(57)【要約】【課題】  単純な構造で小型化薄型化が可能であり、操作感を得ることができる入力装置を提供する。【解決手段】  入力装置１は、エラストマーまたは樹脂製であり、操作体が接触する入力面３０を有し、入力面３０における該操作体の操作により変位する板状の入力部３と、入力面３０を上方から見て入力面３０の延在方向に直交する二軸をＸ軸およびＹ軸と定義した場合、入力部３の下方側において、該Ｘ軸上および該Ｙ軸上の少なくとも三箇所に離間して配置され、入力部３の変位を検出する変位検出部４ａ〜４ｄと、変位検出部４ａ〜４ｄの検出値の大小関係に基づいて、該操作体により入力された操作情報を出力する演算部５と、を備える。【選択図】  図１
2015185124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマーまたは樹脂製であり、操作体が接触する入力面を有し、該入力面における該操作体の操作により変位する板状の入力部と、
該入力面を上方から見て該入力面の延在方向に直交する二軸をＸ軸およびＹ軸と定義した場合、該入力部の下方側において、該Ｘ軸上および該Ｙ軸上の少なくとも三箇所に離間して配置され、該入力部の変位を検出する変位検出部と、
該変位検出部の検出値の大小関係に基づいて、該操作体により入力された操作情報を出力する演算部と、
を備えることを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記入力面は、凹凸形状を有する請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記変位検出部は、前記入力部の周縁部に配置される請求項１または請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記変位検出部は、前記入力部の変位に基づく荷重を検出する荷重センサを有する請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の入力装置。
【請求項５】
さらに、前記荷重センサを収容する箱状の容器本体と、該容器本体の開口部を覆う蓋板と、を備え、
前記入力部は、該蓋板の上面に配置される請求項４に記載の入力装置。
【請求項６】
前記操作体の前記操作はスライド操作を含み、
前記演算部において出力される前記操作情報は、該操作体のスライド方向を含む請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の入力装置。
【請求項７】
ディスプレイを備える電子機器において、該ディスプレイとは反対側の背面に配置される請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末などの電子機器に用いられる入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコン、ゲーム機などの電子機器を操作する入力装置として、マウス、トラックボール、ジョグダイヤルなどが知られている。これらの入力装置は、回転体と、その回転方向や回転量を検出するセンサと、を備えている。これらの入力装置によると、回転体の回転量と操作入力量とが対応しており、操作の際にクリック感を得られることなどから、直感的な操作が可能であると共に、操作を確実に行ったという実感が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１２０５３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２３６６４号公報
【特許文献３】特開２００９−８７３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した入力装置は、回転体を必要とするため、小型化、薄型化することは難しい。一方、平板状の入力装置として、ノート型パソコンなどに搭載されているタッチパッドがある。タッチパッドは、パッド上を移動する指の動きを検出して、その移動方向および移動量に応じてカーソルを移動させる入力装置である。タッチパッドによると、指の動きに連動したカーソル操作が可能になる。しかし、タッチパッドは、静電容量式のセンサを用いているため、ノイズの問題がある。また、構造が複雑でありコストも高い。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、単純な構造で小型化薄型化が可能であり、操作感を得ることができる入力装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記課題を解決するため、本発明の入力装置は、エラストマーまたは樹脂製であり、操作体が接触する入力面を有し、該入力面における該操作体の操作により変位する板状の入力部と、該入力面を上方から見て該入力面の延在方向に直交する二軸をＸ軸およびＹ軸と定義した場合、該入力部の下方側において、該Ｘ軸上および該Ｙ軸上の少なくとも三箇所に離間して配置され、該入力部の変位を検出する変位検出部と、該変位検出部の検出値の大小関係に基づいて、該操作体により入力された操作情報を出力する演算部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の入力装置は、回転体を必要としない。