JP2019036248A - 入力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡素な構成で、実際の操作ボタンに触れたかのような感触の得られる入力装置を提供する。【解決手段】操作面111に対する操作体Fの操作状態を検出する検出部112と、検出部によって検出される操作状態に応じて、所定の機器50に対する入力を行う制御部130と、を備える入力装置において、操作面には、所定の機器に対する操作用の操作領域111aが予め設定され、操作面の向きについて予め設定された所定の設定角度に対して、操作面を傾斜させる駆動部120を備えており、制御部は、操作体が操作面上を移動して、操作領域の境界部111b、111cにあるとき、駆動部によって操作面の設定角度を変更させて、操作体に作用する圧力分布を変化させる。【選択図】図2
Description
本発明は、タッチパッドやタッチパネルのように、指等の操作体による入力操作を可能とする入力装置に関するものである。
従来の入力装置として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1の入力装置(携帯端末装置)は、画像(操作ボタン)を表示する表示パネル、表示パネル上における利用者の指による接触操作を受付けるタッチパネル、およびバイブレータを備えている。そして、利用者の接触操作において、指が画像のエッジ位置にあると、バイブレータを作動させるようになっている。バイブレータの振動により、利用者は、画像のエッジを振動により知ることができ、画像の形状を体感できるようになっている。
また、特許文献2に記載された入力装置では、操作用のボタン画像を表示する表示器、表示器から離れた位置に設けられ、入力部として凹凸面を形成する触覚ディスプレイ、および触覚ディスプレイの押された位置を検出する位置センサを備えている。触覚ディスプレイは、複数のピンと、複数のピンをディスプレイ面に対して上下に移動させる複数のアクチュエータとを備え、表示器のボタン画像に対応する領域におけるピンを、アクチュエータによって上方へ移動させることで、入力部においてボタン画像に対応した凸部を形成するようになっている。この凸部によって、利用者は、あたかもボタン画像を実際に触れているような感触が得られるようになっている。
しかしながら、特許文献1の入力装置では、単に、画像のエッジ位置でバイブレータによる振動を発生させているに過ぎず、実際の操作ボタンに触れているような感触(エッジ感覚)を得ることはできない。
また、特許文献2の入力装置では、複数のピンと、複数のピンを移動させる複数のアクチュエータを必要とするため、構成上および制御上で非常に複雑なものとなる。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、簡素な構成で、実際の操作ボタンに触れたかのような感触の得られる入力装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
本発明では、操作側となる操作面(111)に対する操作体(F)の操作状態を検出する検出部(112)と、
検出部によって検出される操作状態に応じて、所定の機器(50)に対する入力を行う制御部(130)と、を備える入力装置において、
操作面には、所定の機器に対する操作用の操作領域(111a)が予め設定され、
操作面の向きについて予め設定された所定の設定角度に対して、操作面を傾斜させる駆動部(120)を備えており、
制御部は、操作体が操作面上を移動して、操作領域の境界部(111b、111c)にあるとき、駆動部によって操作面の設定角度を変更させて、操作体に作用する圧力分布を変化させることを特徴としている。
検出部によって検出される操作状態に応じて、所定の機器(50)に対する入力を行う制御部(130)と、を備える入力装置において、
操作面には、所定の機器に対する操作用の操作領域(111a)が予め設定され、
操作面の向きについて予め設定された所定の設定角度に対して、操作面を傾斜させる駆動部(120)を備えており、
制御部は、操作体が操作面上を移動して、操作領域の境界部(111b、111c)にあるとき、駆動部によって操作面の設定角度を変更させて、操作体に作用する圧力分布を変化させることを特徴としている。
この発明によれば、操作体(F)が操作領域(111a)の境界部(111b)にあるときに、操作面(111)の設定角度を変更させて、操作領域(111a)で移動する操作体(F)に作用する圧力分布を変化させることで、操作体(F)に対して、あたかも実際の操作ボタンのエッジ部に触れているかのような感触を与えることができる。本発明では、駆動部(120)は操作面(111)の設定角度を変更するだけであるので、特許文献2に対して簡素な構成とすることができる。
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
