JP2018181827A - 操作入力装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】手袋を着用していても入力し易く、また優れた操作感を与えることができる操作入力装置を提供する。【解決手段】操作入力装置１は、一次元方向になされたなぞり操作を受け付け、なぞり操作がなされるそれぞれの操作面（操作面２１ａ〜操作面２１ｈ）が操作方向に沿って曲面となる複数の機械式スイッチ（スイッチ２ａ〜スイッチ２ｈ）が操作方向に並んで構成された操作入力部３を備えて概略構成されている。この操作入力装置１は、手袋を着用していても入力し易く、また優れた操作感を与えることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、操作入力装置に関する。
従来の技術として、導電体と絶縁体の２層構成を有する操作部と、操作部の絶縁体に対するユーザ接触情報として少なくともユーザ接触位置を検出するセンサと、センサからの検出情報を入力し、導電体に出力する電気信号のパラメータを決定するデータ処理部と、データ処理部の決定したパラメータによって規定される電気信号を導電層に出力して絶縁体とユーザ間の摩擦力制御を行う触感制御部を有する操作感提供装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この操作感提供装置は、ユーザの指の位置や動きなどに応じて摩擦力を変化させることが可能となり、多様な操作感をユーザに提供する。
特開２０１０−８６４７１号公報
しかし従来の操作感提供装置は、手袋を着用しているとユーザ接触位置の検出が困難であり、また摩擦力に基づく操作感を感じ難い問題がある。
従って本発明の目的は、手袋を着用していても入力し易く、また優れた操作感を与えることができる操作入力装置を提供することにある。
本発明の一態様は、一次元方向になされたなぞり操作を受け付け、なぞり操作がなされるそれぞれの操作面が操作方向に沿って曲面となる複数の機械式スイッチが操作方向に並んで構成された操作入力部を備えた操作入力装置を提供する。
本発明によれば、手袋を着用していても入力し易く、また優れた操作感を与えることができる。
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作入力装置を備えた空調装置の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、操作入力部を側面から見た一例を示す概略図であり、図１（ｃ）は、スイッチの操作ボタンの形状の一例を示す概略図である。 図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作入力装置のブロック図の一例を示し、図２（ｂ）は、スイッチの要部断面図の一例を示し、図２（ｃ）は、操作部の上面図の一例を示している。 図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作入力装置の操作ボタンの突出量の一例を示す概略図であり、図３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る操作入力装置の操作面の幅の一例を示す概略図であり、図３（ｃ）は、第４の実施の形態に係る操作入力装置の操作ボタンの操作荷重の一例を示す概略図である。 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第５の実施の形態に係る操作入力装置の操作ボタンの形状の一例を示す概略図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第６の実施の形態に係る操作入力装置の操作ボタンの形状の一例を示す概略図であり、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、第７の実施の形態に係る操作入力装置の操作ボタンの形状の一例を示す概略図である。
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作入力装置は、一次元方向になされたなぞり操作を受け付け、なぞり操作がなされるそれぞれの操作面が操作方向に沿って曲面となる複数の機械式スイッチが操作方向に並んで構成された操作入力部を備えて概略構成されている。
この操作入力装置は、手袋の着用の有無に左右されずに入力が可能で、かつ操作のフィードバックが得られる機械式スイッチを並べて、一次元方向のなぞり操作による入力を受け付けるようにされている。従って操作入力装置は、静電容量方式のタッチパッドによってなぞり操作を検出する場合と比べて、手袋を着用していても入力し易く、また優れた操作感を与えることができる。
[第１の実施の形態]