このため、小型化薄型化が可能である。また、静電容量式のセンサを用いないため、構造が単純である。本発明の入力装置によると、操作者は、指やペンなどの操作体で入力面を操作する。入力部は、エラストマーまたは樹脂製であり、比較的柔軟である。例えば、操作体を入力面に接触させたまま移動させると、つまり操作体をスライドさせると、操作体と入力面との間に生じる摩擦により、入力部が厚さ方向（上下方向）に変位する。操作体のスライド方向の始点と終点とを比較すると、入力部の変位は、始点よりも終点の方が大きくなる。本発明の入力装置においては、この変位差を利用して、操作体のスライド方向を判定することができる。すなわち、入力部の変位を検出する変位検出部は、入力部の下方側に配置され、かつ、入力面を上方から見た場合に入力面の延在方向に直交するＸ軸上およびＹ軸上の少なくとも三箇所に離間して配置される。Ｘ軸、Ｙ軸は、スライド方向を判定する基準軸になる。そして、各々の変位検出部において検出された検出値の大小関係に基づいて、操作体のスライド方向を判定する。
【０００８】
後に詳しく説明するが、例えば、変位検出部がＸ軸上およびＹ軸上の三箇所に配置されており、各々において大、中、小の検出値が得られた場合、操作体は、検出値が小→大の軸方向にスライドしたと判定される。また、検出値にほとんど差がない場合、タッピングされたと判定される。このように、本発明の入力装置によると、操作力の大小に関係なく安定して、操作体による操作情報を出力することができる。なお、変位検出部における検出値の差が大きい方が、判定精度が向上する。すなわち、変位検出部において、入力部の変位差をより大きく検出できる方がよい。このため、個々の変位検出部は、Ｘ軸上およびＹ軸上においてできるだけ離間して配置されることが望ましい。
【０００９】
また、本発明の入力装置によると、スライド時に操作体と入力面との間に生じる摩擦力により、操作者は操作感を得ることができる。摩擦力が大きいと、操作感が向上すると共に、入力部の変位量も大きくなる。摩擦力が大きい入力面としては、例えば、角柱状、円柱状、半球状などの複数の突部が配置された形態、複数の溝部が刻まれている形態、ざらざらした感触が生じるように表面粗さを大きくする加工が施された形態など、凹凸形状を有する形態が挙げられる。また、凹凸形状を有さずに、操作体との摩擦力が大きい材料から形成されている形態でもよい。入力面の材質や形状により、操作感は変化する。したがって、操作者の好みに応じて、入力部をカスタマイズすることも可能である。
【００１０】
ちなみに、上記特許文献２には、検出エリアにおける操作体の接触を検出する接触検出手段（タッチセンサ４１）と、検出エリアに加えられる押圧を検出する押圧検出手段（十字ボタン３７ａ〜３７ｅ）と、を備えるユーザインターフェース手段が開示されている（図３）。特許文献２に記載のユーザインターフェース手段においては、タッチセンサ４１が、十字ボタン３７ａ、３７ｅ、３７ｃに重なる長方形の領域に一つだけ配置される。そして、タッチセンサ４１の配置領域における操作体の移動方向（十字ボタン３７ａ→３７ｃの方向か、あるいは十字ボタン３７ｃ→３７ａの方向か）を、判定しているに過ぎない。
【００１１】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記入力面は、凹凸形状を有する構成とする方がよい。
【００１２】
本構成によると、簡単な構成で入力面の摩擦力を大きくすることができる。入力面と操作体との間に生じる摩擦力が大きいと、操作体の移動による入力部の変位が大きくなり、変位検出部における検出値の差が大きくなる。このため、検出精度が向上すると共に操作感も向上する。
【００１３】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記変位検出部は、前記入力部の周縁部に配置される構成とする方がよい。
【００１４】
本構成によると、操作体の移動による入力部の最大変位を検出することができる。これにより、判定精度が向上する。
【００１５】
（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記変位検出部は、前記入力部の変位に基づく荷重を検出する荷重センサを有する構成とする方がよい。
【００１６】
本構成においては、入力部の変位を荷重の変化として検出する。例えばフィルム状の荷重センサを用いると、入力装置の小型化、薄型化を図る上で有利である。
【００１７】
（５）好ましくは、上記（４）の構成において、さらに、前記荷重センサを収容する箱状の容器本体と、該容器本体の開口部を覆う蓋板と、を備え、前記入力部は、該蓋板の表面に配置される構成とする方がよい。
【００１８】
