CN1393024A - 多方向输入装置及采用该多方向输入装置的电子设备 - Google Patents

Abstract

在本发明的多方向输入装置中，若将弹性驱动体13倾斜，则弹性按压部13B按下柔性绝缘基板15的上表面，使柔性绝缘基板15的下表面的圆环形上部电阻层16和与之相对的下部导电层17的一部分接触。在这种状态下，运算装置(未图示)根据来自上部电阻层16及下部导电层17的引出部的信息，识别弹性驱动体13的倾斜方向及倾斜角度。

Description

多方向输入装置及采用该多方向输入装置的电子设备

技术领域

本发明涉及移动电话、信息终端、游戏机及遥控器等各种电子设备输入操作使用的多方向输入装置及采用该多方向输入装置的电子设备。

背景技术

作为以往的这种多方向输入装置，已经有采用日本专利特开平10-125180号公报所述的多方向操作开关。参照图27～29说明上述多方向操作开关的结构与动作。

图27为上述多方向操作开关的剖面图，图28为该多方向操作开关的分解立体图。在该图中，绝缘树脂制的箱形外壳1在中心位置装有弹性金属薄片制的拱形动触点2。在箱形外壳1的内部底面，在端部设置互相导通的4个外侧静触点3，在外侧静触点3的内侧，设置各自独立的多个(在图示情况下为4个)内侧静触点4(4A～4D)，等间隔地配置这多个内侧静触点并且配置在与拱形动触点2的中心相距等距离的位置上。在外侧静触点3上放置拱形动触点2的外周边缘部。与各静触点导通的输出端(未图示)引出到外面，箱形外壳1的上表面开口部分用盖板5覆盖。操作体6由轴6A及在其下端一体形成的凸缘6B构成。轴6A从盖板5的中心通孔5A穿出，在前端安装旋钮8。凸缘6B与外壳1的内壁1A相嵌并且装在外壳1内，以使其不旋转，但能够倾斜。与前述4个内侧静触点4分别对应的凸缘6B下表面的4个压下体7(7A-7D，但是7D未图示)与拱形动触点2的上表面接触，通过这样凸缘6B的上表面与盖板5的背面压紧，操作体6保持垂直竖立位置。

在这样构成的多方向开关中，若如图29的剖面图中的箭头所示，将旋钮8的左侧上表面向下方按下，则操作体6从图27所示的垂直竖立位置以凸缘6B的右侧上表面为支点向左侧倾斜，压下体7A将拱形动触点2压下并使部分弹性反转，使拱形动触点2与下体7A对应的内侧静触点4A接触，将外侧静触点3与内侧静触点4A之间短路，并处于ON(导通)状态，将该电信号通过输出端向外部输出。若除去施加在旋钮8的压下力时，则利用拱形动触点2的弹性恢复力，操作体6恢复到原来的垂直竖立位置，在外侧静触点3与内侧静触点4A之间也恢复到OFF(截止)状态。

在使用该多方向操作开关的多方向输入装置中，微型计算机等运算装置根据告知外侧静触点3与4个内侧静触点4的哪一个导通的上述电信号而来识别操作体6的倾斜方向，发出表示操作体6的倾斜方向即输入方向的信号。

在上述以往的多方向操作开关中，能够输入的方向的数即输入方向的分辨率，由拱形动触点2部分弹性反转后能够接触的内侧静触点4的个数来决定。对于近年来小型化的电子设备能够使用的大小，为了使得多方向操作开关进行稳定动作，很难使内侧静触点4的个数多于4。因而，考虑到相邻两个内侧静触点为ON状态时，认为其输入方向是其中间方向，这样能够输入的方向个数最多能够为8个。

发明内容

本发明是为解决上述以往的问题，其目的在于提供具有近年来小型化的电子设备能够使用的大小、而且能够输入的方向数量多即输入方向的分辨率高的多方向输入装置及采用该多方向输入装置的电子设备。

本发明的多方向输入装置具有输入用电子部件。

输入用电子部件具有：在秉性绝缘基板的下表面形成的规定宽度圆环形、具有分别与内周及外周的整个圆周导通的2个引出部的上部电阻层；与上部电阻层隔开规定的绝缘间隔相对、配置在平面基板上形成圆环状的有规定引出部的下部导电体层；以及放置在秉性绝缘基板上的弹性驱动体，弹性驱动体在下表面具有相对于上部电阻层的背面隔开规定间隔相对的圆片状弹性按压部，在上表面具有与上盖圆孔配合的能够转动球状体及球状体中央的驱动用把手，若弹性驱动体倾斜，则弹性按压部使柔性绝缘基板的一部分向下方弯曲，使倾斜方向的上部电阻层与下部导体层部分接触。

在这样的状态下，弹性驱动体的倾斜方向及倾斜角度能够根据上部电阻层与下部导体层的引出部的信息以高分辨率进行识别。本发明的多方向输入装置，除了能够提高弹性驱动体倾斜方向即输入方向的分辨率，由于还能够根据弹性驱动体的倾斜角度来区别输入方向，因此具有非常高的分辨率。

