操作输入装置及操作输入检测装置的制作方法

专利名称：操作输入装置及操作输入检测装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于接受操作者的力的操作输入装置、检测该力的操作输入检测装置。
背景技术：
过去知道由在电极之间的间距变化时的静电容量的变化而检测力的检测装置 (例如参见专利文献1、2、3)。另外，还知道根据由预定部件的滑动而产生的共振用线圈的电压变化求出移动数据的坐标输入装置(例如参见专利文献4)。现有技术文献如下专利文献1 (日本)特开平4-148833号公报专利文献2 (日本)特开平5-118942号公报专利文献3 (日本)特开2006-179250号公报专利文献4 (日本)特开平10-2471 号公报

发明内容
发明要解决的课题利用类似上述专利文献1 3的静电容量的变化来检测操作者的力时，因为由操作者的触碰而使静电容量敏感变化，因此有时不能正确地检测出操作者的力。对于此点，如果利用类似上述专利文献4的线圈的电压变化来检测操作者的力， 在由操作者的触碰并不会产生电感的变化的方面，相比利用静电容量检测操作者的力的情况有优势。然而，专利文献4中记载的技术只是取得二维的数据。因此，本发明的目的在于提供一种能够用三维检测出操作者的力，并提高其检测精度的操作输入装置及检测该力的操作输入检测装置。用于解决课题的手段为达到上述目的，本发明的操作输入装置为一种接受操作者的力的操作输入装置，其特征在于，包括基底部，具有配置有沿可将从一个基准点相等的点连接的圆的圆周方向排列的多个电感器的配置面；位移部件，所述位移部件为相对于所述基底部设在所述力被输入进来侧的位移部件，具有与所述配置面相对的相对面及所述力可作用的操作面， 并通过由所述力作用于所述操作面使所述相对面靠近所述配置面，从而使所述多个电感器的至少其中一个的电感变化；支撑部件，以使所述相对面与所述配置面之间的间距弹性地变化的方式支撑所述位移部件；以及输出部，输出由所述电感的变化而产生的输出信号。另外，本发明的操作输入检测装置，其特征在于，包括上述操作输入装置；计算单元，当将与将所述基准点与所述圆的中心部连接的直线正交的平面定义为XY平面时，通过基于根据关于所述多个电感器各自的所述输出信号，检知电感的X方向部分的变化及Y 方向部分的变化，从而计算所述力的矢量。发明的效果根据本发明，能够用三维检测出操作者的力，并提高其检测精度。


图1是本发明的第1实施例的操作输入装置1的分解图。图2是操作输入装置1的剖面图。图3是设有复位弹簧51 M的操作输入装置1的分解图。图4是设有复位弹簧的操作输入装置1的剖面图。图5是表示将键30放置在复位弹簧上的状态的操作输入装置1的立体图。图6是表示在键30上放置操作者的手指的状态的操作输入装置1的剖面图。图7是表示按下键30的中心的状态的操作输入装置1的剖面图。图8是表示按下键30的X(-)方向的位置的状态的操作输入装置1的剖面图。图9是在XY平面的45°方向的位置上放置手指的操作输入装置1的俯视图。图10是在XYZ空间中的力的矢量图。图11是在XY平面中的力的矢量图。图12是在XYZ空间中的力的矢量图。图13是在XY平面中的力的矢量图。图14是在)(Z平面中的力的矢量图。图15是检测电感变化的第1检测电路例子的结构框图。图16是驱动电路66及接收电路67的结构框图。图17是表示在图16的各个点的波形的图。图18是检测电感变化的第2检测电路例子的结构框图。图19是驱动电路66及接收电路67的结构框图。图20是表示在图19的各个点的波形的图。图21是本发明的第2实施例的操作输入装置2的分解图。图22是操作输入装置2的剖面图。图23是复位弹簧51 M的配置图。图M是表示在中心键31上放置操作者的手指的状态的操作输入装置2的剖面图。图25是表示按下中心键31的中心的状态的操作输入装置2的剖面图。图沈是表示按下中心键31的X(-)方向的位置的状态的操作输入装置2的剖面图。图27是检测电感变化的第3检测电路例子的结构框图。图28是点击式(click)弹簧70的配置例子的图。图四是点击式弹簧70的配置例子的图。图30是本发明第3实施例的操作输入装置3的分解图。图31是在键30设置芯的图。图32是表示各构成零件的位置关系的图。图33是表示在键30上放置操作者的手指的状态的操作输入装置3的剖面图。图34是表示按下键30的X(-)方向的位置的状态的操作输入装置3的剖面图。图35是线圈21 M的第1配置例子的图。
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图36是线圈21 M的第2配置例子的图。图37是在树脂的支架11上配置线圈的例子的图。图38是在树脂的支架12上配置线圈的例子的图。图39是本发明的第4实施例的操作输入装置4的分解图。图40是操作输入装置4的剖面图。图41是外壳41的结构框图。图42是外壳41的剖面图。图43是配置在外壳41上的触点部71的配置图。图44是配置在外壳41上的点击式弹簧70及触点部72的配置图。图45是表示点击式弹簧70的剖面形状的图。图46是表示复位弹簧55的搭载状态的立体图。图47是表示复位弹簧55的搭载状态的剖面图。图48是表示操作者未施加力的初始状态的操作输入装置4的剖面图。图49是表示按下中心按钮33的状态的操作输入装置4的剖面图。图50是表示按下键32的X(-)方向的位置的状态的操作输入装置4的剖面图。图51是用图形形成电感器的例子的图。图52是本发明的第5实施例的操作输入装置5的分解图。图53是操作输入装置5的剖面图。图M是将无芯的结构简化后的解析模型的剖面立体图。图55是表示在图M的解析模型中的，相对于上轭211的上下方向的行程量的线圈200的电感变化的图。图56是将具有芯的结构简化后的解析模型的剖面立体图。图57是表示无芯220和有芯220时的，相对于上轭211的上下方向的行程量的线圈200的电感变化的图。图58A是在上轭211上形成与各个线圈相对的圆筒形芯的解析模型的剖面立体图。图58B是将上轭211相对于XY平面向线圈201侧倾斜时的图58A的解析模型的剖面立体图。图59是表示在图58的结构中，具有和没有四个芯时的，将上轭211相对于XY平面向线圈201侧倾斜时的相对于上轭211的行程量的线圈201的电感变化的图。图60是具有拉伸加工(drawing)形状的芯225的解析模型的剖面立体图。图61是具有冲缘加工(burring)形状的芯226的解析模型的剖面立体图。图62是表示圆柱体形状的芯220、拉伸加工形状的芯225及冲缘加工形状的芯 226的各种情况的，相对于上轭211的行程量的线圈200的电感变化的图。图63是本发明的第6实施例的操作输入装置6的从斜上方观察的分解图。图64是操作输入装置6的从斜下方观察的分解图。图65是操作输入装置6的外观立体图。图66是在未付与操作输入的初始状态下的操作输入装置6的剖面图。图67是在付与将键240相对于XY平面向线圈217侧倾斜的操作输入的倾斜运动状态下的操作输入装置6的剖面图。图68是在付与使键240沿Z方向平行移动的操作输入的按下状态下的操作输入装置60的剖面图。图69是表示构成本发明的第7实施例的操作输入装置7的点击式弹簧311 314 的配置的图。图70是在未付与操作输入的初始状态下的操作输入装置7的剖面图。图71是在付与将键240相对于XY平面向线圈273侧倾斜的操作输入的倾斜运动状态下的操作输入装置7的剖面图。图72是本发明的第8实施例的操作输入装置8的剖面图。图73是本发明的第9实施例的操作输入装置9的剖面图。图74是表示在盖330的开口部335上设有槽口 431 434的图。图75是表示在盖330上设有缝(slit)441 444的图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明的一实施方式的操作输入装置是接受由操作者的手指等的力，输出按照该接受到的力而变化的输出信号的操作接口。 基于该输出信号检测出由操作者的操作输入。由操作输入的检测，能够使计算机掌握对应该检测出的操作输入的操作内容。