专利名称：操作输入装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于可获得基于操作输入而变化的芯体位移量的操作输入装置。
背景技术：
以往，知道一种无接触开关装置，该无接触开关装置用于通过检测出在线圈内部有无由磁体构成的被检测部件，来获得开或关的开关输出(例如参见专利文献I)。现有技术文献如下
专利文献I :(日本)特开2001-76597号公报
发明内容
本发明想要解决的课题如下近年来，不仅是像上述开关装置那样单是获得开/关信号，在利用根据操作输入而引起的芯体位移使线圈的电感产生变化，从而可获得该芯体的位移量(换言之，操作输入量)的操作输入装置的开发上也取得了进展。在这样的操作输入装置中，需要电感基于芯体的位移量尽可能地直线地变化。然而，在过去的操作输入装置中并不能得到足够的直线性(linearity)。因此，本发明的目的在于提供一种能够提高相对于芯体位移量而变化的电感的直线性的操作输入装置。用于解决上述课题的手段如下为达到上述目的，本发明的操作输入装置为具有线圈；芯体，通过由于操作输入的作用所述芯体在所述线圈的内部沿所述线圈的轴方向位移，而使所述线圈的电感变化；以及轭，该轭被配置在所述线圈的下端面侧，并且输出基于所述芯体的位移量的信号的操作输入装置，所述操作输入装置的特征在于，所述轭上形成有与所述芯体的下端相对的开口部。本发明的效果如下根据本发明，能够提高相对于芯体位移量而变化的电感的直线性。
图I是用于说明操作输入装置原理的侧视图。图2是为操作输入装置一个实施方式的线圈组的立体图。图3是线圈组的六面视图。图4是图3的A-A的剖视图。图5是在基板上表面实际安装的线圈组的侧视图。图6A是表不相对于芯体向下方的实际行程量的线圈电感的图表。图6B是表不相对于芯体向下方的实际行程量的线圈电感变化率的图表。图7是为操作输入装置的一个实施方式的操作检测装置的分解立体图。
图8是按键在初始状态下的操作检测装置的剖视图。图9是按键在倾动(tilting)状态下的操作检测装置的剖视图。图10是按键在按下状态下的操作检测装置的剖视图。
图11是按键在初始状态下的，增加有点击式弹簧(click spring)的操作检测装置的扩大剖视图。图12是按键在倾动状态下的，増加有点击式弹簧的操作检测装置的扩大剖视图。图13是捆扎端子的变形例。图14是操作输入装置的一个实施方式的立体分解图。图15A是操作输入未作用于按键的操作初始状态下的操作输入装置的正视剖视图。图15B是由于操作输入的作用按键向一侧倾斜的状态下的操作输入装置的正视剖视图。符号说明I基板；2线圈；2a线圈2的内部(中空部)；2b线圈2的上端面；2c线圈2的下端面；2d、2e线圈端；3芯体；3a下端；4开ロ部；5a、5b支撑部件；6操作输入部；11、12轭；20A第I轭部；20B第2轭部；21、22上表面部；23、24捆扎端子；25、26侧面部；27、28下表面部；30线圈架(bobbin) ；31上凸缘；32下凸缘；32a下表面(下凸缘32的下部)；32b侧面(下凸缘32的侧部);32c上表面(下凸缘32的上部);33筒部；34位置确定销(pin)；35阶差；40焊锡；50中心支撑橡胶；55复位弹簧(return spring) ；60上轭；61 64芯体；61a、63a下端;70 按键;80 盒;90 点击式弹簧(click spring) ; 100 (100A、100B、100C、100D)线圈组；110按键；111外缘部；112操作轴；113顶端部；120盒；121开ロ部；121a内缘；122硬停止(hard stop)部；123逃避部；124开ロ周围部；130上轭；133切割起出部；133a下端；134侧面；135切割孔；136根部；137边缘部；138中央部；140复位弹簧；150转动阻止部；151承受部；160检测部；161 164线圈；165传感器；165b上端面；165c下端面；170下轭；171贯穿孔；172侧面;180基板;190标签(label) ; 197检测电路；198控制电路；200操作检测装置；300操作输入装置。
具体实施例方式下面參照附图对本发明的实施方式进行说明。为本发明的一个实施方式的操作输入装置是接受由操作者的手指等产生的力，输出基于该接受到的力而变化的输出信号的操作接ロ。基于该输出信号检测出由操作者而产生的操作输入。通过操作输入的检测，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，在家用或可携帯游戏机、可携帯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，能够按照操作者想要的操作内容，移动该类电子机器上具备的显示器画面上的表示物(例如光标或指针等的指示表示、或人物等)。另外，能够通过操作者给予的预定操作输入，来发挥对应该操作输入的电子机器所被期望的功能。另ー方面,通常当系数为K、磁导率为μ、线圈匝数为η、剖面面积为S、磁路长为d时，线圈(卷绕线)等电感器的电感L的以下关系式成立L = Ku n2S/d
