(57)【要約】【課題】利用者の操作内容に関わらず任意の接触位置において操作感を提示する入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１は、表示画面２０上に操作対象としてのボタン２００、２０１を表示する表示部２と、表示画面２０上の座標と対応した座標系を有する操作面３２ａを有し、当該操作面３２ａに対する接触位置に基づき操作信号を出力するタッチパッド３２と、タッチパッド３２に振動を付与する超音波振動子３１と、タッチパッド３２の任意の位置において突出型支持部材３００、３０１によりタッチパッド３２を支持する支持部３０と、ボタン２００、２０１に対応するタッチパッド３２上の領域を突出型支持部材３００、３０１により支持するよう支持部３０を制御するコントローラ４とを有する。【選択図】図１
2015162202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画面上に操作対象を表示する表示部と、
前記表示部の前記表示画面の座標と対応した座標系を有する操作面を有し、当該操作面に対する接触位置に基づき操作信号を出力するタッチパッドと、
前記タッチパッドに振動を付与する振動子と、
任意の位置において前記タッチパッドを支持する支持部と、
前記表示画面上の前記操作対象に対応する前記タッチパッド上の領域又は当該領域以外の領域を支持するよう前記支持部を制御するコントローラとを有する入力装置。
【請求項２】
前記支持部は、複数の突出型の支持部材を有し、前記表示画面上の前記操作対象に対応する前記タッチパッド上の領域又は当該領域以外の領域に対応した突出型の支持部材を突出させて前記タッチパッドを支持する請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
表示画面上に操作対象を表示する表示部と、
前記表示部の前記表示画面の座標と対応した座標系を有する操作面を有し、当該操作面に対する接触位置に基づき操作信号を出力するタッチパッドと、
前記タッチパッドに振動を付与する振動子と、
任意の位置において前記タッチパッドを支持する支持部と、
前記表示画面上の前記操作対象に対応する前記タッチパッド上の領域の周囲を支持するよう前記支持部を制御するコントローラとを有する入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、タッチパッドの操作面の摩擦抵抗を変化させることで利用者の入力操作を補助する入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この入力装置は、接続された他の装置の機能を実行するための機能項目がボタン形状で表示されているディスプレイと、当該ディスプレイの表示に対する指示位置と操作位置とが対応するタッチパッドと、タッチパッドの裏面に設けられてタッチパッドを高周波により振動させる圧電素子と、利用者の指がタッチパッドに触れている操作位置を検出するとともに当該操作位置に対応するディスプレイの表示に対する指示位置が機能項目上である場合にタッチパッドを振動させ、その他の場合は振動させないよう圧電素子を制御する制御部とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６９０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に示す入力装置は、利用者の指が１本だけタッチパッドに接触している場合には、利用者に対して操作面の摩擦抵抗の差によって機能項目の領域外と領域内とを認識させることができるが、利用者の指が複数接触しており、ある指が領域内であって他の指が領域外である場合には、同時にそれぞれの領域に異なる摩擦抵抗を生じさせることができないため、利用者に必ずしも機能項目の領域内と領域外とを認識させることができないという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、利用者の操作内容に関わらず任意の接触位置において操作感を提示する入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、表示画面上に操作対象を表示する表示部と、
前記表示部の前記表示画面の座標と対応した座標系を有する操作面を有し、当該操作面に対する接触位置に基づき操作信号を出力するタッチパッドと、
前記タッチパッドに振動を付与する振動子と、
任意の位置において前記タッチパッドを支持する支持部と、
前記表示画面上の前記操作対象に対応する前記タッチパッド上の領域又は当該領域以外の領域を支持するよう前記支持部を制御するコントローラとを有する入力装置を提供する。
