JP2020160786A - 入力装置 - Google Patents

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智巨 清水
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Keita Nakane
啓太 中根
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Abstract

【課題】部品点数を低減可能な入力装置を提供する。【解決手段】操作を受け付ける操作部１０と、操作部１０に対する荷重を検出する少なくとも１つの荷重検出部であって、一対の導体の間における静電容量に従って荷重を検出する荷重検出部２５と、荷重検出部２５における一対の導体の一方である電極３１が配置された基板３０と、を備え、荷重検出部２５は、電極３１と、操作部１０に対する操作に応じて変形する操作変形部２１と、一対の導体の他方である検出電極２２とを備え、基板３０と操作部１０との間に、基板３０から、電極３１、操作変形部２１、検出電極２２の順に配置して入力装置を構成する。【選択図】図２

Description

本発明は、入力装置に関する。
従来の技術として、操作部の表面に静電容量により操作位置を検出するタッチパッドを備えた可動パネルと、モータにより可動パネルを駆動する振動呈示機構を備えた入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の入力装置は、第１の方向に移動する移動ピンと、移動ピンに第１の方向に力を付与する力付与部と、第１の方向と異なる第２の方向に移動する操作部と、操作部に設けられ、操作部が操作されていない場合に操作部を中立位置に維持するとともに、操作部が第２の方向に操作される場合に、移動ピンから第１の方向に付与された力を操作に対する反力とする第１溝部と、操作部に触覚を呈示する場合に、移動ピンから第１の方向に付与された力を第２の方向に触覚として呈示する第２溝部とを備えるガイド溝を有して構成されている。
特開２０１５−８２１８４号公報
ところで、従来の技術においては、入力装置に対する操作の種類として、操作部への押込み操作を検出している。この押込み操作の検出は、例えば、変位量を計測する押込みの荷重を検出する荷重センサであって、検出対象物の歪みに基づいて荷重を計測する荷重センサが用いられることが多い。このような従来の技術では、操作位置を検出するセンサと、押込み荷重を計測する荷重センサとの双方を備える必要があり、部品点数が増加するという課題があった。
従って、本発明の目的は、部品点数を削減可能な入力装置を提供することにある。
［１］本発明は、操作を受け付ける操作部と、前記操作部に対する荷重を検出する少なくとも１つの荷重検出部であって、一対の導体の間における静電容量に従って荷重を検出する荷重検出部と、前記荷重検出部における一対の導体の一方である電極が配置された基板と、を備え、前記荷重検出部は、前記電極と、前記操作部に対する操作に応じて変形する操作変形部と、前記一対の導体の他方である検出電極とを備え、前記基板と前記操作部との間に、前記基板から、前記電極、前記操作変形部、前記検出電極の順に配置されている、入力装置を提供する。
［２］操作変形部は、前記操作を受け付けると、前記電極と前記検出電極との距離が近づくように弾性変形するように構成された、上記［１］に記載の入力装置であってもよい。
［３］また、前記操作変形部は、弾性変形する流体を収容した部材である、上記［２］に記載の入力装置であってもよい。
［４］また、前記操作部と前記検出電極との間に、前記操作を受け付けると弾性変形する弾性変形部を有する、上記［１］又は［２］に記載の入力装置であってもよい。
［５］また、前記弾性変形部は、シリコンゲルで形成されている、上記［３］に記載の入力装置であってもよい。
［６］また、前記弾性変形部、前記検出電極、及び前記操作変形部は、順次積層され、両端面が前記操作部及び前記基板へのぞれぞれの取り付け面とされた、センサーシートとして構成されている、上記［３］又は［４］に記載の入力装置であってもよい。
