(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが操作を入力する入力部と、
前記入力部を保持し、前記ユーザの前記操作により第１方向に移動する可動部と、
前記可動部の前記第１方向側に配置される基板と、
前記可動部と前記基板との間に配置される第１弾性体と、
前記可動部の前記第１方向への移動に基づいて、前記入力部に加わる荷重を検出する荷重センサと、
前記可動部の前記第１方向と反対側の第２方向への移動を規制する規制部と、
前記規制部と前記可動部との間に配置される第２弾性体とを備え、
前記第２弾性体は、前記第１弾性体に比べ低反発である
入力装置。
【請求項２】
前記可動部の一端を回動可能に支持する筐体を、さらに備え、
前記第２弾性体は、前記可動部の他端と前記規制部との間に配置される
請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記可動部は、前記ユーザの前記操作により前記第１方向に押し下げられ、
前記第２弾性体は、前記可動部の一端及び他端の各々と前記規制部との間に配置される
請求項１に記載の入力装置。
【請求項４】
前記荷重センサが所定以上の荷重を検出すると、前記入力部を介して前記ユーザに触力覚を提示する触力覚提示部を、さらに備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項５】
前記触力覚は、振動を含み、
前記触力覚提示部は、前記振動を発生させる振動発生部を有する
請求項４に記載の入力装置。
【請求項６】
前記荷重センサ及び前記触力覚提示部と電気的に接続される制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記触力覚提示部が前記触力覚を提示している間、前記荷重センサの出力を無効とする
請求項４又は５に記載の入力装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記触力覚提示部が前記触力覚を提示し終わってから所定期間が経過後に前記荷重センサの出力を有効とする
請求項６に記載の入力装置。
【請求項８】
前記入力部は、前記ユーザによる前記入力部に対する前記操作の操作位置を検知するタッチパネルを有する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項９】
前記荷重センサは、前記第１弾性体の変位を検出するストロークセンサである
請求項１〜８のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記第１弾性体は、前記第１方向から見た平面視において、前記荷重センサと重なるように配置され、
さらに、前記平面視において、前記荷重センサとは重ならない位置に配置され、前記第１弾性体より厚い第３弾性体を備える
請求項１〜９のいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項１１】
前記第１弾性体と前記第３弾性体とは、一体成形されている
請求項１０に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、タッチパッドであるインタフェース装置の表面への接触入力に基づいて、ユーザの指へ触覚を与える触覚効果対応装置（入力装置）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１２３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような入力装置において、ユーザがタッチパッドを押圧するときの押圧量を少量化（いわゆる小ストローク化）することが望まれる場合がある。しなしながら、特許文献１には、小ストローク化に関しては、開示されていない。
【０００５】
そこで、本開示は、小ストローク化を実現することができる入力装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る入力装置は、ユーザが操作を入力する入力部と、前記入力部を保持し、前記ユーザの前記操作により第１方向に移動する可動部と、前記可動部の前記第１方向側に配置される基板と、前記可動部と前記基板との間に配置される第１弾性体と、前記可動部の前記第１方向への移動に基づいて、前記入力部に加わる荷重を検出する荷重センサと、前記可動部の前記第１方向と反対側の第２方向への移動を規制する規制部と、前記規制部と前記可動部との間に配置される第２弾性体とを備え、前記第２弾性体は、前記第１弾性体に比べ低反発である。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様に係る入力装置は、小ストローク化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係る入力装置が配置されている車両の車室の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る入力装置を透過して示す概略透過斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る入力装置の分解斜視図である。
【図４】図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線における、実施の形態に係る入力装置の断面模式図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る入力装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る第１弾性体の特性を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態に係る第２弾性体をゆっくり押したときの特性を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施の形態に係る第２弾性体を速く押したときの特性を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施の形態に係る触力覚提示部の動作に伴う荷重センサ及び入力部の出力の有効／無効状態を示す経時特性図である。
【図１０】図１０は、図２のＩＶ−ＩＶ線に対応する、実施の形態の変形例１に係る入力装置の断面模式図である。
【図１１】図１１は、実施の形態の変形例２に係る入力装置の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の一態様に係る入力装置は、ユーザが操作を入力する入力部と、前記入力部を保持し、前記ユーザの前記操作により第１方向に移動する可動部と、前記可動部の前記第１方向側に配置される基板と、前記可動部と前記基板との間に配置される第１弾性体と、前記可動部の前記第１方向への移動に基づいて、前記入力部に加わる荷重を検出する荷重センサと、前記可動部の前記第１方向と反対側の第２方向への移動を規制する規制部と、前記規制部と前記可動部との間に配置される第２弾性体とを備え、前記第２弾性体は、前記第１弾性体に比べ低反発である。
【００１０】
これにより、第２弾性体は、入力部がユーザからの操作を受け付けていない状態で、第１弾性体の弾性力により第２方向に応力を受けて圧縮する。このため、可動部は、入力部がユーザからの操作を受け付けていない状態で第１方向に不要な荷重を加えないので、プリロードが安定する。よって、入力装置は、荷重センサの検出可能な圧力範囲のバラツキを抑制することができるので、小ストローク化を実現することができる。
【００１１】
また、例えば、前記可動部の一端を回動可能に支持する筐体を、さらに備え、前記第２弾性体は、前記可動部の他端と前記規制部との間に配置されてもよい。
【００１２】
これにより、可動部が回動するような構成を有する入力装置において、小ストローク化を実現することができる。
【００１３】
また、例えば、前記可動部は、前記ユーザの前記操作により前記第１方向に押し下げられ、前記第２弾性体は、前記可動部の一端及び他端の各々と前記規制部との間に配置されてもよい。
【００１４】
これにより、可動部が押し下げられるような構成を有する入力装置において、小ストローク化を実現することができる。
【００１５】
また、例えば、前記荷重センサが所定以上の荷重を検出すると、前記入力部を介して前記ユーザに触力覚を提示する触力覚提示部を、さらに備えてもよい。
【００１６】
これにより、ユーザは、入力部の操作に基づいて触力覚提示部から触力覚を提示されるので、当該操作が受け付けられたことを触力覚により知ることができる。したがって、入力装置によると、機器へ操作を入力するときの、視覚への位置決定の依存度を低減することができる。よって、ユーザは、他の作業を行っている場合であっても、機器の操作を精度よく容易に行うことができる。
【００１７】
また、例えば、前記触力覚は、振動を含み、前記触力覚提示部は、前記振動を発生させる振動発生部を有してもよい。
【００１８】
