JP2014016874A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作性を向上させ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、主に、接触操作を検出するタッチパネル２と、タッチパネル２を押し下げるプッシュ操作を検出して角度情報を出力する検出部７ａと、タッチパネル２を押し下げるプッシュ操作が可能となるように構成され、プッシュ操作の方向とは反対方向の弾性力ｆ_１を生成してタッチパネル２に付加するスプリング３１を有する押下機構部３と、タッチパネル２を駆動する駆動機構部７と、検出部７ａから取得した角度情報に基づいてプッシュ操作を検出した後、スプリング３１が生成する弾性力ｆ_１とは反対方向の駆動力ｆ_２を生成するように駆動機構部７を制御する制御部８２と、を備えて概略構成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、入力装置に関する。

従来の技術として、選択ボタン等を表示する液晶表示装置と、液晶表示装置の裏面の４隅に設けられたバネと、液晶表示装置が押し下げられたことを検出する押下検出スイッチと、を備えたタッチパネルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このタッチパネルは、液晶表示装置が押し下げられると、押下検出スイッチが押されて検出信号が出力され、バネの弾性力により押し下げられる前の位置に液晶表示装置が戻る。

特開２０００−２８４９１１号公報

しかし、従来のタッチパネルは、押下検出スイッチの操作力に加え、バネを収縮させる操作力が必要となるので、操作性が低下する可能性がある。

従って、本発明の目的は、操作性を向上させることができる入力装置を提供することにある。

本発明の一態様は、接触操作を検出する第１の検出部と、第１の検出部を押し下げる押下操作を検出して検出情報を出力する第２の検出部と、第１の検出部を押し下げる押下操作が可能となるように構成され、押下操作の方向とは反対方向の第１の力を生成して第１の検出部に付加する力生成部材を有する押下機構部と、第１の検出部を駆動する駆動部と、第２の検出部から取得した検出情報に基づいて押下操作を検出した後、力生成部材が生成する第１の力とは反対方向の第２の力を生成するように駆動部を制御する制御部と、を備えた入力装置を提供する。

本発明によれば、操作性を向上させることができる。

図１は、実施の形態に係る入力装置の分解斜視図である。 図２（ａ）は、実施の形態に係る入力装置の配置を説明するための概略図であり、図２（ｂ）は、入力装置のブロック図である。 図３（ａ）は、実施の形態に係る入力装置のタッチパネル基板を図３（ｂ）のIII（ａ）-III（ａ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｂ）は、タッチパネル基板を上面から見た概略図であり、（ｃ）は、ｘ軸方向に配置されるｘ電極の概略図であり、（ｄ）は、ｙ軸方向に配置されるｙ電極の概略図である。 図４（ａ）は、実施の形態に係るベースの下面図であり、（ｂ）は、側面図であり、（ｃ）は、ボディの上面図であり、（ｄ）は、図４（ｃ）のIV（ｄ）-IV（ｄ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。 図５（ａ）は、実施の形態に係る駆動機構部の第１のギアの概略図であり、（ｂ）は、図５（ａ）のV（ｂ）-V（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｃ）は、第１のギアの側面図であり、（ｄ）は、第２のギアの概略図であり、（ｅ）は、図５（ｄ）のV（ｅ）-V（ｅ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｆ）は、第２のギアの側面図であり、（ｇ）は、プッシュロッドの側面図であり、（ｈ）は、その下面図である。 図６（ａ）は、実施の形態に係る入力装置の基準位置Ｚ_０からのプッシュ操作における動作を説明するための概略図であり、（ｂ）は、スプリングが生成する弾性力ｆ_１と駆動機構部が生成する駆動力ｆ_２との関係を示した概略図である。 図７は、本実施の形態に係るフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る入力装置は、接触操作を検出する第１の検出部と、第１の検出部を押し下げる押下操作を検出して検出情報を出力する第２の検出部と、第１の検出部を押し下げる押下操作が可能となるように構成され、押下操作の方向とは反対方向の第１の力を生成して第１の検出部に付加する力生成部材を有する押下機構部と、第１の検出部を駆動する駆動部と、第２の検出部から取得した検出情報に基づいて押下操作を検出した後、力生成部材が生成する第１の力とは反対方向の第２の力を生成するように駆動部を制御する制御部と、を備える。

この入力装置は、力生成部が生成する第１の力とは反対方向の第２の力を生成するので、第２の力を生成しない場合と比べて、小さい操作力で押下操作を行うことができ、操作性を向上させることができる。

[実施の形態]
（入力装置１の構成）
図１は、実施の形態に係る入力装置の分解斜視図である。図２（ａ）は、実施の形態に係る入力装置の配置を説明するための概略図であり、図２（ｂ）は、入力装置のブロック図である。なお、以下に記載する上下とは、特に断らない限り、図１の紙面の上下を基準としている。また、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

入力装置１は、主に、接触操作を検出する第１の検出部としてのタッチパネル２と、タッチパネル２を押し下げる押下操作を検出して検出情報としての角度情報を出力する第２の検出部としての検出部７ａと、タッチパネル２を押し下げる押下操作が可能となるように構成され、押下操作の方向とは反対方向の第１の力を生成してタッチパネル２に付加する力生成部材としてのスプリング３１を有する押下機構部３と、タッチパネル２を駆動する駆動部としての駆動機構部７と、検出部７ａから取得した角度情報に基づいて押下操作を検出した後、スプリング３１が生成する第１の力とは反対方向の第２の力を生成するように駆動機構部７を制御する制御部８２と、を備えて概略構成されている。

