JP2014016874A - 入力装置 - Google Patents
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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f1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f1とは反対方向の駆動力f2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
【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f1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f1とは反対方向の駆動力f2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。
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。
(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。
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f1である。また第2の力は、一例として、後述する駆動力f2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f1を打ち消すような駆動力f2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f1を打ち消す駆動力f2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。
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x1〜x6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y1〜y5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P1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x1〜座標x6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P2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y1〜座標y5に対応する。なお、本実施の形態に係るピッチP1とピッチP2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x1及び座標x6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y1及び座標y5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x1〜座標x6に対応するx電極230、座標y1〜座標y5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x1〜座標x6に対応するx電極230の静電容量、座標y1〜座標y5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。
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Z0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Z0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Z0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Z0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f1と駆動機構部が生成する駆動力f2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Z0としている。図6(b)に示すfminは、基準位置Z0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。
図6(a)は、実施の形態に係る入力装置の基準位置Z0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f1と駆動機構部が生成する駆動力f2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Z0としている。図6(b)に示すfminは、基準位置Z0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Z0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Z0から押下位置Zmax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Z0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。
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。
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f1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f1は、基準位置Z0の弾性力fminから押下位置Zmaxの最大弾性力f1max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f2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f2は、図6(a)及び(b)に示すように、弾性力f1を打ち消すように生成される。よって駆動力f2は、弾性力f1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f2は、基準位置Z0の駆動力f2minから押下位置Zmaxの最大駆動力f2max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f1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。
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f1を打ち消す駆動力f2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Z0に戻すだけの弾性力f1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Z0まで戻す駆動力f2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Z0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f1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f1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f2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。
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f1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f1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f2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f1を打ち消す駆動力f2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)
- 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。 - 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。
- 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。
Priority Applications (1)
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