专利名称：多向输入装置及使用该装置的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在手机、信息终端、游戏机及状态控制器等各种电子设备的输入操作中使用的多向输入装置及使用该装置的电子设备。
背景技术：
近年各种电子设备的高功能化和多样化在进展，除了通过按钮等操作的功能转换、通过多向输入装置对显示在LCD等显示部的菜单进行选择·决定等、具有多种操作功能的装置在增加。
用从图13到图15说明现有的多向输入装置。
图13是现有多向输入装置的剖面图。绝缘树脂制操作钮2上面的操作头部2A从绝缘树脂制上壳体1上面的圆形孔1A突出。操作钮2下面中央突出的支点部2B接触在上下面形成有多个配线图形(未图示)的配线基板3上设置的支承孔3A上。配线基板3的上面以支承孔3A为中心在前后左右安装了四个按钮开关4。操作钮2以支点部2B作为支点可向前后左右倾斜，设置在外周下端的按压部2C接触在四个按钮开关4的操作轴4A上面。
如图14的平面图所示，该多向输入装置装在具有LCD等显示部6和多个按钮7的电子设备中间部，按钮开关4电连接在微机8等控制元件上。
例如如图15所示，当操作钮2向左侧倾斜操作时、左侧按钮开关4的操作轴4A被操作钮2外周左端的按压部2C按入，按钮开关4成导通状态。显示导通状态的信号输入到微机8，微机8识别按钮开关4中是哪个成导通状态。这样微机8检测操作钮2是向前后左右的哪个方向倾斜操作，进行显示在显示部6的菜单的选择。
但上述现有的多向输入装置在进一步想检测多向操作时，需要其方向数的按钮开关，增加了结构部件数，同时只能检测倾斜方向而不能检测倾斜的量即倾斜角度。
发明内容
多向输入装置包括操作体，具有下面大致球面状的按压部；面状电阻元件，配置在所述操作体的下方，根据被所述按压部按压、上述操作体的倾斜方向和倾斜角度而具有变化的电阻值。该多向输入装置以少的部件可连续检测操作体的倾斜方向和倾斜角度。
图1是本发明实施例1的多向输入装置的剖面图；图2是实施例1的多向输入装置的分解立体图；图3是实施例1的多向输入装置要部的部件电路图；图4是实施例1的多向输入装置在按压操作时的剖面图；图5是实施例1的多向输入装置在倾斜操作时的剖面图；图6是实施例1的多向输入装置在倾斜操作时的剖面图；图7是实施例1多向输入装置的同接触位置认识方法的概念图；图8是实施例1多向输入装置的接触位置认识方法的概念图；图9是本发明实施例2的多向输入装置的剖面图；图10是实施例2的多向输入装置要部的部件电路图；图11是实施例2的多向输入装置在按压操作时的剖面图；图12是实施例2的其它多向输入装置的要部分解立体图；图13是现有多向输入装置的剖面图；图14是使用现有多向输入装置的电子设备的平面图；图15是现有多向输入装置在倾斜操作时的剖面图。
具体实施的最佳方式下面用附图1～附图12说明本发明的实施例。对与现有技术的项中已说明的结构是相同结构的部分附以相同符号而把详细说明简化。
(实施例1)图1是本发明实施例1的多向输入装置的剖面图，图2是其分解立体图。绝缘树脂制的操作体13上面的操作头部13A从绝缘树脂制的上壳体11上面的圆形孔11A突出。操作体13的下面设有大致球面状的按压部13B。放置在配线基板12上的电阻元件15配置在按压部13B的下方并空开规定的间隔。电阻元件15包括上基板15A，设置在上部、是聚对苯二酸乙二醇脂等的有弹性的胶片状；两个电极15B、15C，设置在上基板15A下面的左右两端；上部电阻层15D，是把碳精等分散在树脂内在电极15B与电极15C间印刷形成的；下基板15I，是聚对苯二酸乙二醇脂等有弹性的胶片状；两个电极15G、15H，设置在下基板上面的前后两端；下部电阻层15F，在电极15G与电极15H间印刷形成、与上部电阻层15D同样材质；隔板15E，上下面涂布有粘接剂。用隔板15E把上基板15A与下基板15I贴合、使上部电阻层15D与下部电阻层15F按设置的规定间隙相对。通过操作体13的弹性薄壁部13C与操作头部13A和按压部13B形成一体的外周部13D放置在上下面形成有多个配线图形(未图示)的配线基板12上。按压部13B与电阻元件15的上基板15A间设有规定的间隙。