この第１の力は、一例として、後述する弾性力ｆ_１である。また第２の力は、一例として、後述する駆動力ｆ_２である。

なお、制御部８２は、タッチパネル２に付加される弾性力ｆ_１を打ち消すような駆動力ｆ_２を生成するように駆動機構部７を制御することが好ましい。以下では、一例として、入力装置１が、弾性力ｆ_１を打ち消す駆動力ｆ_２を生成する場合について説明する。

ここで、接触操作とは、例えば、操作面２００に対して指等を接触させて行うタッチ操作、タップ操作、スライド操作及びジェスチャ操作等である。また押下操作とは、例えば、図１の紙面下方向に操作面２００を押し下げるプッシュ操作である。

また入力装置１は、図１に示すように、カバー４ａと、スタビライザー６と、制御基板８と、ベゼル１０と、シールド１２と、を備えて概略構成されている。

入力装置１は、車両９に搭載されている電子機器を操作するように構成されている。入力装置１は、図２（ａ）に示すように、運転座席と助手席の間に伸びるセンターコンソール９０に配置されている。電子機器は、一例として、カーナビゲーション装置、音楽再生装置、動画再生装置及び空調装置等である。

（ベゼル１０の構成）
ベゼル１０は、図１及び図２（ａ）に示すように、センターコンソール９０の表面と段差が無くなるように入力装置１に設けられている。このベゼル１０は、タッチパネル２の操作面２００が露出する開口１００を有する板形状に形成されている。ベゼル１０は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。

ベゼル１０は、図１に示すように、裏面から突出する脚１０１〜脚１０４を四隅に備えている。この脚１０１〜脚１０４は、後述するボディ４に取り付けられるように構成されている。

（タッチパネル２の構成）
図３（ａ）は、実施の形態に係る入力装置のタッチパネル基板を図３（ｂ）のIII（ａ）-III（ａ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｂ）は、タッチパネル基板を上面から見た概略図であり、（ｃ）は、ｘ軸方向に配置されるｘ電極の概略図であり、（ｄ）は、ｙ軸方向に配置されるｙ電極の概略図である。図４（ａ）は、実施の形態に係るベースの下面図であり、（ｂ）は、側面図であり、（ｃ）は、ボディの上面図であり、（ｄ）は、図４（ｃ）のIV（ｄ）-IV（ｄ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。

タッチパネル２は、例えば、図１に示すように、シート２０と、プレート２１と、パネル２２と、タッチパネル基板２３と、ベース２４と、を備えて概略構成されている。またタッチパネル２は、図２（ｂ）に示すように、タッチ検出部２３４を備えている。

またタッチパネル２は、例えば、図２（ｂ）に示すように、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０に、電気的に接続されている。

シート２０は、例えば、操作者の指の滑りを良くする目的で、プレート２１の凹部２１０の底面２１１に貼られている。このシート２０は、樹脂材料を用いて矩形状に形成されている。操作者は、このシート２０の表面（操作面２００）に対して操作を行い、その操作をタッチパネル基板２３が検出する。

プレート２１は、例えば、エラストマー樹脂等の樹脂材料を用いて形成される。このプレート２１は、矩形状を有し、その周囲には段差が設けられている。またプレート２１の中央には、凹部２１０が設けられている。プレート２１は、タッチパネル基板２３上に配置される。

パネル２２は、例えば、四角い枠であり、プレート２１、タッチパネル基板２３及びベース２４を一体とする。このパネル２２は、例えば、樹脂材料を用いて形成される。

タッチパネル基板２３は、例えば、静電容量を検出する静電容量タッチセンサである。このタッチパネル基板２３は、検出面２３ａに接近、又は接触した検出対象との間の静電容量を検出し、検出信号として出力するように構成されている。本実施の形態においては、検出面２３ａ上に、プレート２１及びシート２０が配置されているので、シート２０の操作面２００に対する接近、接触を検出するように構成されている。なお上記の接近とは、静電容量がしきい値を越えるほど接近した状態を示している。タッチパネル基板２３が検出する検出対象は、操作者の体の一部、スタイラスペンのような導電性を有するもの等であるが、以下では指による操作を対象とする。

このタッチパネル基板２３は、例えば、ガラス又は合成樹脂等の材料を用いて板形状に形成されている。

本実施の形態では、図３（ｂ）の紙面の横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸とし、タッチパネル基板２３の左上を原点としている。また、以下において、ｘ軸の座標は、ｘに下付きの数字（１〜６）を付して、左から右に向かってｘ_１〜ｘ_６と示すものとする。また、ｙ軸の座標は、ｙに下付きの数字（１〜５）を付して、上から下に向かってｙ_１〜ｙ_５と示すものとする。

タッチパネル基板２３は、例えば、操作面２００へのタッチ操作によりｘｙ座標の２次元入力が可能であり、これにより接続された電子機器の操作を行うことができるものである。

タッチパネル基板２３は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｘ軸方向に配置された複数のｘ電極２３０と、ｘ軸方向と交差するｙ軸方向に配置された複数のｙ電極２３２と、を備えて概略構成されている。

