專利名稱：位置輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于個(gè)人計(jì)算機(jī)文字處理器及家庭用游戲機(jī)等的指向裝置(Pointingdevice)之類的位置輸入裝置及應(yīng)用該裝置的輸入裝置。
以使用于

圖17(a)-(c)的應(yīng)變傳感器的指向裝置來說明已有技術(shù)。如該圖，23為棒，24a、24b、25a、25b為貼于棒23的4個(gè)面上的應(yīng)變傳感器。
4個(gè)應(yīng)變傳感器24a、24b、25a、25b如圖17(c)所示，X軸方向的應(yīng)變傳感器24a、24b和Y軸方向的應(yīng)變傳感器25a、25b分別串聯(lián)連接。
下面對(duì)該指向裝置的動(dòng)作作說明，當(dāng)加于棒23的力使棒23在X軸、Y軸方向發(fā)生應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變傳感器24a、24b、25a、25b由于該應(yīng)變電阻值發(fā)生變化，通過測定電壓Vx、Vy，所加力的方向可以用X軸、Y軸的變化量的合成檢測出，該力的大小可以用X軸、Y軸變化量的絕對(duì)值檢測出。
但是作為上述已有技術(shù)的構(gòu)成，由于應(yīng)用應(yīng)變傳感器而價(jià)格高，且存在不能給出與實(shí)際操作感覺等的操作觸覺和不能小型化等問題。
本發(fā)明的目的在于為了解決上述已有技術(shù)存在的問題，提供了一種能檢測力的方向及大小、成本低、操作性能良好的小型的位置輸入裝置。
本發(fā)明為了解決上述問題，其位置輸入裝置的構(gòu)成包含在上下薄片的各對(duì)置面上，一薄片在4個(gè)方向上配置有4個(gè)獨(dú)立電極及由該電極引出的引出線;在另一薄片上配置有與4個(gè)電極全部相對(duì)置的一個(gè)共用電極和由該共用電極引出的引出線;配置在上下薄片上的電極與共用電極之間的其電阻值根據(jù)電極與共用電極間的厚度方向的壓力而變化的壓敏元件;配置在上下薄片的上方，且在4個(gè)方向設(shè)有用于按押位于上下薄片相對(duì)置的面上的各壓敏元件的凸出部的加壓板;配置于該加壓板上面，在受力方向按押加壓板的操縱桿。
因此，按本發(fā)明的上述構(gòu)成，加于操縱桿的力通過加壓板的凸出部加在4個(gè)方向的壓敏元件上，并從電極與共通電極的引出線讀取壓敏元件的變化的電阻值，由于在上下薄片之間夾放壓敏元件，物件薄且制造方便，所以具有生產(chǎn)成本低的效果。
下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖1為本發(fā)明的位置輸入裝置的一實(shí)施例的分解透視圖;
圖2為上述裝置中作為主要部件的加壓板的底面透視圖;
圖3(a)為上述裝置的平面圖;
圖3(b)為上述裝置的側(cè)剖面圖;
圖4為上述裝置的等效電路圖;
圖5為上述裝置中的壓敏橡膠的壓力與電阻值的關(guān)系特性圖;
圖6表示將通過上述裝置中的A/D變換器所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換成操縱桿的操縱力所用的表格;
圖7表示上述裝置中壓敏橡膠在厚度方向的電阻值隨厚度方向的力而變化以及所對(duì)應(yīng)的A/D變換的電壓變化的特性圖;
圖8表示說明上述裝置的動(dòng)作的透視圖;
圖9(a)說明上述裝置的動(dòng)作的平面圖;
圖9(b)說明上述裝置的動(dòng)作的側(cè)面圖;
圖10(a)表示說明上述裝置的另一實(shí)施例的動(dòng)作的平面圖;
圖10(b)說明上述另一實(shí)施例的動(dòng)作的側(cè)視圖;
圖11為上述另一實(shí)施例的側(cè)面的剖面圖;
圖12為作為同一裝置的主要部件的壓敏橡膠的另一實(shí)施例的透視圖;
圖13(a)為由裝上了本發(fā)明的位置輸入裝置的多個(gè)鍵組成的輸入裝置的正視圖;
圖13(b)為上述輸入裝置的側(cè)視圖;
圖14表示作為上述裝置的主要部件的配有共用電極的薄片與配有獨(dú)立電極的薄片的相互關(guān)系的其它實(shí)施例的透視圖;
圖15表示作為上述裝置的主要部件的配有共用電極的薄片與配有獨(dú)立電極的薄片的相互關(guān)系的其它實(shí)施例的透視圖;
圖16表示作為上述裝置的主要部件的配有共用電極的薄片與配有獨(dú)立電極的薄片的相互關(guān)系的其它實(shí)施例的透視圖;
圖17(a)為已有技術(shù)的位置輸入裝置的指向裝置的主要部件的應(yīng)變傳感器的俯視圖;
圖17(b)為圖17(a)的側(cè)視圖;
圖17(c)為圖17(a)的等效電路圖。