また、例えば、前記荷重センサ及び前記触力覚提示部と電気的に接続される制御部をさらに備え、前記制御部は、前記触力覚提示部が前記触力覚を提示している間、前記荷重センサの出力を無効としてもよい。
【００１９】
これにより、制御部は、触力覚提示部自身の振動に基づく荷重センサへの入力を無効にできるので、振動に伴う指の予期せぬ動きに基づく荷重センサへの入力（例えば、チャタリング）が抑制され、誤操作を低減することができる。
【００２０】
また、例えば、前記制御部は、前記触力覚提示部が前記触力覚を提示し終わってから所定期間が経過後に前記荷重センサの出力を有効としてもよい。
【００２１】
これにより、触力覚が停止してから所定期間は荷重センサ出力を無効とする（無視する）ので、触力覚が止まった時の指の不用意なチャタリングに基づく入力による誤操作を抑制することができる。
【００２２】
これにより、ユーザは、振動の態様（例えば、振動の有無）により、入力部に行った操作が受け付けられたか否かを知ることができる。また、ユーザは、物体の実物を触った場合に感じられる触感（形状や質感）を感じることができる。
【００２３】
また、例えば、前記入力部は、前記ユーザによる前記入力部に対する前記操作の操作位置を検知するタッチパネルを有してもよい。
【００２４】
これにより、入力装置は、ユーザが入力部を操作した位置（タッチ位置）を検出することができる。入力装置が機器への操作の入力を受け付ける場合、入力装置が検出したタッチ位置に応じて機器が制御されることで、入力装置の利便性が向上する。
【００２５】
また、例えば、前記荷重センサは、前記第１弾性体の変位を検出するストロークセンサであってもよい。
【００２６】
これにより、ストロークセンサなどの汎用性のあるセンサを用いて入力装置を実現することができるので、入力装置を容易に作製することができる。
【００２７】
また、例えば、前記第１弾性体は、前記第１方向から見た平面視において、前記荷重センサと重なるように配置され、さらに、前記平面視において、前記荷重センサとは重ならない位置に配置され、前記第１弾性体より厚い第３弾性体を備えてもよい。
【００２８】
これにより、荷重センサに加わる荷重を抑制することができるので、荷重センサの最大検出荷重以上の荷重が入力部に加わった場合であっても、荷重センサは、荷重を検出することができる。
【００２９】
また、例えば、前記第１弾性体と前記第３弾性体とは、一体成形されていてもよい。
【００３０】
これにより、入力装置の部品点数や組付工程を減らすことができる。よって、入力装置のコストを抑え、さらに、生産性を高めることができる。
【００３１】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の非一時的記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。プログラムは、記録媒体に予め記憶されていてもよいし、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給されてもよい。
【００３２】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３３】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００３４】
また、本明細書において、一致、等しいなどの要素間の関係性を示す用語、及び、板状、四角枠形状、Ｌ字状などの要素の形状を示す用語、並びに、数値は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。
【００３５】
また、以下では、本開示に係る入力装置が車両に搭載される例について説明する。そのため、車両の走行方向を基準として、前方向、後方向、右方向、及び、左方向を規定する。また、車両の車輪が地面に付いている状態において、上方向、下方向、水平方向、及び、垂直方向を規定する。
【００３６】
また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。Ｚ軸のマイナス側が下方向、Ｚ軸のプラス側が上方向を表している。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸方向に垂直な平面上において、互いに直交する方向である。Ｘ−Ｙ平面は、地面と平行な平面である。また、以下の実施の形態において、「平面視」とは、Ｚ軸方向から見ることを意味する。
【００３７】
（実施の形態）
［１．入力装置の構成］
まず、本実施の形態に係る入力装置１０及び入力装置１０が配置されている車両の車室の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係る入力装置１０及び入力装置１０が配置されている車両の車室の構成の一例を示す図である。
【００３８】
図１に示す自動車１（車両の一例）の車室には、車載機器（図示せず）と、入力装置１０とが搭載されている。また、自動車１の車室には、さらに、シフトレバー４０ステアリング５０およびシート６０が配置されている。
【００３９】
入力装置１０は、自動車１に搭載された機器を制御するための操作の入力を行う装置であり、かつ、操作中のユーザに、入力内容に応じた刺激を与える装置である。入力装置１０の詳細は、後述する。
【００４０】
自動車１の車室において、入力装置１０は、自動車１に搭乗しているユーザがシート６０に座っている状態で、当該ユーザの手が届く範囲の位置であって、ステアリング５０を除く位置に配置されている。例えば、入力装置１０は、図１に示すように、シフトレバー４０の後方に配置されている。ユーザである運転者は、左手でシフトレバー４０の後方に配置されている入力装置１０の入力部（図２に示す入力部１９）に対して入力を行うことにより、車載機器を操作する。
【００４１】
車載機器は、自動車１などの車両に搭載される機器であり、例えば、カーナビゲーションシステムや、光ディスクを再生するためのオーディオ機器または映像再生機器などである。車載機器は、表示部３０を有している。表示部３０は、カーナビゲーションを行うための地図、再生された映像、車載機器を操作するためのＵＩ、他の車載機器を制御するためのＵＩなどを表示する。表示部３０は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどにより実現される。また、車載機器は、スピーカ（図示せず）に接続され、音声をスピーカに出力する構成としてもよい。なお、他の車載機器としては、例えば、空調機器などがあり、入力装置を用いて操作の入力を行うことによって、当該空調機器の動作が制御されるように構成されていてもよい。
【００４２】
入力装置１０は、車載機器の表示部３０が表示するＵＩ（Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を操作するための入力を行う装置であり、かつ、操作中のユーザに、入力内容に応じた刺激を与える装置である。
【００４３】
ステアリング５０は、自動車１を操舵するためのものであり、リング形状を有するリム５１と、リム５１の内周面に一体的に形成された略Ｔ字状のスポーク５２と、スポーク５２の中央部に配置されたホーンスイッチ（図示せず）を覆うホーンスイッチカバー５３とを有する。
【００４４】
なお、図１では、右ハンドルの自動車１を例としているが、左ハンドルの自動車であっても左右が反対になるだけであるため、右ハンドルの自動車１の場合と同様のことが言える。また、自動車１は、運転者の操作を必要とせずに車両の運転を制御する自動運転車であってもよい。
【００４５】
次に、入力装置１０の構成について、図２〜図７Ｂを参照しながら説明する。図２は、本実施の形態に係る入力装置１０を透過して示す概略透過斜視図である。図２は、入力装置１０の内部構造を示す。図３は、本実施の形態に係る入力装置１０の分解斜視図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線における、本実施の形態に係る入力装置１０の断面模式図である。図５は、本実施の形態に係る入力装置１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。なお、図２は、入力装置１０の外観を形成するカバー１１、本体部１２及び入力部１９を透明としたときの図であり、各構成要素を実線で図示している。また、図４は、入力部１９がユーザからの操作を受け付けていない状態（以降において、初期状態とも記載する）における断面模式図を示す。
【００４６】
図２〜図５に示すように、入力装置１０は、カバー１１と、本体部１２と、基板１３と、荷重センサ１３ａと、押し部１４と、フレーム１５と、第２弾性体１６と、ストッパ１７と、板バネ１８と、入力部１９と、触力覚提示部２０と、制御部２１と（図５参照）、第３弾性体２２（図４参照）とを備える。入力装置１０は、ユーザが入力部１９を操作すると、フレーム１５及び入力部１９などがＺ軸プラス側からＺ軸マイナス側に向けて移動する。Ｚ軸プラス側からＺ軸マイナス側に向かう方向を第１方向とする。また、入力装置１０は、ユーザが入力部１９の操作をやめると、第１弾性体１４ａによりフレーム１５及び入力部１９などがＺ軸マイナス側からＺ軸プラス側に向けて移動する。Ｚ軸マイナス側からＺ軸プラス側に向かう方向を第２方向とする。第１方向と第２方向とは、反対の方向である。なお、以下において、操作が押下である場合について説明する。
