CN102087554A

CN102087554A - 输入装置

Info

Publication number: CN102087554A
Application number: CN2010105787087A
Authority: CN
Inventors: 山本保; 叶山宜敬; 井上浩人; 片冈宪治; 西村健司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2011-06-08
Also published as: KR20110065370A; JP5434542B2; US20110134025A1; KR101154752B1; JP2011118796A

Abstract

一种输入装置，将以规定的角度间隔形成N极和S极的圆柱状或球状的多个磁铁(3A～3D)能够旋转地安装于上壳体(1)和下壳体(2)内，并且将多个磁性检测元件(7A、7B)隔开规定的间隙与该磁铁(3A～3D)相对配置。于是，用手指旋转操作直径2～3mm左右小的多个磁铁(3A～3D)，由于根据这些磁铁的旋转方向和旋转角度能够进行手指的操作方向和操作量的检测，因此，能够将装置整体形成为小尺寸，可得到实现薄型化且能够可靠操作的输入装置。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及一种主要用于各种电子设备的操作的输入装置。

背景技术

近年来，伴随着携带式电话或个人计算机等各种电子设备的高性能化或小型化的发展，对用于其操作的输入装置也谋求实现小型化、薄型化，且能够进行可靠的操作。

参照图9，对现有的输入装置进行说明。

图9是现有的输入装置的剖面图。图9中，操作体11为直径5～10mm左右的球状，并为绝缘树脂制。磁铁12为大致圆盘状，由铁素体等制成。而且，多个磁铁12以规定间隔埋设于操作体11的外周。

另外，上壳体13、下壳体14均由金属薄板制成。操作体11以能够旋转的方式收纳于上壳体13与下壳体14之间，操作体11上部从上壳体13上面的开口孔突出。

而且，在配线基板15的上下表面形成有多个配线图案(未图示)。在该配线基板15的上面安装有霍尔元件等多个磁性检测元件16。例如，在前后左右安装有四个磁性检测元件16，且与操作体11隔开规定间隔相对配置，从而构成输入装置。

这样构成的输入装置以使操作部11上部突出的方式安装于携带式电话或个人计算机等电子设备的操作部(未图示)。于是，多个磁性检测元件16经由配线图案或引线(未图示)等与设备的电路(未图示)电连接。

在以上的构成中，设备的液晶显示元件等显示部(未图示)上显示名称或标题等多个菜单或光标(未图示)等。当用手指向前后左右方向旋转操作操作体11的上部时，埋设于操作体11外周的多个磁铁12也进行旋转。例如，当向左方向旋转时，首先，磁铁12A接近磁性检测元件16，接着，磁铁12B接近磁性检测元件16。

而且，多个磁性检测元件16检测这样交互接近、分离的多个磁铁12的磁性，将具有偏移规定时间的相位差的电压信号向设备的电路输出。而且，设备的电路根据这些电压信号检测操作体11的旋转方向或旋转角度。其结果是，例如使设备的显示部显示的菜单上的光标等向左方向只移动旋转角度部分。

将操作部11向右方向或前后方向、或者向与这些方向不同的中间的斜方向进行旋转操作时，同样地，也从多个磁检测元素16输出电压信号。而且，电路检测操作体11的旋转方向和旋转角度。其结果是，光标等向右方向或上下方向，或者斜方向移动。

这样，通过一边看设备的显示部，一边将操作体11向规定方向进行旋转操作，能够使显示部上显示的光标等向规定方向移动，能够很容易进行菜单的选择等。

另外，作为与该申请的发明相关的现有技术文献信息，例如，公知有(日本)特开2009-123198号公报。

但是，在上述现有的输入装置中，为了使手指易于操作，将直径5～10mm左右和比较大的形状的、球状的操作体11被收纳于上壳体13和下壳体14之间。而且，由于旋转操作该操作体11进行旋转方向和旋转角度的检测，因此，作为装置必须具有一定的高度尺寸。因此，难以实现输入装置整体的薄型化。

发明内容

本发明是为了解决这样现有的课题而提出的，提供一种实现薄型化且能够进行可靠操作的输入装置。

本发明的输入装置的构成为，将以规定的角度间隔形成N极和S极的圆柱状或球状的多个磁铁可旋转地安装于壳体，并且将多个磁性检测元件隔开规定的间隙与该磁铁相对配置。通过旋转操作直径2～3mm左右的小的多个磁铁，进行旋转方向和旋转角度的检测，由此，例如能够进行手指的操作方向和操作量的检测。因此，能够将装置整体形成为小尺寸，实现薄型化。另外，能够得到能够可靠操作的输入装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的输入装置的剖面图；

