CN102023725B - 指示设备 - Google Patents

Abstract

本发明的降低误动作的指示设备(1)具有位置指示驱动体，其配置在印刷电路基板(70)上，在印刷电路基板(70)上以彼此非接触的状态配置接地用的电极、施加电压用的电极、电位测定用的电极，在驱动该位置指示驱动体时确定指示位置，其中，位置指示驱动体(60)在其下方具有导电性弹性体(62)，该导电性弹性体(62)具有与接地用的电极及施加电压用的电极接触的由导电材料构成的导电部和由导电材料构成并在其驱动时能与电位测定用的电极接触的下方突出形状的球面部(63)，指示设备(1)具有：滑动构件(30)，若在与印刷电路基板(70)的平面平行的面内滑动操作，则能驱动位置指示驱动体(60)；按压限制构件(40，50)，位于位置指示驱动体(60)的外侧，限制从球面部(63)对印刷电路基板(70)的按压。

Description

指示设备

技术领域

本发明涉及能够指示平面上的任意方向的指示设备(pointingdevice)。

背景技术

指示设备被广泛用作个人计算机、便携通信终端、游戏装置等的输入单元。特别是，至少在X-Y平面上自由地驱动棒(stick)状的操作单元的类型的指示设备，作为非常便于使在显示器上显示的对象物自由移动的操作单元而众所周知。作为上述的指示设备，存在多种多样的结构，公知如下类型的指示设备：使导电性弹性体的大致球面部与印刷电路基板上的电极面接触，基于其X轴方向以及Y轴方向的接触位置，检测指示位置的(X，Y)坐标(例如，参照专利文献1)。下面，使用附图对该类型的指示设备的位置检测机构进行说明。

图16是将导电性弹性体用于操作单元的指示设备的简略剖视图。图17是在图16所示的指示设备的最下层配置的印刷电路基板(PrintedCircuit Board：PCB)的平面图。

该指示设备200具有如下形式：在大致圆环形状的压紧环201的中央设置的贯通孔202中固定橡胶传感器(rubber sensor)210，将压紧环201固定在PCB220上。在压紧环201的底面设置有2根大致圆柱状的突出部203、204。另外，在PCB220上设置有能够分别将突出部203、204插入的孔221、222。将突出部203、204插入孔221、222中，从而压紧环201和PCB220被固定。在压紧环201的贯通孔202的下方周边设置有固定部205，用于固定橡胶传感器210的外周部，从而橡胶传感器210不会从贯通孔202中向上方拔出。橡胶传感器210包括：由绝缘性树脂构成的操作部211；固定在该操作部211的下方的导电性弹性体212。导电性弹性体212是具有比操作部211大的直径的富有柔软性的成型体。导电性弹性体212在操作部211的正下方具有向PCB220侧平缓突出的球面部213，并具有从该球面部213向径向外侧在上下方向进行S字变形的圆顶(dome)214。在该圆顶214的径向外侧的底部形成有外周底面215，在该外周底面215的外侧前端形成有与固定部205嵌合的嵌合部216。

如图17所示，在PCB220的上表面，在避开孔221、222的位置形成有多个电极。该多个电极包括圆形电极224、在其外侧以90度间隔逐个配置的共计4个矩形电极225、226、227、228。这些电极224、225、226、227、228彼此以非接触的状态配置。4个矩形电极225、226、227、228是能够进行VCC和GND(接地)的切换的电极，在夹着圆形电极224对置的两个电极中的一个施加了VCC的情况下，另一个处于接地的状态。圆形电极224连接在用于检测电位的装置(未图示)上，使得能够检测与其接触的球面部213的位置。橡胶传感器210配置在PCB220上，使得橡胶传感器210的外周底面215接触到4个矩形电极225、226、227、228。在不操作橡胶传感器210时，导电性弹性体212的球面部213不与圆形电极224接触。当将操作部211向下方压入，使该操作部211在PCB220上的面内自由移动时，球面部213与圆形电极224接触。球面部213与圆形电极224的接触区域根据操作部211的驱动方向和其压入的程度而变化。

例如，如图17所示，球面部213与圆形电极224在区域A的部分接触。在该情况下，在连结矩形电极227、圆形电极224以及矩形电极225的X轴上，在施加在矩形电极227上的VCC和矩形电极225的接地间，在区域A的左端X1的位置短路。同样地，施加在矩形电极225上的VCC和矩形电极227的接地间，在区域A的右端X2的位置短路。短路的位置的电位与从矩形电极227或矩形电极225至该短路的位置的距离成比例。因而，这些X1、X2的位置能够通过检测各个短路的位置的电位来确定。接着，求出X1以及x2的中间点即点O，将点O作为指示设备200的X轴上的指示位置(X坐标)。同样地，在连结矩形电极226、圆形电极224以及矩形电极228的Y轴上也进行同样的检测，由此，能够确定Y轴上的指示位置(Y坐标)，根据先前求出的X坐标和Y坐标，确定X-Y平面上的指示位置即(X，Y)坐标。

专利文献1：国际公开公报WO99/17180

但是，在上述的以往技术中存在如下问题。如图18所示，在使橡胶传感器210的操作部211倒向图中的左侧的情况下，与如箭头A那样轻微倒向左侧时(211a)相比，如箭头B那样显著倒向左侧时(211b)需要指示比本来更左侧的位置。但是，实际上与此相反，在如箭头B那样显著倒向左侧时，存在产生指示接近中央的位置这样的误动作的情况。基于图19详细叙述该现象。如先前基于图17说明的那样，指示设备200的指示位置根据导电性弹性体212的球面部213与圆形电极224接触的区域来确定。在如图18的箭头A所示那样使操作部211倒向左侧时，球面部213与圆形电极224在图19所示的区域A接触。在使操作部211倒向左侧时，球面部213在下方也受力，在圆形电极224上容易变形为纵长的椭圆形状。区域A的左端位置P(x1，0)以及右端位置Q(x2，0)能够根据分别在矩形电极227以及矩形电极225上施加了VCC时的各电位来确定。因此，在如箭头A所示那样轻微使操作部211倒向左侧时，P和Q的中间位置R((x1+x2)/2，0)成为X轴上的指示位置。