（操作入力装置１の概要）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作入力装置を備えた空調装置の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、操作入力部を側面から見た一例を示す概略図であり、図１（ｃ）は、スイッチの操作ボタンの形状の一例を示す概略図である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作入力装置のブロック図の一例を示し、図２（ｂ）は、スイッチの要部断面図の一例を示し、図２（ｃ）は、操作部の上面図の一例を示している。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図２（ａ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
操作入力装置１は、例えば、図１（ａ）に示すように、操作入力対象である電子機器の操作入力部として用いられる。当該電子機器は、一例として、車両に搭載される空調装置やナビゲーション装置などである。本実施の形態の操作入力装置１は、一例として、空調装置８の操作入力部として用いられる。なお操作入力装置１は、図１（ａ）の紙面の左右方向に並んでいるがこれに限定されず、上下方向などに並べられても良い。
操作入力装置１は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、一次元方向になされたなぞり操作を受け付け、なぞり操作がなされるそれぞれの操作面（操作面２１ａ〜操作面２１ｈ）が操作方向に沿って曲面となる複数の機械式スイッチ（スイッチ２ａ〜スイッチ２ｈ）が操作方向に並んで構成された操作入力部３を備えて概略構成されている。
本実施の形態の操作入力部３は、一例として、機械式スイッチとしてスイッチ２ａ〜スイッチ２ｈを有するが、これに限定されず、用途に応じて機械式スイッチの数は任意である。また以下では、説明のため、入力対象の設定値を空調装置８の風量であるとする。
なお入力対象の設定値は、風量に限定されず、設定温度であっても良い。また設定値は、吹出口の種類やモードの種類などであっても良い。さらに操作入力対象の電子機器が音楽再生装置の場合、操作入力部３は、一例として、音量の設定、メニューのスクロールなどの操作入力を行うことが可能である。
操作入力装置１は、例えば、図２（ａ）に示すように、複数の機械式スイッチから出力される複数のオン信号（オン信号Ｓ１〜オン信号Ｓ８）に基づいてなぞり操作の方向、及びなぞり量を求め、求めたなぞり操作の方向及びなぞり量に応じて操作入力対象の電子機器を制御する制御部４を備えている。
（スイッチ２ａ〜スイッチ２ｈの構成）
スイッチ２ａ〜スイッチ２ｈは、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）の紙面左から右に一列に並んでいる。スイッチ２ａ〜スイッチ２ｈの主な構成は、同一であるので、以下では、スイッチ２を例に構成を記載する。
スイッチ２は、例えば、図２（ｂ）に示すように、操作部２０と、可動接点２２と、固定接点２３と、２つの支持部２５と、２つのコイルばね２６と、を備えて概略構成されている。
操作部２０は、例えば、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、四角柱体である本体２００と、本体２００の上部に突出する操作ボタン２０１と、本体２００の下部に設けられた電極部２０２と、を有している。この操作ボタン２０１は、スイッチ２ａ〜スイッチ２ｈの操作ボタン２０１ａ〜操作ボタン２０１ｈに相当する。
本体２００には、２つの支持孔２０５が設けられている。この支持孔２０５には、例えば、円柱形状を有する支持部２５が挿入されている。操作部２０は、この支持部２５にガイドされて移動する。
操作ボタン２０１は、例えば、図１（ｃ）に示すように、円柱体を縦方向に切断したような形状を有する。この操作ボタン２０１の上面は、操作面２１となっている。この操作面２１は、中央が盛り上がり、側面から見た形状が楕円となっている。
操作ボタン２０１は、例えば、図１（ｃ）に示すように、筐体７の表面７０からの突出量Ｈ、幅Ｗ及び奥行きＤが、スイッチ２ａ〜スイッチ２ｈにおいて同一とされている。
電極部２０２は、その下方に可動接点２２を有する。この可動接点２２は、例えば、筐体７の底面７１に設けられた固定接点２３と対向し、操作ボタン２０１の押し込みによってオンするようにされている。そしてスイッチ２は、可動接点２２と固定接点２３が接触することによってオン信号を出力するように構成されている。
なおスイッチ２は、例えば、可動接点２２を有する導電性のラバードームを備えていても良い。このスイッチ２は、コイルばね２６の代わりにラバードームの弾性力によって操作ボタン２０１が操作前の位置に復帰する。
本体２００と筐体７の底面７１の間には、操作部２０に弾性力を付加する２つのコイルばね２６が配置されている。支持部２５は、このコイルばね２６の中に挿入されている。操作面２１が押された場合、本体２００を介してコイルばね２６が圧縮される。そしてスイッチ２は、操作指９が操作面２１から離れると、コイルばね２６の蓄積された弾性力が開放されて、操作部２０が押される前の元の位置に復帰する。
（制御部４の構成）
