CN102043558B

CN102043558B - 操作输入装置及其控制方法

Info

Publication number: CN102043558B
Application number: CN201010518962.8A
Authority: CN
Inventors: 古河宪一
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2030-10-21
Also published as: JP4868051B2; JP2011090963A; US9086740B2; US20110096008A1; CN102043558A

Abstract

本发明提供可以通过简单的结构实现检测操作者的力的功能和给予操作者振动的功能的操作输入装置及其控制方法。本发明的操作输入装置，接受操作者的力，所述操作输入装置包含：基部(10)，具有配置感应器(20)的配置面(10a)；变位部件(30)，具有与所述配置面(10a)相对的对向面(30a)和作用所述力的操作面(30b)，通过所述力作用于所述操作面(30b)，使所述对向面(30a)靠近所述配置面(10a)，从而使所述感应器(20)的电感变化；支持部件(50A)、(50B)，可变位地支持所述变位部件(30)；检测单元(160)，通过向所述感应器(20)供应第1脉冲信号，从而检测所述电感的变化；控制单元(170)，通过向所述感应器(20)供应相对于所述第1脉冲信号具有不同相位的第2脉冲信号，从而生成使所述操作面(30b)发生变位的磁场(H)。

Description

操作输入装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及接受操作者的力的操作输入装置及其控制方法，尤其涉及可以向操作者提供振动的操作输入装置及其控制方法。

背景技术

目前，使用电阻膜方式的触摸面板来检测使用者的手指按压时的输入位置和按压力，同时向触摸面板提供振动(例如，日本专利公开2005-275632号公报)的输入装置被众所周知。该输入装置一面通过电压测定电路检测输入位置和按压力，一面通过振动电机等向使用者提供振动。

但是，上述现有技术中，由于检测操作者的力的功能和向操作者提供振动的功能通过各自独立的结构实现，因此输入装置容易变得大型化。并且，提供振动的功能结构较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用简单的结构即可实现检测操作者的力的功能和给予操作者振动的功能的操作输入装置及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明的接受操作者的力的操作输入装置，包含:感应器；具有配置所述感应器的配置面的基部；变位部件，具有与所述配置面相对的对向面和所述力可以作用的操作面，通过所述力作用于所述操作面而使所述对向面靠近所述配置面，从而使所述感应器的电感变化；支持部件，可变位地支持所述变位部件；检测单元，通过向所述感应器供应第1脉冲信号，从而检测所述电感的变化；控制单元，通过向所述感应器供应相对于所述第1脉冲信号具有不同的相位的第2脉冲信号，从而生成使所述操作面变位的磁场。

本发明的操作输入装置的控制方法，该操作输入装置具有与配置有感应器的配置面相对的对向面和操作者的力可以作用的操作面的变位部件，所述力作用于所述操作面，使所述对向面靠近所述配置面，从而使所述感应器的电感变化，所述控制方法包含:检测步骤，通过向所述感应器供应第1脉冲信号，检测所述电感的变化；通过向所述感应器供应相对于所述第1脉冲信号具有不同相位的第2脉冲信号，生成使所述操作面变位的磁场的磁场生成步骤。

根据本发明，可以通过简单的结构实现检测操作者的力的功能和给予操作者振动的功能。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的操作输入装置1的分解图。

图2为操作输入装置1的截面图。

图3为设有复位弹簧51～54的操作输入装置1的分解图。

图4为设有复位弹簧的操作输入装置1的截面图。

图5为示出键30搭载于复位弹簧上的状态的操作输入装置1的立体图。

图6为示出操作者的手指放在键30上的状态的操作输入装置1的截面图。

图7为示出按压键30的中心的状态的操作输入装置1的截面图。

图8为示出按压键30的X(-)方向的位置的状态的操作输入装置1的截面图。

图9为手指放在XY平面的45°方向的位置的操作输入装置1的平面图。

图10为XYZ空间中的力的矢量图。

图11为XY平面中的力的矢量图。

图12为检测电感变化的检测电路例子的模块图。

图13为驱动电路66和接收电路67的模块图。

图14为表示图13的各点上的波形的图。

图15A为用于说明本发明实施方式的操作输入装置的原理的第1侧面图。

图15B为用于说明本发明实施方式的操作输入装置的原理的第2侧面图。

图16为用控制操作输入装置1的控制方法操作操作输入装置1而使其呈图15A、15B中示出的状态时的波形图。

图17为本发明的另一实施例的操作输入装置2的分解图。

图18为键30中设有铁心的图。

图19为表示各构成部件的位置关系的图。

图20为点击弹簧70和复位弹簧51～54的配置图。

图21为操作者的手指放在键30上的状态的操作输入装置2的截面图。

图22为示出按压键30的X(-)方向的位置的状态的操作输入装置2的截面图。

主要符号说明:

