专利名称：多方向输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对操作杆的操作方向进行检测的静电电容式的多方向输入装置。
背景技术：
这种多方向输入装置作为定点设备、操纵杆等广泛应用于便携式电话装置、游戏机等各种电子设备。该装置具备能够向多方向操作的操作杆、形成有多个固定电极的基板、 以及与固定电极对置地配设于操作杆的可动电极。即，对于所述装置，在操作杆被操作时， 随之，多个固定电极和可动电极的对置面积发生变化，测定两电极间的静电电容的变化来检测操作杆的操作方向(例如，专利文献1等)。专利文献1日本特开2001-325858号公报从实现装置整体的电力低消耗化的观点出发，在操作杆在预定期间不操作时转移至睡眠模式(等待操作输入状态的处理)。即，所述装置在睡眠模式中，检测操作杆是否移动过，若检测出操作杆的移动，则从睡眠模式转移至动作模式(连续检测状态的处理)，在该状态下连续地检测操作杆的操作方向。但是，指出了如下问题在睡眠模式中检测操作杆是否移动过时，使驱动电流依次流过多个固定电极是必不可少的，因这一点而难以实现电力低消耗化。特别是在蓄电池驱动的便携设备的情况下，大部分时间为等待来自用户的输入的状态，为了延长蓄电池连续驱动时间，要求降低睡眠模式期间的消耗电流。
发明内容
本发明鉴于上述背景而完成，其目的在于，提供能够实现睡眠模式期间的电力低消耗化的多方向输入装置。本发明的多方向输入装置具备具有面的底座部；在该底座部的所述面上呈环状隔开间隔配设的多个第1检测电极；在所述底座部的所述面上的所述第1检测电极的内侧， 以与该第1检测单元呈同心状的方式配设的环状的第2检测电极；在所述底座部的所述面上的所述第2检测电极的内侧，以与该第2检测电极呈同心状的方式配设的GND电极；与所述底座部对置配置且能够从预定的原点位置向多方向移动的操作部；能够随着所述操作部的移动而从与所述第2检测电极对置的初始位置移动的环状的可动金属部件；以及检测单元，通过测定所述可动金属部件与所述第2检测电极之间的静电电容而检测所述操作部是否移动，另一方面，通过测定所述可动金属部件与各个所述第1检测电极之间的静电电容而检测所述操作部的移动方向。当位于所述初始位置的可动金属部件的外端与所述第1检测电极的内端之间的平面距离为R1、位于所述初始位置的可动金属部件的内端与所述GND 电极的外端之间的平面距离为R2时，距离Rl和距离R2大致相同。在该方式的发明的情况下，通过测定可动金属部件与第2检测电极之间的静电电容，能够检测操作部是否移动，因此在检测操作部是否移动时，不需要使驱动电流流向多个第1检测电极。从而，能够实现检测操作部是否移动时(即，睡眠模式时)的电力低消耗化。而且，由于所述距离Rl和所述距离R2大致相同，因此，可动金属部件伴随操作部的移动而移动时，可动金属部件与移动方向侧的第1检测电极和GND电极在平面位置上大致同时交叉。由此，能够增大在可动金属部件和移动方向侧的第1检测电极之间产生的静电电容，因此能够提高操作部的移动的检测精度，能够实现装置的高性能。而且，由于在初始位置处可动金属部件和第2检测电极对置，仅通过对第2检测电极施加一次电压就能够检测操作部是否移动，因此检测操作部是否移动所需要的时间得以缩短，因此通过这一点也能够实现装置的高性能化。所述检测单元可以构成为具备从所述第1、第2检测电极选择一个检测电极的切换部；检测由该切换部选择的检测电极与所述可动金属部件之间的静电电容的大小的检测部；以及控制所述切换部而切换睡眠模式和动作模式的控制部，在所述睡眠模式中检测所述操作部是否移动，在所述动作模式中检测所述操作部的移动方向。该情况下，所述控制部可以构成为，控制所述切换部以选择所述第2检测电极并设为睡眠模式，在该状态下基于所述检测部的输出而检测所述操作部是否移动，然后，当检测到所述操作部的移动时，控制所述切换部以依次选择所述第1检测电极并从睡眠模式切换为动作模式，在该状态下基于所述检测部的输出检测所述操作部的移动方向，然后，在所述操作部的移动方向上在一定期间没有发现变化时，控制所述切换部以选择所述第2检测电极并将动作模式切换为睡眠模式。或者，所述检测单元也可以构成为具备选择所述第1和第2检测电极中的任一方的切换部；检测由该切换部选择的检测电极与所述可动金属部件之间的静电电容的大小的检测部；以及控制所述切换部而切换睡眠模式和动作模式的控制部，在所述睡眠模式中检测所述操作部是否移动，在所述动作模式中检测所述操作部的移动方向。