［７］また、前記弾性変形部、前記検出電極、及び前記操作変形部は、前記操作部から、前記弾性変形部、前記検出電極、前記操作変形部の順に配置されている、上記［３］又は［４］に記載の入力装置であってもよい。
［８］また、前記基板は、筐体に支持されて構成される、上記［１］から［７］のいずれか１に記載の入力装置であってもよい。
［９］また、前記基板は、支持部材を介して筐体に支持されて構成される、上記［１］から［７］のいずれか１に記載の入力装置であってもよい。
［１０］また、前記基板と前記操作部の間に、前記操作部に設けられた表示領域に光を導く導光部材を配置した、上記［１］から［９］のいずれか１に記載の入力装置であってもよい。
本発明によれば、部品点数を低減可能な入力装置が可能となる。
図１は、本発明の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、本発明の実施の形態に係る入力装置の図１におけるＡ−Ａ断面を示す部分断面図であり、図２（ｂ）は、変形例であって、図１におけるＡ−Ａ断面を示す部分断面図である。 図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る入力装置の図１におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、図３（ｂ）は、図１におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図であり、図３（ｃ）は、図１におけるＤ−Ｄ断面を示す断面図である。 図４は、操作変形部の一例を示す立体斜視図である。 図５は、操作変形部による検出感度向上を説明するための模式的断面図である。 図６は、電極、検出電極の間の容量結合、駆動部の駆動コイル、制御部を一部模式的に図示して構成を示す断面図である。 図７は、本発明の第２の実施の形態に係る入力装置の図１におけるＢ−Ｂ断面に相当する断面図である。
（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る入力装置１は、操作を受け付ける操作部１０と、操作部１０に対する荷重を検出する少なくとも１つの荷重検出部であって、一対の導体の間における静電容量に従って荷重を検出する荷重検出部２５と、荷重検出部２５における一対の導体の一方である電極３１が配置された基板３０と、を備え、荷重検出部２５は、電極３１と、操作部１０に対する操作に応じて変形する操作変形部２１と、一対の導体の他方である検出電極２２とを備え、基板３０と操作部１０との間に、基板３０から、電極３１、操作変形部２１、検出電極２２の順に配置されて構成されている。なお、本実施の形態では、荷重検出部２５は、図１に示すように基板３０の四隅に配置されている。
（第１の実施の形態の概略構成）
第１の実施の形態の概略構成を説明すると、図３（ａ）に示すように、操作部１０は、支持部２０を介して基板３０に支持されている。基板３０は、筐体６０に支持、固定されて構成されている。操作部１０は、操作部１０に備えられた磁性部材１５が駆動部４０から磁気駆動力（磁気吸着力）を受けることにより、支持部２０の上下伸縮を介して、図１、図３（ａ）に示す上下方向Ｚに変位して振動呈示が可能とされている。
なお、本実施の形態では、支持部２０は、操作部１０と操作変形部２１の間に、弾性材料で形成された弾性変形部２３を有する。弾性変形部２３は、一例として、シリコンゲルで形成され、操作部１０を振動しやすくすることと、操作部１０の操作量の検出感度を向上させる２つの機能を有する。
（操作部１０）
操作部１０は、操作者による押圧、押下等の操作荷重を発生させる操作を受け付ける操作パネル１１を備える。この操作パネル１１は、後述する駆動部４０により振動等の駆動力を受けて、操作パネル１１を操作する操作者に振動呈示を行なう機能も備える。
操作部１０は、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、支持部２０により基板３０上に支持されている。支持部２０は、図２（ａ）に示す上下方向Ｚに弾性変形可能とされているので、操作部１０は、駆動部４０により振動等の駆動力を受けることにより、支持部２０の上下伸縮を介して、上下方向Ｚに移動可能とされている。