本構成においては、入力部と荷重センサとが蓋板を介して配置される。荷重センサは、入力部から蓋板に伝わる荷重の変化を検出する。本構成によると、荷重センサや配線などを容器本体に収容することができる。これにより、入力部の絶縁性を確保することができる。また、入力装置の防水構造を実現しやすい。
【００１９】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記操作体の前記操作はスライド操作を含み、前記演算部において出力される前記操作情報は、該操作体のスライド方向を含む構成とする方がよい。
【００２０】
本構成の入力装置によると、出力されるスライド方向などの操作情報に基づいて、スマートフォン、タブレット端末などにおける画面のスクロール操作を、簡単に行うことができる。
【００２１】
（７）上記（１）ないし（６）のいずれかの構成の本発明の入力装置は、ディスプレイを備える電子機器において、該ディスプレイとは反対側の背面に配置することができる。
【００２２】
上述したように、本発明の入力装置によると、操作力の大小に関係なく安定して、操作体による操作情報を出力することができる。したがって、本発明の入力装置を、スマートフォン、タブレット端末などのディスプレイを備える電子機器の背面に配置することにより、電子機器を持ちながら片手でスクロールなどの画面操作を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第一実施形態の入力装置の上面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図である。
【図３】同入力装置における入力部の上面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ方向断面図である。
【図５】同入力装置における入力部の操作時の説明図である。
【図６】同入力装置におけるスライド方向判定時のフローチャートである。
【図７】第二実施形態の入力装置における入力部の上面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向断面図である。
【図９】第三実施形態の入力装置における入力部の操作時の説明図である。
【図１０】同入力装置におけるスライド方向判定時のフローチャートである。
【図１１】その他の実施形態の入力装置における入力部の左右方向断面図である。
【図１２】実験１における四つの荷重センサの出力値の経時変化を示すグラフである。
【図１３】実施２における四つの荷重センサの出力値の経時変化を示すグラフである。
【図１４】実験３における四つの荷重センサの出力値の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の入力装置の実施の形態について説明する。
【００２５】
＜第一実施形態＞
［入力装置の構成］
まず、本実施形態の入力装置の構成について説明する。図１に、本実施形態の入力装置の上面図を示す。図２に、図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図を示す。図３に、同入力装置における入力部の上面図を示す。図４に、図３のＩＶ−ＩＶ方向断面図を示す。
【００２６】
図１〜図４に示すように、入力装置１は、容器本体２０と、蓋板２１と、入力部３と、四つの変位検出部４ａ〜４ｄと、演算部５と、を備えている。
【００２７】
容器本体２０は、ポリアセタール製であり、上方に開口部を有する箱状を呈している。容器本体２０の側壁には、段差部２００が形成されている。段差部２００は、上方から下方に向かって内側に張り出す段差状を呈しており、側壁の内面を一周するように形成されている。段差部２００には、両面テープ２２が配置されている。蓋板２１は、ガラス製であり、正方形の板状を呈している。蓋板２１は、容器本体２０の開口部を覆うように配置されている。蓋板２１は、容器本体２０の段差部２００に配置され、両面テープ２２により容器本体２０に接着されている。
【００２８】
入力部３は、ウレタンゴム製であり、正方形の板状を呈している。入力部３は、蓋板２１の上面に接着されている。入力部３は、指などの操作体が接触する入力面３０を有している。入力面３０は、上方から見て、縦（前後方向）２２．５ｍｍ×横（左右方向）２２．５ｍｍの大きさの正方形状を呈している。入力面３０は、多数の柱部３００を有している。これにより、入力面３０は、凹凸形状を有している。柱部３００は、縦８列×横８列の格子状に配置されている。柱部３００は、各々、縦１．５ｍｍ×横１．５ｍｍ×高さ（上下方向）２ｍｍの角柱状を呈している。柱部３００の左方および前方の角部は、面取りされている。操作体を入力面３０に接触させた状態で移動させると、操作体が柱部３００にひっかかることにより、操作体と入力面３０との間に摩擦力が生じる。
【００２９】
