信息设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种信息设备，具备：筐体、对施加于筐体的侧面的应变进行检测的第1及第2应变检测元件、和将施加于筐体的侧面的应变分别传递至第1及第2应变检测元件的第1及第2应力集中部。相对于被施加在筐体的侧面的同一应变的量，从第1应变检测元件向处理电路输出的输出值与从第2应变检测元件向处理电路输出的输出值不同。该信息设备能够小型化且能够高精度地进行控制。
【专利说明】信息设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够基于施加到筐体的压缩负荷而以简单的操作来进行显示画面的滚动、放大、缩小或音量的调整等多种多样的控制的信息设备。
【背景技术】
[0002]已知有数码相机、笔记本电脑、便携式游戏机、移动电话、便携式信息终端(PDA)等能够由用户携带使用的信息设备。
[0003]图19是专利文献I所记载的作为现有信息设备的移动电话201的立体图。在移动电话201的前面设有可显示文字、数字、记号等的液晶显示器等的显示部202。在显示部202的下侧附近设有用于利用用户的手指205进行显示画面的左右方向的滚动动作的触摸板所构成的滚动操作部203。此外，在显示部202的左侧部附近设有用于利用用户的手指205进行显示画面的上下方向的滚动动作的触摸板所构成的滚动操作部204。用户能够使用滚动操作部203、205而在上下方向和左右方向等二维方向上操作显示画面。
[0004]图20是专利文献2所记载的作为其他现有信息设备的移动电话206的俯视图。移动电话206具备:矩形状的薄型筐体、被设置在该筐体的前面的显示画面211、和分别设置在筐体的4个侧面的触摸板207?210。触摸板207?210具有其长边方向被配置为与显示画面211平行的细长形状。通过对触摸板207?210在与显示画面211平行的方向上进行滑动操作，能够滚动显示画面211，或者进行显示图像的旋转、显示倍率的变更。
[0005]图21是专利文献3所记载的作为又一其他信息设备的输入装置212的放大图。输入装置212不是通过触摸板而是通过被设置在筐体213内的传感器来探测用户的滑动操作，并对画面进行操作。输入装置212具备被设置在筐体213内的挠性静电传感器片安装基板214 (以下简单称作FPC基板214)。在片状的FPC基板214的表面配置有跟踪检测用的传感器片215。传感器片215构成静电传感器片。被设置在FPC基板214的表面上的传感器片215按照如下方式动作，即，通过对键顶216的操作者的手指217等的滑动动作来按下被设置于键部218的键部219，接点电极220经由圆顶开关221而与突起部222接触来检测滑动位置，并输出位置检测信号。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2001-69223号公报
[0009]专利文献2:日本特开2010-117842号公报
[0010]专利文献3:日本特开2009-93619号公报
【发明内容】
[0011]信息设备具备:筐体、对施加于筐体的侧面的应变进行检测的第I及第2应变检测元件、和将施加于筐体的侧面的应变分别传递至第I及第2应变检测元件的第I及第2应力集中部。相对于被施加在筐体的侧面的同一应变的量，从第I应变检测元件向处理电路输出的输出值与从第2应变检测元件向处理电路输出的输出值不同。
[0012]该信息设备能够实现小型化，并且能够高精度地进行控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1A是本发明的实施方式I中的信息设备的俯视图。
[0014]图1B是图1A所示的信息设备的线1B-1B处的剖视图。
[0015]图2A是实施方式I中的信息设备的应变检测元件的俯视图。
[0016]图2B是图2A所示的应变检测元件的线2B-2B处的剖视图。
[0017]图3是实施方式I中的信息设备的放大图。
[0018]图4A是表示实施方式I中的信息设备的应变检测元件的输出特性的图。
[0019]图4B是表示实施方式I中的信息设备的应变检测元件的输出特性的图。
[0020]图5是本发明的实施方式2中的信息设备的放大图。
[0021]图6是本发明的实施方式3中的信息设备的放大图。
[0022]图7是表示实施方式3中的信息设备的应变检测元件的灵敏度的特性的图。
[0023]图8是本发明的实施方式4中的信息设备的放大图。
[0024]图9是本发明的实施方式5中的信息设备的放大图。
[0025]图10是表示实施方式5中的信息设备的应变检测元件的输出特性的图。
[0026]图11是本发明的实施方式6中的信息设备的放大图。
[0027]图12A是表示实施方式6中的信息设备的应变检测元件的输出的图。
[0028]图12B是表示实施方式6中的信息设备的应变检测元件的输出的图。
[0029]图13A是本发明的实施方式7中的信息设备的俯视图。
[0030]图13B是图13A所示的信息设备的线13B-13B处的剖视图。
[0031]图14A是本发明的实施方式8中的信息设备的俯视图。
[0032]图14B是图14A所示的信息设备的线14B-14B处的剖视图。
[0033]图15是本发明的实施方式9中的信息设备的俯视图。
[0034]图16A是实施方式9中的信息设备的放大图。
[0035]图16B是实施方式9中的其他信息设备的俯视图。
[0036]图17是本发明的实施方式10中的信息设备的放大图。
[0037]图18是实施方式10中的信息设备的基板的放大图。
[0038]图19是现有信息设备的俯视图。
[0039]图20是其他现有信息设备的外观立体图。
[0040]图21是又一其他现有信息设备的放大图。
【具体实施方式】
[0041](实施方式I)
