CN1581391B

CN1581391B - 输入装置

Info

Publication number: CN1581391B
Application number: CN2004100559229A
Authority: CN
Inventors: 稻村纯一; 佐藤功
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2010-05-05
Anticipated expiration: 2024-08-03
Also published as: EP1505486A3; US20050030281A1; CN1581391A; JP2005056104A; JP4188778B2; US7443379B2; EP1505486A2

Abstract

本发明提供一种输入装置，电阻元件(11a、11b)直接连接，电阻元件(11c、11d)串联连接，各电阻元件列(14x、14y)并联连接。在睡眠模式，电阻元件列(14x、14y)的两端设定为相同的高电位，降低电力消耗。低电阻(12a、12b、12c、12d)中的任何一个与电阻元件(11a、11b、11c、11d)接触，则输入部(34a、34b、34c、34d)中的任何一个就变为高电位，并被检测出操作开始，其后并联连接部(16b)变为接地电位，输入部(34a、34b、34c、34d)及切换部(35a、35b、35c、35d)变成高阻抗，设定为检测模式。由此，能够在睡眠模式下降低电力消耗，而且操作开始后立即转移到检测模式。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及根据按压操作体的按压行程或按压力的变动而输出也随之变化的输入装置，特别是涉及可以降低未操作时的电力消耗的输入装置。

背景技术

作为游戏装置或个人电脑的输入装置，有根据按压行程或按压力的变动而输出模拟性变化的装置。

以下专利文献1所述的输入装置的构成，是与设置在基板上的电极对置硅等点击橡胶，向该点击橡胶供给脉冲状电力。操作键顶，让点击橡胶接触电极而产生输出，而且当上述点击橡胶压在电极上使之产生弹性变形时，就按照该变形量输出上述变化。

【专利文献1】特开2002-93274号公报

上述以往的输入装置，由于当操作键顶、点击橡胶接触电极时，即识别出对键顶进行了操作，因此当键顶未被操作的时候，也必须一直向上述点击橡胶供给持续的脉冲状电力。在点击橡胶与电极相互分离的状态下，点击橡胶与电极之间虽然没有电力消耗，但上述那样一直持续生成脉冲状电力，就会白白地消耗电力。

另外，采用多个上述电极与点击橡胶，将多个点击橡胶串联连接，通过从点击橡胶和点击橡胶的中点取得输出，能得到可以识别正方向和负方向的模拟输出。可是如果在这种情况下持续向点击橡胶供给电力，由于点击橡胶的电阻也消耗电力，因而就产生了消耗电力的浪费。

发明内容

本发明就是要解决上述以往的课题，其目的是提供一种输入装置，当操作体未被操作的时候，不会进行无用的电力消耗，当操作体被操作时，立即转移到检测模式。

本发明的输入装置，具有：串联连接多个电阻元件的电阻元件列、与各个电阻元件分别对向设置的低电阻、使上述低电阻与上述电阻元件接触的同时使其接触面积发生变化的操作部、在上述电阻元件列的电阻元件与电阻元件的中点设置的输出部，其特征在于：

设置着进行如下控制的控制部：

(a)当上述电阻元件与低电阻未接触时，设定睡眠模式，使电阻元件列与各个低电阻中的一方为高电位，而另一方为低电位；

(b)在上述睡眠模式中，监视低电位侧的电压或电流的变化，当发生变化时，就判断为上述操作体被操作；

(c)在上述判断之后，设定检测模式，在电阻元件列的两端施加电压，从上述输出部获得基于电阻元件与低电阻的接触面积的变化的输出。

比如，设置多个上述电阻元件列，各电阻元件列并联连接。

而且，1个上述电阻元件列具有2个电阻元件，上述电阻元件列并联为2列连接，各电阻元件在正交的2个方向空开间隔配置，用单一的操作体对各个电阻元件对向的上述低电阻进行操作而构成.

本发明，在上述睡眠模式，把电阻元件列两端作为高电位，各个低电阻作为低电位，检测上述低电阻的电位或电流的变化，判断操作体是否被操作，在上述检测模式，将各个低电阻设定为高阻抗。

或是在上述睡眠模式，把电阻元件列两端作为低电位，把各个低电阻作为高电位，检测上述低电阻一侧电位或电流的变化，判断操作体是否被操作。

另外，最好在上述检测模式，当低电阻与电阻元件未接触时，将从上述输出部获得的电压值作为基准值存储。

而且，最好按从上述输出部获得的电压值，每隔一定时间就更新上述基准值。

本发明，通过从串联连接电阻元件的电阻元件列的中点获得输出，当夹持这个中点的各个电阻元件与低电阻的接触面积变化时，能得到以中点电位为基准的正方及负方的模拟输出。另外通过并联连接上述电阻元件列，比如能获得2个不同方向的正方与负方的模拟输出。

