CN101419511B - 输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输入装置，其将从核心部向外周呈放射状地突出有多个突起的磁性体配设于滚珠内，并且利用圆筒状的磁铁围绕该滚珠的下方部分，进而使磁力检测元件与滚珠对置地配置于该圆筒状的磁铁内的滚珠下方位置。通过这样的结构，没有与滚筒等滚珠抵接的部件，因此，可防止尘埃侵入该抵接部位，即使在长期使用的情况下，也不会由于尘埃或污垢等而对操作触感造成损失，从而可提供一种通过简单的结构即可实现良好触感下的操作。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及一种用于各种电子设备的操作的输入装置。

背景技术

近年来，随着携带电话与个人计算机等各种电子设备的高性能化与小型化的发展，用于上述电子设备的操作中的输入装置，也提出了通过良好的触感而进行可靠的操作的要求。

图6是现有的输入装置的局部主视图。图6中，绝缘树脂制的滚珠1可旋转地安装于绝缘树脂制的外壳(未图示)，并且一对由绝缘树脂形成的圆柱状的滚筒2A与滚筒2B与滚珠1外周的垂直方向抵接。

并且，环形磁铁3A与环形磁铁3B分别固定于一对滚筒2A与滚筒2B的端部。在环形磁铁3A与环形磁铁3B上分别以规定的角度间距交替磁化S极与N极。

配线基板4的上下表面形成有多个配线图案(未图示)。配线基板4被配置于滚珠1的下方。并且，实装于配线基板4的上表面的霍尔元件等磁力检测元件5A与磁力检测元件5B，相对于分别安装于滚筒2A的环形磁铁3A与安装于滚筒2B的环形磁铁3B，以隔开规定的间隔而对置配置。

这样构成的输入装置使滚珠1的上部突出而安装于携带电话与个人计算机等电子设备的操作部(未图示)。另外，磁力检测元件5A与磁力检测元件5B经由配线图案等与设备的电路(未图示)电连接。

上述的结构中，例如在设备的液晶显示元件等显示部(未图示)显示姓名或曲名等多个菜单与光标(未图示)的状态下，通过手指向左右方向旋转操作滚珠1上部。于是，与其抵接的滚筒2A旋转，与其相伴，安装于滚筒2A的端部的环形磁铁3A也旋转。其结果是，与环形磁铁3A相对的磁力检测元件5A检测出环形磁铁3A的磁变，且从磁力检测元件5A向设备的电路输出规定的脉冲信号。然后，设备的电路根据该脉冲信号检测出滚珠1的旋转方向与旋转角度，而使设备的显示部所显示的菜单上的光标等向例如左右方向移动。

同样，在向与上述的左右方向垂直的前后方向旋转操作滚珠1时，滚筒2B旋转，且环形磁铁3B的磁力变化。然后，与环形磁铁3B相对的磁力检测元件5B检测出环形磁铁3B的磁变，并向设备的电路输出规定的脉冲信号，而使光标等向例如上下方向移动。

另外，在向与上述以外的倾斜方向旋转操作滚珠1时，滚筒2A、滚筒2B均旋转，与其旋转相对应，环形磁铁3A、环形磁铁3B也产生磁变。然后，磁力检测元件5A与磁力检测元件5B检测出这些磁变，并向设备的电路输出两个脉冲信号，而使光标等向例如右上方向或左下方向移动。

这样，通过一边观察设备的显示部，一边向规定的方向旋转操作滚珠1，可使显示部所显示的光标等向规定的方向移动，以进行姓名或曲名等多个菜单的选择。

而且，作为与该申请发明相关的先行技术文献信息而言，已知例如特开2007—26026号公报。

然而，在上述现有的输入装置中，通过旋转操作滚珠1，而使与其抵接于垂直方向的一对滚筒2A与滚筒2B旋转，因此，在长期使用之中，尘埃与污垢等会附着于滚珠1。并且，当这些尘埃与污垢积存于滚珠1与滚筒2A或滚筒2B的抵接部时，会使滚珠1的旋转操作产生拖拉感与摩擦感，而有可能无法获得良好的操作触感。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种通过简单的结构即可获得良好的操作触感的输入装置。

