具体实施方式

以下，对应用了本发明的输入设备、智能手机以及游戏控制器的实施方式进行说明。

＜实施方式＞

图1为表示实施方式的输入设备100的图。图2为输入设备100的分解图。输入设备100包括金属板110、FPC(Flexible Printed Circuit board：柔性印刷电路板)120、形变检测元件125以及杆130。输入设备100是能够将杆130的突起部130B向+X方向、－X方向或－Z方向进行操作的装置。

以下，定义出XYZ坐标系来进行说明。此外，以下，俯视观察是指在XY面观察，为了说明的方便，将－Z方向侧称为下侧或下、将+Z方向侧称为上侧或上，但并不表示普遍的上下关系。

金属板110是板的一个例子，例如是铝等金属制。因此，金属板110的刚性比FPC120的刚性高。金属板110具有基部110A和装配部110B。基部110A是与XY平面平行的平板状的部分，在四角具有铆接片111A。四个铆接片111A是在基部110A的±X方向的端部侧从±Y方向侧的端边突出的部分，在将杆130的平板部130A重叠于FPC120的基部120A之上的状态下，在设于平板部130A的侧面以及上表面的凹部131A内被折弯，从而将基部120A固定。在该状态下，FPC120的基部120A被夹于金属板110的基部110A的上表面与杆130的平板部130A的下表面之间。

设于+X方向侧的两个铆接片111A和设于－X方向侧的两个铆接片111A在X方向上在比四个形变检测元件125靠两外侧保持FPC120的基部120A和杆130的平板部130A。这是因为：为了能够将杆130的突起部130B向+X方向、－X方向或－Z方向进行操作，而在比形变检测元件125靠X轴方向上的外侧将FPC120的基部120A和杆130的平板部130A固定。另外，铆接片111A能够牢固地将FPC120的基部120A和杆130的平板部130A固定于金属板110的基部110A即可，因此可以设置多个。

装配部110B是供金属板110装配于智能手机、游戏控制器等电子仪器的部分。装配部110B从基部110A的－Y方向侧的端边向－Z方向被折弯。另外，这样的金属板110能够通过对板金进行冲压来制作。

FPC120是具有基部120A和布线部120B的柔性基板，作为一个例子是聚酰亚胺制的薄膜基板。基部120A是配置于金属板110的基部110A的上表面、且在重叠有杆130的平板部130A的状态下被铆接片111A固定的部分，在下表面安装有四个形变检测元件125。此外，基部120A的上表面通过粘接剂被粘接于杆130的平板部130A的下表面。基部120A的上表面至少在四个形变检测元件125所在的部分被粘接于杆130的平板部130A的下表面即可，但在此，作为一个例子而设为基部120A的整个上表面与平板部130A的下表面粘接。这是为了：在杆130的突起部130B被操作为向X方向倾斜时，使在平板部130A产生的形变传递至在FPC120的基部120A的下表面安装的形变检测元件125。

FPC120在下表面具有以电桥电路形式将四个形变检测元件125连接的布线，布线被连接于布线部120B的端部的端子121B。端子121B被设于在俯视观察下弯曲成L字形的布线部120B的端部的下表面。作为一个例子，布线通过将银浆印刷于FPC120的下表面来制作。这是为了使布线自身也具有柔软性。不过，布线并不限于将银浆印刷于FPC120而成的布线。

作为一个例子，形变检测元件125是由通过纳米碳实现的伸缩性导电层的层叠体构成的静电容量式的形变传感器，并设有四个。另外，形变检测元件125并不限定于这样的构成，也可以使用其他的构成。对于四个形变检测元件125的配置等，将使用图3在后文加以记述。

