CN112823330A - 输入装置 - Google Patents

输入装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112823330A
CN112823330A CN201980066389.0A CN201980066389A CN112823330A CN 112823330 A CN112823330 A CN 112823330A CN 201980066389 A CN201980066389 A CN 201980066389A CN 112823330 A CN112823330 A CN 112823330A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor
panel member
operation panel
input device
actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980066389.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112823330B (zh
Inventor
涌田宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Publication of CN112823330A publication Critical patent/CN112823330A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112823330B publication Critical patent/CN112823330B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0338—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of limited linear or angular displacement of an operating part of the device from a neutral position, e.g. isotonic or isometric joysticks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/964—Piezoelectric touch switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96062—Touch switches with tactile or haptic feedback

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

输入装置具有：基座；操作面板构件，其在从所述基座观察时位于第一方向，且具有输入操作面，并对该输入操作面内的操作位置的坐标进行检测；致动器，其固定于所述基座，并使所述操作面板构件振动；N个弹性支承构件，它们在从所述第一方向观察时配置在包围所述致动器的N边形(N为3以上的整数)的顶点的位置，并将所述操作面板构件弹性地支承于所述基座；以及弹性缓冲构件，其设置在所述致动器与所述操作面板构件之间。由所述致动器与所述弹性缓冲构件串联结合而成的合成弹簧的弹簧常数与所述N个弹性支承构件的弹簧常数一致。

Description

输入装置
技术领域
本发明涉及输入装置。
背景技术
近年，如触摸板那样能够通过触摸输入操作面来进行输入操作的输入装置正在普及。在操作这样的输入装置时，操作者不能得到对开关装置、可变电阻器等进行操作时那样的操作触感。因此，提出了能够通过在操作时对输入操作面施加振动而进行感觉到模拟的操作触感的振动反馈的输入装置。
例如，以即使在操作面的按下幅度存在限制的情况下，也在按下操作时呈现点击感为目的，提出了如下输入装置：该输入装置设置有触摸传感器与致动器之间的弹性部，并在以规定值以上的力进行了按下操作的情况下压曲弹性部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-151777号公报
专利文献2：日本特开2003-177857号公报
专利文献3：日本特开2008-123429号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在以往的输入装置中，输入操作面内的行程感会产生偏差。
本发明的目的在于提供能够抑制输入操作面内的行程感的偏差的输入装置。
用于解决课题的方案
根据本发明，提供一种输入装置，所述输入装置具有：基座；操作面板构件，其在从所述基座观察时位于第一方向，且具有输入操作面，并对该输入操作面内的操作位置的坐标进行检测；致动器，其固定于所述基座，并使所述操作面板构件振动；N个弹性支承构件，它们在从所述第一方向观察时配置在包围所述致动器的N边形(N为3以上的整数)的顶点的位置，并将所述操作面板构件弹性地支承于所述基座；以及弹性缓冲构件，其设置在所述致动器与所述操作面板构件之间，由所述致动器与所述弹性缓冲构件串联结合而成的合成弹簧的弹簧常数与所述N个弹性支承构件的弹簧常数一致。
