(57)【要約】【課題】押し下げ幅に制限がある場合であっても押し下げ操作時にクリック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、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センサ１６と、タッチセンサ１６の操作面に対する荷重を検出する荷重検出部１５と、タッチセンサ１６を操作面の裏面から支持する弾性部１２と、弾性部１２に荷重と反対の方向に力を加える駆動部１１と、荷重検出部１５の検出する荷重が第１の値ｆａより大きい場合、弾性部１２が座屈する第２の力ＦＡ以上の力を付与するよう、駆動部１１を制御する制御部１７とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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センサと、
前記タッチセンサの前記操作面に対する荷重を検出する荷重検出部と、
前記タッチセンサを前記操作面の裏面から支持する弾性部と、
前記弾性部に前記荷重と反対の方向に力を加える駆動部と、
前記荷重検出部の検出する荷重が第１の値より大きい場合、前記弾性部が座屈する第２の力以上の力を付与するよう、前記駆動部を制御する制御部とを有する入力装置。
【請求項２】
前記駆動部は、前記荷重検出部の荷重が第１の値より小さい場合、前記第２の値より小さい力で前記弾性部に振動を付与するよう、前記駆動部を制御する請求項１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、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、押し下げ操作に対してクリック感を提示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、首振り自在に支持される入力操作部と、当該入力操作部の首振り操作に伴い変位する導電性の凸球面部と、凸球面部と互いの頂点を絶縁性接着剤で接着されるドーム状の弾性体と、入力操作部に対する首振り操作により凸球面部が変位し、当該変位に伴うドーム状の弾性体の変形を電位により検出する電極対と、入力操作部に対する押し下げ操作によりドーム状の弾性体が変形し、当該変形に伴いドーム状の弾性体との接触を検出する電極とを有する。ドーム状の弾性体は、入力操作部に対する押し下げ操作がなされると、最初は弾性変形するが、押圧力を徐々に大きくすると耐え切れずに屈曲し、操作者に対して急峻な反力の変化を付与するため、操作者にクリック感を提示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７７８６８号公報
【特許文献２】特開２０００−１３７５７６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、弾性部材を屈曲させることでクリック感を提示するものであるため、タッチセンサの押し下げ操作に適用しようとすると、タッチセンサの支持部にドーム状の弾性体を適用することとなるが、タッチセンサの押し下げ幅が、ドーム状の弾性体が屈曲するのに必要な押し下げ幅より小さい場合には適用できないという問題があった。
【０００６】
一方、押し下げ幅に制限がある場合であっても、操作者に触感を提示する入力装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この入力装置は、タッチパネルと、当該タッチパネルに対する押し下げ操作及び押し下げ操作のタッチパネル上の位置を検出する検出部と、タッチパネルの操作面と反対側の面に設けられた振動ユニットとを有し、タッチパネルに表示されたボタンの位置に該当するタッチパネル上の位置において押し下げ操作がなされた場合に、当該振動ユニットからタッチパネルに振動を伝達することで操作者に触感を提示する。
【０００８】
しかし、特許文献２に示す入力装置は、触感を提示するものの、振動によるものであるため、押し下げ操作時にクリック感が提示できないという問題があった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、押し下げ幅に制限がある場合であっても押し下げ操作時にクリック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】
【００１０】
本発明の一態様は、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センサと、
前記タッチセンサの前記操作面に対する荷重を検出する荷重検出部と、
前記タッチセンサを前記操作面の裏面から支持する弾性部と、
前記弾性部に前記荷重と反対の方向に力を加える駆動部と、
前記荷重検出部の検出する荷重が第１の値より大きい場合、前記弾性部が座屈する第２の力以上の力を付与するよう、前記駆動部を制御する制御部とを有する入力装置を提供する。
【００１１】
上記駆動部は、荷重検出部の荷重が第１の値より小さい場合、第２の値より小さい力で弾性部に振動を付与するよう、駆動部を制御するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、利用者の操作内容に関わらず一定の操作感を提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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（ａ）及び（ｂ）は、駆動部の構成及び動作を説明するための断面図である。
【図３】図３（ａ）−（ｃ）は、入力装置の動作を説明するための断面図である。