1、2为操作输入装置，10为基板，10a为配置面，20、21、22、23为线圈(感应器)，30为键(变位部件)，30a为对向面，30b为操作面，31为中心键，31a为凸缘(帽檐)，40为套，50、50A、50B为支撑部件，51、52、53、54为复位弹簧，60为CPU，61、62为输出端口，63为AD端口，64为地址总线，66为驱动电路，67为接收电路，68为多工器，70为点击弹簧，81、82、83、84为铁心，160为检测部，170为控制部。

本发明的最佳实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。通常，就线圈(绕组)等的感应器的电感L而言，当设定系数为K、导磁率为μ、线圈的匝数为n、截面积为S、磁通路径长为l时，关系式L=Kμn²S/l成立。从该关系式可以清楚地知道，当线圈的匝数和截面积等依赖形状的参数被固定时，可以通过改变周围的导磁率或者磁通路径长来改变电感。本发明的实施方式的操作输入装置利用了这种电感的变化。

本实施方式的操作输入装置接受操作者的力，该力从例如由X、Y、Z轴确定的正交坐标系的Z轴方向输入。Z轴方向是指与Z轴平行的方向。基于随着电感的变化而变化的预定信号，检测操作者的力。

本实施方式的操作输入装置，在感应器中流通能够在感应器周围产生磁场的电流。通过这样产生的磁场，在操作者的力所作用的操作面上产生能让操作者感受到刺激的变位。

图15A、图15B为用于说明本发明的实施方式的操作输入装置的原理的图，是将其结构的一部分以截面图表示的侧面图。图15A为表示没有产生用于让操作者感到操作面30b的变位的磁场的初始状态，图15B为表示产生了用于让操作者感到操作面30b的变位的磁场的状态。本实施方式的操作输入装置包含基板10、感应器20、变位部件30、支持部件50(50A、50B)、检测部160、控制部170。

基板10为具有用于配置感应器20的配置面10a的基部。在此，感应器20由线圈状感应器的截面图来表示。

相对于基板10而言，变位部件30设置在输入操作者的力的一侧，并具有面向配置面10a的对向面30a和能够作用操作者的力的操作面30b。变位部件30通过操作者的力作用于操作面30b而使对向面30a靠近配置面10a，从而使感应器20的电感变化。变位部件30为可以与感应器20形成磁路的部件。例如，变位部件30的一部分或全部由导磁率比空气还高的材料形成。

支持部件50支持变位部件30使其可以变位，使对向面30a和配置面10a之间的间隔可以变化。例如，支持部件50支持变位部件30，使对向面30a和配置面10a之间的间隔弹性地变化。具体来讲，支持部件50可以为弹簧部件，也可以为橡胶部件，也可以为海绵部件，也可以为填充了空气或油的汽缸部件。例如，通过采用弹簧部件，可以谋求轻量化和结构的简单化，通过采用橡胶部件，可以谋求绝缘性。支持部件50还可以是具有粘性的粘性部件。

检测部160是通过向感应器20提供第1脉冲信号，从而检测感应器20的电感变化的检测单元。例如，通过向感应器20提供对应于第1脉冲信号的脉冲电流(第1脉冲电流)，基于在感应器20的两端产生的脉冲电压(第1脉冲电压)，检测出感应器20的电感变化。根据感应器20的电感变化的检测结果，可以计算出操作面30b上的作用点的位置或变位部件30的变位量。

控制部170为通过向感应器20供应与第1脉冲信号具有不同相位的第2脉冲信号，从而产生使操作面30b变位的磁场H的控制单元。在感应器20中流通对应于第2脉冲信号的脉冲电流(第2脉冲电流)，根据此时产生的磁场H，产生将变位部件30吸引到感应器20的吸引力F。根据在感应器20中供应第2脉冲信号而产生的吸引力F大小的变化，使具有操作面30b的变位部件30振动。即，由于第2脉冲信号是振幅暂时地发生变化的信号，因此可以使吸引力F大小有所变化。