附图说明

图1为本发明第1实施例的多方向输入装置主要部分剖面图。

图2为同上的分解立体图。

图3为同上说明构成的示意图。

图4为同上说明弹性驱动体在倾斜时的动作的主要部分剖面图。

图5为同上说明弹性驱动作倾斜方向识别方法的示意图。

图6为同上说明弹性驱动体在进一步倾斜时的动作的主要部分剖面图。

图7为同上的其它构成的示意图。

图8为同上在主要部分剖面图中的上部电阻层与下部电阻层之间具有导通板。

图9为说明图8的弹性驱动作在倾斜时的动作的主要部分剖面图。

图10为同上在主要部分剖面图对弹性驱动体安装操作旋钮。

图11为说明图10的弹性驱动体在倾斜时的动作的主要部分剖面图。

图12为说明图11的弹性驱动体在进一步倾斜时的动作的主要部分剖面图。

图13为同上的其它构成的分解立体图。

图14为本发明第2实施例的多方向输入装置分解立体图。

图15为同上说明弹性驱动体倾斜方向识别方法的示意图。

图16为本发明第3实施例的多方向输入装置分解立体图。

图17为本发明第4实施例的多方向输入装置主要部分剖面图。

图18为同的分解立体图。

图19为同上说明弹性驱动体在倾斜时的动作的主要部分剖面图。

图20为同上说明压下弹性驱动体时的动作的主要部分剖面图。

图21为本发明第5实施例的多方向输入装置主要部分剖面图。

图22为同上的分解立体图。

图23为同上说明构成的示意图。

图24为同上说明弹性驱动体在倾斜时的动作的主要部分剖面图。

图25为同上说明弹性驱动体倾斜方向识别方法的示意图。

图26为同上说明弹性驱动体在进一步倾斜时的动作的主要部分剖面图。

图27为以往的多方向输入装置使用的多方向操作开关的剖面图。

图28为同上的分解立体图。

图29为同上的操作体倾斜状态的剖面图。

具体实施方式

下表面参照附图说明本发明的实施例。

(第1实施例)

图1为采用本发明第1实施例的多方向输入装置的电子设备主要部分剖面图，图2为该多方向输入装置部分的分解立体图，图3为说明该多方向输入装置构成的示意图。

在该图中，上盖11的上表面是操作面。弹性驱动体13的球状体13F嵌入上壳体中心圆孔11A，弹性驱动体13的驱动用把手19从圆孔11A突出，在平面布线基板12的上部隔着垫片14A，相隔规定的绝缘间隔设置柔性绝缘基板15。如图2所示，在柔性绝缘基板15的下表面印刷形成具有规定宽度的圆环形上部电阻层16。上部电阻层16具有一样的电阻率。上部电阻层16的引出部16A及16B分别在上部电阻层16的整个内周及整个外周与上部电阻层16导通。在布线基板12上与上部电阻层16相对的位置，印刷形成具有与上部电阻层16近似相同直径与宽度的圆形下部电阻层17。下部电阻层17具有比上部电阻层16的电阻率小的、相同的电阻率。下部电阻层17的3个引出部17A、17B及17C，位于近似将下部电阻层17三等分的位置。

如图3所示，上部电阻层16的2个引出部16A及16B和下部电阻层17的3个引出部17A、17B及17C，分别通过布线部分与运算装置18例如安装在该电子设备安装上的微型计算机(下表面称为微机18)连接。在柔性绝缘基板15的上部放置弹性驱动体13，由弹性薄壁圆筒部13A及中心突起部13E所支撑的圆片状弹性按压部13B与上部电阻层16的背面隔开规定间隔相对。弹性按压部13B是外周端部为尖形肩部13C的圆片状，其外径比上部电阻层16的宽度中间部分的直径要大，而比外径要小。在比上部电阻层16的内径略靠内侧，具有从弹性压下部分13B的表面向下方突出的圆形肩部13D，在中心部分具有更向下方突出的中心突起部13E，弹性驱动体13的下表面形成三级同心圆片状。这样，弹性驱动体13的上部形成覆盖弹性按压部13B的整个表面的球状体13F，与作为上盖的上壳体11的圆孔11A系合，并且在其中心设置圆柱形的驱动用把手19。另外，在柔性绝缘基板15的上部电阻层16及布线基板12的下部电阻层17的内侧部分还配置刚体垫片14B。对于采用本实施例的多方向输入装置的电子设备，其多方向输入装置部分如上所述这样构成。

下表面说明对上述构成的多方向输入装置进行输入操作时的动作。

若从图1所示的通常状态，以图4中说明动作状态的主要部分剖面图中的箭头所示，将弹性驱动体13的驱动用把手19的前端向斜下方按下，则弹性驱动体13以中心突起部13E为支点，球状体13F沿上壳体11的圆孔11A的边缘转动，弹性薄壁圆筒部13A产生弹性变形，同时向所希望的方向倾斜所希望的角度。通过这样，倾斜方向的弹性按压部13B向下方移动，其外周端部的尖形肩部13C按压柔性绝缘基板15，使其部分向下方弯曲，使其下表面的上部电阻层16的一部分作为接触点20，与下部电阻层17部分接触。在这种状态下，圆形肩部13D的外周也与垫片14B上的柔性绝缘基板15接触，为了弹性驱动体13倾斜而施加在驱动用把手19上的按压力，在该位置增大。图5为说明在该状态下的识别方法的示意图，在该图中，首先作为第1识别条件，是利用微机18，将下部电阻层17的引出部17A接地(0伏)，对引出部17B加上直流电压(例如5伏)，使引出部17C处于开路状态，这时读出上部电阻层16的引出部16A(或16B)输出的电压，与预先存储的数据进行对照及运算，通过这样得到接触点20的位置是在引出部17A与18B之间的与引出部17C相反一侧的点21A、还是与引出部17C同一侧的21B的所谓第1数据。然后，作为第2识别条件，将引出部17B接地(0伏)，对引出部17C加上规定的直流电压(例如5伏)，使引出部17A处于开路状态，这时读出引出部16A(或16B)输出的电压，与预先存储的数据进行对照及运算，通过这样得到接触点20的位置是在引出部17B与17C之间的与引出部17A相反一侧的点21C、还是与引出部17A同一侧的点21A的所谓第2数据。然后，在微机18中比较第1数据与第2数据，确认倾斜方向是一致的点21A所倾斜的方向，并发出该信号。