例如，在家用或可携带的游戏机、可携带电话或音乐播放器等可携带终端、个人计算机、电气化产品等电子机器中，能够按照操作者意图的操作内容，移动该类电子机器上具备的显示器画面上的表示项(例如光标或指针等的指示表示、或字符)。另外，能够通过操作者给予的预定的操作输入，发挥对应该操作输入的电子机器的所期望的功能。另一方面，通常当系数为K、磁导率为μ、线圈匝数为η、剖面面积为S、磁路长度为 1时，线圈(卷绕线)等电感器的电感L的关系式L = Κμ n2S/l成立。由此关系式可知，当依存于线圈匝数及剖面面积的形状的参数固定时，通过变化周围的磁导率、或变化磁路长度，从而使电感变化。以下对利用该电感变化的操作输入装置及操作输入检测装置的实施例进行说明。 该操作输入装置是接受从由Χ、γ、ζ轴确定的正交坐标系的Z轴方向侧输入的操作者的力的装置。所谓的Z轴方向是与Z轴平行的方向。操作输入检测装置是通过基于来自操作输入装置的信号(即，基于按照电感的大小而变化的预定的信号)，检知由操作者的操作输入而位移部件的动作，从而检测出该操作输入的装置。图1是本发明的第1实施例的操作输入装置1的分解图。图2是操作输入装置1 的剖面图。操作输入装置1具有基板10，该基板10具有配置有多个电感器(图1的情况为4 个线圈21、22、23、24)的配置面。基板10是具有与XY平面平行的配置面的基底部。作为三维正交坐标系的基准点的原点0，被设定在从离开该配置面操作者的力被输入进来侧(图1 的情况为相对于基板10的上侧)的预定距离的位置。基板10可以是树脂性的基板，也可以是为了使其具有轭的功能而以钢板或硅钢板等为基底材料的铁板基板。
线圈21 M沿可将与原点0距离相等的点连接的假想的圆的圆周方向排列。为了更加容易地计算操作者的力的矢量，线圈21 M优选为沿该圆周方向等间距地配置。当个线圈相互为相同特性时，可使邻接的两个线圈的重心之间的距离相同。线圈21 对在 X(+)、X(-)、Y(+)、Y(_)的四个方向上呈同心圆形状地每隔90°配置。Χ(-)方向为在XY平面上相对于Χ(+)方向成180°相反朝向的方向，Υ(-)方向为在XY平面上相对于Υ(+)方向成180°相反朝向的方向。线圈21设置在相对于原点0正侧的X轴上，线圈22设置在相对于原点0正侧的Y轴上，线圈23设置在相对于原点0负侧的X轴上，线圈M设置在相对于原点0负侧的Y轴上。另外，操作输入装置1具有作为设在相对于基板10操作者的力被输入进来侧的位移部件的键30。板形状的键30配置在设在基板10的线圈21 M的上侧。键30具有与配置有线圈21 M的配置面相对的相对面(在图1中下侧的面)、及操作者的力可作用的操作面(在图1中上侧的面)。键30通过由操作者的力作用于操作面使相对面靠近配置有线圈21 M的配置面，从而使4个线圈21 M的至少其中一个的电感变化。为了使线圈21 M的电感变化，键30可由至少比空气的磁导率高的材料形成。键30的相对磁导率优选为1.001以上。键30可以是磁性材料。例如可以列举出铁或铁素体(ferrite)等。 还可以是混合铁素体等的粉末的树脂等。键30由盒体30以可沿Z轴方向移动的方式支撑。盒体40以操作者的力未作用于操作面的待机状态(初始状态)时的键30的位置为待机位置，以可通过操作者的力作用于操作面而使键30从待机位置向接近基板10的方向移动的方式支撑键30。盒体40固定在基板10上。另外，操作输入装置1具有以使键30的相对面与基板10的配置面之间的间距弹性地变化的方式，沿相对面与配置面之间的相对方向弹性地支撑键30的弹性支撑部件。例如，作为弹性支撑部件，如图3、4、5所示，可在线圈21 M的外侧的基板10的配置面上设置用于使键30回到待机位置的复位弹簧51、52、53、54。复位弹簧51 M为板形状的弹性材料。弹性支撑部件可设置在基板10的配置面与键30的相对面之间。弹性支撑部件以即使操作者的力产生作用时键30与线圈21 M也不会接触的方式，弹性地支撑键30。弹性支撑部件以相对于与Z轴正交的XY平面可倾斜且沿Z轴方向可移动的方式支撑键30。 另外，弹性支撑部件也可以以对键30的相对面向离开基板10的配置面的方向施力的状态支撑键30。弹性支撑部件以在操作者的力未起作用的状态下键30的操作面与XY平面平行的方式弹性地支撑键30。键30的操作面可以是平的面，也可以是相对于XY平面形成为凹形状的面，还可以是相对于XY平面形成为凸形状的面。通过将操作面变更成所期望的形状， 从而能够提高操作者的操作性。另外，键30的操作面可以是圆形，也可以是椭圆形，还可以是多边形。另外，操作输入装置1具有将由线圈51 M的至少其中一个的电感的变化而产生的输出信号向预定的操作输入检测装置输出的输出部。该输出部与线圈的端部电气连接。输出部以可针对每个线圈检知在线圈产生的电感的变化的方式设在各个线圈上。例如，作为该输出部，如图41(后面详述)所示，可设置与各个线圈的一端连接的配线(111a、Illb 114a、114b)及与配线(IllaUllb 114a、114b)连接的端子(IOlaUOlb 104a、 104b)。图6、7、8是用于对操作者操作操作输入装置1时的操作输入装置1的状态进行说明的图。图6、7、8内的右下的图是表示键30的操作面上的手指的位置的图。图6是表示在键30的背面的操作面上操作者未施加力而放置手指的状态。在操作者未用手指将键30向下方向按压的图6的待机状态下、各个线圈21 M的电感无变化。图7是表示将键30的操作面的中心部按下的状态。在图7的状态下，由于键30与各线圈21 M之间的距离(图中D1、D2)被缩短，因此各线圈21 M的电感增加。距离 Dl表示作为X轴正侧方向的X(+)方向的Z轴方向的距离，距离D2表示作为X轴负侧方向的x(-)方向的ζ轴方向的距离。基于线圈21的电感与线圈23的电感之间的差值，能够检知在键30的X方向的位置上的按下量，基于线圈22的电感与线圈M的电感之间的差值， 能够检知在键30的Y方向的位置上的按下量。该按下量能够作为模拟值检知。在图7的状态下，由于X方向和Y方向的电感的差值为零或预先设定的检测阈值以下，因此为零。然而，通过同时也对各线圈21 M的电感的总和进行计算，从而能够检知键30的操作面的Z 轴上的中心部被按下。另外在键30的操作面的中心部被按下的状态下的按下量也可作为模拟值检知。图8是表示按下键30的X(-)方向侧的状态(D2<D1)。在图8的状态下，基于线圈21的电感与线圈23的电感之间的差值，能够检知在键30的操作面上的X(-)方向的位置存在按下的作用点。参照图9 15，对相对于原点0的力的输入方向(在XY平面上的输入位置)和该力的大小(Z轴方向的按入量)的计算方法的两个具体例子进行说明。预定的操作输入检测装置(例如参见图15，后面详述)基于表示电感的X方向部分的变化的评价值及表示电感的Y方向部分的变化的评价值，计算在XY平面上的力的输入位置和Z轴方向的按入量。如图9所示，当用手指在XY平面的45°方向的位置P (键30的操作面上的作用点)上按压操作时，电感的变化(差值)在X方向部分与Y方向部分的两个部分产生。如果预先对由操作者的力的作用的电感的变化量进行校正或规格化 (normalization)，能够提高计算精度以及缩短计算时间。因此，在存储器中预先存储在XY 平面的所有方向均未按压的状态(待机状态)和在满行程的状态下的4个线圈各自的电感。在存储器中存储的电感可以是基于设计值预先设定的值，也可以是在制造时实测的值， 可以基于用户在使用时来自用户的指示信号测定，也可以自动更新使用中的各电感的最大值。电感的检测值在由这种方法得到的待机状态下的最小值与满行程状态下的最大值之间变化。当测试在XY平面上的各方向的电感时，可评价每个线圈的电感，也可评价相对的一对线圈的电感的差值。使用该最小值和最大值，对相对于操作者的按压各线圈的电感的变化量进行校正或规格化。对检测在XY平面上的按压方向(按压位置)和按压量的计算，如图9所示，以在具有X(+)方向和Y(+)方向的两部分的状态下按压的情况为例进行说明。基于上述校正或规格化的，作为在Χ(+)方向上配置的线圈21的电感的变化量与在x(-)方向上配置的线圈23的电感的变化量之间的差的X方向差值，检知电感的X方向部分的变化量。同样地基于作为在Υ(+)方向上配置的线圈22的电感的变化量与在Υ(-)方向上配置的线圈M的电感的变化量之间的差的X方向差值，检知对于电感Y方向部分的变化量。换言之，X方向差值相当于表示电感的X方向部分的变化量的评价值，Y方向差值相当于表示电感的Y方向部分的变化量的评价值。例如，当以X方向差值的最大值和Y方向差值的最大值都为“ 1 ”的方式进行上述校正或规格化时，在图9的状态下，计算出X方向差值为“0.5”，并计算出Y方向差值为“0.5”。 将这两个评价值分别作为X、Y坐标的矢量。接着，如图10所示，计算在XY平面上将两个矢量合成的合成矢量。如图11所示，在XY平面上的合成矢量与基准方向(例如X轴方向) 所成角度为ΘΧΥ。换言之，合成矢量的矢量长度相当于按压量，矢量角度θ μ相当于输入方向。在此例的情况下，合成矢量的矢量长度为0.707 i=f (0.52+0.52))，矢量
