CN102122212A

CN102122212A - 输入装置

Info

Publication number: CN102122212A
Application number: CN2011100057631A
Authority: CN
Inventors: 榎本雅俊; 山本保; 西村健司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2011-07-13
Also published as: JP2011141713A; US20110163960A1; US8466872B2

Abstract

本发明提供一种输入装置，其包括：壳体；可旋转地收纳在壳体内的操作体；固定于操作体的磁性体；配置在操作体的周围的磁铁；用于检测来自磁性体的磁通的磁性检测元件；和用于保持壳体的框体。磁性检测元件与操作体隔着规定的间隙相面对。框体具有使磁性检测元件与壳体的下表面弹性接触的多个推压部。该输入装置能够高精度地检测旋转角度。

Description

输入装置

技术领域

本发明主要涉及各种电子设备的操作中使用的输入装置。

背景技术

近年来，随着便携式电话和个人计算机等各种电子设备的高性能化和小型化，用于对它们的操作的输入装置也要求能够以良好的操作触感进行可靠的操作。

图6和图7分别是现有的输入装置501的截面图和分解立体图。输入装置501具有球状的绝缘树脂制的操作体1和铁或坡莫合金等的磁性体2。磁性体2具有大致球状的核心部和从核心部突出的大致圆柱状的多个突起部2A、2B。多个突起部2A、2B从核心部向外放射状突出。磁性体2埋设在操作体1内。

操作体1以可旋转的方式收纳在同为金属板制的上壳体3和下壳体4之间，并且操作体1的上部从上壳体3的上表面的开口孔突出。

收纳操作体1的上壳体3和下壳体4，借助罩5载置在保持体6的上表面。罩5大致呈板状，由橡胶等弹性材料形成，保持体6由绝缘树脂形成。

膜(film)状的配线基板7的上下表面形成有多个配线图案。在操作体1下方的配线基板7的上表面，例如以N极向上S极向下的方式载置有呈大致圆筒状的铁氧体等磁铁8。

磁性检测元件9具有排列的多个霍尔元件等磁性传感器。磁性检测元件9安装在配线基板7的上表面，隔着规定的间隙与操作体1相面对。在磁性检测元件9周围的配线基板7上，形成有大致U字状的切口部7A。

金属薄板制的框体10，其上部与保持体6粘合，将上壳体3、下壳体4以及收纳于其中的操作体1、磁铁8和磁性检测元件9保持在规定的位置上。

图8是框体10的立体图。框体10的底面设置有大致矩形状的板簧部10A。板簧部10A的一端被折弯，另一端倾斜着向上方突出。在板簧部10A稍稍弯曲的状态下，板簧部10A的端部借助配线基板7推压磁性检测元件9的下表面，磁性检测元件9的上表面与下壳体4的下表面弹性接触，构成输入装置501(参照图7)。

输入装置501以使操作体1的上部突出的方式安装在便携式电话或个人计算机等电子设备的操作部。磁性检测元件9经由配线图案等与设备的电子电路电连接。

例如，在电子设备的液晶显示元件等显示器件显示有姓名、曲名等多个菜单或光标等的状态下，当用手指向前后左右或斜向方向旋转操作操作体1上部时，埋设在操作体1内的磁性体2也发生旋转。例如，在使操作体1向右方向旋转的情况下，磁性体2的突起部2A会先接近磁性检测元件9。

这样，磁性检测元件9借助突起部2A检测配置在操作体1下方的大致圆筒状的磁铁8的磁通。在这样继续进行使操作体1向右方向旋转的操作的情况下，突起部2A离开磁性检测元件9，接着突起部2B接近磁性检测元件9。由此，借助突起部2B，磁性检测元件9检测磁铁8的磁通。

磁性检测元件9，将从该依次接近然后离开的磁性体2的多个突起部2A、2B检测到的磁通，作为存在相位差的电压信号向设备的电子电路输出。电子电路根据该信号检测出操作体1的旋转方向和旋转角度，使在设备的显示器件上显示的菜单上的光标等，例如向右方向移动与旋转角度相应的距离。

另外，在使操作体1向左方向或前后方向，或者它们之间的斜向方向进行旋转操作的情况下，同样地，从磁性检测元件9输出电压信号，电子电路对操作体1的旋转方向和旋转角度进行检测，使光标等向左方向、右方向或斜向方向移动。