另外，在上述图4及图5所示的状态中，作为与上述不同的识别条件，是利用微机18，对于上部电阻层16的内外周引出部16A及16B，将外周的引出部16B接地(0伏)，对内周的引出部16A加上直流电压，读出下部电阻层17的一个引出部(例如最靠近接触点20的引出部17B)输出的电压，与预先存储的数据进行对照及运算，通过这样得到弹性按压部13B来按压柔性绝缘基板15的按压力即弹性驱动体13的倾斜角度数据。然后，从图4所示状态，再更用力按压驱动用把手19的前端，通过这样弹性驱动体13倾斜更大，下表面弹性变形，弹性按压部13B按压柔性绝缘基板15的部分的面积增大，图6的主要部分剖面图所示的就是这种状态。如该图所示，弹性驱动体13的弹性按压部13B按压柔性绝缘基板15的部分的面积，从弹性按压部13B的外周端部的尖形肩部13C向中心方向增大，上部电阻层16与下部电阻层17接触的部分的面积，也从最初接触的接触点20向中心方向扩大。

在这种状态下，与上述相同，利用微机18，对于上部电阻层16的内外周引出部16A及16B，将外周的引出部16B接地(0伏)，对内周的引出部16A加上直流电压，读出下部电阻层17的一个引出部(17B)输出的电压，与预先存储的数据进行对照及运算，通过这样得到弹性按压部13B用力按压柔性绝缘基板15的按压力即弹性驱动体13更大倾斜的角度数据。这样与上述情况相比，由于包含接触点20的接触部分的面积增大，即仅由于电阻率大的上部电阻层16与电阻率小的下部电阻层17接触的面积增大，因而下部电阻层17的一个引出部(17B)输出的电压上升，所得到的数据值与弹性驱动体13的更大倾斜的角度相对应。

另外，在用力按压该驱动用把手19的前端使弹性驱动体13更进一步倾斜时，弹性驱动体13由于上表面的球状体13F与上壳体11的圆孔11A配合，因此在横向无偏移，另外上部电阻层16与下部电阻层17接触的部分的面积虽然沿圆弧方向也扩大，但由于上部电阻层16的电阻率比下部电阻层17的电阻率要大，因此若接触点20位于扩大的圆弧形的近似中心，则对于下部电阻层17的一个引出部(例如17B)输出的电压，该接触面积沿圆弧方向扩大所产生的影响很小。

另外，在上述弹性驱动体13的倾斜角度识别方法中，是将上述电阻层16的外周引出部16B接地(0伏)，对内周引出部16A加上直流电压，其理由是由于随着弹性驱动体13的倾斜角度增大，上部电阻层16与下部电阻层17的部分接触的面积从上部电阻层16的外周一侧向内周一侧增大，因此通过上述那样加上直流电压，能够减小倾斜角度小以及两者接触不稳定状态下的输出电压，对去掉不稳定区域、在稳定时的大的输出电压进行测量及运算处理，从而能够识别弹性驱动体13的倾斜角度。

这些数据的取得及运算处理，由于是在输出电压达到规定电压以上时进行，同时高速反复进行，因此能够正确识别。在如上所述进行输入操作后，若去掉加在驱动用把手19前端的按压力，则弹性驱动体13利用自身的弹性复原力，其弹性薄壁圆筒部13A恢复为原来的形状，通过这样返回到图1的初始状态，柔性绝缘基板15恢复为原来的平面状，上部电阻层16与下部电阻层17返回到相对的状态。

在上述说明中，说明的是布线基板12上印刷形成的下部电阻层17，以近似等角度间隔设置3处引出部17A、17B及17C的情况，下表面说明如图7示意图所示的在下部电阻层22以近似等角度间隔设置4个引出部22A、22B、22C及22D的情况下的输入操作。将弹性驱动体13的驱动用把手19的前端向斜下方按压，使上部电阻层16的一部分接触点23与下部电阻层22部分接触，这部分动作与上述情况相同。

然后，在图7中，首先作为第1识别条件，是利用微机24，使下部电阻层22的引出部22A及22C处于开路状态，将引出部22B接地(0伏)，对引出部22D加上直流电压，这时读取上部电阻层16的引出部16A(或16B)输出的电压并进行运算，通过这样得到接触点23的X坐标作为第1数据。接着，作为第2识别条件，是使引出部22B及22D处于开路状态，将引出部22C接地，对引出部22A加上直流电压，读取上部电阻层16的引出部16A(或16B)输出的电压并进行运算，通过这样得到接触点23的Y坐标作为第2数据。然后，在微机24中，将第1数据与第2数据组合得到的接触点X及Y坐标，可识别倾斜方向，并发出该信号。若是这样构成的多方向输入装置，则通过进行比较简单的运算处理，能够以高分辨率进行识别，实现多方向的输入。

如上所述，本实施形态的多方向输入装置，由于将在多方向输入用电子部件的弹性驱动体13倾斜时，根据多种识别条件下得到的多个数据即各引出部的输出电压，识别将弹性驱动体13倾斜的方向及倾斜的角度，因此除了以高分辨率能够在多个方向输入的倾斜方向，还能够根据倾斜角度在几个方向输入，所以若将两者组合起来，能够实现可非常多方向输入即输入方向的分辨率非常高的多方向输入装置及采用该多方向输入装置的电子设备。

另外，在上述说明中，说明的是柔性绝缘基板15下表面的上部电阻层16与布线基板12上的下部电阻层17在通常状态下夹住垫片14A隔着规定间隔而相对的情况，但也可以如图8的多方向输入装置主要部分剖面图所示，在两者之间夹入导通板25而构成，该导通板25是由通过在厚度方向上按压使按压位置的上下之间导通的压敏导电体构成的平板形导通板，并被夹在上部电阻层16与下部电阻层17之间及其周围。在该多方向输入装置的上部电阻层16及下部电阻层17的内侧部分配置刚性垫片14B等的构造以及其它部分的构成与上述情况相同。