【０００８】
上記支持部は、複数の突出型の支持部材を有し、前記表示画面上の前記操作対象に対応する前記タッチパッド上の領域又は当該領域以外の領域に対応した突出型の支持部材を突出させて前記タッチパッドを支持するものであってもよい。
【０００９】
また、本発明の他の態様は、表示画面上に操作対象を表示する表示部と、
前記表示部の前記表示画面の座標と対応した座標系を有する操作面を有し、当該操作面に対する接触位置に基づき操作信号を出力するタッチパッドと、
前記タッチパッドに振動を付与する振動子と、
任意の位置において前記タッチパッドを支持する支持部と、
前記表示画面上の前記操作対象に対応する前記タッチパッド上の領域の周囲を支持するよう前記支持部を制御するコントローラとを有する入力装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、利用者の操作内容に関わらず任意の接触位置において操作感を提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、入力装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、操作部の構成の一例を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、入力装置の動作の一例を説明するための正面図及び平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施の形態］
（入力装置の構成）
図１は、入力装置の構成の一例を示す概略図である。図２は、操作部３の構成の一例を示す斜視図である。
【００１３】
図１において、全体を示す符号１は、実施の形態における典型的な入力装置を模式的に例示している。この入力装置１は、特に限定されるものではないが、例えば、空調装置５である車載機器の作動を制御するために用いられ、その他、オーディオ装置やナビゲーション装置等の作動を制御するために用いてもよい。
【００１４】
入力装置１は、空調装置５の制御画面等を表示する表示部２、操作面３２ａに対する接触操作に伴い操作信号を出力するタッチパッド３２を備えた操作部３と、表示部２、操作部３及び空調装置５の作動を制御するコントローラ４とを有する。
【００１５】
図示例による入力装置１は、例えば、表示部２及び操作部３が車両のダッシュパネルやセンターコンソールなどの運転席周辺部に配置される。この入力装置１は、利用者の手指６で操作部３の操作面３２ａをタッチ操作すると、接触点６０の位置がタッチパッド３２により検出され、この位置に対応した操作信号がコントローラ４に入力されて、表示部２の表示画面２０上のボタン２００、２０１を選択決定し、コントローラ４が選択決定に対応して空調装置５を制御するように構成されている。
【００１６】
表示部２は、表示画面２０に操作対象として複数個のボタン２００、２０１を含む空調装置５の制御画面を表示する。なお、ボタン２００、２０１の配置や個数は特に図示するものに限定されるものではない。
【００１７】
なお、一例として、表示画面２０のボタン２００、２０１は空調装置５の設定温度を上下させる機能を有する。また、表示部２は、図示しないナビゲーション装置の制御画面を表示してもよいし、複数の車載機器の制御画面を一画面で一覧表示してもよい。
【００１８】
操作部３は、図１及び図２に示すように、タッチパッド３２の裏面の任意の位置を支持するための支持部３０と、タッチパッド３２の裏面に設けられてタッチパッド３２に振動を付与する超音波振動子３１と、タッチパッド３２の裏面の予め定めた位置を支持する支持部材３３とを有する。
【００１９】
支持部３０は、一例として、５行５列に配置された突出型支持部材３００、３０１…を有し、コントローラ４の制御により任意の突出型支持部材３００、３０１…を突出させてタッチパッド３２の裏面を支持する。突出型支持部材３００、３０１…は、一例として、円筒形や直方体形状に形成された磁歪素子が用いられ、埋設したコイルに電流を流して磁場を変化させることで弾性変形させ、タッチパッド３２側に突出させるものであり、タッチパッド３２の裏面に接する面にゴム樹脂等が設けられることでタッチパッド３２の操作面３２ａの一部の領域の振動を抑制する振動抑制部材として機能する。また、突出型支持部材３００、３０１…は、突出させることのできるものであればよく、ピエゾ素子等を用いてもよい。
【００２０】