另一方面，如图18的箭头B所示那样，相比箭头A示出的情况使操作部211显著倒向左侧时，球面部213与圆形电极224在图19所示的区域B接触。在该情况下，区域B与区域A同样为纵长的椭圆形状，并容易成为比区域A大的椭圆形状。其原因在于，球面部213朝向下方被用力地按压在圆形电极224上而变形。区域B的左端位置S(x3，0)以及右端位置T(x4，0)能够根据分别在矩形电极227以及矩形电极225上施加VCC时的各电位来确定。因此，在如箭头B所示那样使操作部211显著倒向左侧时，S和T的中间位置U((x3+x4)/2，0)成为X轴上的指示位置。将图19的R和U这两个位置进行比较，U处于右侧。U的位置与R的位置相比存在于圆形电极224上的更右侧意味着，使操作部211显著倒向左侧指示接近中央的位置。即，本来应示出圆形电极224上的更左侧的位置，但是变为相反的现象。以上是X轴方向的问题，而对Y轴方向可以说也是同样的。此外，当进行使操作部211显著倾倒那样的操作时，也发生球面部213使圆形电极224上的能够检测的区域露出的情况，所以，容易在指示位置的检测中产生误动作。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于降低指示设备的误动作。

本发明人调查产生上述误动作的原因的结果是，查明了原因在于，在将橡胶传感器在其水平面内驱动时，用力驱动时向铅直方向的压入大。当向铅直方向的压入大时，与圆形电极的接触区域变得极大且容易成为椭圆形状。因此，根据橡胶传感器的操作方向及其强度，位于橡胶传感器的下表面的球面部被按压在圆形电极上的力发生变化，球面部和圆形电极的接触区域的面积以及形状发生变化。其结果是，产生位置相比操作者的意愿不成为其驱动方向这样的问题的可能性变高。因此，本发明人认为需要在将橡胶传感器在其水平面内驱动的情况下，不管操作方向如何，都能够保持大致恒定的接触区域。具体地说，采用如下的手段作为解决手段。

本发明的一个实施方式的指示设备，具有位置指示驱动体，该位置指示驱动体配置在印刷电路基板上，在该印刷电路基板上以彼此非接触的状态配置有接地用的电极、施加电压用的电极、用于测定接地用的电极和施加电压用的电极之间的位置的电位的电位测定用的电极，在该位置指示驱动体驱动时，基于与电位测定用的电极上的接触位置确定指示位置，其特征在于，位置指示驱动体在其下方具有导电性弹性体，该导电性弹性体具有与接地用的电极以及施加电压用的电极接触的由导电材料构成的导电部和由导电材料构成并在其驱动时能够与电位测定用的电极接触的下方突出形状的球面部，并且，以该球面部处于电位测定用的电极的上方的方式配置在印刷电路基板上，该指示设备具有：滑动构件，该滑动构件以在位置指示驱动体的上方覆盖其头部的方式配置，当在与印刷电路基板的平面平行的面内滑动操作时，能够驱动位置指示驱动体；按压限制构件，该按压限制构件位于位置指示驱动体的外侧，在位置指示驱动体的球面部与电位测定用的电极接触后，受到来自滑动构件的按压方向的力，限制从球面部对印刷电路基板的按压。

本发明的另一实施方式的指示设备中，位置指示驱动体在未驱动其的状态下，以球面部与电位测定用的电极非接触的方式配置在印刷电路基板上，在按压限制构件和滑动构件之间具有间隙，使得在直到球面部与电位测定用的电极接触之前的期间，能够从滑动构件对位置指示驱动体施加按压。

本发明的另一实施方式的指示设备中，电位测定用的电极是在其中央具有孔的环形状的电极。

本发明的另一实施方式的指示设备中，在电位测定用的电极的中央的孔中，以与电位测定用的电极非接触的方式形成有校正用的电极。

本发明的另一实施方式的指示设备中，校正用的电极是环形状的电极。

本发明的另一实施方式的指示设备中，滑动构件中的覆盖位置指示驱动体的头部的凹部的上表面具有与其中央部相比向上方凹下的外周凹部，该外周凹部以如下方式形成：在滑动滑动构件时，不妨碍位置指示驱动体的头部的移动。

若采用本发明，能够降低指示设备的误动作。

附图说明

图1是第一实施方式的指示设备的分解立体图。

图2是将图1示出的指示设备组装后的状态的立体图。

图3是将图1示出的指示设备组装后的状态的侧视图。

图4是图2示出的指示设备的A-A线剖视图。

图5是用于说明使图4示出的滑动构件向图4的左右进行滑动动作时的位置指示驱动体的操作部的动作的示意图。

图6是表示图5示出的滑动构件和位置指示驱动体的操作部的各优选形状的例子的图。

图7是表示图1的PCB的上表面的图。

图8是图1示出的位置指示驱动体的立体图(8A)、平面图(8B)以及仰视图(8C)。

图9是表示在图7示出的PCB上的电极的区域配置了位置指示驱动体的状态的平面图(9A)、放大表示(9A)示出的电极的平面图(9B)以及表示(9B)示出的电极的变形例的平面图(9C)。

图10是用于说明确定位置指示驱动体的球面部接触到PCB上的电位测定用的电极时的指示位置的方法的图。

图11是表示第一实施方式的指示设备的结构上的变形例的剖视图。

图12是第二实施方式的指示设备的分解立体图。

图13是将图12示出的指示设备以与图2示出的指示设备的A-A线同样的线切断时的剖视图。

图14是表示第二实施方式的指示设备的结构上的变形例的剖视图。

图15是表示与在图9(9B)以及(9C)示出的电极不同的变形例的平面图。

图16是将导电性弹性体用于操作单元的以往的指示设备的简略剖视图。

图17是在图16示出的以往的指示设备的最下层配置的印刷电路基板的平面图。

图18是表示在图16示出的以往的指示设备中进行使导电性弹性体倒向一侧的两种操作的状况的剖视图。

图19是用于说明在图18示出的两种操作时根据导电性弹性体的下表面与印刷电路基板的电极接触的各区域求出指示位置的坐标的方法的图。

其中，附图标记说明如下：

1指示设备

1a指示设备

20壳体(按压限制构件的一部分)

30滑动构件

34凹部

36外周凹部

40环状片材(按压限制构件的一部分)

50压紧环(按压限制构件的一部分)

60位置指示驱动体

62导电性弹性体

63球面部

68外周底面(导电部)

70印刷电路基板

74环形状的电极(校正用的电极)

74a孔

74b圆形的电极(校正用的电极)