操作面30b的变位可以通过变位部件30藉由磁场H发生变位而发生。当由磁场H产生的吸引力F消失或变弱时，根据支持部件50对变位部件30的恢复力(例如弹性力)，变位部件30回到图15A的初始状态的位置。因此，通过控制部170连续地改变由磁场H产生的吸引力F的大小，变位部件30和操作面30b将会发生振动。变位部件30和操作面30b的振动并不限定于两个往复以上的振动，可以为一个往复的振动。

第1脉冲信号和第2脉冲信号可以为矩形波、三角波、锯齿波。

因此，在图15A、图15B中示出的本实施方式的操作输入装置中，只要在共同的感应器20中供应相位互不相同的第1脉冲信号和第2脉冲信号，即可进行力的检测并产生振动。即，不用复杂的结构，通过在感应器20中供应两种脉冲信号这简单的结构，即可实现检测操作者的力的功能和向操作者提供振动的功能这两个功能。并且，用于检测操作者的力的结构和用于向操作者提供振动的结构之间能够共用部件(感应器20)，因此可以谋求小型化和节减成本。

接着，说明本发明的操作输入装置及其控制方法的具体例子。

图1为本发明的第1实施例的操作输入装置1的分解图。图2为操作输入装置1的截面图。

操作输入装置1具有基板10，该基板10具有用于配置多个感应器(图1中，四个线圈21、22、23、24)的配置面。基板10为具有平行于XY平面的配置面的基部。三维直角坐标系中作为基准点的原点O设置在从配置面输入操作者的力的一侧(在图1中，相对于基板10的上侧)离开预定距离的位置。基板10可以为树脂性基板，但为了使其起到轭铁(yoke)的作用，也可以使用将钢板或硅钢板等作为基材的钢板基板。

线圈21～24排列在通过连接离原点O的距离相等的点而形成的假想的圆的圆周方向上。从容易计算操作者的力的矢量的点出发，线圈21～24在圆周方向上最好等间隔地配置。当各个线圈具有相同的特性时，只要相邻的两个线圈的重心之间的距离相等即可。线圈21～24在X(+)、X(-)、Y(+)、Y(-)的四个方向上以同心圆的形状分别间隔90°。在XY平面上，X(-)方向是相对于X(+)方向反向180°的方向，Y(-)方向是相对于Y(+)方向反向180°的方向。相对于原点O而言，线圈21配置在正方向的X轴上，线圈22配置在正方向的Y轴上，线圈23配置在负方向的X轴上，线圈24配置在负方向的Y轴上。

操作输入装置1具有作为变位部件的键30，该键30设置在相对于基板10的输入操作者的力的一侧。板状的键30配置在设置于基板10上的线圈21～24的上侧。键30具有面向配置有线圈21～24的配置面的对向面(在图1中为下侧面)和能够作用操作者的力的操作面(在图1中为上侧面)。键30通过在操作面上作用操作者的力，对向面靠近配置有线圈21～24的配置面，从而使四个线圈21～24中的至少一个线圈的电感变化。由于需要使线圈21～24的电感变化，因此键30需要由导磁率至少比空气高的材料形成。键30的比导磁率最好为1.001以上。键30可以为磁性体。例如，可以为铁或铁素体等。也可以为配合铁素体等粉末的树脂等。

键30由套40支持，可在Z轴方向上移动。套40支持键，使在操作者的力没有作用于操作面的待机状态(初始状态)下的键30的位置作为待机位置，操作者的力作用于操作面时，使键30从待机位置向靠近基板10的方向移动。套40固定在基板10上。

为了使键30的对向面和基板10的配置面之间的间隔弹性地变化，操作输入装置1在对向面和配置面之间的相对方向上具有弹性支持键30的弹性支持部件。作为这种弹性支持部件，如图3、4、5所示，可以为使键30返回到待机位置的复位弹簧51、52、53、54，这些复位弹簧可以设置在线圈21～24外侧的基板10的配置面。复位弹簧51～54为板状的弹性体。