角度ΘΧΥ为45° (ZtarT1 (0.5/0. 5))。由此方法，能够进行360°全方位的检知和按压量的检知。另外，为了检知在Z方向上按压的情况，计算各电感的总和，通过作为键30的全体的按压量的评价值，能够检知Z方向的按压量。接着，对相对于原点0的力的输入方向(在XY平面上的输入位置)和该力的大小 (Ζ轴方向的按压量)的计算方法的另一个具体例子进行说明。到各方向的电感检测为止与上述计算方法的具体例子相同，但如图12所示，从各线圈的电感的总和求出Z方向的矢量， 以该总和为在XYZ空间中的Z方向的矢量部分。接着，在XYZ空间上评价合成矢量。例如，当以X方向差值的最大值和Y方向差值的最大值都为“1”的方式进行上述校正或规格化时，由于满行程时的4个线圈的电感的总和为4，因此对Z方向的评价值通过将电感的总和变为1/4倍而进行规格化。在图9的状态下，计算出X方向差值为“0. 5”，并计算出Y方向差值为“0.5”。由于Z方向的总和为1，因此正规化成1/4倍的“0.25”。将这 3个评价值作为各坐标的矢量。接着，如图12所示，计算在CTZ空间由各矢量合成的合成矢量。由将3个方向的合成矢量投影到XY平面上得到得合成矢量得角度θ χγ而求出用指尖输入的方位(参见图13)。另外，用3轴空间上的合成矢量长度来评价按压量。另外，当对键30的全体的按压量进行评价时，用在)(Ζ平面上投影的合成矢量所成角度θ μ对3方向的合成矢量进行评价。图15是检测电感变化的第1检测电路例子的结构框图。电感的检测电路是检测线圈21 M各自的电感变化的计算单元。电感检测电路具有作为计算单元的CPTO0、与 CPU60的第1输出端口 61连接的驱动电路66、与一端与地面连接的线圈21 M的另一端连接的多路复用器(MUX) 68、以及将CPTOO的第1输出端口 62与A/D端口 63连接的接收电路67。基板10上的各线圈由多路复用器68，通过共同的接收电路67及驱动电路66与 CPU60连接。多路复用器68的连接末梢的切换通过地址总线64由来自CPTOO的地址指定而选择一个。由此，以各个线圈为单位错开其检知时间，对每个线圈逐次进行各线圈的电感的检知。图16是图15中的驱动电路66及接收电路67的结构框图。驱动电路66通过响应来自CPU60的输出端口 61的输出信号对恒定电流源66a的输出电流进行控制，从而向线圈21 M分别形成电流。接收电路67将随着向线圈21等形成电流而产生的电压通过放大器67a(AMP)向峰值保持(peak hold)电路67b输入(也可向底值保持(bottom hold) 电路输入)。由峰值保持电路67b进行峰值保持的峰值(模拟值)被输入到A/D端口 63，通过A/D转换器被转换成数字值。图17是表示在图16的各个点的波形的图。从CPTOO的输出端口 61输出方波的电压波形。由此电压恒定电流电路66a向线圈形成一定的电流。由此，线圈产生微分波形的电压V2。作为电压波形V2，得到与电压波形Vl的上升同步的波形2-1，并得到与电压波形 Vl得下降同步的波形2-2。波形2-2是相对于波形2-1正负逆转的波形。放大器67a将电压波形V2增强到适合A/D转换器的动态范围(dynamic range)的大小。通过对电压波形 V2进行峰值保持或底值保持，A/D转换器(A/D端口 6 取得该保持的值。由于波形2-1、
2-2的振幅值与各线圈的电感的大小成比例地变大，因此通过检测出该振幅值，能够评价各线圈的电感的大小。图18是检测电感变化的第2检测电路例子的结构框图。电感的检测电路是检测线圈21 24各自的电感变化的计算单元。电感检测电路具有作为计算单元的CPTO0、与 CPU60的D/A端口 65连接的驱动电路66、与一端与地面连接的线圈21 M的另一端连接的多路复用器(MUX)68、以及与A/D端口 63连接的接收电路67。基板10上的各线圈由多路复用器68，通过共同的接收电路67及驱动电路66与CPU60连接。多路复用器68的连接末梢的切换通过地址总线64由来自CPTOO的地址指定而选择一个。由此，以各个线圈为单位错开其检知时间，对每个线圈逐次进行各线圈的电感的检知。图19是驱动电路66及接收电路67的结构框图。驱动电路66通过响应来自CPTOO 的D/A端口 65的输出信号对恒定电流源66a的输出电流进行控制，从而向线圈21 M分别形成电流。接收电路67将随着向线圈21等形成电流而产生的电压通过放大器67a向A/ D端口 63输入。被输入到A/D端口 63的模拟值，通过A/D转换器被转换成数字值。图20是表示在图19的各个点的波形的图。从CPTOO的D/A端口 65输出三角波的电压波形。三角波的上升的倾斜为一定(换言之，上升为直线)。在此例子中，上升与下降两者的倾斜相同。由此电压，恒定电流电路66a形成随着电压Vl的增加而增加、随着电压Vl的减小而减小的电流II。由此，线圈产生如电流Il所示的波形的微分的如V2所示的电压。由于Vl的波形呈直线增加减小，V2的波形如V2所示分别为伴随一定的恒定电压区间的方波。作为输出波形V2，对应三角波的上升得到2-1那样的电压，并对应三角波的下降得到2-2那样的电压。波形2-2是相对于波形2-1正负逆转的波形。放大器67a将电压波形V2增强到适合A/D转换器的动态范围的大小。A/D转换器在基于驱动输出时间的同步时间，在电压波形V3的电压为一定的期间内，取得电压波形V3的振幅值。由于波形3-1、
3-2的振幅值与各线圈的电感的大小成比例地变大，因此通过检测出该振幅值，能够评价各线圈的电感的大小。另外，在电感的变化中，当产生如图17所示的电流Il时，在图20所示的电压V2 的恒定电压区间内，产生具有倾斜的电压V2。可以对该具有倾斜的电压V2，在基于驱动输出时间的同步时间内，利用样品保持(sample hold)电路进行保持，由A/D转换器取得该保持的值。另外，还可在波形3-1、3-2的期间内分别由A/D转换器取得，将对该取得的值的绝对值进行加法或平均后的值用于电感的大小的评价。图21是本发明的第2实施例的操作输入装置2的分解图。图22是操作输入装置 2的剖面图。对于与上述实施例相同的部分省略其说明。操作输入装置2在基板10的配置面上具有在由线圈21 M包围的Z轴上的中心部设置的点击式(click)弹簧70。点击式弹簧70为能带给用手指按压操作面的操作者点击感的圆顶形状(dome)的弹性部件。另外，操作输入装置2在Z轴上具有通过被夹在键30与点击式弹簧70之间而被保持的中心键31。中心键31以与点击式弹簧70接触的状态被支撑。由此，与以未接触的状态被支撑的情况相比，能够实现操作输入装置全体的Z轴方向的薄型化。中心键31是在 Z轴上具有在键30的操作面露出的露出面的按下部。中心键31通过操作者的力在键30的操作面及露出面的至少其中一个的面上作用而使点击式弹簧70从Z轴方向侧变形。通过由操作者的力作用于操作面使键30及中心键 31—同按下，从而点击式弹簧70变形。另外，通过由操作者的力未作用于操作面而作用于露出面使键30未按下而中心键31按下，从而点击式弹簧70变形。