第1実施形態の入力装置100を図1〜図6に示す。本実施形態の入力装置100は、例えば、ナビゲーション装置50を操作するための遠隔操作デバイスに適用したものである。入力装置100は、ナビゲーション装置50と共に、車両10に搭載されている。ナビゲーション装置50は、本発明の所定の機器に対応する。
第1実施形態の入力装置100を図1〜図6に示す。本実施形態の入力装置100は、例えば、ナビゲーション装置50を操作するための遠隔操作デバイスに適用したものである。入力装置100は、ナビゲーション装置50と共に、車両10に搭載されている。ナビゲーション装置50は、本発明の所定の機器に対応する。
ナビゲーション装置50は、地図上における自車の現在位置情報、進行方向情報、あるいは操作者の希望する目的地への案内情報等を表示する航路誘導システムである。ナビゲーション装置50は、表示部としての液晶ディスプレイ51を有している。液晶ディスプレイ51は、車両10のインストルメントパネル13の車両幅方向の中央部に配置されて、表示画面52が操作者によって視認されるようになっている。表示画面52の向きは、概ね垂直方向に沿うように設定されている。
ナビゲーション装置50は、入力装置100に対して別体で形成されており、入力装置100から離れた位置に設定されている。ナビゲーション装置50と入力装置100とは、例えば、Controller Area Networkバス(CANバス(登録商標))によって接続されている。
液晶ディスプレイ51の表示画面52には、地図上における自車位置が表示されると共に、ナビゲーション装置50に対する操作用の各種操作ボタンが表示されるようになっている。各種操作ボタンは、例えば、地図の拡大表示、縮小表示、表示形態変更、および目的地案内設定等のための第1操作ボタン52a1、第2操作ボタン52a2、第3操作ボタン52a3、および第4操作ボタン52a4等である(図5)。各種操作ボタン52a1〜52a4は、いわゆる操作アイコンと呼ばれるものである。また、表示画面52には、後述する操作部110(操作面111)における操作者の指F(操作体)の位置に対応するように、例えば、丸形状にデザインされたポインタ52bが表示されるようになっている(図5)。尚、各種操作ボタン52a1〜52a4については、以下、第1操作ボタン52a1を代表例として説明することにする。
入力装置100は、図1〜図3に示すように、車両10のセンターコンソール11にて、アームレスト12と隣接する位置に設けられ、操作者の手の届き易い範囲に配置されている。入力装置100は、操作部110、駆動部120、および制御部130等を備えている。
操作部110は、いわゆるタッチパッドを形成するものであり、操作者の指Fによって、ナビゲーション装置50に対する入力操作を行う部位となっている。操作部110は、操作面111、タッチセンサ112、および筐体113等を有している。
操作面111は、アームレスト12と隣接する位置で操作者側に露出して、操作者が指操作を行う平面部となっており、例えば、表面全体にわたって指の滑りを良くする素材等が設けられることで形成されている。操作面111の向きは、例えば、概ね水平方向に沿うように配置されている。操作面111には、表示画面52上の各種操作ボタン52a1〜52a4にそれぞれ対応する操作領域が予め設定されている。ここでは、以下の説明を簡単にするために、第1操作ボタン52a1に対応する操作領域を、操作領域111aとして説明する(図5)。
操作面111上の操作領域111aにおいては、操作者の指操作により、表示画面52に表示される第1操作ボタン52a1に対する操作(選択、押込み決定等)のための入力ができるように設定されている。
タッチセンサ112は、操作面111の裏面側に設けられた、例えば、静電容量式の検出部である。タッチセンサ112は、矩形の平板状に形成されており、センサ表面に対する操作者の指Fによる操作状態を検出するようになっている。
タッチセンサ112は、操作面111上のx軸方向に沿って延びる電極と、y軸方向に沿って延びる電極とが格子状に配列されることにより形成されている。これら電極は、後述する制御部130と接続されている。各電極は、センサ表面に近接する操作者の指Fの位置に応じて、発生される静電容量が変化するようになっており、発生される静電容量の信号(感度値)が制御部130に出力されるようになっている。センサ表面は、絶縁材よりなる絶縁シートによって覆われている。尚、タッチセンサ112としては、上記静電容量式のものに限らず、他の感圧式等、各種タイプのものを使用することができる。
筐体113は、後述する駆動部120を介して、上記操作面111およびタッチセンサ112を支持する支持部である。筐体113は、板状に形成されており、例えば、センターコンソール11の内部に配置されている。