即，使用者通过边观看设备的显示器件边进行使操作体1向规定方向旋转的操作，能够使显示单元显示的光标等向规定方向移动，而容易地进行菜单的选择等。

另外，日本特开2009-259024号公报中公开了与现有的输入装置501类似的输入装置。

在图6～图8所示的现有的输入装置501中，利用框体10底面的大致矩形状的板簧部10A的端部推压磁性检测元件9的下表面，使磁性检测元件9的上表面与下壳体4的下表面弹性接触。因而，磁性检测元件9相对下壳体4的下表面以稍稍倾斜的状态弹性接触。由此，检测到的磁通虽然较小但会产生误差，存在难以高精度地检测出操作体1的旋转角度的情况。

发明内容

本发明的输入装置包括：壳体；可旋转地收纳在壳体内的操作体；固定于操作体的磁性体；配置在操作体的周围的磁铁；用于检测来自磁性体的磁通的磁性检测元件；和用于保持壳体的框体。磁性检测元件与操作体隔着规定的间隙相面对。框体具有使磁性检测元件与壳体的下表面弹性接触的多个推压部。

该输入装置能够高精度地检测旋转角度。

附图说明

图1是本发明的实施方式的输入装置的截面图。

图2是实施方式的输入装置的分解立体图。

图3是实施方式的输入装置的框体的立体图。

图4是搭载有实施方式的输入装置的电子设备的框图。

图5A是实施方式的输入装置的其它的框体的截面图。

图5B是实施方式的输入装置的其它的磁性体的立体图。

图6是现有的输入装置的截面图。

图7是现有的输入装置的分解立体图。

图8是现有的输入装置的框体的立体图。

具体实施方式

图1和图2分别是本发明的实施方式的输入装置1001的截面图和分解立体图。操作体1具有球形形状，由ABS或聚碳酸酯、氨基甲酸乙酯等绝缘树脂形成。磁性体2由坡莫合金或铁、Ni-Fe合金等磁性材料形成，具有大致球状的核心部2P和从核心部2P呈放射状态突出的多个例如24个突起部2A、2B。突起部2A、2B具有大致圆柱状形状。磁性体2埋设在操作体1内，固定在操作体1中。

壳体61由钢板等金属薄板形成，内部具有以使操作体1可旋转的方式收容该操作体1的空间61P。壳体61由上壳体3和下壳体4构成。上壳体3与下壳体4之间的空间61P以使操作体1可旋转的方式收容该操作体1，并且操作体1的上部从上壳体3的上表面103的开口孔103A突出。

罩5大致呈板状，由橡胶或弹性体(elastomer)等弹性材料形成。保持体6由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚苯乙烯等绝缘树脂形成。收纳了操作体1的壳体61(上壳体3和下壳体4)借助罩5载置在保持体6的上表面。

膜状的配线基板7由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚苯乙烯等挠性绝缘膜构成。在配线基板7的上表面107和下表面207形成有由碳或、银、铜箔等导电材料构成的多个配线图案。在配线基板7的上表面107，设置有具有中空部8D的大致呈圆筒状的由铁氧体或Nd-Fe-B合金等的磁铁材料形成的磁铁8。磁铁8包围操作体1的至少下部。磁铁8以例如N极向上方S极向下方的方式载置。

在磁铁8的中空部8D的内周侧，在配线基板7的上表面107固定有磁性检测元件9。磁性检测元件9具有上表面109和固定在配线基板7的上表面107上的下表面209。磁性检测元件9具有用于检测垂直方向的磁通的霍尔元件、用于检测水平方向的磁通的GMR元件等多个磁性传感器9A、9B。多个磁性传感器9A、9B的数目例如为9个以上。本实施方式中，多个磁性传感器9A、9B以具有3行和3列的矩阵形状与磁性检测元件9的上表面109平行地排列。磁性检测元件9的上表面109与操作体1隔开规定的间隙相面对。在磁性检测元件9的周围的配线基板7，形成有大致呈U字状的切口部7A。

由钢或铜合金等的金属薄板形成的框体15的上部与保持部6粘合，将上壳体3和下壳体4以及收纳于其中的操作体1、磁铁8和磁性检测元件9等保持在规定的位置上。壳体61(下壳体4)具有面向空间61P且在下表面261的相反侧与下表面261平行的内底面104。球形状的操作体1与内底面104抵接。