中心键31嵌合在将操作面与与基板10的配置面相对的相对面贯穿的孔中而被定位。中心键31可以是圆形、椭圆形或多边形。例如、在中心键31的边缘部形成有凸缘31a。凸缘31a是从中心键31的边缘部呈檐形状伸出的阶梯部。当凸缘31a与设在键30的中心孔(贯穿孔)的边缘部抵接的状态下，中心键31通过被夹在键30的下侧的相对面与点击式弹簧70的顶点部之间而被保持。 通过键30的中心孔起到引导的作用，使得中心键31的具有露出面的嵌合部被保持。操作者能够触摸露出面。键30的操作面与中心键31的露出面的在待机状态下的Z轴方向位置可以相同，也可以是操作面的位置比露出面的位置更靠近基板10侧。通过操作者的力未作用于键30的操作面而作用于中心键31的露出面，从而使操作面的Z轴方向的位置保持不变，而露出面的Z轴方向的位置相对于操作面沿该力的作用方向移动。如图23所示，可在线圈21 M的外侧的基板10的配置面上设置用于使键30回到待机位置的复位弹簧51、52、53、54。图M 沈是用于说明操作者在操作操作输入装置2时的操作输入装置2的状态的图。在图M、25中，中心键31与点击式弹簧70的顶点部接触，保持在键30的中央的孔中。键30由复位弹簧51 M以不会向下方掉落的方式被保持。因此，当用手指尖等按中心键31时，中心键31单独下降使点击式弹簧70变形，给予手指尖点击感的同时，并如下所述使触点短路。换言之，起到开关的功能。在图沈中，当在中心键31嵌合的孔的周边按键30时，一边使复位弹簧变形一边下降。这时，由于在中心键31上形成有凸缘31a，因此中心键31与键30的下降联动也下降。当键30下降时，按照上述，由于具有轭材料的功能的键30的靠近使得由线圈周边的磁导率及磁路长度变短而使电感增加。利用检测电路检测该电感的变化。另一方面，由与键 30联动下降的中心键31，点击式弹簧70变形，带给手指尖点击感并且开关短路。这里，当由中心键31的下降点击式弹簧70短路时，通过比较预先设定的短路时的电感与实际的电感，能够将随着温度或周围环境变化而产生的电感变化作为差值识别，可以利用该差值进行电感的检测值的校正。图27是检测电感变化的第3检测电路例子的结构框图。该电感检测电路是检测线圈21 M各自的电感变化的计算单元，并且是基于由点击式弹簧70的变形而产生的变形检知信号而对操作者输入了力进行判断的判断单元。在图15所示的第1检测电路的CPTOO中，增加了用于检知由点击式弹簧70的短路的输入端口 69。输入端口 69也可以设在图18 所示的第2检测电路的CPTOO中。图28、四是用于说明点击式弹簧70的构造的图。操作输入装置3具有用于输出由点击式弹簧70的变形而产生的变形检知信号的检知部。作为检知部，例如在图观的情况下设有触点部71，在图四的情况下设有触点部71、72。在图观中，作为图形等的导体的触点部71在基板10的配置面上形成。点击式弹簧70上连接有与输入端口 69连接的导线或图形等的导体部。触点部71上连接有与地面连接的导线或图形等的导体部。通过点击时的变形，点击式弹簧70与触点部71接触。在图四中，作为图形等的导体的触点部71、72在基板10的配置面上形成。在触点部71的周围形成有环形的触点部72(参见下述图4 。触点部72上连接有与输入端口 69连接的导线或图形等的导体部。触点部71上连接有与地面连接的导线或图形等的导体部。通过点击时的变形，点击式弹簧70使触点部71与触点部72短路。图30是本发明第3实施例的操作输入装置3的分解图。图31是表示在与键30 的基板10相对的相对面上设有与在基板10的配置面上设置的线圈相同数量的芯的图。图 32是表示盒体40、键30、芯81 84、线圈21 24、中心键31的从Z轴方向观察的位置关系的图。对于与上述实施例相同的部分省略其说明。如图30 32所示，4个线圈81 84以在与键30的上下运动相同方向联动而上下运动的方式与键30的相对面侧连接。芯是使线圈21 M的至少其中一个的电感的绝对值增加的电感增加部件。芯81 84配置在与线圈相对的位置上。芯81 84的外径比与各个芯相对的线圈的内径小。图33、34是用于说明当操作者操作操作输入装置3时的操作输入装置3的状态的图。如图33所示，在未按键30的状态下，芯81 84位于芯21 M的上方。接着，如图 34所示，当键30被按下时，随着键30的下降，芯81 84以与线圈21 M不接触的方式进入到线圈21 M的内部。由于芯进入到线圈的内部，使得线圈周边的磁导率上升，电感增加。特别是由于线圈23的上方的操作面上被施加了力，因此4个线圈中线圈23的周边的磁导率上升，线圈23的电感增加。因此，由第3实施例，由于能够将在操作者未施加力的状态下的磁导率提高到比无芯的情况还高，因此电感的绝对值被提高。由此效果，能够降低线圈的高度，使操作输入装置在Z轴方向变薄，线圈中形成电流也能变小。另外，当芯进入线圈内时的电感的上升倾向比只在轭靠近的情况更大，相对于操作面的按压量的灵敏度被提高。另外，由于由芯的移动给电感带来变化，因此即便不使键30具有轭的功能，也能够容易地检测出电感的变化。 因此，能够用非磁性材料形成键30。另外，由于芯不是像轭那样的薄的形状，是不增加另外的应力的构造，因此可使用铁素体等脆的材料。另外，根据具备作为电感增加部件的芯的第3实施例，与无芯的结构(例如上述第 1及第2实施例)相比，能够将对键30的向各方向的行程量精确检知的范围拓宽。对于此效果，参照图M 图62进行说明。图M是将无芯的结构简化后的解析模型的剖面立体图。图M是将圆形的解析模型的左侧一半省略表示的图。该解析模型具有在线圈200的上侧可上下运动的上轭211，并具有固定在线圈200的下侧的下轭212。H表示线圈200的高度。
图55是表示在图M的解析模型中的，相对于上轭211的上下方向的行程量的线圈200的电感变化的图。上轭211与线圈200之间的位置关系在初期状态时的行程量相当于零，上轭211最靠近线圈200时的行程量相当于1. 2mm。线圈200的规格是外径为Φ 3， 内径为Φ 2，线径为Φ0.025。在高度H为0.3mm时的线圈200的匝数为130匝，在高度H 为0. 6mm时的线圈200的匝数为沈0匝。如图55所示，当上轭211的行程量处于大的范围(大约在0.6mm以上)内，由于上轭211的相对于行程量的电感变化大，因此能够通过检测出电感的大小而比较精确地检知上轭211的行程量。相对于此，当上轭211的行程量处于小的初始运动范围(大约在0 0. 6mm)内，由于上轭211的相对于行程量的电感变化小，因此与上轭211的行程量处于大的范围相比，很难精确地检知上轭211的行程量。图56是将具有芯的结构简化后的解析模型的剖面立体图。图56也是将圆形的解析模型的左侧一半省略表示的图。该解析模型相对于图M的解析模型，增加了以可插入线圈200的中空部的方式在上轭211的下表面形成的圆柱体形状的芯220。在线圈200中产生的磁场(磁通量)，在由芯220、上轭211、下轭212形成的磁路中循环。线圈的电感由其周围的平均的相对磁导率而确定。通过由由芯220、上轭211、下轭212所形成的磁路的磁路长度而确定的磁阻，从而确定线圈周边的平均的相对磁导率。通过将芯220以可插入线圈200的内部的方式而形成在上轭211的下面，从而能够形成将在线圈200产生的磁通量向离开线圈200 —定距离的位置(即，上轭211的位置) 引导的磁路。因此，由于能够抑制通过线圈200的中空部的磁通量在到达上轭211之前向线圈200的外侧循环，从而即便上轭211从线圈200离开，也能够通过上轭211的运动给线圈200的电感带来变化。因此，比起没有芯220的情况，能够拓宽可精确检测出上轭211的行程量的范围。图57是表示没有芯220时(图54)和具有芯220时(图56)的，相对于上轭211 的上下方向的行程量的线圈200的电感变化的图。通过由上轭211与芯220都向线圈200 靠近使磁路长度变短(行程量变长)，使得线圈200的电感向增加的方向变化。因此，通过预先测定上轭211的滑动量与线圈200的电感之间的对应关系，根据预先测定的该对应关系，预定的操作输入检知装置能够精确地检知与测量的电感对应的上轭211的滑动量。