タッチパネル基板２３は、一例として、ｘ軸方向に配置されるｘ電極２３０が形成された基板と、ｙ軸方向に配置されるｙ電極２３２が形成された基板と、を張り合わせることにより形成される。

このｘ電極２３０及びｙ電極２３２は、例えば、銅等の金属材料を用いて形成されている。また、ｘ電極２３０及びｙ電極２３２は、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム）等の透明電極であっても良い。

ｘ電極２３０は、例えば、図３（ｂ）に示すように、ｘ軸に直交するように延伸して配置されている。ｘ軸方向には、一例として、６個のｘ電極２３０がピッチＰ_１で、等間隔で並んでいる。つまり、６個のｘ電極２３０は、ｘ軸の座標ｘ_１〜座標ｘ_６に対応する。

また、ｙ電極２３２は、例えば、図３（ｂ）に示すように、ｙ軸に直交するように延伸して配置されている。ｙ軸方向には、一例として、５個のｙ電極２３２が、ピッチＰ_２で、等間隔で並んでいる。つまり、５個のｙ電極２３２は、ｙ軸の座標ｙ_１〜座標ｙ_５に対応する。なお、本実施の形態に係るピッチＰ_１とピッチＰ_２は、一例として、等しいがこれに限定されない。

ｘ電極２３０は、例えば、図３（ａ）に示すように、ｙ電極２３２よりも上表面に近い層に形成されている。このｘ電極２３０は、例えば、ｙ電極２３０と電気的に絶縁されている。

ｘ電極２３０は、例えば、図３（ｃ）に示すように、正方形となる複数のｘ電極部２３０ａと、ｘ電極部２３０ａよりも面積が小さく、ｘ電極部２３０ａ同士を接続する複数の接続部２３０ｂと、を備えて概略構成されている。なお、座標ｘ_１及び座標ｘ_６に配置された電極は、一例として、他の座標に配置されたｘ電極２３０を長手方向に２つに分割した形状を有するが、他の座標の電極と同様にｘ電極２３０と記載する。

ｙ電極２３２は、例えば、図３（ｄ）に示すように、正方形となる複数のｙ電極部２３２ａと、ｙ電極部２３２ａよりも面積が小さく、ｙ電極部２３２ａ同士を接続する複数の接続部２３２ｂと、を備えて概略構成されている。なお、座標ｙ_１及び座標ｙ_５に配置された電極は、一例として、他の座標に配置されたｙ電極２３２を長手方向に２つに分割した形状を有するが、他の座標の電極と同様にｙ電極２３２と記載する。なお、ｘ電極２３０及びｙ電極２３２の形状は、上記の例に限定されず、変更可能である。

なお本実施の形態では、入力装置１に表示装置９１は含まれないが、入力装置１は、タッチパネル基板２３を透明基板で構成し、タッチパネル基板２３の下に表示装置９１を備える構成としても良い。

タッチ検出部２３４は、例えば、後述するＥＣＵ８０のクロック信号生成部８６により生成されたクロック信号に基づいて、座標ｘ_１〜座標ｘ_６に対応するｘ電極２３０、座標ｙ_１〜座標ｙ_５に対応するｙ電極２３２の順に、静電容量の読み出しを行う。

タッチ検出部２３４は、例えば、座標ｘ_１〜座標ｘ_６に対応するｘ電極２３０の静電容量、座標ｙ_１〜座標ｙ_５に対応するｙ電極２３２の静電容量を読み出したのち、座標と静電容量を関連付けた静電容量情報をＥＣＵ８０に出力する。

ベース２４は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。このベース２４は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、矩形状でかつ、板形状を有している。

このベース２４は、上面２４ａに収納部２４０ａが形成されている。この収納部２４０ａには、タッチパネル基板２３が収納されている。

またベース２４の下面２４ｂには、４つの側面の近傍のそれぞれに脚２４０〜脚２４３が設けられている。この脚２４０〜脚２４３は、断面がＵ字形状となっている。脚２４０〜脚２４３は、後述するボディ４に形成された貫通孔に挿入される。従って脚２４０〜脚２４３は、タッチパネル２が移動する際のガイドとなる。

ベース２４の下面２４ｂには、対向する、リンク２４５とリンク２４６、及び取付部２４７と取付部２４８が設けられている。リンク２４５及びリンク２４６は、四角柱形状を有しており、その長さは脚２４０〜脚２４３よりも長い。また取付部２４７及び取付部２４８は、四角柱形状を有し、その長さは、脚２４０〜脚２４３よりも短い。

リンク２４５は、後述する駆動機構部７の第１のギア７１のリンクピン７１１が挿入されるリンク凹部２４５ａを有する。またリンク２４６は、駆動機構部７の第２のギア７２のリンクピン７２１が挿入されるリンク凹部２４６ａを有する。

取付部２４７は、後述するスタビライザー６の一方の端部が挿入される凹部２４７ａを有する。また取付部２４８は、スタビライザー６の他方の端部が挿入される凹部２４８ａを有する。

ベース２４は、収納部２４０ａに貫通孔２４９を有する。この貫通孔２４９には、タッチパネル基板２３のケーブル２３ｂが挿入される。このケーブル２３ｂは、制御基板８に電気的に接続される。

シールド１２は、例えば、導電性を有する金属材料を用いて形成される。このシールド１２は、タッチパネル２の側面を覆うような枠形状を有し、制御基板８の接地回路に電気的に接続されている。