75环形状的电极(电位测定用的电极)

75a圆形电极(电位测定用的电极)

76、77、78、79矩形电极(接地用的电极、施加电压用的电极)

100指示设备

100a指示设备

120外壳板(按压限制构件的一部分)

130滑动构件

134凹部

136外周凹部

140环状片材(按压限制构件的一部分)

150壳体(按压限制构件的一部分)

170位置指示驱动体

172导电性弹性体

173球面部

180印刷电路基板

t1间隙

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的指示设备的各实施方式进行说明。

1.第一实施方式

图1是第一实施方式的指示设备的分解立体图，左侧的图是从斜上方观察到的图，右侧的图是从斜下方观察到的图。图2以及图3分别是将图1示出的指示设备组装后的状态的立体图以及侧视图。图4是图2示出的指示设备的A-A线剖视图。以下，与图4的各上方向、下方向、右方向、左方向一致地定义上、下、右、左各方向。

如图1所示，第一实施方式的指示设备1具有如下结构：从上向下依次组装促动器盖(actuator cap)10、壳体20、滑动构件30、环状片材40、压紧环50、位置指示驱动体60、印刷电路基板(Printed CircuitBoard：PCB)70。

促动器盖10由树脂制成，具有在薄的圆板形状的操作板11的底面中央接合有与该操作板11相比直径充分小的筒构件12的形式。在筒构件12的内部形成有在下方具有开口部的凹部13。如图4所示，对于操作板11的顶面来说，其中央具有稍微凹下的形状，从该顶面的径向外侧朝向中心形成有多个同心圆状的槽11a、11b、11c以及11d。其原因在于，在用手指操作时不产生滑动，适合于手指。

壳体20为如下构件：由树脂制成，直径比操作板11大并且具有在上下方向为薄型的大致圆筒形状，使其开口部朝下与PCB70接合。在壳体20的顶面中央，形成有直径比促动器盖10的筒构件12大且比操作板11小的贯通孔21。贯通孔21连接到壳体20的筒内部的空间22。该空间22是直径比贯通孔21大的大致圆筒形状的空间，并且，以如下方式形成：在从贯通孔21至空间22的开口部之间，在中途直径变得更大。在该空间22中配置有滑动构件30、环状片材40、压紧环50以及位置指示驱动体60。在壳体20的开口侧的周端面，在以开口部的中心为圆的中心的圆周上，以90度间隔逐个形成共计4个螺钉孔23。对于形成有该螺钉孔23的周端面来说，与除此之外的周端面相比，以向壳体20的空间22的开口面的中心突出一些的方式形成得厚，朝向空间22的上方至有台阶差的位置，形成有半圆柱形状的突出部24。

滑动构件30是由树脂制成并且在下方开口的大致礼帽型的构件。滑动构件30具有如下形式：将圆筒部31的开口部侧作为下方，在该开口部连接直径比圆筒部31大的薄型的环部32，进而在环部32的下方连接与环部32相比直径充分大的薄型的环部33。圆筒部31具有能够插入并嵌入促动器盖10的筒构件12的凹部13中的外径。优选圆筒部31和筒构件12通过粘结剂等固定在一起。环部32的外径与该筒构件12的外径大致相同。环部33的外径比壳体20的贯通孔21的直径大，环部32的外径比贯通孔21的直径小。因此，在壳体20的空间22内装入有滑动构件30的状态下，滑动构件30的环部33与壳体20的顶面里侧抵接，滑动构件30处于不会向贯通孔21的上方向拔出的状态。另外，在滑动构件30的内部形成有从其下方的开口部至圆筒部31的顶面里侧凹下的凹部34。关于凹部34的详细形状，在后面叙述。滑动构件30是如下构件：在位置指示驱动体60的上方以覆盖其头部的方式配置，在与PCB70的平面平行的面内滑动操作，从而能够驱动位置指示驱动体60。

优选环状片材40是由聚四氟乙烯等氟类树脂构成的薄的环形状的片材。在环状片材40的中央形成有圆形的贯通孔41。环状片材40的外径比壳体20内部的空间22的上部(即，贯通孔21的正下方)的直径小，且比滑动构件30的环部33的直径大。另外，贯通孔41的直径比滑动构件30的环部33小，且比壳体20的贯通孔21小。在将环状片材40装入壳体20的空间22内的状态下，滑动构件30处于不会从环状片材40的贯通孔41向下方拔出的状态。

压紧环50由树脂制成，并且具有薄的大致圆环形状。在压紧环50的中央形成有在上下方向贯通的贯通孔51。该贯通孔51形成为具有在接近压紧环50的下表面的位置直径变得更大的台阶差的形状。在压紧环50的下表面的贯通孔51的外侧，形成有向下方突出的2根固定构件52a、52b。压紧环50具有将环部53和直径比该环部53大的环部54上下贴合的形式。上方的环部53的外径比环状片材40的外径大，比壳体20的空间22的上方的内径稍小。下方的环部54的外径比壳体20的空间22的下方的内径稍小，且比壳体20的空间22的上方的内径大。另外，在环部54的外侧面，配置有稍微向内侧凹下的4个半圆形的凹部55，该4个半圆形的凹部55在以贯通孔51的中心为圆的中心的圆周上间隔90度。凹部55设置为能够嵌入到壳体20的突出部24的形状和位置。因此，对于压紧环50来说，当使凹部55与壳体20的突出部24配合地放入到壳体20的空间22内时，能够一直插入到环部54碰到空间22内的台阶差为止。优选在压紧环50的环部53的顶面利用粘结等将环状片材40固定。压紧环50的贯通孔51的直径比环状片材40的贯通孔41的直径小。从贯通孔51的下方开口部至上述的台阶差的位置，形成有朝向该下方开口部的中心突出的半圆柱形状的2个突出部56。2个突出部56在以贯通孔51的下方开口部的中心为圆的中心的圆周上以180度间隔配置。

位置指示驱动体60具有将树脂制的大致圆柱形状的操作部61和连接在操作部61的下方的薄型的大致圆顶形状的导电性弹性体62连接而成的大致礼帽形状。导电性弹性体62是将导电性的填料和绝缘性的橡胶状弹性体的材料混合而成的。作为导电性填料，优选能够使用粒子状、纤维状、板状等的导电性材料，作为该材料，能够使用碳、金属等导电性材料。其中，也优选能够使用粒子状的碳(碳黑)。作为橡胶状弹性体，优选能够使用热可塑性弹性体、热硬化性弹性体、天然橡胶状等材料，其中也能够优选使用硅橡胶。优选在导电性弹性体62中含有5～50重量％的范围的导电性材料，更优选15～35重量％。