四つの変位検出部４ａ〜４ｄは、容器本体２０の内部に収容されている。四つの変位検出部４ａ〜４ｄは、蓋板２１を介して入力部３の下方側に配置されている。四つの変位検出部４ａ〜４ｄは、入力部３を囲むように、入力部３の周縁部に互いに９０°ずつ離間して配置されている。図１に矢印で示すように、入力面３０の延在方向（前後左右方向）において、入力面３０の中心を通って直交する二軸をＸ軸およびＹ軸と定義した場合、四つの変位検出部４ａ〜４ｄは、Ｘ軸上およびＹ軸上の四箇所に一つずつ配置されている。変位検出部４ａおよび変位検出部４ｃは、前後方向に延びるＹ軸上に配置されている。変位検出部４ａと変位検出部４ｃとは、入力部３を挟んで対向して配置されている。変位検出部４ｂおよび変位検出部４ｄは、左右方向に延びるＸ軸上に配置されている。変位検出部４ｂと変位検出部４ｄとは、入力部３を挟んで対向して配置されている。四つの変位検出部４ａ〜４ｄの構成は全て同じである。したがって、ここではＹ軸上に配置されている変位検出部４ａおよび変位検出部４ｃについて、説明する。
【００３０】
変位検出部４ａは、スペーサ４０ａと、荷重センサ４１ａと、基部４２ａと、を有している。スペーサ４０ａは、ウレタンフォーム製であり、矩形板状を呈している。スペーサ４０ａは、蓋板２１の下面に接着されている。荷重センサ４１ａは、シリコーンゴム中に球状のカーボンビーズが充填された導電性エラストマー材料からなり、矩形薄膜状を呈している。荷重センサ４１ａは、曲げ変形などによる弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するという特性を有している。荷重センサ４１ａは、スペーサ４０ａの下面に接着されている。荷重センサ４１ａには図示しない電極および配線が接続されている。基部４２ａは、ポリアセタール製であり、頂部が曲面からなる柱状を呈している。基部４２ａは、荷重センサ４１ａの下方において、頂部の一部が荷重センサ４１ａに当接するように配置されている。
【００３１】
変位検出部４ｃは、スペーサ４０ｃと、荷重センサ４１ｃと、基部４２ｃと、を有している。スペーサ４０ｃの構成は、スペーサ４０ａの構成と同じである。スペーサ４０ｃは、蓋板２１の下面に接着されている。荷重センサ４１ｃの構成は、荷重センサ４１ａの構成と同じである。荷重センサ４１ｃは、スペーサ４０ｃの下面に接着されている。荷重センサ４１ｃには図示しない電極および配線が接続されている。基部４２ｃの構成は、基部４２ａの構成と同じである。基部４２ｃは、荷重センサ４１ｃの下方において、頂部の一部が荷重センサ４１ｃに当接するように配置されている。
【００３２】
演算部５は、四つの変位検出部４ａ〜４ｄを構成する四つの荷重センサ４１ａ〜４１ｄと、電気的に接続されている。演算部５には、四つの荷重センサ４１ａ〜４１ｄの電気抵抗が入力される。演算部５においては、アナログの電気抵抗データを、デジタルデータに変換する。そして、所定のフィルタリングにより、デジタルデータのノイズ等を除去する。そして、四つの荷重センサ４１ａ〜４１ｄの電気抵抗の大小関係に基づいて、操作体により入力された操作情報を出力する。
【００３３】
［入力装置の動き］
次に、本実施形態の入力装置１の動きについて説明する。図５に、入力部の操作時の説明図を示す。操作者は、指で入力部３の入力面３０に触れ、その状態で指を後方に移動させる。すなわち、図５に白抜き矢印で示すように、指を点Ｐ１から点Ｐ２まで、前方から後方にスライドさせる。この場合、指の移動方向はＹ軸方向に一致している。すると、指と入力面３０との間に生じる摩擦力により、入力部３は、始点Ｐ１側が持ち上がり終点Ｐ２側が沈み込むように変位する。なお、指は、本発明における操作体に含まれる。
【００３４】
四つの変位検出部４ａ〜４ｄにおける荷重センサ４１ａ〜４１ｄは、曲げ変形などによる弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するという特性を有している。終点Ｐ２においては、入力部３の変位量が大きく、終点Ｐ２側に配置されている荷重センサ４１ｃは、入力部３の沈み込みに伴い、蓋板２１、スペーサ４０ｃを介して上方から大きく押圧される。これにより、荷重センサ４１ｃは、基部４２ｃの頂部に沿って大きく湾曲変形する。その結果、荷重センサ４１ｃの電気抵抗は、大きく増加する。一方、始点Ｐ１においては、入力部３の変位量が小さい。このため、始点Ｐ１側に配置されている変位検出部４ａにおいては、上方からの押圧力が小さく、荷重センサ４１ａの変形量は小さくなる。よって、荷重センサ４ａの電気抵抗の増加量は小さい。また、指の移動方向とは直交するＸ軸上においては、入力部３の変位量は、始点Ｐ１における変位量と終点Ｐ２における変位量との間の値になる。このため、Ｘ軸上に配置されている変位検出部４ｂの荷重センサ４１ｂおよび変位検出部４ｄの荷重センサ４１ｄにおける電気抵抗の増加量は、荷重センサ４１ａにおける電気抵抗の増加量と荷重センサ４１ｃにおける電気抵抗の増加量との間の値になる。したがって、指を前方から後方にスライドさせた場合の荷重センサ４１ａ〜４１ｄにおける電気抵抗の増加量の大小関係は、表１に示すようになる。
【表１】
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【００３５】