操作パネル１１は、表面１２が操作者による押圧、押下等の操作面として機能すると共に、表示機能も備えることができる。操作パネル１１は、例えば、光透過性のアクリル材で形成され、図１に示すように文字、記号、図形等の表示部１３が形成されている。表示部１３は、例えば、図１、図３（ｂ）に示すように、不透明の輪郭で文字が形成され、文字の輪郭の内側のみが光を透過させるように、表示部１３以外の領域が不透明部１４として黒塗装されている。これにより、後述する導光部材５０（ライトガイド）から導光された光は、表示部１３からのみ出射して、表示部１３を照明して文字、記号、図形等の照明表示を行なうことができる。
操作パネル１１の裏面には、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、磁性部材１５が装着されている。磁性部材１５は、例えば、板状であって、駆動部４０（ソレノイド）から磁気駆動力（磁気吸着力）を受ける軟質磁性材料で形成されている。例えば、純鉄、軟鉄、電磁鋼、電磁ステンレス等が使用できる。
（支持部２０）
支持部２０は、図２（ａ）に示すように、操作変形部２１、検出電極２２、弾性変形部２３が積層されて構成されている。弾性変形部２３と検出電極２２の間は粘着層２４で結合されている。また、検出電極２２は、後述するカーボン材であるので、操作変形部２１上に直接カーボン層が形成されている。操作変形部２１と基板３０の間、及び、弾性変形部２３と操作パネル１１の間は粘着層２４で結合されている。
なお、検出電極２２と操作変形部２１の間も粘着層２４で結合されていてもよい。また、粘着層２４を、例えば、ＰＥＴ等の樹脂板を基材とした粘着部材とし、この粘着部材により、操作変形部２１と検出電極２２、操作変形部２１と基板３０、弾性変形部２３と操作パネル１１を貼り合わせるようにしてもよい。
支持部２０は、弾性変形部２３、検出電極２２、及び操作変形部２１が順次積層され、両端面２０ａ、２０ｂが操作部１０及び基板３０へのそれぞれの取り付け面、貼り付け面とされた、センサーシートとして構成されている。なお、支持部２０は、端面２０ｂが電極３１（電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ）の上にくるように配置されて取り付けられる。
（操作変形部２１）
操作変形部２１は、操作を受け付けると、電極３１と検出電極２２との距離が近づくように弾性変形するように構成されている。また、操作変形部２１は、弾性変形する流体を収容した部材である。操作変形部２１は、図２（ａ）、図４に示すように、格子状に区画された複数の空間を有し、各格子の間の空間の各々に弾性変形する流体としての空気が含まれたエアギャップ部２１ｂを内部に有するシート状であって、弾性変形部材、例えば、シリコンゲル等のシリコン材２１ａで形成されている。操作変形部２１は、本実施の形態では、図４に示すように、例えば、５×５の格子状のシリコン材２１ａの間の内部にエアギャップ部２１ｂを有するシート状である。操作変形部２１は、操作部１０に対して操作された操作荷重により変形するが、操作部１０を振動駆動するときにも変形する。
図５に示すように、操作荷重により操作変形部２１が荷重を受けると、ドット状のエアギャップ２１ｂの上の領域が大きく変形し、検出電極２２も変形することにより電極３１との間の電極間距離が縮小する。これにより、荷重に対する距離変化量が同じであっても、距離変化割合が増加することになり、静電容量変化量が増加して、検出感度が向上する。
（検出電極２２）
検出電極２２は、電極３１と対をなして操作部１０の操作量を検出するものである。具体的には、電極３１と検出電極２２の間の静電容量値を自己容量方式により検出し、これに基づいて操作部１０の操作荷重を検出（算出）する。すなわち、電極３１と検出電極２２（電極３１と支持部２０）は、静電容量、操作荷重の検出部を構成する。この検出部は、基板３０上の複数個所に配置されている。検出電極２２は、カーボンで形成された導体層であるが、カーボン以外でも、伝導性を有する材料であれば使用できる。これにより、検出電極２２は、電極３１と対をなして容量結合によりコンデンサを形成する。