图3是框体15的立体图。框体15具有底板15D、从底板15D倾斜向上方折弯并延伸的折弯部15A、与折弯部15A连结的推压部15B和从推压部15B的两端向左方延伸而出的推压部15C。折弯部15A具有与底板15D连结的端部315A和端部315A的相反侧的端部415A。折弯部15A的端部415A与推压部15B连结。推压部15B、15C呈平坦的舌片状(tongue舌)，分别具有上表面115B、115C。折弯部15A从底板15D沿方向915A延伸。推压部15B具有分别在与方向915A成直角且相互相反的方向915B、915C上延伸的端部315B、415B。两个推压部15C分别从推压部15B的端部315B、415B在与磁性检测元件9的下表面209平行且与方向915A相反的方向915D上延伸。

在折弯部15A稍稍弯曲的状态下，推压部15B、15C借助配线基板7对磁性检测元件9的下表面209向上方施加力。即，推压部15B推压磁性检测元件9的下表面209的右侧部分，推压部15C推压磁性检测元件9的下表面209的左侧部分。通过利用推压部15B、15C来施加力，磁性检测元件9的上表面109与下壳体4即壳体61的下表面261弹性接触，构成输入装置1001。本实施方式中，底板15D与壳体61的下表面261平行(参照图1)。

即，利用大致呈舌片状的多个推压部15B、15C，对磁性检测元件9的下表面209的多个位置进行推压，磁性检测元件9的上表面109在相对壳体61的下表面261不发生倾斜的平行的状态下，与下壳体4(壳体61)的下表面261弹性接触。

图4是搭载有输入装置1001的电子设备2001的框图。电子设备2001例如是便携式电话或个人计算机。电子设备2001具有用于操作者进行操作的操作部91A、电子电路91B和液晶显示元件等的显示部91C。输入装置1001以使操作体1的上部突出的方式安装在操作部91A。磁性检测元件9经由配线图案与电子电路91B电连接。

当电子电路91B在显示部91C显示了姓名、曲名等多个菜单或光标的状态下，操作者用手指对操作体1的上部进行向前后左右或斜向方向旋转的操作。由此，埋设在操作体1内的磁性体2也发生旋转。例如，在使操作体1向右方向旋转的情况下，磁性体2的突起部2A会先接近磁性检测元件9的磁性传感器9A。

在突起部2A最接近磁性传感器9A的情况下，磁性传感器9A通过突起部2A检测到配置在操作体1下方的大致圆筒状的磁铁8的磁通。即，磁铁8的磁通从突起部2A流出，被磁性传感器9A检测到。

若继续进行使操作体1向右方向旋转的操作，则突起部2A离开磁性传感器9A而接近磁性传感器9B，同时突起部2B接近磁性传感器9A。此时，通过突起部2B，磁性传感器9A检测到磁铁8的磁通。即，磁铁8的磁通从突起部2B流出，被磁性传感器9A检测到。

即，磁性检测元件9的磁性传感器9A，在突起部2A最接近时检测到一次磁铁8的磁通，之后磁通暂时减弱，当接下来突起部2B最接近时，再一次检测到磁通，每一次都从磁性传感器9A向电子电路91B输出脉冲状的电压信号。

另外，此时配置在磁性传感器9A一旁的磁性传感器9B也同样检测到来自突起部2A、2B的磁通。磁性传感器9B配置在隔开规定间隔沿上表面109与磁性传感器9A错开的位置上。因而，从磁性传感器9B输出的电压信号相对磁性传感器9A的电压信号错开规定时间，存在相位差。

电子电路91B利用存在相位差的两个脉冲状的电压信号，根据磁性传感器9A、9B的电压信号哪一个先上升来检测操作体1的旋转方向。并且，电子电路91B根据电压信号的脉冲的数目来检测操作体1的旋转角度。电子电路91B基于检测出的旋转方向和旋转角度，使显示部91C上显示的光标等，向与旋转方向对应的方向例如向右方向移动与旋转角度对应的距离。

另外，在使操作体1向左方向或前后方向，或者它们之间的斜向方向进行旋转操作的情况下，同样地，从多个磁性传感器9A、9B输出存在相位差的多个脉冲状的电压信号。电子电路91B根据这些信号对操作体1的旋转方向和旋转角度进行检测，使显示部91C的光标向左方向或上下方向，或者斜向方向移动。