荷重センサ４１ａ〜４１ｄにおける電気抵抗の増加量のデータに基づいて、演算部５は、次のようにして指のスライド方向を判定する。図６に、本実施形態の入力装置におけるスライド方向判定時のフローチャートを示す。まず、荷重センサ４１ａ〜４１ｄにおける電気抵抗の増加量、すなわち荷重センサ４１ａ〜４１ｄの検出値を比較して、全てが同じ程度であるか否かをチェックする（ステップ１（Ｓ１））。そして、荷重センサ４１ａ〜４１ｄの検出値の全てが同じ程度である場合には、スライドではなくタッピングが行われたと判定する（ステップ２（Ｓ２））。そうではない場合には、ステップ３（Ｓ３）に進む。
【００３６】
ステップ３においては、荷重センサ４１ａ〜４１ｄのうち、検出値が同じ程度のものを特定する。本実施形態の場合、荷重センサ４１ｂの検出値と荷重センサ４１ｄの検出値とが「中」程度で同じである。よって、荷重センサ４１ｂおよび荷重センサ４１ｄが特定され、これらが配置されているＸ軸方向を、スライド方向から除外する。つまり、指の移動方向は、Ｙ軸方向（前後方向）であると判別される。次に、残りの荷重センサ４１ａの検出値と荷重センサ４１ｃの検出値とを比較する（ステップ４（Ｓ４））。そして、荷重センサ４１ａの検出値が荷重センサ４１ｃの検出値よりも大きい場合、スライド方向を、荷重センサ４１ｃ→荷重センサ４１ａ方向であると判定する（ステップ５（Ｓ５））。反対に、荷重センサ４１ａの検出値が荷重センサ４１ｃの検出値よりも小さい場合、スライド方向を、荷重センサ４１ａ→荷重センサ４１ｃ方向であると判定する（ステップ６（Ｓ６））。つまり、荷重センサ４１ａおよび荷重センサ４１ｃが配置されているＹ軸方向において、検出値が小さい方を始点、大きい方を終点として、スライド方向を判定する。本実施形態の場合、荷重センサ４１ａの検出値は荷重センサ４１ｃの検出値よりも小さい。よって、スライド方向は、荷重センサ４１ａ→荷重センサ４１ｃ方向であると判定される。このようにして、演算部５は、スライド方向を判定し、当該判定を操作情報として出力する。
【００３７】
［入力装置の作用効果］
次に、本実施形態の入力装置１の作用効果について説明する。本実施形態の入力装置１は、マウスのホイールやトラックボールなどに用いられる回転体を必要としない。また、静電容量式のセンサを用いない。このため、構造が単純で、小型化薄型化が可能である。入力装置１において、入力部３は、ウレタンゴム製であり柔軟である。加えて、入力面３０は、多数の柱部３００を有している。このため、操作体を入力面３０に接触させた状態で移動させると、操作体が柱部３００にひっかかりながら移動する。これにより、操作者は操作感を得ることができる。
【００３８】
例えば、柱部３００が面取りされていない角柱状を呈している場合、指の腹側を接触させて移動させた場合と、爪側を接触させて移動させた場合と、を比較すると、操作時の感触が異なる。また、爪側を接触させて移動させた場合には、カチカチとした音が生じるおそれがある。この点、本実施形態の柱部３００は、左方および前方の角部が面取りされた角柱状を呈している。換言すると、柱部３００の角部のうち、Ｘ軸方向の一方側とＹ軸方向の一方側とが、面取りされている。Ｘ軸、Ｙ軸は、移動方向を判定する基準軸である。このように、移動方向の一方側を面取りすることにより、指の腹側、爪側のどちらを接触させて移動させても、違和感や音の発生を抑制することができる。
【００３９】
入力装置１においては、柱部３００を多数配置するという簡単な構成で、入力面３０の摩擦力を大きくしている。これにより、検出精度が向上すると共に操作感も向上する。なお、入力装置１によると、入力面３０の材質や形状を変化させて、操作者の好みの操作感になるよう、入力部３をカスタマイズすることができる。入力部３は  蓋板２１の上面に接着されている。このため、入力部３の取り替えが容易である。
【００４０】
入力装置１においては、操作体が入力面３０上を移動することによる入力部３の変位を利用して、操作体のスライド方向を判定している。操作体のスライド方向は、スマートフォン、タブレット端末などにおける画面のスクロール操作を行うのに有効である。例えば、入力装置１を、スマートフォン、タブレット端末などのディスプレイを備える電子機器の背面に配置すると、電子機器を持ちながら片手でスクロールなどの画面操作を行うことができる。
【００４１】
入力部３の変位を検出する変位検出部４ａ〜４ｄは、入力面３０の延在方向に直交する二軸をＸ軸およびＹ軸と定義した場合、Ｘ軸上の二箇所、Ｙ軸上の二箇所に、各々配置されている。Ｘ軸、Ｙ軸は、移動方向を判定する基準軸になる。四つの変位検出部４ａ〜４ｄを、入力部３を挟んでＸ軸上、Ｙ軸上に各々二箇所ずつ均等に配置することにより、移動方向の判定を容易かつ正確に行うことができる。また、四つの変位検出部４ａ〜４ｄは、入力部３の周縁部に配置されている。このため、操作体の移動による入力部３の最大変位を検出することができる。これにより、判定精度が向上する。
【００４２】
四つの変位検出部４ａ〜４ｄは、各々、荷重センサ４１ａ〜４１ｄを有している。これにより、入力部３の変位を簡単な構成で検出することができる。荷重センサ４１ａ〜４１ｄは、薄膜状を呈している。このため、入力装置１を小型化、薄型化しやすい。また、荷重センサ４１ａは容器本体２０の内部に配置され、入力部３は容器本体２０の蓋板２１の上面に配置されている。よって、入力部３の絶縁性を確保することができる。また、防水構造を実現しやすい。