荷重検出部２５は、操作部１０に対する荷重を検出する少なくとも１つの荷重検出部であって、一対の導体の間における静電容量に従って荷重を検出する。荷重検出部２５は、電極３１と、操作部に対する操作に応じて変形する操作変形部２１と、一対の導体の他方である検出電極２２と、を備え、基板３０と操作部１０との間に、基板３０から、電極３１、操作変形部２１、検出電極２２の順に配置されている。
操作パネル１１への押圧操作等により支持部２０が圧縮されるが、検出電極２２と電極３１で形成されるコンデンサは、対向面積Ｓ、比誘電率εは変化せず、両電極間の距離ｄのみが変化する。したがって、操作パネル１１への操作量を、このコンデンサの電極間の距離に応じた静電容量値として検出し、これを操作荷重の値として換算、算出することが可能となる。
（弾性変形部２３）
弾性変形部２３は、操作部１０と検出電極２２との間に、操作を受け付けると弾性変形するものとして設けられている。弾性変形部２３は、弾性部材、粘弾性部材で形成されている。弾性変形部２３は、例えば、図２（ａ）に示すように、シリコンゲルでシート状に形成されたものである。弾性変形部２３は、厚さ、幅サイズの他、ヤング率、針入度等を設定することにより、本実施の形態に適したものとすることが可能である。なお、弾性変形部２３は、操作部１０を振動しやすくすることと、操作部１０の操作量の検出感度を向上させる２つの機能を有する。
（他の実施例）
図２（ｂ）は、支持部２０の構成における他の実施例である。支持部２０は、上記説明した弾性変形部２３を備えない構成であっても本実施の形態に適用可能である。
すなわち、支持部２０は、図２（ｂ）に示すように、操作変形部２１、検出電極２２が積層されて構成されている。検出電極２２は、カーボン材であるので、操作変形部２１上に直接カーボン層が形成されている。操作変形部２１と基板３０の間、及び、検出電極２２と操作パネル１１の間は粘着層２４で結合されている。
なお、検出電極２２と操作変形部２１の間も粘着層２４で結合されていてもよい。また、粘着層２４を、例えば、ＰＥＴ等の樹脂板を基材とした粘着部材とし、この粘着部材により、操作変形部２１と検出電極２２、操作変形部２１と基板３０、検出電極２２と操作パネル１１を貼り合わせるようにしてもよい。
この実施例では、操作変形部２１は、操作部１０に対して操作された操作荷重により変形するが、操作部１０を振動駆動するときにも変形する。また、粘着層２４が２カ所又は３カ所あり、この粘着層２４が弾性、粘弾性を有することから、弾性変形部２３と同様の作用効果を有することもできる。
（基板３０）
基板３０は、リジッド基板であり、例えば、エポキシ基板、ガラスエポキシ基板等が使用できる。基板３０は、図３（ａ）等に示すように、縁部３０ｄが筐体６０の支持部６３に固定されている。
基板３０は、電極３１を構成する第１パターンと、駆動部４０を構成するコイル３５の第２パターンを備えている。
（電極３１）
電極３１は、本実施の形態では、図１に示すように、電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄとして、基板３０の四隅に第１パターンとして形成されて配置されている。
電極３１は、図１、図２（ａ）に示すように、電極３１Ａについて説明すると、基板３０の上面３０ａに、例えば、銅パターン等により形成されている。電極３１Ａは、例えば、センサ電極３２Ａとその周囲に形成されたグランド電極３３Ａで構成されている。
図６に示すように、センサ電極３２Ａは、制御部１００に接続され、グランド電極３３Ａはグランド（ＧＮＤ）に接続されている。したがって、センサ電極３２Ａと検出電極２２、及び、検出電極２２とグランド電極３３Ａは、それぞれ容量結合されて、コンデンサＣ１、Ｃ２を構成する。すなわち、コンデンサＣ１は一端が制御部１００に接続され、他端がコンデンサＣ２の一端（検出電極２２）に接続され、このコンデンサＣ２の他端は、グランド（ＧＮＤ）に接続されている。
ここで、図６に示すように、コンデンサＣ１、Ｃ２は、それぞれコンデンサ電極の対向面積Ｓ１、Ｓ２、共通の比誘電率εを有し、これらの値は一定値である。一方、コンデンサ電極の距離ｄは、操作パネル１１への押圧、押下操作によって支持部２０が変形することから、操作量（操作荷重）によって変化する。