【図４】図４は、駆動部から指に加えられる力と駆動部のストロークの関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［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。
【００１５】
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、空調装置等の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。入力装置１は、例えば、タッチセンサ１６が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。
【００１６】
入力装置１は、筐体１０と、弾性部１２に対しｚ方向に力を付与する駆動部１１と、基板１４を支持するコイルスプリングである弾性部１２と、筐体１０に基板１４を弾性連結する弾性連結部１３と、裏面に凹部を有し弾性部１２に連結された球状のジョイント部１４ａが接することで支持される基板１４と、基板１４上に設けられて指２から加えられる荷重を検出して荷重信号を出力する荷重検出部１５と、荷重検出部１５上に設けられて指２の操作面に対する接触操作に伴い操作信号を出力するタッチセンサ１６と、荷重検出部１５及びタッチセンサ１６の出力する荷重信号及び接触信号を受信し、荷重信号及び接触信号に基づいて駆動信号を生成して駆動部１１に出力する制御部１７とを有する。
【００１７】
駆動部１１は、一例として、ソレノイドにより構成され、制御部１７から入力される駆動信号に基づいて図中のｚ方向に変位することで弾性部１２に力を付与する。なお、力を付与することができる機構を有すれば、ボイスコイルアクチュエータ、圧電素子、磁歪素子、高分子アクチュエータ等、他の方式のアクチュエータを用いてもよい。
【００１８】
弾性部１２は、一定程度長細いコイルスプリングであって、コイルの直径Ｄと長さＬのアスペクト比が大きいものである。一例として、弾性係数を１×１０３Ｎ／ｍ２としたとき、アスペクト比が３≦Ｌ／Ｄ≦１００のものを用いる。なお、弾性係数及びアスペクト比は、後述するように弾性部１２が予め定めた力ＦＡで座屈するように選択するものとする。なお、力ＦＡで座屈するものであればコイルスプリングに限らず、硬鋼材、ＳＵＳ、ゴム、合成樹脂等の任意の材質の棒状の弾性体を用いてもよい。
【００１９】
弾性連結部１３は、筐体１０に基板１４を弾性連結できればコイル、樹脂等、素材は問わない。なお、弾性連結部１３は、弾性部１２のｚ方向の変位に比べて基板１４のｚ方向の変位が小さくなるような弾性係数で筐体１０と基板１４とを弾性連結するものとする。
【００２０】
基板１４は、平板上に形成されて外力に対して変形しない程度の強度を有する硬鋼材、ＳＵＳ、ゴム、合成樹脂等を用いる。また、基板１４の裏面の凹部と、ジョイント部１４ａとは摺動可能に接し、弾性部１２が座屈した場合にジョイント部１４ａの位置がずれない程度の深さを有するものとする。ジョイント部１４ａは、硬鋼材、ＳＵＳ、ゴム、合成樹脂等を用いることができる。
【００２１】
荷重検出部１５は、感圧抵抗方式、静電容量方式、電磁誘導方式、圧電方式等を用いることができ、方式によってはタッチセンサ１６を荷重検出部１５として機能させてもよい。
【００２２】
タッチセンサ１６は、荷重検出部１５と同様に感圧抵抗方式、静電容量方式、電磁誘導方式、圧電方式等を用いることができ、指２の操作面に対する接触操作に伴い操作信号を出力する。
【００２３】
制御部１７は、例えば、車載機器の作動を制御するためのＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、後述するように荷重検出部１５の検出する荷重が予め定めた値より小さい場合は駆動部１１に振動するよう駆動信号を出力し、荷重検出部１５の検出する荷重が予め定めた値以上である場合は駆動部１１に弾性部１２が座屈する力を付与するよう駆動信号を出力する。
【００２４】
言い換えれば、荷重検出部１５の検出する荷重が予め定めた値より小さい場合、制御部１７は、指２によってタッチセンサ１６に対してドラッグ、フリック、ピンチ、スワイプ等のなぞり操作が行われていると判断し、振動により指２に触感を提示する。また、このとき、制御部１７は、なぞり操作に対応した操作信号によって空調装置の温度の上下、風量の増減等を制御する。
【００２５】
また、荷重検出部１５の検出する荷重が予め定めた値以上である場合、制御部１７は、タッチセンサ１６に対して指２によってタップ、ダブルタップ、ロングタップ等の押し下げ操作が行われていると判断し、指２にクリック感を提示する。また、このとき、制御部１７は、押し下げ操作に対応した操作信号によって空調装置のＯＮ／ＯＦＦの切り替え、暖房／冷房の切り替え等を制御する。なお、クリック感の提示方法は動作において詳しく説明する。
【００２６】
なお、入力装置１は、空調装置の制御画面等を表示する表示手段であるディスプレイをさらに設けてもよく、ディスプレイをタッチセンサ１６と一体にしたタッチパネルを採用する場合にはタッチセンサ１６にディスプレイの表示を妨げないように透明又は半透明の素材を用いる。
【００２７】
また、表示画面中の指示位置と、タッチセンサ１６上の接触点の座標とは相対的に対応した相対座標系であってもよいし、一対一で対応した絶対座標系であってもよい。
【００２８】
なお、タッチセンサ１６は、その表示／操作面の外形が矩形のものを用いてもよいし、曲線や直線により任意の外形を選択してもよく、表示／操作面を複数に分割したものを用いてもよい。
【００２９】