【００４７】
図２及び図４に示すように、基板１３と、押し部１４と、フレーム１５の一部と、第２弾性体１６と、板バネ１８と、第３弾性体２２とは、例えば、本体部１２内の収容されている。言い換えると、入力装置１０の外観としては、カバー１１と、本体部１２と、フレーム１５の一部と、ストッパ１７と、入力部１９とが視認される。
【００４８】
図３に示すように、カバー１１は、板状の部材であり、本体部１２に取り付けられて本体部１２の開口の一方を塞ぐ。カバー１１の形状は、本体部１２の開口の形状に応じて、適宜決定されるとよい。また、カバー１１は、基板１３を支持するための複数の突起を有する。また、カバー１１は、例えば、樹脂材料により形成される。
【００４９】
本体部１２は、枠状の部材であり、基板１３、押し部１４、フレーム１５の一部、第２弾性体１６、板バネ１８、第３弾性体２２などを収容する。本実施の形態では、本体部１２は、フレーム１５の一端を回動可能に支持する。本体部１２は、例えば、開口１２ａを有し、当該開口１２ａにフレーム１５の凸部１５ａが挿入されることで、フレーム１５を回動可能に支持する。これにより、図４に示すように、本体部１２は、フレーム１５を回転軸Ｊで回動可能に支持する。
【００５０】
図３を再び参照して、本体部１２の形状は四角枠形状である例について図示しているが、これに限定されず、例えば、円形状であってもよいし、その他の形状であってよい。また、本体部１２は、例えば、樹脂材料により形成される。本体部１２は、筐体の一例である。
【００５１】
なお、本体部１２とカバー１１とは、一体形成されていてもよい。つまり、本体部１２は、有低枠状であってもよい。
【００５２】
基板１３は、板状の部材であり、フレーム１５の第１方向側に配置される。基板１３は、例えば、カバー１１とフレーム１５との間であって、フレーム１５と対向して配置される。基板１３の入力部１９側の面（以降において、上面とも記載する）には、荷重センサ１３ａが実装されている。
【００５３】
荷重センサ１３ａは、フレーム１５の第１方向への移動に基づいて、入力部１９に加わる荷重を検出する。本実施の形態では、荷重センサ１３ａは、例えば、入力部１９に加わる荷重を検出できれば特に限定されないが、例えば、圧電センサである。荷重センサ１３ａは、例えば、圧電素子を有する。なお、荷重センサ１３ａは、例えば、入力部１９に加わる荷重を第１弾性体１４ａの変位量として検出するストロークセンサであってもよい。ストロークセンサは、例えば、光学式センサ、電波センサ、音波センサ等により、第１弾性体１４ａの変位量をストローク量として検出する。ストロークセンサは、例えば、０．１ｍｍ程度の小さなストローク量を検出可能である。ストロークセンサは、例えば、０．１ｍｍ程度のストローク量を検出することで、ユーザが入力部１９を押下したことを検出してもよい。
【００５４】
なお、荷重センサ１３ａは、接触式であってもよいし、非接触式であってもよい。
【００５５】
そして、荷重センサ１３ａは、ユーザが押下したことを検出すると、検出結果を制御部２１に出力する（図５参照）。
【００５６】
なお、荷重センサ１３ａは、基板１３の上面に実装されていることに限定されない。荷重センサ１３ａは、基板１３とフレーム１５との間であって、入力部１９に加わる荷重を検出することができるように配置されていればよい。荷重センサ１３ａは、例えば、基板１３とフレーム１５との間であって、第１弾性体１４ａの変形量を検出可能に配置されていればよい。
【００５７】
押し部１４は、フレーム１５の移動に伴って移動し、荷重センサ１３ａを加圧する。押し部１４は、フレーム１５の基板１３側の面（以降において、下面とも記載する）に配置される。押し部１４は、第１弾性体１４ａと押し子１４ｂとを有する。
【００５８】
第１弾性体１４ａは、基板１３とフレーム１５との間に配置される。本実施の形態では、第１弾性体１４ａは、平面視において、荷重センサ１３ａと重なるように配置される。つまり、第１弾性体１４ａは、少なくとも押し子１４ｂとフレーム１５との間に配置される。第１弾性体１４ａは、ユーザが入力部１９を押下することで、下方向の応力を受けて圧縮する。また、第１弾性体１４ａは、ユーザが入力部１９を押下することをやめると、圧縮されていた状態からもとの状態に戻ることで、フレーム１５を押し上げる。第１弾性体１４ａは、もとの状態に戻るときに第２弾性体１６に上方向の応力を加える。
【００５９】
また、第１弾性体１４ａは、さらに押し子１４ｂを挟むような（図３の例では、Ｙ軸のプラス側及びマイナス側から押し子１４ｂを挟むような）形状を有していてもよい。第１弾性体１４ａは、例えば、Ｘ軸方向から見ると、押し子１４ｂが配置される位置に凹部を有する形状であってもよい。第１弾性体１４ａは、例えば、シリコンゴム又はウレタン素材などにより形成される。
【００６０】
押し子１４ｂは、荷重センサ１３ａと当接する部分であり、初期状態で、荷重センサ１３ａと当接している。押し子１４ｂは、例えば、導電性材料により形成される。押し子１４ｂは、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄などの金属材料、又は、それらを含有する若しくはステンレスなどの合金材料を用いて形成されている。
【００６１】
フレーム１５は、板状の部材であり、入力部１９を保持し、ユーザの入力部１９への押下により第１方向（下方向）に移動する。フレーム１５は、板バネ１８を介して入力部１９を保持する。また、本実施の形態では、フレーム１５は、当該フレーム１５の一端（例えば、Ｘ軸マイナス側の端部）が本体部１２に回動可能に保持されるので、図５に示すように回転軸Ｊで回動する。具体的には、フレーム１５は、第１弾性体１４ａが圧縮することで第１方向に移動する。本実施の形態では、フレーム１５は、第１弾性体１４ａ及び第３弾性体２２が圧縮することで第１方向に回動する。
【００６２】
なお、回動は、移動の一例である。フレーム１５が回転軸Ｊで下方向に回動することは第１方向に移動することの一例であり、上方向に回動することは第２方向に移動することの一例である。また、フレーム１５は、可動部の一例である。また、フレーム１５は、例えば、樹脂材料により形成される。
【００６３】
図４に示すように、第２弾性体１６は、フレーム１５と規制部１７ａとが直接接触しないように、フレーム１５と規制部１７ａとの間に配置される。本実施の形態では、第２弾性体１６は、フレーム１５の他端（例えば、Ｘ軸プラス側の端部）と規制部１７ａとの間に配置される。第２弾性体１６は、第１弾性体１４ａに比べて低反発である。第２弾性体１６は、例えば、初期状態で、第１弾性体１４ａにより上方向の応力を受けるので、圧縮している。第２弾性体１６は、初期状態で、基板１３とフレーム１５とが平行となるような形状及び特性の少なくとも一方を有するとよい。
【００６４】
ここで、第２弾性体１６について、さらに図６〜７Ｂを参照しながら説明する。なお、比較のために、第１弾性体１４ａについても説明する。図６は、本実施の形態に係る第１弾性体１４ａの特性を示す図である。図７Ａは、本実施の形態に係る第２弾性体１６をゆっくり押したときの特性を示す図である。図７Ｂは、本実施の形態に係る第２弾性体１６を速く押したときの特性を示す図である。
【００６５】
図６に示すように、第１弾性体１４ａは、当該第１弾性体１４ａに対する印加力（荷重）と、そのときの変形量とが比例するような特性を有する。例えば、第１弾性体１４ａは、加重するときの印加力及び変形量（ひずみ）の変化の過程と、加重された状態から減重するときの印加力及び変形量の変化の過程とが一致する。第１弾性体１４ａは、弾性ヒステリシスが小さいとも言える。
【００６６】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第２弾性体１６は、当該第２弾性体１６に対する印加力（荷重）と、そのときの変形量（ひずみ）との関係が直線ではなくループするような特性を有する。つまり、第２弾性体１６は、加重するときの印加力及び変形量の変化の過程と、加重された状態から減重するときの印加力及び変形量の変化の過程とが異なる。第２弾性体１６は、第１弾性体１４ａに比べて弾性ヒステリシスが大きいとも言える。
【００６７】
また、第２弾性体１６は、応力の加え方によって印加力と変形量との関係が異なる。具体的には、第２弾性体１６は、ゆっくりと押さえると、印加力と変形量とはおおよそ比例するが、速く押さえると、ある程度の印加力までは印加力に対する変化量が小さくなる。つまり、第２弾性体１６は、ある程度までの印加力を速い周期で加えた場合、形状が変化しにくい。なお、ゆっくり押さえるとは、例えば、人が入力部１９を押下する程度の速さで押さえることを意味する。速く押さえるとは、例えば、自動車１の走行中に当該走行により入力装置１０が受ける振動などの周期で押さえることを意味する。