駆動部120は、操作面111の向きについて予め設定された所定の設定角度に対して、操作面111を傾斜させるものであり、後述する制御部130によって、その作動が制御されるようになっている。操作面111は、上記のように、概ね水平方向に沿うように配置されていることから、所定の設定角度は、ここでは、水平方向に対して0度と定義することができる。駆動部120は、4つのアクチュエータ121、122、123、124を有しており、各アクチュエータ121〜124は、操作面111の四隅に対応する位置で、操作面111と筐体113との間に配置されている。
各アクチュエータ121〜124は、操作面111と筐体113とが向かい合う方向(図3(a)の垂直方向)に伸張、あるいは収縮、あるいは伸張収縮の双方が可能となっている。各アクチュエータ121〜124としては、例えば、ソレノイド、ボイスコイルモータ等の電磁アクチュエータ、あるいはピエゾ等の振動体等を用いることができる。
図3(a)において、例えば、各アクチュエータ121〜124のうち、アクチュエータ121、123をアクチュエータ122、124に対して相対的に収縮させることで、操作面111は右上がりとなるように傾斜する。あるいは、図3(b)において、例えば、各アクチュエータ121〜124のうち、アクチュエータ121、122をアクチュエータ123、124に対して相対的に伸張することで、操作面111の上辺側が、紙面の手前側に向かうように傾斜する。
また、各アクチュエータ121〜124を同期して伸縮させることで、操作面111に、図3(a)の垂直方向に振動を発生させることができるようになっている。
制御部130は、CPU、RAM、および記憶媒体等を有している。制御部130は、タッチセンサ112から得られる信号から、操作者の指Fの操作状態として、操作面111上における指の接触位置、接触している領域から、各操作領域のうち一番近い操作領域への方向、および一番近い操作領域までの距離等を取得する。加えて、制御部130は、操作状態として、操作面111上において、いずれかの操作領域での押込み操作の有無等を取得する。
そして、制御部130は、これらの操作状態に応じて、駆動部120(各アクチュエータ121〜124)による操作面111の傾斜角度を制御するようになっている。尚、制御部130の記憶媒体には、傾斜角度制御時の制御テーブルが予め格納されており、制御部130は、この制御テーブルに基づいて、各アクチュエータ121〜124の制御を行うようになっている。尚、制御テーブルは、例えば、指Fの位置、指Fの移動方向、および各アクチュエータ121〜124の伸縮条件(操作面111の傾斜方向、傾斜角度)等を関連付けしたテーブルとなっている。
本実施形態の入力装置100の構成は以上のようになっており、作動および作用効果について、以下、図4〜図6を加えて説明する。
まず、制御部130は、図4に示すステップS100で、タッチセンサ112から得られる信号(指Fの操作状態)によって、操作者の指Fが操作面111にタッチ(接触)しているか否かを判定する。制御部130は、否と判定すれば、ステップS100を繰り返し、肯定判定すれば、ステップS110に移行する。尚、図5(a)に示すように、操作者の指Fが操作面111にタッチされると、表示画面52におけるポインタ52bの表示が有効となって、操作面111上における操作者の指Fの位置に対応するように、ポインタ52bが表示画面52に表示される。
以下、図5に示すように、指Fが、第1操作ボタン52a1に対応する操作領域111aに対して移動される場合を1つのモデルとして説明する。
ステップS110では、制御部130は、操作者の指Fが操作ボタンを選択中か否かを判定する。即ち、制御部130は、指Fが、第1操作ボタン52a1に対応する操作領域111a内にあると操作ボタンの選択中と判定し、指Fが操作領域111aの外にあると操作ボタンの選択中ではないと判定する。制御部130は、指Fが操作ボタンを選択中ではないと判定すると、ステップS120に進み、操作ボタンを選択中であると判定すると、ステップS140に進む。
ステップS120では、制御部130は、現在のポインタ52bの位置(操作面111上の現在の指Fの位置)と、一番近い操作ボタン(操作領域111a)との間のベクトルを算出する。ベクトル算出にあたって、制御部130は、現在の指Fの位置と操作領域111aとの距離(ベクトルの長さ)と、現在の指Fの位置から操作領域111aに向かう方向(ベクトルの向き)とを算出する。
そして、ステップS130にて、制御部130は、上記ベクトル(長さと向き)に応じて、駆動部120を駆動させて、操作面111の設定角度(水平)を変更する(傾斜角度を変更する)。傾斜角度の変更要領について、例えば、図5に示すように、指Fが操作領域111aを横切ろうとして移動する場合を例に説明する。
制御部130は、指Fが操作領域111aの外領域にあるとき、操作面111の傾斜角度を水平に維持している。そして、指Fが操作面111の外領域から、操作領域111aの境界部111bの位置に来たときに、操作面111が指Fの移動方向に対して上り傾斜となるように操作面111の傾斜角度を変更する。