然后，如图9的主要部分剖面图中箭头所示，若将该多方向输入装置中弹性驱动体13的驱动用把手19的前端向斜下方按压，则弹性驱动体13倾斜，根据多个检测条件下得到的上部电阻层16及下部电阻层17的各引出部的输出电压，能够识别弹性操作体13的倾斜方向及倾斜角度，这一点与上述情况相同。由于这一构造使用了这样的导通板25，因此能够在上部电阻层16与下部电阻层17之间可靠地确保规定的绝缘间隔，同时无论上部电阻层16背面的按压位置在哪里，按压位置的上下之间都导通，所以夹住它的上部电阻层16、下部电阻层17及弹性驱动体13的弹性按压部13B的直径及宽度减小，能够实现小型的多方向输入装置。

另外，在上述说明中，说明的是弹性驱动体13与驱动用把手19一体设置的情况，但图10所示的是将它们分开设置，该图是表示在弹性驱动体26的上部安装操作旋钮27的多方向输入装置主要部分剖面图。即弹性驱动体26在下表面具有利用外周的弹性薄壁圆周部分26A及中心突出部分26E支撑的圆片状弹性压下部分26B，使其与上部电阻层16的背面的柔性绝缘基板15隔开规定的间隔相对，这一点与上述情况相同，但是在平板状上表面26C的中央具有柱状体26D，操作旋钮27与该柱状体26D连接固定。该操作旋钮27由刚性材料制成。下表面的中心孔27A如上所述，与弹性驱动体26的柱状体26D连接，同时其周围的下表面是与弹性驱动体26的弹性压下部分26B具有近似相同外径的圆板部分，其中间平板部分27B与弹性驱动体26的平板状上表面26C接触，而从规定半径位置的拐角处27C至外周端部渐渐翘起。然后，操作旋钮27上部的球状体27D与外壳11的通孔11A的边缘接触，同时在中间上部设置圆柱形的驱动用把手28。

下表面说明对上述构成的多方向输入装置进行输入操作时的动作，如图11的主要部分剖面图中的箭头所示，若将该多方向输入装置操作旋钮27的驱动用把手28的前端向斜下方按下，则操作旋钮27的球状体27D沿上壳体11的圆孔11A的边缘转动并倾斜，通过柱状体26D使弹性驱动体26的弹性薄壁圆筒部26A产生弹性变形，同时以中心突起部26E为支点，将弹性驱动体26向所希望的方向倾斜所希望的角度。通过这样，倾斜方向下表面的弹性按压部26B外周端部的尖形肩部26F按压柔性绝缘基板15，使其部分向下方弯曲，使其下表面的上部电阻层16的一部分作为接触点20，与下部电阻层17部分接触，再根据在多种条件下得到的上部电阻层16 及下部电阻层17的各引出部的输出电压，能够识别操作旋钮27的倾斜方向及倾斜角度，这与上述情况相同。

然后，在该弹性驱动体26倾斜时，将该平板状上表面26C向下方按下，将弹性按压部26B的外周端部的尖形肩部26F按压柔性绝缘基板15，是操作旋钮27下表面规定半径位置的角度27C，而外周部分仍然翘起，不按压弹性驱动体26的平板状上表面26C。

另外，若从图11所示的位置更进一步用力按下驱动用把手28的前端，则操作旋钮27及弹性驱动体26更大倾斜，弹性驱动体26的平板状上表面26C及其下表面产生弹性变形，在操作旋钮27下表面的规定半径位置的拐角处27C的下方，从弹性按压部26B的外周部分向中心方向按压缩进，弹性按压部26B按压柔性绝缘基板15的部分的面积增大，图12的主要部分剖面图表示这种情况。

如该图所示，弹性驱动体26的弹性按压部26B按压柔性绝缘基板15的部分的面积，从弹性按压部26B的外周端部向中心方向增大，上部电阻层16与下部电阻层17接触的部分的面积，从最初接触的接触点20向中心方向扩张，这与上述情况相同。由于这种构成使用了这样的由刚体材料制成的操作旋钮27，在将操作旋钮27的前端向斜下方按下时，弹性驱动体26按压柔性绝缘基板15，能够确实使上部电阻层16与下部电阻层17部分接触的面积从弹性按压部26B的外周端部向中心方向增大，同时容易改变操作旋钮27的颜色或显示操作内容。

再有，在上述说明中，多方向输入用电子元器件的下部电阻层17是形成在电子设备的布线基板12上印刷，与其相对的上部电阻层16是印刷形成在多方向输入用电子元器件的柔性绝缘基板15的下表面，但图13所示的电子设备多方向输入装置部分的分解立体图，表示上部电阻层16也形成在重叠设置在电子设备布线基板12上的柔性布线基板29的下表面的情况。利用这样的构造，采用多方向输入装置的整个电子设备的构成零部件个数及组装工时较少，从上部电阻层16的引出部也能够容易地进行布线，能够构成采用廉价多方向输入装置的电子设备。

(第2实施例)

图14为采用本发明第2实施例的多方向输入装置的电子设备的多方向输入装置部分的分解立体图。图15为说明上述动作状态的识别方法的示意图。

如该图所示，本实施形态的多方向输入装置是在前述实施形态1的装置中，电子设备的布线基板30上印刷形成的下部导电体层由将圆环状电阻层一分为二并隔有规定间隔的第1电阻层31及第2电阻层32构成，在各端部具有引出部31A和31B、以及32A和32B，其它部分的构成与图2所示的实施形态1相同。

下表面说明对该多方向输入装置进行输入操作时的动作，在图14及图15中，若按下驱动用把手19的前端，使弹性驱动体13向所希望的方向倾斜所希望的角度，则倾斜方向下表面的弹性按压部13A的外周端部按压柔性绝缘基板15，使其部分向下方弯曲，使其下表面的上部电阻层16的一部分作为接触点33，与下方的例如第1电阻层31部分接触。该状态下的识别方法，在图15中，首先作为第1识别条件，是在第1电阻层31的端部引出部31A与31B之间，将引出部31A接地(0伏)，对引出部31B加上规定的直流电压(例如5伏)，利用引出部31A与接触点33之间的电阻值，在上述电阻层16的引出部16A(或16B)输出与接触位置对应的电压，传递给微型计算机等运算装置34(下表面称为微机34)。