这样，使用者通过边观看显示部91C边进行使操作体1向规定方向旋转的操作，能够使显示在显示部91C上的光标向规定方向移动，容易地进行菜单的选择等的电子设备的操作。

实施方式的输入装置1001中，通过突起部2A、2B检测磁铁8的磁通的磁性检测元件9，在下表面209的多个位置被多个推压部15B、15C推压。由此，上表面109在相对壳体61(下壳体4)的下表面261不发生倾斜的平行的状态下，与下壳体4的下表面261弹性接触。因而，矩阵状排列的多个磁性传感器9A、9B能够检测出与磁性体2的旋转方向和旋转角度准确无误差地对应的磁通。

即，利用框体15的多个推压部15B、15C，磁性检测元件9的下表面209在大致整个区域上被均匀地推压，上表面109与下壳体4的下表面261在不发生倾斜的平行的状态下弹性接触。由此，在矩阵状排列的多个磁性传感器9A、9B与操作体1之间，分别保持有规定的间隙。因而，磁性传感器9A、9B检测到的磁通相对于磁性体2的旋转不产生误差，输入装置1001能够高精度地检测操作体1的旋转角度。

图5A是实施方式中输入装置1001的截面图，特别表示了其它的框体715。在图5A中，对于与图1～图3表示的框体15相同的部分标记相同的参照编号。图5A所示的框体715还具有设置在推压部15B的突部815A、815B，和设置在推压部15C的突部815C。突部815A、815B、815C向着磁性检测元件9的下表面209突出，借助配线基板7对磁性检测元件9的下表面209向壳体61的下表面261施加力。突部815B、815C推压磁性检测元件9的下表面209的相互相反侧的端部，突部815A推压下表面209的中央部。利用突部815A、815B、815C，能够获得与平坦的推压部15B、15C同样的效果。

图5B是实施方式中输入装置1001的其它的磁性体602的立体图。在图5B中，对与图1和图2所示的输入装置1001相同的部分标记相同的参照编号。图5B所示的磁性体602埋设在球形状的操作体1中。磁性体602与磁性体2由相同材料形成，具有中空球形的形状，并设置有与中空部连通的多个开口孔602A。进一步地，其它形状的磁性体也能够获得同样的效果。

这样，根据本实施方式，由上壳体3和下壳体4形成的壳体61以使操作体1可旋转地收纳该操作体1。在用于保持上壳体3和下壳体4的框体15设置有大致舌片状的多个推压部15B、15C。推压部15B、15C使磁性检测元件9与下壳体4的下表面261弹性接触。多个推压部15B、15C推压磁性检测元件9的下表面209的多个位置，能够使磁性检测元件9在不倾斜的平行的状态下与下壳体4的下表面261弹性接触。因而，所检测到的磁通不产生误差，能够对操作体1的旋转角度进行高精度的检测，能够获得能够可靠地操作的输入装置1001。

本实施方式的输入装置1001，因为能够进行没有误差的可靠的操作，所以作为各种电子设备的操作用装置是有用的。

如以上所述，操作体1以可旋转的方式收纳在壳体61中。磁性体2(602)被固定在操作体1内。磁铁8被配置在操作体1的周围。磁性检测元件9隔着规定的间隙与操作体1相面对，对来自磁性体2(602)的磁通进行检测。框体15用于保持壳体61。框体15具有使磁性检测元件9与壳体61的下表面261弹性接触的多个推压部15B、15C。多个推压部15B、15C可以实质上为舌片状。多个推压部15B、15C使磁性检测元件9的上表面109与壳体61的下表面261平行地弹性接触。

另外，“上表面”“下表面”“上方”“下方”等表示方向的用语表示的是仅依赖于操作体1和磁性检测元件9的相对位置关系的相对方向，并不表示铅垂方向等绝对方向。

Claims

1.一种输入装置，其特征在于，包括：

具有下表面的壳体；

可旋转地收纳在所述壳体内的操作体；

固定于所述操作体的磁性体；

配置在所述操作体的周围的磁铁；

与所述操作体隔开规定的间隙地相面对，用于检测来自所述磁性体的磁通的磁性检测元件；和

用于保持所述壳体的框体，其中

所述框体，具有使所述磁性检测元件与所述壳体的所述下表面弹性接触的多个推压部。

2.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于：

所述多个推压部实质上为舌片状。

3.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于：

所述框体的所述多个推压部，使所述磁性检测元件与所述壳体的所述下表面平行地弹性接触。

4.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于：

所述框体，还具有分别设置在所述多个推压部且与所述磁性检测元件的下表面抵接的多个突起部。