由此关系式可知，当依存于所谓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及磁路长的至少任何一个，使电感产生变化。以下对利用该电感变化的操作输入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。操作输入装置具有位移部件，通过由于操作输入的作用引起该位移部件与线圈之间的位置关系产生变化，从而使该线圈的电感产生变化。操作输入装置通过基于按照该电感的大小而变化的预定信号来检知因操作者的操作输入而产生的进行位移的位移部件的动作，从而检测出该操作输入。图I是用于说明操作输入装置原理的侧视图，是用剖视图来表示操作输入未作用于操作输入部6的操作面6b的操作初始状态下的操作输入装置的结构的一部分的图。 操作输入装置包括线圈2、芯体3、轭11、12、及检测部160。以下，对各部分进行说明。线圈2是将线材(导线)缠绕成圆筒形状的部件。线圈2的形状优选圆筒形状，但也可以是筒形状，例如可以是方筒形状。对线圈2的具体细节后面将叙述，线圈2输出基于芯体3的位移量的信号波形。芯体3是通过利用操作输入的作用而在线圈2的内部(即中空部2a内)沿线圈2的中心轴C的轴线方向位移，使线圈2的电感变化的位移部件。如果线圈2为圆筒形状，则芯体3优选圆柱形状的磁体，如果线圈2为方筒形状，则芯体3优选方柱形状的磁体。芯体3设在操作输入部6的下表面6a的中央部，与操作输入部6的位移联动而位移。操作输入部6设在相对于线圈2操作者的力被输入进来的一侧，并具有对着线圈2的上端面2b的下表面6a、及操作者的力可直接或间接作用的操作面6b。通过操作者的力作用于操作面6b，操作输入部6通过使线圈2的中空部2a内的芯体3的位置变化，使线圈2的电感变化。芯体3及操作输入部6，以芯体3的下端3a与线圈2的上端面2b之间的位置关系可在中心轴C的轴线方向上弹性地位移的方式，由支撑部件5a、5b支撑。支撑部件5a、5b例如可以是弹簧部件，也可以是橡胶部件，也可以是海绵部件，还可以是填充有空气或油的罐子(cylinder)。例如，通过采用弹簧部件，可以谋求轻量化及构造的单纯化，通过采用橡胶部件，可以谋求绝缘性。另外，支撑部件5a、5b也可以是具有粘性的粘性部件。轭11、12是配置在线圈2的下端面2c侧的板状的磁体。轭11、12以在与芯体3的下端3a相对的位置上形成开口部4的方式，在与中心轴C的轴线方向成直角的方向上互相分离配置。换言之，开口部4在轭11与轭12之间的分离部分，以与线圈2的中空部2a连通的方式形成。开口部4的Z轴方向的中心轴优选与中心轴C 一致。另外，轭11、12可以是相对磁导率大于I的材料。例如，相对磁导率最好是I. 001以上，具体优选钢板(相对磁导率5000)等。检测部160是通过电气检测出线圈2的电感变化，而输出基于芯体3连续变化的模拟位移量(换言之，操作输入部6的位移量(操作输入量))的检测信号的检测单元。检测部160可以由实际安装在未图示的基板上的检测电路构成。例如，检测部160检测出与线圈2的电感变化等价地变化的物理量，将该物理量的检测值作为与芯体3的位移量等价的值输出。另外，检测部160也可以通过检测出与线圈2的电感变化等价地变化的物理量来算出线圈2的电感，将该电感的算出值作为与芯体3的位移量等价的值输出。另外，检测部160也可以由该物理量的检测值或该电感的算出值来计算芯体3的位移量，将该位移量的计算值输出。具体来说，检测部160可以通过向线圈2供应脉冲信号，使线圈2产生与线圈2的电感大小对应变化的信号波形，根据该信号波形电气检测出线圈2的电感变化。例如，随着线圈2的中空部2a内的芯体3的向下方的位移量増加，线圈2周边的磁导率也増加，并且线圈2的电感也増加。随着线圈2的电感增加，因脉冲信号的供应而在线圈2两端产生的脉冲电压波形的振幅也变大。因此，利用将该振幅作为与线圈2的电感变化等价地变化的物理量，检测部160能够通过检测出该振 幅，从而将该振幅的检测值作为与芯体3的位移量等价的值来输出。另外，检测部160还能够由该振幅的检测值来算出线圈2的电感，并将该电感的算出值作为与芯体3的位移量等价的值来输出。另外，随着线圈2的电感增加，因脉冲信号的供应而在线圈2中流动的脉冲电流波形的倾斜也变得和缓。因此，利用将该倾斜作为与线圈2的电感变化等价地变化的物理量，检测部160能够通过检测出该倾斜，从而将该倾斜的检测值作为与芯体3的位移量等价的值来输出。另外，检测部160还能够由该倾斜的检测值来算出线圈2的电感，并将该电感的算出值作为与芯体3的位移量等价的值来输出。这样，图I的结构是，配置在线圈2的下端面2c侧的下轭，具有在相对于中心轴C成直角的方向上互相分离的轭11及轭12，以形成与芯体3的下端3a相对的开ロ部4。