（押下機構部３の構成）
図５（ａ）は、実施の形態に係る駆動機構部の第１のギアの概略図であり、（ｂ）は、図５（ａ）のV（ｂ）-V（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｃ）は、第１のギアの側面図であり、（ｄ）は、第２のギアの概略図であり、（ｅ）は、図５（ｄ）のV（ｅ）-V（ｅ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｆ）は、第２のギアの側面図であり、（ｇ）は、プッシュロッドの側面図であり、（ｈ）は、その下面図である。

押下機構部３は、図１に示すように、ボディ４と、プッシュ操作に基づいてタッチパネル２の下面２４ｂに接触するプッシュロッド３０と、プッシュロッド３０を支持するボディ４に設けられ、タッチパネル２の方向の力を生成してプッシュロッド３０に付加するスプリング３１と、を備えて概略構成されている。

プッシュロッド３０は、凸部３０１及び凸部３０２がボディ４のロッド開口４００のスリット４００ｃに案内されながら下方向に移動する。この移動に伴って、プッシュロッド３０の先端面３０６がプッシュスイッチ５の先端に接触して押し下げる。

このプッシュスイッチ５は、先端が押し下げられたことによってオンとなり、スイッチ信号を出力するように構成されている。

プッシュロッド３０は、図４（ｄ）に示すように、抜止４００ｄによって上方向の移動が規制される。従ってタッチパネル２は、スプリング３１に蓄積された弾性力により、基準位置Ｚ_０まで移動する。

ボディ４の収納部４０は、その底面４０ａの中央にロッド開口４００が形成されている。このロッド開口４００は、底面４０ａから下方向に伸びるように筒状に形成され、プッシュロッド３０及びスプリング３１が挿入される。

ロッド開口４００は、図４（ｃ）に示すように、その底面４００ａに十字形状の貫通孔４００ｂを有する。この貫通孔４００ｂには、後述するプッシュロッド３０の先端部３０５が挿入される。

またロッド開口４００の側面には、後述するプッシュロッド３０の凸部が挿入されるスリット４００ｃが形成されている。さらにスリット４００ｃの収納部４０側には、プッシュロッド３０の凸部が接触する抜止４００ｄが形成されている。この抜止４００ｄは、ロッド開口４００に挿入されたスプリング３１の弾性力により、ロッド開口４００からプッシュロッド３０が抜けるのを防止している。

プッシュロッド３０は、図５（ｇ）及び（ｈ）に示すように、細長い四角柱となる本体３００と、円柱形状を有し、本体３００の端面３００ａから突出する接触部３０３と、接触部３０３よりも一回り小さい円柱形状を有する取付部３０４と、取付部３０４の先端から突出する先端部３０５と、を備えて概略構成されている。このプッシュロッド３０は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。

本体３００は、短手方向の両側面から突出する凸部３０１及び凸部３０２が形成されている。この凸部３０１及び凸部３０２は、ボディ４のロッド開口４００に形成されたスリット４００ｃに挿入され、タッチパネル２のプッシュ操作に伴う上下方向の移動のガイドとして機能する。

接触部３０３には、ロッド開口４００に挿入されたスプリング３１の端部が接触する。従ってプッシュロッド３０は、ロッド開口４００に挿入されたスプリング３１から、タッチパネル２方向の弾性力を付加されている。しかしプッシュロッド３０の凸部３０１及び凸部３０２が、抜止４００ｄと接触するので、プッシュロッド３０は、ロッド開口４００から抜けないようにされている。

従ってプッシュロッド３０とタッチパネル２との間にクリアランスを設けた場合、プッシュロッド３０は、タッチパネル２のベース２４の下面２４ｂに押し付けられることなくクリアランスを保つことが可能となる。

取付部３０４は、スプリング３１が挿入される部分である。この取付部３０４から突出して設けられた先端部３０５は、短手方向の断面が十字形状で、細長い形状を有している。先端部３０５は、ロッド開口４００の貫通孔４００ｂに挿入されている。

スプリング３１は、例えば、金属材料を用いて形成されたコイルスプリングである。なお力生成部は、スプリング３１に限定されず、一例として、コイルスプリング以外のスプリング、樹脂で形成された弾性部材等のプッシュ操作方向の反対方向の力をタッチパネル２に付加する機械要素であれば良い。

プッシュスイッチ５は、図１に示すように、制御基板８に配置されている。このプッシュスイッチ５は、ＥＣＵ８０に電気的に接続されている。プッシュスイッチ５は、その先端が押し下げられることにより、スイッチ信号を出力するように構成されている。なお、このプッシュスイッチ５は、上記のスイッチに限定されず、荷重を検出する荷重センサ等を用いて構成されても良い。

スタビライザー６は、タッチパネル２になされた、偏ったプッシュ操作においても、プッシュロッド３０を介してプッシュスイッチ５をオンすることができるように設けられたものである。

ボディ４は、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、上部に収納部４０が設けられている。この収納部４０には、タッチパネル２が収納される。ボディ４は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。

この底面４０ａには、さらに図４（ｃ）の紙面において時計回りに貫通孔であるガイド４１〜ガイド４４が形成されている。また底面４０ａには、対向するように、リンク孔４５とリンク孔４６、取付孔４７と取付孔４８、が形成されている。さらに底面４０ａには、ガイド４１とロッド開口４００の間に、ケーブルが挿入される貫通孔４９が形成されている。この貫通孔４９は、収納部４０に収納されたタッチパネル２のベース２４の貫通孔２４９に対応する位置に形成される。