这种情况下，在睡眠模式能将电阻元件的电力消耗降低或使之为零，而检测到操作体被操作之后，能立即设定检测模式。

而且，通过将从电阻元件与电阻元件间的输出部获得的电压值作为基准值并加以保持，一直能正确设定正方与负方的模拟输出的零点。

附图说明

图1是实施方式1的4方向输入装置的立体图。

图2A、B是按动作分别表示图1的II-II线的剖面的剖面图。

图3是4方向输入装置的电路框图。

图4是睡眠模式的等效电路图。

图5是检测模式的等效电路图。

图6是动作流程图。

图7是实施形态2的4方向输入装置的电路框图。

图中：1-4方向输入装置，2-操作体，5-薄膜，11a、11b、11c、11d-电阻元件，12a、12b、12c、12d-低电阻，13a、13b-电极膜，14x、14y-电阻元件列，15-弹性按压体，16a、16b-并联连接部，30-控制部，31-X输入A/D变换部，32-Y输入A/D变换部，33-切换部，34a、34b、34c、34d-输入部，35a、35b、35c、35d-切换部。

具体实施方式

图1是表示作为本发明的输入装置的实施方式1的4方向输入装置的整体构造的立体图；图2A、B是图1的II-II线的剖面图；图3是上述4方向输入装置的电路框图；图4是睡眠模式的等效电路框图；图5是检测模式的等效电路的框图；图6是动作流程图。

图1所示的4方向输入装置1有：4个检测部X1、X2、Y1、Y2以及，操作各检测部X1、X2、Y1、Y2的操作体2。各检测部X1、X2、Y1、Y2在相互正交的2个方向间隔配置，各检测部X1，X2、Y1、Y2、分别配置在基板4上。

上述操作体2，平面形状为十字状，向4方延伸的臂具有：操作上述检测部X1的第1操作部2a、操作上述检测部X2的第2操作部2b、操作上述检测部Y1的第3操作部2c、以及操作上述检测部Y2的第4操作部2d.

在操作体2下面的中心部上，突出形成一体的支撑凸起3，操作体2以上述支撑凸起3与基板4的接触点为支点，可以向所有方向做倾倒动作。

图2A是表示上述检测部X1与第1操作部2a的构造的剖面图。

在上述检测部X1，设有固定配置在上述基板4上的电阻元件11a。在上述基板4上配置具有柔性及绝缘性的薄膜5，将低电阻12a固定在薄膜5上，低电阻12a通过空间与上述电阻元件11a对置。

上述电阻元件11a为碳素膜等，其形状是矩形，在电阻元件11a两侧，连接设置着电极膜13a、13b。上述低电阻12a，是比上述电阻元件11a的电阻低的膜，如银、金、铜等金属膜。电阻元件11a与低电阻12a，只要其电阻值有差异采用什么样的材料构成都可以。上述低电阻12a比如形成为圆形图形。

在检测部X1，在上述薄膜5的上面设置有弹性按压体15。这个弹性按压体15由橡胶材料形成。弹性按压体15，其自身由可压缩变形的按压部分15a以及可防止该按压体15a倾斜的、可弹性变形的薄壁的棱15b一体形成。

上述弹性按压体15，通过上述操作体2的第1操作部2a可进行按压操作。如图2所示，在基板4的上方空开间隔配置有壳体7，在该壳体7上形成十字形的孔7a。上述操作体2位于上述孔7a内部，且操作体2的上面从壳体7上方突出，使操作体2的各操作部2a、2b、2c、2d可进行按压操作。另外，为了不使操作体2从上述孔7a向上方脱出，还配置了防脱装置，但是图1与图2省略了该防脱装置的图示。

当按压操作体2的第1操作部2a时，通过第1操作部2a按压弹性按压体15，如图2B所示，通过弹性按压体15而使薄膜5产生弹性变形，低电阻12a与电阻元件11a接触。接触后再按压第1操作体2a时，弹性按压体15的按压部15a在压缩变形的同时使薄膜5更加弯曲，电阻元件11a与低电阻12a的接触面积增大。

随着第1操作部2a的按压行程或按压力的增强，电阻元件11a与低电阻跟12a的接触面积增大。接触面积增大，使上述电极膜13a与电极膜13b之间的电阻值降低。即，随着第1操作部2a的按压行程或按压力的增强，电极膜13a与电极膜13b之间的电阻值就产生模拟变化。