【００６８】
第２弾性体１６は、人が押さえるときは図７Ａに示すように変形量が大きく、自動車１の走行中の振動などが加わるときは図７Ｂに示すように人が押さえるときに比べて変形量が小さくなるような特性を有する。
【００６９】
これにより、第２弾性体１６は、例えば、ユーザが入力部１９を押下してから手を離して当該押下をやめたとき、第１弾性体１４ａの弾性力などにより上方向の応力が加わるが、図７Ａに示すように、そのような応力（印加力）に対しては比例して変形する。また、第２弾性体１６は、例えば、自動車１が走行しているときの振動などのような速い周期の上方向の応力が加わると、図７Ｂに示すように、そのような応力（印加力）に対しては変形が小さい。つまり、第２弾性体１６が低反発であることで、外部振動によってフレーム１５が移動してしまうことを抑制することができる。よって、入力装置１０は、例えば、道路環境が悪く自動車１が振動しながら走行している状態であっても、入力部１９に対するユーザの押下を正確に検出することができる。
【００７０】
このように、本開示における低反発とは、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、印加力と変形量とがループを描くような特性、及び、加重を加える周波数が高いと変形量が小さくなるような特性を意味する。例えば、第２弾性体１６は、第１弾性体１４ａに比べて、印加力と変形量とが大きなループを描くような特性、及び、加重を加える周波数が高いと変形量がより小さくなるような特性を有する。つまり、第２弾性体１６は、第１弾生体１４ａより低反発である。
【００７１】
このような第２弾性体１６は、例えば、図７Ａ及び図７Ｂのような特性を有するスポンジ、いわゆる低反発スポンジにより形成されるが、これに限定されない。第２弾性体１６は、粘弾性体であるとも言える。なお、低反発スポンジは、シリコンゴム又はウレタン素材などを発泡化させて形成される。
【００７２】
なお、第２弾性体１６が第１弾性体１４ａより低反発とは、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ６４００−３による反発弾性率が第２弾性体１６の方が低いことであってもよい。第２弾性体１６の反発弾性率は、例えば１５％程度以下であってもよい。
【００７３】
図３を再び参照して、ストッパ１７は、フレーム１５の第１方向と反対側の第２方向への移動を規制する。ストッパ１７は、例えば、Ｌ字状であり、本体部１２の凹部１２ｂに固定される。ストッパ１７は、フレーム１５の第１方向と反対側の第２方向への移動を規制する規制部１７ａを有する。
【００７４】
図４に示すように、規制部１７ａは、例えば、フレーム１５の他端と対向して配置される。規制部１７ａは、フレーム１５の他端の第２方向への移動を規制するとも言える。なお、規制部１７ａは、フレーム１５の第２方向への移動を規制することができれば、フレーム１５の他端に配置されていることに限定されない。
【００７５】
ストッパ１７は、例えば、樹脂材料により形成される。また、ストッパ１７は、本体部１２と一体形成されていてもよい。
【００７６】
板バネ１８は、フレーム１５が入力部１９を支持するためにフレーム１５と入力部１９との間に設けられる弾性体である。板バネ１８は、例えば、触力覚提示部２０による入力部１９の振動が遮られない程度の弾性力を有する。
【００７７】
入力部１９は、ユーザが操作を入力するユーザインターフェースである。ユーザは、入力部１９に対して操作をすることで、自動車１に搭載されている車両機器を制御することができる。
【００７８】
図５に示すように、入力部１９は、表示パネル１９ａと、タッチパッド１９ｂと静電ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）１９ｃとを有する。
【００７９】
表示パネル１９ａは、制御対象の車載機器に関する情報などを制御部２１の制御により表示する。表示パネル１９ａは、透明ディスプレイ装置により実現され、画像、文字情報などを表示する。表示パネル１９ａは、例えば、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルを用いる透明ディスプレイ装置であるが、これに限定されない。なお、入力部１９は、表示パネル１９ａを有していなくてもよい。入力装置１０は、例えば、表示部３０に表示された車載機器に対する制御を受け付けてもよい。
【００８０】
タッチパッド１９ｂは、ユーザによるタッチを受け付ける受付部である。タッチパッド１９ｂは、例えば静電容量式のタッチパッドであり、静電ＩＣ１９ｃに接続されている。タッチパッド１９ｂは、導電膜を有している。
【００８１】
なお、タッチパッド１９ｂは、ユーザによる複数のタッチ、つまり、マルチタッチを受け付けるセンサであってもよい。つまり、タッチパッド１９ｂは、１本指によるタッチ位置の他にも、同じタイミングにおいて、２本指による２箇所のタッチ位置、３本指による３箇所のタッチ位置を受け付ける構成であってもよい。
【００８２】
なお、タッチパッド１９ｂは、上述した静電容量式の受付部に限らず、例えば、ユーザの指に光を照射して指の接触位置を検出する光学式の受付部であってもよい。これによれば、光を照射したときの指からの反射光または指の影により、簡便に指の接触位置を検出することができる。
【００８３】
また、タッチパッド１９ｂは、タッチパッド１９ｂ上に設けられた抵抗膜を用いて接触位置を検出する抵抗膜式であってもよい。これによれば、指が接触したことによるタッチパッド１９ｂの抵抗膜の抵抗値の変化により、簡便に指の接触位置を検出することができる。
【００８４】
また、タッチパッド１９ｂは、これらに限らず、超音波式、電磁誘導式などその他の方式を用いたものであってもよい。また、非接触のタッチパッド１９ｂとして、超音波式や光学式（例えば、カメラなど）のものを用いてもよい。
【００８５】
なお、タッチパッド１９ｂには、車載機器の制御に用いられる所定のパターン（アイコン）が印刷等により形成されていてもよい。所定のパターンは、例えば、前に表示していた表示内容に戻すための戻るスイッチ、メニューを表示するためのメニュースイッチなどを含む。
【００８６】
なお、表示パネル１９ａとタッチパッド１９ｂとでタッチパネル１９ｄが構成される。入力部１９は、ユーザによる入力部１９に対する操作の操作位置を検出するタッチパネル１９ｄを有していてもよい。
【００８７】
静電ＩＣ１９ｃは、タッチパッド１９ｂの検出領域における位置であって、ユーザの身体の一部（例えば指）によりタッチされた位置を検出する。静電ＩＣ１９ｃは、ユーザがタッチパッド１９ｂ上の導電膜に接触したときの静電容量の変化により、ユーザの指が接触した接触した位置を検出するセンサである。これによれば、ユーザの指と導電膜との間の静電容量の変化により、精度よく指の接触位置を検出することができる。また、ユーザの指と導電膜との間の静電容量の変化が検出できるのであれば、非接触でも指の位置を検出することができる。
【００８８】
静電ＩＣ１９ｃは、タッチされた位置を示す位置情報を制御部２１に出力する。なお、静電ＩＣ１９ｃは、例えば、ユーザがタッチする面と反対側の面に配置される。
【００８９】
触力覚提示部２０は、ユーザの触力覚に刺激を与える。触力覚提示部２０は、触力覚発生素子２０ａと、マイコン２０ｂとを有する。
【００９０】
触力覚発生素子２０ａは、ユーザの入力に応じて、ユーザに与える触力覚の発生源となる素子である。触力覚発生素子２０ａは、マイコン２０ｂから入力された振動波形に基づいて、ユーザに触力覚を提示する。本実施の形態では、触力覚発生素子２０ａは、触力覚振動を提示する。例えば、触力覚提示部２０は、加振機構を有するとも言える。ここで、触力覚振動とは、触力覚提示部２０が触力覚を提示するための振動のことである。なお、以降において、触力覚振動を単に振動とも記載する。
【００９１】
触力覚発生素子２０ａは、タッチパッド１９ｂに接触したユーザに振動により直接触力覚を与える振動子であってもよいし、非接触で触力覚を与える素子であってもよい。また、触力覚発生素子２０ａは、振動に限らず、ユーザに他の力覚又は摩擦感などの触力覚を与える素子であってもよいし、電流刺激など感覚神経に触力覚を与える素子であってもよい。本実施の形態では、触力覚発生素子２０ａは、振動を発生させる振動子であり、振動発生部の一例である。
【００９２】
例えば、振動子は、圧電体で構成された圧電素子であってもよいし、モータ、ソレノイド、ボイスコイルなど、電磁的に動作する構成であってもよい。また、振動子は、リニアレゾナントアクチュエータ、人工筋肉、形状記憶アクチュエータなどであってもよい。
【００９３】
また、非接触で触力覚を与える素子は、超音波または空気流を発生する素子などであってもよい。感覚神経に触力覚を与える素子は、静電方式の摩擦感を発生する素子などであってもよい。