図２（ａ）及び（ｂ）は、駆動部の構成及び動作を説明するための断面図である。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、駆動部１１は、筐体１１０と、鉄やパーマロイ等の軟磁性体材料で形成されコイル１１２を囲むように中空の円柱状に形成されて中心軸部分に孔を有するヨーク１１１と、通電することで磁場を発生するコイル１１２と、コイル１１２の中心部分に配置されるプランジャー１１３と、一端がプランジャー１１３に他端がヨーク１１１に取り付けられて互いに遠ざける方向に力が働くバネ１１４と、アルミ等の非磁性体材料で形成され一端がプランジャー１１３の上部に他端が弾性部１２の下部に接続されるロッド１１５とを有する。
【００３１】
コイル１１２は、制御部１７の駆動信号により通電が制御される。コイル１１２が通電されていない状態で、プランジャー１１３は、図２（ａ）に示すように、下端がヨーク１１１に接し、バネ１１４が自然長となる。
【００３２】
また、コイル１１２が通電された状態で、コイル１１２が発生させる磁界を閉磁路とするようにプランジャー１１３がヨーク１１１のストッパ１１１ａに吸引されるようにバネの１１４の反力を超えて上昇する。
【００３３】
駆動部１１は、制御部１７の駆動信号により通電する電流が制御されて、プランジャー１１３からロッド１１５を介して弾性部１２に振動または力を伝達する。
【００３４】
（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、（１）なぞり操作時の振動提示動作、（２）押し下げ操作時のクリック感付与動作に分けて説明する。図３（ａ）−（ｃ）は、入力装置１の動作を説明するための断面図である。また、図４は、駆動部１１から指２に加えられる力と駆動部１１のストロークの関係を示すグラフ図である。
【００３５】
（１）なぞり操作時の振動提示動作
まず、制御部１７は、タッチセンサ１６から操作信号を受信した場合、荷重検出部１５から荷重信号を受信し、指２の荷重ｆを参照する。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、荷重検出部１５の検出する荷重ｆが予め定めた値ｆａ（弾性部１２が座屈する力ＦＡより小さい力）より小さい場合、つまり、指２が力ｆａより小さい力ｆでタッチセンサ１６を操作している場合、制御部１７は、指２が力ｆでタッチセンサ１６に接触しながらｄ方向（ｘｙ平面の任意の方向）になぞり操作をしていると判断し、駆動部１１に振動するよう駆動信号を出力する。
【００３７】
ここで、駆動部１１が振動を伝達するために加える力Ｆ（の最大値）は、少なくともＦＡより小さいものとする。
【００３８】
（２）押し下げ操作時のクリック感付与動作
また、図３（ｂ）に示すように、荷重検出部１５の検出する荷重ｆが予め定めた値ｆａ以上である場合、つまり、指２が力ｆａ以上の力ｆでタッチセンサ１６を操作している場合、制御部１７は、指２が押し下げ操作をしていると判断し、駆動部１１に力ＦＡより大きい力ＦＣを弾性部１２に加えるよう駆動信号を出力する。
【００３９】
駆動部１１から弾性部１２、ジョイント部１４ａ、基板１４、荷重検出部１５及びタッチセンサ１６を介して指２に力Ｆを加えるため、駆動部１１のロッド１１５が変位すると、まず、変位がストロークＳＡの点において弾性部１２に加わる力がＦＡを超えるため、弾性部１２が座屈する。このため、駆動部１１のロッド１１５のストロークが増加しても、弾性部１２の座屈により指２に加えられる力は一旦減少する。
【００４０】
さらに駆動部１１のロッド１１５のストロークが増加すると力ＦＢを最小値としてストロークＳＢにおいて座屈の影響が解消され、指に加えられる力は再度増加する。
【００４１】
そして、駆動部１１のロッド１１５のストロークがＳＣまで増加すると指に加えられる力はＦＣとなる。
【００４２】
従って、指２に加えられる力は、一旦力ＦＡまで増加した後に、急激にＦＢまで減少し、再度ＦＣまで増加するため、指２にクリック感を与えることができる。なお、力が０からＦＣに達するまでに要する時間は、一例として、１ｍｓｅｃ−３０ｍｓｅｃであるが、設計により変更可能である。
【００４３】
なお、駆動部１１のロッド１１５のストロークがＳＣまで増加した後、指２が力ｆを弱めるのに合わせて、ストロークを０に戻す場合はヒステレシスにより点Ａ及び点Ｂともに荷重が小さな方向へとシフトするが、類似したカーブにより指２にクリック感を提示することができる。
【００４４】
（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、駆動部１１により弾性部１２を押し上げて弾性部１２を屈曲させることで指２にクリック感を提示するようにしたため、例えば、意匠の都合でタッチセンサ１６と筐体１０の間に見切りを設ける必要があり、押し下げ幅に制限がある場合であっても、押し下げ操作時にクリック感を提示することができる。なお、押し下げ幅に制限がない場合であっても、駆動部１１のストローク量を調整することで同様の効果を奏することができる。
【００４５】
また、指２の荷重ｆが予め定めた値より小さい場合は駆動部１１から振動を与えるようにしたため、なぞり操作時には触感を提示することができる。なお、触感の提示は指２のタッチセンサ１６上の位置に基づいて提示を切り替えるものであってもよい。
【００４６】
［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。
【００４７】
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】
【００４８】
１     入力装置
２     指
１０   筐体
１１   駆動部
１２   弾性部
１３   弾性連結部
１４   基板
１４ａ ジョイント部
１５   荷重検出部
１６   タッチセンサ
１７   制御部
１１０ 筐体
１１１ ヨーク
１１１ａ      ストッパ
１１２ コイル
１１３ プランジャー
１１４ バネ
１１５ ロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016151777.tif 000006