检测部X2、Y1、Y2的构造，与上述检测部X1的构造相同。在图3的电路框图中，设置在检测部X2的电阻元件以11b表示，设置在检测部X2的低电阻以12b表示。另外，设置在检测部Y1的电阻元件以11c表示，低电阻以12c表示，设置在检测部Y2的电阻元件以11d表示，低电阻以12d表示。

如图3所示，检测部X1的电阻元件11a与检测部X2的电阻元件11b串联连接形成电阻元件列14x，检测部Y1的电阻元件11c与检测部Y2的电阻元件11d串联连接形成电阻元件列14y。而且，上述电阻元件列14x与电阻元件列14y并联连接。

控制该4方向输入装置1的控制部30是将CPU、存储部、模拟的输入信号变换成数字信号提供给上述CPU的、具有A/D变换部、切换部(切换端口)及输入部(输入端口)等的IC。

在上述电阻元件列14x中，电阻元件11a与电阻元件11b的中点是X输出部15x；在上述电阻元件列14y中，电阻元件11c与电阻元件11d的中点是Y输出部15y.从上述X输出部15x得到的电压值，提供给上述控制部30的X输入A/D变换部31，从上述Y输出部15y得到的电压值，提供给Y输入A/D变换部32.

将电源电压Vdd提供给电阻元件列14x与电阻元件列14y的一方的并联连接部16a。另外，电阻元件列14x与电阻元件列14y的另一方的并联连接部16d，连接到控制部30的切换部33。该切换部33，能切换接地电位与上述电源电压Vdd。

上述检测部X1的低电阻12a，连接到控制部30的输入部34a，检测部X2的低电阻12b，连接到输入部34b。同样，检测部Y1的低电阻12c与输入部34c，检测部Y2的低电阻12d与输入部34d分别连接。各输入部34a、34b、34c、34d具有作为检测是高电位还是低电位的输入部的功能。另外，输入部34a、34b、34c、34d可以设定高阻抗。

上述检测部X1的低电阻12a，经由外置的电阻器Ra与控制部30的切换部35a连接。另外，低电阻12b经由电阻器Rb与切换部35b连接，低电阻12c经由电阻器Rc与切换部35c连接，低电阻12d经由电阻器Rd与切换部35d连接。各切换部35a、35b、35c、35d，在接地电位与高阻抗之间进行切换。

下面，对上述4方向输入装置1的动作进行说明。

图4表示通过上述控制部30设定为睡眠模式的情况。在该睡眠模式中，上述切换部33的电源电压设定为Vdd，将并联连接部16a与并联连接部16b，设定为相同的电源电压Vdd(高电位)。另外，将切换部35a、35b、35c、35d切换为接地电位，将电阻器Ra、Rb、Rc、Rd与各低电阻12a、12b、12c、12d的连接侧的相反侧设定为接地电位。而且，控制部30的CPU，为监视输入部34a、34b、34c、34d的电位的模式。

在未操作上述操作体2的状态下，在各检测部X1中，电阻元件11a与低电阻12a不接触，在检测部X2、Y1、Y2中，电阻元件11b、11c、11d与低电阻12b、12c、12d也不接触。因而，输入部34a、34b、34c、34d保持低电位不变。因此，CPU认为操作体2为未操作。

在该睡眠模式下，由于电阻元件列14x与电阻元件列14y的两端设定为相同的电源电压Vdd，在所有的电阻元件11a、11b、11c、11d上，没有电流流动，所以能够节约电力消耗。假使，并联连接部16a与并联连接部16b之间产生了电位差，其差也很小，只要将电阻元件11a、11b、11c、11d的电阻值提高，这些各电阻元件之间就几乎没有电流流动。

图4所示的睡眠模式中，操作体2被操作，在检测部X1、X2、Y1、Y2的某一个中，电阻元件与低电阻接触，接触的低电阻变为高电位，该低电阻和与其连接的电阻器(Ra、Rb、Rc、Rd的某一个)的电压就会降低，由此输入部34a、34b、34c、34d里面接触低电阻连接的输入部的电位就会变高。在CPU上，就会识别出输入部34a、34b、34c、34d的某一个变为高电位，从而识别出操作体2被操作。

在CPU中，识别到操作体2被操作后，在控制部30上就设定检测模式。

在检测模式，如图5所示，切换部33设定为接地电位，并联连接部16a与并联连接部16b之间产生电位差(电源电压Vdd)。即，在电阻元件列14x与电阻元件列14y的两端产生电位差(电源电压Vdd)。另外，输入部34a、34b、34c、34d以及，切换部35a、35b、35c、35d设定为高阻抗。

在这个检测模式中，当任何检测部中没有电阻元件与低电阻的接触时，向X输入A/D变换部31与Y输入A/D变换部32，提供中间电位的输出.当电阻元件11a、11b、11c、11d的电阻值完全相同的时候，上述中间电位为Vdd/2.