由此结构，由于可通过开ロ部4来抑制芯体3与下轭11、12之间的磁短路，因此能够提高相对于操作输入部6及芯体3的位移量而变化的线圈2的电感的直线性。例如，当在配置在线圈2的下端面2c侧的下轭上未设置开ロ部4的情况下，当芯体3与下轭之间的间隔为零或非常接近零吋，由于变成磁短路状态，因此线圈2的电感急剧増加。其结果是，在操作输入部6及芯体3的行程量处于大的范围内，相对于行程量的线圈2的电感的直线性格外地恶化。相对于此，当如图I所示在下轭上设置开ロ部4的情况下，即便芯体3与下轭之间的间隔为零或非常接近零，也能够抑制线圈2电感的急剧增加。其结果是，在操作输入部6及芯体3的全部行程范围内，相对于行程量的线圈2的电感的直线性能够得到改善。由此，不论操作者进行任何微妙的操作使操作输入部6的行程量达到ー定的増加率，还是能够防止在行程量到达最大值跟前的附近处，由预定的检测部错误检测出行程量急剧增加。作为预定的检测部，例如可以举出检测部160或接受来自检测部160的输出信号的其他电子机器。其结果是，能够提高操作者的操作感。这里，在使线圈2的电感直线性提高、或使自感的检测灵敏度提高这点上，开ロ部4优选被形成为芯体3可插入的大小。例如，在使线圈2的电感直线性提高、或使电感的检测灵敏度提高这点上，开ロ部4的正面宽度d2(即，在相对于中心轴C成直角方向上的宽度)优选为大于等于芯体3的外径dl小于等于线圈2的外径d4。例如，如图所示，正面宽度d2可以是大于等于芯体3的外径dl小于等于线圈2的内径d3。另外，正面宽度d2也可以是大于等于线圈2的内径d3小于等于线圈2的外径d4。需要说明的是，即使开ロ部4被形成为芯体3可插入的大小，芯体3也可以不是芯体3的下端3a的位置移动到被插入到开ロ部4为止的结构。由于正面宽度d2为大于等于外径dl，即使芯体3位移到下轭11、12的位置芯体3也不会与下轭11、12接触，因此能够拓宽线圈2电感直线变化的行程范围。另外，通过将正面宽度d2设成小于等于外径d4(更优选小于等于内径d3)，从而利用增加下轭11、12的部分使线圈2电感的绝对值增加，因此能够提高操作输入部6及芯体3的行程量的检测灵敏度。dl d4可以是在与中心轴C的轴线方向成直角方向上的各部分的最大尺寸。当芯体3是不同于圆柱形状的其他形状时，dl可以是在与中心轴C成直角的方向上的芯体3的最大外形尺寸。当线圈2是不同于圆筒形状的其他形状时，d3可以是在与中心轴C成直角的方向上的线圈2的最大内侧尺寸，d4可以是在与中心轴C成直角的方向 上的线圈2的最大外侧尺寸。接着，对本发明的操作输入装置的更加详细的具体例子进行说明。图2是为操作输入装置一个实施方式的线圈组100的立体图。图2(a)是从上方角度的立体图，图2(b)是从下方角度的立体图。图3是线圈组100的全体图。图4是图3的A-A的剖视图。需要说明的是，在各图中省略了相当于图I的芯体3的部件。线圈组100包括在筒部33的外周上缠绕有线圈2的线圈架(bobbin) 30、及在线圈架30的下凸缘32上互相分离安装的轭20A、20B。线圈架30由圆筒形状的筒部33、设在筒部33上端的上凸缘31、及设在筒部33下端的下凸缘32构成。在下凸缘32的下表面上，突出形成有线圈架30的位置确定销(pin) 34。未图示的芯体通过在筒部33内沿筒部33的轴方向位移，使线圈2的电感变化。线圈架30的材质优选不会因焊接等熔化的耐热性高的树脂，但也可以是陶瓷。通过使用线圈架30,使得没有必要使用自熔接(self welding)线来作为构成线圈2的线材。自熔接线的情况下，需要利用热或酒精蒸发使线材熔接的卷线工序，但如果使用线圈架30，因为无需将线圈自身熔接并固化，因此能够消减用于制作线圈的工序及成本。另外，与将线圈直接组装到轭或基板上的结构相比，通过使用线圈架30，能够提高耐冲击性。另外，在将线圈直接组装到轭上的结构中，有时轭的厚度必须比在强度、磁性上要求的厚度还要厚。然而，通过使用线圈架30，由于耐冲击性得到提高，因此能够使轭薄化、并能够消减成本。轭20A、20B以从相对于线圈2的中心轴成直角的方向，将线圈架30的下凸缘32从其两侧夹入的方式安装在线圈架30上。轭20A由覆盖下凸缘32的下表面32a的下表面部27、覆盖下凸缘32的侧面32b的侧面部25、及覆盖下凸缘32的上表面32c的上表面部21构成为U字形状。对于轭20B也是同样。通过设置轭20A的上表面部21及轭20B的上表面部22，能够提高轭20A、20B与线圈架30之间的结合强度。另外，轭20A的下表面部27及侧面部25、以及轭20B的下表面部28及侧面部26，起到线圈架30的基板实际安装用的焊接端子部的功能。如图5所示，线圈架30在下表面部27、28被焊接到基板I的表面。另外，通过在侧面部25、26上沾湿焊锡40，能够使其可湿润性提高。因此，能够使线圈架30的向基板I的表面实际安装(SMT)变得容易，使利用回流炉而进行的焊接成为可能。