另外，如图57所示，在具有芯220的情况下，上轭211的行程量不限于大的范围， 上轭211的行程量即便处于小的范围，也由于相对于上轭211的行程量的电感的变化大，因此能够在很宽的范围内精确地检知上轭211的行程量。图58A、58B是在上轭211上形成与各个线圈相对的圆筒形芯的解析模型的剖面立体图。图58A、58B是将具有4组线圈201 204及芯221 224的圆形的解析模型的跟前侧一半省略表示的图。图59是表示在图58的结构中，具有4个芯的情况与没有4个芯的情况的，使上轭211相对于XY平面向线圈201侧倾斜时(图58B)的相对于上轭211的行程量的线圈201的电感变化的图。如图59所示，具有芯时，上轭211的行程量不限于大的范围，上轭211的行程量即便处于小的范围，也由于相对于上轭211的行程量的电感的变化大，因此能够在很宽的范围内精确地检知上轭211的行程量。图60是具有拉伸加工(drawing)形状的芯225的解析模型的剖面立体图。图61是具有冲缘加工(burring)形状的芯226的解析模型的剖面立体图。芯225通过将上轭 211拉伸加工成筒形状而形成，芯2 通过将上轭211冲缘加工成筒形状而形成。通过上轭 211的加工而形成芯，从而能够使上轭与芯一体化，能够消减零件个数。图62是表示圆柱体形状的芯220、拉伸加工形状的芯225及冲缘加工形状的芯 226的各种情况的，相对于上轭211的行程量的线圈200的电感变化的图。芯的直径为 2. 5mm,芯的厚度为0. 4mm,芯的高度为1. 9mm。如图62所示，不限于芯的形状，不限于上轭 211的行程量处于大的范围，即便上轭211的行程量即便处于小的范围，也由于相对于上轭 211的行程量的电感的变化大，因此能够在很宽的范围内精确地检知上轭211的行程量。通过这样，由于在线圈的上下具有作为电感增加部件的芯，从而与没有芯的构成 (例如上述第1及第2实施例)相比，能够拓宽精确地检知也可作为轭起作用的键30 (或安装轭材料的键30)的向各个方向的行程量的范围。另外，由于在进行行程可能的全部范围内，相对于行程量的变化电感直线性的变化，因此能够线性地检知键30的行程量的模拟值。图35、36是表示线圈21 M的从Z轴方向观察的配置位置的图。可以如图35 所示，将线圈21、23配置在X轴上，线圈22J4配置在Y轴上，也可以如图36所示，将线圈 21配置在XY平面的第一象限，将线圈22配置在XY平面的第二象限，将线圈23配置在XY 平面的第三象限，将线圈M配置在XY平面的第四象限。在图36的情况下，正侧的Y方向部分Y(+)的电感根据线圈21与线圈22的电感之和而检知，正侧的X方向部分x(+)的电感根据线圈21与线圈M的电感之和而检知。负侧的Y方向部分Υ(-)的电感根据线圈23与线圈M的电感之和而检知，负侧的X方向部分 Χ(-)的电感根据线圈22与线圈23的电感之和而检知。基于这四个方向之和，按照上述计算方法的具体例子，计算操作者的力的矢量。因此，由图36的配置例子，不言而喻能够进行XY平面内的360°方向的检知，由于能够利用两个线圈部分之和检测出在可携带电话或游戏机等上频繁操作的十字键(X、Y轴方向)的灵敏度，因此能够提高检测灵敏度。因此，当接受此操作输入装置的输出的机器只利用XY方向时，灵敏度为2倍，如果设计成相同的灵敏度，则能够实现小型化。图37是在树脂的支架11上配置线圈的例子的图。为了保护线圈，用树脂覆盖线圈。例如，线圈粘结在树脂上。支架11相当于具有配置有线圈的配置面的基底部。树脂与线圈可通过嵌件成型(insert molding)成为一体的方式形成，也可以将线圈压入树脂而形成。另外，为了增加电感的绝对值，可以使用混合磁导率高的粉末的树脂。图38是在树脂的支架12上配置线圈的例子的图。为了保护线圈，用树脂覆盖线圈。例如，线圈粘结在树脂上。在支架12的下表面，通过粘结等方法安装起到轭的作用的钢板。树脂与线圈可通过嵌件成型(insert molding)成为一体的方式形成，也可以将线圈压入树脂而形成。钢板可以为一体成型。另外，也可以是设有铜箔图形的钢板基板。图39是本发明的第4实施例的操作输入装置4的分解图。图40是操作输入装置 4的剖面图。对于与上述实施例相同的部分省略其说明。在操作输入装置4中，通过将轭的一部分成型为弹簧形状，使其兼具轭的功能和弹性地支撑键32的弹性支撑功能。换言之，作为在Z方向上弹性地支撑作为位移部件的键 32的复位弹簧55，还兼具轭的作用。在复位弹簧55的一部分上形成板簧部55a 55f。
复位弹簧55配置在外壳41内。由钢材料形成的复位弹簧55的平面形状的部分通过与线圈91 94相对，从而起到轭的作用。在复位弹簧55的中心开有孔。在该孔的周围以成同心圆形状等角度的方式配置有向下方的外壳41伸出的板簧部5 55f。板簧部的数量在实施例中为6个，但其也可以为3个以上。复位弹簧55的条件是具有弹性、及磁导率比空气高。只要满足此条件则对其材质无特别规定。在复位弹簧55上放置有键32，当用手指尖等向键32施加力时该部分弯曲下降。 中心按钮33以将平板形状的复位弹簧55的中心的孔在Z轴方向上贯穿的方式配置。操作输入装置4在Z轴上具有通过被夹在键32与点击式弹簧70之间而被保持的中心按钮33。 中心按钮33以与点击式弹簧70接触的状态被支撑。由此，与以未接触的状态被支撑的情况相比，能够实现操作输入装置全体的Z轴方向的薄型化。中心按钮33是具有在Z轴上在键32的操作面露出的露出面的按下部。在中心按钮33的边缘部上以在键32的中心孔嵌合的状态下被定位的方式形成有凸缘。在与设在键32的中心孔(贯穿孔)的边缘部接触的状态下，中心按钮33通过被夹在键32的下侧的相对面与点击式弹簧70的顶点部之间而被保持。因此，中心按钮33能够单独下降，也能够在向下方按下键32时沿着键32的运动下降。中心按钮33与在外壳41上配置的点击式弹簧70的顶点部接触。通过操作者的力作用于键32的操作面及中心按钮33的露出面的至少其中一个面上，中心按钮33使点击式弹簧70从Z轴方向侧变形。通过操作者的力作用于键32的操作面，使得键32、中心按钮33及复位弹簧55 —同按下，从而点击式弹簧70变形。另外，通过操作者的力未作用于键32的操作面而作用于中心按钮33的露出面，使得键32及复位弹簧 55未被按下而中心按钮33被按下，从而点击式弹簧70变形。在外壳41上装入4个线圈91 94。将导线卷绕成三角形的三角形线圈91 94 配置在方形的外壳41的四角。外壳41可以是多边形，也可以是圆形。另外，在外壳41上设有用导体图形形成的两极的触点部71、72。在触点部71、72 上配置有圆顶形状的点击式弹簧70。键帽43由富有柔软性的橡胶等构成，覆盖键32的操作面的上部。通过搭载键帽 43，能够防止进入内部的水分或灰尘，能够隐藏外观的连接部分。但是，在本实施例中不是功能上的必须物品(以下省略)。盒盖42通过组装在外壳4上，能够保持键32、中心按钮33及复位弹簧55。因此，由操作输入装置4，由于能够使复位弹簧55具有弹性支撑部件的作用及轭的作用，因此能够消减零件的个数。另外，由于复位弹簧55兼具轭，且在其上配置有键32， 因此可不将键32的材料构成为磁性材料，作为键32的材质也能够选择树脂等。另外，通过将线圈91 94配置在能够更宽地确保复位弹簧55的平面的四角上，并通过将线圈构成为三角形，从而能够使线圈的大小最大，并能有效利用空间。另外，通过将多个弹簧部以同心圆形状均勻地配置在复位弹簧阳的中央孔周边，使得不论向何方向按都能得到均勻的复位力。图41是外壳41的从Z轴方向观察的结构框图。外壳41具有4个线圈91 94、 两极的触点部71、72、及与10个端子IOla等分别连接的内部配线Illa等。外壳41由树脂成型。另外，为了提高磁导率也可使用混合有铁素体等的粉末的树脂。触点部、内部配线及端子可以是导电的材质(例如铜或铁、金、银等)。