杆130具有平板部130A和突起部130B，作为一个例子，杆130是树脂制。平板部130A是在俯视观察下为矩形的板状的部件，在X方向具有长尺寸方向。平板部130A的Y方向的宽度比X方向的长度短。这是因为假定使Y方向与电子仪器的厚度方向对应地将平板部130A安装于智能手机、游戏控制器等薄型的电子仪器的侧面。平板部130A具有在与金属板110的四个铆接片111A对应的位置的侧面以及上表面设置的凹部131A。平板部130A的下表面是第一面的一个例子，上表面是第二面的一个例子。

突起部130B是从平板部130A的上表面的中央部向上方向突出的四棱柱状的部分。突起部130B的X方向以及Y方向的宽度相等，作为一个例子宽度是2mm。突起部130B的Y方向的两端一直延伸至平板部130A的Y方向的两端的附近。这样的突起部130B能够进行以向+X方向或－X方向倾斜的方式按压的操作和向－Z方向按压的操作，以向+X方向或－X方向倾斜的方式按压的按压操作和向－Z方向按压的操作能够同时进行。在此，使用图3对突起部130B与形变检测元件125的位置关系进行说明。

图3为表示突起部130B与形变检测元件125的俯视观察下的位置关系的图。图3中仅示出突起部130B与四个形变检测元件125的位置关系。四个形变检测元件125隔着与突起部130B重叠的位置，在突起部130B的+X方向侧配置有两个，在突起部130B的－X方向侧配置有两个。与突起部130B重叠的位置是指位于图3中通过正方形示出轮郭的突起部130B之下的部分。隔着与突起部130B重叠的位置意味着以不与突起部130B重叠的方式配置于突起部130B的两侧。这是因为：在将突起部130B向±X方向或－Z方向操作时，平板部130A中与突起部130B重叠的部分比不与突起部130B重叠的部分不易变形。

在此，将四个形变检测元件125区别为+X1、+X2、－X1、－X2。+X1、+X2是设于突起部130B的+X方向侧的两个形变检测元件125，－X1、－X2是设于突起部130B的－X方向侧的两个形变检测元件125。

+X1、+X2的形变检测元件125沿Y方向排列于在X方向上相对于突起部130B相同的位置，－X1、－X2的形变检测元件125沿Y方向排列于在X方向上相对于突起部130B相同的位置。此外，+X1、+X2的形变检测元件125和－X1、－X2的形变检测元件125在Y方向上配置于突起部130B的宽度W的范围内。更具体地讲，四个形变检测元件125在俯视观察下被配置为在Y方向的突起部130B的宽度W的范围内相对于突起部130B的中心呈点对称。这是为均匀地检测通过突起部130B的操作而在平板部130A产生的形变。

图4为表示输入设备100的电路构成的图。输入设备100还包括检测电路180。作为一个例子，检测电路180由ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)实现。

四个形变检测元件125通过FPC120(参照图1、图2)的布线如图4所示地被连接成电桥电路状。电桥电路具有端子V和端子G。端子V的电压值为V，端子G保持接地电位。+X1和－X1在端子V与端子G之间串联连接，+X2和－X2在端子V与端子G之间串联连接。端子V和端子G是电桥电路的两个端子。此外，在端子V经由电阻器连接有电源Vz。电源Vz是输出电压Vz恒定的直流电源。端子V和+X2与－X2的中点经由端子121B连接于检测电路180。

检测电路180具有放大器(AMP)181、D/A(Digital to Analog：数字/模拟)转换器182、A/D(Analog to Digital：模拟/数字)转换器183、放大器(AMP)184、D/A转换器185以及A/D转换器186。放大器181是差动放大器，在两个输入端子连接有+X2与－X2的中点及D/A转换器182的输出端子。D/A转换器182向放大器181输出规定的电压。放大器181对+X2与－X2的中点的电压进行放大并输出至A/D转换器183。

放大器184是差动放大器，在两个输入端子连接有端子V和D/A转换器185的输出端子。D/A转换器185向放大器184输出规定的电压。放大器184对端子V的电压进行放大并输出至A/D转换器185。