该情况下，所述控制部可以构成为，控制所述切换部以选择所述第2检测电极并设为睡眠模式，在该状态下基于所述检测部的输出而检测所述操作部是否移动，然后，当检测到所述操作部的移动时， 控制所述切换部以选择所述第1检测电极并从睡眠模式切换为动作模式，在该状态下基于所述检测部的输出检测所述操作部的移动方向，然后，在所述操作部的移动方向上在一定期间没有发现变化时，控制所述切换部以选择所述第2检测电极并将动作模式切换为睡眠模式。优选的是，所述切换部使所选择的检测电极与所述检测部连接，使未选择的检测电极与GND连接。在这种方式的发明的情况下，由于被选择的检测电极与GND电极之间不存在电漂浮的检测电极，因此可动金属部件伴随操作部的移动而移动，与被选择的检测电极、GND电极及未被选择的检测电极在平面上交叉时，经由可动金属部件在被选择的检测电极与GND(S卩，GND电极及未被选择的检测电极)之间产生大的电位差。从而，能够进一步增大在可动金属部件与移动方向侧的第1检测电极之间产生的静电电容，因此能够提高操作部的移动的检测精度并实现装置的高性能化。优选的是，所述检测单元在动作模式时若接收到外部指令，则控制所述切换部以选择第2检测电极并切换为睡眠模式。在这种方式的发明的情况下，在动作模式中不需要检测操作部的操作方向时能够通过外部指令强制地转移至睡眠模式，因此通过这一点能够进一步实现电力低消耗化。在上述装置中，优选的是，在所述底座部的所述面上还具备绝缘层，该绝缘层设置成至少覆盖第1、第2检测电极且所述可动金属部件的一部分与该绝缘层的外表面接触。在这种方式的发明的情况下，通过绝缘层保护第1、第2检测电极，不仅提高了机械强度，而且增大了可动金属部件与第1、第2检测电极之间的静电电容，随之提高了检测灵敏度。在上述装置中，优选的是，该多方向输入装置还具备检测所述操作部的压下的压下开关。对于该情况下的压下开关，具有由所述底座部和所述绝缘层夹持而固定且通过所述操作部的压下而反转动作的拱顶状的揿板；以及在所述底座部的所述面上配设且通过所述揿板的反转而闭合的接点电极。在这种方式的发明的情况下，揿板由底座部和绝缘层夹持而固定，因此揿板的固定作业变得容易。另外，通过绝缘层保护揿板，通过这一点也提高了机械强度。优选的是，所述操作部为具有轴体部和环状的凸缘部的形状，所述轴体部具有在原点位置与所述压下开关对置的端部，所述凸缘部设置在所述轴体部的所述端部的外周面。在这种方式的发明的情况下，由于在轴体部的端部的外周面设有环状的凸缘部，因此， 即使在操作部从原点位置移动的状态下该操作部被压下，凸缘部也能够压下压下开关。即， 能够在移动操作时进行压下操作输入，因此能够实现装置的高性能化。
图IA及图IB是本发明的实施方式的多方向输入装置的纵剖面图，图IA是表示操作部位于原点位置的状态的图，图IB是表示操作部从原点位置移动后的状态的图。图2是所述装置的概略分解立体图。图3A及图:3B是用于说明在所述装置的绝缘基板上形成的各种电极的配置的示意平面图，图3A是表示金属体位于初始位置的状态的图，图:3B是表示金属体从初始位置移动后的状态的图。图4是表示所述装置的构成的框图。图5是表示通过所述装置的多路复用器而与静电电容检测逻辑部连接的检测电极和与GND连接的检测电极之间的关系的说明图。图6是表示通过所述装置的静电电容检测IC的控制逻辑部处理的控制程序的概要的流程图。图7是表示所述装置的睡眠模式及动作模式各期间的消耗电流的变化的图。标号说明PD 定点设备(多方向输入装置)；100 输入部；110 绝缘基板(底座部)；120 操作体(操作部)；130 金属体(可动金属部件)；141a 14 方向检测电极(第1检测电极)；
140b 移动检测电极(第2检测电极)；150 :GND (接地)电极；160 原点复位机构；170 压下开关；
171揿板；
172、173 接点电极；
180绝缘层；
190壳体；
200静电电容检测IC(检测单元)；
210多路复用器(切换部)；
220静电电容检测逻辑部(检测部)
230控制逻辑部(控制部)；
240振荡器；
250存储器；
260通信接口 ；
HC 主控制器。