然后，作为第2识别条件，以短周期进行切换，在第2电阻层32端部的引出部32A与32B之间加上规定的直流电压，由于上部电阻层16与第2电阻层32不接触，因此在上部电阻层16的引出部16A也没有电压输出。同样，若将弹性驱动体13向与上述相反的方向倾斜，则上部电阻层16与第2电阻层32部分接触，在其引出部32A与32B之间加上规定的直流电压时，在上部电阻层16的引出部16A(或16B)输出电压。这样，对按下驱动用把手19、与弹性驱动体13的倾斜方向对应的作为下部导电体层的第1电阻层31或第2电阻层32加上直流电压，由于仅仅在这时能够从上部电阻层16取出输出电压，因此利用微机34对加上直流电压的引出部位置及输出电压进行处理，通过这样能够识别倾斜方向，另外，利用微机34识别弹性驱动体13倾斜的角度的方法，由于与实施形态1的情况相同，因此省略其说明。

如上所述，本实施形态的多方向输入装置是能够通过简单的处理以高分辨率识别弹性驱动体13的倾斜方向的多方向输入装置，并且实现采用该多方向输入装置的电子设备。

(第3实施例)

图16为采用本发明第3实施例的多方向输入装置的电子设备的多方向输入装置部分的分解立体图。

如该图所示，本实施形态的多方向输入装置是在前述实施形态1的装置中，在电子设备的布线基板35上印刷形成的下部导电体层36，是将圆环形导电体层按规定的角度方向分割而形成，分割的各个导电体层36A、36B、…分别具有引出部37A、37B、…，各引出部37A、37B、…分别与微型计算机等的运算装置(图16中未表示，下表面称为微机)连接。另外，其它部分的构成与图2所示的实施形态1的装置相同。

下表面说明对该多方向输入装置进行输入操作时的动作，若将驱动用把手19的前端，使弹性驱动体13倾斜，则倾斜方向下表面的弹性按压部13B(图16中未图示)的外周端部按下柔性绝缘基板15，使其部分方向下方弯曲，使其下表面的上部电阻层16的一部分与下方的下部导电体层36的例如导电体层36A接触。由于导电体层36A的方向预先存储在微机中，因此弹性驱动体13的倾斜方向即使用微机不作特别处理，也容易识别。另外，利用微机识别弹性驱动体13倾斜的角度量的方法，由于与实施形态1的情况相同，因此省略其说明。

如上所述，本实施形态的多方向输入装置中，所微机的连接数仅仅必须是规定的方向数，即使不进行特别的处理，也能够实现以规定的分辨率、高精度识别弹性驱动体13倾斜方向的多方向输入装置。

(第4实施例)

图17为采用发明第4实施例的多方向输入装置的电子设备主要部分剖面图，图18为该多方向输入装置部分的分解立体图。

如该图所示，本实施形态的多方向输入装置，是对前述实施形态1的装置附加利用将弹性驱动体13的驱动用把手19向下方按压而动作的自恢复型按压开关38。按压开关38的构成，是在弹性驱动体13的驱动用把手19下方的柔性绝缘基板39的上表面，利用印刷等形成由外侧触点40A与中央触点40B构成的开关静触点40，在其上部用柔性粘胶带42粘住用弹性金属薄片制的圆拱形状的动触点41，以使得其外周下端部放在外侧触点40A上并且中央的拱形部分41A的下表面与中央触点40B隔开规定的间隔相对放置，动触点41的拱形部分41A的上表面与弹性驱动体13的下表面中心的中心突起部13E相对。然后，在柔性绝缘基板39的下表面印刷形成圆环形的上部电阻层16，在布线基板12上印刷形成与之相对的下部电阻层17，同时在它们的内侧部分即柔性绝缘基板39的开关静触点40的下表面配置刚体的垫片14B，其它部分的构成与图1及图2所示的实施形态1的装置相同。

图19的主要部分剖面图是说明对上述构成的该多方向输入装置将弹性驱动体13倾斜进行输入操作时的动作，如该图箭头所示，将驱动用把手19向斜下方按压，使弹性驱动体13倾斜，按下倾斜方向下表面的柔性绝缘基板39，使其部分向下方弯曲，使上部电阻层16的一部分与下部电阻层17部分接触，这样的动作情况以及这时的弹性驱动体13的倾斜方向及倾斜角度的识别方法，由于与实施形态1相同，因此省略其说明。另外，设定圆拱形的动触点41的弹性反弹力，使得在该动作时，按压开关38不动作。

下表面参照图20的剖面图说明按下弹性驱动体13使按压开关38动作时的状态，如该图箭头所示，若从图17的状态将驱动用把手19向下方按下，则弹性驱动体13的弹性薄壁圆筒部13A在整个圆周产生弹性变形，球状体13F离开上壳体11，整个中间部分向下方移动，下表面中心的中心突起部13E隔着粘贴带42，将动触点41的拱形部分41的上表面向下方按下。按下的动触点41的拱形部分41A随着按下的适当程度，产生弹性反转，拱形部分41A的下表面与中心触点40B接触，则外侧触点40A与中心触点40B之间即静触点40处于短路状态。然后，若去掉加在驱动用把手19的按压力，则弹性驱动体13利用自身的弹性恢复力，弹性薄壁圆筒部13A恢复至原来的形状，通过这样恢复到图17的状态，按压开关38的动触点41的拱形部分41A也利用其弹性恢复力从反转状态恢复到原来的圆拱形状，开关静触点40的外侧触点40A与中心触点40B之间也恢复到断开状态。另外，设定弹性驱动体13下表面的弹性按压部13B及中心突起部13E的尺寸，使得该按压开关38动作时，弹性驱动体13下表面的弹性按压部13B按压柔性绝缘基板39，而上部电阻层16与下部电阻层17不接触。