发明效果
根据本发明，能够抑制输入操作面内的行程感的偏差。
附图说明
图1是示出实施方式的输入装置的结构的立体图。
图2是示出实施方式的输入装置的结构的俯视图。
图3是示出实施方式的输入装置的结构的剖视图。
图4是示出实施方式的输入装置中的操作面板构件的运动模式的图。
图5是示出任意的XYZ坐标系的图。
图6是示出XYZ正交坐标系中的位置关系的图。
图7A是示出施加的载荷与Z轴方向的位移量之间的关系的一例的图。
图7B是示出施加的载荷与Z轴方向的位移量之间的关系的一例的图。
图8是示出载荷的判断方法的一例中的位置关系的图。
图9A是示出载荷的判断方法的一例中的线形插值的图。
图9B是示出载荷的判断方法的一例中的线形插值的图。
图9C是示出载荷的判断方法的一例中的线形插值的图。
图10是示出信号处理装置的结构的图。
图11是示出由信号处理装置进行的处理的概要的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行具体说明。需要说明的是，在本说明书及附图中，对于实质上具有相同的功能结构的构成要素，有时通过标注相同的附图标记而省略重复的说明。
本实施方式涉及具备压电致动器作为致动器的输入装置。图1是示出实施方式的输入装置的结构的立体图，图2是示出实施方式的输入装置的结构的俯视图，图3是示出实施方式的输入装置的结构的剖视图。图3相当于沿着图2中的I-I线的剖视图。
如图1～图3所示，实施方式的输入装置100具有固定底座110、在固定底座110的边缘上固定的荧光屏(ベゼル)120、以及荧光屏120的内侧的装饰面板150。在装饰面板150的固定底座110侧设置有触摸传感器140，在触摸传感器140的固定底座110侧设置有可动底座130。可动底座130具有与触摸传感器140及装饰面板150平行地配置的平板部131、以及设置于平板部131的边缘且以沿着荧光屏120的内侧面的方式设置的壁部132。在壁部132与荧光屏120之间设置有滑动引导件190。固定底座110当俯视时在中央具有凸部111，且在凸部111上固定有致动器160。致动器160例如是压电致动器。触摸传感器140是触摸板部的一例，可动底座130是对触摸传感器140进行保持的保持部的一例，可动底座130、触摸传感器140及装饰面板150被操作面板构件145所包含。固定底座110是基座的一例。致动器160使操作面板构件145振动。
在固定底座110上设置有多个反射型的光断续器171、172、173及174。光断续器171～174对它们上方的平板部131的点171A～174A照射光，并接收由平板部131反射回来的光，从而能够检测出到平板部131的被光照射的部分的距离。例如，光断续器171～174在俯视时配置在触摸传感器140的四角的内侧。因此，光断续器171～174在俯视时构成至少一个三角形。光断续器171～174是第一至第四传感器(光电传感器)的一例，第一至第四传感器(光电传感器)是探知部的一例，固定底座110的设置有光断续器171～174的面112是基准面的一例。基准面与操作面板构件145分离。在本实施方式中，将基准面设为包含X轴及Y轴在内的基准平面，将与基准面垂直的方向设为Z轴方向(第一方向)。
在俯视时，在平板部131的固定底座110侧的面设置有橡胶11、12、13、14。另外，在俯视时，在平板部131的装饰面板150侧的面设置有橡胶21、22、23、24。例如，橡胶11及21设置于设有光断续器171的角落，橡胶12及22设置于设有光断续器172的角落。例如，橡胶13及23设置于设有光断续器173的角落，橡胶14及24设置于设有光断续器174的角落。
在橡胶11～14与固定底座110之间设置有橡胶支承构件15。橡胶支承构件15固定于固定底座110。橡胶11～14被压缩并夹入在橡胶支承构件15与平板部131之间。因此，橡胶11～14对可动底座130向与固定底座110分离的方向施力。
设置有橡胶支承构件25，该橡胶支承构件25包括：支柱25a；以及支承部25b，其设置于支柱25a的上端且在与平板部131之间将橡胶21～24压缩并夹入。支柱25a固定于固定底座110。因此，橡胶21～24对可动底座130向接近固定底座110的方向施力。
例如，橡胶11～14由彼此相同的材料构成且具有彼此相同的形状，橡胶21～24由彼此相同的材料构成且具有彼此相同的形状。因此，对于由橡胶11及21串联结合而成的合成弹簧的弹簧常数k31、由橡胶12及22串联结合而成的合成弹簧的弹簧常数k32、由橡胶13及23串联结合而成的合成弹簧的弹簧常数k33、以及由橡胶14及24串联结合而成的合成弹簧的弹簧常数k34而言，四者彼此相等。若将由上述4个合成弹簧并联结合而成的合成弹簧的弹簧常数的合计设为k3，则下述的式(1)、(2)的关系成立。
k31＝k32＝k33＝k34···(1)
k3＝k31+k32+k33+k34···(2)