弹性支持部件可以设置在基板10的配置面和键30的对向面之间。弹性支持部件弹性地支持键30，从而在操作者的力作用时也不会使键30与线圈21～24接触。弹性支持部件可以使键30相对于与Z轴正交的XY平面倾斜，且可以使键30在Z轴方向上移动。并且，弹性支持部件可以以键30的对向面朝离开基板10的配置面的方向受力的状态支持键30。

弹性支持部件弹性地支持键30，以使键30在操作者的力没有作用的状态下其操作面与XY平面平行。键30的操作面可以为平坦的面，也可以为相对于XY平面形成为凹状或凸状的面。通过将操作面设计成所期望的形状，可以提高操作者的操作性。并且，键30的操作面可以为圆状、椭圆状或多角形状。

并且，操作输入装置1具有输出部，用于将由线圈21～24的至少一个电感的变化引起的输出信号输出到检测部160(参见图15A、图15B)。该输出部电连接于线圈的端部。输出部设置在每个线圈上，从而对于各线圈均能检测出线圈中产生的电感变化。例如，输出部只要设置有连接于各线圈的一端的配线以及连接于该配线的端子即可。各端子连接于检测部160。

图6、7、8为用于说明操作者对操作输入装置1进行操作时，操作输入装置1的状态的图。图6、7、8中位于右下方的图为表示手指在键30的操作面上的位置的图。

图6表示操作者未施力而将手指搭在键30背面的操作面上的状态。在操作者没有用手指向下按压键30的图6的待机状态下，各线圈21～24的电感并不发生变化。

图7表示按压键30的操作面的中心部的状态。在图7的状态中，通过键30和各线圈21～24之间的距离(图中D1、D2)减小，各线圈21～24的电感增加。距离D1为表示在X轴正方向的X(+)方向侧的Z轴方向的距离，距离D2为表示在X轴负方向的X(-)方向侧的Z轴方向的距离。基于线圈21的电感和线圈23的电感之间的差分，可以检测出键30在X方向的位置上的按压量，基于线圈22的电感和线圈24的电感之间的差分，可以检测出键30在Y方向的位置上的按压量。该按压量可以以模拟值进行检测。在图7的状态下，X方向和Y方向的电感的差分为零，或者因为在预先设定的检测阈值以下，因此为零。但是，因为还同时计算各线圈21～24的电感总和，因此可以检测出键30的操作面的中心部在Z轴方向上被按压。键30的操作面的中心部被按压的状态下的按压量也可以以模拟值进行检测。

图8表示按压键30的X(-)方向侧的状态(D2<D1)。在图8的状态下，基于线圈21的电感和线圈23的电感之间的差分，可以检测出在键30的操作面上的X(-)方向的位置上具有按压的作用点。

按照图9～图12说明相对于原点O的力的输入方向(在XY平面上的输入位置)和其力的大小(Z轴方向的按压量)的运算方法的具体例子。根据表示电感在X方向的成分的变化的评价值和表示电感在Y方向的成分的变化的评价值，检测部160(参见图15A、图15B)计算XY平面上的力的输入位置和Z轴方向的按压量。

如图9所示，当用手指按压XY平面的45°方向的位置P(键30的操作面上的作用点)进行操作时，电感在X方向成分和Y方向成分这两个成分中发生变化(差分)。

如果预先对由操作者的力的作用引起的电感的变化量进行校正或规则化，则可以提高运算精度和缩短运算时间。因此，在存储器中预先存储四个线圈各自的电感，这些电感为在XY平面的所有方向上，在没有按压的状态(待机状态)和全行程的状态下的电感。存储在存储器中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际测量的值，也可以是在用户使用时，根据用户的指示信号进行测定的值，也可以是通过反馈使用中的各电感的最大值而得到的值。电感的检测值在由这种方法得到的待机状态下的最小值和全行程状态下的最大值之间变化。在测定XY平面中的各方向的电感时，可以评价每个线圈的电感，也可以评价对置的一对线圈的电感的差分。通过使用这最小值和最大值，可以对对应于操作者的按压而产生的各线圈的电感变化量进行校正或规则化。

下面通过被按压成具有X(+)方向和Y(+)方向这两个成分的状态的例子(如图9所示)说明对XY平面中的按压方向(按压位置)和按压量进行检测的运算方法。

电感的X方向成分的变化量基于上述进行校正或规则化的、配置在X(+)方向的线圈21的电感变化量和配置在X(-)方向的线圈23的电感变化量之间的差即X方向的差分值来检测。就电感的Y方向成分的变化量而言，同样基于配置在Y(+)方向的线圈22的电感的变化量和配置在Y(-)方向的线圈24的电感的变化量之间的差即Y方向的差分值来检测。即，X方向差分值相当于表示电感的X方向成分的变化量的评价值，Y方向差分值相当于表示电感的Y方向成分的变化量的评价值。