如上所述，本实施形态的多方向输入装置，通过按压驱动用把手19，能够随着适当程度发出决定对驱动用把手19即弹性驱动体13进行倾斜操作时的方向输入等的其他信号，实现了具有这样功能的多方向输入装置。另外，在上述说明中，说明的是在柔性绝缘基板39的上表面配置按压开关38的情况，但也可以从设置在柔性绝缘基板39与布线基板12之间的垫片14B的中间部分等。

(第5实施例)

本实施例是将形成在布线基板12上的下部导电体层与形成在柔性绝缘基板15上的上部电阻层的各自的功能与前述实施例正好反过来的装置。将下部导电体层与上部电阻层的功能与前述实施例正好反过来的多方向输入装置当然包含在本发明范围内。图21为采用本发明第5实施例的多方向输入装置的电子设备主要部分剖面图，图22为该多方向输入装置部分的分解立体图，图23为说明该多方向输入装置构成的示意图。

在该图中，11为电子设备的上壳体，12为平面状布线基板，上壳体11的上表面为操作面，多方向输入用电子部件的弹性驱动体13的球状体13F与其中央的圆孔11A配合，同时驱动用把手19突出，在布线基板12的上部隔着垫片14A，隔开规定的绝缘间隔设置柔性绝缘基板15。在该柔性绝缘基板15的下表面印刷形成规定宽度的具有一样电阻率的圆环形上部电阻层116，在其近似等角度间隔的三处设置引出部116A、116B及116C，同时在布线基板12上的与其相对的位置，形成与上部电阻层116近似相同直径及宽度的同样电阻率的圆环形下部电阻层117作为下部导电体层，在其内周及外周分别设置与整个圆周导通的两个引出部117A及11B，若将与该下部电阻层117的内周导通的引出部117A利用通孔引出到布线基板12的背面或下层，则能够形成更乘法的结构，能够适应更小型化而且其输出更高精度化的要求。

然后，如图23所示，下部电阻层117的2个引出部117A及117B、以及上部电阻层116的3个引出部116A、116B及116C，通过各自的布线部分，与运算装置例如该电子设备安装的微型计算机18(下表面称为微机18)连接。

另外，上述弹性驱动体13放置在柔性绝缘基板15的上部，由其周围的弹性薄壁圆筒部13A及中心突起部13E支撑的圆片状弹性压下部分13B与上部电阻层116的背面隔开规定的间隔相对。该弹性压下部分13B是外周端部具有尖端的肩部13C的圆片状，其外径比上部电阻层116的宽度中间部分的直径要大，而比外径要小，同时比上部电阻层116的内径略靠内侧，形成从该面向下方突出的圆形肩部13D，在中心部分形成更向下方突出的中心突起部13E，弹性驱动体13的下表面形成三级同心圆片形状。然后，弹性驱动体13的上部形成覆盖弹性按压部13B的整个上表面的球状体13F，与作为上盖的上壳体11的圆孔11A配合，在其中心设置圆柱形的驱动用把手19。另外，在柔性绝缘基板15的上部电阻层116及布线基板12的下部电阻层117的内侧部分还配置刚体垫片14B。采用本实施形态的多方向输入装置的电子设备，其多方向输入装置部分如上所述构成。

下表面说明对上述构成的多方向输入装置进行输入操作时的动作。若从图21所示的通常状态，按照图24的说明动作状态的主要部分剖面图中箭头所示那样，将弹性驱动体13的驱动用把手19的前端向斜下方按下，则弹性驱动体13以中心突起部13E为支点，球状体13F沿上壳体11的圆孔11A的边缘转动，弹性薄壁圆筒部13A产生弹性变形，同时向所希望的方向倾斜所希望的角度。通过这样，倾斜方向的弹性按压部13B向下方移动，其外周端部的尖形肩部13C按压柔性绝缘基板15，使其部分向下方弯曲，使其下表面的上部电阻层116的一部分与下部电阻层117的接触点20部分接触。在这种状态下，圆形肩部13D的外周也与垫片14B上的柔性绝缘基板15接触，使弹性驱动体13倾斜用的加在驱动用把手19上的按压力在该位置将增大，图25为说明在该状态下的识别方法的示意图，在该图中，利用微机18，首先作为第1识别条件，是将上部电阻层116的引出部116A接地(0伏)，对引出部116B加上直流电压(例如5伏)，使引出部116C处于开路状态，这时读取下部电阻层117的引出部117A(或117B)输出的电压，与预先存储的数据进行对照及运算，通过这样得到上部电阻层部分接触的位置是在引出部116A与116B之间的与引出部116C相反一侧的点21A、还是与引出部116C同一侧的21B的所谓第1数据。

然后，作为第2识别条件，将引出部116B接地(0伏)，对引出部116C加上规定的直流电压(例如5伏)，使引出部116A处于开路状态，这时读取引出部117A(或117B)输出的电压，与预先存储的数据进行对照及运算，通过这样得到上部电阻层分接触的位置是在引出部116B与116C之间的与引出部116A相反一侧的点21C、还是与引出部116A同一侧的点21A的所谓第2数据。然后，在微机18中比较第1数据与第2数据，确认倾斜方向是一致的点21A所倾斜的方向，并发出该信号。下表面，在上述图24及图25所示的状态中，作为与上述不同的识别条件，是利用微机18，对于下部电阻层117的内外周引出部117A及117B，将外周的引出部117B接地(0伏)，对内周的引出部117A加上直流电压，读取上部电阻层116的一个引出部(例如最靠近接触点20的引出部116B)输出的电压，与预先存储的数据进行对照及运算，通过这样得到弹性压下部分13B按压柔性绝缘基板15的按压力即弹性驱动体13的倾斜角度数据。

然后，从图24所示的状态，再更用力按压驱动用把手19的前端，通过这样弹性驱动体13进一步倾斜，下表面产生弹性变形，弹性按压部13B按压柔性绝缘基板15的部分的面积增大，图26的主要部分剖面图表示这种状态。如该图所示，弹性驱动体13的弹性按压部13B按柔性绝缘基板15的部分的面积，从弹性按压部13B的外周端部的尖形肩部13C向中心方向增大，上部电阻层116与下部电阻层117接触的部分的面积，也从最初接触的接触点20向中心方向扩大。