在向基板易于表面实际安装这点上，轭20A、20B可以是可焊接的磁体。另外，为了将板状部件弯曲成型为U字形状，优选冲压加工性良好的材质。例如，可以是实施了焊镀或镀锡等的钢板，也可以是在具有防锈性的不锈钢的马丁散铁(martensite)系材料上实施了镀镍的材料。轭20A与轭20B为互相电气非连接的部件。因此，能够将为线圈2 —侧端部的第I线圈端与轭20A电气连接，并将为线圈2的另一侧端部的第2线圈端与轭20B电气连接。换言之，轭20A与轭20B并不仅具有文字意义上的轭的功能，还具有线圈架30的基板实际安装用的焊接端子的功能、及线圈2的线圈端的连接端子的功能。由此，由于将各功能汇集于一种部件上，因此能够为部件消减做出贡献。例如，如图2、3所示，为了使线圈2的线圈端与轭20A、20B容易地连接，可以分别在轭20A、20B上设置捆扎端子23、24，以能够将线圈端捆扎后进行焊接或熔接。线圈2的弟I线圈端2d拥扎在设在辄20A上的拥扎端子23上，线圈2的弟2线圈端2e拥扎在设在轭20B上的捆扎端子24上。捆扎端子23是从轭20A的侧面部25沿与线圈2的中心轴平 行的方向延伸的先导(lead)体。对于捆扎端子24也是同样。另外，由于是将线圈架30、与安装在线圈架30上的轭20A、20B、与线圈端被捆扎在轭20A、20B的捆扎端子23、24上的线圈2组合的结构，因此与不使用线圈架而是将线圈直接组装到轭或基板上的以往的结构相比，线圈组100易于制造及修理。例如，在该以往的结构的情况下，需要将线圈粘结在轭上后将该线圈的线圈端与基板连接。因此，在制造上线圈端与基板之间的连接工序难以操作，另外当在连接工序等工序中发生不良时，在修理时必须将线圈与轭之间的粘结剥除。然而，如果是上述线圈组的结构，在制造上向基板的组装性也很容易，在修理上能够容易地将线圈从轭的捆扎端子或线圈架上拆下。另外，轭20A的下表面部27与轭20B的下表面部28，以形成对着未图示的芯体的下端的圆形的开口部4的方式，形成有圆弧形状的部分，该圆弧形状的部分在与线圈2的中心轴成直角的方向上互相分离配置。换言之，开口部4在其分离部分以与线圈架30的筒部33连通的方式形成。下表面部27及下表面部28位于线圈2的下端面侧。图6A是表不相对于芯体向下方的实际行程量的线圈2电感的图表。图6B是表不相对于芯体向下方的实际行程量的线圈2电感变化率的图表。图6B的电感变化率是表示在图6A中将最大行程量2mm时的电感设为100时的，各行程量中电感的比例。如图6A、6B所明确地表示可知，具有开口部4的情况与无开口部的情况相比，相对于行程量的线圈2的电感的直线性得到提高。图7是为操作输入装置的一个实施方式的操作检测装置200的分解立体图。图8是在按键70未被付与操作输入的初始状态下的操作检测装置200的剖视图。操作检测装置200包括基板1，该基板I具有配置有多个线圈组100 (本结构的情况下为4个线圈组100A、100BU00CU00D)的配置面。基板I是具有与XY平面平行的配置面的基底部。基板I例如可以是树脂制的基板，具体来说可以是FR-4基板。4个线圈组100A-100D沿将到原点O距离相等的点连接构成的虚拟圆的圆周方向排列，该原点O为三维正交坐标系的基准点。在易于计算操作者力的矢量这点上，线圈组100A等优选沿该圆周方向等间距地配置。当各线圈组相互为相同特性时，邻接的两个线圈的重心之间的距离可相等。各线圈组在x(+)、x(_)、Y(+)、Y (-)4个方向的X、Y各轴上每隔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Y(+)方向成180°相反朝向的方向。操作检测装置200，具有作为配置在各线圈组上侧(B卩，与按键70的基板I的相对面侧)电感增加部件的上轭60及芯体61 64。按键70通过与盒80的开ロ部81之间的嵌接，在X方向及Y方向上被支撑，并在Z方向上以可移动的方式被支撑。按键70的凸缘71，在通过线圈状的复位弹簧(returnspring)而向Z轴方向被付与初始荷重的状态下，与盒80的上侧内表面抵接。复位弹簧55其一端与按键70的下表面中央部抵接，另一端与设置在基板I的上表面上的中心支撑橡胶50的凸缘上表面抵接。复位弹簧55贯通出设在上轭60的中央部上的孔，该上轭60设置在按键70的下表面。中心支撑橡胶50被设置为插入到复位弹簧55的中空部中。在按键70的下表面中央部上沿Z轴方向形成的突起部72，贯穿复位弹簧55的中空部，并由在中心支撑橡胶50的中央部上沿Z轴方向形成的贯穿孔51支撑。上轭60是由磁体(例如钢板、铁素体(ferrite))成型，与按键70伴随着相同的动作的板状轭材料。在上轭60的下表面上，沿以XY平面的原点为中心的圆周方向，设有将上轭60进行冲缘(burring)加工而形成的芯体61 64。芯体61 64可与上轭60为相同部件，也可以是与上轭60不同的磁性部件。