コンデンサＣ１、Ｃ２の容量値は、それぞれ、Ｃ１＝εＳ１/ｄ、Ｃ２＝εＳ２/ｄと表せる。すなわち、合成された容量値Ｃは、
Ｃ＝Ｃ１・Ｃ２/（Ｃ１＋Ｃ２）＝（ε/ｄ）・（（Ｓ１・Ｓ２）/（Ｓ１＋Ｓ２））
となる。操作パネル１１への押圧、押下操作による操作量（図６で示す操作点Ｐにおける操作荷重Ｆ）に応じて距離ｄが変化することから、検出される容量値Ｃも操作量（操作荷重）に応じて変化する。なお、本実施の形態では、図１に示すように四隅に電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄを配置することから、電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄとそれぞれ検出電極２２で構成する基板の四隅における検出部で、容量値ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤを検出して制御部１００に入力されるものとする。
（コイル３５）
コイル３５は、図１、図３（ｃ）に示すように、同一形状のコイルが直列に接続されて、基板３０に第２パターンとして形成されている。コイル３５は、電流Ｉの通電により磁界を発生させる。コイル３５は、基板３０において、銅パターン等により螺旋状に形成されている。また、コイルの巻き数を増加させるために、基板３０を多層基板としてパターンを積層することにより、コイルの総巻き数を大きな値に設定するができる。
コイル３５を第２パターンとして基板３０に形成することにより、略基板の厚さでコイルを構成できることから、入力装置の薄型化に有利である。
なお、コイル３５は、上記のような銅パターン等による形成でなく、エナメル線等のマグネットワイヤを螺旋状に巻回して扁平なコイルとして基板３０上に取り付ける構成とすることも可能である。
（駆動部４０）
駆動部４０は、コイル３５及びコイル３５で発生する磁界を通すヨーク４５で構成されるソレノイドである。コイル３５は螺旋状に形成されているので、図３（ｃ）に示すように、コイル３５への通電によりコイル３５の中心を通る磁界Ｈが発生する。
図１、図３（ｃ）に示すように、ヨーク４５は、ヨーク本体４５ａとヨーク本体４５ａの両側にコイル３５を貫通するように立設されたサイドヨーク４５ｂを備えている。ヨーク４５は、例えば、軟鉄、ケイ素鋼等の軟磁性材料により形成されている。ヨーク４５は、例えば、ヨーク本体４５ａが基板３０に固定されている。
サイドヨーク４５ｂの端部４５ｃは、磁性部材１５に対して所定の距離を隔てた位置となるように設定されている。端部４５ｃと磁性部材１５の間は、エアギャップＧとなっている。
コイル３５に通電されてソレノイドの磁界Ｈが発生すると、図３（ｃ）に示すように、磁界Ｈは、サイドヨーク４５ｂ、ヨーク本体４５ａ、サイドヨーク４５ｂ、エアギャップＧ、磁性部材１５、エアギャップＧ、サイドヨーク４５ｂを通って、磁路を形成する。これにより、磁性部材１５には、ヨーク４５に吸着されようとする吸着力ｆが作用する。この吸着力ｆは操作部１０（操作パネル１１）の駆動力であって、操作変形部２１、弾性変形部２３に抗して操作部１０（操作パネル１１）を下方向に駆動して振動呈示を行なうことができる。
筐体６０は、本体部６１、本体部６１の周囲から立設して形成された側壁部６２、本体部６１の端部６４に段差を設けて形成された支持部６３から概略構成されている。筐体６０は、操作部１０、基板３０、駆動部４０等を支持できる剛性を備えた材料であればよく、例えば、樹脂、金属等が使用できる。
(導光部材５０)
導光部材５０は、光源から照明対象まで光を導くライトガイドである。導光部材５０は、基板３０と操作部１０の間に配置され、操作部１０の操作パネル１１に設けられた表示領域である表示部１３に光を導くものである。導光部材５０は、アクリル等の可視光を透過するものが使用できる。