在此，使用图5以及图6，对操作了杆130时的放大器181和放大器184的输入电压的变化进行说明。图5以及图6为表示针对杆130的操作的放大器181和放大器184的输入电压以及输出电压的图。另外，杆130的操作是指将突起部130B向+X方向、－X方向或－Z方向操作。

如图5所示，若进行+X方向的操作，则杆130的平板部130A以+X1以及+X2侧的下表面向下侧凸起、－X1以及－X2侧的下表面向上侧凸起的方式产生变形。因此，+X1以及+X2被拉长从而电阻值增大，－X1以及－X2被缩短从而电阻值下降。其结果是，+X2与－X2的中点的电压与杆130未被操作的状态下的电压相比增大，获得向上凸起的脉冲状的电压。这样的脉冲状的电压通过放大器181被放大并被输入至A/D转换器183。

此外，若进行－X方向的操作，则杆130的平板部130A以+X1以及+X2侧的下表面向上侧凸起，－X1以及－X2侧的下表面向下侧凸起的方式产生变形。因此，+X1以及+X2被缩短从而电阻值下降，－X1以及－X2被拉长从而电阻值增大。其结果是，+X2与－X2的中点的电压与杆130未被操作的状态下的电压相比下降，从而获得向下凸起的脉冲状的电压。这样的脉冲状的电压通过放大器181被放大并被输入至A/D转换器183。

此外，若如图6所示那样进行－Z方向的操作，则杆130的平板部130A由于设有突起部130B的X方向的中央部被按下得最多，因此以+X1以及+X2侧的下表面和－X1以及－X2侧的下表均向下侧凸起的方式产生变形。因此，+X1以及+X2和－X1以及－X2均被拉长从而电阻值增大。其结果是，+X2与－X2的中点的电压与杆130未被操作的状态相比不发生变化。此外，此时，+X1以及+X2和－X1以及－X2的电阻值增大，由此，端子V的电压增大，从而在端子V获得向上凸起的脉冲状的电压。这样的脉冲状的电压通过放大器184被放大并被输入至A/D转换器186。

以上，向+X方向和－X方向的杆130的操作基于A/D转换器183的输出进行检测，向－Z方向的杆130的操作基于A/D转换器186的输出进行检测即可。输入设备100包括构成电桥电路的四个形变检测元件125，四个形变检测元件125在突起部130B的+X方向侧和－X方向侧各配置有两个。电桥电路的耐噪声性优越，因此，与取代电桥电路而包括将在突起部130B的+X方向侧和－X方向侧各设有一个的形变检测元件125串联连接而成的半桥电路的情况相比，能够使相对于形变检测元件125的电阻值的变化的噪声减少约30％。因此，通过包括由四个形变检测元件125构成的电桥电路，与通过半桥电路来检测杆130的操作的情况相比，能够获得稳定的输出，能够高精度地检测+X方向、－X方向、－Z方向的操作。特别是，进行－Z方向的操作时的输出稳定，能够高精度地进行检测。此外，由于通过放大器181、184来对电桥电路的输出进行放大，因此，能够以放大率的倍数的量较大地获得噪声的减少效果。

图7为表示在进行了+X方向、－X方向、－Z方向的操作的情况下由检测电路180检测到的电阻值的变化的一个例子的图。在图7的(A)～图7的(C)中，横轴以g(克)为单位来表示操作力，纵轴以计数值来表示电阻值的变化量。

图7的(A)表示将进行了－X方向的操作时的A/D转换器183的输出的变化量转换为电阻值的变化量(计数值)后的特性。图7的(B)为表示将进行了+X方向的操作时的A/D转换器183的输出的变化量转换为电阻值的变化量(计数值)后的特性。图7的(C)表示将进行了－Z方向的操作时的A/D转换器183的输出的变化量转换为电阻值的变化量(计数值)后的特性。