芯体61 64是与上轭60及按键70伴随着 相同的动作，被构成为在配置在芯体61 64下方的4个线圈组100A等的内部沿Z轴方向位移的突起部。芯体及线圈最少可具有2个，也可以具有3个、4个、4个以上。通过构成上轭60及芯体61 64，电感的变化更易于被检测出，操作检测装置的作为制品的特性及性能得到提闻。另外，按键70可以由树脂构成，也可以由磁性材料(例如塑料磁体(plasticmagnet))构成。由此，按键70可兼作上轭60及芯体61 64来使用。另外，即使省略上轭60，在按键70上只配设芯体61 64，仍可通过检测出电感的变化来检测按键70的动作。图9是在付与了使按键70向线圈组100侧倾斜的操作输入的倾动(tilting)状态下的操作检测装置200的剖视图。通过按键70以凸缘71和/或基板I为支点倾斜运动，上轭60及芯体63接近线圈组100C，芯体63进入线圈组100C的线圈架的筒部内。通过向线圈组100C的接近及向线圈架的筒部内的进入，包围线圈组100C的周边的磁导率上升，线圈组100C的自感增加。向其他方向倾斜时也可做同样的考虑。因此，通过对4个线圈组的各个线圈的电感进行评价，能够检测出按键70的倾倒方向及倾倒量。图10是在付与了使按键70沿Z轴方向平行移动的操作输入的按下状态下的操作检测装置200的剖视图。如图10所示，通过按键70全体由于其中央部被按压而沿Z轴方向下降，上轭60及芯体61 64都接近线圈组，芯体61 64都进入线圈组的线圈架的筒部内。通过都向线圈组的接近及都向线圈架的筒部内的进入，所有包围线圈组的线圈的周边的磁导率都上升，所有线圈组的线圈的自感均増加。由于在按键70全体沿Z方向下降时，所有线圈的电感整体上大致相等地上升，因此通过对各线圈的电感进行评价，能够检测出按键70沿Z轴方向被按入及该按入量。各线圈组具有对着芯体61 64下端(在图8 10中示出了下端61a、63a)的开ロ部4 (參见图3)。开ロ部4被形成芯体61 64可插入的大小。通过形成有开ロ部4，能够抑制芯体61 64与下表面部27、28(參见图3)之间的磁短路。因此，能够提高相对于与按键70联动的芯体61 64的位移量而变化的线圈组100A 100D的各个线圈自感的
直线性。图14是与上述实施方式不同的操作输入装置300的立体分解图。图15A是操作输入未作用于按键110的操作初始状态下的操作输入装置300的正视剖视图。图15B是由于操作输入的作用致使按键110向一侧倾斜的状态下的操作输入装置300的正视剖视图。在图15B中，指向按键110的外缘部111的箭头表示作用于外缘部111的操作输入的方向。操作输入装置300包括按键110、盒120、上轭130、传感器165、及复位弹簧140。按键110是由操作输入的作用而倾倒的操作部。按键110是例如通过利用直接或间接地作用于按键110的上侧的操作面的操作输入而被按入，从而相对于XY平面向任意方向倾倒的方向键。按键110相对于通过按键110中央部的中心轴Cl倾倒。在操作输入未作用于按键110的状态下，中心轴Cl与Z轴平行。外缘部111是按键110的操作面的边缘部。按键110的操作面可以是如图示一样的圆盘部形状，也可以是椭圆形状、十字形状、多边形等其他形状。盒120是具有上表面的外壳，在该上表面上形成有开口部121。按键110的操作面可以以中心轴Cl与开口部121的轴线保持一致的方式，设置在相对于开口部121操作输入被输入进来的一侧(图中的上侧)。另外，按键Iio可以以中心轴Cl与开口部121的内缘121a之间的距离d2比中心轴Cl与外缘部111之间的距离dl短的方式，相对于开口部121配置。开口部121例如在盒120的上表面上形成为筒形状。开口部121的形状可以是圆筒形状，也可以是方筒形状。上轭130及传感器165是配置在盒120的内侧空间中、对按键110的倾倒进行检测的检测部。上轭130是与按键110的倾倒联动倾倒的第I倾倒检测部。传感器165是相对上轭130配置的第2倾倒检测部。传感器165具有多个线圈(操作输入装置300的情况为 4 个线圈 161、162、163、164)。复位弹簧140是以能够使按键110以开口部121的上轭130侧的开口周围部124为支点倾倒的方式，对按键110向从开口部121相对于盒120突出的方向施力的弹性部件。开口周围部124是盒120的内侧上表面上的环状部分。另外，所谓的从开口部121相对于盒120突出的方向，在图示的情况中相当于抵抗操作输入的向上的Z方向。复位弹簧140例如是对按键110经常付与弹力的螺旋弹簧，该弹力使按键110回归到操作输入未作用于按键110状态下的初始位置。因此，具有这样结构的操作输入装置300中，按键110的倾倒支点位于较外缘部111更靠中心轴Cl的位置。因此，与操作部的倾倒支点位于操作部外侧的结构相比，能够易于减小使按键110倾倒到预定角度所需的按入量。由此，例如对按键110的倾倒方向的检测进行确定所需的行程长，可短于还需要对按键110的精确的行程长本身进行检测的情况。因此，与操作部的倾倒支点位于操作部的外侧的结构相比，能够容易地减小用于对按键倾倒方向的检测进行确定的多余的Z方向的行程长。其结果是，例如能够提高使按键110倾倒时的操作性，并能够减低操作输入装置的Z方向上的高度。接着，对操作输入装置300的结构进行更具体地说明。