図３（ｂ）に示すように、例えば、基板３０の下面３０ｂにＬＥＤ素子５２が実装され、穴部３０ｃから導光部材５０に光が出射される。導光部材５０に入射し光は導光されて、操作パネル１１を照射する。操作パネル１１の表示部１３は、図３（ｂ）に示すように、不透明の輪郭で文字が形成され、文字の輪郭の内側のみが光を透過させるように、表示部１３以外の領域が不透明部１４として黒塗装されている。これにより、導光部材５０から導光された光は、表示部１３からのみ出射して、表示部１３を照明して文字、記号、図形等の照明表示を行なうことができる。
（制御部１００）
制御部１００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１００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１００は、電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄとそれぞれ検出電極２２で構成する基板の四隅における検出部での静電容量値の検出、及び、検出値に基づいて操作パネル１１への押圧、押下操作による操作荷重ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤを算出する制御を行なう。また、これらの操作荷重ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤから、操作パネル１１に対する操作時の座標検出動作を行なう。また、コイル３５に通電制御を行なうことにより駆動部４０を駆動制御して、操作部１０（操作パネル１１）の駆動により振動呈示制御を行なう。
（操作パネル１１に対する操作時の座標検出動作）
図１に示すように、操作パネル１１、基板３０における平面座標をＸ、Ｙとして、電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１ＤにおけるＸ、Ｙ座標を、それぞれ、座標（ＸＡ、ＹＡ）、（ＸＢ、ＹＢ）、（ＸＣ、ＹＣ）、（ＸＤ、ＹＤ）とする。
制御部１００は、座標（ＸＡ、ＹＡ）、（ＸＢ、ＹＢ）、（ＸＣ、ＹＣ）、（ＸＤ、ＹＤ）、すなわち、基板の四隅において、電極３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄとそれぞれ検出電極２２で構成する検出部に所定のタイミングで、センサ電極３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄへ電荷をチャージし、電荷量を測定することによりそれぞれの静電容量値ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤを検出する。前述したように、静電容量値ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＤは、操作パネル１１への押圧、押下操作による操作量（図６で示す操作点Ｐにおける操作荷重Ｆ）に対応する。したがって、座標（ＸＡ、ＹＡ）、（ＸＢ、ＹＢ）、（ＸＣ、ＹＣ）、（ＸＤ、ＹＤ）における位置において、操作変形部２１、弾性変形部２３のヤング率等に基づいて、操作荷重ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤをそれぞれ算出することができる。
（押圧、押下操作の判断）
制御部１００は、操作荷重ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤに基づいて、操作パネル１１への押圧、押下操作が行われたかどうかを判断することができる。予め設定された操作荷重閾値Ｆｔｈと、例えば、操作荷重ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤの平均値、操作荷重ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤの最大値、あるいは、後述する操作荷重の重心位置による操作荷重値等を比較することにより、操作パネル１１への押圧、押下操作が行われたかどうかを判断することができる。
（操作点の座標検出）
制御部１００は、操作荷重ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤに基づいて、例えば、操作荷重の重心位置を算出することにより、操作点Ｐの座標検出を行なうことができる。