具体实施例方式以下，参照图IA 图7对本发明的实施方式的多方向输入装置进行说明。在此作为例子举出的多方向输入装置是设于便携式电话、游戏设备等中的静电电容式的定点设备 PD。该定点设备PD具备输入部100和静电电容检测IC 200。如图IA及图IB所示，输入部 100能够使操作体120沿绝缘基板110从原点位置0向多方向(周围的任意方向)进行滑动操作输入，并且，能够在原点位置O使操作体120朝向绝缘基板110进行压下操作输入。 静电电容检测IC 200(相当于检测单元)如图3所示，将输入部100的操作输入转换为电信号而输出至内置于便携式电话等的主控制器HC。以下详细进行说明。如图1A、图IB及图2所示，输入部100具有绝缘基板110 (相当于底座部)、操作体 120 (相当于操作部)、金属体130 (相当于可动金属部件)、方向检测电极141a 144a(相当于第1检测电极)、移动检测电极140b (相当于第2检测电极)、GND电极150、原点复位机构160、压下开关170、绝缘层180及壳体190。绝缘基板110为柔性基板。在该绝缘基板110的表面上，如图3A及图;3B所示，设有方向检测电极141a 144a、移动检测电极140b、GND电极150及压下开关170。方向检测电极141a 14 为在绝缘基板110的表面上以原点位置0为中心以 90°间距间隔隔开间隔而呈圆环状配设的4个圆弧状的电极。移动检测电极140b是在绝缘基板110的表面上的方向检测电极141a 14 的内侧以与该方向检测电极141a 14 呈同心圆状的方式形成的圆环状的电极。移动检测电极140b的中心与原点位置0 —致，移动检测电极140b的外径比通过方向检测电极141a 14 的内周端而构成的假想圆的内径小。GND电极150是在绝缘基板110的表面上的移动检测电极140b的内侧以与移动检测电极140b呈同心圆状的方式形成的圆环状的电极。GND电极150的外径比移动检测电极 140b的内径小。如图IA及图IB所示，压下开关170具有拱顶状的揿板(snap plate) 171以及接点电极172、173。接点电极172是在绝缘基板110的表面上的原点位置0形成的圆形的电极。接点电极173是在绝缘基板110的表面上的GND电极150的内侧以与GND电极150及接点电极172呈同心圆状的方式形成的环状的电极。揿板171以外周缘部与接点电极173抵接且顶部与接点电极172对置的方式配置在绝缘基板110的表面上，并被夹持在该绝缘基板110和绝缘层180之间。该揿板171能够通过操作体120的压下而反转动作。通过揿板171反转，其顶部与接点电极172接触，从而接点电极172、173闭合。此外，在绝缘基板110的面上形成有方向检测电极141 144a、移动检测电极 140b、GND电极150及接点电极172、173的情况如上所述。除此以外，形成有与方向检测电极141 144a、移动检测电极140b及接点电极172、173连接的各检测线，并形成有与GND 电极150连接的GND线。上述检测线、GND线与静电电容检测IC200电连接。如图1A、图IB及图2所示，绝缘层180是固定于绝缘基板110的表面上的绝缘片， 覆盖揿板171、方向检测电极141 144a、移动检测电极140b及GND电极150。绝缘层180 的中央部根据操作体120的压下而凹进，与该操作体120 —起压下揿板171。如图1A、图IB及图2所示，壳体190具有树脂制的罩本体191以及由金属板构成的盖192。罩本体191是有底方型的筒体，在其底部固定有绝缘层180及绝缘基板110。在罩本体191的所述底部的中央部形成有圆形的收纳孔191a。在罩本体191的四边部中呈直角交叉的二边部，分别设有大致矩形状的弹簧收纳孔191b。盖192具有矩形状的顶板和在该顶板的四边分别垂下的4个卡定部。所述卡定部卡定于罩本体191的四边部的外表面的卡定凸部。所述顶板覆盖罩本体191的上侧。在该顶板的中央部设有矩形状的开口 192a。如图1A、图IB及图2所示，操作体120具有树脂制的棱柱状的轴体部121和树脂制的圆板状的滑动件122。滑动件122收纳于罩本体191内部。该滑动件122具有方筒状的突起部122a、以及在突起部12 的外周面设置的圆板状的安装部122b。在突起部12 上开设有上下贯通的大致矩形状的贯通孔12加1。轴体部121的下端部以上下移动自如的方式与滑动件122的贯通孔122al嵌合，并与该滑动件122 —起收纳在罩本体191内部。 轴体部121的下端部及滑动件122的安装部122b与绝缘层180抵接，轴体部121及滑动件 122在该绝缘层180上从原点位置0向多方向沿绝缘基板110平行移动自如。滑动件122 的突起部12 的上端部插入到盖192的开口 192a，由此限制操作体120的移动范围。轴体部121的上端部从盖192的开口 19 向外部突出，成为由用户操作的部位。在原点位置0 处，轴体部121的下端部隔着绝缘层180位于压下开关170的揿板171的顶部上(轴体部 121的下端部隔着绝缘层180而与揿板171对置。)。即，轴体部121的下端部能够隔着绝缘层180而压下压下开关170的揿板171。