按键110，具有作为延伸通过开口部121的轴部的操作轴112。操作轴112可以是以操作轴112的轴线与中心轴Cl保持一致的方式，从按键110的操作面的下侧中央部延伸的支柱部。操作轴112与按键110的动作成一体地联动，向与按键110的倾倒方向相同的方向倾倒。操作轴112可以如图所示是按键110的一个部分，也可以是与按键110不同的部件。由于操作轴112与按键110的倾倒联动地倾倒，因此优选操作轴112的侧面与盒120的内缘121a之间预先具有间隙。操作轴112的形状可以是圆筒形状，也可以是方筒形状。上轭130是在操作轴112上安装成凸缘状、在按键110的倾倒检测中使用的板状部件。上轭130可以直接安装在操作轴112上，也可以通过预定的部件安装在操作轴112上。上轭130可以安装在操作轴112的顶端部113上，也可以安装在按键110的下侧中央部与顶端部113之间的中间部上。上轭130与操作轴112的动作成一体地联动，向与操作轴112的倾倒方向(S卩，键110的倾倒方向)相同的方向倾倒。上轭130的外形可以是图示的四边形等多边形，也可以是圆形。传感器165在按键110的倾倒检测中使用。传感器165例如是以按键110的Z方向上的按入量为检测对象的元件，是对检测电路197输出基于按键110的Z方向的按入量而变化的模拟信号波形的元件。检测电路197例如具有对从传感器165输出的模拟信号波形进行检测的AD转换器，将由AD转换器从模拟信号波形取得的数据，作为对应于按键110的按入量的检测数据，向控制电路198供应。检测电路197和/或控制电路198，可以实际安装在实际安装有传感器165的基板180上，也可以实际安装在与基板180连接的别的基板上。基板180可以是可挠性印刷基板(FPC)，可以是FR-4基板，可以是陶瓷基板，还可以是其他形态的基板。传感器165例如可以是输出基于传感器165与上轭130之间的位置关系而变化的模拟信号波形的输出元件。传感器165如果是这样的元件，则能够通过以使传感器165与上轭130之间的距离按照按键110的按入量而产生变化的方式设置传感器165，来非接触地測定按键110的按入量。传感器165例如可以具有基于按键110的按入量而使自感产生变化的线圈，以能够非接触地測定按键110的按入量。这时，传感器165将线圈的自感变化作为按键110的按入量来感知。例如，通过将线圈固定在对着上轭130的位置上，由于通过按键110的按入量使线圈周围的磁导率产生变化，因此能够容易地使线圈的自感产生变化。检测电路197通过从由传感器165输出的模拟信号波形,检测出与传感器165的线圈的自感变化等价变化的物理量，从而将该物理量的检测值作为与按键110的按入量对应的检测数据向控制电路198供给。检测电路197例如通过向传感器165的线圈供给脉冲信号，使从传感器165输出的模拟信号模型产生与线圈的自感变化等价变化的物理量。操作输入装置300的情况中，4个线圈组161、162、163、164沿将与原点O距离相等的点连接而成的虚拟圆的圆周方向等间距排列。原点O为三维正交坐标系的基准点。这样，通过用在互不相同位置配置的多个线圈来測定按键110的按入量，从而能够检测出因操作输入而产生的按键110的按入的位置(換言之，按键110的倾倒方向)。图示的情况中，各线圈在夹在X轴与Y轴之间的XY平面内的斜45°的4个方向上，沿圆周方向每隔90°配置。另外，各线圈也可以在X、Y轴上每隔90°配置。控制电路198是向主机发送控制信号的控制部，该控制信号用于使显示器画面上的目标在对应于由传感器165及检测电路197检测出的按键110的按入位置的方向上移动。控制电路198例如具有微型计算机，该微型计算机包括中央处理装置(CPU)。复位弹簧140以开ロ周围部124为倾倒支点将按键110及上轭130以可倾倒的方式支撑，该开ロ周围部124处于其与中心轴Cl之间的距离短于中心轴Cl与外缘部111之间、的距离的位置上。在操作输入未作用于按键Iio的状态下，按键110及上轭130以相对于操作轴112成凸缘状突出的上轭130与开口周围部124接触的方式由复位弹簧140支撑。复位弹簧140的上端部与上轭130的下表面中央部接触，复位弹簧140的下端部穿过基板180中央部的孔与下轭170的上表面中央部接触。下轭170是提高线圈161、162、163、164的自感绝对值的板状部件。标签(label) 190是设置在下轭170的下表面、使操作输入装置300粘结在被安装面上的片材。另外，轭可以是相对磁导率大于I的材料,相对磁导率最好是I. 001以上。具体可列举出铁、铁合金(钢等)的软磁体。铁的相对磁导率为5000。轭例如可以由钢板来成型。 