この操作荷重の重心の座標（ＸＧ，ＹＧ）は、一例として、操作荷重ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ、ＦＤを用いて以下の式（１）及び式（２）を用いて算出される。なお、図１で示すＸ、Ｙ座標において、それぞれの座標は、（ＸＡ、ＹＡ）、（ＸＢ、ＹＢ）、（ＸＣ、ＹＣ）、（ＸＤ、ＹＤ）である。
ＸＧ＝（ＦＡＸＡ＋ＦＢＸＢ＋ＦＣＸＣ＋ＦＤＸＤ）／（ＦＡ＋ＦＢ＋ＦＣ＋ＦＤ）…（１）
ＹＧ＝（ＦＡＹＡ＋ＦＢＹＢ＋ＦＣＹＣ＋ＦＤＹＤ）／（ＦＡ＋ＦＢ＋ＦＣ＋ＦＤ）…（２）
制御部１００は、一例として、この式（１）及び式（２）に基づいて重心の座標（ＸＧ，ＹＧ）を算出し、これを、操作パネル１１への操作位置として検出することができる。
（振動呈示動作）
制御部１００は、例えば、押圧、押下操作が行われたと判断した場合に、操作部１０（操作パネル１１）の駆動により振動呈示制御を行なうことができる。
制御部１００は、コイル３５に所定のタイミングで、例えば、電流Ｉによる通電制御を行なう。コイル３５への通電により、コイル３５を貫通するソレノイド磁界Ｈが発生する。図３（ｃ）に示すように、磁界Ｈは、サイドヨーク４５ｂ、ヨーク本体４５ａ、サイドヨーク４５ｂ、エアギャップＧ、磁性部材１５、エアギャップＧ、サイドヨーク４５ｂを通って、磁路を形成する。これにより、磁性部材１５には、ヨーク４５に吸着されようとする吸着力ｆが作用する。この吸着力ｆは、操作変形部２１、弾性変形部２３に抗して操作部１０（操作パネル１１）を下方向に駆動する。これにより、操作部１０（操作パネル１１）の振動呈示を行なうことができ、操作者に対して触覚呈示を行なうことができる。
（第２の実施の形態の概略構成）
第２の実施の形態の概略構成を説明すると、図７に示すように、操作部１０は、支持部２０を介して基板３０に支持されている。基板３０は、支持部材７０を介して筐体６０の端部６４に支持、固定されて構成されている。操作部１０は、操作部１０に備えられた磁性部材１５が駆動部４０から磁気駆動力（磁気吸着力）を受けることにより、支持部２０及び支持部材７０の上下伸縮を介して、図７に示す上下方向Ｚに変位して振動呈示が可能とされている。なお、支持部材７０は、シリコンゴム等の弾性材料により形成することができる。
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態は、基板３０が支持部材７０を介して筐体６０に支持されているので、駆動部４０による振動呈示動作において効果を有する。なお、基板３０、駆動部４０が支持部材７０を介して筐体６０に支持されているので、慣性駆動方式による振動呈示となる。
また、第２の実施の形態では、ヨーク４５が筐体６０に取り付けられて固定されている。これにより、磁性部材１５を備えた操作部１０は、筐体６０から直接駆動される構成とすることができる。
（本発明の実施の形態の効果）
上記のような構成により、次のような効果を有する。
（１）本実施の形態に係る入力装置１は、操作を受け付ける操作部１０と、操作部１０に対する荷重を検出する少なくとも１つの荷重検出部であって、一対の導体の間における静電容量に従って荷重を検出する荷重検出部２５と、荷重検出部２５における一対の導体の一方である電極３１が配置された基板３０と、を備え、荷重検出部２５は、電極３１と、操作部１０に対する操作に応じて変形する操作変形部２１と、一対の導体の他方である検出電極２２とを備え、基板３０と操作部１０との間に、基板３０から、電極３１、操作変形部２１、検出電極２２の順に配置されて構成されている。これにより、操作位置の検出機構と振動呈示機構の基板を共通化でき、部品点数を低減可能な入力装置とすることができる。また、構成部品が少なく、簡単な構造のため、入力装置の薄型化が可能となる。
（２）操作変形部２１を有する構成とすることにより、静電容量式荷重センサの感度向上が可能となる。
（３）貼り付けタイプのセンサーシートを用いて操作面保持構造と荷重センシング部を共通化して、構造を簡略化することが可能となり、小型、低コストに有利である。
（４）荷量検出部の弾性体を操作変形部２１、弾性変形部２３の２層構造にすることで、荷重検出用の弾性体と振動用のバネ構造を同じ場所で実現して薄型化が可能となる。