另外，在轴体部121的下端部的外周面设有圆板状的凸缘部121a，因此，即使处于轴体部121从原点位置0移动了的状态，该凸缘部121a 也能够隔着绝缘层180压下压下开关170的揿板171。此外，轴体部121的轴芯与盖192的开口 19 的中心一致的位置成为原点位置0。如图IA及图IB所示，金属体130为能够伴随操作体120的移动而沿绝缘基板110 平行移动的金属制的圆环状的板。金属体130具有内缘部131和外缘部132。内缘部131 为截面L字状的部位，埋设于操作体120的滑动件122的安装部122b。如图IA及图IB所示，外缘部132为与内缘部131的外缘连续的圆板，外径比通过方向检测电极141a 14 的内周端而构成的假想圆小，内径比GND电极150的外径大。该外缘部132在操作体120 位于原点位置0的状态下，以覆盖移动检测电极140b的方式与移动检测电极140b对置配置(这成为金属体130的初始位置。)。在该初始位置上，如图IA及图3A所示，平面距离 Rl和平面距离R2大致相同。Rl为外缘部132的外周端(外端)和方向检测电极141a
8144a的内周端(内端)之间的平面距离。R2为外缘部132的内周端和GND电极150的外周端之间的平面距离。因此，外缘部132从初始位置向Y、X、-Y及-X方向移动时，外缘部132 的Υ、Χ、_Υ及-X方向侧的部分与方向检测电极141a、142a、143a、144a大致同时地在平面上重叠，外缘部132的-Y、-X、Y及X方向侧的部分与GND电极150大致同时地在平面上重叠 (参照图3Β)。外缘部132从初始位置向Y、-Y方向移动时，与方向检测电极142a、14 及移动检测电极140b也部分重叠。外缘部132从初始位置向X、-X方向移动时，与方向检测电极141a、143a及移动检测电极140b也部分重叠。如图1A、图IB及图2所示，原点复位机构160具有第1、第2滑动件161、162和第1、第2弹簧163、164。第1、第2滑动件161、162为树脂制的板体，在罩本体191内部正交配置。第1滑动件161的长度方向的两端部夹持在罩本体191的底部和盖192的顶板之间，使得第1滑动件161沿Y、-Y方向滑动自如。第2滑动件162的长度方向的两端部夹持在罩本体191的底部和盖192的顶板之间，使得第2滑动件162沿X、-X方向滑动自如。 在第1滑动件161的中央部设有沿X、_X方向延伸的大致矩形状的长孔161a。在第2滑动件162的中央部沿Y、-Y方向设有大致矩形状的长孔16加。长孔161a、16h相互连通，供操作体120的滑动件122的突起部12 插入。突起部12 与长孔161a的Y、_Y方向的缘部及长孔16 的X、-X方向的缘部抵接，另一方面，在长孔161a内沿X、-X方向移动自如， 在长孔16 内沿Y、-Y方向移动自如。在第1滑动件161的所述两端部中的一方，隔开间隔沿Y、-Y方向设置有一对凸部161b。在第2滑动件162的所述两端部中的一方，隔开间隔沿X、-X方向设置有一对凸部162b。对于第1、第2弹簧163、164，如图2所示，下端部收纳于罩本体191的弹簧收纳孔 191b，上端部从弹簧收纳孔191b突出。该第1弹簧163的上端部的两端与第1滑动件161 的一对凸部161b抵接，第2弹簧164的上端部的两端与第2滑动件162的一对凸部162b 抵接。由此，第1、第2弹簧163、164经由第1、第2滑动件161、162将操作体120弹性保持在原点位置0。第1滑动件161向Y(-Y)方向移动时，第1弹簧163在弹簧收纳孔191b的 Y(-Y)方向的缘部和-Y(Y)方向侧的凸部161b之间被压缩。第2滑动件162向X(-X)方向移动时，第2弹簧164在弹簧收纳孔191b的X(-X)方向的缘部和-X(X)方向侧的凸部162b 之间被压缩。由此，第1弹簧163对第1滑动件161向-Y⑴方向施力，第2弹簧164对第 2滑动件162向-X⑴方向施力。第1、第2滑动件161、162成为使操作体120复位到原点位置0的中介。静电电容检测IC 200安装在与绝缘基板110连接设置的柔性基板(参照图2)上。 该静电电容检测IC 200如图4所示，为具有多路复用器210 (相当于切换部)、静电电容检测逻辑部220(相当于检测部)、控制逻辑部230(相当于控制部)、振荡器M0、存储器250 及通信接口 260的电路构成。静电电容检测IC 200被从主控制器HC经过Vdd线、GND线供给电源，能够经过通信线Li、L2在与主控制器HC之间相互通信。多路复用器(multiplexer) 210是将与方向检测电极141a 14 及移动检测电极140b连接的检测线DL1、DL2、DL3、DL4、DL5作为输入的信号选择电路部。