位置指示驱动体60的操作部61的外径与压紧环50的贯通孔51的直径相比充分小，在操作部61和贯通孔51之间，具有操作部61能够在贯通孔51的水平面内自由移动那样的充分的间隙。导电性弹性体62具有朝向下层部的径向内侧沿上下方向起伏的带台阶差的形状。该下层部的上下方向的厚度与从压紧环50的贯通孔51的下方开口面至具有台阶差的位置的长度几乎相等。在导电性弹性体62的下方中心，具有将比位置指示驱动体60的下方开口面稍微上方的位置作为最下表面而向下方平缓地描绘弧形的球面部63。导电性弹性体62的外径比压紧环50的贯通孔51的下方开口部的内径稍小，比从该贯通孔51的具有台阶差的位置开始的上方的内径大。在导电性弹性体62的外侧面，在以球面部63的中心为圆的中心的圆周上，以90度间隔配置有稍向内侧凹下的4个半圆形的凹部64。4个凹部64设置为如下的形状和位置：在它们之中以180度间隔对置设置的2个凹部64能够嵌入到压紧环50的2个突出部56。当将位置指示驱动体60从压紧环50的下方向贯通孔51插入时，对置的2个凹部64嵌入对置的2个突出部56，导电性弹性体62处于碰到压紧环50的贯通孔51内部的台阶差的状态。在该状态下，操作部61穿过压紧环50的贯通孔51和环状片材40的贯通孔41，与滑动构件30的圆筒部31的里面接触、或者与该里面稍微有间隙。另外，成为位置指示驱动体60的下表面与压紧环50的下表面几乎处于同一个面的状态。位置指示驱动体的更详细的结构在后面叙述。

PCB70是由绝缘性高的树脂或该树脂与玻璃的复合体等构成的薄的大致圆板形状的电路基板。PCB70的外径比壳体20的外径大。在PCB70的上表面的大致中央区域，形成有后述的多个电极(在图1～4中未图示)。在接近PCB70的外周的部分，设置有在以PCB70的大致中央部分为中心的圆的圆周上以90度间隔逐个配置的共计4个螺钉孔71。螺钉孔71是在PCB70的厚度方向贯通的孔，并且以与壳体20的螺钉孔23的位置匹配的方式形成。从PCB70的里侧经由螺钉孔71、壳体20的螺钉孔23拧入4根螺钉80，由此能够结合PCB70和壳体20。另外，在PCB70上，在具有电极的区域的外侧且螺钉孔71的内侧设置有2个贯通孔72a、72b。贯通孔72a、72b以分别能够嵌入压紧环50的固定构件52a、52b的位置和形状设置。PCB70的厚度比固定构件52a、52b的长度薄。因此，在压紧环50的下表面固定了PCB70的状态下，如图3以及图4所示，固定构件52a、52b突出到PCB70之下。在PCB70的外侧面，形成有向其内侧凹下的共计6个凹部73，能够以螺钉固定PCB70而使其不能够旋转。

在依次组合上述结构的促动器盖10、壳体20、滑动构件30、环状片材40、压紧环50、位置指示驱动体60以及PCB70的情况下，压紧环50的凹部55嵌入壳体20的突出部24，位置指示驱动体60的凹部64嵌入压紧环50的突出部56，压紧环50的固定构件52a、52b分别插入到PCB70的贯通孔72a、72b中。因此，当在与PCB70平行的面内自由操作促动器盖10时，壳体20、压紧环50、位置指示驱动体60相对于PCB70不旋转，滑动构件30与促动器盖10的动作配合地被驱动。当滑动构件30被驱动时，被其里侧的凹部34覆盖头部的操作部61被驱动。连接在操作部61的下方的导电性弹性体62能够自由弯曲地变形，因而，位于操作部61的下方的球面部63在该驱动时一边接触到后述的电位测定用的电极75(或者，电位测定用的电极74、75)一边自由移动。关于该状况在后面叙述。

接着，基于图4，对指示设备1的内部结构更详细地叙述。

如图4所示，滑动构件30的环部33的下表面在未操作促动器盖10的状态下，在与环状片材40的上表面之间具有间隙t1(例如，t1＝0.2mm)。另外，在该状态下，在位于位置指示驱动体60的下方的球面部63和PCB70(更准确地说，在PCB70的上表面形成的多个电极面)之间，具有间隙t2(例如，t2＝0.2mm)。理想的是t1＝t2，但是，如t1＝0.18mm、t2＝0.15mm那样，也能够为t1＞t2。反之，在t1＜t2的情况下，在将促动器盖10向下方按入时，在球面部63接触到PCB70上的电极之前，滑动构件30的环部33的下表面接触到环状片材40的上表面，所以，不优选。但是，如果环状片材40或压紧环50为柔软的材料，如果在t1＝0以后也将位置指示驱动体60稍微向下方按压而能够成为t2＝0，并且，将球面部63按压到PCB70上的电极上，则也可以为t1＜t2。

滑动构件30的环部32的外径与壳体20的贯通孔21的上方开口部的直径相比充分小。另外，滑动构件30的环部33的外径与壳体20的空间22的上方的直径相比充分小。进而，位置指示驱动体60的操作部61的外径与压紧环50的贯通孔51的直径相比也充分小。因此，滑动构件30根据促动器盖10的操作，直到环部32碰到贯通孔21的开口内侧面、或者环部33碰到空间22的上方的内侧面位置之前，能够在与PCB70的面平行的面内自由地进行滑动动作。

滑动构件30的内部的凹部34以随着从下方的开口面朝向上方而变窄的方式形成。凹部34的上表面具有使其上表面的中心的预定区域向下方突出的凸部35，并且，具有使该凸部35的外周向上方稍微凹下的形状的外周凹部36。优选操作部61的顶面大致中央部处于与凸部35接触或者非常接近凸部35的状态。另外，优选操作部61的头部的角部61a处于与凹部34的侧面接触或者非常接近凹部34的侧面的状态。