ガイド４１には、ベース２４の脚２４０が挿入される。ガイド４２には、ベース２４の脚２４１が挿入される。ガイド４３には、ベース２４の脚２４２が挿入される。ガイド４４には、ベース２４の脚２４３が挿入される。

リンク孔４５には、リンク２４５が挿入される。またリンク孔４６には、リンク２４６が挿入される。

取付孔４７には、取付部２４７が挿入される。スタビライザー６は、取付孔４７に挿入された取付部２４７に取り付けられる。取付孔４８には、取付部２４８が挿入される。スタビライザー６は、取付孔４８に挿入された取付部２４８に取り付けられる。ボディ４の底面４０ａの逆側の面には、スタビライザー６を取り付けることができるように、取付部４０１〜取付部４０３が、突出するように形成されている。

取付部４０１は、後述するスタビライザー６の基部６０の一方端部側を支持する。取付部４０２は、基部６０の中央部分を支持する。取付部４０３は、基部６０の他方端部側を支持する。

タッチパネル２とボディ４とを連結するスタビライザー６は、例えば、図１に示すように、針金を細長い楕円形状とし、その長手の一部を切り取ったような形状を有する。

このスタビライザー６は、基部６０と、基部６０の一方端部を曲げて形成された端部６１と、基部６０の他方端部を曲げて形成された第２の端部としての端部６２と、を備え、基部６０がシャフト７３と交差するように、ボディ４に取り付けられ、端部６１及び端部６２がタッチパネル２に取り付けられている。

またスタビライザー６は、タッチパネル２になされた、偏ったプッシュ操作においても、操作面２００が、後述する基準位置Ｚ_０における操作面２００とほぼ平行に移動するように設けられたものである。操作面２００が、基準位置Ｚ_０の操作面２００にほぼ平行となるように移動することで、検出部７ａの検出精度を向上させることが可能となる。

（駆動機構部７の構成）
図６（ａ）は、実施の形態に係る入力装置の基準位置Ｚ_０からのプッシュ操作における動作を説明するための概略図であり、（ｂ）は、スプリングが生成する弾性力ｆ_１と駆動機構部が生成する駆動力ｆ_２との関係を示した概略図である。横軸が押し込み量、縦軸がタッチパネル２に付加される力で、縦軸は、正方向がタッチパネル２を押し上げる方向であり、負方向がタッチパネル２を押し下げる方向である。原点は、タッチパネル２の基準位置Ｚ_０としている。図６（ｂ）に示すｆ_ｍｉｎは、基準位置Ｚ_０にタッチパネル２が位置する際に、スプリング３１がタッチパネル２に付加している弾性力である。

駆動機構部７は、図１に示すように、ギアシャフト部７０と、モータ７５と、を備えて概略構成されている。ギアシャフト部７０は、第１のギア７１と、第２のギア７２と、シャフト７３と、を備えて概略構成されている。

具体的には、駆動機構部７は、駆動力を発生するモータ７５と、モータ７５の出力軸に設けられたピニオンギア７６と、ピニオンギア７６と噛み合い、タッチパネル２に設けられたリンク２４５と連結されるリンクピン７１１が設けられた第１のギア７１と、を備えている。

また駆動機構部７は、一方端部が第１のギア７１に接続するシャフト７３と、シャフト７３の他方端部が接続し、リンク２４５と対向するリンク２４６と連結されるリンクピン７２１が設けられた第２のギア７２と、を備えている。

また、駆動機構部７は、第１のギア７１に取り付けられるスリット円板等であるエンコーダディスク７７ａと、第２のギア７２に取り付けられるスリット円板等であるエンコーダディスク７８ａとを有し、それぞれ制御基板８に設けられたエンコーダ７７ｂとエンコーダ７８ｂとによって回転角度が読み取られる。

第１のギア７１及び第２のギア７２は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。シャフト７３は、例えば、金属材料を用いて棒形状に形成されている。

第１のギア７１は、図５（ａ）に示すように、半円形状を有し、モータ７５の出力軸に設けられたピニオンギア７６と噛み合うギア部７１０が円周に形成されている。また第１のギア７１の回転軸のシャフト７３側には、シャフト取付部７１３が設けられている。このシャフト取付部７１３には、図５（ｃ）に示すように、挿入孔７１３ａが形成され、シャフト７３が挿入される。

シャフト取付部７１３の反対側には、ピン挿入部７１２が設けられている。このピン挿入部７１２の挿入孔７１２ａには、図１に示すピン７４ａが挿入される。このピン７４ａによって、第１のギア７１は、ボディ４に回転可能に取り付けられている。

第１のギア７１は、ピン挿入部７１２に隣接してリンクピン７１１が設けられている。このリンクピン７１１は、ベース２４のリンク２４５のリンク凹部２４５ａに挿入される。

第２のギア７２は、図５（ｄ）に示すように、半円形状を有し、ギア部７２０が円周に形成されている。また第２のギア７２のシャフト７３側には、シャフト取付部７２３が設けられている。このシャフト取付部７２３には、図５（ｆ）に示すように、挿入孔７２３ａが形成され、シャフト７３が挿入される。なお第２のギア７２は、第１のギア７１と同形状、同質量であることが好ましいので、第１のギア７１と同じギア形状を有しているが、これに限定されず、ギア部が形成されない形状であっても良い。