圖1-圖9為本發(fā)明的位置輸入裝置的一實(shí)施例的指向裝置的構(gòu)成及其等效電路。
以上各圖中，1-4為配置于4個(gè)方向的4個(gè)獨(dú)立的電極，5-8為分別從上述電極1-4引出的引出線，9是配有電極1-4和引出線5-8的并在中央設(shè)有穴9a的下薄片，10為與上述電極1-4全部對(duì)置的共用電極，11為從該共用電極10引出的引出線，12為配有共用電極10和從共用電極10引出的引出線11的并在其中央設(shè)有穴12a的上薄片，13a-13d為4個(gè)壓敏橡膠，它們構(gòu)成壓敏元件，這些壓敏元件設(shè)置于電極1-4與共用電極10之間，其電阻值因厚度方向的壓力變化而變化，由上述上薄片12與下薄片9及壓敏橡膠13a-13d構(gòu)成觸點(diǎn)部。
又，14為設(shè)有從上薄片12施壓于上述各壓敏橡膠13a-13d的球面狀的凸部14a的加壓板，15為配置于該加壓板14上面的并在受力方向按壓加壓板14和可搖動(dòng)支承的操縱桿。該實(shí)施例是通過如下方式構(gòu)成的，即在形成上述加壓板14的上述凸部14a的反面，兩處設(shè)有兼有旋轉(zhuǎn)止動(dòng)及連接定位作用的突起部14b，操縱桿15的操縱部從開口部一側(cè)插入上殼體16的軸孔16a，將上述加壓板14的突起部14b插入上殼體16的加壓板定位用的穴16b中，從操縱桿15的插入方向覆蓋操縱桿15，將位于上述觸點(diǎn)部的中央的穴12a與設(shè)于上述加壓板14的球面狀的凸部14a的中心處的軸14c相配合，將下殼體17的軸孔17a與加壓板14的軸14c相配合，并將下殼體17用固定螺釘18由螺釘孔17b固定于上殼體16的開口部上。
又，13a-13d的壓敏元件可用壓敏導(dǎo)電油墨(亻冫ク)印刷于1-4的電極上，同樣也可印刷于共用電極10上。
按照上述構(gòu)成，如圖4所示等效電路，通過測定引出線11與引出線5-8之間的電阻就能測定各個(gè)壓敏橡膠的電阻值的變化。
圖5為表示各個(gè)壓敏橡膠13的厚度方向的電阻值隨著加于厚度方向的壓力的變化而變化的特性圖。壓敏橡膠13a-13d的厚度方向的電阻值當(dāng)加壓200g時(shí)為10kΩ或加壓400g時(shí)為5.9kΩ，則由測定壓敏橡膠13a-13d的電阻值便可知道加壓大小。也就是說通過測定電阻值便可識(shí)別所加壓力。
且，按照?qǐng)D4，本發(fā)明的位置輸入裝置具有一片微計(jì)算機(jī)，其內(nèi)有A/D變換器，對(duì)A/D變換器獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理的程序?qū)懭氪尜A器(ROM)中。該微計(jì)算機(jī)，如圖6所示，具有將A/D變換器所獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換為由操縱桿操縱的力或?qū)?yīng)于該力的移動(dòng)速度的表格。
又，圖7是表示壓敏橡膠13的厚度方向的電阻值隨其厚度方向的力而變化，從而使A/D變換的電壓發(fā)生變化的狀態(tài)特性圖。由A/D變換可獲得如圖7所示的A/D變換值。用圖6所示的表格，將該值變換為力，這樣就能確知壓力大小。
下面，用圖8說明上述實(shí)施例的指向裝置的動(dòng)作過程，用力F按壓操縱桿15，則在加壓板14的4個(gè)地方的凸部上產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于按壓位置的力Fa-Fd。尤其是，因?yàn)閴好粝鹉z13a、13b上加有向下的力，所以如圖5所示電阻值減少。
總之，通過對(duì)4個(gè)壓敏橡膠13a-13d的電阻值的測定，就能確定在哪個(gè)方向中加多大力即力的“方向”和“大小”。
又，如圖9(b)所示，操縱桿15與加壓板14作為不同的部件，將力F加于操縱桿15進(jìn)行操作時(shí)，操縱桿產(chǎn)生傾角θ，則操縱桿15在加壓板14上滑動(dòng)，加壓板14的凸部14a、14b加壓于正下方的壓敏橡膠13，所以不發(fā)生位置偏移，同時(shí)形成適當(dāng)?shù)牟僮髁Α?br> 又，如圖10(a)、10(b)，為一種整體形狀小的且通過操縱桿15的傾斜將適當(dāng)?shù)牟僮髁佑趬好粝鹉z時(shí)的情形，操縱桿15與加壓板14形成一體，這樣能減少部件數(shù)。
圖11，在壓敏橡膠13a-13d、薄片9和12之間設(shè)有隔墊21，用以設(shè)定開始按壓壓敏橡膠13a-13d之前有多少無效的移動(dòng)量，以防止稍微觸及操縱桿15后產(chǎn)生的誤動(dòng)作。
又，由圖12可知，壓敏橡膠13a-13d在厚度方向可獲得電阻變化，利用其平面方向的電阻極大可以不考慮的特點(diǎn)，各個(gè)壓敏元件不必切離，用22所示的連接部分將各壓敏元件連成一個(gè)部件，組合工序只有1/4。
