專利名稱：多向輸入裝置及使用該裝置的電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在手機、信息終端、游戲機及狀態(tài)控制器等各種電子設備的輸入操作中使用的多向輸入裝置及使用該裝置的電子設備。
背景技術：
近年各種電子設備的高功能化和多樣化在進展，除了通過按鈕等操作的功能轉換、通過多向輸入裝置對顯示在LCD等顯示部的菜單進行選擇·決定等、具有多種操作功能的裝置在增加。
用從圖13到圖15說明現(xiàn)有的多向輸入裝置。
圖13是現(xiàn)有多向輸入裝置的剖面圖。絕緣樹脂制操作鈕2上面的操作頭部2A從絕緣樹脂制上殼體1上面的圓形孔1A突出。操作鈕2下面中央突出的支點部2B接觸在上下面形成有多個配線圖形(未圖示)的配線基板3上設置的支承孔3A上。配線基板3的上面以支承孔3A為中心在前后左右安裝了四個按鈕開關4。操作鈕2以支點部2B作為支點可向前后左右傾斜，設置在外周下端的按壓部2C接觸在四個按鈕開關4的操作軸4A上面。
如圖14的平面圖所示，該多向輸入裝置裝在具有LCD等顯示部6和多個按鈕7的電子設備中間部，按鈕開關4電連接在微機8等控制元件上。
例如如圖15所示，當操作鈕2向左側傾斜操作時、左側按鈕開關4的操作軸4A被操作鈕2外周左端的按壓部2C按入，按鈕開關4成導通狀態(tài)。顯示導通狀態(tài)的信號輸入到微機8，微機8識別按鈕開關4中是哪個成導通狀態(tài)。這樣微機8檢測操作鈕2是向前后左右的哪個方向傾斜操作，進行顯示在顯示部6的菜單的選擇。
但上述現(xiàn)有的多向輸入裝置在進一步想檢測多向操作時，需要其方向數(shù)的按鈕開關，增加了結構部件數(shù)，同時只能檢測傾斜方向而不能檢測傾斜的量即傾斜角度。

發(fā)明內容
多向輸入裝置包括操作體，具有下面大致球面狀的按壓部；面狀電阻元件，配置在所述操作體的下方，根據被所述按壓部按壓、上述操作體的傾斜方向和傾斜角度而具有變化的電阻值。該多向輸入裝置以少的部件可連續(xù)檢測操作體的傾斜方向和傾斜角度。


圖1是本發(fā)明實施例1的多向輸入裝置的剖面圖；圖2是實施例1的多向輸入裝置的分解立體圖；圖3是實施例1的多向輸入裝置要部的部件電路圖；圖4是實施例1的多向輸入裝置在按壓操作時的剖面圖；圖5是實施例1的多向輸入裝置在傾斜操作時的剖面圖；圖6是實施例1的多向輸入裝置在傾斜操作時的剖面圖；圖7是實施例1多向輸入裝置的同接觸位置認識方法的概念圖；圖8是實施例1多向輸入裝置的接觸位置認識方法的概念圖；圖9是本發(fā)明實施例2的多向輸入裝置的剖面圖；圖10是實施例2的多向輸入裝置要部的部件電路圖；圖11是實施例2的多向輸入裝置在按壓操作時的剖面圖；圖12是實施例2的其它多向輸入裝置的要部分解立體圖；圖13是現(xiàn)有多向輸入裝置的剖面圖；圖14是使用現(xiàn)有多向輸入裝置的電子設備的平面圖；圖15是現(xiàn)有多向輸入裝置在傾斜操作時的剖面圖。
具體實施的最佳方式下面用附圖1～附圖12說明本發(fā)明的實施例。對與現(xiàn)有技術的項中已說明的結構是相同結構的部分附以相同符號而把詳細說明簡化。
(實施例1)圖1是本發(fā)明實施例1的多向輸入裝置的剖面圖，圖2是其分解立體圖。絕緣樹脂制的操作體13上面的操作頭部13A從絕緣樹脂制的上殼體11上面的圓形孔11A突出。操作體13的下面設有大致球面狀的按壓部13B。放置在配線基板12上的電阻元件15配置在按壓部13B的下方并空開規(guī)定的間隔。電阻元件15包括上基板15A，設置在上部、是聚對苯二酸乙二醇脂等的有彈性的膠片狀；兩個電極15B、15C，設置在上基板15A下面的左右兩端；上部電阻層15D，是把碳精等分散在樹脂內在電極15B與電極15C間印刷形成的；下基板15I，是聚對苯二酸乙二醇脂等有彈性的膠片狀；兩個電極15G、15H，設置在下基板上面的前后兩端；下部電阻層15F，在電極15G與電極15H間印刷形成、與上部電阻層15D同樣材質；隔板15E，上下面涂布有粘接劑。用隔板15E把上基板15A與下基板15I貼合、使上部電阻層15D與下部電阻層15F按設置的規(guī)定間隙相對。通過操作體13的彈性薄壁部13C與操作頭部13A和按壓部13B形成一體的外周部13D放置在上下面形成有多個配線圖形(未圖示)的配線基板12上。按壓部13B與電阻元件15的上基板15A間設有規(guī)定的間隙。