シャフト取付部７２３の反対側には、ピン挿入部７２２が設けられている。このピン挿入部７２２の挿入孔７２２ａには、図１に示すピン７４ｂが挿入される。このピン７４ｂによって、第２のギア７２は、ボディ４に回転可能に取り付けられている。

第２のギア７２は、ピン挿入部７２２に隣接してリンクピン７２１が設けられている。このリンクピン７２１は、ベース２４のリンク２４６のリンク凹部２４６ａに挿入される。

モータ７５は、ブラケット７５ａを介して制御基板８に取り付けられている。このモータ７５の出力軸には、ピニオンギア７６が取り付けられている。このピニオンギア７６は、第１のギア７１のギア部７１０と噛み合うように構成されている。

モータ７５は、図１に示すように、正逆回転するように構成されている。ここで、正回転とは、例えば、図１に示す矢印Ａ方向であり、逆回転とは、矢印Ｂ方向である。

モータ７５が正回転（矢印Ａ方向）する場合、図１の紙面において反時計回りにピニオンギア７６が回転する。この反時計回りの回転により、第１のギア７１が時計回りに回転すると共にリンクピン７１１が上方向に移動し、ベース２４のリンク２４５を介してタッチパネル２を上方向に駆動する。

またモータ７５が逆回転（矢印Ｂ方向）する場合、図１の紙面において時計回りにピニオンギア７６が回転する。この時計回りの回転により、第１のギア７１が反時計回りに回転すると共にリンクピン７１１が下方向に移動し、ベース２４のリンク２４５を介してタッチパネル２を下方向に駆動する。

ここで基準位置Ｚ_０とは、図６（ａ）に示すように、タッチパネル２に操作がなされていない場合のタッチパネル２の位置を示している。なお基準位置Ｚ_０から押下位置Ｚ_ｍａｘまでの押し込み量は、一例として、０．５〜１．０ｍｍ程度である。

駆動機構部７は、タッチパネル２を、基準位置Ｚ_０に向けて上方向に駆動し、またその反対方向に駆動する、つまり上下方向に駆動するように構成されている。なお、入力装置１は、タッチ操作の検出に応じてタッチパネル２に振動を与えて操作者に触覚を呈示するように構成されても良い。

ここでギアシャフト部７０は、その長手方向が、スタビライザー６の長手方向と交差するように配置される。これは、スタビライザー６が、その長手方向に沿った位置で偏ったプッシュ操作を許容するように構成されたのに対して、当該長手方向と交差する方向に沿った位置で偏ったプッシュ操作を許容させるためである。

ギアシャフト部７０の長手方向に沿った位置で偏ったプッシュ操作が行われた場合、ベース２４のリンク２４５又はリンク２４６を介して第１のギア７１又は第２のギア７２の何れかが回転する。一方のギアが回転すれば、他方のギアが回転するので、他方のリンクピンが挿入されたリンクを介してベース２４が押し下げられる。従って、タッチパネル２の傾きが修正された状態で下方に移動するので、確実にプッシュロッド３０を介してプッシュスイッチ５をオンさせることが可能となる。よって入力装置１は、スタビライザー６及びギアシャフト部７０によって、偏ったプッシュ操作を許容することが可能となる。

（検出部７ａの構成）
検出部７ａは、プッシュ操作により行われるタッチパネル２の移動に伴って回転する円板の回転角度を検出して角度情報を出力するように概略構成されている。この円板は、一例として、エンコーダディスク７７ａ及びエンコーダディスク７８ａである。

具体的には、検出部７ａは、エンコーダ７７ｂ及びエンコーダ７８ｂを有して概略構成されている。検出部７ａは、制御基板８に配置されている。また検出部７ａは、図２（ｂ）に示すように、ＥＣＵ８０に電気的に接続されている。

エンコーダ７７ｂ及びエンコーダ７８ｂは、それぞれ第１のギア７１、第２のギア７２に取り付けられたエンコーダディスク７７ａ及びエンコーダディスク７８ａの回転角度を検出し、角度情報をＥＣＵ８０に出力するように構成されている。

なお、本実施の形態に係る検出部７ａは、例えば、タッチパネル２が傾いた状態で移動することによる、シャフト７３のねじれに起因する誤検出を抑制するため、２つのエンコーダによって構成されているが、これに限定されず、１つのエンコーダによってエンコーダディスクの回転角度を検出する構成であっても良い。

また検出部７ａは、エンコーダ７７ｂ及びエンコーダ７８ｂに限定されず、タッチパネル２の上下方向の移動量を検出できる位置検出センサ等であっても良い。

（ＥＣＵ８０の構成）
ＥＣＵ８０は、プリント配線基板である制御基板８に配置されている。ＥＣＵ８０は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。ＲＡＭは、例えば、演算等で発生したデータを一時的に格納する。

このＥＣＵ８０は、図２（ｂ）に示すように、制御部８２と、センサコントローラ８４と、クロック信号生成部８６と、を備えて概略構成されている。

ＥＣＵ８０は、例えば、タッチパネル２と、駆動機構部７と、検出部７ａと、に電気的に接続されている。

制御部８２は、検出部７ａから取得した角度情報に基づいてプッシュ操作を検出した後、スプリング３１がタッチパネル２に付加する力を打ち消すように駆動機構部７を制御してタッチパネル２をプッシュ操作の方向に駆動させるように構成されている。