图2是本发明的实施方式1的输入装置的分解立体图；

图3是本发明的实施方式1的输入装置的部分侧面图；

图4是本发明的实施方式1的输入装置的立体图；

图5A是本发明的实施方式1的输入装置的俯视图；

图5B是本发明的实施方式1的输入装置的俯视图；

图6是本发明的其它实施方式的输入装置的部分侧面图；

图7是本发明的其它的实施方式的输入装置的俯视图；

图8A是本发明的再其它实施方式的输入装置的俯视图；

图8B是本发明的再其它实施方式的输入装置的俯视图；

图9是现有的输入装置的剖面图。

具体实施方式

以下，参照图1～图8，对本发明的实施方式进行说明。

另外，为了容易理解构成，这些图被局部放大尺寸进行表示。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1的输入装置的剖面图；图2是本发明的实施方式1的输入装置的分解立体图。在图1、图2中，上壳体1由ABS等绝缘树脂制成。下壳体由聚缩醛等绝缘树脂制成。在下壳体2上形成有椭圆形状的四个开口部2A、和与之连结的半圆柱状的一对保持部2B。另外，在上壳体1上设有比开口部2A稍小的椭圆形状的四个开口部1A。

磁铁3A～3D为大致椭圆球状，由直径2～3mm左右的铁素体或Nd-Fe-B合金等制成。

图3是本发明的实施方式1的输入装置的部分侧面图。在图3中，磁性不同的N极和S极以规定的角度间隔(例如，60度间隔)邻接而形成。另外，在磁铁3A的中心设有突出为圆柱状的一对旋转轴4。

而且，四个磁铁3A～4D的旋转轴4插入下壳体2的保持部2B。

图4是本发明的实施方式1的输入装置的立体图。图4中，在开口部2A(参照图2)内，在左右方向上分别可旋转地安装有磁铁3A和与之相对的磁铁3B。另外，在与磁铁3A、3B正交方向的前后方向上分别可旋转地安装有磁铁3C和与之相对的磁铁3D。

磁性体5(参照图2)为大致板状，由非晶体钴或铁、高导磁铁镍合金、Ni-Fe合金等制成。而且，四个磁性体5分别安装于磁铁3A～3D侧方的下壳体2的上面。该下壳体2的上面由上壳体1覆盖，磁铁3A或3B等的上部从上壳体1的开口部1A(参照图2)突出。

这四个开口部1A或2A、磁铁3A～3D的间隔各为3～5mm左右。因此，由于比手指宽度以下的4～10mm左右的尺寸更小，因此，用一个手指就能够同时触及四个磁铁3A～3D。

配线基板6由苯酚纸或环氧树脂玻璃等制成。在配线基板6的上下表面上通过铜箔等形成有多个配线图案(未图示)。在磁铁3A～3D下方的配线基板6的上面安装有检测垂直方向的磁性的霍尔元件或检测水平方向的磁性的GMR元件等四个磁性检测元件7。

如图3所示，磁性检测元件7由检测垂直方向的磁性的磁性检测元件7A和检测与之正交方向的水平方向的磁性的磁性检测元件7B成对形成。

开关触点8(参照图2)由按钮开关等制成。护板9由聚对苯二甲酸乙二醇酯等薄膜状的薄片制成。开关触点8安装在被四个磁性检测元件7包围的中央部的配线基板6的上面。而且，该配线基板6的上面由护板9覆盖，在从开关触点8向上方突出的按扣部8A(参照图1)抵接有通过印刷等形成于护板9的下表面的凸部9A(参照图1)。

接着，对制作这样构成的输入装置的方法进行说明。

首先，在磁铁3A～3D中央的贯通孔插入并固定旋转轴4。之后，使磁铁3A～3D磁化，N极和S极以规定的角度间隔邻接形成。而且，这些磁铁3A～3D能旋转地被收纳于上壳体1和下壳体2之间，制作输入单元。

接着，将开关触点8及磁性检测元件7安装在配线基板6的上面。其后，用护板9覆盖配线基板6的上面。最后，将上述的输入单元可上下移动地配置在该罩护板9的上方，从而完成输入装置。