该多路复用器 210根据选择信号Sl选择检测线DL1、DL2、DL3、DL4、DL5中的一个而与检测线DL连接，另一方面，根据选择信号SO将检测线DL1、DL2、DL3、DL4、DL5中剩余的检测线与GND连接。 即，多路复用器210通过选择检测线DL1、DL2、DL3、DL4、DL5，来选择方向检测电极141a 144a及移动检测电极140b。选择信号Si、SO从控制逻辑部230输入到多路复用器210。静电电容检测逻辑部220是基于流向检测线DL的电流的大小通过运算求出由多路复用器210选择的检测电极与金属体130之间的静电电容的大小的静电电容检测电路部，将其运算结果作为信号输出到控制逻辑部230。例如，由多路复用器210选择检测线DLl后，经过检测线DLl在动作期间TA对方向检测电极141a施加预定电压。此时流向检测线DLl的电流的大小被静电电容检测逻辑部220变换为方向检测电极141a和金属体130之间的静电电容的大小，该数据被输出至控制逻辑部230。此时，未被选择的检测线DL2 DL5与GND连接。由此，在与所选择的检测线DLl连接的方向检测电极141a的附近不存在电漂浮的检测电极，因此如图5所示，经由金属体130在方向检测电极141a和GND (未被选择的方向检测电极14 144a、移动检测电极140b及GND电极150)之间产生电位差。因此，在金属体130和方向检测电极141a 之间得到更大的静电电容。此外，在金属体130和方向检测电极141a之间产生的静电电容 Cl、与在金属体130和GND之间产生的静电电容C2可被看作是串联配置，因此，合成电容C 成为下述的数式1所示。Cl、C2与方向检测电极141a、GND和金属体130的对置面积成比例。数式1C = (C1*C2)/(C1+C2)由多路复用器210选择了检测线DL2 DL4的情况也成为完全同样的动作。另外，由多路复用器210选择了检测线DL5后，经过检测线DL5在动作期间TA对移动检测电极140b施加预定电压。此时流向检测线DL5的电流的大小被静电电容检测逻辑部220变换为移动检测电极140b和金属体130之间的静电电容的大小，该数据被输出至控制逻辑部 230。关于控制逻辑部230，是以CPU (Central Processing Unit)为主构成的控制电路部，一边控制多路复用器210、静电电容检测逻辑部220及通信接口 260等一边检测操作体 120是否移动/移动方向，并将这些检测结果输出到主控制器HC。其控制程序预先记录于存储器250。基本时钟由振荡器240生成。在控制逻辑部230的输入输出口连接有通信接口沈0，该通信接口 260用于在与主控制器HC之间相互以串行方式进行通信。控制逻辑部230在睡眠模式中间歇地检测操作体120是否移动，该检测结果表示了操作体120的移动时，解除睡眠模式而转移至动作模式并且连续地检测操作体120的移动方向。控制逻辑部230还具有如下功能其后(转移至动作模式后)，在该检测出的操作体120的移动方向上在一定期间没有发现变化时，从睡眠模式转移到动作模式。用于发挥这种功能的控制程序如图6所示。首先，控制逻辑部230在睡眠模式中，在软件定时器中设定检测周期TS，在经过检测周期TS后输出选择信号Sl而通过多路复用器210选择检测线DL5，在该状态下输入从静电电容检测逻辑部220输出的静电电容的大小的数据(移动检测电极140b和金属体130 之间的静电电容的大小)。判定该数据是否低于存储器250上的预定的第1阈值，在判定为不低于第1阈值时重复进行上述处理(步骤1、步骤2)。控制逻辑部230在睡眠模式中，在判定为移动检测电极140b和金属体130之间的静电电容的数据低于第1阈值时(步骤1)，控制逻辑部230就认为检测到操作体120的移动，并将该检测结果输出至主控制器HC，然后，如下所述将选择信号S1、S0输出至多路复用器210，解除睡眠模式并转移至动作模式。控制逻辑部230在动作模式(步骤幻中，将选择信号Sl输出至多路复用器210， 使多路复用器210依次选择检测线DL1、DL2、DL3、DL4，并依次与静电电容检测逻辑部220 连接，另一方面，将选择信号SO输出至多路复用器210，使多路复用器210将根据选择信号 Sl未被选择的检测线DL1、DL2、DL3、DL4、DL5与GND连接。例如，根据选择信号Sl选择了检测线DLl时，根据选择信号SO将检测线DL2、DL3、DL4、DL5与GND连接。根据选择信号 Sl选择了检测线DL2时，根据选择信号SO将检测线DL1、DL3、DL4、DL5与GND连接。