【００９４】
触力覚発生素子２０ａは、入力部１９のフレーム１５側の面（以降において、下面とも記載する）に配置される。具体的には、触力覚発生素子２０ａは、タッチパッド１９ｂの下面に配置される。なお、タッチパッド１９ｂと触力覚発生素子２０ａとの間には、導電板が設けられていてもよい。タッチパッド１９ｂと触力覚発生素子２０ａとの間に導電板を設けることにより、タッチパッド１９ｂは、触力覚発生素子２０ａから受ける電界によるノイズを低減することができる。なお、図２〜図４では、導電板の図示を省略している。
【００９５】
マイコン２０ｂは、制御部２１からの制御情報に基づいて、触力覚発生素子２０ａを振動させるための振動波形を生成し、触力覚発生素子２０ａに出力する。
【００９６】
制御部２１は、入力装置１０の各構成要素を制御する制御装置である。制御部２１は、例えば、荷重センサ１３ａ、入力部１９及び触力覚提示部２０のそれぞれと電気的に接続される。制御部２１は、入力部１９から位置情報を取得し、荷重センサ１３ａから検出結果を取得する。そして、制御部２１は、取得した位置情報及び検出結果に基づいて、ユーザに触力覚を与えるための制御情報を生成し、生成した制御情報をマイコン２０ｂに出力する。制御部２１は、例えば、位置情報を取得し、かつ、所定以上の荷重で入力部１９が押下されたことを示す検出結果を取得した場合に、制御情報を出力する。言い換えると、制御部２１は、例えば、位置情報のみ又は検出結果のみを取得した場合も、制御情報を出力しない。これにより、不意に入力部１９に接触した場合に、車載機器が誤動作することを抑制することができる。
【００９７】
また、制御部２１は、位置情報及び制御情報に応じて、表示部３０を制御してもよい。具体的には、制御部２１は、操作画面を含む表示画面を、車載機器の表示部３０に表示させる。また、制御部２１は、メニューを表示させることを示す位置情報が入力部１９により入力されると、メニューを表示部３０の操作画面に表示させる。なお、制御部２１は、表示部３０に表示される画面を表示パネル１９ａに表示させてもよい。
【００９８】
制御部２１は、例えば、所定のプログラムを実行するプロセッサと、当該所定のプログラムを記憶しているメモリとにより実現されてもよいし、専用回路により実現されてもよい。制御部２１は、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）により実現されてもよい。
【００９９】
図４を再び参照して、第３弾性体２２は、断面視において、基板１３とフレーム１５との間であって、第１弾性体１４ａとは異なる位置に配置される。第３弾性体２２は、平面視において、荷重センサ１３ａと重ならない位置に配置されるとも言える。第３弾性体２２は、例えば第１弾生体１４ａより厚み（Ｚ軸方向の長さ）が厚い。第３弾性体２２は、例えば、初期状態で、基板１３及びフレーム１５の両方と当接する。第３弾性体２２は、第１弾性体１４ａと同等の材質であってもよい。また、第３弾性体２２は、第１弾性体１４ａと一体形成されていてもよい。
【０１００】
以上のように、本実施の形態に係る入力装置１０は、ユーザが操作を入力する入力部１９と、入力部１９を保持し、ユーザの操作により第１方向（例えば、下方向）に移動するフレーム１５（可動部の一例）と、フレーム１５の第１方向側に配置される基板１３と、フレーム１５と基板１３との間に配置される第１弾性体１４ａと、フレーム１５の第１方向への移動に基づいて、入力部１９に加わる荷重を検出する荷重センサ１３ａと、フレーム１５の第１方向と反対側の第２方向への移動を規制する規制部１７ａと、規制部１７ａとフレーム１５との間に配置される第２弾性体１６とを備える。そして、第２弾性体１６は、第１弾性体１４ａに比べ低反発である。
【０１０１】
これにより、第２弾性体１６は、初期状態で、第１弾性体１４ａの弾性力により上方向に応力を受けて圧縮する。このため、フレーム１５は、下方向に不要な荷重を加えないので、非操作時に荷重センサ１３ａに加わるプリロードが安定する。よって、入力装置１０は、非操作時の荷重センサ１３ａの出力バラツキが抑制され、その結果、荷重センサ１３ａの検出可能な圧力範囲のバラツキを抑制することができるので、小ストローク化を実現することができる。
【０１０２】
例えば、フレーム１５が直接規制部１７ａと当接する場合、フレーム１５の厚みの寸法誤差などにより、プリロードにバラツキが発生する。そのため、フレーム１５と規制部１７ａとの間に第１弾性体１４ａより低反発である第２弾性体１６を配置することで、寸法誤差を第２弾性体１６が吸収することができるので、プリロードが安定する。
【０１０３】
例えば、フレーム１５における厚みが公差内の最大値である場合及び最小値である場合を例に説明すると、第２弾性体１６は、厚みが最大値である場合は厚みが最小値である場合に比べて大きく圧縮される。これにより、初期状態で、荷重センサ１３ａに加わる荷重は、フレーム１５の厚みの寸法誤差によらず、入力装置１０ごとで等しくなる。よって、プリロードが安定する。
【０１０４】
なお、例えば、従来のようなメカ式の押圧スイッチは、最大ストローク量が１〜２ｍｍ程度あり、バラツキ抑制のためにプリロードを数ｍｍ（例えば、２ｍｍ）かける構成となるので、小ストローク化が困難である。
【０１０５】
また、さらに入力装置１０の各構成要素に寸法誤差があっても、低反発の第２弾性体１６が圧縮の程度の違いにより寸法誤差を吸収するので、量産における寸法管理が容易になる。これにより、入力装置１０の生産性が向上する。
【０１０６】
また、非操作時に荷重センサ１３ａに加わるプリロードがばらついていると、非操作時の荷重センサ１３ａの出力初期値がばらつくので、小ストロークでの操作がなされたことを判定する荷重センサ１３ａの出力閾値もばらついてしまう。その結果、個々の入力装置毎に出力閾値を設定するなどにより、押圧操作判定のロジックが複雑になってしまう。これに対し、本実施の形態の入力装置１０では、低反発の第２弾性体１６により、プリロードが安定するので、非操作時の荷重センサ１３ａの出力初期値のバラツキが小さくなる。その結果、小ストロークでの操作がなされたことを判定する荷重センサ１３ａの出力閾値も安定する。そのため、個々の出力閾値を設定する必要がなくなり、入力装置１０の生産性が向上する。
【０１０７】
［２．入力装置の動作］
次に、入力装置１０の動作について、図８を参照しながら説明する。図８は、本実施の形態に係る入力装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【０１０８】
図８に示すように、静電ＩＣ１９ｃは、ユーザの指の接触位置を検出したか否かを判定する（Ｓ１１）。ユーザが、入力部１９のタッチパッド１９ｂを指で操作した場合、タッチパッド１９ｂに配置された静電ＩＣ１９ｃは、指が接触したことによるタッチパッド１９ｂの静電容量の変化から、タッチパッド１９ｂにおいて指が接触した位置を検出する。これにより、ユーザがタッチパッド１９ｂに接触した指の接触位置（例えば、タッチ位置）が検出される。検出された指の接触位置の情報（位置情報の一例）は、静電ＩＣ１９ｃから制御部２１へ出力される。指の接触位置の検出は、例えば、定期的に行われる。
【０１０９】
静電ＩＣ１９ｃがユーザの指の接触位置を検出すると（Ｓ１１でＹｅｓ）、荷重センサ１３ａは、所定以上の荷重を検出したか否かを判定する（Ｓ１２）。本実施の形態では、入力装置１０は、第１弾性体１４ａに比べ低反発である第２弾性体１６を備えることで、プリロードが安定するので、荷重センサ１３ａの検出可能な圧力範囲のバラツキを抑制することができる。そのため、荷重センサ１３ａは、ステップＳ１２において、所定以上の荷重を検出したか否かの判定を小ストローク量で、かつ、正確に行うことができる。
【０１１０】
荷重センサ１３ａがストロークセンサである場合、０．１ｍｍのストロークを検出することで、所定以上の荷重を検出したか否かを判定する。所定以上の荷重を検出したことを示す情報（検出結果の一例）は、荷重センサ１３ａから制御部２１へ出力される。指の荷重の検出は、定期的に行われる。
【０１１１】
荷重センサ１３ａが所定以上の荷重を検出すると（Ｓ１２でＹｅｓ）、制御部２１は、触力覚発生素子２０ａを動作させる（Ｓ１３）。制御部２１は、例えば、触力覚発生素子２０ａを振動させるための制御情報を生成し、触力覚提示部２０に出力する。制御部２１は、例えば、位置情報又は検出結果の少なくとも１つに基づいて、触力覚の態様を変化させてもよい。制御部２１は、例えば、位置情報又は検出結果の少なくとも１つに基づいて、振動の周波数、大きさ、パターンの少なくとも１つを変化させてもよい。
【０１１２】
そして、マイコン２０ｂは、制御情報を取得すると、当該制御情報に基づいて振動波形を生成し、触力覚発生素子２０ａにユーザに与える触力覚を発生させる。本実施の形態では、マイコン２０ｂは、制御情報に基づいて触力覚発生素子２０ａを振動させる。
【０１１３】