例如，当通过上述校正或规则化，X方向差分值的最大值和Y方向差分值的最大值均为“1”时，在图9的状态，假设X方向差分值被计算为“0.5”，Y方向差分值被计算为“0.5”。将该两个评价值分别作为X、Y坐标的矢量。并且，如图10所示，在XY平面中计算合成这两个矢量的合成矢量。如图11所示，将该XY平面上的合成矢量与基准方向(例如，X轴方向)所形成的角度设为θ_XY。即，合成矢量的矢量长度相当于按压量，矢量角度θ_XY相当于力的输入方向。

在此例中，合成矢量的矢量长度为0.707(=√(0.5²+0.5²))，矢量角度θ_XY为45°(=tan^-1(0.5/0.5))。根据这种方法，可以进行360°全方位的检测和按压量的检测。并且，为了检测在Z方向上的按压情况，计算出各电感的总和作为键30整体的按压量的评价值，以此可以检测Z方向的按压量。

图12为表示用于检测电感的变化的检测电路的例子的框图。电感检测电路是用于检测各线圈21～24的电感的变化的计算单元。电感检测电路具有作为运算单元的CPU60、连接于CPU60的第1输出端口61的驱动电路66、连接于一端接地的线圈21～24之另一端的多工器(MUX)68、连接于CPU60的第2输出端口62和AD端63的接收电路67。基板10上的各线圈由多工器68通过共同的接收电路67和驱动电路66连接于CPU60。多工器68的连接端的切换通过地址总线64由CPU60指定地址来专门选择。因此，可以对各线圈错开检测时间，逐次检测各线圈的电感。

图13为图12中的驱动电路66和接收电路67的框图。驱动电路66根据CPU60的输出端口61输出的输出信号来控制恒流源66a的输出电流，以此向各线圈21～24流通电流。接收电路67通过放大器67a将向线圈21等中流通电流而产生的电压输入到峰值保持电路67b(也可以输入到底值保持电路(bottom hold circuit))。由峰值保持电路67b保持的峰值(模拟值)输入到AD端63，通过AD转换而变换为数字值。

图14为表示图13的各点中的波形的图。从CPU60的输出端口61输出矩形波的电压波形。根据该电压，恒流电路66a向线圈供应一定的电流。据此，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V1的上升沿同步的波形2-1，同时得到与电压波形V1的下降沿同步的波形2-2。波形2-2相对于波形2-1而言是正负相反的波形。放大器67a将电压波形V2放大到适合于AD转换器的动态范围的大小。根据对电压波形V2进行峰值保持或底值保持，被保持的值被读取到AD转换器(AD端63)中。由于波形2-1、2-2的振幅值与各线圈的电感大小成比例地增大，因此通过检测该振幅值，可以评价各线圈的电感大小。

图16为表示按照将操作输入装置1控制为图15A、15B中示出的状态的控制方法操作操作输入装置1时的波形图。图15A、15B中示出的检测部160和控制部170相当于图12中示出的电感检测电路。即，通过一个电感检测电路，可以实现检测部160和控制部170的功能。

下面参照图12、13、15A、15B并按照图16的波形图说明操作输入装置1的控制方法。

操作输入装置1的控制方法包含电感检测步骤，该步骤通过向每个线圈21～24供应第1脉冲信号，从而检测各线圈21～24的电感变化。在电感检测步骤中，电感检测电路的CPU60从输出端口61输出作为矩形波的电压波形V1的、对应于供应到每个线圈的第1脉冲信号的脉冲波形p(p1～p9)，如(b)所示。通过从输出端口61向各线圈间歇性地输出脉冲波形p，第1脉冲信号可以间歇性地供应到各线圈中。并且，通过以一定的周期反复地进行电感检测步骤，电压波形V1的各脉冲波形p1～p9以一定的周期输出。脉冲波形p为用于检测线圈21等的电感的变化的驱动电压。