由于在球面部63和PCB70的电极面之间存在间隙t2，所以，操作者将促动器盖10向下方压入，使球面部63接触到PCB70上的电极后，在与PCB70的面平行的面内自由驱动，从而能够指示所希望的位置。这样，设置间隙t2的原因在于，能够防止由导电性弹性体62的一部分即球面部63始终与电极接触所引起的功耗。

图5是用于说明使图4示出的滑动构件左右进行滑动动作时的位置指示驱动体的操作部的动作的示意图。

当使滑动构件30向右侧(箭头A的方向)滑动时，如图5(5A)所示，借助在滑动构件30的下方开口的凹部34的侧面，位置指示驱动体60的操作部61的头部如箭头B所示那样倒向右侧。该倾倒的头部的角部61a的左侧从原位置(虚线示出的位置)转动，移动到更上方的位置(实线示出的位置)。位于滑动构件30的凹部34的上表面外周的外周凹部36以不会妨碍该角部61a的左侧向上方移动的方式形成。同样，当使滑动构件30向左侧(箭头C的方向)滑动时，如图5(5B)所示，借助滑动构件30的凹部34的侧面，位置指示驱动体60的操作部61的头部如箭头D所示那样倒向左侧。该倾倒的头部的角部61a的右侧从原位置(虚线示出的位置)转动，移动到更上方的位置(实线示出的位置)。外周凹部36以不会妨碍该角部61b的右侧移动到上方的方式形成。上述的移动例是使滑动构件30左右移动的情况下的例子，但是，实际上，滑动构件30能够在与PCB70的面平行的面内自由移动。此时，操作部61的头部的角部61a能够在滑动构件30的凹部34的上表面外周的任意位置向上方移动。对于角部61a来说，由于外周凹部36的存在，能够不受滑动构件30的凹部34的上表面以及侧面制约而向上方移动。

图6是表示图5示出的滑动构件和位置指示驱动体的操作部的各优选形状的例子的图。

滑动构件30的凹部34由从环部33的下表面以R1.00mm向下方描绘弧形的倒角部分，朝向该凹部34的径向内侧向斜上方倾斜。该倒角部分的上下方向的长度约0.33mm。环部33的水平的上表面和凹部34的朝向斜上方的倾斜面所成的角度约为48度。位于凹部34的上表面的大致中央的凸部35的最下表面为直径约0.4mm的圆形的水平面。另外，从该最下表面至凹部34的开口面的距离约为0.8mm。从凹部34的上表面的外周凹部36的最深的部分至凹部34的开口面的距离约为1.08mm。该外周凹部36的最深的部分以利用R0.25mm向上方描绘弧形的方式形成为自由边(edge free)，从该最深的部分连接至凸部35的弧状面以利用R1.00mm向下方平缓描绘弧形的方式形成。另一方面，位置指示驱动体60的操作部61的头部的外径约为2.80mm，头部上表面的角部61a以R0.50mm被倒角。这样的凹部34和操作部61的形状是用于使操作部61在凹部34内的移动顺畅的优选形状的一例，但是，凹部34以及操作部61的各形状并不限于此。

图7是表示图1的PCB的上表面的图。

在PCB70的大致中央形成有：小的环形状的电极74，在中央具有孔74a；环形状的电极(电位测定用的电极)75，位于该环形状的电极74的外侧，与环形状的电极74配置成同心圆状；共计4个矩形电极(兼作接地用的电极和施加电压用的电极)76、77、78、79，位于环形状的电极75的外侧，在以环形状的电极74的中心为圆的中心的圆周上，以90度间隔逐个配置。这些电极74、75、76、77、78、79以彼此非接触的状态配置。矩形电极76、77、78、79以与位置指示驱动体60的导电性弹性体62的外周底面(后面叙述)能够接触那样的位置和大小来形成。环形状的电极74是校准用的电极，在开始操作位置指示驱动体60时使指示位置返回，根据下次操作时的电位检测，重新求出指示位置。在环形状的电极74的中央设置孔74a的原因在于，避免在组装位置指示驱动体60时球面部63下降一些且与环形状的电极74始终接触，有效防止功耗。另外，环形状的电极75以如下的位置和大小形成：在位置指示驱动体60被向PCB70按压，然后在PCB70的面内移动时，能够与导电性弹性体62的球面部63接触。

图8是图1示出的位置指示驱动体的立体图(8A)、平面图(8B)以及仰视图(8C)。

基于图8，对位置指示驱动体60的详细结构进行说明。位置指示驱动体60具有如下形式：在大致圆柱形状的操作部61的下部接合有直径比操作部61大的导电性弹性体62。在操作部61和导电性弹性体62的接合部的外周，形成有向下方凹下的第一外周凹部62a。在第一外周凹部62a的径向外侧，形成有以向上方描绘弧形的方式突出的外周突出部65。在外周突出部65的径向外侧，形成有与第一外周凹部62a相比更向下方凹下的第二外周凹部66。在第二外周凹部66的径向外侧，形成有外周平面部67，该外周平面部67从第二外周凹部66稍微向上方立起，并且从此开始变为平面。先前说明的4个凹部64形成在外周平面部67。另外，在导电性弹性体62的里侧，在与第二外周凹部66以及外周平面部67的下方相当的位置形成有外周底面68。外周底面68被从凹部64朝向导电性弹性体62的径向内侧延伸的以90度间隔形成的凹路69分成4部分而形成。

图9是表示在图7示出的PCB上的电极的区域配置了位置指示驱动体的状态的平面图(9A)、放大表示(9A)示出的电极的平面图(9B)以及表示(9B)示出的电极的变形例的平面图(9C)。

在图9(9A)中，用点划线表示位置指示驱动体60的底部区域。如图9(9A)所示，位置指示驱动体60的外周底面68以与4个矩形电极76、77、78、79接触的方式配置。即，外周底面68相当于与兼作接地用的电极以及施加电压用的电极的矩形电极76、77、78、79接触且由导电材料构成的导电部。环形状的电极74、75在没有将位置指示驱动体60向PCB70的方向压入的状态下，不与位置指示驱动体60的球面部63接触。此时，球面部63也可以仅与环形状的电极74的中央的孔74a(相当于PCB70的上表面)接触。

如图9(9B)所示，对于在图9(9A)示出的PCB70的上表面配置的矩形电极76、77、78、79来说，在对夹着环形状的电极75对置配置的2个矩形电极78、76(或者77、79)中的一个施加了VCC的状态时，另一个接地。在环形状的电极74的中央存在圆的较小的圆形状的孔74a(PCB70的上表面露出的部分)。但是，如图9(9C)所示，也能够采用没有孔74a的圆形的电极74b。进而，也能够不形成环形状的电极74、圆形的电极74b，而仅将环形状的电极75作为电位测定用的电极。