由橡胶11及21串联结合而成的合成弹簧、由橡胶12及22串联结合而成的合成弹簧、由橡胶13及23串联结合而成的合成弹簧、以及由橡胶14及24串联结合而成的合成弹簧都是弹性支承构件的一例。也就是说，本实施方式包含4个弹性支承构件。这4个弹性支承构件在从Z轴方向(第一方向)观察时，配置在包围致动器160的四边形的顶点位置。
在平板部131的与致动器160对置的部分设置有橡胶31，在橡胶31与致动器160之间设置有刚性板32。刚性板32固定于致动器160的橡胶31侧的面，刚性板32的弹性变形的量相对于致动器160及橡胶31的弹性变形的量为可以忽视的程度。因此，若将致动器160的厚度方向的弹簧常数设为k1，将橡胶31的厚度方向的弹簧常数设为k2，则平板部131与凸部111之间的、致动器160及橡胶31串联结合而成的合成弹簧的弹簧常数ks为(k1×k2)/(k1+k2)。因此，该合成弹簧的弹簧常数ks比致动器160的弹簧常数k1小。橡胶31是弹性缓冲构件的一例。
图4是示出输入装置100中的操作面板构件145的运动模式的图。在该运动模式中，合成弹簧10与合成弹簧20串联结合而构成合成弹簧40，该合成弹簧10由橡胶11～14并联结合而成，该合成弹簧20由橡胶21～24并联结合而成。合成弹簧40的弹簧常数是将弹簧常数k31～k34相加而得到的弹簧常数k3。
在本实施方式中，由于设置有橡胶31，因此将致动器160与橡胶31串联结合而成的合成弹簧50的弹簧常数ks小于致动器160的弹簧常数k1。由于合成弹簧50的弹簧常数ks小于致动器160的弹簧常数k1，因此与未夹设有橡胶31的情况相比，在致动器160的附近，操作面板构件145容易向固定底座110侧移动。
另外，在本实施方式中，合成弹簧50的弹簧常数ks与弹簧常数k31、k32、k33及k34一致。但是，合成弹簧50的弹簧常数ks不需要与弹簧常数k31、k32、k33及k34完全一致，合成弹簧50的弹簧常数ks只要与弹簧常数k31、k32、k33及k34大致一致即可。例如，优选合成弹簧50的弹簧常数ks为弹簧常数k31、k32、k33及k34的平均值k3/4以上。也就是说，优选下式(3)成立。
k3/4≤ks＝(k1×k2)/(k1+k2)···(3)
在弹簧常数ks过低的情况下，致动器160所产生的振动被橡胶31吸收而难以向操作面板构件145传递。若弹簧常数ks为平均值k3/4以上，则能够将致动器160所产生的振动适当地向操作面板构件145传递。
另外，优选合成弹簧50的弹簧常数ks为合成弹簧40的弹簧常数k3以下。也就是说，优选下式(4)成立。
ks＝(k1×k2)/(k1+k2)≤k3···(4)
若合成弹簧50的弹簧常数ks超过合成弹簧40的弹簧常数k3，则在致动器160的附近，操作面板构件145难以向固定底座110侧移动，从而行程感容易产生偏差。为了进一步抑制这样的行程感的偏差，更优选合成弹簧50的弹簧常数ks为合成弹簧40的弹簧常数k3的1/2以下。
而且，在固定底座110上设置有信号处理装置180。信号处理装置180通过后述的处理，根据触摸传感器140的操作来使致动器160驱动以进行向用户的触感反馈。也就是说，致动器160使包含可动底座130、触摸传感器140及装饰面板150在内的操作面板构件145振动，而进行通过操作面板构件145的、向用户的触感反馈。信号处理装置180例如是半导体芯片。在本实施方式中，信号处理装置180设置在固定底座110上，但设置信号处理装置180的场所不被限定，例如也可以将信号处理装置180设置在触摸传感器140与可动底座130之间等。信号处理装置180是控制部的一例。
在这样构成的输入装置100的动作的一例中，当操作触摸传感器140时，致动器160根据其操作位置及操作载荷，在与触摸传感器140的输入操作面垂直的方向上振动。用户通过在输入操作面感受振动，即使不对设置于输入装置100等的显示装置进行视觉识别，也能够识别对输入装置100进行的操作是如何被反映的。例如，在输入装置100设置于中央控制台以用于机动车的各种开关的情况下，驾驶员即使不将视线移动到输入装置100，也能够根据致动器160的振动来识别自身进行的操作是如何被反映的。需要说明的是，致动器160不限于上述的例子，也可以是产生任意方向的振动的结构。
接下来，对本实施方式中的施加于触摸传感器140的载荷的检测处理的基本原理进行说明。在本实施方式中，根据由各光断续器171～174检测出的到平板部131的距离、以及由触摸传感器140检测出的操作位置的坐标，求出关于平板部131的平面的方程式、即包含点171A～174A在内的平面的方程式，并求出操作位置处的位移量。
在此，对平面的方程式进行说明。图5是示出任意的XYZ坐标系的图。设为在XYZ坐标系中存在3个点，即点a(xa，ya，za)、点b(xb，yb，zb)、点c(xc，yc，zc)。在该情况下，向量ac(以下，有时记为“Vac”)的分量(x1，y1，z1)为(xc-xa，yc-ya，zc-za)，向量ab(以下，有时记为“Vab”)的分量(x2，y2，z2)为(xb-xa，yb-ya，zb-za)。因此，这些向量的外积(Vac×Vab)为(y1z2-z1y2，z1x2-x1z2，x1y2-y1x2)。该外积相当于包含点a、点b及点c在内的平面的法线向量。因此，若将(y1z2-z1y2，z1x2-x1z2，x1y2-y1x2)表示为(p，q，r)，则包含点a、点b及点c在内的平面的方程式由下式(5)表示。