与线圈91 94的一端连接的内部配线Illa 114a，与接线于预定的操作输入检测装置(例如内藏有图15所示的多路复用器68等的检测装置)的端子IOla 10 连接。与线圈91 94的另一端连接的内部配线Illb 114b，与接地的端子IOlb 104b连接。与触点部71连接的内部配线115与接地的端子105连接。与触点部72连接的内部配线116与接线于预定的操作输入装置(例如内藏有图27所示的CPU60等的检测装置)的端子106连接。图42是在外壳41上搭载点击式弹簧70的状态的剖面图。另外，为了更明白地图解，示出了图43 45。图43是表示配置在外壳41上的触点部两极的形状的图。图44是表示搭载了触点部上的点击式弹簧70的图。图45是只对点击式弹簧70进行剖视的图。点击式弹簧70以与触点部72电气连接的状态覆盖触点部的上方。由于点击式弹簧70形成为圆顶形状，因此在其中配置的触点部71上未短路。通过从上方被按压的点击式弹簧70 变形，使得点击式弹簧70内部的触点部71与触点部72短路。图46是表示复位弹簧55的搭载状态的立体图。图47是表示复位弹簧55的搭载状态的剖面图。通过将复位弹簧55的板簧部5 55f设在中央孔的周边，从而能够在复位弹簧55的四角确保平面空间。此四角的平面部与配置在外壳41上的线圈91 94相对。图48 50是用于对在操作者操作操作输入装置4时的操作输入装置4的状态进行说明的图。图48是表示操作者未施加力的初始状态的操作输入装置4的剖面图。图49 是表示只按下中心按钮33的状态的操作输入装置4的剖面图。图50是表示按下键32的 X(-)方向的位置的状态的操作输入装置4的剖面图。当只按下中心按钮33时，由于中心按钮33保持在键32的孔中，因此不会随着键 32的下降(键32的Z轴方向的位置未从待机状态变化)，而是单独下降，使点击式弹簧70 变形。由此，在带来点击感的同时，通过点击式弹簧70的变形从而使一对触点部71、72短路。另外，当按下键32时，在复位弹簧55上施加力，使板簧部变形。通过具有轭功能的复位弹簧55的下降，从而带来了电感的变化。这时，中心按钮33由于凸缘而与键32 — 同下降，使点击式弹簧70变形。由此，带来点击操作感的同时，由点击式弹簧70的变形使一对触点部71、72短路。图51是用图形形成电感器的例子的图。线圈由基板14上的铜箔图案所形成。图案121、122形成为漩涡形状。通过贯穿孔131a、131b或132a、132b，能够更容易地将来自卷绕线图案的内侧端部的信号抽出到外部。另外，也可以是一匝的图案123、124。可通过层积基板而增加匝数。通过这样形成图案、能够实现薄型化的同时消减零件个数。另外，还能消减组装工时。图52是本发明的第5实施例的操作输入装置5的分解图。图53是操作输入装置 5的剖面图。键34及盒体44为钢板或磁导率高的板形状的材质。由此，能够成为不穿透磁力线，即不向外部泄漏的构造。键34具有从盒体44的中央的贯穿孔突出的部分，此部分成为操作面。另外，与盒体44的贯穿孔的周边部相对的键34的平面形状部分具有相对于与该平面形状部分相对的线圈141 144的轭的效果。在键34的中央有具有引导形状的孔。通过该孔定位中央按钮35。在键34与基板15之间的设置圆锥线圈弹簧56。线圈弹簧56以覆盖中心按钮35的周围的方式设置。在键34被操作下降时回到待机状态的高度(位置) 的力一直向键34付与。在基板15上配置有4个线圈141 144及点击式弹簧70。另外， 层压薄膜150粘着或通过粘结剂粘结在基板15上。层压薄膜150是以对于点击式弹簧70 的固定与由复位弹簧56的磨损对基板15的保护为目的。通过复位弹簧56设为圆锥线圈弹簧56，能够提高弹簧的耐久性。图63是本发明的第6实施例的操作输入装置6的从斜上方观察的分解图。图64 是操作输入装置6的从斜下方观察的分解图。图65是操作输入装置6的外观立体图。对与上述实施例相同的部分省略其说明。操作输入装置6作为电感增加部件，在线圈271 274的上侧具有上轭260及芯261 洸4，在线圈271 274的下侧具有下轭沘0。图66是在未付与操作输入的初始状态下的操作输入装置6的剖面图。操作输入装置6具有作为在线圈271 274的上侧(即键240的与基板四0的相对面侧)配置的第 1轭的上轭260，并具有在线圈271 274的下侧(即基板四0的配置面侧)配置的第2轭的下轭观0。键240通过与盒体230的开口部231的嵌合，以被保持在X方向及Y方向、在Z方向上可移动的方式被支撑。键240在由线圈状的复位弹簧250被给予沿Z方向的初期负载的状态下，与盒体230的上侧内表面232抵接。复位弹簧250其一端与键MO的下表面中央部抵接，另一端与在基板四0的上表面设置的下轭观0的上表面中央部抵接。复位弹簧250贯穿在在键MO的下表面设置的上轭沈0的中央部设置的孔。上轭沈0由磁性材料(例如钢板、铁素体)成形，与键240伴随着相同的运动。在上轭沈0的下表面上，沿以XY平面的原点为中心的圆周方向，设有对上轭260进行冲缘加工而形成的芯261 沈4。芯 264可以是与上轭沈0为相同部件，也可以是与上轭 260为不同的磁性部件。芯261 264被构成为伴随着与上轭260及键240相同的运动，并使在其下方的下轭280上配置的线圈271 274的内部向Z方向位移。芯及线圈最少可为 2个，也可以为3个、4个、4个以上的个数。通过构成上轭260及下轭观0、从而更容易地检测出电感的变化，并提高操作输入装置的作为产品的特性及性能。在下轭观0的下表面上，配置有用于使线圈271 274的配线容易进行的以玻璃纤维环氧树脂等为材料的基板四0。基板290可以是兼具轭与基板的钢板基板。另外，由于线圈271 274配置在下轭观0的上表面上，因此也可以没有基板四0。另外，键240可以由树脂构成，也可以由磁性材料(例如塑料磁体)构成。由此， 键240能够兼作上轭260及芯261 264使用。另外，即便省略上轭260及下轭观0，只在键240上配设芯 沈4，也能通过检测出电感的变化，从而检知键MO的运动。图67是在付与将键240相对于XY平面向线圈217侧倾斜的操作输入的倾斜运动状态下的操作输入装置6的剖面图。通过键MO以在下轭观0的上表面中央部上形成的支点部为支点倾斜运动，使得上轭260及芯261接近线圈271。通过向线圈271的接近， 从而围绕线圈271的周边的磁导率上升，线圈271的自身电感增加。向其他方向倾斜时也可做同样的考虑。因此，通过对各线圈的电感进行评价，能够检测出键240的倾倒方向及倾倒量。图68是在付与使键240沿Z方向平行移动的操作输入的按下状态下的操作输入装置60的剖面图。如图68所示，通过按压键240全体的中央部而在Z方向上下降，从而由于上轭260及芯261 264接近线圈，包围线圈的周边的磁导率上升，因此线圈的自身电感增加。当键240全体在Z方向上下降时，由于全部线圈的电感整体地大约同等地上升，因此能够通过对各线圈的电感进行评价，从而检测出键在Z方向上的按入及该按入量。图69是表示构成本发明的第7实施例的操作输入装置7的点击式弹簧311 314 的配置的图。点击式弹簧311以位于线圈271的中空部的方式被设置在下轭280上。对于其他的点击式弹簧312 314同样设置。图70是在未付与操作输入的初始状态下的操作输入装置7的剖面图。图71是在付与将键240相对于XY平面向线圈273侧倾斜的操作输入的倾斜运动状态下的操作输入装置7的剖面图。芯261 沈4的Z方向上的长度，在键240进行倾斜运动的状态下，设为能够切断点击式弹簧(即，点击式弹簧能够进行点击动作)的长度。另外，在芯沈1 沈4 的尖端部(即与点击式弹簧的抵接部)上设置橡胶等弹性体。由此，能够缓和点击时的触感。另外，也可在该尖端部设置树脂材料。由此，能够减轻与点击式弹簧的摩擦。如图71所示，当键240倾斜运动时，上轭260与芯263 —同向下方移动，在其下方配设的线圈273的电感增加。再有，当继续进行倾倒动作时，芯沈3的尖端与点击式弹簧 313接触，通过点击式弹簧3131的变形，从而能够给键MO的操作者带来点击感。图72是本发明的第8实施例的操作输入装置8的剖面图。对与上述实施例相同的结构省略其说明。