[0042]图1A是本发明的实施方式I中的信息设备21的俯视图。图1B是图1A所示的信息设备21的线1B-1B处的剖视图。筐体22具有:前面22a、位于前面22a的相反侧的背面22d、以及与前面22a和背面22d连接的侧面22b、22c。侧面22b、22c夹着前面22a而彼此位于相反侧。在前面22a设有液晶画面等的显示画面23、操作键。信息设备21具备:筐体22、通过内部框架而与筐体22连接的基板24、被设置在基板24上的应变检测元件25a、25b、被设置在筐体22的侧面22b的应力集中部26a、26b、被搭载于基板24的处理电路24a、和被搭载于筐体22的扬声器或耳机插孔等的声音输出部24b。应变检测元件25a、25b与侧面22b相对置。应力集中部26a、26b与应变检测元件25a、25b分别对置。如图1A所示，应力集中部26a与应力集中部26b相比，厚度方向的长度大，从应变检测元件25a至应力集中部26a为止的距离L1、和从应变检测元件25b至应力集中部26b为止的距离L2不同，距离LI比距离L2小。在基板24搭载有CPU等的电子部件，并与应变检测元件25b分别电连接。如果在背面22d发生应变，则将通过应力集中部26a、26b而被传递至应变检测元件25a、25b，起因于该应变而由应变检测元件25a、25b产生的电信号被基板24上的处理电路24a处理。处理电路24a向声音输出部24b输出声音信号，声音输出部24b根据声音信号来输出声音。
[0043]通过如此构成，无需将安装了应变检测元件25a、25b的基板24直接装配在信息设备21的筐体22，因此信息设备21的设计自由度变大。进而，由于经由应力集中部26a、26b而直接地或者间接地连接基板24和筐体22的内面，因此即便施于信息设备21的筐体22的表面上的压缩负荷小，也会由应变检测元件25a、25b产生足够大的信号，能够进一步精度良好地控制信息设备21的功能。
[0044]另外，应力集中部26a、26b既可以与侧面22b—体地形成，也可以利用粘接剂等粘贴在侧面22b。
[0045]图2A是实施方式I中的信息设备21的应变检测元件25a(25b)的俯视图。图2B是图2B所示的应变检测元件25a (25b)的线2B-2B处的剖视图。另外，应变检测元件25b具有与应变检测元件25a相同的构造。
[0046]如图2A和图2B所不,应变检测兀件25a具备由娃等半导体材料构成的基板31。在基板31的表面形成有由氧化娃层、氮化娃层构成的绝缘层。在基板31的表面31a设有振动器32、42。振动器32由对基板31进行蚀刻处理而形成的振动体33、被设置在振动体33的表面上的感测元件34、和被设置在表面上的驱动元件35构成。振动体33具有梁形状，该梁形状具有通过被施加的力学量的作用而发生变化的固有频率。感测元件34被配置在振动体33的梁形状的中央部，驱动元件35被配置在振动体33的端部。感测元件34和驱动元件35的每一个具有:被设置在振动体33上的下部电极、被设置在下部电极上的由锆钛酸铅(PZT)等的压电材料构成的压电体层、和被设置在压电体层上的上部电极。而且，感测元件34和驱动元件35通过布线图案而与基板24上的电子部件电连接。
[0047]振动器42与振动器32同样地，由对基板31进行蚀刻处理而形成的振动体43、被配置在振动体43的表面上的感测元件44、和被配置在振动体43的表面上的驱动元件45构成。振动体43具有梁形状，该梁形状具有通过被施加的力学量的作用而发生变化的固有频率。感测元件44被配置在振动体43的梁形状的中央部，驱动元件45被配置在振动体43的端部。感测元件44和驱动元件45分别具有:被设置在振动体43上的下部电极、被设置在下部电极上的由PZT等压电材料构成的压电体层、和被设置在压电体层上的上部电极。感测元件44和驱动元件45通过布线图案而与基板24电连接。
[0048]基板31的底面31b利用Au-Au接合等的金属系接合材料或环氧树脂等的具有刚性的物质50而与基板24连接并被固定，以使在筐体22的侧面22b产生的应变被传递至振动器32、42。振动器42的振动体43的梁形状延伸的长边方向D43与振动器32的振动体33的梁形状延伸的长边方向D33成直角。
[0049]如果从基板24向振动器32的驱动元件35施加具有接近振动体33的固有频率fa的频率的交流电压，则驱动元件35在振动体33的长边方向D33上进行伸缩振动。由于该伸缩振动，振动体33以固有频率fa而在与长边方向D33成直角的方向D31上进行弦振动。该弦振动被感测元件34接收，并由感测元件34产生具有与振动体33的固有频率fa相等的频率的交流信号。该交流信号在基板24内被进行相位调整、放大，并反馈至驱动元件35。由此，振动体33以与固有频率fa相等的频率持续进行方向D31的弦振动。同样地，通过基板24的信号处理，振动体43以与固有频率fb相等的频率在方向D31上持续进行弦振动。
[0050]振动器32、42的振动体33、43在方向D31上进行弦振动的状态下，若与振动体33的长边方向D33平行的负荷Ft被施加于筐体22的侧面22b，则应变检测元件25a(25b)在振动体33的长边方向D33上伸长,并且振动体43在长边方向D43上收缩相当于筐体22的侧面22b的泊松比的长度。由此，在振动体33中拉伸力在长边方向D33上起作用，因此振动体33的振动频率从频率fa上升至频率fa+fal。与此同时，在振动体43中压缩力在长边方向D43上起作用，因此振动体43的振动频率从频率fb下降至频率fb-fbl。因此，通过取振动体33的振动频率与振动体43的振动频率之差，从而应变检测元件25a、25b能够高灵敏度地测量在筐体22的侧面22b起作用的负荷Ft。此外，因为振动器32、42是由作为相同材料的半导体材料形成，所以相对于温度变化的振动频率的变化的方向和变化量变得相同。由此，能够抵消因温度变化所引起的振动频率的变动，能够准确地测量在筐体22的背面22d起作用的负荷。
[0051]如图1A和图1B所示，如果用户通过手指等朝着侧面22b、22c相互靠近的方向即筐体22的内部对筐体22的侧面22b施加压缩负荷F，则筐体22的前面22a和背面22d分别向远离筐体22的方向D122和方向D222发生挠曲。由此，应变检测元件25a(25b)在振动体33的长边方向D33伸长，并且在振动体43的长边方向D43收缩相当于筐体22的侧面22b的泊松比的长度。因而,应变检测元件25a(25b)的振动体33的振动频率与振动体43的振动频率之差从fa-fb增加(fal+fbl)而成为(fa_fb) + (fal+fbl)。另一方面，如果例如一边利用单手的大拇指和中指手持筐体22，一边在前面22a和背面22d相互靠近的方向即朝着筐体22的内部的方向上对前面22a和背面22d施加压缩负荷F，则应变检测元件25a (25b)在振动体33的长边方向D33收缩，并且在振动体43的长边方向D43伸长相当于筐体22的侧面22b的泊松比的长度。因而,应变检测元件25a(25b)的振动体33的振动频率与振动体43的振动频率之差从fa-fb减少(fal+fbl)而成为(fa_fb) - (fal+fbl)。利用被搭载于基板24的处理电路24a来处理由应变检测元件25a (25b)的振动体33、43产生的电信号，从而能够获得由于施于筐体22的压缩负荷F而发生变化的、相当于这两个交流信号的频率之差的增减量的电信号、例如电压信号。在实施方式I中的信息设备21之中，虽然处理电路24a输出了与振动频率的变化相应的电压信号，但是也可以通过探测振动器32,42的振动频率的变化来探测被施于筐体22的压缩负荷F。