通过驱动电压V1，根据(a)中示出的键30的按压量W，产生随电感的增加而变化的检测电压V3，如(c)所示。当按压量W如(a)中示出的那样变化时，检测电压V3的振幅也随着按压量W成比例地增加。随着按压量W的增加，检测电压V3的脉冲波形s3、s4、s5的振幅增加，随着按压量W的减少，检测电压V3的脉冲波形s6、s7的振幅减少。当按压量W没有变化时，检测电压V3的脉冲波形的振幅(s1、s2、s8、s9)相同。

操作输入装置1的控制方法包含磁场生成步骤，通过向各线圈21～24供应相对于电感检测步骤中供应的第1脉冲信号具有不同相位的第2脉冲信号，产生使键30的操作面发生变位的磁场H。在磁场生成步骤中，CPU60从输出端口61输出作为矩形波的电压波形V1的、对应于供应到每个线圈的第2脉冲信号的脉冲波形q(q1～q5)，如(b)所示。通过从输出端口61向各线圈输出脉冲波形q，第2脉冲信号可以被供应到各线圈中。并且，随着脉冲波形q的输出，产生将键30吸引到线圈侧的吸引力F，如(e)所示。

图16表示根据作为电感变化之检测结果的检测电压V3的振幅，输出脉冲波形q1～q5的控制方法。即，当振幅为小于预定阈值的检测电压V3时，不会输出脉冲波形q，当发生振幅为预定阈值以上的检测电压V3时，输出对应于该检测电压V3的振幅的脉冲波形q。即，根据按压量W产生操作面30b的变位的脉冲波形q，产生与检测电压V3的振幅成比例的振幅。并且，产生对应于脉冲波形q的振幅大小的吸引力F。

就用于检测电感变化的脉冲波形p的振幅电压、脉冲宽度以及输出周期而言，其大小要满足通过检测电压V3能够检测电感变化的程度，且所产生的磁场H不会引起操作者能感觉到的操作面30b的变位的大小即可。据此，可以防止在每次检测电感变化时，让操作者感到操作面30b的变位。与其相反，为了让操作者确确实实地感觉到伴随脉冲波形q而产生的操作面30b的变位，就脉冲波形q的振幅电压、脉冲宽度以及周期而言，其大小要满足所产生的磁场H能够引起操作者能感觉到的操作面30b的变位。例如，使脉冲波形q的振幅电压和脉冲宽度中的至少一个比脉冲波形p大。

此时，在没有进行任何处理的情况下，为了防止CPU60错误地将由用于在操作面30b上产生变位的脉冲波形q输出而生成的检测电压V3作为表示电感变化的信号进行检测，例如(d)所示，至少在脉冲波形q产生的期间产生复位信号VR，使接收电路67不运行。据此，在输出脉冲波形q的期间，如(c)所示，可以防止发生检测电压V3。并且，由于脉冲波形q是CPU60自己输出的波形，因此可以使CPU60不将随着脉冲波形q发生的检测电压V3作为表示电感变化的信号进行评价(即，进行忽略)。

并且，(b)表示输出具有对应于按压量W的大小的振幅的脉冲波形q的控制方法，但如(f)表示，也可以是通过输出具有对应于按压量W的大小的脉冲宽度的脉冲波形q，从而使操作面30b变位的控制方法。按压量W越大，脉冲波形q的脉冲宽度越大。

如(g)所示，也可以是通过输出具有对应于按压量W的大小的个数的脉冲波形q，从而使操作面30b变位的控制方法。按压量W越大，脉冲波形q的个数越多。

并且，如(h)所示，根据使用本操作输入装置的应用装置(例如，由操作者使用的电子设备、更具体来讲，游戏机或手机等)，脉冲波形q不一定要与脉冲波形p同步，因此可以调整产生脉冲波形q的时间间隔(脉冲波形q的输出间隔)，使其间隔多个脉冲波形p。用于检测电感变化的脉冲波形p相当于检测电感变化的时间分辨率(跟踪速度)，因此最好以短时间间隔输出。另外，用于在操作面30b产生变位的脉冲波形q，由于需要使操作者感觉到操作面30b的变位，因此输出间隔要比脉冲波形p长。例如，如(h)中示出，为了防止与脉冲波形p重复，可以在不输出脉冲波形p的任意期间输出脉冲波形q。