なお、図８に示したフローチャートは、一例であり、入力装置１０は、機能構成の欄で説明した処理を行えばよく、必ずしも図８のような順番で各ステップを行わなくてもよいし、全てのステップを必ずしも行わなくてもよい。例えば、ステップＳ１１とステップＳ１２とは順序が入れ替えて行われてもよいし、並行して行われてもよい。例えば、ステップＳ１１及びステップＳ１２は、同期して行われてもよい。
【０１１４】
また、上記実施の形態において、制御部２１は、触力覚提示部２０の触力覚発生素子２０ａが触力覚を発生して提示している間、荷重センサ１３ａの出力を無効としてもよい。さらに、制御部２１は、触力覚提示部２０の触力覚発生素子２０ａが触力覚を提示し終わってから所定期間が経過後に荷重センサ１３ａの出力を有効としてもよい。この場合の制御部２１の動作について、図９を参照しながら説明する。図９は、本実施の形態に係る触力覚提示部２０の動作に伴う荷重センサ１３ａ及び入力部１９の出力の有効／無効状態を示す経時特性図である。具体的には、図９の（ａ）は、本実施の形態に係る触力覚提示部２０の触力覚提示期間を示しており、図９の（ｂ）は荷重センサ１３ａの出力の有効／無効状態を示す経時特性図であり、図９の（ｃ）は入力部１９の出力の有効／無効状態を示す経時特性図である。
【０１１５】
なお、図９に示す時刻ｔ１は、触力覚提示部２０の触力覚発生素子２０ａが触力覚の発生を開始した時刻であり、時刻ｔ２は、触力覚提示部２０の触力覚発生素子２０ａが触力覚の発生を停止した時刻である。時刻ｔ１〜ｔ２までの期間は、触力覚提示部２０の触力覚発生素子２０ａが触力覚を発生して提示している期間であり、触力覚提示期間とも記載する。また、時刻ｔ３は、荷重センサ１３ａ及び入力部１９の出力が無効状態から有効状態に切り替わる時刻である。
【０１１６】
制御部２１は、図９の（ａ）に示す触力覚提示部２０の動作の経時特性図にあるように、触力覚提示部２０の触力覚発生素子２０ａが動作している触力覚提示期間において、図９の（ｂ）に示す荷重センサ１３ａの出力の有効／無効状態の経時特性図にあるように、荷重センサ１３ａの出力を無効とする。時刻ｔ１では、触力覚提示部２０が停止状態から動作状態に切り替わり、かつ、荷重センサ１３ａの出力が有効状態から無効状態に切り替わる。制御部２１は、例えば、触力覚提示部２０が停止状態から動作状態に切り替わるときに、荷重センサ１３ａの出力が有効状態から無効状態に切り替わるように制御する。
【０１１７】
また、具体的には、荷重センサ１３ａの出力が無効状態のとき、制御部２１は荷重センサ１３ａからの出力を無視する。荷重センサ１３ａからの出力を無視するとは、例えば、触力覚提示期間において、荷重センサ１３ａの検出結果（例えば、ユーザが入力部１９を押下したことを示す検出結果）を取得しても、制御部２１が当該検出結果に応じた処理を行わないことである。
【０１１８】
次に、制御部２１は、時刻ｔ２において、触力覚提示部２０の触力覚発生素子２０ａが停止してから所定期間が経過後に荷重センサ１３ａの出力を有効にする。制御部２１は、時刻ｔ２から所定期間経過した時刻ｔ３に荷重センサ１３ａの出力を有効にする。言い換えると、制御部２１は、触力覚提示期間及び当該触力覚提示期間の後の所定期間にわたって、例えば時刻ｔ１〜ｔ３にわたって荷重センサ１３ａの出力を無効とするとも言える。
【０１１９】
時刻ｔ３において、荷重センサ１３ａの出力が有効状態となると、制御部２１は荷重センサ１３ａからの出力を取り込む。例えば、制御部２１は、荷重センサ１３ａの検出結果を取得すると、当該検出結果に応じた処理を行う。
【０１２０】
これにより、制御部２１は、触力覚提示部２０の触力覚発生素子２０ａが動作している間、つまり、触力覚発生素子２０ａが振動している間は、荷重センサ１３ａの出力に基づく振動の制御（例えば、図８に示す動作）を行わない。その結果、振動に伴う指の予期せぬ動き（例えば、意図しない動き）に基づく荷重センサ１３ａへの入力（例えばチャタリング）が抑制され、誤操作を低減することができる。
【０１２１】
なお、制御部２１が荷重センサ１３ａを無効状態にする構成は、荷重センサ１３ａからの出力を無視する構成に限定されるものではなく、例えば制御部２１が荷重センサ１３ａへの電力供給を断つことで、荷重センサ１３ａからの検出結果が出力されないようにしてもよい。
【０１２２】
また、図９の（ｂ）では、触力覚提示部２０の触力覚発生素子２０ａが停止してから直ちに荷重センサ１３ａの出力を有効な状態に戻すのではなく、所定期間（待機期間）が経過後に荷重センサ１３ａの出力を有効な状態としている。所定期間としては、例えば０．５秒であるがこれに限定されず、触力覚提示部２０の振動条件などにより決定される期間であって、チャタリングを起こす可能性がある期間に基づいて、適宜設定されるとよい。なお、振動条件は、振動強度、振動波形及び振動期間の少なくとも１つを含む。
【０１２３】
これにより、触力覚が停止してから所定期間（例えば、０．５秒間）は、制御部２１が荷重センサ１３ａの出力を無視するので、触力覚が止まっているにもかかわらず、例えば指の慣性、それまでの触力覚提示部２０の振動などに起因した指の不用意な動き（例えばチャタリング）などに基づく荷重センサ１３ａへの入力による誤操作を抑制することができる。
【０１２４】
なお、上記では、所定期間が設定される例について説明したが、所定期間は、設定されなくてもよい。例えば、触力覚提示部２０の振動を停止したときに、指の不用意な動き（例えばチャタリング）が発生しにくいような振動条件などであれば、所定期間は設定されなくてもよい。この場合、制御部２１は、時刻ｔ２に荷重センサ１３ａの出力を有効にする。例えば、制御部２１は、触力覚提示部２０が動作状態から停止状態に切り替わるときに、荷重センサ１３ａの出力が無効状態から有効状態に切り替わるように制御してもよい。つまり、制御部２１は、少なくとも触力覚提示期間において、荷重センサ１３ａの出力を無効とするように制御すればよい。
【０１２５】
なお、制御部２１は、触力覚発生素子２０ａが動作している間、荷重センサ１３ａの出力を無効としているが、それに加え、図９の（ｃ）に示すように、入力部１９からの位置情報も無効にしてもよい。位置情報を無効にするとは、制御部２１が静電ＩＣ１９ｃからの出力（位置情報）を無視することであり、例えば、触力覚提示期間において、静電ＩＣ１９ｃの検出結果（例えば、ユーザが入力部１９を押下した位置を示す位置情報）を取得しても、制御部２１が当該検出結果に応じた処理を行わないことである。
【０１２６】
この場合、触力覚発生素子２０ａの振動に基づく指の不用意な動きに起因した意図しない位置情報を取り込んでしまう可能性を低減することができる。位置情報を無効とする期間は、荷重センサ１３ａの出力を無効とする期間と同じ期間であってもよい。例えば、荷重センサ１３ａの出力が時刻ｔ１〜ｔ３にわたって無効である場合、位置情報も時刻ｔ１〜ｔ３にわたって無効であってもよい。つまり、荷重センサ１３ａ及び入力部１９の有効及び無効の切り替えは、同期して行われてもよい。具体的には、制御部２１は、例えば、荷重センサ１３ａの出力を有効から無効に切り替えるタイミングで、入力部１９の出力を有効から無効に切り替える。また、制御部２１は、例えば、荷重センサ１３ａの出力を無効から有効に切り替えるタイミングで、入力部１９の出力を無効から有効に切り替える。
【０１２７】
なお、制御部２１が静電ＩＣ１９ｃを無効状態にする構成は、静電ＩＣ１９ｃからの出力を無視する構成に限定されるものではなく、例えば制御部２１が静電ＩＣ１９ｃの電力供給を断つことで、静電ＩＣ１９ｃからの検出結果が出力されないようにしてもよい。
【０１２８】
なお、図９では、制御部２１は、触力覚提示部２０の動作に伴って、荷重センサ１３ａ及び入力部１９それぞれの有効及び無効を切り替える例について説明したが、荷重センサ１３ａ及び入力部１９の少なくとも一方の有効及び無効を切り替えてもよい。
【０１２９】
なお、図９では、所定期間が触力覚提示期間より短い例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば振動条件に基づいて、所定期間が触力覚提示期間より長く、短く、あるいは同じになるように設定されてもよい。
【０１３０】
（実施の形態の変形例１）
以下、本変形例に係る入力装置１００について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、図２のＩＶ−ＩＶ線に対応する、本変形例に係る入力装置１００の断面模式図である。本変形例に係る入力装置１００は、主に、フレーム１１５がＺ軸方向（上下方向）に移動するように構成されている点において、実施の形態に係る入力装置１０と相違する。以下、本変形例に係る入力装置１００について、実施の形態に係る入力装置１０との相違点を中心に説明する。また、本変形例において、実施の形態に係る入力装置１０と同一または類似の構成については、入力装置１０と同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。なお、図１０は、入力装置２００の初期状態における断面模式図を示す。
【０１３１】