【００４３】
＜第二実施形態＞
本実施形態の入力装置と、第一実施形態の入力装置との相違点は、入力部における入力面の大きさおよび形状である。よって、ここでは相違点についてのみ説明する。図７に、本実施形態の入力装置における入力部の上面図を示す。図８に、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向断面図を示す。
【００４４】
図７、図８に示すように、入力面３０は、上方から見て、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍの大きさの正方形状を呈している。入力面３０は、多数の柱部３０１を有している。これにより、入力面３０は、凹凸形状を有している。柱部３０１は、縦７列×横７列の格子状に配置されている。柱部３０１の高さは全て３ｍｍである。柱部３０１は、各々、頭部３０２と首部３０３とからなる。頭部３０２は、縦２ｍｍ×横２ｍｍ×高さ１ｍｍの板状を呈している。頭部３０２の左方および前方の角部は、面取りされている。首部３０３は、頭部３０２の下方に連続して配置され、断面円弧状のくびれ形状を呈している。
【００４５】
本実施形態の入力装置は、構成が共通する部分に関しては、第一実施形態の入力装置と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の入力装置においては、入力面３０に配置される柱部３０１が、頭部３０２と、頭部３０２より縮径された首部３０３と、からなる。このため、指の移動時に、柱部３０１が倒れやすい。したがって、操作者は柔らかな感触を得ることができ、操作感が向上する。
【００４６】
＜第三実施形態＞
本実施形態の入力装置と、第一実施形態の入力装置との相違点は、変位検出部が四箇所ではなく三箇所に配置されている点である。よって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００４７】
本実施形態の入力装置は、三つの変位検出部４ａ〜４ｃを備えている（前出図１参照）。すなわち、前出図１に矢印で示すように、入力面３０の延在方向において、入力面３０の中心を通って直交する二軸をＸ軸およびＹ軸と定義した場合、三つの変位検出部４ａ〜４ｃのうち、変位検出部４ａおよび変位検出部４ｃは、前後方向に延びるＹ軸上に配置されている。変位検出部４ａと変位検出部４ｃとは、入力部３を挟んで対向して配置されている。変位検出部４ｂは、左右方向に延びるＸ軸上に配置されている。変位検出部４ｂは、入力部３の左方に配置されている。
【００４８】
図９に、本実施形態の入力装置における入力部の操作時の説明図を示す。図９中、図５と対応する部材は同じ符号で示す。操作者は、指で入力部３の入力面３０に触れ、その状態で指を右方に移動させる。すなわち、図９に白抜き矢印で示すように、指を点Ｐ３から点Ｐ４まで、左方から右方にスライドさせる。この場合、指の移動方向はＸ軸方向に一致している。すると、指と入力面３０との間に生じる摩擦力により、入力部３は、始点Ｐ３側が持ち上がり終点Ｐ４側が沈み込むように変位する。
【００４９】
三つの変位検出部４ａ〜４ｃにおける荷重センサ４１ａ〜４１ｃは、曲げ変形などによる弾性変形量が増加するに従って電気抵抗が増加するという特性を有している。始点Ｐ３においては、入力部３の変位量が小さい。このため、始点Ｐ３側に配置されている変位検出部４ｂにおいては、上方からの押圧力が小さく、荷重センサ４１ｂの変形量は小さくなる。よって、荷重センサ４１ｂの電気抵抗の増加量は小さい。一方、指の移動方向とは直交するＹ軸上においては、入力部３の変位量は、始点Ｐ３における変位量と終点Ｐ４における変位量との間の値になる。このため、Ｙ軸上に配置されている変位検出部４ａの荷重センサ４１ａおよび変位検出部４ｃの荷重センサ４１ｃにおける電気抵抗の増加量は、荷重センサ４１ｂにおける電気抵抗の増加量より大きくなる。また、荷重センサ４１ａと荷重センサ４１ｃとは、入力部３を挟んで対称的に配置されている。このため、荷重センサ４１ａおよび荷重センサ４１ｃにおける電気抵抗の増加量は、ほぼ同じ値になる。したがって、指を左方から右方にスライドさせた場合の荷重センサ４１ａ〜４１ｃにおける電気抵抗の増加量の大小関係は、表２に示すようになる。
【表２】
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【００５０】
荷重センサ４１ａ〜４１ｃにおける電気抵抗の増加量のデータに基づいて、演算部は、次のようにして指のスライド方向を判定する。図１０に、本実施形態の入力装置におけるスライド方向判定時のフローチャートを示す。まず、荷重センサ４１ａ〜４１ｃにおける電気抵抗の増加量、すなわち荷重センサ４１ａ〜４１ｃの検出値を比較して、全てが同じ程度であるか否かをチェックする（ステップ１（Ｓ１））。そして、荷重センサ４１ａ〜４１ｃの検出値の全てが同じ程度である場合には、スライドではなくタッピングが行われたと判定する（ステップ２（Ｓ２））。そうではない場合には、ステップ３（Ｓ３）に進む。