制御部４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、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部４が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。
制御部４は、例えば、図２（ａ）に示すように、スイッチ２ａ〜スイッチ２ｈと電気的に接続されている。そして制御部４は、スイッチ２ａ〜スイッチ２ｈから出力されるオン信号Ｓ１〜オン信号Ｓ８に基づいて操作情報Ｓ９を生成し、操作入力対象の電子機器（空調装置８）に出力する。
操作者は、一例として、図１（ｂ）に示すように、風量を増加させるために左から右に向かってスイッチ２ａ〜スイッチ２ｅまでなぞり操作した場合、オン信号Ｓ１〜オン信号Ｓ５がオンされた順番に出力される。
・判定動作について
制御部４は、例えば、入力するオン信号に基づいてオン信号を出力したスイッチを判定する。そして制御部４は、例えば、スイッチがオンした順番からなぞり操作の方向を判定すると共に、オンしたスイッチの数に基づいてなぞり量を判定する。
具体的には、制御部４は、スイッチ２ａ〜スイッチ２ｅから出力されたオン信号が、オン信号Ｓ１〜オン信号Ｓ５の順番で入力したことからなぞり操作の方向を左から右と判定し、スイッチの数（５個）からなぞり量を求める。制御部４は、例えば、スイッチの数が８個であり、操作されたスイッチが５個であることから、全てのスイッチをなぞった際の全なぞり量をαとすると、検出されたなぞり量を（５／８）αとして求める。制御部４は、例えば、全なぞり量が１０である場合、（５／８）×１０を算出して検出されたなぞり量（６．２５）とする。
なお設定値が大きい場合、操作入力装置１は、操作入力部３を何度もなぞらせることで目的の設定値が得られるように構成されても良い。
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作入力装置１は、手袋を着用していても入力し易く、また優れた操作感を与えることができる。具体的には、操作入力装置１は、手袋の着用の有無に左右されずに入力が可能で、かつ操作のフィードバックが得られる機械式スイッチであるスイッチ２ａ〜スイッチ２ｈを一列に並べて、一次元方向のなぞり操作による入力を受け付けるようにされている。また操作入力装置１は、操作面２１が円柱体の側面のような曲面となっているので、なぞり操作の際に連続して操作しても操作指９が引っかかることなくスムーズな操作を行うことができる。従って操作入力装置１は、静電容量方式のタッチパッドによってなぞり操作を検出する場合と比べて、手袋を着用していても入力し易く、また優れた操作感を与えることができる。
静電容量方式のタッチパッドは、例えば、素手や手袋の着用などの状況に応じて検出感度を調整する必要があり、また温度などの環境によっても検出される静電容量に差が生じるので、高度な制御が必要となる。しかし操作入力装置１は、一列に並べられた複数のスイッチから出力されるオン信号に基づいてなぞり操作の方向やなぞり量を容易に算出することができる。
操作入力装置１は、図２（ｃ）に示すように、なぞり操作の方向に交差するように２つの支持部２５が設けられ、この支持部２５によって操作部２０が支持されているので、なぞり操作の際に操作部２０が倒れることがなく、操作性が良い。
操作入力装置１は、複数のスイッチが並ぶことにより、境界の段差を認識することができるので、境界に段差がなくてスイッチ間がフラットな場合と比べて、なぞり量を認識し易い。
操作入力装置１は、摩擦などによって操作感を生成する必要がないので、操作面２１の表面処理に制限がなく、自由度が高い。
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、操作ボタンの突出量Ｈが変化する点で他の実施の形態と異なっている。
図３（ａ）は、第２の実施の形態に係る操作入力装置の操作ボタンの突出量の一例を示す概略図である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
本実施の形態の操作入力装置１の複数の機械式スイッチは、例えば、図３（ａ）に示すように、筐体７の表面７０から突出する操作ボタン２０１の突出量Ｈが入力対象の設定値の増減に応じて変化するようにされている。
この操作入力装置１は、図３（ａ）の紙面の左から右に向かって突出量Ｈが大きくなっている。また操作入力装置１は、図３（ａ）の紙面左から右に向かって設定値が大きくなるようにされている。
このように突出量Ｈが増加すると、操作ボタン２０１の高さがスイッチによって異なるので、同じ場合と比べて、操作者は、左から右に操作する際には抵抗が大きくなっていくように感じ、右から左に操作する際には抵抗が小さくなっていくように感じる。
本実施の形態の操作入力装置１は、突出量Ｈが設定値に応じて変化するので、突出量Ｈが一定である場合と比べて、操作入力部３を見なくても設定値の増減を認識することができる。
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、操作面の幅Ｗが変化する点で他の実施の形態と異なっている。