図１０に示すように、本変形例に係る入力装置１００は、カバー１１と、本体部１１２と、基板１３と、荷重センサ１３ａと、押し部１４と、フレーム１１５と、第２弾性体１１６と、ストッパ１１７と、板バネ１８と、入力部１９と、触力覚提示部２０と、第３弾性体１２２とを備える。なお、入力装置１００は、さらに制御部などの構成を有するが、図示を省略している。
【０１３２】
入力装置１００は、ユーザが入力部１９を押下すると、フレーム１１５及び入力部１９などがＺ軸プラス側からＺ軸マイナス側に移動する。Ｚ軸プラス側からＺ軸マイナス側への方向を第１方向とする。また、入力装置１００は、ユーザが入力部１９の押下をやめると、第１弾性体１４ａによりフレーム１１５及び入力部１９などがＺ軸マイナス側からＺ軸プラス側に移動する。つまり、フレーム１１５及び入力部１９などがユーザにより入力部１９が押下される前の位置に戻る。Ｚ軸マイナス側からＺ軸プラス側への方向を第２方向とする。第１方向と第２方向とは、反対の方向である。なお、本変形例では、第１方向及び第２方向は、Ｚ軸と平行な方向である。
【０１３３】
本体部１１２は、枠状の部材であり、複数のストッパ１１７を支持するように構成されている。具体的には、本体部１１２は、複数のストッパ１１７を支持するための複数の凹部１１２ｂを有する。本体部１１２は、例えば、一対のストッパ１１７が対向して配置されるような複数の凹部１１２ｂを有する。また、本体部１１２には、実施の形態で説明したような開口（例えば、図３に示す開口１２ａ）は形成されていない。本体部１１２は、例えば、樹脂材料により形成される。
【０１３４】
フレーム１１５は、板状の部材であり、入力部１９を保持し、ユーザの入力部１９への操作により第１方向に移動する。本変形例では、フレーム１１５は、ユーザの入力部１９への操作によりＺ軸マイナス方向（第１方向の一例）に押し下げられる。また、フレーム１１５には、実施の形態で説明したような凸部（例えば、図３に示す凸部１５ａ）は形成されていない。なお、フレーム１１５は、例えば、ＸＹ軸面内方向への動きを規制し、主にＺ軸方向に移動できるように構成するために、図示しないガイドリブ構成を備える。つまり、例えばフレーム１１５の周囲４か所にリブを設け、それらのリブと嵌合するように、本体部１１２にガイド溝を設ける。なお、ガイドリブが設けられる領域を、図１０の実線両矢印で示す。
【０１３５】
フレーム１１５は、本体部１１２に回転可能に支持されていないので、入力部１９が押下されると、第１弾性体１４ａが圧縮することでその全体が押下された方向に移動する。本変形例では、第１弾性体１４ａ及び第３弾性体１２２が圧縮することでその全体が押下された方向に移動する。本変形例では、フレーム１１５は、上下方向（Ｚ軸方向）に移動する。フレーム１１５が下方向に押し下げられることは第１方向に移動することの一例であり、フレーム１１５が上方向に押し上げられることは第２方向に移動することの一例である。また、フレーム１１５は、可動部の一例である。また、フレーム１１５は、例えば、樹脂材料により形成される。
【０１３６】
第２弾性体１１６は、フレーム１１５と規制部１１７ａとが直接接触しないように、フレーム１１５とストッパ１１７の規制部１１７ａとの間に配置される。本変形例では、第２弾性体１１６は、フレーム１１５の両端（例えば、Ｘ軸プラス側の端部とＹ軸プラス側の端部）と規制部１１７ａとの間に、それぞれ配置される。第２弾性体１１６は、第１弾性体１４ａ体に比べて低反発である。第２弾性体１１６は、例えば、初期状態で、基板１３とフレーム１１５とが平行となるような形状及び特性の少なくとも一方を有するとよい。また、第２弾性体１１６は、例えば、低反発スポンジにより形成される。
【０１３７】
第２弾性体１１６がフレーム１１５の両端に設けられることで、当該フレーム１１５を基板１３と平行に維持しやすくなる。例えば、フレーム１１５の一端が厚く、かつ、フレーム１１５の他端が薄く形成されている場合であっても、当該一端に配置された第２弾性体１１６が大きく圧縮し、かつ、当該他端に配置された第２弾性体１１６は小さく圧縮する。これにより、フレーム１１５の寸法誤差が発生しても、基板１３とフレーム１１５との間の距離を一定に保つことができる。つまり、初期状態で、寸法誤差により荷重センサ１３ａに加わる圧力がバラツクことを抑制することができる。
【０１３８】
ストッパ１１７は、フレーム１１５の第１方向と反対側の第２方向への移動を規制する。ストッパ１１７は、例えば、Ｌ字状であり、本体部１２の凹部１２ｂに固定される。本変形例では、ストッパ１１７は、フレーム１１５の両端において、第２方向への移動を規制する。つまり、入力装置１００は、複数のストッパ１１７を備える。
【０１３９】
ストッパ１１７は、フレーム１１５の第１方向と反対側の第２方向への移動を規制する規制部１１７ａを有する。規制部１１７ａは、例えば、フレーム１１５の一端及び他端の各々に、フレーム１１５の一端及び他端と対向して配置される。規制部１１７ａは、フレーム１１５の一端及び他端の第２方向への移動を規制するとも言える。なお、規制部１１７ａは、フレーム１１５の第２方向への移動を規制することができれば、フレーム１１５の両端に配置されていることに限定されない。また、フレーム１１５は、例えば、樹脂材料により形成される。
【０１４０】
第３弾性体１２２は、断面視において、基板１３とフレーム１１５との間であって、第１弾性体１４ａを両側から挟むように複数配置される。第３弾性体１２２は、例えば、初期状態で、基板１３及びフレーム１１５の両方と当接する。第３弾性体１２２は、第１弾性体１４ａと同等の材質であってもよい。また、第３弾性体１２２は、第１弾性体１４ａと一体形成されていてもよい。
【０１４１】
以上のように、本変形例に係る入力装置１００は、フレーム１１５（可動部の一例）がユーザの押下により第１方向（下方向）に押し下げられるように構成される。そして、第２弾性体１１６は、フレーム１１５の一端及び他端の各々と規制部１１７ａとの間に配置される。
【０１４２】
これにより、入力装置１０がユーザの入力部１９への押下に対してフレーム１１５の全体が押し込まれる構成を有する場合であっても、初期状態においてフレーム１１５が下方向に不要な荷重を加えないので、プリロードが安定する。よって、入力装置１００は、荷重センサ１３ａの検出可能な圧力範囲のバラツキを抑制することができるので、小ストローク化を実現することができる。
【０１４３】
また、さらに入力装置１００の各構成要素に寸法誤差があっても、低反発の複数の第２弾性体１１６が誤差を吸収するので、量産における寸法管理が容易になる。これにより、入力装置１００の生産性が向上する。
【０１４４】
（実施の形態の変形例２）
以下、本変形例に係る入力装置２００ついて、図１１を参照しながら説明する。図１１は、本変形例に係る入力装置２００の断面模式図である。本変形例に係る入力装置２００は、主に、メカ式の押圧スイッチである点において、実施の形態に係る入力装置１０と相違する。なお、図１１は、入力装置２００の初期状態における断面模式図を示す。
【０１４５】
図１１に示すように、本変形例に係る入力装置２００は、基板２１３と、荷重センサ１３ａと、押し部１４と、フレーム２１５と、第２弾性体２１６と、ストッパ２１７と、入力部２１９と、触力覚提示部２０と、第３弾性体２２２とを備える。なお、入力装置２００は、さらに制御部などの構成を有するが、図示を省略している。
【０１４６】
入力装置２００は、ユーザが入力部１９を操作（押下）すると、フレーム２１５及び入力部２１９などがＺ軸プラス側からＺ軸マイナス側に移動する。Ｚ軸プラス側からＺ軸マイナス側への方向を第１方向とする。また、入力装置２００は、ユーザが入力部２１９の操作（押下）をやめると、第１弾性体１４ａによりフレーム２１５及び入力部２１９などがＺ軸マイナス側からＺ軸プラス側に移動する。Ｚ軸マイナス側からＺ軸プラス側に向かう方向を第２方向とする。第１方向と第２方向とは、反対の方向である。なお、本変形例では、第１方向及び第２方向は、Ｚ軸と平行な方向である。
【０１４７】
基板２１３は、板状の部材であり、フレーム２１５の第１方向側に配置される。基板２１３の入力部１９側の面（以降において、上面とも記載する）には、荷重センサ１３ａが実装されている。
【０１４８】
フレーム２１５は、柱状の部材であり、入力部２１９を保持し、ユーザの入力部２１９への操作により第１方向に移動する。本変形例では、フレーム２１５は、ユーザの入力部２１９への操作によりＺ軸マイナス方向（第１方向の一例）に押し下げられる。また、フレーム２１５は、ユーザが入力部２１９への操作をやめると、第１弾性体１４ａによりＺ軸マイナス方向（第１方向の一例）に押し上げられる。
【０１４９】
フレーム２１５は、上下方向に（Ｚ軸方向）に移動する。フレーム２１５は、第１弾性体１４ａが圧縮することでその全体が押下された方向に移動する。本変形例では、フレーム２１５は、第１弾性体１４ａ及び第３弾性体１２２が圧縮することでその全体が押下された方向に移動する。フレーム２１５が下方向に押し下げられることは第１方向に移動することの一例であり、フレーム２１５が上方向に押し上げられることは第２方向に移動することの一例である。また、フレーム２１５は、可動部の一例である。