操作输入装置8也与上述实施例相同，是通过根据方向键340的运动而检测出变化的4个线圈的电感，从而检知键340的运动(换言之，对键340付与的操作输入的方向及其操作输入量)的装置。操作输入装置8是通过检测出以与在键340上设置的轭相对的方式设置在基板 390上的多个线圈的电感，从而能够检知由键340的操作输入而向下方位移时的行程量与该操作输入的在XY平面上的方向的装置。基板390是具有配置有4个线圈371 374(对372、374未图示)的配置面的基底部。键340是相对于基板390设置在操作者的力的被输入进来侧的操作部件。键340 形成为板形状，配置在设在基板390上的线圈371 374的上侧。键340具有与配置有线圈371 374的配置面相对的相对面(在图1中下侧的面)、及操作者的力可作用的操作面 (在图1中上侧的面)。在键340上设有凸缘341。在键340的与基板390的相对面(凸缘341的下表面) 上，设有与配置在基板390的配置面上的多个线圈相同数量的轭(361 364，对于362、364 未图示)。轭与线圈为一对一，配置在相互相对的位置上。轭可以是相对磁导率比1大的材料。例如，相对磁导率适合为1.001以上，具体优选为钢板(相对磁导率5000)等。轭可以与键340非另外部件，而是由铁素体等进行一体化。复位弹簧350是以可使键340向下方位移的方式支撑键340的支撑部件。复位弹簧350以使在键340的凸缘341的下表面的设置的轭与在基板390上设置的线圈之间的间距弹性地变化的方式，在凸缘341的下表面与基板390的上表面之间的相对方向上弹性地支撑键340的弹性支撑部件。复位弹簧350以相对于与Z轴正交的XY平面可倾斜并在Z轴方向上可移动的方式支撑键340。另外，复位弹簧350是在键340的下表面在远离基板390的方向上被施力的状态下，支撑键340的施力支撑部件。操作输入装置8的键340在被向盖330的内侧施力并与其接触的状态下，安装在盖330上。换言之，键340由在盖330的开口部335上设置的肋a通过复位弹簧350的反作用力支撑。盖330是安装操作输入装置8的电子机器(例如照相机，AV(影音)用遥控器、可携带电话等)的壳体。操作输入装置8本身可具有盖330。盖330是以可使键340向下方位移的方式支撑键340的支撑部件。开口部335的形状可为圆形，但也可以适合键340的形状的方式形成，可以为四边形或八边形等多边形形状。键340及轭361 364以在盖330的开口部335上设置的肋a为支点倾斜运动， 当轭接近线圈时，线圈周边的磁导率增加，线圈的电感增加。通过将其电气地检测出，从而能够检测出键340的倾斜运动动作。在这里，即便在线圈与轭之间配设非磁性材料，也几乎不会对电感的检知产生影响。因此，如图72所示，通过在盒体400的内侧配设线圈，在盒体400的外侧配设键340、盖 330、轭361 364及复位弹簧350，从而能够容易地实现防水构造。盒体400是作为用于将水能够浸入的非密闭的浸水空间Sl与水不能浸入的密闭的防水空间S2分隔的隔离部件的防水盒体。浸水空间Sl是由键340和盖330和盒体400 包围的空间。防水空间S2是由盒体400包围的空间。为了使水压在盖330的内外为大约相同，通过在盖330上设置例如缝等的孔331、 333，从而能够防止由水压引起的复位弹簧350的恢复力的减少现象。例如，如图74所示， 可在盖330的开口部335上设置槽口 431 434。由此，即便是键340与开口部335嵌合的状态，来自盖330的外部的水也能通过槽口 431 434而流入到空间S 1中。另外，如图 75所示，也可在盖330上设置缝(slit) 441 444。由此，来自盖330的外部的水能够通过缝441 444而流入到空间Sl中。这时，即便浸入盖330内的水充满可空间Si，由于可将空气(1.0000004)及水 (0. 999991)的相对导磁率视为大约相同，因此电感的检测误差非常小。该检测误差即使超出要求的允许范围，通过设置微小且适度的静区，也能容易地回避错误检测。另外，由于盖 330在内外的水压无变化，因此在空间充满水时与未充满水时的操作感无变化。如果不是通过电感而是通过静电容量检测键340的运动的方式(例如，在图72的结构中，将线圈换成固定电极、将轭换成可动电极的方式)时，当电极间浸入水时，由于空气与水的相对电容率有很大不同，因此很难正确地检测出键；340的运动。在这点上本发明的通过电感的变化而检测出键340的运动的方式具有优势。另外，例如在图72的结构中，尽管考虑通过将线圈换成MR元件或电洞(hole)元件、将轭换成永久磁铁的结构检测键340的运动的方式，但是当使用海水或河水时，需要预防含有磁性的铁砂等粒子被永久磁铁所吸引并堆积在盖330内。在这点上本发明的通过电感的变化而检测出键340的运动的方式，由于不存在吸引磁性体的部位，因此具有优势。图73是本发明的第9实施例的操作输入装置9的剖面图。对于与上述实施例相同的结构省略其说明。操作输入装置9也具有作为用于分隔浸水空间Sl与防水空间S2的隔离部件的盒体410。
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在本实施例中，在盒体410上通过拉伸加(drawing)而形成圆筒状的筒部411、 412。线圈371的内周沿筒部411的外侧面设置。其他线圈同样。另外，芯381以可进入筒部411的中空部的方式设置在轭361上。其他芯同样。与键340的运动联动的轭及芯，通过键340的倾斜运动而往复运动于线圈(筒部)的中空部。由此，线圈的电感产生增减。通过这样，由操作输入装置9，由于线圈被定位在筒部，因此能够容易地进行芯与线圈的相对的定位。另外，由于通过增加芯，能够加大随着键340的倾斜运动的电感的变化率，因此能够具备防水功能的同时，还能够在很宽的范围内精确地检知键340的行程量。下面，对本实施例的通过电感的变化而检测力的情况与过去的通过静电容量的变化而检测力的情况进行比较。将线圈的占有面积与电容器的占有面积设为相同进行比较。在直径IOmm的空芯线圈的一侧设置钢板(轭)，变化其与线圈的距离时的电感的变化如表1所示。[表1]
开放2mmImm0. 5mmOmm0. 5mm (当向轭背面放置手指时)0. 157mH0. 17ImH0. 186mH0. 201mH0.225mH0. 201mH另一方面，在现有技术中，变化电极间的空隙时的静电容量的变化如表2所示。[表 2]
开放2mmImm0. 5mmOmmOpF0.696pF0. 348pF1. 39pF检测电感的变化时，由于磁导率非常高的物质进入对磁路产生影响的范围，因此电感的检测精度有时恶化。然而，在上述实施例中，由于轭材料形成有磁屏蔽(shield)，因此即便这种磁导率高的物质接近轭的背面，也不会对电感变化的检测产生影响。换言之，这种物质不会成为干扰。另外，检测静电容量的变化时，从上述表中明确可知，可检测的容量的绝对值低。 该绝对值与围绕静电容量检测部周围的散杂电容(例如当将手指靠近电极时，大约数百 PF。IC的管脚间容量大约为IpF)相比非常小。因此，本实施例这种检测电感的变化的情况，可出现干扰的影响少，与现有技术相比能够提高检测精度。另外，线圈的电感可由上述关系式表示。因此，如果将线圈的高度加倍，将匝数设为2倍，各线圈的电感也成为2倍。换言之，即使是同样的投影面积(占有面积)也能够容易地加大所要的检测值的绝对值，在产品的面积有限时非常有效。在检测静电容量时，如果要提高该检测值的绝对值，只能加大电容器的面积或提高电极间的电容率。因此，利用静电容量的变化进行检测时，不降低检测精度而提高检测值的绝对值是非常困难的。