図３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る操作入力装置の操作面の幅の一例を示す概略図である。本実施の形態の操作入力装置１の複数の機械式スイッチは、例えば、図３（ｂ）に示すように、操作面２１の操作方向の幅Ｗが入力対象の設定値の増減に応じて変化する。
この操作入力装置１は、図３（ｂ）の紙面の左から右に向かって幅Ｗが広くなっている。また操作入力装置１は、図３（ｂ）の紙面左から右に向かって設定値が大きくなるようにされている。
幅Ｗが増加すると、操作ボタン間の切り替わりの間隔は、設定値が増加するにつれて長くなり、設定値が減少するにつれて短くなる。従って操作者は、この間隔における操作感の違いから設定値の増減を認識することができる。
従って本実施の形態の操作入力装置１は、操作面２１の幅Ｗが設定値に応じて変化するので、幅Ｗが一定である場合と比べて、操作入力部３を見なくても設定値の増減を認識することができる。
［第４の実施の形態］
第４の実施の形態は、操作ボタンを押す操作荷重Ｆがスイッチごとに異なる点で他の実施の形態と異なっている。
図３（ｃ）は、第４の実施の形態に係る操作入力装置の操作ボタンの操作荷重の一例を示す概略図である。図３（ｃ）では、操作荷重の大きさを矢印の長さで示している。
本実施の形態の操作入力装置１の複数の機械式スイッチは、例えば、図３（ｃ）に示すように、操作面２１を押し込むのに必要な操作荷重Ｆが入力対象の設定値の増減に応じて変化する。
この操作入力装置１は、図３（ｃ）の紙面の左から右に向かって操作荷重Ｆがなっている。また操作入力装置１は、図３（ｃ）の紙面左から右に向かって設定値が大きくなるようにされている。スイッチは、操作荷重が異なる複数のばねを用いて構成されても良いし、電磁石を用いて異なる操作荷重を生成する構成にされても良い。
このように操作荷重Ｆが増加すると、同じ場合と比べて、操作者は、左から右に操作する際には抵抗が大きくなっていくように感じ、右から左に操作する際には抵抗が小さくなっていくように感じる。
本実施の形態の操作入力装置１は、操作荷重Ｆが設定値に応じて変化するので、操作荷重Ｆが一定である場合と比べて、操作入力部３を見なくても設定値の増減を認識することができる。
[第５の実施の形態]
第５の実施の形態は、操作ボタンの形状が他の実施の形態と異なっている。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第５の実施の形態に係る操作入力装置の操作ボタンの形状の一例を示す概略図である。図４（ａ）は、斜視図の一例である。図４（ｂ）は、側面図の一例である。図４（ｃ）は、上面図の一例である。
本実施の形態の複数の機械式スイッチ（スイッチ２ａ〜スイッチ２ｅ）は、例えば、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、操作面（操作面２１ａ〜操作面２１ｅ）の中央が平面（平面２１０ａ〜平面２１０ｅ）であり、両端が曲面（曲面２１１ａ〜曲面２１１ｅ）となっている。
このスイッチ２ａ〜スイッチ２ｅは、例えば、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、操作ボタン２０１ａ〜操作ボタン２０１ｅの側面が上に向かって細くなっている。またスイッチ２ａ〜スイッチ２ｅは、隣り合うスイッチの端部が曲面（曲面２１１ａ〜曲面２１１ｅ）となっているので、操作指の引っ掛かりが少なく、スライドし易い。
従って本実施の形態のスイッチ２ａ〜スイッチ２ｅは、なぞり操作を行っている間、操作ボタンが押し込まれることで生じるクリック感を感じながらストレスなく隣のスイッチにスライドすることができる。またこのスイッチ２ａ〜スイッチ２ｅは、意匠に優れると共に、押し込むポイントが分かり易く操作指を止め易い。
[第６の実施の形態]
第６の実施の形態は、操作ボタンの形状が他の実施の形態と異なっている。
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第６の実施の形態に係る操作入力装置の操作ボタンの形状の一例を示す概略図である。図５（ａ）は、上面図の一例である。図５（ｂ）は、側面図の一例である。
本実施の形態の複数の機械式スイッチ（スイッチ２ａ〜スイッチ２ｅ）は、例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、操作ボタン（操作ボタン２０１ａ〜操作ボタン２０１ｅ）が両端に向かって細くなる形状を有している。
言い換えるなら操作ボタン２０１ａ〜操作ボタン２０１ｅは、例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、操作面２１ａ〜操作面２１ｅが円錐を半分に切断して繋げたような形状を有している。
従って本実施の形態のスイッチ２ａ〜スイッチ２ｅは、操作面２１ａ〜操作面２１ｅの中心が高くなっているので中心を意識し易く、またスイッチとスイッチをわたる際の感触が適度にあるので、操作感が良い。またこのスイッチ２ａ〜スイッチ２ｅは、意匠に優れると共に、押し込むポイントが分かり易く操作指を止め易い。
[第７の実施の形態]