p(x-xa)+q(y-ya)+r(z-za)＝0···(5)
式(5)为通式，但能够通过使用点a的X坐标及Y坐标为0的正交坐标系作为XYZ坐标系而进行简化。图6是示出XYZ正交坐标系中的位置关系的图。如图6所示，在该XYZ正交坐标系中，设为在平面200中存在4个点，即点a(0，0，za)、点b(xb，0，zb)、点c(0，yc，zc)、点d(xb，yc，zd)。其中，例如对于点a、点b、点c的坐标，下述的关系成立。
Vac＝(0，yc，zc-za)＝(x1，y1，z1)
Vab＝(xb，0，zb-za)＝(x2，y2，z2)
Vac×Vab＝(yc(zb-za)，(zc-za)xb，-ycxb)＝(p，q，r)
因此，包含第一点a、第二点b及第三点c在内的平面200的方程式由下式(6)表示。
yc(zb-za)x+(zc-za)xby-ycxb(z-za)＝0···(6)
并且，式(6)可以如下式(7)那样进行表示。
z＝(zb-za)x/xb+(zc-za)y/yc+za···(7)
因此，若能够利用第一传感器、第二传感器及第三传感器来确定任意的平面200内的3个点的Z坐标，并利用触摸板来确定平面200内的操作位置的X坐标及Y坐标，则能够确定该操作位置的Z坐标。并且，能够根据在操作前后的Z坐标的变化而取得该操作位置处的Z轴方向上的位移量。
在本实施方式中，触摸传感器140的操作位置的X坐标及Y坐标能够由触摸传感器140检测出。因此，在图6中的点e存在接触的情况下，点e的X坐标(x)及Y坐标(y)能够根据触摸传感器140的输出而取得。另外，以与点a、点b及点c对应的方式配置了光断续器以作为第一传感器、第二传感器及第三传感器，若预先取得点b的X坐标(xb)及点c的Y坐标(yc)，则能够根据光断续器的输出来检测出到平板部131的距离，从而取得各点的Z坐标(za、zb及zc)，并根据式(7)而取得点e的Z坐标(z)。
即，在初始状态下，当触摸传感器140的平面200与包含以与点a、点b及点c对应的方式配置的3个光断续器在内的平面平行的情况下，能够取得触摸传感器140被按压而使得平板部131及触摸传感器140倾斜后的点e的坐标。因此，能够取得在按压前后的点e的Z轴方向的位移量。即使是在初始状态下平面200与包含3个光断续器在内的平面不平行的情况，也能够通过同样的计算来取得在按压前后的点e的Z轴方向的位移量。
而且，通过使用在操作前后的点e的Z轴方向的位移量，也能够判断在点e施加的载荷是否超过了规定的基准值，并基于该判断结果来进行触感反馈的控制。即，预先求出在平面200内的多个位置处施加的载荷与Z轴方向的位移量之间的关系，并判断用上述方法取得的Z轴方向的位移量是否超过了与载荷的基准值相当的阈值，来进行触感反馈的控制。图7A及图7B是示出施加的载荷与Z轴方向的位移量之间的关系的一例的图。图7A示出了9个测定点的位置，图7B示出了各测定点处的位移量。
在此，如图7A所示，设为在配置成格子状的9个测定点201、202、203、204、205、206、207、208及209处，如图7B所示，进行0gf(0N)、100gf(0.98N)、458gf(4.5N)、858gf(8.4N)的载荷下的操作。另外，将458gf(4.5N)作为基准值，并设为在施加超过458gf(4.5N)的载荷时进行触感反馈。需要说明的是，由于在可动底座130之下设置有致动器160等，因此位移量根据测定点而不同。
在对测定点201～209进行了操作的情况下，能够根据图7A及图7B所示的关系来判断载荷是否超过基准值。也就是说，若根据式(7)算出的Z轴方向的位移量超过图7B中的458gf(4.5N)的位移量，则能够判断为载荷超过基准值。例如，在对测定点201进行了操作的情况下，0.15mm成为位移量的阈值，若位移量超过0.15mm，则能够判断为载荷达到了使触感反馈产生的基准值。
另外，在对相对于测定点201～209偏移的位置进行了操作的情况下，能够使用其周边的测定点处的位移量的阈值，来判断载荷是否达到了基准值。图8及图9A～图9C是示出载荷的判断方法的一例的图。如图8所示，在此，设为对测定点201、202、204及205所成的四边形的内侧的点210进行了操作。在该情况下，如图9A所示，在X轴方向上排列的两个测定点、即测定点202与测定点205之间，根据测定点202及测定点205处的各阈值，通过线形插值来算出Y坐标与点210相同的点225处的位移量的阈值。同样，如图9B所示，在X轴方向上排列的两个测定点、即测定点201与测定点204之间，根据测定点201及测定点204处的各阈值，通过线形插值来算出Y坐标与点210相同的点214处的位移量的阈值。然后，如图9C所示，根据点225及点214的各阈值，通过线形插值来算出点210处的阈值。另一方面，点210处的Z轴方向的位移量能够根据上述的式(7)算出。因此，通过对它们进行比较，能够判断在相对于测定点201～209偏移的位置的点210施加的载荷是否达到了基准值。