如图14所示，该多向输入装置装在具有LCD等显示部6和多个按钮7的电子设备上。如图3电子设备的部件电路图所示，电阻元件15的电极15B、15C、15G、15H经由晶体管等的集成电路模拟开关23连接在由微机21等形成的控制装置上。
相对的电极15B与电极15C间的电阻值及电极15G与电极15H间的电阻值都设定在10KΩ左右。
微机21上设有检测对操作体13按压操作开始的插入输入端子31和读入检测其按压部位用的模拟电压的A/D输入端子32，各个端子共同连接在模拟开关24上，同时在与电源间连接着2MΩ左右的电阻33。
下面说明该电子设备多向输入装置的输入操作。
首先在对操作体13的按压操作没有的状态下，微机21控制模拟开关23使上部电阻层15D的电极15C连接于地线、使上部电阻层15D的电极15B、下部电阻层15F的电极15G、电极15H成为断开状态，同时控制模拟开关24使电极15H连接在插入输入端子31上、使电极15C成为断开状态。
接着例如如图4的剖面图所示，当用手指等按压操作操作头部13A时，由于大致球面状的按压部13B的中央部按压上基板15A，所以上基板15A下面的上部电阻层15D中央部与相向的下部电阻层15F中央部接触。这样如图3所示，电流从电源经由电阻33流向地线的电极15C，所以微机21插入输入端子31的电位从电源电位变化为地线电位，微机21识别到对操作体13的按压操作已经开始。
接着如图5的剖面图所示，当用手指等把操作体13的操作头部13A上面向左侧倾斜时，操作体13从向下方按下的状态以按压部13B中央的按压部位为支点向左侧滚动，对电阻元件15的按压部位从按压部13B的中央向左侧移动。
如图6的剖面图所示，当进一步向左侧倾斜时操作体13以按压部13B的按压部位为支点进一步向左侧滚动，对电阻元件15的按压部位进一步向左侧移动。
同样地，把操作体13向右侧倾斜操作时或向前后方向倾斜操作时，根据其倾斜方向及滚动的角度操作体13对电阻元件15的按压部位也在移动变化。
即操作体13以大致球面状的按压部13B为支点滚动、随左右前后的倾斜方向及其滚动的倾斜角度不同对电阻元件15的按压部位也不同。即对应于360°全方位的倾斜方向和倾斜角度、操作体13按压电阻元件15的特定部位。
在进行上述的操作体13倾斜操作时，微机21控制模拟开关23使上部电阻层15D的电极15B连接在电源上、使电流从电极15B流向地线的电极15C，把电极15C的电压值从A/D输入端子32读入。这时如图7概念图所示，微机21从读入的电压值Vy识别到按压部13B的按压部位P点的位置在电极15B与电极15C间的直线A上。
接着微机21控制模拟开关23断开上部电阻层15D的电极15B和电极15C，把下部电阻层15F的电极15G连接在电源上、把电极15H连接在地线上。这样电流在下部电阻层15F的电极15G与电极15H端子间流动。微机21控制模拟开关24把电极15H连接在A/D输入端子32上、将电极15H的电压值Vx从A/D输入端子32读入。这时如图8概念图所示，微机21根据读入的电压值Vx识别到P点的位置在电极15G与电极15H间的直线B上。
微机21根据这些结果判定直线A与直线B的交点P点的位置在被按压操作。且微机21通过演算处理该P点位置的数据来识别操作体13的倾斜方向和倾斜角度。
通过这种多向输入装置的操作，显示在电子设备显示部22上的菜单根据操作方向变化，显示出的游标和指针移动。
而且例如操作体13按规定的倾斜角度倾斜时，微机21使显示出的游标和指针缓慢移动，在增大操作体13倾斜时也可使它们快速移动。即该电子设备也可随操作体13倾斜角度的不同使显示的游标和指针的移动速度产生变化。
在操作体13下面大致球面状的按压部13B与电阻元件15间设置了规定的间隙，操作体13可倾斜操作也可按压操作。微机21通过该按压操作时的电阻值可识别操作体13的操作开始。
进而，该电子设备当在倾斜操作进行的菜单选择外，在选择状态进行按压操作时也可决定选择的菜单。
该多向输入装置在电阻元件上连接了控制装置、通过电阻元件15的电阻值检测操作体的倾斜方向和倾斜角度。这样通过多向的操作及能检测其方向和角度和操作负载可容易实现便于使用的电子设备。
(实施例2)在与实施例1结构相同结构的部分附以相同的符号而把详细说明简化。