制御部８２は、検出部７ａから取得した角度情報に基づいてタッチパネル２の上下方向の移動量、すなわち押し込み量を算出するように構成されている。制御部８２は、算出した押し込み量に基づいてプッシュ操作の有無の判断を行う。

また制御部８２には、駆動力プロファイルデータ８２０が格納されている。制御部８２は、プッシュ操作が行われたと判断された後、スプリング３１がプッシュロッド３０を介してタッチパネル２に付加する弾性力に基づいて駆動力プロファイルデータ８２０を参照し、駆動力を生成するための駆動力プロファイルを生成するように構成されている。制御部８２は、この駆動力プロファイルに基づいた駆動信号を駆動機構部７に出力するように構成されている。駆動機構部７のモータ７５は、この駆動信号に基づいて逆回転（矢印Ｂ方向の回転）を行う。この駆動信号は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。

具体的には、スプリング３１が生成するタッチパネル２を上方向に押し上げる弾性力ｆ_１は、図６（ｂ）に示すように、理想的にはスプリング３１の自然長からの収縮量に比例する。従って弾性力ｆ_１は、基準位置Ｚ_０の弾性力ｆ_ｍｉｎから押下位置Ｚ_ｍａｘの最大弾性力ｆ_１ｍａｘまで直線的に変化する。

そこで制御部８２は、プッシュ操作が検出された後、図６（ｂ）に示す駆動力ｆ_２を生成するための駆動力プロファイルを駆動力プロファイルデータ８２０から生成し、この駆動力プロファイルに基づいた駆動信号を駆動機構部７に出力する。

この駆動力ｆ_２は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、弾性力ｆ_１を打ち消すように生成される。よって駆動力ｆ_２は、弾性力ｆ_１と大きさが等しく、方向が反対方向の力となるように生成される。従って駆動力ｆ_２は、基準位置Ｚ_０の駆動力ｆ_２ｍｉｎから押下位置Ｚ_ｍａｘの最大駆動力ｆ_２ｍａｘまで直線的に変化する駆動力プロファイルを用いて生成される。

この制御により、操作者は、スプリング３１から受けるはずの弾性力ｆ_１をほとんど感じることなく、タッチパネル２を押し下げることが可能となる。

また制御部８２は、静電容量情報及び角度情報に基づいて操作情報を生成し、接続された電子機器に出力するように構成されている。この操作情報は、一例として、検出点の座標の情報、及びプッシュ操作の有無等を含む情報である。

センサコントローラ８４は、クロック信号に基づいて周期的に電圧Ｖをタッチパネル基板２３に供給するように構成されている。

クロック信号生成部８６は、周期的な信号であるクロック信号を生成するように構成されている。入力装置１は、このクロック信号に応じて動作を行う。

以下では、本実施の形態に係る入力装置１の動作を、図７のフローチャートに従って説明する。

（動作）
まず、操作者が、操作面２００を下方向に押し下げると、タッチパネル２が押し下げられ、ベース２４の下面２４ｂのリンク２４５及びリンク２４６が、図６（ａ）の紙面下側に移動する。この移動により、リンク２４５のリンク凹部２４６ａに嵌る第１のギア７１のリンクピン７１１が移動し、リンク２４６のリンク凹部２４６ａに嵌る第２のギア７２のリンクピン７２１が移動するので、第１のギア７１及第２のギア７２が、矢印Ａ方向に回転する。

第１のギア７１及び第２のギア７２が回転することで、エンコーダディスク７７ａ及びエンコーダディスク７８ａが回転する。エンコーダ７７ｂは、エンコーダディスク７７ａの回転を検出し、エンコーダ７８ｂは、エンコーダディスク７８ａの回転を検出する。従って、エンコーダ７７ｂ及びエンコーダ７８ｂは、検出した回転に基づいた角度情報をＥＣＵ８０に出力する。

ＥＣＵ８０の制御部８２は、ステップ１において「Ｙｅｓ」が成立すると、すなわちプッシュ操作が検出されると（Ｓ１：Ｙｅｓ）、駆動力プロファイルデータ８２０を参照し、モータ７５を駆動するための駆動力プロファイルを生成する（Ｓ２）。制御部８２は、この駆動力プロファイルに応じた駆動信号を駆動機構部７に出力する。

制御部８２は、駆動機構部７を制御してスプリング３１の弾性力ｆ_１を打ち消す駆動力ｆ_２を生成させる（Ｓ３）。具体的には、駆動機構部７のモータ７５は、図６（ａ）に示すように、取得した駆動信号に基づいて矢印Ｂ方向にピニオンギア７６を回転させるように、ピニオンギア７６を駆動する。このピニオンギア７６の駆動に伴って第１のギア７１が矢印Ａ方向に駆動されると共に、シャフト７３で連結された第２のギア７２が第１のギア７１と同じ方向に駆動される。

この第１のギア７１と第２のギア７２の駆動により、リンクピン７１１及びリンクピン７２１が下方向に駆動され、このリンクピン７１１及びリンクピン７２１が嵌め込まれているリンク２４５及びリンク２４６を介してベース２４が下方向に駆動されるので、タッチパネル２が下方向に駆動される。