【０１５０】
本変形例では、フレーム２１５は、３つ設けられる。中央のフレーム２１５は、ユーザの入力部２１９の押下により押し下げられて、荷重センサ１３ａに荷重を加えるために設けられる。両側のフレーム２１５（紙面において、右側及び左側のフレーム２１５）は、例えば、中央のフレーム２１５の第２方向への移動を規制するために設けられる。両側のフレーム２１５には、凹部２１５ａが設けられる。凹部２１５ａには、第２弾性体２１６及び規制部２１７ａの少なくとも一部が位置する。なお、フレーム２１５の数は特に限定されず、１つ設けられてもよいし、４つ以上設けられてもよい。
【０１５１】
フレーム２１５は、入力部２１９と一体形成されていてもよいし、入力部２１９とは別体として形成されてもよい。また、フレーム２１５は、例えば、樹脂材料により形成される。
【０１５２】
第２弾性体２１６は、フレーム２１５と規制部２１７ａとが直接接触しないように、フレーム２１５とストッパ２１７の規制部２１７ａとの間に配置される。本変形例では、第２弾性体２１６は、少なくとも一部がフレーム２１５に形成された凹部２１５ａ内に配置される。第２弾性体２１６は、凹部２１５ａの下面２１５ｂと規制部２１７ａとの間に配置される。第２弾性体２１６は、第１弾性体１４ａ体に比べて低反発である。第２弾性体２１６は、例えば、初期状態で、基板２１３と入力部２１９とが平行となるような形状及び特性の少なくとも一方を有するとよい。また、第２弾性体２１６は、例えば、低反発スポンジにより形成される。
【０１５３】
第２弾性体２１６が右側（例えば、一方の端側）のフレーム２１５と規制部２１７ａとの間に配置されることは、例えば、第２弾性体２１６がフレーム２１５の一端と規制部２１７ａとの間に配置されることの一例である。また、第２弾性体２１６が左側（例えば、他方の端側）のフレーム２１５と規制部２１７ａとの間に配置されることは、例えば、第２弾性体２１６がフレーム２１５の他端と規制部２１７ａとの間に配置されることの一例である。
【０１５４】
第２弾性体２１６が２以上（例えば、４つなど）設けられることで、例えば、入力部２１９を基板２１３と平行に維持しやすくなる。例えば、両側のフレーム２１５の一方のフレーム２１５の高さ（フレーム２１５が延在する方向の長さ）が他方のフレーム２１５の高さより高い場合、一方のフレーム２１５に配置された第２弾性体２１６が大きく圧縮し、他方のフレーム２１５に配置された第２弾性体２１６が小さく圧縮する。これにより、フレーム２１５に寸法誤差が発生していても、入力部２１９を基板２１３と平行に保つことができる。つまり、入力装置２００は、初期状態で、寸法誤差により荷重センサ１３ａに加わる圧力がバラツクことを抑制することができる。
【０１５５】
ストッパ２１７は、フレーム２１５の第１方向と反対側の第２方向への移動を規制する。ストッパ２１７は、例えば、Ｌ字状のリブであり、基板２１３から入力部２１９側に向けて突出して設けられる。本変形例では、ストッパ２１７は、両側のフレーム２１５において、第２方向への移動を規制する。つまり、入力装置２００は、複数のストッパ２１７を備える。また、ストッパ１１７は、例えば、樹脂材料により形成される。
【０１５６】
ストッパ２１７は、フレーム２１５の第１方向と反対側の第２方向への移動を規制する規制部２１７ａを有する。規制部２１７ａは、少なくとも一部がフレーム２１５の凹部２１５ａ内に配置される。なお、規制部２１７ａは、フレーム２１５の第２方向への移動を規制することができれば、両側のフレーム２１５に配置されていることに限定されない。
【０１５７】
入力部２１９は、ユーザが操作を行うユーザインターフェースである。ユーザは、入力部２１９に対して操作をすることで、自動車１に搭載されている車両機器を制御することができる。入力部２１９は、例えば、板状の部材である。入力部２１９は、例えば、樹脂材料により形成される。
【０１５８】
第３弾性体２２２は、断面視において、基板２１３とフレーム２１５との間であって、第１弾性体１４ａを両側から挟むように複数配置される。第３弾性体２２２は、例えば、初期状態で、基板２１３及びフレーム２１５の両方と当接する。なお、入力装置２００は、フレーム２１５が上下方向に移動可能に構成されていれば、第３弾性体２２２を備えていなくてもよい。また、第３弾性体１２２は、第１弾性体１４ａと同等の材質であってもよい。また、第３弾性体２２２は、第１弾性体１４ａと一体形成されていてもよい。
【０１５９】
以上のように、本変形例に係る入力装置２００は、フレーム２１５（可動部の一例）がユーザの操作により第１方向（下方向）に押し下げられるように構成される。そして、第２弾性体２１６は、フレーム２１５の凹部２１５ａの下面２１５ｂと規制部２１７ａとの間に配置される。
【０１６０】
このような構成の入力装置２００においても、フレーム２１５が下方向に不要な荷重を加えないので、プリロードが安定する。よって、入力装置２００は、メカ式の押圧スイッチにおいても、荷重センサ１３ａの検出可能な圧力範囲のバラツキを抑制することができるので、小ストローク化を実現することができる。
【０１６１】
また、さらに入力装置２００の各構成要素に寸法誤差があっても、低反発の複数の第２弾性体２１６が誤差を吸収するので、量産における寸法管理が容易になる。これにより、入力装置２００の生産性が向上する。
【０１６２】
（その他の実施の形態）
以上、一つまたは複数の態様に係る入力装置について、実施の形態等に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態等に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態等に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示に含まれてもよい。
【０１６３】
例えば、上記実施の形態に係る入力装置において、制御部は、触力覚提示部から提示される触力覚振動の大きさを制御するものであってもよいし、触力覚振動の周波数、パターン、触力覚の種類などを制御するものであってもよい。また、制御部は、触力覚振動を発生させない制御を行ってもよい。
【０１６４】
また、上記実施の形態等では、入力装置は、車両の車室内においてシフトレバーの後方に配置されているとしたが、これに限らず、入力装置は、当該ユーザの手が届く範囲の位置に配置されていればよい。例えば、入力装置は、センターコンソール又はインパネに配置されていてもよい。
【０１６５】
また、上記実施の形態では、入力装置を例えば、車載機器の操作入力に用いたが、当該入力装置は、車載機器に限らず、ユーザが他の動作を行いながら操作を行う他の機器の操作入力に用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
本開示は、ユーザからの操作を小ストロークで検出することができる入力装置、車載機器用の入力装置などとして有用である。
【符号の説明】
【０１６７】
１    自動車
１０、１００、２００    入力装置
１１    カバー
１２、１１２    本体部（筐体）
１２ａ    開口
１２ｂ、１１２ｂ、２１５ａ    凹部
１３、２１３    基板
１３ａ    荷重センサ
１４    押し部
１４ａ    第１弾性体
１４ｂ    押し子
１５、１１５、２１５    フレーム（可動部）
１５ａ    凸部
１６、１１６、２１６    第２弾性体
１７、１１７、２１７    ストッパ
１７ａ、１１７ａ、２１７ａ    規制部
１８    板バネ
１９、２１９    入力部
１９ａ    表示パネル
１９ｂ    タッチパッド
１９ｃ    静電ＩＣ
１９ｄ    タッチパネル
２０    触力覚提示部
２０ａ    触力覚発生素子（振動発生部）
２０ｂ    マイコン
２１    制御部
２２、１２２、２２２    第３弾性体
３０    表示部
４０    シフトレバー
５０    ステアリング
５１    リム
５２    スポーク
５３    ホーンスイッチカバー
６０    シート
２１５ｂ    下面
Ｊ    回転軸
【図１】
0006941798.tif 000002
【図２】
0006941798.tif 000003
【図３】
0006941798.tif 000004
【図４】
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【図５】
0006941798.tif 000006
【図６】
0006941798.tif 000007
【図７Ａ】
0006941798.tif 000008
【図７Ｂ】
0006941798.tif 000009
【図８】
0006941798.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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