当脉冲波形p的输出间隔变窄，不能确保脉冲波形q的输出时间时，可以使脉冲波形q优先于脉冲波形p，在脉冲波形q的输出期间可以停止脉冲波形p的输出。

在图16的情况下，产生对应于按压量W的操作面30b的变位，由于通过改变脉冲波形q的供应状态来改变流入线圈的电流的流通方式，因此可以改变赋予操作者的振动的状态。例如，通过改变第2脉冲信号的供应状态来改变流入到线圈中的电流的流通方式，从而可以改变赋予操作者的振动的强度、振动周期、振动次数。就操作面30b的变位的发生时间而言，不仅可以根据按压量W而改变，还可以根据键30的按压速度、通过对键30的操作而活动的对象物(例如，显示器上的光标、指针等)的移动位置、使用操作输入装置的应用装置(application)上发生的事件(event)来改变。例如，在键30的按压量W到达预定值时，通过向线圈供应第2脉冲信号，产生使操作面变位的磁场。通过这种在操作面30b上产生的变位，可以让操作者感觉到点击感。

图17为本发明的第2实施例的操作输入装置2的分解图。图18为表示在与键30的基板10相对的面上设置与配置在基板10的配置面上的线圈相同数量的铁心的图。图19为表示从Z轴方向观察的套40、键30、铁心81～84、线圈21～24、中心键31的位置关系的图。图20为点击弹簧70和复位弹簧51～54的配置图。图21为表示操作者的手指置于键30上的状态的操作输入装置2的截面图。图22为表示按压键30的X(-)方向之位置的状态的操作输入装置2的截面图。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的配置面设置点击弹簧70，该点击弹簧70在配置面上位于被线圈21～24包围的Z轴上的中心部。点击弹簧70是凸顶状弹性部件，用于操作者用手指按压操作面时给予点击感。

此外，操作输入装置2在Z轴上设有中心键31，该中心键31被夹在键30和点击弹簧70之间而被支撑。中心键31以与点击弹簧70接触的状态被支撑。据此，与没有接触的状态被支撑的情况相比，可以使操作输入装置整体的Z轴方向的厚度变薄。中心键31为按压部，在Z轴上具有露在键30的操作面上的露出面。

通过操作者的力作用于键30的操作面和露出面的至少一个面上，中心键31可以使点击弹簧70在Z轴方向变形。通过操作者的力作用于操作面而同时按压键30和中心键31，使点击弹簧70发生变形。通过操作者的力作用于露出面而不作用于操作面，中心键31被按压，但键30不被按压，从而使点击弹簧70发生变形。中心键31被嵌入在贯通操作面和与基板10的配置面相对的对向面的孔中，从而被定位。中心键31可以为圆形、椭圆形、多边形。

例如，在中心键31的周边部形成有凸缘31a。凸缘31a为在中心键31的周边部以帽檐状凸出的段差部。中心键31的凸缘31a与设置在键30的中心孔(贯通孔)之周边部吻合，从而中心键31被夹在键30的下侧的对向面和点击弹簧70的顶点部之间而被支撑。具有中心键31的露出面的嵌合部，通过键30的中心孔的引导作用而被保持。露出面可以***作者触摸。在待机状态下，键30的操作面与中心键31的露出面的Z轴方向的位置可以相同，也可以使操作面的位置比露出面的位置更接近基板10一侧。操作者的力作用于中心键31的露出面而不作用于键30的操作面，从而操作面的Z轴方向的位置不变，而露出面的Z轴方向的位置相对于操作面向力的作用方向移动。

如图17～19所示，四个铁心81～84设置在键30的对向面一侧，用于朝着与键30的上下移动相同的方向进行上下移动。铁心是使线圈21～24中的至少任意一个线圈的电感绝对值增加的电感增加部件。铁心81～84配置在与线圈相对的位置。铁心81～84的外径小于线圈的内径。

如图20所示，用于使键30回复到待机位置的复位弹簧51、52、53、54可以设置在线圈21～24外侧的基板10的配置面上。

图21、22为用于说明操作者操作操作输入装置2时的操作输入装置2的状态的图。

在图21、22中，中心键31与点击弹簧70的顶点部接触，被键30中央的孔支撑。键30被复位弹簧51～54支撑而不会掉到下方。因此，当用手指等按压中心键31时，中心键31单独下降，使点击弹簧70产生变形，给予手指点击感的同时，使用于检测中心键31被按压的接点短路。即，起到开关功能的作用。