（５）座標検出を荷量検出部のバランス方式とする事で、ソレノイド用パターンコイル基板とセンサ用基板を共通化可能とすることにより、薄型、低コストに有利である。
（６）座標検出を荷量検出部のバランス方式とする事で、照明用のライトガイドに特殊な薄型ライトガイドを使用することなく、通常の成型品ライトガイドで対応可能な構造となる。
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。
本実施の形態に係る入力装置１は、例えば、車両の運転席と助手席の間のフロアコンソールに配置され、インストルメントパネルに設けられた表示部を見ながらの入力操作に適用することができる。入力装置１を操作して、所定の位置での押圧操作等により入力操作を実行し、これに基づいて車載機器、例えば、空調装置、カーナビゲーション装置、オーディオ装置等の遠隔制御が可能となる。
１…入力装置
１０…操作部、１１…操作パネル、１２…表面、１３…表示部、１４…不透明部、１５…磁性部材
２０…支持部、２０ａ、２０ｂ…端面、２１…操作変形部、２１ａ…シリコン材、２１ｂ…エアギャップ、２２…検出電極、２３…弾性変形部、２４…粘着層、２５…荷重検出部
３０…基板、３０ａ…上面、３０ｂ…下面、３０ｃ…穴部、３０ｄ…縁部、３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ…電極、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ…センサ電極、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ…グランド電極、３５…コイル
４０…駆動部、４５…ヨーク、４５ａ…ヨーク本体、４５ｂ…サイドヨーク、４５ｃ…端部
５０…導光部材（ライトガイド）、５２…ＬＥＤ素子
６０…筐体、６１…本体部、６２…側壁部、６３…支持部、６４…端部
７０…支持部材
１００…制御部

Claims (10)

  1. 操作を受け付ける操作部と、
    前記操作部に対する荷重を検出する少なくとも１つの荷重検出部であって、一対の導体の間における静電容量に従って荷重を検出する荷重検出部と、
    前記荷重検出部における一対の導体の一方である電極が配置された基板と、
    を備え、
    前記荷重検出部は、
    前記電極と、
    前記操作部に対する操作に応じて変形する操作変形部と、
    前記一対の導体の他方である検出電極と
    を備え
    前記基板と前記操作部との間に、前記基板から、前記電極、前記操作変形部、前記検出電極の順に配置されている、入力装置。
  2. 前記操作変形部は、前記操作を受け付けると、前記電極と前記検出電極との距離が近づくように弾性変形するように構成された、請求項１に記載の入力装置。
  3. 前記操作変形部は、弾性変形する流体を収容した部材である、請求項２に記載の入力装置。
  4. 前記操作部と前記検出電極との間に、前記操作を受け付けると弾性変形する弾性変形部を有する、請求項１又は２に記載の入力装置。
  5. 前記操作変形部は、シリコンゲルで形成されている、請求項３に記載の入力装置。
  6. 前記弾性変形部、前記検出電極、及び前記操作変形部は、順次積層され、両端面が前記操作部及び前記基板へのぞれぞれの取り付け面とされた、センサーシートとして構成されている、請求項３又は４に記載の入力装置。
  7. 前記弾性変形部、前記検出電極、及び前記操作変形部は、前記操作部から、前記弾性変形部、前記検出電極、前記操作変形部の順に配置されている、請求項３又は４に記載の入力装置。
  8. 前記基板は、筐体に支持されて構成される、請求項１から７のいずれか１項に記載の入力装置。
  9. 前記基板は、支持部材を介して筐体に支持されて構成される、請求項１から７のいずれか１項に記載の入力装置。
  10. 前記基板と前記操作部の間に、前記操作部に設けられた表示領域に光を導く導光部材を配置した、請求項１から７のいずれか１項に記載の入力装置。
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