[0052]处理电路24a执行信息设备21的多个功能。根据从应变检测元件25a (25b)输出的信号按照如下所述那样控制多个功能Pl?P3之中的至少一个功能。
[0053](Pl)通过对筐体22的侧面22b连续地施加压缩负荷F，从而处理电路24a根据压缩负荷F的施力方式而使显示画面23的显示沿着正向或负向滚动，并且使压缩负荷F发生变化，由此使滚动的速度发生变化。
[0054](P2)通过以给定的节奏敲打筐体22的背面22d，来施加脉冲性的压缩负荷F，从而处理电路24a使从声音输出部24b输出的音量发生变化。
[0055](P3)通过以给定的节奏对筐体22的侧面22b、22c施加压缩负荷F，从而处理电路24a与因特网连接。
[0056]这样，在实施方式I中的信息设备21中，通过对筐体22的侧面22b施加压缩负荷F，从而处理电路24a根据由应变检测元件25a (25b)产生的电信号来控制功能Pl?P3之中的至少一个功能。通过如此控制，从而能够单手控制显示功能、通信功能、游戏功能等信息设备21的多种多样的功能，所以用户能够容易地进行多种多样的操作输入。此外，在信息设备21中，无需重新确保在信息设备21的前面22a或侧面22b、22c等的筐体22的表面上设置触摸板等输入部件的空间。由此，能够使信息设备21小型化，并且能够使设于信息设备21的前面22a的显示画面23大型化。
[0057]在实施方式I中的信息设备21中，如图1A所示，两个应变检测元件25a、25b被收纳在筐体22内。处理电路24a通过测量应变检测元件25a、25b的输出值的绝对值，从而能够降低静电等电子干扰，能够使得应变检测元件25a、25b的检测精度得以提高。具体而言，处理电路24a计算应变检测元件25a的输出值Vl和应变检测元件25b的输出值V2的差分的绝对值V。
[0058]在实施方式I中的信息设备21中，以下将说明对筐体22施加压缩负荷F的位置的判别方法。图3是信息设备21的放大图。如图3所示，压缩负荷F被施加在侧面22b上的位置X1、X2。在将从应变检测元件25a至应变检测元件25b为止的距离设为距离3XL3时，位置Xl从应变检测元件25a朝向应变检测元件25b的方向离开距离L3，从应变检测元件25b朝向应变检测元件25a的方向离开距离2 X L3。位置X2从应变检测元件25a朝向应变检测元件25b的方向离开距离2 X L3，从应变检测元件25b朝向应变检测元件25a的方向离开距离L3。
[0059]图4A表示对比较例的信息设备的筐体22的侧面22b的位置X1、X2施加压缩负荷F时的应变检测元件25a、25b的输出电压。图4B表示对实施方式I中的信息设备21的筐体22的侧面22b的位置X1、X2施加压缩负荷F时的应变检测元件25a、25b的输出电压。在图4A和图4B中，横轴表示压缩负荷的大小，纵轴表示应变检测元件的输出电压。比较例的信息设备相对于实施方式I中的信息设备21而不同之处在于距离L1、L2相等，即不同之处在于:相对于被施于侧面22b的同一量的应变而输出同一信号。对于应力集中部26a、26b之中与施加了压缩负荷F的位置相距距离L3的位置处的应力集中部，施加压缩负荷Π，对于与施加了压缩负荷F的位置相距距离2XL3的位置处的应力集中部，施加压缩负荷f2。例如，当在位置Xl施加了压缩负荷F时，在应力集中部26a施加压缩负荷fl，同时在应力集中部26b施加压缩负荷f2。此外，当在位置X2施加了压缩负荷F时，在应力集中部26a施加压缩负荷f2，同时在应力集中部26b施加压缩负荷fl。图4A表示相对于应力集中部26a、26b的厚度方向的长度彼此相等、且距离L1、L2相同的比较例的信息设备的压缩负荷F而应变检测元件25b所输出的输出电压。比较例的信息设备相对于实施方式I中的信息设备21而不同之处在于距离L1、L2相等。在实施方式I中的信息设备21中，应力集中部26a、26b的厚度方向的长度不同，距离LI与距离L2不同，具体为距离L2更小。在比较例的信息设备中，因为距离LI与距离L2相等，所以如果对侧面22b施加压缩负荷F，则施于应变检测元件25a、25b的力相等，如图4A所示应变检测元件25a、25b具有相同的输出特性。另一方面，在距离LI比距离L2小的实施方式I中的信息设备21中，被传递至应变检测元件25a的应变的量变得大于被传递至应变检测元件25b的应变的量。因此,如图4B所示，在信息设备21中应变检测元件25a、25b的输出特性不同。
[0060]在距离L1、L2相等的比较例的信息设备中，如图4A所示，在位置Xl施加了压缩负荷F时的应变检测元件25a、25b的输出电压V1、V2分别为10V、5V，应变检测元件25a、25b的输出电压V1、V2之差的绝对值V为5V。此外，如图4A所示，在位置X2施加了压缩负荷F时的应变检测元件25a、25b的输出电压V1、V2分别为5V、10V，应变检测元件25a、25b的输出电压V1、V2之差的绝对值V为5V。如此，不拘泥于被施加了负荷F的位置X1、X2，应变检测元件25a、25b的输出电压V1、V2之差的绝对值V变为相同的值，无法判别压缩负荷F施于位置X1、X2中的哪个位置。
[0061]相对于此，在距离LI与距离L2不同即距离L2更小的实施方式I中的信息设备21中，如图4B所示，在位置Xl施加了压缩负荷F时的应变检测元件25a、25b的输出电压V1、V2分别为10V、3V，应变检测元件25a、25b的输出电压V1、V2之差的绝对值V为7V。此夕卜，在位置X2施加了压缩负荷F时的应变检测元件25a、25b的输出电压V1、V2分别为7V、5V，应变检测元件25a、25b的输出电压V1、V2之差的绝对值V变为2V。如此，应变检测元件25a、25b的输出电压V1、V2之差的绝对值V根据被施加负荷F的位置X1、X2而不同，所以处理电路24a可以判别压缩负荷F被施加在侧面22b的哪个位置。