如图7的(A)所示，示出了若进行－X方向的操作则A/D转换器183的输出线性地减小的特性。这是因为，+X2与－X2的中点的电压与杆130未被操作的状态下的电压相比下降，从而获得向下凸起的脉冲状的电压。此外，如图7的(B)所示，示出了若进行+X方向的操作则A/D转换器183的输出线性地增大的特性。这是因为，+X2与－X2的中点的电压与杆130未被操作的状态下的电压相比增大，从而获得向上凸起的脉冲状的电压。

此外，如图7的(C)所示，示出了若进行－Z方向的操作则A/D转换器186的输出线性地增大的特性。这是因为端子V的电压增大。此外，在进行了+X方向或－X方向的操作的情况下，A/D转换器186的输出几乎不发生变化，因此，在A/D转换器186的输出高于规定的阈值时检测出进行了－Z方向的操作即可。A/D转换器186的输出表示通过放大器184放大后的电桥电路的两端子间的电压值。电桥电路的两端子间的电压值表示电桥电路的两端子间的合成电阻值，因此，为了检测进行了－Z方向的操作而检测A/D转换器186的输出高于规定的阈值这一情况，相当于检测电桥电路的两端子间的合成电阻值大于规定值这一情况。

另外，在进行了－Z方向的操作时，如果没有+X1、+X2、－X1、－X2的形变检测元件125的电阻值的误差或电阻值的变化的偏差，则A/D转换器183的输出不发生变化。+X1、+X2、－X1、－X2的形变检测元件125的电阻值的误差或电阻值的变化的偏差即使产生，也几乎为零，与进行了+X方向的操作和－X方向的操作的情况相比电阻值的变化明显小，因此能够进行区别。

如以上那样，将杆130的操作方向限定为+X方向、－X方向以及－Z方向，将构成电桥电路的四个形变检测元件125配置于Y方向的宽度窄的空间，由此能够高精度地检测+X方向、－X方向以及－Z方向的操作。

因此，能够提供操作方向的检测精度高的输入设备100、智能手机以及游戏控制器。

此外，输入设备100由于Y方向的宽度窄，因此能够安装于智能手机、游戏控制器等薄型的电子仪器的侧面。如以往的指示器那样检测两个轴向(X方向、Y方向)的操作的装置由于Y方向的宽度宽，因此无法安装于薄型的电子仪器的侧面，但输入设备100将杆130的操作方向限定为+X方向、－X方向以及－Z方向，并将四个形变检测元件125配置于Y方向的宽度窄的空间，由此输入设备100能够安装于智能手机、游戏控制器等薄型的电子仪器的侧面。

接下来，使用图8以及图9对输入设备100的操作例进行说明。图8为对包括输入设备100的电子仪器10的操作的一个例子进行说明的图。图8的(A)～(D)中，在上部分示出电子仪器10的操作方向，在下部分示出显示器12的显示。此外，图8的(A)～(D)中仅示出输入设备100中的突起部130B。电子仪器10是智能手机、游戏控制器等薄型的电子仪器。电子仪器10在－Y方向侧的XZ面具有显示器12。作为一个例子，电子仪器10的Y方向的厚度为5mm。突起部130B从与电子仪器10的+Z方向侧的XY大致平行的侧面向+Z方向突出。

图8的(A)为未对突起部130B进行操作时(非操作时)，作为一个例子，在显示器12显示有在游戏中使用的目标12A。若如图8的(B)所示那样将突起部130B向+X方向操作则显示器12的显示被放大(zoom in)，目标12A被显示得大。此外，若如图8的(C)所示那样将突起部130B向－X方向操作则显示器12的显示被缩小(zoom out)，目标12A被显示得小。此外，若如图8的(D)所示那样进行将突起部130B向－Z方向按下的操作则标的12B重叠地显示于目标12A。通过输入设备100能够高精度地检测这样的操作，因此电子仪器10的操作性变得非常良好。