又，下側(cè)的薄片9可置換為作為剛體的印刷線路板。
又，圖13(a)、(b)為它的其它實(shí)施例，象個(gè)人計(jì)算機(jī)的鍵盤等有多個(gè)輸入鍵的輸入裝置中配置有本發(fā)明的位置輸入裝置，將操縱桿15的高度設(shè)置得與周圍鄰接的輸入鍵同樣高或高出若干使操作者用指腹可極簡單地進(jìn)行操作。
另外，圖14-圖16為本發(fā)明的位置輸入裝置的一實(shí)施例的指向裝置的其它實(shí)施例。圖14中在加壓板14上設(shè)有凸部14d，將該凸部14d嵌入主體外殼(未圖示)的導(dǎo)槽19中組裝，這樣就容易確定設(shè)于加壓板14上的凸部14d與壓敏橡膠13a-13d的位置。
圖15、圖16具有與圖14相同的目的，圖15分別在主體外殼(未圖示)與加壓板14上設(shè)有標(biāo)記20，圖16將主體外殼(未圖示)的內(nèi)側(cè)作為加壓板14的導(dǎo)槽，以此將壓敏橡膠13a-13d與加壓板14對(duì)齊裝配。
本發(fā)明的位置輸入裝置，由上述實(shí)施例可知，它包含在4個(gè)方向配置有各自獨(dú)立的電極的薄片，設(shè)有與上述獨(dú)立電極相對(duì)置的共用電極的另一薄片，在上述獨(dú)立電極與共用電極間分別設(shè)有壓敏元件，在通過上述獨(dú)立電極或共用電極按壓上述各壓敏元件的位置上設(shè)有凸部的加壓板，操縱該加壓板的操縱桿，由于上述裝置是在上下薄片間夾入壓敏元件，所以造型薄且容易制造，具有生產(chǎn)成本低的效果。
權(quán)利要求
1.一種位置輸入裝置，其特征在于，它包含在4個(gè)方向配置有各自獨(dú)立的電極的薄片；設(shè)有與這些獨(dú)立電極相對(duì)置的共用電極的另一薄片；在上述獨(dú)立電極與共用電極間分別設(shè)有壓敏元件；在通過上述獨(dú)立電極或共用電極按壓上述各壓敏元件的位置上設(shè)有凸部的加壓板；操縱該加壓板的操縱桿。
2.如權(quán)利要求1所述的位置輸入裝置，其特征在于，所述加壓板在不加壓側(cè)用印刷線路板取代薄片。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述加壓板與所述操縱桿構(gòu)成一體。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其特征在于，在壓敏元件間設(shè)有隔墊在通常情況下不按壓壓敏元件。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述裝置，其特征在于，用壓敏橡膠作為壓力感應(yīng)元件。
6.如權(quán)利要求1、2、3或4所述裝置，其特征在于，用壓敏橡膠作為壓敏元件，同時(shí)使各壓敏元件與其間的連接部分形成一體。
7.如權(quán)利要求1至5所述的裝置，其特征在于，所述獨(dú)立電極連接于A/D變換器，寫入了用于處理由上述A/D變換器獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的程序的存貯器，所述存貯器與運(yùn)算單元相連，所述存貯器具有一表格，該表格用來將由A/D變換器獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換為操縱桿操縱的力或變換為對(duì)應(yīng)于操縱桿操縱的力的移動(dòng)速度。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述裝置，其特征在于，所述裝置可進(jìn)一步包含多個(gè)輸入鍵，和與這些鍵鄰接并具有其高度設(shè)定得與這些鍵相同或稍高些的操縱桿。
全文摘要
一種用于個(gè)人計(jì)算機(jī)等的位置輸入裝置。它包含在4個(gè)方向配置有各自獨(dú)立的電極的薄片，設(shè)有與上述獨(dú)立電極相對(duì)置的共用電極的另一薄片，在獨(dú)立電極與共用電極間分別設(shè)有壓敏元件。在通過上述獨(dú)立電極或共用電極按壓各壓敏元件的位置上設(shè)有凸部的加壓板，操縱加壓板的操縱桿。由于上述裝置是在上下薄片間夾入壓敏元件，所以具有造型薄、易制造、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F3/041GK1095836SQ9410171
公開日1994年11月30日 申請(qǐng)日期1994年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月25日
發(fā)明者岡田?？? 矢野正, 西小野博昭, 玉直孝 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社