【００５１】
ステップ３においては、荷重センサ４１ａ〜４１ｃのうち、検出値が同じ程度のものを特定する。本実施形態の場合、荷重センサ４１ａの検出値と荷重センサ４１ｃの検出値とが「中」程度で同じである。よって、荷重センサ４１ａおよび荷重センサ４１ｃが特定され、これらが配置されているＹ軸方向を、スライド方向から除外する。つまり、指の移動方向は、Ｘ軸方向（左右方向）であると判別される。次に、残りの荷重センサ４１ｂの検出値と、荷重センサ４１ａおよび荷重センサ４１ｃの検出値と、を比較する（ステップ４（Ｓ４））。そして、荷重センサ４１ｂの検出値が荷重センサ４１ａ、４１ｃの検出値よりも大きい場合、スライド方向を、荷重センサ４１ｂ側を終点とするＸ軸方向であると判定する（ステップ５（Ｓ５））。反対に、荷重センサ４１ｂの検出値が荷重センサ４１ａ、４１ｃの検出値よりも小さい場合、スライド方向を、荷重センサ４１ｂ側を始点とするＸ軸方向であると判定する（ステップ６（Ｓ６））。本実施形態の場合、荷重センサ４１ｂの検出値は荷重センサ４１ａ、４１ｃの検出値よりも小さい。よって、スライド方向は、荷重センサ４１ｂ側を始点とするＸ軸方向であると判定される。このようにして、演算部は、スライド方向を判定し、当該判定を操作情報として出力する。
【００５２】
本実施形態の入力装置は、構成が共通する部分に関しては、第一実施形態の入力装置と同様の作用効果を有する。また、本実施形態の入力装置においては、三箇所に変位検出部４ａ〜４ｃを配置すればよい。第一実施形態の入力装置と比較して、変位検出部を一つ減らすことができるため、構成がより単純になりコストを削減することができる。
【００５３】
＜その他＞
以上、本発明の入力装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００５４】
上記実施形態においては、入力部をウレタンゴム製とした。しかし、入力部の材質は、エラストマー（架橋ゴムおよび熱可塑性エラストマーを含む）または樹脂から適宜選択すればよい。例えば、柔軟で触感が良いという観点から、ＪＩＳ  Ｋ６２５３−３：２０１２に規定されるタイプＡのデュロメータ硬さが９０程度のエラストマーが好適である。例えば、オレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）、ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム、シリコンゴムなどが挙げられる。
【００５５】
入力面は、指などの操作体が移動することにより該操作体との間に摩擦力を生じる状態であればよい。摩擦力は、人が通常の動作で操作体を移動させることができる程度において、大きい方が望ましい。摩擦力が大きい入力面を実現するには、例えば、操作体の移動時に大きな摩擦力が生じる材料から入力部を形成すればよい。あるいは、入力面に粘着性を高める加工を施してもよい。あるいは、入力面を凹凸形状にしてもよい。凹凸形状にするには、例えば、複数の突部を配置したり、溝部を形成したり、表面粗さを大きくする加工を施せばよい。突部としては、上記実施形態の柱部のような角柱状の他、円柱状、半球状、きのこ状などが挙げられる。
【００５６】
図１１に、きのこ状の突部を有する入力面を有する入力部の左右方向断面図を示す。図１１は、前出図４に対応している。図１１に示すように、入力面３０は、多数の突部３０４を有している。突部３０４は、入力面において、縦６列×横６列の格子状に配置されている。突部３０４は、円柱状の脚部３０５と、脚部３０５よりも大径の球状の頭部３０６と、からなり、全体としてきのこ状を呈している。
【００５７】
なお、上記実施形態においては、入力面に配置した柱部の二方の角部を面取りした。しかし、突部の面取りは必ずしも必要ではない。突部の形状は、前後左右方向において全て同じでも構わない。反対に、突部の形状は、前後左右方向において全て異なっていても構わない。また、入力部、入力面、突部などの大きさは、特に限定されない。
【００５８】
上記第一、第二実施形態においては、変位検出部を四箇所に配置し、第三実施形態においては、変位検出部を三箇所に配置した。変位検出部は、Ｘ軸上およびＹ軸上の両方に配置され、かつ、合計三箇所以上に配置されていればよい。例えば、Ｘ軸とＹ軸との交点など、入力部の周縁部以外の領域を含めて五箇所以上に配置してもよい。そして、変位検出部の配置数、配置場所に応じて、演算部における操作体の移動方向の判定方法を、適宜変更すればよい。
【００５９】
上記実施形態においては、変位検出部を容器本体の内部に収容し、入力部を蓋板の上面に配置した。これにより、入力部と変位検出部との間には蓋板が介装されている。しかし、入力部と変位検出部とを接触させて配置させてもよい。例えば、入力部の下面に、変位検出部を固定してもよい。
【００６０】
上記実施形態においては、荷重センサを用いて変位検出部を構成したが、入力部の変位を検出するセンサの種類は、特に限定されない。使用するセンサに応じて、変位検出部の構成を変更することも勿論可能である。荷重センサを用いる場合、センサの構成、形状などは上記実施形態に限定されない。例えば、荷重が増加するに従って電気抵抗が減少するセンサを用いてもよい。また、変位検出部の検出値は、荷重センサの電気抵抗に限定されず、電圧や電流など電気抵抗に関連する他の電気量であってもよい。
【００６１】
例えば、上記実施形態において使用した、荷重が増加するに従って電気抵抗が増加するセンサは、エラストマーまたは樹脂中に球状の導電性フィラーを最密充填に近い状態で配合して、製造することができる。エラストマーとしては、シリコーンゴムの他、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）など、樹脂としては、エポキシ樹脂などが好適である。球状の導電性フィラーとしては、炭素材料や金属の粒子が好適である。導電性フィラーの充填率は、センサの体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下であることが望ましい。
【実施例】
【００６２】
次に、上記第一実施形態の入力装置１に対して行った入力実験について、主に図１および図５を援用しながら説明する。入力実験は、指を入力面３０上の一方向に五回スライドさせて、四つの荷重センサ４１ａ〜４１ｄの出力を測定することにより行った。
【００６３】
＜実験１＞
本実験においては、入力面３０上の前方から後方に向かって（点Ｐ１から点Ｐ２まで）、指をスライドさせた。図１２に、四つの荷重センサの出力値の経時変化をグラフで示す。図１２中、荷重センサの出力値は、荷重センサの電気抵抗値をデジタル変換した値である（後出の図１３、図１４においても同じ）。
【００６４】
図１２に示すように、四つの荷重センサ４１ａ〜４１ｄの全てにおいて、スライド回数に対応した五つのピークが得られた。また、一回のスライドごとの荷重センサ４１ａ〜４１ｄの出力値を比較すると、五回全てのスライドにおいて、荷重センサ４１ａの出力値は「小」、荷重センサ４１ｂの出力値は「中」、荷重センサ４１ｃの出力値は「大」、荷重センサ４１ｄの出力値は「中」となった。得られた荷重センサ４１ａ〜４１ｄの出力値の大小関係から、上記第一実施形態において説明した判定方法（前出図６参照）により、スライド方向を判定することができる。すなわち、本実験においては、操作者は指を前方から後方に向かって（荷重センサ４１ａ→荷重センサ４１ｃ方向）５回スライドさせたと判定される。
【００６５】
＜実験２＞
本実験においては、入力面３０上の後方から前方に向かって（点Ｐ２から点Ｐ１まで）、指をスライドさせた。図１３に、四つの荷重センサの出力値の経時変化をグラフで示す。
【００６６】
図１３に示すように、四つの荷重センサ４１ａ〜４１ｄの全てにおいて、スライド回数に対応した五つのピークが得られた。また、一回のスライドごとの荷重センサ４１ａ〜４１ｄの出力値を比較すると、五回全てのスライドにおいて、荷重センサ４１ａの出力値は「大」、荷重センサ４１ｂの出力値は「中」、荷重センサ４１ｃの出力値は「小」、荷重センサ４１ｄの出力値は「中」となった。得られた荷重センサ４１ａ〜４１ｄの出力値の大小関係から、上記第一実施形態において説明した判定方法（前出図６参照）により、スライド方向を判定することができる。すなわち、本実験においては、操作者は指を後方から前方に向かって（荷重センサ４１ｃ→荷重センサ４１ａ方向）５回スライドさせたと判定される。
【００６７】
＜実験３＞
比較のため、入力装置１から入力部３を取り外して、入力実験を行った。すなわち、本実験においては、指をガラス製の蓋板２１の上面上にて五回スライドさせた。スライド方向は、実験１と同様に、前方から後方とした。図１４に、四つの荷重センサの出力値の経時変化をグラフで示す。
【００６８】
図１４に示すように、四つの荷重センサ４１ａ〜４１ｄの全てにおいて、スライド回数に対応した五つのピークが得られた。しかし、スライド操作を行ったにも関わらず、四つの荷重センサ４１ａ〜４１ｄの出力値には、ほとんど違いは見られなかった。したがって、スライド方向を判定することはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の入力装置は、スマートフォン、タブレット端末、携帯ゲーム端末など、ディスプレイを備える電子機器に有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１：入力装置、２０：容器本体、２１：蓋板、２２：両面テープ、２００：段差部、３：入力部、３０：入力面、３００、３０１：柱部、３０２：頭部、３０３：首部、３０４：突部、３０５：脚部、３０６：頭部、４ａ〜４ｄ：変位検出部、４０ａ、４０ｃ：スペーサ、４１ａ〜４１ｄ：荷重センサ、４２ａ、４２ｃ：基部、５：演算部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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