[0062]如此，处理电路24a利用两个应变检测元件25a、25b能够判别在侧面22b的哪个位置施加了压缩负荷，所以在信息设备21中能够使设置应变检测元件25a、25b的部分小型化，能够有效地使用筐体22内的空间。进而，例如即便在信息设备21的用户利用手指对侧面22b施加压缩负荷F，并使手指在从应变检测元件25a的位置朝向应变检测元件25b的方向上滑动的时候，处理电路24a也能够准确地判别手指的位置，处理电路24a可以进行更高级的控制。
[0063]在图21所示的现有的输入装置212中，为了准确地检测滑动位置，要利用三个以上的传感器片215来检测位置信息，器件的尺寸变大。此外，为使输入装置212小型化，如果减少传感器片215的数目，则难以正确地检测滑动位置。如此，在作为现有信息设备的输入装置212中，难以同时实现小型化和滑动位置的准确检测，控制信息设备的功能的精度较差。
[0064]另外，在图1A所示的实施方式I中的信息设备21之中，通过使应力集中部26a、26b的厚度方向的长度、即从应力集中部26a、26b朝向应变检测元件25a、25b的方向上的应力集中部26a、26b的长度不同，由此使从应力集中部26a、26b至应变检测元件25a、25b为止的距离L1、L2不同。取而代之，使应变检测元件25a、25b的厚度不同也能够使距离L1、L2不同。此外，取而代之，使基板24相对于侧面22b倾斜地配置也能够使距离L1、L2不同。
[0065]在实施方式I中的信息设备21中，虽然在侧面22b设有应力集中部26a、26b，但是只要与应变检测元件25a、25b分别对置，则应力集中部26a、26b也可以被设置在侧面22c、背面22d或者前面22a。
[0066]实施方式I中的信息设备21虽然具备两个应力集中部26a、26b和两个应变检测元件25a、25b，但是也可以分别具备相互对置的3个以上的应力集中部和3个以上的应变检测元件。在该情况下，只要这些应变检测元件之中的至少两个应变检测元件相对于同一应变量的输出不同，则能够获得与实施方式I中的信息设备21同样的效果，能够高精度地检测被施加负荷的位置。进而，通过使3个以上的应变检测元件相对于同一应变量的输出相互不同，从而能够更高精度地检测被施加负荷的位置。
[0067]应力集中部26a、26b也可以机械方式连接基板24和侧面22b。通过这种构成，无需将安装了应变检测元件25a、25b的基板24直接装配于信息设备21的筐体22，所以信息设备21的设计自由度变大。进而，因为经由应力集中部26a、26b而以机械方式连接了基板24和筐体22的内面，所以即便施于信息设备21的筐体面的压缩负荷小，应变也可经由应力集中部26a、26b而效率良好地传递至应变检测元件25a、25b，所以会由应变检测元件25a、25b产生足够大的信号。此外，也可以使应变检测元件25a、25b设置的位置相对于图1A中的纵向即信息设备21的高度方向而不同。这种构成也能够使得应变检测元件25a、25b的输出相对于同一应变量而不同，能够获得同样的效果。此外，通过具备3个以上的应变检测元件，从而信息设备21能够高精度地检测侧面22b上的压缩负荷F所施加的位置。
[0068](实施方式2)
[0069]图5是本发明的实施方式2中的信息设备51的放大剖视图。在图5中，对于与图1A至图4B所示的实施方式I中的信息设备21相同的部分，赋予相同的参照符号。实施方式2中的信息设备51取代实施方式I中的信息设备21的应力集中部26a、26b而具备与应变检测元件25a、25b分别对置地设于筐体22的侧面22b的应力集中部56a、56b。应力集中部56a、56b具有互不相同的形状。
[0070]应力集中部56a具有圆锥形状，应力集中部56b具有半球形状。如此，应力集中部56a具有比应力集中部56b尖锐的前端，所以例如用户利用手指按压侧面22b而对侧面22b施加了压缩负荷F时，应力集中部26a传递至应变检测元件25a的应变的量变得大于应力集中部56b传递至应变检测元件25b的应变的量。在实施方式2中的信息设备51之中，从应力集中部56a至应变检测元件25a为止的距离LI也可以与从应力集中部56b至应变检测元件25b为止的距离L2相等。通过使应力集中部56a、56b的形状不同，从而即便距离LI和距离L2相等，应力集中部56a、56b分别传递至应变检测元件25a、25b的应变的量也会不同，所以处理电路24a可以准确地检测侧面22b的被施加压缩负荷F的位置。
[0071]在实施方式2中的信息设备51之中，虽然应力集中部56a和应力集中部56b的形状分别为圆锥形状和半球形状，但是只要例如像圆筒形状、长方体等那样应力集中部56a、56b的形状不同则具有同样的效果。
[0072](实施方式3)
[0073]图6是本发明的实施方式3中的信息设备61的放大图。在图6中，对于与图1A至图4B所示的实施方式I中的信息设备21相同的部分，赋予相同的参照符号。实施方式3中的信息设备61取代实施方式I中的信息设备21的应力集中部26a、26b而具备与应变检测元件25a、25b分别对置地设于筐体22的侧面22b的应力集中部66a、66b。在实施方式3的信息设备61中，在与侧面22b平行的方向上从应变检测元件25a的中心至应力集中部66a的中心为止的距离Lll不同于从应变检测元件25b的中心至应力集中部66b的中心为止的距离L12。
[0074]在信息设备61中，如图6所示，按照应变检测元件25a和应力集中部26a的中心在侧面22b的法线方向上一致、而应变检测元件25b和应力集中部66b的中心在与侧面22b平行的方向上发生偏离的方式，设置有应力集中部66b。
[0075]图7表示应变检测元件25a、25b相对于应变的灵敏度的特性。在图7中，颜色浓的部分是应变量的检测灵敏度高的部分。应变检测元件25a、25b如图7所示，应变检测元件25a、25b的中心的应变量的检测灵敏度最高，越是远离中心，则应变量的检测灵敏度越是呈同心圆状地下降。因而，例如在用户利用手指按压侧面22b等而对侧面22b施加了压缩负荷F时，如图6所示，使得从应力集中部66a与应变检测元件25a接触的位置起至应变检测元件25a的中心为止的距离Lll不同于从应力集中部66b与应变检测元件25b接触的位置起至应变检测元件25b的中心为止的距离L12。由此，能够使得应变检测元件25a、25b的输出不同。因此，应变检测元件25a、25b的输出之差至少不会在不同的两个位置变为相同，处理电路24a能够更准确地检测对侧面22b施加了压缩负荷的位置。