此时，控制逻辑部230被依次输入从静电电容检测逻辑部220输出的表示静电电容的大小的数据(所选择的检测电极141a 14 与金属体130之间的静电电容的大小)。 然后，判定输入的静电电容的大小是否超过存储器250上的预定的第2阈值，在判定为超过第2阈值时，控制逻辑部230就认为在移动体120的移动方向上检测出变化，并将该检测结果输出到主控制器HC。例如，在选择了检测线DLl的状态下判定为静电电容的大小超过第 2阈值时，如图:3B所示，控制逻辑部230就认为检测到操作体120的Y方向的移动，并将该检测结果输出到主控制器HC。在选择了检测线DL2、DL3、DL4的状态下判定为静电电容的数据超过第2阈值时，控制逻辑部230就认为检测到操作体120的X方向、-Y方向、-X方向的各移动，并将这些检测结果分别输出至主控制器HC。控制逻辑部230在判定为从静电电容检测逻辑部220输出的静电电容的大小没有超过第2阈值时，控制逻辑部230认为在操作体120的移动上没有发现变化，对该期间即不变期间进行计数，反复进行动作模式的上述处理(步骤幻直至不变期间超过预定期间(步骤4)。控制逻辑部230在判定为上述不变期间超过预定期间时，认为在操作体120的移动方向上在一定期间没有发现变化，解除动作模式而转移至睡眠模式。另外，在从主控制器 HC接收到动作模式解除命令(外部指令)时也强制地解除动作模式而转移到睡眠模式。然后进行如上所述的睡眠模式处理(步骤1、步骤2)。此外，压下开关170的接点信号经过控制逻辑部230向主控制器HC输出。上述构成的定点设备PD的动作如下所述。首先，在睡眠模式期间，按照每个检测周期TS间歇地进行操作体120是否移动的检测。S卩，在操作体120未被操作而依然位于原点位置0时，金属体130和移动检测电极 140b之间的静电电容的大小没有变化，检测为操作体120没有移动，因此睡眠模式持续。然后，操作体120被操作而偏离原点位置0时，金属体130和移动检测电极140b的重叠面积变小，随之，金属体130和移动检测电极140b之间的静电电容变小。此时检测为存在操作体120的移动，因此解除睡眠模式而转移到动作模式。在动作模式期间，连续地检测操作体120的移动方向。例如，操作体120被向Y方向操作时，如图3B所示，金属体130与方向检测电极141a及GND电极150大致同时在平面上重叠，并且与方向检测电极14加、14如及移动检测电极140b也部分重叠。由此，金属体 130和方向检测电极141a的在平面上的重叠面积变大，随之，金属体130和方向检测电极 141a之间的静电电容变大(参照图3)。此时，检测为操作体120向Y方向移动。另外，操作体120被分别向X方向、-Y方向、-X方向操作时也完全同样，金属体130和方向检测电极142a、143a或14 之间的各静电电容变大，分别检测为操作体120向X方向、-Y方向、-X 方向移动。然后(转移至动作模式后)，操作体120没有被操作，检测出的操作体120的移动方向上在预定期间没有发现变化时或接收到从主控制器HC发出的动作模式解除命令(外部指令)时，均解除动作模式并转移至睡眠模式。图7中示出定点设备PD的消耗电流的变化。图7示出如下情况的一例在时间 tl、t2未检测出操作体120的移动，在时间t3检测出操作体120的移动，在时间t4转移至动作模式而连续地检测操作体120的移动方向，在时间t5转移到睡眠模式。关于睡眠模式期间的平均消耗电流Iave如数式2所示。其中，IA是将电压施加于移动检测电极140b/方向检测电极141a 14 来检测操作体120是否移动/移动方向的期间的消耗电流，IS是未将电压施加于移动检测电极140b而没有检测操作体120是否移动的期间的消耗电流。数式2由上述数式2可知，通过将动作期间TA设定得较短，能够进一步减小睡眠模式期间的平均消耗电流IAVE。在如上所述基于定点设备PD的情况下，在1)具备检测操作体120是否移动的移动检测电极140b这一点、幻在睡眠模式期间间歇地检测操作体120是否移动这一点、3)在动作模式期间在不需要检测操作体120的移动方向的时候转移至睡眠模式这一点上，包括睡眠模式期间及动作模式期间在内的整个期间的平均消耗电流变小，随之能够实现电力低消耗化。另外，检测操作体120是否移动所需要的时间大幅缩短。而且，金属体130的外缘部132从初始位置向Y、X、-Y及-X方向移动时，外缘部 132的Y、X、-Y及-X方向侧的部分与方向检测电极141a、142a、143a、144a大致同时在平面上重叠，外缘部132的-Υ、_Χ、Υ及X方向侧的部分与GND电极150大致同时在平面上重叠， 在金属体130的外缘部132和方向检测电极141a、142a、143a、14 之间产生静电电容。此时，多路复用器210根据选择信号Sl选择方向检测电极141a 14 中的一个方向检测电极，另一方面，根据选择信号SO使根据选择信号Sl未选择的方向检测电极及移动检测电极 140b与GND连接，因此，经由金属体130在所选择的方向检测电极与GND(未被选择的方向检测电极及GND电极150)之间产生电位差，能够增大所选择的检测电极与金属体130之间的静电电容。从而，能够提高操作体120的移动的检测精度，并能够实现装置的高性能化。而且，通过绝缘层180保护移动检测电极140b、方向检测电极141a lMa、GND电极150及揿板171，因此机械强度得以提高，并且金属体130与移动检测电极140b或方向检测电极141a 14 之间的静电电容增大，随之，能够使检测精度提高。另外，由于揿板 171被绝缘层180夹着而固定，因此揿板171的固定作业变得容易。从而，在实现定点设备 PD的高性能化及低成本化的方面存在重大意义。此外，本发明的多方向输入装置不限于上述的实施方式，在权利要求书的范围中可任意地进行设计变更。以下进行详细说明。在上述实施方式中，底座部作为绝缘基板110，但只要是至少表面被进行绝缘处理且能够设置第1、第2检测电极的部件，就能够任意地进行设计变更。例如，作为底座部，能够使用刚性的基板或内底面进行了绝缘处理的罩的底部。在上述实施方式中，操作部形成为沿绝缘基板110平行移动的滑动式的操作体 120。但是，操作部可以为倒动式、摆动式等。即，上述的多方向输入装置只要是静电电容式的装置，不限于仅适用于定点设备，还能够同样地适用于操纵杆等。另外，在上述实施方式中，操作部能够进行压下操作，但也可以形成为不能进行压下操作的构成。该情况下，不需要压下开关170及凸缘部121a。另外，操作部也可以形成为仅能够在原点位置0进行压下操作输入的构成。该情况下也不需要凸缘部121a。此外，原点位置0为轴体部121的轴芯与盖192的开口 19 的中心一致的位置，但不限于此，能够任意地设定。在上述实施方式中，可动金属部件形成为具有内缘部131和外缘部132的环状的金属体130，但只要是在初始位置与所述第2检测电极对置配置且能够伴随操作部的移动而移动的环状体，就能够任意进行设计变更。但是，需要位于所述初始位置的可动金属部件的外端与所述第1检测电极的内端之间的平面距离R1、和位于所述初始位置的可动金属部件的内端与所述GND电极的外端之间的平面距离R2大致相同。可动金属部件能够经由连结机构安装于操作部。在上述实施方式中，第1检测电极为圆弧状的方向检测电极141a 144a，但在底座部的面上以环状隔开间隔配设即可，对于其形状及个数可任意进行设计变更。例如，也可以将第1检测电极在底座部的面上以多边形状并排配设。在上述实施方式中，第2检测电极为圆环状的移动检测电极140b，但只要是在所述底座部的面上的所述第1检测电极的内侧以与该第1检测单元呈同心状的方式配设的环状的电极，就能够任意地进行设计变更。另外，在上述实施方式中，GND电极形成为圆环状，但只要是在所述底座部的面上的所述第2 检测电极的内侧以与该第2检测电极呈同心状的方式配设，其形状就能够任意地进行设计变更。此外，本说明书中的环状是不仅包括圆环状，还包括四边形等多边形的环状的概念。关于检测单元，也可以形成为直接测定可动金属部件与第1/第2检测电极之间的静电电容，并通过这些测定结果检测操作部的移动方向/是否移动的构成。在上述实施方式中，切换部形成为根据选择信号Sl选择方向检测电极141a 144a及移动检测电极140b中的一个方向检测电极，并根据选择信号SO将未被选择的方向检测电极及移动检测电极140b与GND连接，但切换部只要从所述第1、第2检测电极选择一个检测电极或选择所述第1及第2检测电极中的任一方即可。在后者的情况下，所述切换部在睡眠模式时选择第2检测电极，在动作模式时选择全部第1检测电极，检测单元可以形成为利用多个测定电路同时测定可动金属部件和多个第1检测电极之间的静电电容的构成。
权利要求