信号处理装置180基于上述那样的载荷的检测处理的基本原理，来判断在触摸传感器140的操作位置施加的载荷是否达到了使触感反馈产生的基准值，并根据其结果来驱动致动器160而使触感反馈产生。图10是示出信号处理装置180的结构的图。
信号处理装置180具备CPU(Central Processing Unit)181、ROM(Read OnlyMemory)182、RAM(Random Access Memory)183及辅助存储部184。CPU181、ROM182、RAM183及辅助存储部184构成所谓的计算机。信号处理装置180的各部经由总线185而相互连接。
CPU181执行在辅助存储部184中保存的各种程序(例如，载荷判定程序)。
ROM182是非易失性的主存储设备。ROM182保存为了使CPU181执行在辅助存储部184中保存的各种程序而所需的各种程序、数据等。具体而言，ROM182保存BIOS(BasicInput/Output System)、EFI(Extensible Firmware Interface)等启动程序等。
RAM183是DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random AccessMemory)等易失性的主存储设备。RAM183作为当通过CPU181来执行在辅助存储部184中保存的各种程序时扩展的作业区域来发挥功能。
辅助存储部184是保存由CPU181执行的各种程序、以及通过各种程序被CPU181执行而生成的各种数据的辅助存储设备。
信号处理装置180具备这样的硬件结构并进行如下处理。图11是示出由信号处理装置180进行的处理的概要的流程图。
首先，信号处理装置180对触摸传感器140进行检测(步骤S1)。然后，判断手指是否接触了触摸传感器140(步骤S2)，在手指未接触的情况下，取消光断续器171～174的漂移(步骤S3)。
另一方面，在判断为手指接触了触摸传感器140的情况下，分别从光断续器171～174取得检测信号(步骤S4)。例如，在光断续器171～174的输出信号为模拟信号的情况下，取得向数字信号转换后的信号。
接下来，根据光断续器171～174的各检测信号，来计算在平板部131的这些检测信号的检测位置处的Z轴方向的位移量Z1～Z4(步骤S5)。
之后，从4个光断续器171～174中的3个所构成的多个三角形中，将一个三角形决定为代表三角形(步骤S6)。例如，作为代表三角形，优选为在内侧包含触摸传感器140的操作位置在内的三角形。即，若是在图6中触摸了点e的情况，则优选使用三角形acd或三角形acb。这是因为操作位置与光断续器171～174之间的距离越小，则能够得到越高的精度。
接着，算出触摸传感器140的操作位置处的Z轴方向的位移量Z(步骤S7)。即，使用式(7)，根据形成在步骤S6中决定出的代表三角形的3个光断续器的检测信号而计算出的Z轴方向的位移量、以及由触摸传感器140检测出的操作位置的X坐标及Y坐标，来算出操作位置处的Z轴方向的位移量Z。
另外，预先求出如图7A及图7B所示的例子那样的、施加的载荷与Z轴方向的位移量之间的关系，并将该关系预先存储于ROM182中，通过读取该关系，来算出操作位置处的Z轴方向的阈值(打开阈值)Zth(步骤S8)。
然后，判断位移量Z是否超过打开阈值Zth(步骤S9)，若超过打开阈值Zth，则设为施加的载荷超过基准值，并驱动致动器160来实施触感反馈(步骤S10)。
本实施方式的输入装置100以这样的方式实施触感反馈。光断续器171～174能够高精度地检测出平板部131的点171A～174A的Z坐标，另外，触摸传感器140能够高精度地检测出操作位置的X坐标及Y坐标。因此，根据上述的处理，也能够高精度地检测出操作位置的Z坐标。因此，例如即使将打开阈值Zth设为数十μm程度这样小的值，也能够高精度地进行触感反馈的打开/关闭的判断。
根据本实施方式，由于在致动器160与可动底座130之间设置有橡胶31且合成弹簧50的弹簧常数ks适当，因此能够抑制对操作面板构件145的输入操作面进行按压时的行程感的偏差。另外，也能够将致动器160所产生的振动适当地向可动底座130传递。
需要说明的是，在致动器的周边设置的弹性支承构件的数量为3以上即可，而不限定于4。也就是说，在从Z轴方向(第一方向)观察时，以包围致动器的方式在顶点配置弹性支承构件的多角形的顶点的数量N为3以上即可，而不限定于4。另外，在N个弹性支承构件之间，弹簧常数不需要一致。例如，在将输入装置设置于机动车的中央控制台的情况下，能够使用适合于控制台的形状的数量的弹性支承构件，且各弹性支承构件的形状及材料能够个别地进行选择。当将弹性支承构件的数量设为N(N为3以上的整数)时，若将由N个弹性支承构件并联结合而成的合成弹簧的弹簧常数设为kN，则优选下式(8)成立，更优选式(9)成立。
kN/N≤(k1×k2)/(k1+k2)≤kN···(8)
kN/N≤(k1×k2)/(k1+k2)≤kN/2···(9)
致动器不限定于使用了电致伸缩效应的压电致动器，也可以是使用磁致伸缩效应的磁致动器。