[0076](实施方式4)
[0077]图8是本发明的实施方式4中的信息设备71的放大图。在图6中，对于与图1A至图4B所示的实施方式I中的信息设备21相同的部分，赋予相同的参照符号。实施方式4中的信息设备71取代实施方式I中的信息设备21的应力集中部26a、26b而具备与应变检测元件25a、25b分别对置地被设于筐体22的侧面22b的应力集中部76a、76b。
[0078]在实施方式4中的信息设备71之中，应力集中部76a、76b的厚度相同，从应力集中部76a至应变检测元件25a为止的距离LI和从应力集中部76b至应变检测元件25b为止的距离L2相等。应力集中部76a例如由聚碳酸酯等树脂构成，应力集中部76b由铝等金属构成。如此,应力集中部76a、76b由不同的材料来形成。
[0079]在实施方式4中，因为应力集中部76a由刚性比应力集中部76b小的材料构成，所以从应力集中部76a传递至应变检测元件25a的应变的量变得小于从应力集中部76b传递至应变检测元件25b的应变的量。由此，应变检测元件75a、75b的输出之差至少不会在不同的两个位置变为相同，处理电路24a能够更准确地检测对侧面22b施加了压缩负荷的位置。
[0080]另外，在实施方式4中将应力集中部76a的材料设为聚碳酸酷等树脂，将应力集中部76b的材料设为铝等金属，但是通过组合刚性不同的树脂材料、金属材料等、由刚性不同的材料来形成应力集中部76a、76b，能够获得同样的效果。
[0081](实施方式5)
[0082]图9是本发明的实施方式5的信息设备81的放大图。在图9中，对于与图8所示的实施方式4中的信息设备71相同的部分,赋予相同的参照符号。实施方式5中的信息设备81取代实施方式4中的信息设备81的应变检测元件25a、25b和应力集中部76a、76b而具备应变检测元件85a、85b和应力集中部86a、86b。应力集中部86a、86b与实施方式4中的信息设备71的应力集中部76a、76b和应变检测元件25a、25b同样，应变检测元件85a、85b被安装于基板24，应力集中部86a、86b与应变检测元件85a、85b分别对置地设于筐体22的侧面22b。
[0083]在实施方式5中的信息设备81之中，从应变检测元件85a至应力集中部86a为止的距离LI与从应变检测元件85b至应力集中部86b为止的距离L2相同。在信息设备81中，应变检测元件85a、85b相对于应变量的输出特性不同。应力集中部86a、86b由相同的材料形成，具有相同的刚性。
[0084]图10表示实施方式5中的信息设备81的应变检测元件85a、85b的输出特性。如图10所示，应变检测元件85a与应变检测元件85b相比，施加了相同应变量时的输出值大。
[0085]例如，应变检测元件85a与实施方式I?4中的应变检测元件25a同样地，因为构成应变检测元件的梁形状的振动体33、43分别具有固有频率fa、fb，所以具有与实施方式I?4中的应变检测元件25a相同的输出特性。应变检测元件85b的梁形状的振动体33、43分别具有固有频率fa、fc。固有频率fc与固有频率fb不同。由此，应变检测元件85b具有与应变检测元件85a不同的输出特性。
[0086]在应变检测元件85b的振动器32、42中的梁形状的振动体33、43进行弦振动的状态下，如果对筐体22的侧面22b施加与振动体33的梁形状的长边方向D33平行的负荷F，则应变检测元件85b的振动体33在长边方向D33上伸长，并且振动体43在梁形状的长边方向D43上收缩相当于筐体22的侧面22b的泊松比的长度。如此，在振动体33中拉伸力起作用，所以振动体33的振动频率从频率fa上升至频率fa+fal，并且振动体43的振动频率从频率fc下降至频率fc-fcl。因此，处理电路24a通过取振动体33的振动频率与振动体43的振动频率之差，能够高灵敏度地测量在筐体22的侧面22b起作用的负荷。
[0087]由此，对侧面22b施加了压缩负荷F时的应变检测元件85a、85b的输出不同。因此，应变检测元件85a、85b的输出之差至少不会在不同的两个位置变为相同，处理电路24a能够更准确地检测对侧面22b施加了压缩负荷的位置。
[0088](实施方式6)
[0089]图11是本发明的实施方式6中的信息设备91的放大图。在图11中，对于与实施方式5中的信息设备81相同的部分,赋予相同的参照符号。实施方式6中的信息设备91取代实施方式5中的信息设备81的应变检测元件85a、85b、基板24和处理电路24a而具备应变检测元件95a、95b、基板84和处理电路84a。
[0090]在实施方式6中的信息设备91之中，应变检测元件95a、95b与被设于基板84的具有微型计算机的处理电路84a电气结合，由微型计算机在时间上控制应变检测元件95a、95b的输出。具体而言，应变检测元件95b的输出通过微型计算机而被控制为比应变检测元件95a延迟给定的时间(在实施方式6中为1ms)后输出。即，应变检测元件95a从接受到应变起至向处理电路84a输出输出信号为止的时间，不同于应变检测元件95b从接受到应变起至向处理电路84a输出输出信号为止的时间。应变检测元件95a、95b自身相对于分别被施加于这些部件的应变的量的输出值相同。
[0091]图12A表示在图11所示的位置Xl施加了压缩负荷F时的应变检测元件95a、95b的各自的输出电压V1、V2，图12B表示在图11中的位置X2施加了压缩负荷F时的应变检测元件95a、95b的输出电压V1、V2。在图12A和图12B中，横轴表示时间，纵轴表示应变检测元件95a、95b的输出的电压。当在位置Xl施加了压缩负荷F时，应变检测元件95a的输出为10V，应变检测元件95b的输出变为5V，但如图12A所示，应变检测元件95b的输出与应变检测元件95a相比延迟了 10ms，所以在应变检测元件95a向处理电路84a输出1V的输出电压Vl时，应变检测元件95b的输出电压V2为4V，所以应变检测元件95a、95b的输出电压V1、V2之差的绝对值V变为6V。另一方面，当在位置X2施加了压缩负荷F时，应变检测元件95a的输出电压Vl为5V，应变检测元件95b的输出电压V2变为10V，但是如图12B所示，应变检测元件95b的输出与应变检测元件95a的输出相比延迟了 10ms，所以应变检测元件95a向处理电路84a输出5V的输出电压Vl时的应变检测元件95b的输出电压V2变为6V。因此，应变检测元件95a、95b的输出电压V1、V2之差的绝对值V变为IV。如此，通过使应变检测元件95b向处理电路84a输出输出电压V2的时间点与应变检测元件95a向处理电路84a输出输出电压Vl的时间点不同，从而在位置X1、X2施加了相同的压缩负荷F的情况下的应变检测元件95a、95b的输出电压V1、V2之差的绝对值V成为不同的值，所以处理电路84a能够更准确地判别在侧面22b的应力集中部86a、86b之间施加了压缩负荷F的位置。