如圖14所示，該多向輸入裝置裝在具有LCD等顯示部6和多個按鈕7的電子設備上。如圖3電子設備的部件電路圖所示，電阻元件15的電極15B、15C、15G、15H經由晶體管等的集成電路模擬開關23連接在由微機21等形成的控制裝置上。
相對的電極15B與電極15C間的電阻值及電極15G與電極15H間的電阻值都設定在10KΩ左右。
微機21上設有檢測對操作體13按壓操作開始的插入輸入端子31和讀入檢測其按壓部位用的模擬電壓的A/D輸入端子32，各個端子共同連接在模擬開關24上，同時在與電源間連接著2MΩ左右的電阻33。
下面說明該電子設備多向輸入裝置的輸入操作。
首先在對操作體13的按壓操作沒有的狀態(tài)下，微機21控制模擬開關23使上部電阻層15D的電極15C連接于地線、使上部電阻層15D的電極15B、下部電阻層15F的電極15G、電極15H成為斷開狀態(tài)，同時控制模擬開關24使電極15H連接在插入輸入端子31上、使電極15C成為斷開狀態(tài)。
接著例如如圖4的剖面圖所示，當用手指等按壓操作操作頭部13A時，由于大致球面狀的按壓部13B的中央部按壓上基板15A，所以上基板15A下面的上部電阻層15D中央部與相向的下部電阻層15F中央部接觸。這樣如圖3所示，電流從電源經由電阻33流向地線的電極15C，所以微機21插入輸入端子31的電位從電源電位變化為地線電位，微機21識別到對操作體13的按壓操作已經開始。
接著如圖5的剖面圖所示，當用手指等把操作體13的操作頭部13A上面向左側傾斜時，操作體13從向下方按下的狀態(tài)以按壓部13B中央的按壓部位為支點向左側滾動，對電阻元件15的按壓部位從按壓部13B的中央向左側移動。
如圖6的剖面圖所示，當進一步向左側傾斜時操作體13以按壓部13B的按壓部位為支點進一步向左側滾動，對電阻元件15的按壓部位進一步向左側移動。
同樣地，把操作體13向右側傾斜操作時或向前后方向傾斜操作時，根據其傾斜方向及滾動的角度操作體13對電阻元件15的按壓部位也在移動變化。
即操作體13以大致球面狀的按壓部13B為支點滾動、隨左右前后的傾斜方向及其滾動的傾斜角度不同對電阻元件15的按壓部位也不同。即對應于360°全方位的傾斜方向和傾斜角度、操作體13按壓電阻元件15的特定部位。
在進行上述的操作體13傾斜操作時，微機21控制模擬開關23使上部電阻層15D的電極15B連接在電源上、使電流從電極15B流向地線的電極15C，把電極15C的電壓值從A/D輸入端子32讀入。這時如圖7概念圖所示，微機21從讀入的電壓值Vy識別到按壓部13B的按壓部位P點的位置在電極15B與電極15C間的直線A上。
接著微機21控制模擬開關23斷開上部電阻層15D的電極15B和電極15C，把下部電阻層15F的電極15G連接在電源上、把電極15H連接在地線上。這樣電流在下部電阻層15F的電極15G與電極15H端子間流動。微機21控制模擬開關24把電極15H連接在A/D輸入端子32上、將電極15H的電壓值Vx從A/D輸入端子32讀入。這時如圖8概念圖所示，微機21根據讀入的電壓值Vx識別到P點的位置在電極15G與電極15H間的直線B上。
微機21根據這些結果判定直線A與直線B的交點P點的位置在被按壓操作。且微機21通過演算處理該P點位置的數(shù)據來識別操作體13的傾斜方向和傾斜角度。
通過這種多向輸入裝置的操作，顯示在電子設備顯示部22上的菜單根據操作方向變化，顯示出的游標和指針移動。
而且例如操作體13按規(guī)定的傾斜角度傾斜時，微機21使顯示出的游標和指針緩慢移動，在增大操作體13傾斜時也可使它們快速移動。即該電子設備也可隨操作體13傾斜角度的不同使顯示的游標和指針的移動速度產生變化。
在操作體13下面大致球面狀的按壓部13B與電阻元件15間設置了規(guī)定的間隙，操作體13可傾斜操作也可按壓操作。微機21通過該按壓操作時的電阻值可識別操作體13的操作開始。
進而，該電子設備當在傾斜操作進行的菜單選擇外，在選擇狀態(tài)進行按壓操作時也可決定選擇的菜單。
該多向輸入裝置在電阻元件上連接了控制裝置、通過電阻元件15的電阻值檢測操作體的傾斜方向和傾斜角度。這樣通過多向的操作及能檢測其方向和角度和操作負載可容易實現(xiàn)便于使用的電子設備。
(實施例2)在與實施例1結構相同結構的部分附以相同的符號而把詳細說明簡化。