图10是用于说明确定位置指示驱动体的球面部与PCB上的电位测定用的电极接触时的指示位置的方法的图。

环形状的电极75与电位检测单元(未图示)连接，以便能够检测由于球面部63的接触而短路时的该短路位置的电位。在没有将位置指示驱动体60向PCB70压入的状态下，处于仅矩形电极76、77、78、79与导电性弹性体62电连接的状态。当将位置指示驱动体60向PCB70压入时，最初，球面部63与环形状的电极74电连接。此时，进行校准，返回到初始状态。当从该状态将位置指示驱动体60进一步向PCB70压入时，球面部63与环形状的电极75也电连接。在此，例如对矩形电极78施加VCC，与矩形电极78对置的矩形电极76接地。此时，对于其他的矩形电极77、79来说，开关处于打开状态。接着，对矩形电极79施加VCC，与矩形电极79对置的矩形电极77接地。此时，对于其他的矩形电极76、78来说，开关处于打开状态。这样，施加了VCC的矩形电极、接地的矩形电极、以及开关处于打开状态的矩形电极依次被切换。这种切换能够从某个矩形电极开始按照顺时针或逆时针依次进行，但是，不按照固定的方向依次切换，例如，也能够按照矩形电极78、矩形电极76、矩形电极77、矩形电极79的顺序切换。并且，在每次切换时，电流从施加了VCC的矩形电极经由导电性弹性体62的球面部63向环形状的电极75流动。当使促动器盖10在与PCB70的面平行的面内移动时，球面部63和环形状的电极75的接触区域发生各种变化。在图10中，例示性地表示当使促动器盖10单纯地向左方向移动时，球面部63与环形状的电极75接触的区域。图10中的区域A表示使促动器盖10轻微向左方向移动时的接触区域，区域B表示使促动器盖10显著向左方向移动时的接触区域。

将连结矩形电极78和矩形电极76的方向作为X轴方向，将矩形电极78和矩形电极76之间的距离设为L0，将区域A的接近矩形电极78一侧的X轴上的点设为P(x1，0)，将矩形电极78和点P之间的距离设为L1。同样地，将区域A的接近矩形电极76一侧的X轴上的点设为Q(x2，0)，将矩形电极76和点Q之间的距离设为L2。来自矩形电极78的电流在点P的位置在环形状的电极75上短路。来自矩形电极76的电流在点Q的位置在环形状的电极75上短路。电阻与电流通过导电性弹性体62的距离成比例，所以，电阻与L1的长度成比例地变大，在环形状的电极75的矩形电极78侧端部取最小值，在环形状的电极75的矩形电极76侧端部取最大值。因此，检测点P的电位，从而能够求出点P(x1，0)的坐标。同样，检测点Q的电位，从而能够求出点Q(x2，0)的坐标。当将点P(x1，0)和点Q(x2，0)之间的中心点R((x1+x2)/2，0)定义为操作者指示的位置的X坐标时，无论区域A如何变化，都能够求出点P(x1，0)和点Q(x2，0)，从而确定指示位置。这在将连结矩形电极77和矩形电极79的方向作为Y轴方向时也能够通过同样的方法确定Y轴上的坐标。由此，能够将坐标(X，Y)确定为指示位置的坐标。

当使促动器盖10显著向左方向移动时，球面部63在位于区域A的左侧的区域B与环形状的电极75接触。区域B为与区域A大致同样的圆并且具有大致相同的面积。因此，在将区域B的接近矩形电极78一侧的X轴上的点设为S(x3，0)，将区域B的接近矩形电极76一侧的X轴上的点设为T(x4，0)时，点S和点T之间的中心点U((x3+x4)/2，0)处于区域A的中心点R((x1+x2)/2，0)的左侧。

这是因为，无论将促动器盖10向哪个方向操作，对位置指示驱动体60的按压几乎没有变化。在该实施方式中，球面部63与环形状的电极74以及环形状的电极75接触后，图4示出的滑动构件30与环状片材40抵接，进一步向下方的按压被限制。即，环状片材40以及其下方的压紧环50位于位置指示驱动体60的外侧，在位置指示驱动体60的球面部63与环形状的电极74以及环形状的电极75接触后，受到来自滑动构件30的按压方向的力，相当于限制从球面部63对PCB70的按压的按压限制构件。其结果是，位置指示驱动体60的球面部63与环形状的电极75接触的区域在球面部63的可动范围内无论向哪个方向移动，都几乎为圆且为大致相同的面积。此外，球面部63无论怎样移动，都不会过度变形，所以，区域A、B比以往小。其结果是，能够降低球面部63从环形状的电极75的能够检测的区域露出的危险性，在指示位置的检测中难以发生误动作。

图11是表示第一实施方式的指示设备的结构上的变形例的剖视图。

图11示出的指示设备1a与图4示出的指示设备1不同之处在于，在不操作促动器盖10的状态下，滑动构件30与环状片材40接触，不存在间隙t1，并且，位置指示驱动体60的球面部63与PCB70的上表面(准确地说，环形状的电极74和环形状的电极75这两者)接触，不存在间隙t2。除此以外的结构是与前述的指示设备1相同的结构。

在指示设备1a中，在未操作促动器盖10的状态下，是已经进行了位置指示驱动体60的向下方压入的状态。因此，在操作促动器盖10时，不进一步进行压入，容易确保球面部63和环形状的电极75的接触面积的更进一步的同一性。另外，在该情况下，在非操作时，电流在矩形电极76、77、78、79内的施加了VCC的矩形电极和环形状的电极74之间流动。但是，也能够以如下方式构成：球面部63与环形状的电极74的中央的孔74a接触、且与环形状的电极74非接触那样的仅稍微压入。从降低待机状态下的功耗的角度考虑，以成为球面部63与环形状的电极74非接触的状态的方式构成是有利的。进而，在不考虑省电的情况下，如图9(9C)所示，也可以将环形状的电极74做成没有孔74a的圆形的电极74b。

2.第二实施方式

图12是第二实施方式的指示设备的分解立体图。图13是将图12示出的指示设备在以与图2示出的指示设备的A-A线同样的线切断时的剖视图。与第一实施方式同样，以下，与图13的各上方向、下方向、右方向、左方向一致地定义上、下、右、左的各方向。

