124為支點傾倒。轉(zhuǎn)動阻止部150可以像硬停止部122那樣，起到確定按鍵110的傾倒動作終點的硬停止部的功能。轉(zhuǎn)動阻止部150為了對按鍵110及上軛130繞中心軸Cl的轉(zhuǎn)動進行限制，具有與操作軸112的頂端部113可嵌接的承受部151。在按鍵110及上軛130的轉(zhuǎn)動未由承受部151限制的狀態(tài)下，可以在承受部151與頂端部113之間在Χ、Υ、Ζ各方向上具有間隙，以使按鍵110及上軛130易于以開口周圍部124為支點傾倒。上軛130是由磁體(例如鋼板、鐵素體(ferrite))成型、與按鍵110伴隨著相同動作的板狀軛材料。在上軛130的下表面沿以XY平面的原點為中心的圓周方向，設(shè)有多個切割起出部133，該切割起出部133通過對上軛130進行切割起出彎曲加工而形成。切割起出部133是對以在上軛130的板面上形成的切割孔135為輪廓的懸臂形狀部，通過在沒有切割孔135的根部136處進行彎曲加工而成型的芯體。4個切割起出部133是被構(gòu)成為伴隨著與上軛130及按鍵110相同的動作、并在切割起出部133下方設(shè)置的4個線圈161 164的內(nèi)部沿Z軸方向位移的突起部。通過構(gòu)成上軛130及切割起出部133，從而易于檢測出電感的變化，操作輸入裝置作為制品的特性及性能得到提高。下軛170位于線圈161 164的下端面165c側(cè)。下軛170具有作為與4個切割起出部133的下端133a相對的開ロ部的4個貫穿孔171。貫穿孔171被形成為切割起出部133可插入且不接觸的大小。通過形成貫穿孔171，能夠抑制下軛170 (除了貫穿孔171之外的部分)與切割起出部133之間的磁短路。因此，能夠提高相對于與按鍵110聯(lián)動的切割起出部133的位移量而變化的線圈161 164的自感的直線性。如圖15B所示，即使上軛130傾斜到可傾斜的最大角度，在切割起出部133的側(cè)面134與貫穿孔171的側(cè)面172之間，也被構(gòu)成為存在磁通量Φ穿過的縫隙。由此，能夠提高線圈161 164的自感的直線性。貫穿孔171可以以側(cè)面172與切割起出部133的側(cè)面134成平行的方式，形成為半圓或半橢圓形狀(參見圖14)。由此，能夠進ー步提高線圈161 164的自感的直線性。另外，切割起出部133以根部136相對于切割孔135位于上軛130的邊緣部137側(cè) 的方式形成。圖中，根部136相對于切割孔135位于邊緣部137的角落側(cè)。換言之，切割孔135以將比上軛130的中央部138位移更大的邊緣部137的部分留作根部136的方式形成。由此，能夠使對線圈161 164的自感變化進行檢測的靈敏度增加。在使對線圈161 164的自感變化進行檢測的靈敏度增加這點上，切割孔135最好以切割起出部133各自的根部136與各線圈的環(huán)狀的上端面165b相対的方式形成。以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了說明，但是，本發(fā)明并不限定于上述具體實施例，只要不脫離權(quán)利要求書的范圍，也可對上述實施例加以各種變形、改良及置換。另外，還可以考慮通過組合上述多個實施例的各自一部分而構(gòu)成的其他實施例。例如，如圖11、圖12所示，可以考慮在基板I上以被各線圈組的線圈架30的筒部33圍繞的方式設(shè)置點擊式彈簧(click spring) 90的結(jié)構(gòu)。這時，如圖3、圖11、圖12所示，最好在線圈架30的筒部33的基板I側(cè)的下端邊緣部上，設(shè)置通過將點擊式彈簧90的邊緣部夾在基板I之間而將點擊式彈簧90固定的階差35。通過設(shè)置階差35，能夠刪去通過覆蓋點擊式彈簧的上表面而固定點擊式彈簧的貼膜等固定用膜。其結(jié)果是，能夠消減部件個數(shù)、簡化組裝。圖11是在未付與操作輸入的初始狀態(tài)下的，增加了點擊式彈簧90的操作檢測裝置200的擴大剖視圖。圖12是在付與了使按鍵70向線圈100C側(cè)傾斜的操作輸入的傾動狀態(tài)下的，增加了點擊式彈簧90的操作檢測裝置200的擴大剖視圖。芯體61 64的Z軸方向的長度設(shè)為，在按鍵70傾動狀態(tài)下點擊式彈簧可按到底的(即，點擊式彈簧可進行點擊動作的)長度。另外，芯體61 64的頂端部(即，與點擊式彈簧的抵接部)上可設(shè)有橡膠等弾性體。由此，能夠緩和點擊時的觸感。另外，可在該頂端部設(shè)置樹脂材料。由此，能夠減輕因與點擊式彈簧接觸而產(chǎn)生的摩擦。如圖12所示，當按鍵70傾動時，上軛60與芯體63 —起向下方移動，在其下方配設(shè)的線圈組100C的線圈的電感增加。接著，繼續(xù)進行傾倒動作吋，由于芯體63的頂端與點擊式彈簧90接觸、點擊式彈簧90變形，能夠帶給按鍵70的操作者點擊感。另外，如圖13所示，也可以使捆扎端子23、24向相對于線圈2的中心軸成直角的方向延伸。由此，捆扎端子23、24的位置從線圈架30上離開。因此，在線圈組100的制造エ序上，捆扎裝置的處理自由度得到増加，更易于將線圈2的線材捆扎在捆扎端子23、24上。