在图22中，当在嵌合有中心键31的孔的周边按压键30时，使复位弹簧变形而下降。此时，由于中心键31上形成有凸缘31a，因此中心键31与键30联动而下降。

如图21所示，在不按压键30的状态下，铁心81～84位于线圈21～24的上方。并且，如图22所示，当键30被按压时，随着键30的按压，铁心81～84以不接触线圈21～24的状态进入到线圈21～24的内部。通过铁心进入到线圈的内部，线圈周边的导磁率上升，电感增加。尤其，由于在线圈23上方的操作面上施加力，因此在四个线圈中线圈23周边的导磁率上升，线圈23的电感增加。

该电感的变化通过图12中示出的电感检测电路等进行检测。另外，通过与键30联动而下降的中心键31使点击弹簧70变形，让指尖感受到点击感，且通过点击弹簧70使动作开关短路。与操作输入装置1相同，对于操作输入装置2也使用例如在图16中的波形图中示出的控制方法，向各线圈供应第1脉冲信号和第2脉冲信号。

因此，根据第2实施例，由于可以使没有施加操作者的力的状态的导磁率高于没有铁心时的情况，因此可以提高电感的绝对值。基于该效果，可以使线圈的高度变低，使操作输入装置的Z轴方向的厚度变薄。并且，当铁心进入到线圈内时的电感上升度大于只使轭铁靠近时的电感上升度，使对于操作面的按压量的灵敏度上升。由于铁心的移动会导致电感变化，因此即使键30不具有轭铁的功能，也能容易地检测出电感的变化。因此，可以以非磁性材料形成键30。由于铁心不具有轭铁那样的薄形状，且其构造也不受到应力影响，因此可以使用铁素体等脆的材料。

如此，根据上述实施例，通过在供应用于检测操作者的操作输入的第1脉冲电流的线圈中，供应相对于第1脉冲电流具有不同相位的第2脉冲电流，即可产生使操作面变位的磁场，因此可以用极其简单的结构实现检测操作者的力的功能和给予操作者振动的功能。

上面用本发明的最佳实施例进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以对上述实施例进行各种变形、改良以及替换。

即，可以通过组合上述实施例，得到本发明的操作输入装置和操作输入装置的其他实施例。

并且，操作输入装置可以是用手掌进行操作的装置，而并不一定是用手指操作的装置。并且，还可以是用脚趾或脚掌操作的装置。并且，键的操作面可以是平面、凹面、凸面。

并且，例如在图6中，可以在由操作者的力的作用使键30本身弯曲，从而使键30的对向面和基板10的配置面之间的间隔弹性变化。并且，可以在由操作者的力的作用使套40本身弯曲，从而使键30的对向面和基板10的配置面之间的间隔弹性变化。

Claims

1.一种操作输入装置，接受操作者的力，所述操作输入装置的特征在于，包含:

感应器；

基部，具有用于配置所述感应器的配置面；

变位部件，具有与所述配置面相对的对向面和作用所述力的操作面，通过所述力作用于所述操作面，使所述对向面靠近所述配置面，从而使所述感应器的电感变化；

支持部件，可变位地支持所述变位部件；

检测单元，通过向所述感应器供应第1脉冲信号，从而检测所述电感的变化；

控制单元，通过向所述感应器供应相对于所述第1脉冲信号具有不同相位的第2脉冲信号，从而生成使所述操作面发生变位的磁场。

2.根据权利要求1所述的操作输入装置，其特征在于，根据所述电感的变化的检测结果，供应所述第2脉冲信号。

3.根据权利要求2所述的操作输入装置，其特征在于，改变根据所述电感的变化的检测结果而供应的所述第2脉冲信号的振幅、脉宽、周期、个数中的至少一个。

4.一种操作输入装置的控制方法，该操作输入装置具有与配置有感应器的配置面相对的对向面和作用操作者的力的操作面的变位部件，所述力作用于所述操作面以使所述对向面靠近所述配置面，从而使所述感应器的电感变化，所述操作输入装置的控制方法包含:

检测步骤，通过向所述感应器供应第1脉冲信号，检测所述电感的变化；

磁场生成步骤，通过向所述感应器供应相对于所述第1脉冲信号具有不同相位的第2脉冲信号，生成使所述操作面发生变位的磁场。