在这种状态下，与上述相同，利用微机18，对下部电阻层117的内外周引出部117A及117B，将外周的引出部117B接地(0伏)，对内周的引出部117A加上直流电压，读出上部电阻层116的一个引出部(116B)输出的电压，与预先存储的数据进行对照及运算，通过这样得到弹性按压部13B用力按压柔性绝缘基板15的按压力即弹性驱动体13更进一步倾斜的角度数据。这样，与上述情况相比，由于包含接触点20的接触部分的面积增大，上部电阻层116的一个引出部(116B)输出的电压上升，所得到的数据值与弹性驱动体13的更大倾斜的角度对应。

另外，在上述弹性驱动体13的倾斜角度识别方法中，是将下部电阻层117的外周引出部117B接地(0伏)，对内周引出部117A加上直流电压，其理由是，由于随着弹性驱动体13的倾斜角度增大，上部电阻层116与下部电阻层117的部分接触的面积从上部电阻层116的外周一侧向内周一侧增大，因此通过上述那样加上直流电压，能够减小倾斜角度小、两者接触不稳定状态下的输出电压，对去掉不稳定区域、在稳定时的大的输出电压进行测量及运算处理，从而能够识别弹性驱动体13的倾斜角度，而且，由于这些数据的取得及运算处理是在输出电压达到规定电压以上时进行，同时高速反复进行，因此能够正确识别。

在如上所述进行输入操作后，若去掉加在驱动用把手19前端的按压力，则弹性驱动体13利用自身的弹性恢复原力，其弹性薄壁圆筒部13A恢复为原来的形状，通过这样返回到图21的状态，柔性绝缘基板15恢复为原来的平面状，上部电阻层116与下部电阻层117返回相对的状态。

如上所述，本实施形态的多方向输入装置，由于在将多方向输入用电子部件的弹性驱动体13倾斜时，根据多种识别条件下得到的多个数据即各引出部的输出电压，识别弹性驱动体13的倾斜方向及倾斜角度，因此除了以高分辨率能够在多个方向进行输入的倾斜方向之外，还能够根据倾斜角度在几个方向进行输入，所以若将两者组合起来，能够实现可很多方向进行输入即输入方向的分辨率非常高的多方向输入装置及采用该多方向输入装置的电子设备。

工业应用性

本发明的多方向输入装置的输入用电子部件是由上部电阻层、下部导电体层及使上部电阻层与下部导电体层接触的弹性驱动体构成的简单构成，因此容易实现小型化。另外，将驱动用把手向斜下方按下，使弹性驱动体倾斜，使上部电阻层与下部导电体层部分接触，根据这时的各引出部的输出电压，能够识别弹性驱动体的倾斜方向及倾斜角度，因此输入方向的分辨率非常高。

Claims (24)

1.一种多方向输入装置，具有输入用电子部件及运算装置，其特征在于，

所述输入用电子部件具有：

在柔性绝缘基板的下表面形成规定宽度的圆环形且具有分别与内周及外周的整个圆周导通的2个引出部的上部电阻层；

与所述上部电阻层隔开规定的绝缘间隔相对的、配置在平面基板上形成圆环形且具有规定引出部的下部导电体层；

与所述平面基板连接且具有圆孔的上盖；以及

设置在所述柔性绝缘基板上的弹性驱动体，

所述弹性驱动体在下表面具有与所述上部电阻层的背面隔开规定间隔相对的圆片状弹性按压部；在上表面具有与所述上盖圆孔配合的能够转动的球状体；以及所述球状体中央的驱动用把手，

在所述弹性驱动体倾斜的状态下，所述弹性按压部使所述柔性绝缘基板的一部分向下方弯曲，通过这样使所述弹性驱动体倾斜方向的所述上部电阻层与所述下部导电体层部分接触，

所述运算装置在所述弹性驱动体倾斜、使所述上部电阻层与所述下部导电体层部分地接触的状态下，根据所述上部电阻层及所述下部导电体层的引出部的信息，识别所述弹性驱动体倾斜的方向，同时在对所述上部电阻层的2个引出部之间施加规定的直流电压时，测量所述下部导电体层的引出部的输出电压，并进行运算处理，通过这样识别所述弹性驱动体的倾斜角度。

2.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

下部导电体层具有隔开规定间隔的至少3个引出部，运算装置在弹性驱动体倾斜、上部电阻层与所述下部导电体层部分地接触的状态下，至少对所述下部导电体层的、首先是在规定的2个引出部之间、然后是在2个引出部之间依次施加规定的直流电压，对所述2个步骤的期间内在所述上部电阻层的引出部上产生的输出电压进行运算处理，通过这样识别所述弹性驱动体的倾斜方向。

3.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

下部导电体层这样构成，即将圆环形电阻层隔开规定间隔一分为二，在2分割的各电阻层的两端设置引出部，

运算装置在弹性驱动体倾斜、上部电阻层与所述下部导电体层部分地进行接触的状态下，对2分割的各下部电阻层的两端的引出部之间依次加上规定的直流电压，读取这时所述上部电阻层的引出部上产生的输出电压，通过这样识别所述弹性驱动体的倾斜方向。