1.一种多方向输入装置，该多方向输入装置具备 具有面的底座部；在该底座部的所述面上呈环状隔开间隔配设的多个第1检测电极； 在所述底座部的所述面上的所述第1检测电极的内侧，以与该第1检测单元呈同心状的方式配设的环状的第2检测电极；在所述底座部的所述面上的所述第2检测电极的内侧，以与该第2检测电极呈同心状的方式配设的GND电极；与所述底座部对置配置且能够从预定的原点位置向多方向移动的操作部； 能够随着所述操作部的移动而从与所述第2检测电极对置的初始位置移动的环状的可动金属部件；以及检测单元，所述检测单元通过测定所述可动金属部件与所述第2检测电极之间的静电电容而检测所述操作部是否移动，另一方面，通过测定所述可动金属部件与各个所述第1 检测电极之间的静电电容而检测所述操作部的移动方向，当位于所述初始位置的可动金属部件的外端与所述第1检测电极的内端之间的平面距离为R1、位于所述初始位置的可动金属部件的内端与所述GND电极的外端之间的平面距离为R2时，距离Rl和距离R2大致相同。
2.根据权利要求1所述的多方向输入装置，其中， 所述检测单元具备从所述第1、第2检测电极选择一个检测电极的切换部；检测由该切换部选择的检测电极与所述可动金属部件之间的静电电容的大小的检测部；以及控制所述切换部而切换睡眠模式和动作模式的控制部，在所述睡眠模式中检测所述操作部是否移动，在所述动作模式中检测所述操作部的移动方向，在所述控制部中，控制所述切换部以选择所述第2检测电极并设为睡眠模式，在该状态下基于所述检测部的输出而检测所述操作部是否移动，然后，当检测到所述操作部的移动时，控制所述切换部以依次选择所述第1检测电极并从睡眠模式切换为动作模式，在该状态下基于所述检测部的输出来检测所述操作部的移动方向，然后，在所述操作部的移动方向上在一定期间没有发现变化时，控制所述切换部以选择所述第2检测电极并将动作模式切换为睡眠模式。
3.根据权利要求1所述的多方向输入装置，其中， 所述检测单元具备选择所述第1和第2检测电极中的任一方的切换部；检测由该切换部选择的检测电极与所述可动金属部件之间的静电电容的大小的检测部；以及控制所述切换部而切换睡眠模式和动作模式的控制部，在所述睡眠模式中检测所述操作部是否移动，在所述动作模式中检测所述操作部的移动方向，在所述控制部中，控制所述切换部以选择所述第2检测电极并设为睡眠模式，在该状态下基于所述检测部的输出而检测所述操作部是否移动，然后，当检测到所述操作部的移动时，控制所述切换部以选择所述第1检测电极并从睡眠模式切换为动作模式，在该状态下基于所述检测部的输出来检测所述操作部的移动方向，然后，在所述操作部的移动方向上在一定期间没有发现变化时，控制所述切换部以选择所述第2检测电极并将动作模式切换为睡眠模式。
4.根据权利要求2或3所述的多方向输入装置，其中，所述切换部使所选择的检测电极与所述检测部连接，使未选择的检测电极与GND连接。
5.根据权利要求2 4中任一项所述的多方向输入装置，其中，所述检测单元在动作模式时若接收到外部指令，则控制所述切换部以选择第2检测电极并切换为睡眠模式。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的多方向输入装置，其中，在所述底座部的所述面上还具备绝缘层，该绝缘层设置成至少覆盖第1、第2检测电极且所述可动金属部件的一部分与该绝缘层的外表面接触。
7.根据权利要求6所述的多方向输入装置，其中，该多方向输入装置还具备检测所述操作部的压下的压下开关， 所述压下开关具有由所述底座部和所述绝缘层夹持而固定且通过所述操作部的压下而反转动作的拱顶状的揿板；以及在所述底座部的所述面上配设且通过所述揿板的反转而闭合的接点电极。
8.根据权利要求7所述的多方向输入装置，其中， 所述操作部具有轴体部，其具有在原点位置与所述压下开关对置的端部；以及设置在所述轴体部的所述端部的外周面的环状的凸缘部。
全文摘要
本发明实现睡眠模式期间的电力低消耗化。多方向输入装置(PD)具备输入部(100)及静电电容检测IC(200)。输入部(100)具有可向多方向移动的操作体(120)及金属体(130)、配设于绝缘基板(110)的面上的各种电极(141a～144a、140b、150)。静电电容检测IC(200)通过测定金属体(130)和检测电极(140b)之间的静电电容而检测操作体(120)是否移动，另一方面，通过测定金属体(130)与各检测电极(141a～144a)之间的静电电容而检测操作体(120)的移动方向。在初始位置处金属体(130)的外缘部(132)的外周端和检测电极(141a～144a)的内周端之间的平面距离(R1)、与外缘部(132)的内周端和GND电极(150)的外周端之间的平面距离(R2)大致相同。
文档编号G06F3/033GK102402312SQ20111026566
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月8日 优先权日2010年9月10日
发明者中川浩志, 丰田直树, 宫浦信昌 申请人:星电株式会社