另外，在上述的处理中，确定了一个代表三角形，并算出了操作位置处的位移量，并进行了基于该位移量的判断，但也可以确定两个以上的代表三角形，并对各代表三角形算出位移量(第一位移量、第二位移量等)，并求出这些位移量的平均值，并进行基于该平均值的判断。根据这样的处理，能够进行精度更高的判断。
另外，由于光断续器171～174不与平板部131接触，因此不会对伴随于操作进行的触摸传感器140的移动造成影响。也可以代替光断续器171～174而使用静电传感器等非接触的位置检测传感器。另外，作为探知部，也可以使用接触型的压敏传感器等。
本发明的输入装置特别适合在机动车的中央控制台设置的输入装置。机动车的驾驶员不从行进方向脱离视线，就能够通过来自输入装置的触感反馈来确认自身进行的输入操作是怎样的操作。
以上，对优选的实施方式等进行了详细说明，但不限制于上述实施方式等，在不脱离技术方案所记载的范围的情况下，能够对上述实施方式等施加各种变形及置换。
本国际申请主张基于在2018年11月30日申请的日本专利申请第2018-225703号的优先权，并将该申请的全部内容援引于本国际申请。
附图标记说明：
10、20、40、50 合成弹簧
11～14、21～24、31 橡胶
15、25 橡胶支承构件
100 输入装置
110 固定底座
120 荧光屏
130 可动底座
131 平板部
132 壁部
140 触摸传感器
145 操作面板构件
150 装饰面板
160 致动器
171～174 光断续器
180 信号处理装置。

Claims (10)

1.一种输入装置，其特征在于，
所述输入装置具有：
基座；
操作面板构件，其在从所述基座观察时位于第一方向，且具有输入操作面，并对该输入操作面内的操作位置的坐标进行检测；
致动器，其固定于所述基座，并使所述操作面板构件振动；
N个弹性支承构件，它们在从所述第一方向观察时配置在包围所述致动器的N边形(N为3以上的整数)的顶点的位置，并将所述操作面板构件弹性地支承于所述基座；以及
弹性缓冲构件，其设置在所述致动器与所述操作面板构件之间，
由所述致动器与所述弹性缓冲构件串联结合而成的合成弹簧的弹簧常数与所述N个弹性支承构件的弹簧常数一致。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，
将由所述致动器与所述弹性缓冲构件串联结合而成的合成弹簧的弹簧常数设为ks，
将由所述N个弹性支承构件并联结合而成的合成弹簧的弹簧常数设为kN，此时，
“kN/N≤ks≤kN”的关系成立。
3.根据权利要求2所述的输入装置，其特征在于，
“kN/N≤ks≤kN/2”的关系成立。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的输入装置，其特征在于，
所述致动器是压电致动器或磁致动器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的输入装置，其特征在于，
所述输入装置具有：
探知部，其探知向所述操作面板构件的按压操作；以及
控制部，其响应于所述探知部对按压操作的探知，而向所述致动器供给使所述操作面板构件在与所述按压操作的方向实质上平行的方向上振动的驱动信号。
6.根据权利要求5所述的输入装置，其特征在于，
所述输入装置具有配置在与所述操作面板构件分离的基准面内且分别检测与所述操作面板构件之间的距离的第一传感器、第二传感器及第三传感器，
所述控制部处理来自所述操作面板构件、所述第一传感器、所述第二传感器及所述第三传感器的信号，
所述操作面板构件能够根据在所述操作位置施加的载荷而相对于所述基准面倾斜，
所述控制部根据所述操作面板构件所检测出的所述输入操作面内的所述操作位置的坐标、以及所述第一传感器、所述第二传感器及所述第三传感器所分别检测出的距离，来算出所述操作位置处的所述操作面板构件在操作前后的位移量。
7.根据权利要求6所述的输入装置，其特征在于，
所述第一传感器检测与所述操作面板构件的第一点之间的距离，
所述第二传感器检测与所述操作面板构件的第二点之间的距离，
所述第三传感器检测与所述操作面板构件的第三点之间的距离，
所述控制部确定包含所述第一点、所述第二点及所述第三点在内的平面，并确定与所述操作面板构件所检测出的所述输入操作面内的所述操作位置的坐标对应的所述平面内的坐标。
8.根据权利要求6或7所述的输入装置，其特征在于，
所述第一传感器、所述第二传感器及所述第三传感器所检测的距离的方向为所述第一方向。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的输入装置，其特征在于，
所述操作面板构件具有：
触摸板部；以及
保持部，其保持所述触摸板部，
所述第一传感器、所述第二传感器及所述第三传感器检测与所述保持部之间的距离。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的输入装置，其特征在于，
所述第一传感器、所述第二传感器及所述第三传感器是光电传感器。
CN201980066389.0A 2018-11-30 2019-10-25 输入装置 Active CN112823330B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018225703 2018-11-30