[0092]另外，在实施方式6中的信息设备91之中，虽然使应变检测元件95b的输出与应变检测元件95a的输出相比延迟了 10ms，但是发生延迟的时间并不限于10ms，通过使应变检测元件95a的输出与应变检测元件95b的输出相比延迟给定的时间，也能够获得同样的效果。
[0093](实施方式7)
[0094]图13A是本发明的实施方式7中的信息设备101的俯视图。图13B是图13A所示的信息设备101的线13B-13B处的剖视图。在图13A和图13B中，对于与图1A和图1B所示的实施方式I中的信息设备21、图11所示的实施方式6中的信息设备91相同的部分，赋予相同的参照符号。实施方式7中的信息设备101取代应变检测元件95a、95b和应力集中部96a、96b而具备应变检测元件105a、105b和应力集中部106a、106b，还具备支承基板24而与筐体22结合的内部框架102。
[0095]应变检测元件105a、105b被设于与筐体22的侧面22b对置的基板24的面24e的相反侧的面24f。应力集中部106a、106b由于被施于筐体22的侧面22b的负荷而使基板24发生挠曲。应变检测元件105a、105b检测基板24的挠曲。应力集中部106a、106b经由基板24而将筐体22的侧面22b的应变分别传递至应变检测元件105a、105b。
[0096]内部框架102对基板24进行悬臂支承。即，基板24具有:被内部框架102支承而与筐体22结合的端24d、和位于端24d的相反侧且未与筐体22结合的端24c。应变检测元件105a、105b自身相对于被施加于这些部件的应变的量的输出值相同。处理电路24a未在时间上控制应变检测元件105a、105b的输出。即便由于内部框架102和基板24的热膨胀系数的差异而热应力在基板24上起作用，也不会由应变检测元件105a、105b产生输出信号，处理电路24a能够准确地检测施于信息设备101的筐体22的面上的压缩负荷。
[0097]此外，因为基板24在端24d被悬臂支承，应变检测元件105a比应变检测元件105b靠近内部框架102，所以在施加了同一量的压缩负荷F时从应力集中部106a、106b向应变检测元件105a、106b传递的应变互不相同，处理电路24a可以准确地检测侧面22b的被施加了压缩负荷F的位置。
[0098](实施方式8)
[0099]图14A是本发明的实施方式8中的信息设备111的俯视图。图14B是图14B所示的信息设备111的线14B-14B处的剖视图。在图14A和图14B中，对于与实施方式7中的信息设备101相同的部分，赋予相同的参照符号。实施方式8中的信息设备111取代应变检测元件105a、105b、应力集中部106a、106b和基板24而具备应变检测元件115a、115b、应力集中部116a、116b和基板114。
[0100]基板114与筐体22的侧面22b实质上成直角地展宽。即，基板114具有:与侧面22b实质上成直角展宽的主面114a、主面114a的相反侧的背面114c、和在主面114a与背面114c之间与主面114a和背面114c相连的侧端面114b。在基板114，形成有从主面114a贯通背面114c并与侧端面114b大致平行地延伸的狭缝112。应变检测元件115a、115b在基板114的主面114a上被设置在基板114的侧端面114b与狭缝112之间。由于被施于筐体22的侧面22b的负荷F，应力集中部116a、116b按压基板114的侧端面114b而使基板114的侧端面114b与狭缝112之间的部分在与主面114a(背面114c)平行的方向上挠曲。被设于基板114的该部分的应变检测元件115a、115b检测该部分的挠曲。即，应力集中部116a、116b经由基板114的该部分而将筐体22的侧面22b的应变分别传递至应变检测元件115a、115b。根据该构成，搭载了应变检测元件115a、115b的基板114变得易于挠曲，所以即便施于信息设备111的筐体22的侧面22b的压缩负荷F小，根据从应力集中部116a、116b传递来的应变，应变检测元件115a、115b也能产生足够大的信号，处理电路24a能够高精度地检测在侧面22b被施加负荷F的位置，能够进一步精度良好地控制信息设备111的功能。
[0101](实施方式9)
[0102]图15是本发明的实施方式9中的信息设备121的放大图。在图15中，对于与图13A和图13B所不的实施方式7中的信息设备101相同的部分,赋予相同的参照符号。实施方式9中的信息设备121取代应力集中部106a、106b而具备应力集中部126a、126b，取代内部框架102而具备内部框架122a、122b。
[0103]在实施方式9中的信息设备121之中，基板24的端24c、24d通过内部框架122a、122b而分别被支承于印刷墓板，并与筐体22结合。应力集中部126a、126b与基板24的面24e抵接，应变检测元件125a、125b被设置于基板24的未设有应力集中部126a、126b且位于面24e的相反侧的面24f。应力集中部126a、126b经由基板24而将侧面22b的应变分别传递至应变检测元件125a、125b。
[0104]应力集中部126a在应变检测元件125a与内部框架122a (基板24的端24c)之间而与基板24的面24e相接，应力集中部126b在应变检测元件125b与内部框架122b (基板24的端24d)之间而与基板24的面24e相接。此外，如图15所示，基板24通过应力集中部126a、126b被施力，施加偏置距离L4地被装配。通过施加偏置来装配,从而基板24可靠地与应力集中部126a、126b抵接，所以易于将侧面22b的应变从应力集中部126a、126b分别传递至应变检测元件125a、125b。此外，不会由于制造时的偏差而在应力集中部126a、126b的各应力集中部与基板24之间出现间隙，所以即便有制造偏差的影响，也能通过应力集中部126a、126使应变可靠地传递至应变检测元件125a、125b，能够提高信息设备121的生产率。
[0105]图16A是实施方式9的信息设备121的放大图，表示通过应力集中部126a向应变检测元件125a传递的应变。如果在筐体22的侧面22b发生应变，则通过应力集中部126a向基板24传递该应变，基板24发生变形。因为应力集中部126a被设置在应变检测元件125a与内部框架122a之间，所以基板24的设有应变检测元件125a的部分的曲率变得最大。因此，较之于应变检测元件125a隔着基板24而与应力集中部126a对置的情况，传递至应变检测元件125a的应变的量变大，所以能够增大处理电路24a的应变的检测精度。
[0106]另外，在实施方式9中的信息设备121之中，在沿着基板24的面24e(24f)的方向上，从应力集中部126a至应变检测元件125a为止的距离等于从应力集中部126b至应变检测元件125b为止的距离。在沿着基板24的面24e(24f)的方向上，即便从应力集中部126a至应变检测元件125a为止的距离不同于从应力集中部126b至应变检测元件125b为止的距离，也能够获得同样的效果。
[0107]此外，在实施方式9中的信息设备121之中，应力集中部126a在应变检测元件125a与内部框架122a之间和基板24相接，应力集中部126b在应变检测元件125b与内部框架122b之间和基板24相接。图16B是实施方式9中的其他信息设备121A的放大图。在图16B中，对于与图15所不的信息设备121相同的部分,赋予相同的参照符号。在图16B所示的信息设备121A中，在应变检测元件125a、125b之间应力集中部126a、126b和基板24相接。在从应力集中部126a、126b传递了应变时，在基板24以最大的曲率弯曲之处设置应变检测元件125a、125b，因此处理电路24a能够高精度地检测应变，能够获得同样的效果。
[0108]另外，较之于在应变检测元件125a、125b之间应力集中部126a、126b与基板24相接的信息设备，应力集中部126a在应变检测元件125a与内部框架122a之间和基板24相接、应力集中部126b在应变检测元件125b与内部框架122b之间和基板24相接的信息设备121，与应力集中部126a、126b的位置无关地，传递至应变检测元件125a、125b的应变的量变得更为恒定，对于安装时的精度的要求变低，所以信息设备121的生产率得以提高。
[0109](实施方式10)
[0110]图17是本发明的实施方式10中的信息设备131的放大图。在图17中，对于与图15所不的实施方式9中的信息设备121相同的部分,赋予相同的参照符号。实施方式10中的信息设备131还具备:内部框架132，按照通过在应变检测元件125a、125b之间的中央的被支承部分24p来支承基板24的方式被固定于印刷基板。内部框架132经由印刷基板而与筐体22结合。基板24在支承部分24p而相对于筐体22被支承。与应变检测元件125a相比，基板24的端24d更靠近应变检测元件125b。端24c位于端24d的相反侧。应力集中部126a位于应变检测元件125a与基板24的端24c之间并与基板24相接，应力集中部126b位于应变检测元件125b与基板24的端24d之间并与基板24相接。
[0111]基板24的端24c、24d分别由内部框架122a、122b来固定。内部框架132与应变检测元件125a、125b之间的基板24的被支承部分24p接触，支承基板24以使在被支承部分24p基板24不发生弯曲。
[0112]图18是实施方式10中的信息设备131的放大图，表示对筐体22的侧面22b施加了压缩负荷F时的向基板24传递的应变。如图18所示，如果在筐体22的侧面22b的应力集中部126a的附近施加了朝向筐体22的内部的负荷F，当在应力集中部126a、126b之中只有应力集中部126a按压基板24时，则在基板24的端24c与基板24的被支承部分24p之间基板24发生弯曲，所以与实施方式9中的信息设备121同样地，较之于基板24的被支承部分24p未被支承的情况，基板24以更大的曲率发生挠曲。
[0113]此外，如图18所示，如果仅由应力集中部126a、126b之中的应力集中部126a将应变传递至基板24，则基板24的端24c与被支承部分24p之间的设有应变检测元件125a的部分发生弯曲，以使设有应变检测元件125a的面24f突出。另一方面，基板24的端24d与被支承部分24p之间的设有应变检测元件125b的部分发生弯曲，以使设有应力集中部126b的面24f凹陷。由此，应变检测元件125a的输出的极性与应变检测元件125b的输出的极性变为相反，应变检测元件125a、125b的输出之差变大。
[0114]因此，较之于实施方式9中的信息设备121，在实施方式10中的信息设备131之中，相对于相同量的压缩负荷F的应变检测元件125a、125b的输出之差变大，能够提高被施于信息设备131的压缩负荷F的检测灵敏度。另外，在实施方式10中的信息设备131之中施加200gf的压缩负荷并进行了测量，结果确认出:与未对基板24的被支承部分24p进行支承的信息设备相比，应变检测元件125a、125b的输出之差变大约14%。
[0115]另外，在实施方式10中的信息设备131之中，基板24的两端24c、24d由内部框架122a、122b来固定。信息设备131也可以具有仅基板24的端24c、24d之中的一个由内部框架来固定的悬臂支承的构造，能够获得同样的效果。在此情况下，应变检测元件125a、125b当中的某一个元件的输出与两端支承下的输出相等，另一个元件的输出与悬臂支承下的输出相等。如此，施加了相同量的应变时的应变检测元件125a、125b的输出不同，所以处理电路24a能够准确地判别侧面22b的施加了压缩负荷F的位置。
[0116]在实施方式中，“前面”、“背面”、“侧面”、“侧端面”、“背面”等表示位置的用语表示仅依赖于筐体、基板等信息设备的构成部件的相对位置关系的相对方向，并非表示铅直方向等的绝对方向。
[0117]产业上的可利用性