続いて、制御部130は、指Fが操作領域111a内にあるときは、操作面111が本来の設定角度(水平)となるように、傾斜角度を戻す。更に、制御部130は、指Fが操作領域111aの内領域から、操作領域111aの境界部111cの位置に来たときに、操作面111が指Fの移動方向に対して下り傾斜となるように操作面111の傾斜角度を変更する。そして、制御部130は、指Fが操作領域111aの外に出ると、操作面111が本来の設定角度(水平)となるように、傾斜角度を戻す。
ステップS130の後、操作者の指Fが、いずれかの操作領域内で停止されるまで、制御部130は、ステップS100〜ステップS130を繰り返す。
上記ステップS100〜ステップS130を繰り返す中で、ステップS110で、指Fが操作ボタンを選択中であると判定すると、制御部130は、ステップS140で、操作領域(操作ボタン)に対する押込み操作があったか否かを判定する。押込み操作は、操作者の操作領域(操作ボタン)に対する選択決定を示す操作であり、操作者が操作面111上で、操作領域(操作ボタン)に対応する位置で指を押込むことで行われる。ステップS140で肯定判定すると、制御部130は、ステップS150で、押込み決定処理を行う。つまり、いずれかの操作ボタンに対応する指示をナビゲーション装置50に対して行う。尚、ステップS140で否定判定すると、ステップS100に戻る。
そして、ステップS160で、制御部130は、操作者の指Fに対してクリック感を与えるための振動(クリック感振動)を発生させる。ここでは、駆動部120を流用して、駆動部120(アクチュエータ121〜124)を同期させて垂直方向に振動させることで、操作者が押込み操作をしたことが認識できるようにする。
ここで、図6に示すように、凸状に形成された実際の操作ボタン上を指Fでなぞる場合であると、指Fの腹に操作ボタンが当たることで、指Fの腹に作用する圧力の分布(指Fの腹面が受ける圧力の分布)が変化して、操作者は、操作ボタンに触れているという感触を得る。
本実施形態では、ステップS130において、指Fが操作領域111aの境界部111b、111cにあるときに、操作面111の設定角度を変更させて、操作領域111aに対して移動する指Fに圧力分布の変化を発生させることで、あたかも凸状に形成された実際の操作ボタンに触れているかのような感触を得ることができる。
つまり、指Fが操作領域111aに入るとき、操作面111が上り傾斜となることで、指Fに作用する圧力分布は大きくなり、指Fは実際の操作ボタンのエッジ部に触れたかのような感触(エッジ感)を得ることができる。また、指Fが操作領域111aから出るとき、操作面111が下り傾斜となることで、指Fに作用する圧力分布は小さくなり、指Fは実際の操作ボタンのエッジ部から離れていくような感触を得ることができる。
尚、駆動部120は、伸縮によって操作面111の設定角度を変更する構成としているので、背景技術の項で説明した特許文献2に対して、簡素な構成とすることができる。
(第2実施形態)
第2実施形態を図7に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、液晶ディスプレイ51の表示画面52に操作面111、およびタッチセンサ112を設けた、いわゆるタッチパネルとしたものである。タッチパネルには、駆動部120(各アクチュエータ121〜124)が設けられて、上記第1実施形態と同様に、操作面111の設定角度の変更が可能(傾斜可能)となっている。本実施形態では、タッチパネルは、図1で説明した液晶ディスプレイ51に対応する位置、姿勢で設けられており、操作面111の向きは、例えば、概ね垂直方向に沿うように配置されている。
第2実施形態を図7に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、液晶ディスプレイ51の表示画面52に操作面111、およびタッチセンサ112を設けた、いわゆるタッチパネルとしたものである。タッチパネルには、駆動部120(各アクチュエータ121〜124)が設けられて、上記第1実施形態と同様に、操作面111の設定角度の変更が可能(傾斜可能)となっている。本実施形態では、タッチパネルは、図1で説明した液晶ディスプレイ51に対応する位置、姿勢で設けられており、操作面111の向きは、例えば、概ね垂直方向に沿うように配置されている。
本実施形態でも、上記第1実施形態と同様に、指Fが操作ボタン52a1(操作領域111a)の境界部111b、111cに来ると、図7に示すように、操作面111の傾斜角度が変更されて、指Fは、あたかも実際の操作ボタンに触れているような感触を得ることができる。
(第3実施形態)
第3実施形態を図8〜図11に示す。第3実施形態は、上記第1、第2実施形態に対して、操作領域111aの境界部111b、111cに所定の幅Aを設けて、所定の幅A内で、指Fの位置に応じて、操作面111の設定角度を、直線的に、急峻に(急激に)、あるいは緩やかに変更するようにしたものである。