以上对本发明的具体实施例进行了说明，但是，本发明并不限定于上述具体实施例，只要不脱离权利要求书的范围，亦可采用其他变化形式代替，但那些变化形式仍属于本发明所涉及的范围。换言之，可以考虑通过组合上述实施例的，本发明的操作输入装置及操作输入检测装置的其他实施例。另外，不限于手指，同样可用手掌进行操作。另外，也可用脚趾或脚掌进行操作。另外，键的操作面可以是平面、凹面或凸面。另外，在例如图6中，可以通过由操作者的力的作用使键30自身弯曲，使得键30 的相对面与基板10的配置面之间的间距弹性地变化。另外，可以通过由操作者的力的作用使盒体40自身弯曲，使得键30的相对面与基板10的配置面之间的间距弹性地变化。本国际申请以2009年5月19日申请的日本专利申请2009-120871及2010年5 月18日申请的日本专利申请2010-114581作为主张优先权的基础，本国际申请援引该日本专利申请2009-120871及日本专利申请2010-114581的全部内容。附图标记的说明1、2、3、4、5 操作输入装置；10、13、14、15 基板；11、12 支架；21、22、23、24 线圈；30、 32,34键；31中心键；31a凸缘(檐)；33,35中心按钮；40,44盒体；41外壳；42盒盖；43键帽；51、52、53、M、55、56 复位弹簧；5 55f 板簧部；60 CPU ;61、62 输出端口 ；63 A/D 端口 ；64地址总线；65 D/A端口 ；66驱动电路；67接收电路；68多路复用器；69输入端口 ；70 点击式(click)弹簧；71,72触点部；73检测电路；74电阻；81、82、83、84芯；91、92、93、94 线圈；101、102、103、104、105、106 端子；111、112、113、114、115、116 配线；121、122、123、124 线圈；131、132 贯穿孔；141、142、143、144 线圈；150 层压薄膜；200、201、202、203 线圈；211 上轭；212 下轭；220、221、223、225、226 芯；230,400,410 盒体；240,340 键；250,350 复位弹簧；260、361 364 上轭；261 264、381 384 芯；271 274、371 374 线圈；280 下轭； 290,390基板；311 314点击式弹簧；Sl浸水空间；S2防水空间；a肋
权利要求
1.一种操作输入装置，其接受操作者的力，其特征在于，包括基底部，具有配置有沿可将从一个基准点相等的点连接的圆的圆周方向排列的多个电感器的配置面；位移部件，所述位移部件为相对于所述基底部设在所述力被输入进来侧的位移部件， 具有与所述配置面相对的相对面及所述力可作用的操作面，并通过由所述力作用于所述操作面使所述相对面靠近所述配置面，从而使所述多个电感器的至少其中一个的电感变化；支撑部件，以使所述相对面与所述配置面之间的间距弹性地变化的方式支撑所述位移部件；以及输出部，输出由所述电感的变化而产生的输出信号。
2.根据权利要求1所述的操作输入装置，其特征在于，包括弹性部件，设在所述圆的中心部；按下部，所述按下部为在所述位移部件与所述弹性部件之间设置的按下部，在将所述基准点与所述中心部连接的直线上具有在所述操作面露出的露出面，并通过所述力在所述操作面及所述露出面的至少其中一个的面上作用而使所述弹性部件变形；检知部，输出由所述弹性部件的变形而产生的变形检知信号。
3.根据权利要求2所述的操作输入装置，其特征在于，通过由所述力作用于所述操作面使所述位移部件及所述按下部一同按下，使得所述弹性部件变形，通过由所述力未作用于所述操作面而作用于所述露出面使所述位移部件未按下而所述按下部按下，使得所述弹性部件变形。
4.根据权利要求2或3所述的操作输入装置，其特征在于，所述按下部嵌合在将所述操作面与所述相对面贯穿的孔中。
5.根据权利要求2或3所述的操作输入装置，其特征在于，所述按下部在与所述弹性部件接触的状态下被支撑。
6.根据权利要求2或3所述的操作输入装置，其特征在于，所述支撑部件设在所述按下部的周围。
7.根据权利要求2或3所述的操作输入装置，其特征在于，所述弹性部件为点击式弹ο
8.根据权利要求1或2所述的操作输入装置，其特征在于，所述位移部件以相对于与将所述基准点与所述圆的中心部连接的直线正交的平面可倾斜且在与所述直线平行的方向上可移动的方式由所述支撑部件支撑。
9.根据权利要求1或2所述的操作输入装置，其特征在于，所述相对面向远离所述配置面的方向被施力，所述位移部件由所述支撑部件支撑。
10.根据权利要求1或2所述的操作输入装置，其特征在于，在所述力未起作用的状态下，所述操作面以与与将所述基准点与所述圆的中心部连接的直线正交的平面平行的方式由所述支撑部件支撑。
11.根据权利要求1或2所述的操作输入装置，其特征在于，所述位移部件具有使所述多个电感器的至少其中一个的电感的绝对值增加的电感增加部件。
12.根据权利要求11所述的操作输入装置，其特征在于，所述电感增加部件以分别与所述多个电感器相对的方式设置在所述相对面上。
13.根据权利要求12所述的操作输入装置，其特征在于， 所述多个电感器为线圈，所述电感增加部件为所述线圈的芯。
14.根据权利要求13所述的操作输入装置，其特征在于，在所述线圈的所述相对面侧具有轭。
15.根据权利要求14所述的操作输入装置，其特征在于，所述芯为形成在所述第1轭上的筒形状的芯。
16.根据权利要求13所述的操作输入装置，其特征在于，包括由所述芯按压的点击式弹簧。
17.根据权利要求11所述的操作输入装置，其特征在于， 包括用于分隔浸水空间与防水空间的隔离部件，所述电感增加部件配置在所述浸水空间，所述多个电感器配置在所述防水空间。
18.根据权利要求1或2所述的操作输入装置，其特征在于，所述支撑部件配置在所述相对面与所述配置面之间的面。
19.根据权利要求18所述的操作输入装置，其特征在于，通过由所述力作用于所述操作面使所述位移部件、所述按下部及所述支撑部件一同按下，使得所述弹性部件变形，通过由所述力未作用于所述操作面而作用于所述露出面使所述位移部件及所述支撑部件未按下而所述按下部按下，使得所述弹性部件变形。
20.根据权利要求1或2所述的操作输入装置，其特征在于，所述多个电感器沿所述圆的圆周方向等间距排列。
21.根据权利要求20所述的操作输入装置，其特征在于， 所述配置面为多边形的形状，所述多个电感器配置在所述配置面的角部。
22.根据权利要求21所述的操作输入装置，其特征在于，所述多个电感器的卷绕线卷绕成三角形。
23.根据权利要求1或2所述的操作输入装置，其特征在于，所述多个电感器由导体图形所形成。
24.一种操作输入检测装置，其特征在于，包括 根据权利要求1或2所述的操作输入装置；计算单元，当将与将所述基准点与所述圆的中心部连接的直线正交的平面定义为XY 平面时，通过基于关于所述多个电感器各自的所述输出信号，检知电感的X方向部分的变化及Y方向部分的变化，从而计算所述力的矢量。
25.根据权利要求M所述的操作输入装置，其特征在于，所述计算单元通过基于表示所述X方向部分的变化的评价值及表示所述Y方向部分的变化的评价值而计算XY平面上的合成矢量，从而计算所述力的大小及方向。
26.一种操作输入检测装置，其特征在于，包括 根据权利要求2或3所述的操作输入装置；计算单元，当将与将所述基准点与所述圆的中心部连接的直线正交的平面定义为XY 平面时，通过基于关于所述多个电感器各自的所述输出信号，检知电感的X方向部分的变化及Y方向部分的变化，从而计算所述力的矢量；判断单元，响应所述变形检知信号，判断所述力被输入。
全文摘要
一种接受操作者的力的操作输入装置，包括具有配置有沿可将从一个基准点相等的点连接的圆的圆周方向排列的线圈(21)～(24)的配置面的基板(10)、相对于基板(10)设在所述力被输入进来侧的键(30)、以及弹性地支撑键(30)的复位弹簧(51)～(54)，键(30)具有与所述配置面相对的相对面及所述力可作用的操作面，并通过由所述力作用于所述操作面使所述相对面靠近所述配置面，从而使线圈(21)～(24)的至少其中一个的电感变化。
文档编号G06F3/033GK102428428SQ20108002198
公开日2012年4月25日 申请日期2010年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者古河宪一, 坂主克浩, 富塚伸太郎, 山田健介, 沼宫内贵之 申请人:三美电机株式会社