なお、支持部３０は、一例として、５行５列に突出型支持部材３００、３０１…を配置したものを示したが、タッチパッド３２の裏面の任意の位置を支持できるものであれば、操作面３２ａに平行に振動抑制部材を機械的に移動できるように構成してもよいし、タッチパッド３２の裏面を予め定められたパターンで覆う振動抑制部材を複数用意して、これらを選択的に用いるものであってもよい。
【００２１】
また、支持部３０は、振動抑制部材自体を突出させるものに限らず、例えば、板状の振動抑制部材を、円筒形や直方体形状の他の材質の部材により押し上げて、部分的にタッチパッド３２の裏面を支持するように構成したものであってもよい。
【００２２】
超音波振動子３１は、圧電セラミックス、圧電高分子膜、圧電薄膜等の圧電材料を用いた圧電素子に交流電圧をかけて振動を発生し、タッチパッド３２に振動を付与する。なお、振動数は２０ｋＨｚ以上の超音波振動であるものとする。なお、共振周波数を可変とする圧電素子を用いてもよいし、共振周波数の異なる複数の超音波振動子を用意してもよい。また、後述するスクイーズ効果を効率よく得るために超音波振動を付与する例を示しているが、超音波より低い振動数で振動を付与する圧電素子を用いてもよい。
【００２３】
タッチパッド３２は、操作面３２ａに対する接触操作に伴い操作信号を出力するものであり、表示部２の表示画面２０中の指示位置と、タッチパッド３２上の接触点６０の座標とは一対一に対応した絶対座標系であるものとする。また、タッチパッド３２は、一例として、２枚のガラス板間にＩＴＯ膜を形成したタッチパッドが用いられ、厚さは３ｍｍのものを用いる。なお、タッチパッド３２の材質や厚さは、超音波振動子３１の振動が全面に伝播するものであれば上記したものに限られない。
【００２４】
また、タッチパッド３２は、その表示／操作面の外形が矩形のものを示しているが、曲線や直線により任意の外形を選択することができ、表示／操作面を複数に分割したものを用いてもよい。また、相対座標系に応用するものであってもよい。
【００２５】
支持部材３３は、ゴム樹脂等の材質が用いられ円筒形や直方体形状に形成される。なお、支持部材３３は、タッチパッド３２を支持するものであって、突出型支持部材３００、３０１…と同様に振動抑制部材として機能してもよいし、機能しなくてもよい。また、図１及び図２においてタッチパッド３２を３点にて支持しているがこれに限られるものではない。
【００２６】
コントローラ４は、表示手段４０、振動制御手段４１、支持位置制御手段４２、操作検出手段４３及び装置制御手段４４等として機能する。
【００２７】
表示手段４０は、表示制御信号によって表示部２を表示制御する。具体的には、空調装置５の状態に基づいてボタン２００、２０１等の操作対象を表示する。
【００２８】
振動制御手段４１は、振動制御信号によって超音波振動子３１の動作を制御する。具体的には、操作部３において利用者の操作を受け付ける際に超音波振動子３１を振動させる。
【００２９】
支持位置制御手段４２は、支持制御信号によって支持部３０の有する突出型支持部材３００、３０１…を突出させる。具体的には、タッチパッド３２の操作面３２ａのうち超音波振動子３１により振動を付与しない位置を表示手段４０の表示内容に基づき定めて、突出型支持部材３００、３０１…のうち当該振動を付与しない位置に該当するものを突出させる。突出させる突出型支持部材３００、３０１…は、単数であってもよいし複数であってもよい。
【００３０】
操作検出手段４３は、操作部３の出力する操作信号に基づき手指６による操作内容を検出する。
【００３１】
装置制御手段４４は、操作検出手段４３が検出した操作内容に基づいて、表示部２の表示画面２０上のボタン２００、２０１が選択決定されると、当該選択決定に対応して空調装置５を制御する。
【００３２】
（実施の形態の動作）
以下に、入力装置１の動作を図１−図３を参照しつつ説明する。
【００３３】
図３（ａ）及び（ｂ）は、入力装置１の動作の一例を説明するための正面図及び平面図である。
【００３４】
表示画面２０の左上端を原点としたとき、一例として、ボタン２００が領域ｘ１≦ｘ≦ｘ２、ｙ１≦ｙ≦ｙ２に、ボタン２０１が領域ｘ３≦ｘ≦ｘ４、ｙ１≦ｙ≦ｙ２に存在する場合について説明する。なお、表示画面２０上の座標の値ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、ｙ１、ｙ２に対応するタッチパッド３２の操作面３２ａ上の座標の値はｘ１’、ｘ２’、ｘ３’、ｘ４’、ｙ１’、ｙ２’であるものとする。
【００３５】
まず、表示手段４０は、表示部２に対して表示制御信号を送信し、空調装置５の状態に基づいて表示画面２０に操作対象としてボタン２００、２０１を表示する。
【００３６】