另外，盒120在对着上轭130的上表面的位置上，具有上轭130倾倒时的逃避部123。通过逃避部123，能够使倾倒的上轭130不会与盒120的内侧上表面碰撞。逃避部123例如将盒120内侧上表面中的开口周围侧124的外侧部分削薄而形成。另外，操作输入装置300具有作为对按键110的可动范围进行限制的停止器的硬停止(hard stop)部 122。硬停止部122是在对着外缘部111的位置上配置的，对按键110的倾倒进行限制的倾倒阻止部。硬停止部122是在盒120的上表面上形成的凸状的环状部分。硬停止部122通过按键110在外缘部111的正下方与硬停止部122接触之后，限制按键110不向比该接触位置更下方位移，来确定按键110的倾倒动作的终点。利用该硬停止部122，由于在按键110满行程时的按键110及盒120等的弯曲被抑制，因此能够减轻作用于构成操作输入装置的各部件上的应力。其结果是，能够提高操作输入装置的强度，并能够减轻因部件变形而产生的行程误差。另外，能够减轻360°方向的行程长的偏差。另外，操作输入装置300具有作为对按键110的可动范围进行限制的阻挡部的转动阻止部150。转动阻止部150是对按键110及上轭130绕中心轴Cl的转动进行限制的部件。转动阻止部150固定在对着操作轴的顶端部113的位置上。转动阻止部150可以如图所示固定在下轭170上，也可以固定在基板180上。在转动阻止部150与操作轴112的顶端部113之间，在X、Y、Z各个方向上预先设有间隙，以使按键110及上轭130易于以开口周围部124为支点倾倒。转动阻止部150可以像硬停止部122那样，起到确定按键110的倾倒动作终点的硬停止部的功能。转动阻止部150为了对按键110及上轭130绕中心轴Cl的转动进行限制，具有与操作轴112的顶端部113可嵌接的承受部151。在按键110及上轭130的转动未由承受部151限制的状态下，可以在承受部151与顶端部113之间在Χ、Υ、Ζ各方向上具有间隙，以使按键110及上轭130易于以开口周围部124为支点倾倒。上轭130是由磁体(例如钢板、铁素体(ferrite))成型、与按键110伴随着相同动作的板状轭材料。在上轭130的下表面沿以XY平面的原点为中心的圆周方向，设有多个切割起出部133，该切割起出部133通过对上轭130进行切割起出弯曲加工而形成。切割起出部133是对以在上轭130的板面上形成的切割孔135为轮廓的悬臂形状部，通过在没有切割孔135的根部136处进行弯曲加工而成型的芯体。4个切割起出部133是被构成为伴随着与上轭130及按键110相同的动作、并在切割起出部133下方设置的4个线圈161 164的内部沿Z轴方向位移的突起部。通过构成上轭130及切割起出部133，从而易于检测出电感的变化，操作输入装置作为制品的特性及性能得到提高。下轭170位于线圈161 164的下端面165c侧。下轭170具有作为与4个切割起出部133的下端133a相对的开ロ部的4个贯穿孔171。贯穿孔171被形成为切割起出部133可插入且不接触的大小。通过形成贯穿孔171，能够抑制下轭170 (除了贯穿孔171之外的部分)与切割起出部133之间的磁短路。因此，能够提高相对于与按键110联动的切割起出部133的位移量而变化的线圈161 164的自感的直线性。如图15B所示，即使上轭130倾斜到可倾斜的最大角度，在切割起出部133的侧面134与贯穿孔171的侧面172之间，也被构成为存在磁通量Φ穿过的缝隙。由此，能够提高线圈161 164的自感的直线性。贯穿孔171可以以侧面172与切割起出部133的侧面134成平行的方式，形成为半圆或半椭圆形状(參见图14)。由此，能够进ー步提高线圈161 164的自感的直线性。另外，切割起出部133以根部136相对于切割孔135位于上轭130的边缘部137侧 的方式形成。图中，根部136相对于切割孔135位于边缘部137的角落侧。換言之，切割孔135以将比上轭130的中央部138位移更大的边缘部137的部分留作根部136的方式形成。由此，能够使对线圈161 164的自感变化进行检测的灵敏度增加。在使对线圈161 164的自感变化进行检测的灵敏度增加这点上，切割孔135最好以切割起出部133各自的根部136与各线圈的环状的上端面165b相対的方式形成。以上对本发明的优选实施例进行了说明，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，也可对上述实施例加以各种变形、改良及置換。另外，还可以考虑通过组合上述多个实施例的各自一部分而构成的其他实施例。例如，如图11、图12所示，可以考虑在基板I上以被各线圈组的线圈架30的筒部33围绕的方式设置点击式弹簧(click spring) 90的结构。这时，如图3、图11、图12所示，最好在线圈架30的筒部33的基板I侧的下端边缘部上，设置通过将点击式弹簧90的边缘部夹在基板I之间而将点击式弹簧90固定的阶差35。