本发明所涉及的输入装置中，将从核心部向外周呈放射状地突出有多个突起部的磁性体配设于滚珠内，并利用圆筒状的磁铁围绕该滚珠的一部分，进而使磁力检测元件与滚珠对置地配置于该圆筒状的磁铁内的滚珠下方位置。该输入装置中没有与滚筒等滚珠抵接的部件，因此，可防止尘埃向该抵接部位的侵入，即便在长期使用的情况下，也难以因尘埃或污垢等而对滚珠旋转形成障碍。由此，不会对操作触感造成损失，而能够通过简单的结构即可实现良好触感下的操作。

附图说明

图1是本发明的实施方式的输入装置的剖面图。

图2是本发明的实施方式的输入装置的局部立体图。

图3A是本发明的实施方式的输入装置的局部主视图。

图3B是本发明的实施方式的输入装置的局部主视图。

图3C是本发明的实施方式的输入装置的局部主视图。

图3D是本发明的实施方式的输入装置的局部主视图。

图4A是表示本发明的实施方式的输入装置的磁力检测元件的检测信号波形的图。

图4B是表示本发明的实施方式的输入装置的另一磁力检测元件的检测信号波形的图。

图5是本发明的实施方式的另一输入装置的局部立体图。

图6是现有的输入装置的局部主视图。

具体实施方式

图1是本发明的实施方式的输入装置的剖面图。图1中，滚珠11由ABS或聚碳酸酯、氨基甲酸酯等绝缘树脂而制成。磁性体12由坡莫镍铁合金(permalloy)或铁、Ni-Fe合金等而制成。并且，在滚珠11内配设有磁性体12，并且从球状的核心部13向外周呈放射状地突出多个圆柱状的突起部14，从而形成磁性体12。

箱状的上外壳15由聚苯乙烯或ABS等绝缘树脂而制成。在上外壳15的核心部与下外壳16的核心部，分别形成有内周向反方向倾斜的开口孔。并且，滚珠11使其上部从上外壳15的上表面突出，以可旋转地安装于这些开口孔内。

在由纸酚(phenol)或参入玻璃的环氧树脂(epoxy)等制成的配线基板17的上下表面形成有多个配线图案(未图示)。另外，在滚珠11下方的配线基板17的上表面载置磁铁18，该磁铁18呈圆筒状，并由铁素体(ferrite)或Nd-Fe-B合金等制成，且其N极向上、S极向下。滚珠11的下方部分被磁铁18包围。而且，磁铁18也可上下相反载置N极与S极。

在磁铁18内的配线基板17的上表面位置，安装有检测水平方向的磁力的GMR元件、检测垂直方向的磁力的霍尔元件等多个磁力检测元件19。这些多个磁力检测元件19与滚珠11隔开规定的间隙而相对配置。

图2是本发明的实施方式的输入装置的局部立体图。在图2中，磁力检测元件19A与磁力检测元件19B，磁力检测元件19C与磁力检测元件19D，分别沿着左右方向、前后方向以规定间隔并排配置。另外，配线基板17的下表面设有钢板等磁轭(yoke)20，且该磁轭20的上表面覆盖有下外壳16。而且，该磁轭20可配置成：例如来自磁铁18的N极的磁力按照滚珠11内的磁性体12、磁轭20的顺序构成返回磁铁18的S极的磁环(magnetic loop)。

这样构成的输入装置使滚珠11的上部突出而安装于携带电话与个人计算机等各种电子设备的操作部(未图示)，并且多个磁力检测元件19经由配线图案等与设备的电路(未图示)电连接。

图3A～图3D是本发明的实施方式的输入装置的局部主视图。如图3A所示，例如在设备的液晶显示元件等显示部(未图示)显示姓名或曲名等多个菜单与光标(未图示)的状态下，当通过手指向右方向旋转操作滚珠11上部时，配设于滚珠11内的磁性体12的突起部14A向磁力检测元件19A靠近。

并且，如图3B所示，在突起部14A最接近磁力检测元件19A的状态下，例如根据最接近磁铁18的突起部14B与突起部14C并经由核心部13、突起部14A，磁力检测元件19A可检测出来自圆筒状的磁铁18的N极的磁力，该磁铁18配置成围绕滚珠11的下方部分。此时，较为理想的是，若利用磁铁18围绕滚珠11的下方部分，不仅使N极易于接近滚珠11配置，而且磁铁18的N极与S极间的距离也自然增大，因此，能够稳定地获得上述磁环。

如图3C所示，如果继续旋转操作滚珠11，突起部14A离开磁力检测元件19A，接着，突起部14B靠近磁力检测元件19A。

进而，如图3D所示，突起部14B最接近于磁力检测元件19A。在这种状态下，例如根据与磁铁18最接近的突起部14A与突起部14D并经由核心部13、突起部14B，磁力检测元件19A可检测出来自磁铁18的N极的磁力。

这样，在通过旋转滚珠11而从图3A的状态变成图3D的状态之前，磁力检测元件19A在突起部14A最接近时检测一次N极的磁力，之后磁力暂时减弱，当突起部14B最接近时，再检测一次N极的磁力。

图4A是表示本发明的实施方式的输入装置的磁力检测元件的检测信号波形的图。图4A中，从磁力检测元件19A向设备的电路输出两个周期量的检测信号L1。

图4B是表示本发明的实施方式的输入装置的另一磁力检测元件的检测信号波形的图。图4B中，与磁力检测元件19A并排配置的磁力检测元件19B也同样地检测出来自磁铁18的N极的磁力。不过，磁力检测元件19B相对于磁力检测元件19A而言，以规定间隔配置于稍微偏离的位置。因而，从磁力检测元件19B输出的检测信号L2相对于从磁力检测元件19B输出的检测信号L2而言，仅存在时间T的偏差，即存在所谓“相位差”。

而且，在向与上述相反的左方向旋转操作滚珠11时，与上述相反，检测信号L1相对于检测信号L2仅存在时间T的偏差，即从磁力检测元件19B与磁力检测元件19A输出存在相位差的两个检测信号。

然后，设备的电路基于该存在相位差的两个检测信号，检测出检测信号L1与检测信号L2的哪一个首先上升(哪一个首先穿过虚线所示的检测信号的平均值)，而检测出滚珠11的旋转方向。进而，根据上升的检测信号的次数(穿过虚线所示的检测信号的平均值的次数)，而检测出滚珠11的旋转角度。根据所检测出的滚珠11的旋转方向与旋转角度，使设备的显示部所显示的菜单上的光标等向例如右或左方向移动。

接着，在向与上述垂直的前后方向上移动滚珠11时，沿与磁力检测元件19A、19B垂直的前后方向以规定间隔并排配置于配线基板15上表面的磁力检测元件19C与磁力检测元件19D与上述相同，根据多个突起部14而检测出自磁铁18的磁力。并且，输出存在相位差的两个检测信号，使光标等向例如上或下方向移动。

进而，在向与上述之外的倾斜方向旋转操作滚珠11时，从沿左右方向并排的磁力检测元件19A与19B，及沿与左右方向垂直的前后方向并排的磁力检测元件19C与19D，分别向设备的电路里输出存在相位差的两个检测信号，以使光标等向例如右上方向或左下方向移动。

这样，通过一边观察设备的显示部，一边向规定的方向旋转操作滚珠11，可使显示部所显示的光标等向规定的方向移动，以进行姓名或曲名等多个菜单的选择。在本发明的输入装置中，从核心部13向外周呈放射状地突出有多个突起部14的磁性体12配设于滚珠11内。并且，与该滚珠11隔开规定的间隙而对置配置的多个磁力检测元件19，经由磁性体12检测出圆筒状的磁铁18的磁力，从而检测出滚珠11的旋转方向与旋转角度。

即，滚珠11可旋转地安装于上外壳15与下外壳16的开口孔内，另外没有与滚筒等滚珠11抵接的部件。因而，也能够防止尘埃等的侵入等，例如在长期使用中，即使灰尘与污垢附着于滚珠11而从滚珠11与开口孔的间隙侵入输入装置内，也仅仅是附着于下外壳16与配线基板17的上表面，由此，不会对滚珠旋转形成障碍，从而不会对滚珠11的旋转操作的触感造成损失。而且，只要滚珠11旋转，即可实现上述操作状态的检测。

进而，通过主要结构部件为配设有磁性体12的滚珠11、围绕该滚珠11配置的磁铁18及多个磁力检测元件19的这种简单结构即能够形成输入装置。另外，即使在长期使用的情况下，也能够获得无拖拉感与摩擦感、平滑且良好的操作触感。

而且，配设于滚珠11内的磁性体12传导如上所述的磁铁18的磁力，但其本身并不带有磁力。因而，例如在户外使用时，铁矿砂等不会附着于滚珠11。另外，即使在本发明的输入装置的附近放置磁卡等，也不会对其形成影响。

图5是本发明的实施方式的另一输入装置的局部立体图。上述实施方式所涉及的输入装置中，在滚珠11的左右方向及前后方向上，分别并排配置有磁力检测元件19A与19B及磁力检测元件19C与19D。然而，在图5中，也可如下构成：扩大各自的磁力检测元件19A～19D的间隔，并分别沿左右方向远离配置磁力检测元件19A与19B，沿前后方向远离配置磁力检测元件19C与19D。

根据如上所述的实施方式，通过如下结构，即将从核心部13向外周呈放射状突出有多个突起部14的磁性体12配设于滚珠11内，并且利用圆筒状的磁铁18围绕该滚珠11的下方部分，进而使磁力检测元件19与滚珠11对置地配置于该圆筒状的磁铁18内的滚珠11的下方位置，由此，所述输入装置没有与滚筒等滚珠抵接的部件，因此，即便在长期使用的情况下，也不会因尘埃或污垢等而对操作感触等造成损失，从而能够获得通过简单的结构即可实现良好的触感下的操作的输入装置。

需要说明的是，以上对从球状的核心部13向外周呈放射状地突出多个圆柱状的突起部14而构成配设于滚珠11内的磁性体12进行了说明。不过，只要是核心部呈中空的结构、或者使多个突起部14向滚珠11的中心方向延伸并利用中心部连结的结构等连结多个突起部14的结构而取代核心部13，即使核心部构成各种各样的形状，也可实现本发明的实施。

进而，对磁性体12的多个突起部14作为圆柱状的结构进行了说明，不过即便使用的是四边柱、多边柱或者圆锥状与棱锥状的结构，也可实现本发明的实施。

而且，以上对利用圆筒状的磁铁围绕滚珠的下方部分的结构进行了说明。只要采用该结构，易于配设各种部件尤为理想，但如果构成了上述的磁环，则利用圆筒状的磁铁围绕的滚珠位置并不局限于下方部分。

本发明的输入装置具有通过简单结构即可实现良好的操作触感的有利效果，其主要有利于作为各种电子设备的操作使用。

Claims (2)

1.一种输入装置，其特征在于，具备：

滚珠，其可旋转地安装于外壳；

磁性体，其配设于所述滚珠内；

圆筒状的磁铁，其以围绕所述滚珠的下方部分的方式配置；

多个磁力检测元件，其与所述滚珠的下方部分隔开规定的间隙而对置配置；

配线基板，其在上表面配置有所述圆筒状的磁铁和所述多个磁力检测元件；

磁轭，其设置于所述配线基板的下表面，

其中，所述磁性体使多个突起部从核心部向外周呈放射状地突出形成，

构成从所述圆筒状的磁铁通过所述磁性体和所述磁轭而返回所述圆筒状的磁铁的磁环。

2.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述多个磁力检测元件以规定间隔并排配置。

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