次に、振動制御手段４１は、超音波振動子３１に対して振動制御信号を送信し、超音波振動子３１を振動させて、タッチパッド３２の操作面３２ａを振動させる。
【００３７】
超音波振動子３１により操作部３の操作面が振動するとスクイーズ効果により利用者の手指６と操作部３の操作面間の摩擦抵抗が、振動がない場合に比べて低くなる。これは、振動による圧力変動で、周辺の気体（又は液体）が手指６と操作面との間に引き込まれるためである。
【００３８】
また、支持位置制御手段４２は、振動制御手段４１の動作と同時に、支持部３０に対して支持制御信号を送信し、突出型支持部材３００、３０１を突出させる。突出型支持部材３００、３０１は、タッチパッド３２の操作面３２ａのうち超音波振動子３１により振動を付与しない領域ｘ１’≦ｘ’≦ｘ２’、ｙ１’≦ｙ’≦ｙ２’と、領域ｘ３’≦ｘ’≦ｘ４’、ｙ１’≦ｙ’≦ｙ２’に最も近い位置のものである。
【００３９】
突出型支持部材３００、３０１がタッチパッド３２の操作面３２ａの裏面を支持することで、操作面３２ａ上には振動が伝播する領域と、振動が抑制される領域とができる。振動が伝播する領域は、スクイーズ効果の影響により利用者の手指６と操作部３の操作面間の摩擦抵抗が振動がない場合に比べて低くなり、摩擦小となる。また、振動が抑制される領域は、スクイーズ効果の影響が小さく、利用者の手指６と操作部３の操作面間の摩擦抵抗が振動がない場合と同等になり、摩擦大となる。
【００４０】
つまり、領域ｘ１’≦ｘ’≦ｘ２’、ｙ１’≦ｙ’≦ｙ２’と、領域ｘ３’≦ｘ’≦ｘ４’、ｙ１’≦ｙ’≦ｙ２’においては摩擦大となり、それ外の領域においては摩擦小となる。
【００４１】
次に、利用者は手指６で操作部３の操作面３２ａをタッチ操作し、空調装置５の設定温度を変更するために摩擦大の領域を探して、当該領域において決定操作をする。
【００４２】
次に、操作検出手段４３は、接触点６０の位置がタッチパッド３２により検出され、摩擦大の領域に対応した操作信号がコントローラ４に入力されると、表示部２の表示画面２０上のボタン２００又はボタン２０１を選択決定する。
【００４３】
次に、装置制御手段４４は、選択決定された内容に応じて空調装置５を制御し、設定温度を変更する。
【００４４】
（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、スクイーズ効果を利用し、ボタン２００、２０１に対応する領域外において予め定めた振動数でタッチパッド３２の操作面３２ａを振動させ、ボタン２００、２０１に対応する領域内において振動させないようにしたため、ボタン２００、２０１に対応する領域の摩擦が大となり、ボタン２００、２０１に対応する領域以外の摩擦が小となり、利用者の手指６に操作対象に該当する領域の操作感を付与することができる。
【００４５】
また、複数の指が接触しており、ある指が領域内であって他の指が領域外である場合にも、同時にそれぞれの領域に異なる摩擦抵抗を生じさせることができる。
【００４６】
なお、上記した実施の形態においてはボタン２００、２０１に対応する領域を突出型支持部材３００、３０１により支持する例を示したが、ボタン２００、２０１に対応する領域以外を支持するものであってもよい。また、ボタン２００、２０１に対応する領域の周囲を支持するものであってもよい。
【００４７】
［変形例］
以上より、本発明における入力装置１の代表的な構成例を上記各実施の形態及び図示例を挙げて説明したが、次に示すような変形も可能である。
（１）上記入力装置１は、車載装置に限らず、各種の電子・電気機器の入力装置に適用することができる。
（２）上記入力装置１は、例えば使用目的などに応じて配置個数、配置位置や配置形態などを適宜に選択することができる。
【００４８】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは調整しない範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１     入力装置
２     表示部
３     操作部
４     コントローラ
５     空調装置
６     手指
２０   表示画面
３０   支持部
３１   超音波振動子
３２   タッチパッド
３２ａ 操作面
３３   支持部材
４０   表示手段
４１   振動制御手段
４２   支持位置制御手段
４３   操作検出手段
４４   装置制御手段
６０   接触点
２００ ボタン
２０１ ボタン
３００ 突出型支持部材
【図１】
2015162202.tif 000003
【図２】
2015162202.tif 000004
【図３】
2015162202.tif 000005