第3実施形態を図8〜図11に示す。第3実施形態は、上記第1、第2実施形態に対して、操作領域111aの境界部111b、111cに所定の幅Aを設けて、所定の幅A内で、指Fの位置に応じて、操作面111の設定角度を、直線的に、急峻に(急激に)、あるいは緩やかに変更するようにしたものである。
所定の幅Aは、操作面111の傾斜角度を徐変するための区間である。所定の幅Aは、図9に示すように、操作領域111aの外側から境界部111bまでの区間、あるいは、境界部111bを操作領域111aの外側と内側とで挟む区間として設定することができる。あるいは、所定の幅Aは、図10に示すように、操作領域111aの境界部111cから操作領域111aの外側に至る区間、あるいは、境界部111cを操作領域111aの内側と外側とで挟む区間として設定することができる。
上記の所定の幅Aを設定した場合において、図11に示すように、操作面111の傾斜角度を所定の幅A内で、指Fの位置に応じて、直線的に大きくする(小さくする)、急激に大きくする(小さくする)、あるいは緩やかに大きくする(小さくする)等の制御を行う。
傾斜角度の変更を急激にすることで、エッジ感の強い感触が得られ、また、傾斜角度の変更を緩やかにすることで、丸みのある操作ボタンに触れるような感触を得ることができる。
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、操作面111の傾斜角度を制御するために、予め設けられた制御テーブルを使用するものとして説明したが、これに限らず、指Fの操作状態に応じて、都度、計算によって傾斜角度を得るようにしてもよい。
上記各実施形態では、操作面111の傾斜角度を制御するために、予め設けられた制御テーブルを使用するものとして説明したが、これに限らず、指Fの操作状態に応じて、都度、計算によって傾斜角度を得るようにしてもよい。
また、上記各実施形態では、図4で説明したステップS140〜ステップS160で、押込み操作があると、クリック感を与えるクリック感振動を発生させるものとした。しかしながら、本発明は、基本的には、操作面111に傾斜を持たせることで、実際の操作ボタンに触れているような感触が得られるようにしたものであり、ステップS140〜ステップS160を廃止したものとしてもよい。
また、上記各実施形態では、操作体を操作者の指Fとして説明したが、これに限らず、ペンを模したスティックとしてもよい。
また、上記各実施形態では、入力装置100による入力制御の対象(所定の機器)として、ナビゲーション装置50としたが、これに限定されることなく、車両用の空調装置、あるいは車両用オーディオ装置等の他の機器にも適用することができる。
50 ナビゲーション装置(所定の機器)
100 入力装置
111 操作面
111a 操作領域
111b、111c 境界部
112 タッチセンサ(検出部)
120 駆動部
130 制御部
A 所定の幅
F 操作者の指(操作体)
100 入力装置
111 操作面
111a 操作領域
111b、111c 境界部
112 タッチセンサ(検出部)
120 駆動部
130 制御部
A 所定の幅
F 操作者の指(操作体)
Claims (4)
- 操作側となる操作面(111)に対する操作体(F)の操作状態を検出する検出部(112)と、
前記検出部によって検出される前記操作状態に応じて、所定の機器(50)に対する入力を行う制御部(130)と、を備える入力装置において、
前記操作面には、前記所定の機器に対する操作用の操作領域(111a)が予め設定され、
前記操作面の向きについて予め設定された所定の設定角度に対して、前記操作面を傾斜させる駆動部(120)を備えており、
前記制御部は、前記操作体が前記操作面上を移動して、前記操作領域の境界部(111b、111c)にあるとき、前記駆動部によって前記操作面の前記設定角度を変更させて、前記操作体に作用する圧力分布を変化させる入力装置。 - 前記制御部は、前記境界部において、前記操作体が、前記操作領域の外から内に入るとき、前記操作体の移動方向に対して、前記操作面が上り傾斜となるように、
また、前記操作体が、前記操作領域の内から外に出るとき、前記操作体の移動方向に対して、前記操作面が下り傾斜となるように、前記設定角度を変更する請求項1に記載の入力装置。 - 前記制御部は、前記境界部に所定の幅(A)を持たせて、前記所定の幅内で、前記操作体の位置に応じて、前記設定角度を急峻に、あるいは緩やかに変更する請求項2に記載の入力装置。
- 前記制御部は、前記検出部より前記操作状態として、前記操作領域に対する押込み操作を取得すると、前記駆動部によって、前記操作面に振動を発生させる請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の入力装置。
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