制御部８２は、プッシュ操作が継続されない、つまりプッシュ操作が終了すると（Ｓ４：Ｎｏ）、駆動信号の出力を停止する（Ｓ５）。なおスプリング３１は、モータ７５の駆動が停止された状態で、タッチパネル２を基準位置Ｚ_０に戻すだけの弾性力ｆ_１を、タッチパネル２に付加できる程度のばね定数を有するものとする。

また変形例として、入力装置１は、プッシュ操作が検出されなくなった状態において、タッチパネル２を基準位置Ｚ_０まで戻す駆動力ｆ_２を生成するように構成されても良い。この場合、スプリング３１は、一例として、タッチパネル２を基準位置Ｚ_０に保持できる程度のばね定数が設定される。

ここで、ステップ４において、制御部８２は、プッシュ操作が継続している場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、ステップ３に処理を進める。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る入力装置１は、操作性を向上させることができる。具体的には、スプリング３１は、プッシュ操作の方向とは反対方向の弾性力ｆ_１をタッチパネル２に付加している。従って操作者が、タッチパネル２を押し下げるプッシュ操作を行った場合、この弾性力ｆ_１が操作方向とは反対方向に付加されているため、大きな操作力が必要となる。しかし入力装置１は、駆動機構部７を駆動することで、プッシュ操作の方向に駆動力ｆ_２を生成することができるので、駆動力ｆ２が生成されない場合と比べて、小さい操作力でプッシュ操作を行うことができるので、操作性が向上する。

さらに、入力装置１は、弾性力ｆ_１を打ち消す駆動力ｆ_２を生成することができる。従って操作者は、より小さな操作力でプッシュ操作を行うことができるので、操作性が向上する。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…入力装置、２…タッチパネル、３…押下機構部、４…ボディ、４ａ…カバー、５…プッシュスイッチ、６…スタビライザー、７…駆動機構部、７ａ…検出部、８…制御基板、９…車両、１０…ベゼル、１２…シールド、２０…シート、２１…プレート、２２…パネル、２３…タッチパネル基板、２３ａ…検出面、２３ｂ…ケーブル、２４…ベース、２４ａ…上面、２４ｂ…下面、３０…プッシュロッド、３１…スプリング、４０…収納部、４０ａ…底面、４１〜４４…ガイド、４５、４６…リンク孔、４７、４８…取付孔、４９…貫通孔、６０…基部、６１、６２…端部、７０…ギアシャフト部、７１…第１のギア、７２…第２のギア、７３…シャフト、７４ａ、７４ｂ…ピン、７５…モータ、７５ａ…ブラケット、７６…ピニオンギア、７７ａ…エンコーダディスク、７７ｂ…エンコーダ、７８ａ…エンコーダディスク、７８ｂ…エンコーダ、８０…ＥＣＵ、８２…制御部、８４…センサコントローラ、８６…クロック信号生成部、９０…センターコンソール、９１…表示装置、１００…開口、１０１〜１０４…脚、２００…操作面、２１０…凹部、２１１…底面、２３０…Ｘ電極、２３０ａ…Ｘ電極部、２３０ｂ…接続部、２３２…Ｙ電極、２３２ａ…Ｙ電極部、２３２ｂ…接続部、２３４…タッチ検出部、２４０〜２４３…脚、２４０ａ…収納部、２４５、２４６…リンク、２４５ａ、２４６ａ…リンク凹部、２４７、２４８…取付部、２４７ａ、２４８ａ…凹部、２４９…貫通孔、３００…本体、３００ａ…端面、３０１…凸部、３０２…凸部、３０３…接触部、３０４…取付部、３０５…先端部、３０６…先端面、４００…ロッド開口、４００ａ…底面、４００ｂ…貫通孔、４００ｃ…スリット、４００ｄ…抜止、４０１〜４０３…取付部、７１０…ギア部、７１１…リンクピン、７１２…ピン挿入部、７１２ａ…挿入孔、７１３…シャフト取付部、７１３ａ…挿入孔、７２０…ギア部、７２１…リンクピン、７２２…ピン挿入部、７２２ａ…挿入孔、７２３…シャフト取付部、７２３ａ…挿入孔、８２０…駆動力プロファイルデータ

Claims (3)

1. 接触操作を検出する第１の検出部と、
   前記第１の検出部を押し下げる押下操作を検出して検出情報を出力する第２の検出部と、
   前記第１の検出部を押し下げる前記押下操作が可能となるように構成され、前記押下操作の方向とは反対方向の第１の力を生成して前記第１の検出部に付加する力生成部材を有する押下機構部と、
   前記第１の検出部を駆動する駆動部と、
   前記第２の検出部から取得した前記検出情報に基づいて前記押下操作を検出した後、前記力生成部材が生成する前記第１の力とは反対方向の第２の力を生成するように前記駆動部を制御する制御部と、
   を備えた入力装置。
2. 制御部は、前記第１の検出部に付加される前記第１の力を打ち消すような前記第２の力を生成するように前記駆動部を制御する請求項１に記載の入力装置。
3. 前記第２の検出部は、前記押下操作により行われる前記第１の検出部の移動に伴って回転する円板の回転角度を検出して前記検出情報を出力する請求項１又は２に記載の入力装置。

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