图9为对包括输入设备100的电子仪器10的操作的其他一个例子进行说明的图。图9的(A)与图8的(A)同样地是未对突起部130B进行时(非操作时)，作为一个例子，在显示器12显示有在游戏中使用的目标12A。若如图9的(B)所示那样将突起部130B向+X方向操作并且向－Z方向按下，则显示器12的显示被放大，目标12A被显示得大并且标的12B重叠地显示于目标12A。此外，若如图9的(C)所示那样将突起部130B向－X方向操作并且向－Z方向按下，则显示器12的显示被缩小，目标12A被显示得小并且标的12B重叠地显示于目标12A。通过输入设备100能够高精度地检测这样复合的操作，因此，电子仪器10的操作性变得非常良好，能够扩大电子仪器10的操作方法的多样性。

图10为表示实施方式的第一变形例的检测电路180A的电路构成的图。检测电路180A具有对图4所示的检测电路180追加了放大器181B的构成。另外，图4所示的放大器181相当于图10所示的放大器181A。

放大器181B是与放大器181A相同的差动放大器，两个输入端子中的一方连接于+X1与－X1的形变检测元件125的中点，另一方连接于D/A转换器182的输出端子。放大器181B的输出端子与放大器181A的输出端子同样地连接于A/D转换器183的输入端子。通过这样的检测电路180A能够通过A/D转换器183取得放大器181A和181B的输出的平均，从而能够进一步提高操作方向的检测精度。

图11为表示实施方式的第二变形例的检测电路180B的电路构成的图。检测电路180A具有如下构成：从图4所示的检测电路180中省去D/A转换器182，并将放大器181的两个输入端子中的与D/A转换器182连接的输入端子连接于+X1与－X1的形变检测元件125的中点。通过这样的检测电路180A与图4所示的检测电路180相比能够使放大器181的输入电压成为两倍，因此能够使放大器181的放大率降低，能够抑制与放大相伴产生的波形的形变等。

图12为表示实施方式的第三变形例的输入设备100M的图。图13为输入设备100M的分解图。输入设备100M包括金属板110、FPC120M、形变检测元件125、触觉开关125M、杆130M、间隔件140、芯柱(stem)150以及橡胶片160。输入设备100M是能够将杆130M、间隔件140、芯柱150以及橡胶片160一体地向+X方向或－X方向操作，并且能够相对于杆130M以及间隔件140而言将芯柱150向－Z方向操作的装置。芯柱150的向－Z方向的按压经由橡胶片160来进行。在此，对与图1以及图2所示的构成要素相同的构成要素赋予同一符号，并省略其说明。

FPC120M是具有基部120MA和布线部120MB的柔性基板，作为一个例子是聚酰亚胺制的薄膜基板。基部120MA具有将薄膜基板折叠并重叠而成的构成。基部120MA成为在+Y方向侧的端部被折叠并且两张薄膜基板重叠的构成。在基部120MA的被折叠的部分的上侧的薄膜基板的下表面侧安装有四个形变检测元件125。此外，在基部120MA的被折叠的部分的上侧的薄膜基板设有开口部121MA。开口部121MA贯通基部120MA的被折叠的部分的上侧的薄膜基板，并且在俯视观察下位于四个形变检测元件125的中央。在基部120MA的被折叠的部分的上侧的薄膜基板与下侧的薄膜基板之间设有触觉开关125M。触觉开关125M被配置为俯视观察下的中心与开口部121MA的中心对应。因此，触觉开关125M从开口部121MA露出。触觉开关125M是按钮开关。

基部120MA的上表面通过粘接剂被粘接于杆130M的平板部130MA的下表面。基部120MA的上表面至少在四个形变检测元件125所在的部分粘接于杆130M的平板部130MA的下表面即可，但在此作为一个例子设为基部120MA的整个上表面与平板部130MA的下表面粘接。这是为了：在杆130M的突起部130MB被操作为向X方向倾斜时，使在平板部130MA产生的形变传递至在FPC120M的基部120MA的下表面安装的形变检测元件125。