比如，在检测部X1中，低电阻12a与电阻元件11a接触，该接触面积发生变化，当检测部X1的电阻值下降时，供给X输入A/D变换部31的电压值，比上述中间电位上升。该电压值，通过第1操作部2a的按压行程和按压力的变动而模拟变化。相反，在检测部X2中，低电阻12b与电阻元件11b接触，其接触面积发生变化，检测部X2的电阻值下降，给X输入A/D变换部31的电压值，比上述中间电位下降。

这样，给X输入A/D变换部31的电压值，在按压第1操作部2a时向正方发生模拟变化，在按第2操作部2b的时向负方发生模拟变化。向Y输入A/D变换部32提供的电压值，在按第3操作部2c时产生向正方发生模拟变化，在按第4操作部2d时向负方发生模拟变化。

这样，让第1操作部2a，第2操作部2b，第3操作部2c，第4操作部2d的按压力变化，就能够产生模拟的X方向输入与模拟的Y方向输入。并且，通过组合各操作部的按压操作，就可以产生用√(X²+Y²)表示的、具有多方向的方向性的模拟输入。

另外，在图5所示的检测模式中，输入部34a、34b、34c、34d与切换部35a、35b、35c、35d为高阻抗，所以在任何一个检测部中，即使低电阻与电阻元件接触，输入部34a、34b、34c、34d及切换部35a、35b、35c、35d也没有电流流入。

下面，用图6的流程图，对4方向输入装置1的一连串的动作进行说明。另外在图6中，各阶段用「ST」表示。

使用该4方向输入装置1的装置接通电源后(ST1)，首先设定如图4所示的睡眠模式(ST2)，并向初始动作转移(ST3)。

在各检测部X1、X2、Y1、Y2中，确认低电阻与电阻元件不接触，即输入部34a、34b、34c、34d的任何一个都为低电位以后再进行该初始动作(ST4)。在初始动作中，设定如图5所示的检测模式(ST5)，将X输出部15x的电压值装入X输入A/D变换部31，将该电压值，在控制部30中，作为X方向的输出的中心值(X方向基准值)而存储。同样，将Y输出部15y的电压值，装入Y输入A/D变换部32，将该电压值，在控制部30中，作为Y方向的输出的中心值(Y方向基准值)而存储(ST6、ST7)。

所谓上述X方向的中心值的意思是由X输入A/D变换部31变换的数字值的分割数(比如「128」，「256」等)的中心值。即，在检测部X1、X2、Y1、Y2的任何一个中，当低电阻与电阻元件无接触时，X输出部15x的电压值作为上述分割数的中心值，而Y输出部15y的电压值，作为上述分割数的中心值分别存储在存储部(ST7)。

在初始动作中，X方向的中心值和Y方向的中心值被更新以后，在ST8中，设定如图4所示的睡眠模式。在ST9，在睡眠模式中，检测部X1、X2、Y1、Y2的任何一个，监视低电阻与电阻元件是否接触，如果在任何一个上述检测部，低电阻与电阻元件接触，输入部34a、34b、34c、34d的任何一个变为高电位时，就向如图5所示的检测模式转移(ST10)。

在ST10的检测模式中，操作操作体2，X输出部15x与Y输出部15y的电位发生变化，该电压值在X输入A/D变换部31与Y输入A/D变换部32中进行数字变换(ST11)。在控制部30的CPU中，求X输入的数字变换值与X方向的中心值的差，并被认识为向X方向的模拟的坐标输入值，同样求Y输入的数字变换值与Y方向的中心值的差，并被认识为向Y方向的模拟的坐标输入值(ST12)。

如果在ST8中设定为睡眠模式，在ST9中判定在检测部X1、X2、Y1、Y2的任何一个中，低电阻与电阻元件未接触的状态持续了一定时间(T1)(ST13)、就回到ST5，通过X输出部15x与Y输出部15y的输出，更新上述X方向的中心值与Y方向的中心值。而且转移到ST8的睡眠模式。