这样，本发明的输入装置中，直径2～3mm左右小的四个磁铁3A～3D以成为手指的宽度以下的尺寸可旋转地被安装收纳于上壳体1和下壳体2之间。因此，即使将配线基板6或开关触点8等的高度相加，也能够将装置整体的高度形成为3～5mm左右较低的尺寸。因此，能够大幅度地实现薄型化。

这样构成的输入装置以使磁铁3A～3D上部突出且能够上下移动的方式安装于携带式电话或个人计算机等电子设备的操作部(未图示)。另外，开关触点8或多个磁性检测元件7经由配线图案或引线(未图示)等与设备的电路(未图示)电连接。

图5A、5B是本发明的实施方式1的输入装置的俯视图。在图5A、5B中，例如考虑在设备的液晶显示元件等显示部(未图示)上显示有名称或标题等菜单或光标(未图示)等的状态下，用一个手指同时触及四个磁铁3A～3D的情况。

例如，如图5A的俯视图所示，当向左右方向移动手指时，在与其正交方向的前后方向上可旋转的磁铁3C或3D不旋转。但是，在左右方向可旋转的磁铁3A和3B以旋转轴4(参照图1)为中心进行旋转。

而且，如图3所示，磁铁3A下方的磁性检测元件7检测N极和S极以规定的角度间隔邻接形成且通过旋转使N极和S极交互发生变化的磁铁3A的磁性。此时，磁性检测元件7A检测垂直方向的磁性，与之成对的磁性检测元件7B检测水平方向的磁性。

因此，由磁性检测元件7A输出的电压信号和由磁性检测元件7B输出的电压信号具有偏移规定时间的相位差。而且，这些电压信号从磁性检测元件7输出到设备的电路上。

同时，也从磁铁3B下方的磁性检测元件7输出同样具有相位差的电压信号。而且，设备的电路基于这些电压信号的相位差检测磁铁3A和3B的旋转方向和旋转角度，其结果是，使设备的显示部显示的菜单上的光标等向左右方向移动旋转角度的量。

接着，如图5B所示，考虑向前后方向移动手指的情况。在该情况下，使在左右方向上可旋转的磁铁3A或3B不旋转，而使在前后方向上可旋转的磁铁3C和3D旋转。从这些磁铁3C和3D下方的磁性检测元件7向电路输出具有与上述同样的相位差的电压信号。而且，基于具有这些相位差的电压信号，电路检测手指向前后方向的移动，使显示部的光标等向上下方向移动旋转角度的量。

另外，考虑向上述的左右方向和前后方向的中间的斜方向移动手指的情况。该情况下，磁铁3A、3B及磁铁3C、3D四个均旋转。而且，从这些下方的磁铁检测元件7输出具有各相位差的电压信号。其结果是，电路检测手指向斜方向的移动，从而使显示部的光标等向斜方向移动。

另外，考虑在光标等位于所希望的菜单上的状态下按压操作磁铁3A～3D的情况。该情况下，上壳体1和下壳体2向下方移动，护板9发生挠曲，护板9下面的凸部9A按压按扣部8A。于是，进行开关触点8的电连接、电分离，设备的电路检测该状态，进行菜单的确定或下一个菜单的显示等。

另外，当解除对磁铁3A～3D的按压力时，通过开关触点8的弹性恢复力，按扣部8A按压凸部9A，因而，上壳体1和下壳体2向上方移动，恢复到初始状态。

这样，通过一边看设备的显示部，一边将触及四个磁铁3A～3D的手指向左右方向或前后方向、或者向这些方向的中间的斜方向移动，能够使显示部显示的光标等向规定方向移动。于是，进行菜单的选择等，并且通过按压操作磁铁3A～3D，由此，能够很容易进行菜单的确定或下一个菜单的显示等。

另外，通过手指的移动使四个磁铁3A～3D旋转，利用垂直方向和水平方向的磁性检测这些各自的旋转。该检测方法为利用一对磁性检测元件7A和7B，根据具有相位差的电压信号检测手指的移动的方法。因此，能够进行高精度的检测，能够进行可靠的操作。

另外，通过旋转操作N极和S极以规定的角度间隔形成的、直径2～3mm左右小的多个磁铁，进行旋转方向和旋转角度的检测。因此，如上所述，能够将输入装置形成为小尺寸，能够实现大幅度的薄型化。