JP2018-225703 2018-11-30
PCT/JP2019/041977 WO2020110545A1 (ja) 2018-11-30 2019-10-25 入力装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112823330A true CN112823330A (zh) 2021-05-18
CN112823330B CN112823330B (zh) 2024-03-29

Family

ID=70852057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980066389.0A Active CN112823330B (zh) 2018-11-30 2019-10-25 输入装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11379052B2 (zh)
JP (1) JP7047129B2 (zh)
CN (1) CN112823330B (zh)
DE (1) DE112019005973T5 (zh)
WO (1) WO2020110545A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7461608B2 (ja) 2020-06-30 2024-04-04 日本精機株式会社 車両用表示装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030076298A1 (en) * 2001-03-09 2003-04-24 Immersion Corporation Method of using tactile feedback to deliver silent status information to a user of an electronic device
US20080237949A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Tokai Rubber Industries, Ltd. Vibration damping device
CN103064534A (zh) * 2011-10-20 2013-04-24 阿尔卑斯电气株式会社 输入装置
JP2017097694A (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 日本電産コパル株式会社 電子機器、携帯電子機器用ケース
CN106990862A (zh) * 2015-12-31 2017-07-28 乐金显示有限公司 接触敏感装置、包括其的显示装置及制造显示装置的方法
JP2017134508A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 豊田合成株式会社 タッチセンサ装置
JP2018005780A (ja) * 2016-07-07 2018-01-11 株式会社東海理化電機製作所 操作装置
WO2018172621A2 (en) * 2017-07-14 2018-09-27 Senseg Oy Electrostatic actuator structure

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10117956B4 (de) 2001-04-10 2004-04-08 Schott Glas Berührungsschalter mit einer Bedienfläche
KR20090082519A (ko) * 2001-10-23 2009-07-30 임머숀 코퍼레이션 감촉 피드백을 사용하여 전자 디바이스의 사용자에게 사일런트 상태 정보를 전달하는 방법
JP2003177857A (ja) 2001-12-11 2003-06-27 Fdk Corp 圧電素子を用いた触感スイッチ
JP2008123429A (ja) 2006-11-15 2008-05-29 Sony Corp タッチパネルディスプレイ装置および電子機器並びに遊技機器
JP2016151777A (ja) 2015-02-16 2016-08-22 株式会社東海理化電機製作所 入力装置
US9898903B2 (en) * 2016-03-07 2018-02-20 Immersion Corporation Systems and methods for haptic surface elements
US20180329493A1 (en) * 2017-05-11 2018-11-15 Immersion Corporation Microdot Actuators