在该实施方式中，通过在操作体2未被操作的时候设定为睡眠模式，能削减电力的消耗。另外，操作体2未被操作的状态持续了T1时间后，就从睡眠模式向初始模式转移，更新X方向的中心值与Y方向的中心值。因此，即使在各电阻元件11a、11b、11c、11d的电阻值不是严格地一致，且由于温度变化等而使电阻值发生变动时，通过经常更新X方向输入与Y方向输入的数字的分割数的中心值、转移检测动作，就可以高精度地实现X-Y坐标输入。

图7是表示本发明的实施方式2的4方向输入装置的电路框图。在实施方式2中，与上述实施方式1相同的部分采用同一符号，省略其详细说明。

在图7所示的4方向输入装置1A中，各检测部X1、X2、Y1、Y2的低电阻12a、12b、12c、12d，与控制部30A的单一的输入部34e连接，另外设置1个电阻器R，低电阻12a、12b、12c、12d经由电阻器R与切换部37连接。该切换部37，在电源电压Vdd与高阻抗之间互相切换。另外，也可以在切换部37上连续地施加电源电压Vdd。

另外，在各个低电阻12a、12b、12c、12d与电阻器R之间，单独设置有二极管Da、Db、Dc、Dd。二极管的朝向低电阻12a、12b、12c、12d的方向是正方向。

X侧的电阻元件列14x与Y侧的电阻元件列14y的并联连接部16a连接到切换部36。该切换部36，在电源电压Vdd与接地电位之间切换。另一方的并联连接部16b为接地电位。

该4方向输入装置1A，在睡眠模式中，切换部36为接地电位，在切换部37上施加电源电压Vdd。因而，各低电阻12a、12b、12c、12d为高电位，X侧的电阻元件列14x及Y侧的电阻元件列14y为低电位(接地电位)。

在睡眠模式，在检测部X1、X2、Y1、Y2的任何一个中，低电阻与电阻元件没有接触时，由于电阻器R上没有电流流动，所以向输入部34e的输入是低电压。因而，该睡眠模式不消耗电力。

在睡眠模式中，在检测部X1、X2、Y1、Y2的任何一个中，低电阻与电阻元件接触后，则在电阻器R中流动电流，由于电阻器R的电压下降，输入部34e变为高电位。由此，控制部30A能识别操作体2被操作的情况。

识别出操作体被操作、设定检测模式后，向切换部36加电源电压Vdd。而切换部37切换为高阻抗。但，也可以如上所述地将切换部37设定为电源电压。在检测模式中，低电阻12a、12b、12c、12d与电阻元件11a、11b、11c、11d的任何一个接触，电阻值变化，X输出部15x与Y输出部15y的至少一方的电压值就发生变化。

另外，由于在各低电阻12a、12b、12c、12d，连接有二极管Da、Db、Dc、Dd，因此，比如电阻元件11a与低电阻12a接触时，就可以防止从高电压的并联连接部16a，从电阻元件11a向低电阻12a流入电流。因而在检测部X1、X2、Y1、Y2的多个地方，电阻元件与低电阻接触时，能防止从一方的低电阻向另一方的低电阻流入电流。

再者，本发明不局限于上述实施方式，也可以只有1个电阻元件列，也可以在1个电阻元件列设置3个以上的电阻元件，并分别从电阻元件与电阻元件之间输出电压值.

Claims

1.一种输入装置，具有：串联连接多个电阻元件的电阻元件列、与各个电阻元件分别对向设置的低电阻、使上述低电阻与上述电阻元件接触的同时使其接触面积发生变化的操作部、在上述电阻元件列的电阻元件与电阻元件的中点设置的输出部，其特征在于：

设置着进行如下控制的控制部：

2.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于：

设置多个上述电阻元件列，各电阻元件列并联连接。

3.如权利要求2所述的输入装置，其特征在于：

1个上述电阻元件列具有2个电阻元件，上述电阻元件列并联2列连接，各电阻元件在正交的2个方向空开间隔配置，以单一的操作体对与各个电阻元件对向的上述低电阻进行操作。

4.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于：

在上述睡眠模式，把电阻元件列的两端作为高电位，各个低电阻作为低电位，检测上述低电阻侧的电位或电流的变化，判断操作体是否被操作，在上述检测模式，将各个低电阻设定为高阻抗。

5.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于：

在上述睡眠模式，把电阻元件列两端作为低电位，把各个低电阻作为高电位，检测上述低电阻侧的电位或电流的变化，判断操作体是否被操作。

6.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于：

在上述检测模式，当低电阻与电阻元件未接触时，将从上述输出部获得的电压值作为基准值来存储。

7.如权利要求6所述的输入装置，其特征在于：

以从上述输出部获得的电压值，每隔一定时间就更新上述基准值。