4.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

下部导电体层这样构成，即将圆环形导电体层按规定角度分割，在分割的各导电体层设置引出部。

5.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

还具有输入用的平板状导通板，所述导通板由利用在厚度方向上按压以使按压位置的上下表面之间导通的压敏导电体制成，

所述导通板插入在相对设置的圆环形上部电阻层与下部导电体层之间的绝缘间隔部。

6.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

下部导电体层的电阻率小于上部电阻层的电阻率。

7.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

将与下部导电体层相同的导电体层设置在柔性绝缘基板的下表面，以代替上部电阻层，同时将与所述上部电阻层相同的电阻层设置在平面基板上，以代替所述下部导电体层。

8.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

运算装置在对上部电阻层及下部导电体层的引出部的输出电压进行运算处理后识别弹性驱动体的倾斜方向或倾斜角度时，是在输出电压处于规定电压以上时进行运算处理。

9.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

运算装置为了识别弹性驱动体倾斜的角度量，在所述电阻层的2个引出部之间，将所述上部电阻层的外周侧的引出部作为低电位侧，加上直流电压。

10.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

输入用电子部件还具有由刚体材料制成的操作旋钮，

所述操作旋钮具有中心孔及与弹性驱动体的弹性按压部近似相同外径的平板状下表面，

所述弹性驱动体在下表面具有与上部电阻层的背面隔开规定间隔相对的圆片状的所述弹性按压部，在上表面具有平板状的表面以及在该平板状表面的中央具有柱状体，

所述操作旋钮安装在所述柱状体上，所述操作旋钮的平板状的下表面，在规定直径位置以内与所述弹性驱动体的上表面的平板状面接触，从该规定直径位置至外周端部逐渐翘起。

11.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

输入用电子部件还具有利用将弹性驱动体的驱动用把手向下方按下而动作的自恢复型按压开关，

所述按压开关具有：

在所述驱动用把手下方、设置在柔性绝缘基板上的弹性金属薄板制圆拱形体；在所述柔性绝缘基板或平面基板中央、与圆环形上部电阻层及下部导电体层电气独立设置的利用所述圆拱形体弹性反弹而短路的外侧静触点及中心静触点。

12.如权利要求1所述的多方向输入装置，其特征在于，

在电子设备主体的平面状布线基板上形成的下部导电体层的上方，配置形成上部电阻层的柔性绝缘基板，同时弹性驱动体的球状体与电子设备的上壳体的圆孔配合。

13.如权利要求12所述的多方向输入装置，其特征在于，

上部电阻层形成于在电子设备主体的平面状布线基板上重叠设置的柔性布线基板上。

14.一种多方向输入装置，具有输入用电子部件，其特征在于，

所述输入用电子部件具有：

在柔性绝缘基板的下表面形成规定宽度圆环形，具有分别与内周及外周的整个圆周导通的2个引出部的上部电阻层；

为使得与所述上部电阻层隔开规定的绝缘间隔相对而配置在平面基板上形成圆环形的、具有规定引出部的下部导电体层；

与所述平面基板连接、具有圆孔的上盖；以及

设置在所述柔性绝缘基板上的弹性驱动体，

所述弹性驱动体在下表面具有与所述上部电阻层的背面隔开规定间隔相对的圆片状弹性按压部，在上表面具有与所述上盖圆孔配合的能够转动的球状体及所述球状体中央的驱动用把手，

若所述柔性驱动体倾斜，则所述弹性按压部使所述柔性绝缘基板的一部分向下方弯曲，使倾斜方向的所述上部电阻层与所述下部导电体层部分接触，在这种情况下，根据所述上部电阻层及所述下部导电体层的引出部的信息，识别所述弹性驱动体的倾斜方向及倾斜角度。

15.如权利要求14所述的多方向输入装置，其特征在于，

下部导电体层具有隔开规定间隔的至少3处的引出部。

16.如权利要求14所述的多方向输入装置，其特征在于，

下部导电体层这样构成，即将圆环形电阻层隔开规定间隔一分为二，在2分割的各电阻层的两端设置引出部。

17.如权利要求14所述的多方向输入装置，其特征在于，

下部导电体层这样构成，即将圆形导电体层按规定角度分割，在分割的各导电体层设置引出部。

18.如权利要求14所述的多方向输入装置，其特征在于，

输入用电子部件还具有平板状导通板，所述导通板由利用厚度方向按压使按压位置的上下表面之间导通的压敏导电体制成。

所述导通板插入在相对设置的圆环形上部电阻层与下部导电体层之间的绝缘间隔部。

19.如权利要求14所述的多方向输入装置，其特征在于，

下部导电体层的电阻率小于上部电阻层的电阻率。

20.如权利要求14所述的多方向输入装置，其特征在于，

将与下部导电体层相同的导电体层设置在柔性绝缘基板的下表面，以代替上部电阻层，同时将与所述上部电阻层相同的电阻层设置在平面基板上，以代替所述下部导电体层。

21.如权利要求14所述的多方向输入装置，其特征在于，

输入用电子部件还具有刚体材料制成的操作旋钮，

所述操作旋钮具有中心孔及与弹性驱动体的弹性按压部近似相同外径的平板状下表面，

所述弹性驱动体在下表面具有与上部电阻层的背面隔开规定间隔相对的圆片状的所述弹性按压部，在上表面具有平板状表面及在该平板状表面的中央具有柱状体，

所述操作旋钮安装在所述柱状体上，所述操作旋钮的平板状的下表面在规定直径位置以内，与所述弹性驱动体的上表面的平板状的面接触，从该规定直径位置至外周端部逐渐翘起。

22.如权利要求14所述的多方向输入装置，其特征在于，

输入用电子部件还具有利用将弹性驱动体的驱动用把手向下方按下而动作的自恢复型按压开关，

所述按压开关具有：

在所述驱动用把手下方，安置在柔性绝缘基板上的弹性金属薄板制圆拱形体；在所述柔性绝缘基板或平面基板中央、与圆环形上部电阻层及下部导电体层电气独立设置的利用所述圆拱形体弹性反弹而短路的外侧静触点及中心静触点。

23.如权利要求14所述的多方向输入装置，其特征在于，

在电子设备主体的平面状布线基板上形成的下部导电体层的上方，设置形成了上部电阻层的柔性绝缘基板，同时弹性驱动体的球状体与电子设备的上壳体的圆孔配合。

24.如权利要求23所述的多方向输入装置，其特征在于，

上部电阻层形成于在电子设备主体的平面状布线基板上重叠设置的柔性布线基板上。

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