第７の実施の形態は、操作ボタンの形状が他の実施の形態と異なっている。
図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、第７の実施の形態に係る操作入力装置の操作ボタンの形状の一例を示す概略図である。図５（ｃ）は、上面図の一例である。図５（ｄ）は、側面図の一例である。
複数の機械式スイッチ（スイッチ２ａ〜スイッチ２ｅ）は、操作ボタン（操作ボタン２０１ａ〜操作ボタン２０１ｅ）の上部が細く、上部の頂点が作る線が曲線（曲線２１２ａ〜曲線２１２ｅ）となっている。
この操作ボタン２０１ａ〜操作ボタン２０１ｅは、例えば、図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示すように、上部に向かって頂点が線となるように細くなり、かつ線が曲線（曲線２１２ａ〜曲線２１２ｅ）となり、操作指に適度な刺激を与えスイッチの切り替わりを意識し易くなっている。
従って本実施の形態のスイッチ２ａ〜スイッチ２ｅは、操作指に接触する操作面２１ａ〜操作面２１ｅが主に曲線２１２ａ〜曲線２１２ｅであるので、接触する面積が小さく、また上面視において曲線となっているので、スイッチとスイッチの切り替わりが分かり易く、操作感が良い。またスイッチ２ａ〜スイッチ２ｅは、意匠に優れると共に、押し込むポイントが分かり易く操作指を止め易い。
以上述べた少なくとも１つの実施の形態の操作入力装置１によれば、手袋を着用していても入力し易く、また優れた操作感を与えることができる。
なお上述の実施の形態の変形例として操作入力装置１は、なぞり操作と共に、スイッチに対してプッシュ操作することによって予め定められた機能を実行するようにされても良い。
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、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及び変形例は、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、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例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、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、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…操作入力装置、２…スイッチ、２ａ〜２ｈ…スイッチ、３…操作入力部、４…制御部、７…筐体、８…空調装置、９…操作指、２０…操作部、２１、２１ａ〜２１ｈ…操作面、２２…可動接点、２３…固定接点、２５…支持部、７０…表面、７１…底面、２００…本体、２０１、２０１ａ〜２０１ｈ…操作ボタン、２０２…電極部、２０５…支持孔、２１０ａ〜２１０ｅ…平面、２１１ａ〜２１１ｅ…曲面、２１２ａ〜２１２ｅ…曲線

Claims (8)

  1. 一次元方向になされたなぞり操作を受け付け、前記なぞり操作がなされるそれぞれの操作面が操作方向に沿って曲面となる複数の機械式スイッチが前記操作方向に並んで構成された操作入力部を備えた操作入力装置。
  2. 前記複数の機械式スイッチは、筐体の表面から突出する操作ボタンの突出量が入力対象の設定値の増減に応じて変化する、
    請求項１に記載の操作入力装置。
  3. 前記複数の機械式スイッチは、前記操作面の前記操作方向の幅が入力対象の設定値の増減に応じて変化する、
    請求項１又は２に記載の操作入力装置。
  4. 前記複数の機械式スイッチは、前記操作面を押し込むのに必要な操作荷重が入力対象の設定値の増減に応じて変化する、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操作入力装置。
  5. 前記複数の機械式スイッチから出力される複数のオン信号に基づいて前記なぞり操作の方向、及びなぞり量を求め、求めた前記なぞり操作の方向及び前記なぞり量に応じて操作対象の電子機器を制御する制御部を備えた、
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操作入力装置。
  6. 前記複数の機械式スイッチは、前記操作面の中央が平面であり、両端が曲面となる、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の操作入力装置。
  7. 前記複数の機械式スイッチは、操作ボタンが両端に向かって細くなる形状を有する、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の操作入力装置。
  8. 前記複数の機械式スイッチは、操作ボタンの上部が細く、前記上部の頂点が作る線が曲線となる、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の操作入力装置。
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