圖9是本發(fā)明實施例2的多向輸入裝置的剖面圖。操作體53在下面具有合成橡膠等彈性體的大致球面狀的按壓部。即它相當于實施例1中操作體13下面的按壓部13B由彈性體構成的情況。
圖10是使用多向輸入裝置的電子設備的部件電路圖。電阻63設置在上部電阻層15D的電極15B與電源之間，其電阻值設定在1KΩ左右。A/D輸入端子64讀入電極15B的模擬電壓。除上述之外與實施例1相同。
如圖11的剖面圖所示，當用手指等按壓操作操作頭部53A時，大致球面狀的按壓部53B的中央部按壓上基板15A，所以上基板15A下方部分的上部電阻層15D中央部與相對的下部電阻層15F中央部接觸。這樣與實施例1同樣地微機51識別對操作體53的按壓操作開始了，使電流從電極15B流向地線的電極15C，把電極15C的電壓值從A/D輸入端子32讀入。
當加強按壓操作操作體53時，由于按壓部53B是彈性體，所以操作體53與上基板15A的接觸面積變大。從而由上部電阻層15D和下部電阻層15F構成的電阻值減小，流經電阻63的電流增加，A/D輸入端子64的電壓值減少。于是微機51通過識別A/D輸入端子64的電壓變化值檢測對操作體53的操作負載。
使用對操作體53的操作負載進行檢測的功能，例如在使用該多向輸入裝置的電子設備的顯示部先顯示出地圖，微機51根據A/D輸入端子64的電壓變化值即操作負載能使顯示的地圖放大或縮小。
以上說明的電阻元件15中，在上部電阻層15D的左右兩端具有兩個電極15B、15C的上基板15A與在下部電阻層15F的前后兩端具有兩個電極15G、15H的下基板15I相對。如圖12的要部分解立體圖所示，電阻元件15具有在下基板40I上面形成的電阻層40D的前后左右設置的四個電極40B、40C、40G、40H，即使上基板40A下面的導電層40F相對也能實施本發(fā)明。
這時通過操作體53的操作，上基板40A下面的導電層40F接觸在下基板40I上面的電阻層40D上，根據前后電極40B、40C間的電阻值和左右電極40G、40H間的電阻值的關系可檢測大致球面狀按壓部的按壓位置。
根據以上的本發(fā)明能得到這樣有利的效果，即可得到能以部件數(shù)少的結構檢測多傾斜方向及傾斜角度的多向輸入裝置及使用該裝置的電子設備。
產業(yè)上利用的可能性根據本發(fā)明可得到能以少的部件檢測連續(xù)的傾斜方向及并能檢測傾斜角度的多向輸入裝置及使用該裝置的電子設備。
權利要求
1.一種多向輸入裝置，其中，包括操作體，其具有下面大致呈球面狀的按壓部；面狀電阻元件，其配置在所述操作體的下方，被所述按壓部按壓，導出根據上述操作體的傾斜方向和傾斜角度而變化的電阻值。
2.如權利要求1所述的多向輸入裝置，其中，在所述按壓部與所述電阻元件間設置有規(guī)定的間隙。
3.如權利要求1所述的多向輸入裝置，其中，所述按壓部由彈性體構成。
4.如權利要求1所述的多向輸入裝置，其中，所述電阻元件包括第一電阻層；第二電阻層，其與所述第一電阻層相對并空開間隔，被所述按壓部按壓與所述第一電阻層接觸，根據所述按壓部按壓的部位、接觸的部位改變。
5.如權利要求4所述的多向輸入裝置，其中，所述電阻元件還包括連接在所述第一電阻層上的相對的兩個第一電極；連接在所述第二電阻層上的相對的兩個第二電極，以與所述兩個第一電極的相對方向不同的方向相對。
6.一種電子設備，其中，包括權利要求1所述的多向輸入裝置；和控制裝置，其根據所述電阻元件的所述電阻值檢測所述操作體的所述傾斜方向和所述傾斜角度。
7.一種電子設備，其中，包括權利要求5所述的多向輸入裝置；控制裝置，連接在所述第一和第二電極上，檢測、比較在所述兩個第一電極間施加電壓得到的對應電阻值的輸出電壓值，與在所述兩個第二電極間施加電壓得到的對應電阻值的輸出電壓值。
全文摘要
一種多向輸入裝置，通過操作體的傾斜操作該操作體下面的大致球面狀的按壓部按壓電阻元件，根據該按壓部位的電阻值檢測操作體的傾斜方向和傾斜角度。這樣該輸入裝置就能以360°全方位地多向操作，同時對應于其傾斜方向和傾斜角度、大致球面狀的按壓部對電阻元件的按壓部位被特定。因此該多向輸入裝置能以少的部件檢測連續(xù)的傾斜方向并能檢測傾斜角度。
文檔編號H01H13/52GK1465004SQ02802481
公開日2003年12月31日 申請日期2002年7月3日 優(yōu)先權日2001年7月23日
發(fā)明者井上浩人, 山本保 申請人:松下電器產業(yè)株式會社