FPC120M在下表面具有以电桥电路形式将四个形变检测元件125连接的布线，布线被连接于布线部120MB的端部的端子121BM。布线部120MB是通过使基部120MA的向+X方向延伸的部分谷折再向－Y方向折弯而获得的。布线部120MB的－Y方向侧的端子121BM通过布线被连接于四个形变检测元件125的电桥电路。

杆130M具有平板部130MA和突起部130MB，作为一个例子是树脂制。平板部130MA与图1以及图2所示的平板部130A相同，具有四个凹部131AM。凹部131AM与图1以及图2所示的凹部131A相同。

突起部130MB具有在Z方向贯通的贯通孔131MB这点与图1以及图2所示的突起部130B不同。贯通孔131MB在Z方向贯通突起部130MB的俯视观察下的中央。此外，突起部130MB与四个形变检测元件125的配置关系和图2所示的突起部130B与四个形变检测元件125的配置关系相同。

间隔件140是具有与杆130M大致相同的X方向以及Y方向的尺寸的长方体状的部件，该间隔件140具有X方向上的中央的上表面侧向下方凹陷的凹部141和X方向上的中央的下表面侧向下方突出的凸部142。此外，间隔件140具有在Z方向将X方向上的中央贯通的贯通孔143和两个孔部144。贯通孔143从凹部141贯通至凸部142，在上侧具有圆形的开口部，在下侧具有与突起部130MB对应的矩形的开口部。两个孔部144在凹部141中贯通孔143的+X方向侧和－X方向侧各设有一个。这样的间隔件140通过使突起部130MB插入贯通孔143并通过粘接等进行固定而被固定于杆130M。

芯柱150具有基部151、柱塞(plunger)部152以及卡合部153。基部151具有与间隔件140的凹部141对应的形状以及大小，在俯视观察下是大致矩形的板状的部分。柱塞部152是从基部151的下表面的中心向下方延伸的圆柱状的部分。卡合部153是在基部151的下表面从柱塞部152的+X方向侧和－X方向侧向下方延伸的部分，在下端的X方向外侧的侧面具有爪部。

这样的芯柱150通过将柱塞部152插入至间隔件140的贯通孔143并且将卡合部153插入至孔部144而被装配为能够相对于间隔件140在上下方向移动。在将芯柱150装配于间隔件140的状态下，柱塞部152将杆130M的突起部130MB的贯通孔131MB和FPC120M的开口部121MA贯通，柱塞152的下端抵接于触觉开关125M的上表面。因此，若将芯柱150按向－Z方向，则触觉开关125M成为导通状态，若将芯柱150完全按至下端，则触觉开关125M返回，从而芯柱150复位至与按压前相同的位置。

橡胶片160覆盖间隔件140以及芯柱150的上表面，并通过粘接等被固定于间隔件140的上表面。作为一个例子，橡胶片160是透明的树脂制的薄片，俯视观察下的X方向以及Y方向的大小与间隔件140的大小相等。设置橡胶片160是为了对间隔件140以及芯柱150的上表面进行保护。

在这样的输入设备100M中，如果经由橡胶片160将间隔件140或芯柱150向+X方向或－X方向操作，则能够通过包括四个形变检测元件125的电桥电路获得与将图1以及图2所示的输入设备100的突起部130B向+X方向或－X方向操作后的状态相等的输出。此外，若将芯柱150向－Z方向按压，则与图1以及图2所示的输入设备100中按压了突起部130B时相同地，端子V的输出发生变化，但输入设备100M不使用端子V的输出，而是基于触觉开关125M的输出来检测芯柱150已被向－Z方向按压这一情况。

如以上那样，可以将触觉开关125M用于－Z方向的操作的检测。该情况下，能够提供能够基于包括四个形变检测元件125的电桥电路的输出来高精度地检测向+X方向或－X方向的操作的输入设备100M。

以上，对本发明的例示性的实施方式的输入设备、智能手机以及游戏控制器进行了说明，但本发明并不限于具体公开了的实施方式，可以不脱离权利要求书地进行各种变形、变更。