图9是本发明实施例2的多向输入装置的剖面图。操作体53在下面具有合成橡胶等弹性体的大致球面状的按压部。即它相当于实施例1中操作体13下面的按压部13B由弹性体构成的情况。
图10是使用多向输入装置的电子设备的部件电路图。电阻63设置在上部电阻层15D的电极15B与电源之间，其电阻值设定在1KΩ左右。A/D输入端子64读入电极15B的模拟电压。除上述之外与实施例1相同。
如图11的剖面图所示，当用手指等按压操作操作头部53A时，大致球面状的按压部53B的中央部按压上基板15A，所以上基板15A下方部分的上部电阻层15D中央部与相对的下部电阻层15F中央部接触。这样与实施例1同样地微机51识别对操作体53的按压操作开始了，使电流从电极15B流向地线的电极15C，把电极15C的电压值从A/D输入端子32读入。
当加强按压操作操作体53时，由于按压部53B是弹性体，所以操作体53与上基板15A的接触面积变大。从而由上部电阻层15D和下部电阻层15F构成的电阻值减小，流经电阻63的电流增加，A/D输入端子64的电压值减少。于是微机51通过识别A/D输入端子64的电压变化值检测对操作体53的操作负载。
使用对操作体53的操作负载进行检测的功能，例如在使用该多向输入装置的电子设备的显示部先显示出地图，微机51根据A/D输入端子64的电压变化值即操作负载能使显示的地图放大或缩小。
以上说明的电阻元件15中，在上部电阻层15D的左右两端具有两个电极15B、15C的上基板15A与在下部电阻层15F的前后两端具有两个电极15G、15H的下基板15I相对。如图12的要部分解立体图所示，电阻元件15具有在下基板40I上面形成的电阻层40D的前后左右设置的四个电极40B、40C、40G、40H，即使上基板40A下面的导电层40F相对也能实施本发明。
这时通过操作体53的操作，上基板40A下面的导电层40F接触在下基板40I上面的电阻层40D上，根据前后电极40B、40C间的电阻值和左右电极40G、40H间的电阻值的关系可检测大致球面状按压部的按压位置。
根据以上的本发明能得到这样有利的效果，即可得到能以部件数少的结构检测多倾斜方向及倾斜角度的多向输入装置及使用该装置的电子设备。
产业上利用的可能性根据本发明可得到能以少的部件检测连续的倾斜方向及并能检测倾斜角度的多向输入装置及使用该装置的电子设备。
权利要求
1.一种多向输入装置，其中，包括操作体，其具有下面大致呈球面状的按压部；面状电阻元件，其配置在所述操作体的下方，被所述按压部按压，导出根据上述操作体的倾斜方向和倾斜角度而变化的电阻值。
2.如权利要求1所述的多向输入装置，其中，在所述按压部与所述电阻元件间设置有规定的间隙。
3.如权利要求1所述的多向输入装置，其中，所述按压部由弹性体构成。
4.如权利要求1所述的多向输入装置，其中，所述电阻元件包括第一电阻层；第二电阻层，其与所述第一电阻层相对并空开间隔，被所述按压部按压与所述第一电阻层接触，根据所述按压部按压的部位、接触的部位改变。
5.如权利要求4所述的多向输入装置，其中，所述电阻元件还包括连接在所述第一电阻层上的相对的两个第一电极；连接在所述第二电阻层上的相对的两个第二电极，以与所述两个第一电极的相对方向不同的方向相对。
6.一种电子设备，其中，包括权利要求1所述的多向输入装置；和控制装置，其根据所述电阻元件的所述电阻值检测所述操作体的所述倾斜方向和所述倾斜角度。
7.一种电子设备，其中，包括权利要求5所述的多向输入装置；控制装置，连接在所述第一和第二电极上，检测、比较在所述两个第一电极间施加电压得到的对应电阻值的输出电压值，与在所述两个第二电极间施加电压得到的对应电阻值的输出电压值。
全文摘要
一种多向输入装置，通过操作体的倾斜操作该操作体下面的大致球面状的按压部按压电阻元件，根据该按压部位的电阻值检测操作体的倾斜方向和倾斜角度。这样该输入装置就能以360°全方位地多向操作，同时对应于其倾斜方向和倾斜角度、大致球面状的按压部对电阻元件的按压部位被特定。因此该多向输入装置能以少的部件检测连续的倾斜方向并能检测倾斜角度。
文档编号H01H13/52GK1465004SQ02802481
公开日2003年12月31日 申请日期2002年7月3日 优先权日2001年7月23日
发明者井上浩人, 山本保 申请人:松下电器产业株式会社