US10345910B1 (en) * 2018-06-15 2019-07-09 Immersion Corporation Haptic actuator assembly with a spring pre-load device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030076298A1 (en) * 2001-03-09 2003-04-24 Immersion Corporation Method of using tactile feedback to deliver silent status information to a user of an electronic device
US20080237949A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Tokai Rubber Industries, Ltd. Vibration damping device
CN103064534A (zh) * 2011-10-20 2013-04-24 阿尔卑斯电气株式会社 输入装置
JP2017097694A (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 日本電産コパル株式会社 電子機器、携帯電子機器用ケース
CN106990862A (zh) * 2015-12-31 2017-07-28 乐金显示有限公司 接触敏感装置、包括其的显示装置及制造显示装置的方法
JP2017134508A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 豊田合成株式会社 タッチセンサ装置
JP2018005780A (ja) * 2016-07-07 2018-01-11 株式会社東海理化電機製作所 操作装置
WO2018172621A2 (en) * 2017-07-14 2018-09-27 Senseg Oy Electrostatic actuator structure

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020110545A1 (ja) 2021-09-27
DE112019005973T5 (de) 2021-08-19
JP7047129B2 (ja) 2022-04-04
US20210247853A1 (en) 2021-08-12
CN112823330B (zh) 2024-03-29
WO2020110545A1 (ja) 2020-06-04
US11379052B2 (en) 2022-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10162447B2 (en) Detecting multiple simultaneous force inputs to an input device
US20200348757A1 (en) Force sensors for haptic surfaces
US20120096952A1 (en) Detection device, electronic apparatus, and robot
US20210173488A1 (en) Input device, control method, and non-transitory recording medium
US11275445B2 (en) Input device
JP2010015514A (ja) 入力装置、その制御方法及び電子機器
JPWO2019150468A1 (ja) タッチパネル装置
CN112823330B (zh) 输入装置
US20150276515A1 (en) Operation input device
US8887583B2 (en) Manipulated position detection device
JP2018005781A (ja) 操作装置
JP6940698B2 (ja) 入力装置
JP7037344B2 (ja) 入力制御装置、入力装置、操作対象機器、およびプログラム
JP2009257992A (ja) 力検出装置
WO2021161585A1 (ja) タッチパネル装置
WO2023276300A1 (ja) 入力装置
CN105843418A (zh) 指示器、键盘组件以及便携式电脑
KR101598807B1 (ko) 펜의 기울기를 측정하는 방법 및 그 디지타이저
JP4391895B2 (ja) 圧力検出装置
JP2018005780A (ja) 操作装置
WO2015015736A1 (ja) 操作位置検出装置
JP7103782B2 (ja) 入力装置および入力制御装置
JPH075983A (ja) 位置入力装置
JP2006031732A (ja) 信号入力装置及び力電気変換装置
WO2017061394A1 (ja) 触覚呈示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant