多方向操作开关和使用它的多方向输入装置 【技术领域】
本发明涉及在移动电话、信息终端仪器和遥控器等电子仪器中，在输入操作中所使用的多方向操作开关和使用它的多方向输入装置。背景技术
下面，使用图15～图17，就以往的多方向操作开关加以说明。
图15是以往的多方向操作开关的正面剖视图。绝缘树脂制的箱形箱体1上表面的开口部由金属薄板制的盖子2覆盖。如图16的分解立体图所示，在箱体1的底面部，通过插入成形，固定了离开中心配置为左右前后等距离的4个周边固定接点3～6。在各周边固定接点3～6的上部，通过暗榫1A分别对峙配置了接触公共接点7而固定的公共可动接点体8的弹性接片9～12。在盖子2的内表面弹性接触了，通过沿着箱体1的侧壁部内周配置的压缩盘簧13而被压上上方地支撑体14的四边形的上端部14A。在支撑体14的中央的凹部14B中保持着球状旋转体15。旋转体15中，半球状的下端部外周的凸缘部15A放在支撑体14的中央的凹部14B的底面上，球面部15B嵌入盖子2中央的球面的圆形孔2A中。凸缘部15A通过中央凹部14B限制了向旋转体15的圆周方向的旋转。旋转体15的中央下端的小球状部15C与箱体1的底面中央接触，能向任意方向倾斜地支撑着旋转体15。在从球面部15B的中央向上方伸出的棒状操作轴16的顶端部16A安装有操作用按钮17。在支撑体14的外周部下表面，设置有与公共可动接点体8的各弹性接片9～12分别对应的按压部18A～18D(18C、18D未图示)。
下面，说明该多方向操作开关的动作。首先，在操作轴16位于垂直中立位置的图15所示的状态下，开关的任意接点间都是OFF。
而且，如果在图17的正面剖视图中，在箭头A的方向，按压安装在操作轴16的上方顶端部16A上的按钮17的左上表面，则操作轴16倾斜，并且旋转体15一边接触盖子2的球面的圆形孔2A，一边向左旋转。伴随着此，旋转体15下表面的凸缘部15A的左侧端部把支撑体14的凹部14B的底面按向下方。据此，把与被按压的面相反一侧的四边形的右边的上端部14A作为支点，支撑体14向左倾斜。这样，支撑体14把与按压部18A对应的弹性接片9压向下方，与周边固定接点3接触，使公共可动接点体8和周边固定接点3之间导通，开关通过端子7A、3A发出作为周边开关的信号。
这时，支撑体14的外周部14A的左侧部分一边把压缩盘簧13向下方压缩，一边离开盖子2的内表面。
然后，如果解除作用于按钮17上的力，则通过压缩盘簧13的复原力，把支撑体14和旋转体15向原来的图15的中立位置压回。并且，弹性接片9通过弹性复原力，离开周边固定接点3，回到原来图15的状态，开关接点间也回到断开状态。
同样，通过把按压安装在操作轴16上的按钮17的上表面的位置改变为右、前、后，通过与该方向对应的外部导出用端子4A～6A，开关输出信号。
可是，近年，要求各种电子仪器的小型和薄型化，所述以往的多方向操作开关，在构造上，高度尺寸大，并且对于各操作方向，只能输出一个信号，所以对于各操作方向，只能输出一个信号。发明内容
多方向操作开关具有：配置为同心状，分别具有导出部的多个环状导电层；与所述多个环状导电层隔开给定间隔而对峙的挠性绝缘薄板；设置在所述绝缘薄板的第一面上，与所述多个环状导电层对峙的，至少包含3个导出部的环状的电阻层；包含配置在所述绝缘薄板的第二面的上方的、与所述多个环状导电层的上方对应而分别设置的多个按压部，并且当向着所述绝缘薄板按压时，所述多个按压部按压所述绝缘薄板，使所述电阻层和所述多个环状导电层依次接触的操作构件。
该多方向操作开关是小尺寸，并且能容易使操作方向增多，在各操作方向中，能输出多个信号。附图说明
下面简要说明附图。
图1是使用本发明实施例1的多方向操作开关的电子仪器的多方向输入装置的正面剖视图。
图2是实施例1的多方向操作开关的分解立体图。
图3是实施例1的多方向输入装置中的开关接点部分的概念图。
图4A是实施例1的多方向操作开关的驱动体的侧剖视图。