第二实施方式的指示设备100具有如下结构：从上向下依次组装促动器盖110、外壳板120、滑动构件130、环状片材140、壳体150、压紧环160、位置指示驱动体170、印刷电路基板(Printed Circuit Board：PCB)180。

促动器盖110由树脂制成，并且具有如下形式：在向上方平缓凸出的圆板形状的操作板111的底面，接合有与该操作板111相比直径充分小的圆柱体112。

外壳板120是树脂制的平板。在外壳板120上形成有与圆柱体112的外径相比直径充分大的贯通孔121。另外，在该贯通孔121的外侧，在以该贯通孔121的中心为圆的中心的圆周上，以90度间隔逐个配置有后述的用于与壳体150固定的4个螺钉孔122。

滑动构件130由树脂制成，并且具有将圆筒部131、圆板132、圆筒部133以131、132、133的各中心为一直线的方式从上向下依次接合的形式，其中，圆筒部131具有比圆柱体112的外径稍大的内径，并且在其上方具有开口部；圆板132的直径与该圆筒部131相比充分大；圆筒部133具有比该圆板132的外径小且比上述圆筒部131的外径大的外径，并且，在其下方具有开口部。圆筒部131的外径与外壳板120的贯通孔121的直径相比充分小。如图13所示，从圆筒部133的下方开口部朝向上方形成有凹部134。该凹部134具有与第一实施方式的指示设备1的结构构件之一即滑动构件30的凹部34类似的形状。在凹部134的上表面形成有在其大致中央向下方突出的凸部135和在以该凸部135为中心的圆的外周向上方凹下的外周凹部136。

优选环状片材140是由聚四氟乙烯等氟类树脂构成的薄的环形状的片材。在环状片材140的中央形成有圆形的贯通孔141。贯通孔141的直径与滑动构件130的圆筒部133的外径相比充分大，且比圆板132的外径小。

壳体150由树脂制成，并且具有大致圆环形状。在壳体150的上表面侧的中央形成有向下方凹下的圆形的凹部151，与该凹部151连接地形成有直径比凹部151小并且在上下方向贯通的贯通孔152。凹部151的直径比环状片材140的外径大。环状片材140仅配置在凹部151的下表面，但是，也可以在其下表面隔着粘结剂等粘结在凹部151的下表面。贯通孔152的直径比环状片材140的贯通孔141稍小且与滑动构件130的圆筒部133相比充分大。在位于壳体150的凹部151的外周侧的端面，形成有在以该凹部151的中心为圆的中心的圆周上以90度间隔逐个配置的共计4个螺钉孔153。4个螺钉孔153在上下方向贯通壳体150而形成。另外，如图13所示，在壳体150的下表面侧的中央形成有向上方凹下的凹部154。凹部154的直径比贯通孔152的直径大。因此，在壳体150的中央从上向下依次连接形成凹部151、直径比凹部151小的贯通孔152、直径比贯通孔152大的凹部154。

压紧环160由树脂制成，具有在外径比较大的环部161之上固定有外径比较小的环部162的形状。环部162的外径比壳体150的贯通孔152的直径稍小。环部161的外径比壳体150的凹部154的直径稍小。压紧环160将上方的环部162插入到壳体150的贯通孔152中，将下方的环部161嵌入到壳体150的凹部154中的状态下，能够设置在壳体150上。另外，在压紧环160的中央形成有在上下方向贯通的贯通孔163。如图13所示，贯通孔163是以在接近压紧环160的下表面的位置成为小直径的方式具有台阶差的形状。在压紧环160的下表面的贯通孔163的外侧形成有向下方突出的2根圆柱状的固定构件164。

位置指示驱动体170具有将树脂制的大致圆柱形状的操作部171和在操作部171的下方连接的薄型的大致圆顶形状的导电性弹性体172连接的大致礼帽形状。另外，在导电性弹性体172的中心下方形成有向下方平缓描绘弧形的球面部173。位置指示驱动体170与第一实施方式的指示设备1的结构构件之一即位置指示驱动体60类似，除了操作部171与操作部61相比为纵长这一点之外，具有共同的形式。因此，在这里，位置指示驱动体170的详细结构省略。位置指示驱动体170的操作部171的外径与压紧环160的贯通孔163的上方侧的直径相比充分小。另外，对于导电性弹性体172来说，在将位置指示驱动体170从压紧环160的下方插入设置的状态下，导电性弹性体172的外周部被固定为在接近压紧环160的下表面的台阶差的部分不能够向上方移动以及旋转。

PCB 180在与壳体150的螺钉孔153以及外壳板120的螺钉孔122匹配的位置具有4个螺钉孔181。如图13所示，螺钉190从PCB 180的下方按照螺钉孔181、螺钉孔153、螺钉孔122的顺序拧入。另外，在PCB 180上形成有能够插入从压紧环160的下表面向下方突出的2根固定构件164的2个贯通孔182。但是，使PCB 180的厚度比固定构件164的长度厚，取代贯通孔182，形成没有贯通到PCB 180的下方的凹部也可以。另外，在PCB 180上形成有与第一实施方式的指示设备1的结构构件之一即在PCB70上表面所形成的多个电极74、75、76、77、78、79相同的电极。

当依次组合上述结构的促动器盖110、外壳板120、滑动构件130、环状片材140、壳体150、压紧环160、位置指示驱动体170以及PCB180时，位置指示驱动体170的操作部171的头部被覆盖在滑动构件130的凹部134内，在滑动构件130的圆板132的下表面和环状片材140的上表面之间形成有间隙t1(例如，t1＝0.1mm)，在位置指示驱动体170的球面部173和PCB 180的上表面(准确地说，电极面)之间形成有间隙t2(例如，t2＝0.1mm)。将促动器盖110在与PCB 180的面平行的面内自由操作时，壳体150、压紧环160、位置指示驱动体170相对于PCB180不旋转，滑动构件130配合促动器盖110的移动而被驱动。当滑动构件130被驱动时，被其里侧的凹部134覆盖头部的操作部171被驱动。由于间隙t1以及间隙t2的存在，需要将促动器盖110向下方压入，直到球面部173与PCB180上的环形状的电极74和环形状的电极75这两者接触。在该接触后，由于滑动构件130的圆板132与环状片材140接触，间隙t1消失，所以，不能够进行进一步向下方的按压。即，环状片材140以及其下方的壳体150在位置指示驱动体170的外侧，在位置指示驱动体170的球面部173与环形状的电极75接触后，受到来自滑动构件130的按压方向的力，相当于限制从球面部173对PCB180的按压的按压限制构件。另外，在操作部171的下方连接的导电性弹性体172能够自由弯曲变形，所以，位于操作部171的下方的球面部173在形成在PCB180的上表面的多个电极的区域自由移动。与第一实施方式同样，理想的是t1＝t2，但是，也可以是t1＞t2，也可以是t1＜t2。