另外，本發(fā)明的操作輸入裝置不限于手指，同樣可用手掌進行操作。另外，也可用腳趾或腳掌進行操作。另外，操作者觸摸的面可以是平面、凹面或凸面。本申請以2011年2月10日申請的日本專利申請2011-027918號及2012年I月 24日申請的日本專利申請2012-012488號作為要求優(yōu)先權(quán)的基礎(chǔ)，本申請援引該日本專利申請的全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種操作輸入裝置，該操作輸入裝置為具有 線圈； 芯體，通過由于操作輸入的作用所述芯體在所述線圈的內(nèi)部沿所述線圈的軸方向位移，而使所述線圈的電感變化；以及 軛，該軛被配置在所述線圈的下端面?zhèn)龋? 并且輸出基于所述芯體的位移量的信號的操作輸入裝置， 所述操作輸入裝置的特征在于，所述軛上形成有與所述芯體的下端相對的開口部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的操作輸入裝置，其特征在于，所述開口部被形成為所述芯體可插入的大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的操作輸入裝置，其特征在于，所述軛具有在與所述軸方向成直角的方向上互相分離的第I軛部及第2軛部，以形成所述開口部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的操作輸入裝置，其特征在于，為所述線圈一側(cè)端部的第I線圈端與所述第I軛部電氣連接，為所述線圈另一側(cè)端部的第2線圈端與所述第2軛部電氣連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的操作輸入裝置，其特征在于，所述第I線圈端捆扎在所述第I軛部的第I捆扎端子上，所述第2線圈端捆扎在所述第2軛部的第2捆扎端子上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的操作輸入裝置，其特征在于， 具有線圈架，所述線圈架上纏繞有所述線圈， 所述芯體在所述線圈架的筒部內(nèi)沿所述筒部的軸方向位移。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的操作輸入裝置，其特征在于，所述軛具有所述線圈架實際安裝用的焊接端子部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的操作輸入裝置，其特征在于，所述軛以覆蓋所述線圈架的凸緣的下部及側(cè)部的方式彎曲，以形成所述焊接端子部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的操作輸入裝置，其特征在于，所述軛以覆蓋所述凸緣的上部的方式彎曲。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的操作輸入裝置，其特征在于，固定基板上的點擊式彈簧的階差，形成在所述筒部的所述基板側(cè)的邊緣部。
11.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的操作輸入裝置，其特征在于，所述芯體是形成在板狀軛材料上的突起部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的操作輸入裝置，其特征在于，所述突起部是切割起出部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的操作輸入裝置，其特征在于，所述切割起出部的根部，相對于用于形成所述切割起出部的切割孔，位于所述板狀軛材料的邊緣部側(cè)。
全文摘要
提供一種可提高相對于芯體位移量而變化的電感的直線性的操作輸入裝置。該操作輸入裝置為具有線圈2；通過由于操作輸入的作用在線圈2的中空部2a內(nèi)沿線圈2的軸方向位移，而使線圈2的電感變化的芯體3；以及被配置在線圈2的下端面2c側(cè)的軛，并且輸出基于所述芯體3的位移量的信號的操作輸入裝置，該操作輸入裝置的特征在于，軛具有在相對于軸方向成直角的方向上互相分離的第1軛部11及第2軛部12，以形成與芯體3的下端3a相對的開口部4。
文檔編號G06F3/033GK102637084SQ20121002858
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月10日
發(fā)明者古河憲一, 山田健介 申請人:三美電機株式會社