图4B是实施例1的多方向操作开关的驱动体的仰视图。
图5是实施例1的多方向输入装置的正面剖视图。
图6是说明实施例1的多方向输入装置中的识别方法的概念图。
图7是实施例1的多方向输入装置的正面剖视图。
图8是说明实施例1的多方向输入装置中的识别方法的概念图。
图9A是实施例1的多方向输入装置的多方向操作开关的其他驱动体的主视图。
图9B是实施例1的其他驱动体的仰视图。
图10是实施例1的多方向输入装置的其他多方向操作开关的正面剖视图。
图11A和图11B是实施例1的其他多方向操作开关的正面剖视图。
图12是使用本发明实施例2的多方向操作开关的电子仪器的正面剖视图。
图13A和图13B是实施例2的多方向输入装置的多方向操作开关的正面剖视图。
图14是实施例2的多方向输入装置的正面剖视图。
图15是以往的多方向操作开关的正面剖视图。
图16是以往的多方向操作开关的开关接点部分的分解立体图。
图17是以往的多方向操作开关的正面剖视图。具体实施方式(实施例1)
图1是安装了本发明实施例1的多方向操作开关的电子仪器的正面剖视图，图2是多方向操作开关的分解立体图，图3是实施例1的多方向输入装置中的开关接点部分的概念图。
在作为电子仪器的布线衬底的绝缘衬底21的上表面上，电独立地把良导电体的两个环状导电层22A、22B配置为同心状。如图3所示，环状导电层22A、22B分别具有导出部23A、23B。这样，通过在安装了多方向操作开关的电子仪器的布线衬底上配置2个环状导电层22A、22B，对于电子仪器，作为整体的构成构件数少，小型、小尺寸，并且廉价。
在绝缘衬底21上，隔着垫片24配置了由挠性绝缘薄板构成的电阻薄板25。在与环状导电层22A、22B隔开给定间隔对峙的对置面上，在电阻薄板25上设置了同样电阻率的环状电阻层26。电阻层26，在几乎等角度间隔上具有3个导出部27A、27B、27C。
如图3所示，环状导电层22A、22B的导出部23A、23B和电阻层26的3个导出部27A、27B、27C，通过各自的布线部，连接着安装在该电子仪器上的微型计算机(microcomputer)30。
图4A是由具有弹性的硬质树脂形成的驱动体28的侧剖视图，图4B是驱动体28的俯视图。图4A表示沿图4B的4A-4A线剖开的驱动体28的截面。通过隔着垫片24和电阻薄板25，把中央固定部28A下表面的两个支柱28B压入绝缘衬底21的孔21A中，从而把驱动体28安装、固定在与电阻薄板25的电阻层26相反一侧的面上。在从中央固定部28A伸出的弹性臂28C上，支撑着具有与环状导电层22A、22B对应的直径的两个硬质环29A、29B，使其可分别独立地在上下方向弹性位移。
硬质环29A、29B在通常状态下，内侧的环29A接近电阻薄板25，在比环29A稍微远离电阻薄板25的状态下，保持着外侧的环29B。
驱动体28的硬质环29A、29B和环状导电层22A、22B都配置在绝缘衬底21上，所以能以高精度对硬质不29A和环状导电层22A定位，能以高精度对硬质环29B和环状导电层22B定位。
在驱动体28的上部，把在覆盖驱动体28的大小的硬质操作板31的下表面固定了由具有弹性的树脂或橡胶类的材料构成的弹性按压体32的操作盘33配置为水平状态。硬质操作板31的中央圆板部31A与弹性按压体32中央的薄壁部32A一起安放在驱动体28的中央固定部28A上，使弹性按压体32的下表面与驱动体28的硬质环29A、29B的上部接触。
这样，在实施例1的多方向操作开关中，组合了硬质操作板31、弹性按压体32和驱动体28，构成操作构件。弹性按压体32的周围覆盖电阻薄板25的上表面。
下面，说明安装了采用以上结构的多方向操作开关的电子仪器的动作。
如果向在图5的按压操作多方向操作开关的操作盘33时的正面剖视图中所示的箭头B的方向，按压操作多方向操作开关的操作盘33的上表面的给定位置，则操作盘33将以硬质操作板31的中央圆板部31A下部外周的角部作为支点倾斜。伴随着此，中央圆板部31A下方的弹性按压体32，把驱动体28的内侧的硬质环29A的按压位置下方部分，按压在电阻薄板25的上表面上，使电阻薄板25的该位置局部向下方弯曲。由此，该下表面的电阻层26的一点，接触作为接触点34而相对的内侧的环状导电层22A，电阻层26的导出部27A～27C和内侧的环状导电层22A的导出部23A之间导通。
须指出的是，相对的电阻层26和外侧的环状导电层22B不接触。
图6是说明识别该状态下的、按压操作操作盘33的角度的方法的概念图。首先，作为第一识别条件，微型计算机30使电阻层26的导出部27B为接地(0V)，并且在导出部27A上外加直流电压(例如5V)。微型计算机30在使导出部27C为开路状态时，读取输出到环状导电层22A的导出部23A的电压(例如0.5V)。微型计算机30通过把该电压与对应于接触位置的预先存储的电压对照、运算，取得接触点34的位置是导出部27B和27C之间的点34A还是导出部27A和导出部27B中间的点34B的所谓的第一数据。
接着，作为第二识别条件，微型计算机30使电阻层26的导出部27C为接地(0V)，在导出部27B外加直流电压(例如5V)，当导出部27A为开路状态时，读取输出到环状导电层22A的导出部23A的电压。微型计算机30通过把该电压与对应于接触位置的预先存储的电压对照、运算，取得接触点34的位置是导出部27B和27C中间的点34A还是靠近导出部27A的点34C的所谓的第二数据。
然后，微型计算机30比较第一数据和第二数据，把一致的点34A识别为按压操作的角度，输出表示该角度的信号，通过设置在绝缘衬底21和电阻薄板25上的布线部(未图示)，向电子仪器的电路传输。
这样，在2次的电压测定中，微型计算机30能决定、识别按压操作的角度。
图7是从图5所示的状态更强地按压操作操作盘33的上表面时的开关的正面剖视图。操作盘33将把中央圆板部31A下部外周的角部作为支点进一步倾斜，下面的弹性按压体32中，按压着驱动体28的内侧的硬质环29A的部分产生弹性变形，外侧的硬质环29B的按压位置下方的部分也按压在电阻薄板25的上表面上。由此，电阻薄板25的更宽的有关部分局部向下方弯曲，其下面的电阻层26的一点，与在接触点35相对的外侧环状导电层22B接触，电阻层26的导出部27A～27C和外侧的环状导电层22B的导出部23B之间也导通。
图8是说明在该操作状态下，作用在操作盘33的上表面上的按压负载的识别方法的概念图。如果用与图6的说明同样的条件在电阻层26的导出部27A～27C上外加直流电压，则与从内侧的环状导电层22A的导出部23A输出的电压几乎相同的电压，也从外侧的环状导电层22B的导出部23B输出。
因此，微型计算机30在只从内侧的环状导电层22A的导出部23A具有输出时，能识别为作用于操作盘33的上表面上的按压负载小，当从外侧的环状导电层22B的导出部23B也有输出时，能识别为外加在操作盘33的上表面上的按压负载大。
在以上的说明中，描述了外加在操作盘33的上表面上的按压负载的大小是2阶段的情形，但是，通过增加与电阻层26相对的环状导电层的数量和与它对应的驱动体的硬质环的数量，微型计算机30同样能识别更多阶段的按压负载的大小。
然后，如果除掉作用于操作盘33上表面上的按压力，操作盘33通过弹性按压体32和驱动体28的弹性复原力，回到原来的水平状态，电阻薄板25也通过自身的弹性复原力，回到原来的状态。据此，电阻层26离开环状导电层22A、22B，多方向操作开关回到原来的通常状态。
这样，根据实施例1，能实现小尺寸、能在多个角度方向输入，并且也根据对各操作方向的按压负载的大小能区分输入，能实现非常多的水平的输入即能实现使用输入水平的分辨能力高的多方向操作开关的多方向输入装置。
须指出的是，图9A是其他形状的驱动体的主视图，图9B是它的仰视图。在支撑在驱动体36的弹性臂36A上的硬质环37A的下表面上设置了8个突出部38A，在硬质环37B的下表面上设置了8个突出部38B。
通过在实施例1的多方向操作开关上安装这样的驱动体36，当在设置了突出部38A、38B的八个方向按压操作操作盘33时，电阻薄板25的电阻层26和环状导电层22A或22B以高精度接触、导通。即在使用实施例1的多方向操作开关的电子仪器中，当操作操作盘33的角度已决定时，通过设置在该角度上的突出部38A、38B，能容易并且以高精度输出所需的角度。
在以上的说明中，在按压操作操作盘33上表面的给定位置时，内侧的硬质环29A把电阻薄板25向下方按压，首先使电阻层26和内侧的环状导电层22A接触。如果更强地按压操作操作盘33的上表面，外侧的硬质环29B就接着使电阻层26和外侧的环状导电层22B接触。而使用图10的其他多方向输入开关的正面剖视图，说明外侧的环状导电层22B和电阻层26先接触的开关。
在图10所示的通常状态中，与图1所示的开关不同，空隙部设置在外侧的硬质环42B上部的弹性按压体40的上表面和硬质操作板31下表面之间，被支撑在弹性臂41A上的外侧硬质环42B伸出到比内侧的硬质环42A更下方。
而且，如图11A所示，在按压操作操作盘39上表面的给定位置时，操作盘39以硬质操作板31的中央圆板部31A的角部作为支点倾斜。然后，被下面的弹性按压体40按压的驱动体41中，外侧硬质环42B的按压位置下方部分按压电阻薄板25的上表面，使对应的部分局部向下方弯曲，使其下表面的电阻层26的一点与相对的外侧的环状导电层22B接触。
如果从该状态更强地按压操作操作盘39的上表面，则如图11B所示，操作盘39进一步倾斜。下面的弹性按压体40中，按压外侧硬质环42B的部分弹性变形，进入上方的空隙部内，同时，内侧的硬质环42A的按压位置下方部分，也按压在电阻薄板25的上面，而将电阻薄板25的宽的该部分局部地向下方弯曲，使下表面的电阻层26的一点与相对的内侧的环状导电层22A接触。
然后，与所述同样，在图11A和图11B所示的状态中，在电阻层26的导出部27A～27C上外加直流电压，能识别按压操作操作盘39的角度和按压负载。
如上所述，实施例1的多方向操作开关通过按压操作操作盘上表面，能从内侧或外侧的任意一方按顺序使下部的电阻层和多个环状导电层接触。
在具有3个以上的环状导电层的开关中，通过改变操作盘的弹性按压体的形状和驱动体的硬质环的伸出尺寸，能以不同的顺序使它们接触。另外，具有1个环状导电层的开关不能输出与按压力对应的信号，但是，能与所述开关同样输入操作角度。
须指出的是，在以上说明中，在环状导电层上分别设置了导出部，但是在环状导电层之间分别连接电阻，只在最内周和最外周的环状导电层上设置导出部，串联环状导电层，也能同样检测角度，取得了布线的省力化效果。
另外，作为操作构件，只要被操作而倾斜，并用设置在其下表面上的按压部按压电阻薄板的对应部分，能使其下方的电阻层和环状导电层接触，就可以是所述的形状以外。(实施例2)
下面，说明本发明实施例2的多方向操作开关。对与实施例1的结构同一结构的部分采用同一符号，省略了详细的说明。
图12是安装了本发明实施例2的多方向操作开关的电子仪器的正面剖视图。该多方向操作开关具有，实施例1的开关和附加在该开关的中央部上并通过按压能独立工作的自力复原型中央开关。
该中央开关的接点部与实施例1的开关同样具有：在作为电子仪器配线基板的绝缘衬底21上配置的2个环状导电层22A、22B的中央部上，设置的外侧接点43A和中央接点43B；和设置在其上部的弹性金属薄板制的圆顶形状的可动接点44。在该接点部，可动接点44的外周下端部安放在外侧接点43A上，中央的圆顶部44A下表面与中央接点43B隔开给定间隔对峙。挠性绝缘薄板45覆盖可动接点44的圆顶部44A上表面的顶点部。挠性绝缘薄板45通过安装和固定的两个支柱28B把驱动体28固定在绝缘衬底21上。