图14是表示第二实施方式的指示设备的结构上的变形例的剖视图。

图14示出的指示设备100a与图13示出的指示设备100不同之处在于，在未操作促动器盖110的状态下，滑动构件130与环状片材140接触，不存在间隙t1，并且，位置指示驱动体170的球面部173与PCB180的上表面(准确地说，环形状的电极74和环形状的电极75这两者)接触，不存在间隙t2。除此以外的结构为与上述指示设备100相同的结构。

在指示设备100a中，在未操作促动器盖110的状态下，由于已经进行对位置指示驱动体170的向下方的压入，所以，与先前所述的指示设备1a同样，球面部173和环形状的电极75的接触面积更加相同。另外，在非操作时，电流在矩形电极76、77、78、79和环形状的电极74之间流动，但是，也能够以如下方式构成：球面部173与环形状的电极74的中央的孔74a接触而与环形状的电极74非接触那样的稍微压入。通过做成这种结构，能够降低在待机状态下的功耗。

以上，对本发明的指示设备的优选实施方式进行了说明，但是，本发明并不限于上述各实施方式，能够进行各种变形。

例如，如图15所示，将配置在PCB上的多个电极内的电位测定用的电极不做成环形状的电极75(还包括在其孔内部有环形状的电极74的情况)而做成一个圆形电极75a也可以。在采用该圆形电极75a的情况下，球面部63(或者球面部173)能够在区域A、B那样的大致圆形的区域与圆形电极75a接触。另外，虽然没有图示，但是，也能够将接地用的电极、施加电压用的电极不做成矩形电极76、77、78、79而做成圆形等的除矩形以外的形状的电极。

另外，在上述各实施方式中，从促动器盖10、110向下方的按压被限制，使得在球面部63、173与PCB70、180的上表面接触后，施加在环状片材40、140、其下方的压紧环50或壳体150上，而不施加在位置指示驱动体60、170上。但是，也能够采用在促动器盖10和滑动构件730之间牢固地夹持壳体20的顶面、或者在促动器盖110和滑动构件130的圆板132之间牢固地夹持外壳板120的结构，由壳体20或外壳板120承受从促动器盖10、110向下方的按压。若采用这种结构，即使不做成环状片材40、140和其下方的压紧环50或壳体150承受来自上方的力的结构，该按压也不施加在位置指示驱动体60、170上。

环形状的电极75并不限于环形状的1个电极。例如，也可以将多个电极配置成环的形状，形成环形状的电极75。另外，环状片材40、140并不是必须的结构，只要滑动构件30、130能够在与PCB70、180的面平行的面内自由滑动，其有无均可。进而，PCB70、180对指示设备1、1a、100、100a来说并不是必须的结构，可以在未安装PCB70、180的状态下，制造指示设备1、1a、100、100a并且之后使其流通。另外，在滑动构件30、130的凹部34、134形成的外周凹部36、136并不是必须的结构。只要是根据操作部61、171的头部的形状不妨碍该操作部61、171的动作那样的形状，外周凹部36、136的有无以及其形状无论怎样都可以。进而，至少在压紧环50或壳体150是按压限制构件的情况下，促动器盖10、110并不是必须的结构。因此，也可以将滑动构件30、130的上部做成直接向上方延伸的形式，操作其前端。

本发明能够用作电子设备的操作单元。

Claims (5)

1.一种指示设备，具有位置指示驱动体，该位置指示驱动体配置在印刷电路基板上，在该印刷电路基板上以彼此非接触的状态配置有接地用的电极、施加电压用的电极、用于对所述接地用的电极和所述施加电压用的电极之间的位置的电位进行测定的电位测定用的电极，在该位置指示驱动体驱动时，基于与所述电位测定用的电极上的接触位置确定指示位置，其特征在于，

所述位置指示驱动体在其下方具有导电性弹性体，该导电性弹性体具有与所述接地用的电极以及所述施加电压用的电极接触的由导电材料构成的导电部和由导电材料构成并在所述位置指示驱动体的驱动时能够与所述电位测定用的电极接触的下方突出形状的球面部，并且，以该球面部处于所述电位测定用的电极的上方的方式配置在所述印刷电路基板上，

该指示设备具有：

滑动构件，该滑动构件以在所述位置指示驱动体的上方覆盖其头部的方式配置，当在与所述印刷电路基板的平面平行的面内滑动操作时，能够驱动所述位置指示驱动体；

按压限制构件，位于所述位置指示驱动体的外侧，在所述位置指示驱动体的所述球面部与所述电位测定用的电极接触后，受到来自滑动构件的按压方向的力，限制从所述球面部对所述印刷电路基板的按压，

所述滑动构件中的覆盖所述位置指示驱动体的头部的凹部的上表面具有与其中央部相比向上方凹下的外周凹部，

该外周凹部以如下方式形成：在使所述滑动构件滑动时，不妨碍所述位置指示驱动体的头部的移动。

2.如权利要求1所述的指示设备，其特征在于，

所述位置指示驱动体在未对其进行驱动的状态下，以所述球面部与所述电位测定用的电极非接触的方式配置在所述印刷电路基板上，

在所述按压限制构件和所述滑动构件之间具有间隙，使得在直到所述球面部与所述电位测定用的电极接触之前的期间，能够从所述滑动构件对所述位置指示驱动体施加按压。

3.如权利要求1或2所述的指示设备，其特征在于，

所述电位测定用的电极是在其中央具有孔的环形状的电极。

4.如权利要求3所述的指示设备，其特征在于，

在所述电位测定用的电极的中央的孔中，以与所述电位测定用的电极非接触的方式形成有校正用的电极。

5.如权利要求4所述的指示设备，其特征在于，

所述校正用的电极是环形状的电极。

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