另外，护板9覆盖安装有开关触点8及磁性检测元件7的配线基板6的上面。因而，在从磁铁3A～3D与上壳体1及下壳体2的间隙浸入有一些水滴等的情况下，也能够防止这些水滴等附着在开关触点8或磁检测元件7、配线基板6上。

而且，四个磁性体5分别配置于磁铁3A～3D的侧方。因而，防止在小的尺寸中，四个磁铁3A～3D彼此的磁力互相影响。另外，在磁铁3A～3D旋转时，能够得到具有咔嗒感(点击感)的良好的操作感。

另外，除上述的四个磁性体5的构成以外，也可以是在磁铁3A～3D的中央设置一个磁性体5，从而防止彼此的磁力相互影响的构成，也可以是将磁性体5连结成环状的构成。或者，既可以将点击感用和防止磁力用的磁性体5分别设置，也可以是将这些的形状形成为不同形状的构成。

在本发明的实施方式1中，将检测垂直方向的磁性的磁性检测元件7A和检测水平方向的磁性的磁性检测元件7B为一对的磁性检测元件7配置在磁铁3A等的下方。

图6是本发明的其它实施方式的输入装置的部分侧面图。图6中，使用的是检测垂直方向的磁性的磁性检测元件7A和7C被并列配置的磁性检测元件7。根据这些磁性检测元件位置不同而产生的时间偏移来检测具有相位差的电压信号，由此，进行磁铁3A等旋转方向和旋转角度的检测的构成，也能够实施本发明。

另外，在本发明的实施方式1中，在上壳体1和下壳体2之间，在与左右方向正交的方向上可旋转地安装有磁铁3A、3B，在与前后方向正交的方向上可旋转地安装有磁铁3C、3D。

图7是本发明的其他实施方式的输入装置的俯视图。图7中，在左右方向上可旋转地安装磁铁3A，在前后方向上可旋转地安装3B。而且，也可以为磁铁3C及3D分别在相对于其倾斜(例如，倾斜45度左右)的斜方向上可旋转地安装的构成。

图8A、8B是本发明的再其它的实施方式的输入装置的俯视图。在图8A、8B中，在操作的方向少时，不是四个磁铁3A～3D，可以是两个磁铁。如图8A所示，也可以将两个磁铁3A和3B在相同方向可旋转地安装。另外，如图8B所示，也可以将其在正交方向上可旋转地安装。除此之外，作为将八个磁铁在各方向上可旋转地安装，且检测各操作方向的构成，也能够实施本发明。

另外，在本发明的实施方式1中，使用N极和S极以规定的角度(例如，60度)间隔，每三个邻接形成的磁铁3A等。但是，检测精度稍微有点低，也可以是N极和S极以180度间隔各形成一个的结构。或者，为使用以45度间隔各形成四个的结构，能够进一步提高检测精度。

另外，本发明的实施方式1中，磁铁3A的形状为大致椭圆球状。但是，只要是圆柱状或球状等具有一定程度的圆度且易于进行旋转操作的形状，多种形状都可实施本发明。

这样，根据本实施方式，将N极和S极以规定的角度间隔形成的大致圆柱状或大致球状的多个磁铁3A～3D可旋转地安装于上壳体1和下壳体2之间。而且，将多个磁性检测元件7A或7B隔开规定的间隙与这些磁铁3A～3D相对配置，由此，用手指旋转操作直径2～3mm左右小的多个磁铁3A～3D。于是，根据这些旋转方向和旋转角度能够进行手指的操作方向和操作量的检测。因此，能够将装置整体形成为小的尺寸，实现大幅度的薄型化。另外，能够得到能够可靠操作的输入装置。

另外，如上所述，对在配线基板6的上面安装按钮开关，形成有开关触点8的构成进行说明。但是，也可以通过碳等在配线基板6的上面设置多个固定触点，且在其上载置半球状且导电金属薄板制的可动触点。或者，也可以为利用使下面形成有可动触点的橡胶等的按扣与固定触点的上方相对的触点等各种各样开关触点的构成。

本发明的输入装置具有实现薄壁型化且能够实现可靠操作的优点的效果，主要用于各种电子设备的操作。

Claims

1.一种输入装置，其将以规定的角度间隔形成N极和S极的圆柱状或球状的多个磁铁可旋转地安装于壳体，并且将多个磁性检测元件隔开规定的间隙与该磁铁相对配置。