与实施例1同样，在实施例2的开关中，通过在电子仪器的布线衬底即绝缘衬底21上，与环状导电层22A、22B一起配置中央开关的接点部43A、43B，电子仪器作为整体的构成构件数少，小型、小尺寸，并且廉价。
作为中央开关的操作部，在具有去掉实施例1的操作盘33的中央圆板部31A这样形状的环状操作盘46中，在环状的硬质操作板47的中央部配置了硬质树脂制的按钮48。固定在按钮48的下表面上的按压突部49，通过挠性绝缘薄板，与可动接点44的圆顶部44A上部接触。
须指出的是，按压突部49用与固定在环状的硬质操作板47的下表面上的弹性按压体50具有同样弹性的树脂或橡胶类绝缘材料，与连接环状操作盘46和按钮48的、具有挠性的连结部51一同，与弹性按压体50一体形成。据此，能以稳定的尺寸和位置关系廉价地制造环状操作盘46和按钮48构成的操作部，使接点部的防尘性提高。
在绝缘衬底21上的与环状导电层22A、22B相对的面上具有电阻层26而配置的电阻薄板25和由驱动体28的弹性臂28C支撑的两个硬质环29A、29B等，其他部分的结构与图1～图4B所示的实施例1的开关相同。
下面，使用图13A和图13B的正面剖视图，说明采用了以上结构的实施例2的多方向操作开关的动作。
首先，如图13A所示，如果如箭头C所示按压多方向操作开关的环状操作盘46上表面，则环状操作盘46以硬质操作板47内周的下方伸出部47A为中心倾斜。然后，被环状操作盘46的下面的弹性按压体50按压的驱动体28的内侧硬质环29A的下方部分使电阻薄板25的对应部分向下方弯曲，使电阻层26与内侧的环状导电层22A接触。
接着，如图13B所示，如果更强地按压环状操作盘46上表面，则环状操作盘46进一步以下方伸出部47A为中心倾斜。这样，与实施例1同样，操作盘46下的弹性按压体50一边弹性变形，外侧的硬质环29B的下方部分一边使电阻薄板25的电阻层26与外侧的环状导电层22B接触。这与所述实施例1时同样。
而且，与实施例1同样，在图13A、图13B所示的状态下，识别了按压操作环状操作盘46上表面的角度和按压负载。
然后，如果去掉作用于环状操作盘46上表面上的按压力，通过弹性按压体50和电阻薄板25等的弹性复原力，多方向操作开关回到原来的通常状态。
须指出的是，当通过环状操作盘46上表面的按压，环状操作盘46倾斜时，用连结部51与环状操作盘46相连的按钮48向上方运动，从可动接点44的圆顶部44A上部离开。可是，固定在绝缘衬底21上的挠性绝缘薄板45覆盖圆顶部44A上表面的顶点部，所以可动接点44不离开给定位置。
接着，如图14中箭头D所示，如果向下方按压中央开关的按钮48，则其下面的按压突部49一边使连结部5 1和挠性绝缘薄板45弯曲，一边通过挠性绝缘薄板45，把可动接点44的圆顶部44A的顶点部向下方压。
被按压的可动接点44的圆顶部44A伴随着卡嗒感，弹性颠倒，圆顶部44A的中央部下表面与中央接点43B接触。据此，外侧接点43A和中央接点43B之间导通，由此而生成的信号通过设置在绝缘衬底21上的布线部(未图示)，传输给电子仪器的电路。
然后，如果解除作用于按钮48上的按压力，可动接点44通过自身的弹性复原力恢复到原来的圆顶形状，离开中央接点43B。由此，中央开关的外侧接点43A和中央接点43B之间也回到开路。
这样，根据实施例2，取得了根据按压操作环状操作盘46的角度和按压负载的大小，能实现多水平的输入的与实施例1的开关同样的效果。根据实施例2，得到了使用这样多方向操作开关的多方向输入装置，即通过按压操作按钮48，伴随着卡嗒感，能产生可用于按压环状操作盘46并使之倾斜的输入决定等中的其他信号的小尺寸多方向操作开关。
须指出的是，与实施例1同样，如果操作构件具有被操作而倾斜，用设置在其下表面上的按压部按压电阻薄板的对应部分，能使其下方的电阻层和环状导电层接触的环形状，并且在其中央部，具有用于使中央开关工作的按钮，就可以是所述结构以外的结构。