[0118]本发明中的信息设备能够高精度地检测用户的输入，用户能够容易地操作多种多样的功能，因此在数码相机、笔记本电脑、便携式游戏机、移动电话、便携式信息终端(PDA)、智能手机等中尤为有用。
[0119]符号说明
[0120]22 筐体
[0121]22b 侧面
[0122]22c侧面(其他侧面)
[0123]24 基板
[0124]24a处理电路
[0125]24c 端(第 2 端)
[0126]24d 端(第 I 端)
[0127]24p被支承部分
[0128]25a应变检测元件(第I应变检测元件)
[0129]25b应变检测元件(第2应变检测元件)
[0130]26a应力集中部(第I应力集中部)
[0131]26b应力集中部(第2应力集中部)
[0132]112 狭缝
[0133]114 基板
[0134]114a 主面
[0135]114b 侧端面
[0136]114c 背面
【权利要求】
1.一种信息设备,具备: 筐体，其具有侧面； 第I应变检测元件，其检测施加于所述筐体的所述侧面的应变； 第2应变检测元件，其检测施加于所述筐体的所述侧面的应变； 处理电路，其与所述第I应变检测元件和所述第2检测元件电连接； 第I应力集中部，其将施加于所述筐体的所述侧面的所述应变传递至所述第I应变检测元件；和 第2应力集中部，其将施加于所述筐体的所述侧面的所述应变传递至所述第2应变检测元件， 相对于施加在所述筐体的所述侧面的同一应变的量，从所述第I应变检测元件向所述处理电路输出的输出值与从所述第2应变检测元件向所述处理电路输出的输出值不同。
2.根据权利要求1所述的信息设备，其中， 从所述第I应力集中部至所述第I应变检测元件为止的距离与从所述第2应力集中部至所述第2应变检测元件为止的距离不同。
3.根据权利要求1所述的信息设备，其中， 所述第I应力集中部和所述第2应力集中部的形状不同。
4.根据权利要求1所述的信息设备，其中， 在与所述侧面平行的方向上，从所述第I应变检测元件的中心至所述第I应力集中部的中心为止的距离与从所述第2应变检测元件的中心至所述第2应力集中部的中心为止的距离不同。
5.根据权利要求1所述的信息设备，其中， 所述第I应力集中部的刚性与所述第2应力集中部的刚性不同。
6.根据权利要求1所述的信息设备，其中， 所述第I应变检测元件相对于应变的量的输出特性与所述第2应变检测元件相对于应变的量的输出特性不同。
7.根据权利要求1所述的信息设备，其中， 所述第I应变检测元件从接受到应变起至向所述处理电路输出输出信号为止的时间，与所述第2应变检测元件从接受到应变起至向所述处理电路输出输出信号为止的时间不同。
8.根据权利要求1所述的信息设备，其中， 所述信息设备还具备:基板，其安装所述第I应变检测元件和所述第2应变检测元件并被收纳在所述筐体中， 所述基板具有:与所述筐体结合的第I端、和位于所述第I端的相反侧且未与所述筐体结合的第2端。
9.根据权利要求1所述的信息设备，其中， 所述基板在所述第I应变检测元件与所述第2应变检测元件之间具有相对于所述筐体被支承的被支承部分。
10.根据权利要求1所述的信息设备，其中， 所述基板具有:与所述第I应变检测元件相比更靠近所述第2应变检测元件的第I端、和所述第I端的相反侧的第2端， 所述第I应力集中部在所述基板的所述第2端与所述第I应变检测元件之间和所述基板相接， 所述第2应力集中部在所述基板的第I端所述被支承部分与所述第2应变检测元件之间和所述基板相接。
11.根据权利要求1所述的信息设备，其中， 所述第I应力集中部和所述第2应力集中部在所述第I应变检测元件与所述第2应变检测元件之间和所述基板相接。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的信息设备，其中， 所述筐体还具有所述侧面的相反侧的其他侧面。
13.—种信息设备,具备: 筐体，其具有侧面； 基板，其具有与所述筐体结合的两端； 第I应变检测元件，其被安装于所述基板； 第2应变检测元件，其被安装于所述基板； 处理电路，其与所述第I应变检测元件和所述第2应变检测元件电连接； 第I应力集中部，其将施加于所述筐体的所述侧面的应变传递至所述第I应变检测元件； 第2应力集中部，其将施加于所述筐体的所述侧面的应变传递至所述第2应变检测元件；和 处理电路，其实施给定的功能， 所述第I应变检测元件根据被所述第I应力集中部传递的所述应变的量来输出第I电信号， 所述第2应变检测元件根据被所述第2应力集中部传递的所述应变的量来输出第2电信号， 所述处理电路根据所述第I电信号和所述第2电信号来控制所述给定的功能。
14.根据权利要求13所述的信息设备，其中， 所述基板具有:与所述筐体的所述侧面成直角展宽的主面、所述主面的相反侧的背面、以及与所述主面和所述背面相连的侧端面， 所述第I应力集中部和所述第2应力集中部以机械方式对所述基板的所述侧端面和所述筐体的所述侧面进行结合。
15.根据权利要求14所述的信息设备，其中， 在所述基板形成有与所述侧端面大致平行地延伸的狭缝， 所述第I应变检测元件和所述第2应变检测元件在所述基板的所述侧端面与所述狭缝之间被安装于所述主面。
16.根据权利要求13所述的信息设备，其中， 所述基板在所述第I应变检测元件与所述第2应变检测元件之间具有相对于所述筐体被支承的被支承部分。
17.根据权利要求13所述的信息设备，其中， 所述基板具有:与所述第I应变检测元件相比更靠近所述第2应变检测元件的第I端、和所述第I端的相反侧的第2端， 所述第I应力集中部在所述基板的所述第2端与所述第I应变检测元件之间和所述基板相接， 所述第2应力集中部在所述基板的所述第I端与所述第2应变检测元件之间和所述基板相接。
18.根据权利要求13所述的信息设备，其中， 所述第I应力集中部和所述第2应力集中部在所述第I应变检测元件与所述第2应变检测元件之间和所述基板相接。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的信息设备，其中， 所述筐体还具有所述侧面的相反侧的其他侧面。
【文档编号】H04M1/23GK104412568SQ201380032846
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】西宫优作, 石羽秀昭, 林良行, 中西努, 三田成大, 水野悠市, 大越伟生, 高岛武利, 池山佳光 申请人:松下知识产权经营株式会社