通过设置阶差35，能够删去通过覆盖点击式弹簧的上表面而固定点击式弹簧的贴膜等固定用膜。其结果是，能够消减部件个数、简化组装。图11是在未付与操作输入的初始状态下的，增加了点击式弹簧90的操作检测装置200的扩大剖视图。图12是在付与了使按键70向线圈100C侧倾斜的操作输入的倾动状态下的，增加了点击式弹簧90的操作检测装置200的扩大剖视图。芯体61 64的Z轴方向的长度设为，在按键70倾动状态下点击式弹簧可按到底的(即，点击式弹簧可进行点击动作的)长度。另外，芯体61 64的顶端部(即，与点击式弹簧的抵接部)上可设有橡胶等弾性体。由此，能够缓和点击时的触感。另外，可在该顶端部设置树脂材料。由此，能够减轻因与点击式弹簧接触而产生的摩擦。如图12所示，当按键70倾动时，上轭60与芯体63 —起向下方移动，在其下方配设的线圈组100C的线圈的电感增加。接着，继续进行倾倒动作吋，由于芯体63的顶端与点击式弹簧90接触、点击式弹簧90变形，能够带给按键70的操作者点击感。另外，如图13所示，也可以使捆扎端子23、24向相对于线圈2的中心轴成直角的方向延伸。由此，捆扎端子23、24的位置从线圈架30上离开。因此，在线圈组100的制造エ序上，捆扎装置的处理自由度得到増加，更易于将线圈2的线材捆扎在捆扎端子23、24上。
另外，本发明的操作输入装置不限于手指，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，操作者触摸的面可以是平面、凹面或凸面。本申请以2011年2月10日申请的日本专利申请2011-027918号及2012年I月 24日申请的日本专利申请2012-012488号作为要求优先权的基础，本申请援引该日本专利申请的全部内容。
权利要求
1.一种操作输入装置，该操作输入装置为具有 线圈； 芯体，通过由于操作输入的作用所述芯体在所述线圈的内部沿所述线圈的轴方向位移，而使所述线圈的电感变化；以及 轭，该轭被配置在所述线圈的下端面侧， 并且输出基于所述芯体的位移量的信号的操作输入装置， 所述操作输入装置的特征在于，所述轭上形成有与所述芯体的下端相对的开口部。
2.根据权利要求I所述的操作输入装置，其特征在于，所述开口部被形成为所述芯体可插入的大小。
3.根据权利要求I或2所述的操作输入装置，其特征在于，所述轭具有在与所述轴方向成直角的方向上互相分离的第I轭部及第2轭部，以形成所述开口部。
4.根据权利要求3所述的操作输入装置，其特征在于，为所述线圈一侧端部的第I线圈端与所述第I轭部电气连接，为所述线圈另一侧端部的第2线圈端与所述第2轭部电气连接。
5.根据权利要求4所述的操作输入装置，其特征在于，所述第I线圈端捆扎在所述第I轭部的第I捆扎端子上，所述第2线圈端捆扎在所述第2轭部的第2捆扎端子上。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的操作输入装置，其特征在于， 具有线圈架，所述线圈架上缠绕有所述线圈， 所述芯体在所述线圈架的筒部内沿所述筒部的轴方向位移。
7.根据权利要求6所述的操作输入装置，其特征在于，所述轭具有所述线圈架实际安装用的焊接端子部。
8.根据权利要求7所述的操作输入装置，其特征在于，所述轭以覆盖所述线圈架的凸缘的下部及侧部的方式弯曲，以形成所述焊接端子部。
9.根据权利要求8所述的操作输入装置，其特征在于，所述轭以覆盖所述凸缘的上部的方式弯曲。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的操作输入装置，其特征在于，固定基板上的点击式弹簧的阶差，形成在所述筒部的所述基板侧的边缘部。
11.根据权利要求I或2所述的操作输入装置，其特征在于，所述芯体是形成在板状轭材料上的突起部。
12.根据权利要求11所述的操作输入装置，其特征在于，所述突起部是切割起出部。
13.根据权利要求12所述的操作输入装置，其特征在于，所述切割起出部的根部，相对于用于形成所述切割起出部的切割孔，位于所述板状轭材料的边缘部侧。
全文摘要
提供一种可提高相对于芯体位移量而变化的电感的直线性的操作输入装置。该操作输入装置为具有线圈2；通过由于操作输入的作用在线圈2的中空部2a内沿线圈2的轴方向位移，而使线圈2的电感变化的芯体3；以及被配置在线圈2的下端面2c侧的轭，并且输出基于所述芯体3的位移量的信号的操作输入装置，该操作输入装置的特征在于，轭具有在相对于轴方向成直角的方向上互相分离的第1轭部11及第2轭部12，以形成与芯体3的下端3a相对的开口部4。
文档编号G06F3/033GK102637084SQ20121002858
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月9日 优先权日2011年2月10日
发明者古河宪一, 山田健介 申请人:三美电机株式会社