JP5849033B2 - 操作入力装置 - Google Patents

操作入力装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5849033B2
JP5849033B2 JP2012191934A JP2012191934A JP5849033B2 JP 5849033 B2 JP5849033 B2 JP 5849033B2 JP 2012191934 A JP2012191934 A JP 2012191934A JP 2012191934 A JP2012191934 A JP 2012191934A JP 5849033 B2 JP5849033 B2 JP 5849033B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
touch surface
operating body
cam
force
touch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012191934A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014048926A (ja
Inventor
真二 畑中
真二 畑中
重明 西橋
重明 西橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Nippon Soken Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP2012191934A priority Critical patent/JP5849033B2/ja
Priority to PCT/JP2013/004991 priority patent/WO2014034067A1/ja
Priority to US14/423,985 priority patent/US9606632B2/en
Publication of JP2014048926A publication Critical patent/JP2014048926A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5849033B2 publication Critical patent/JP5849033B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/30Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1684Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675
    • G06F1/169Constructional details or arrangements related to integrated I/O peripherals not covered by groups G06F1/1635 - G06F1/1675 the I/O peripheral being an integrated pointing device, e.g. trackball in the palm rest area, mini-joystick integrated between keyboard keys, touch pads or touch stripes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • G06F3/0202Constructional details or processes of manufacture of the input device
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • G06F3/0227Cooperation and interconnection of the input arrangement with other functional units of a computer
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • G06F3/023Arrangements for converting discrete items of information into a coded form, e.g. arrangements for interpreting keyboard generated codes as alphanumeric codes, operand codes or instruction codes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • G06F3/023Arrangements for converting discrete items of information into a coded form, e.g. arrangements for interpreting keyboard generated codes as alphanumeric codes, operand codes or instruction codes
    • G06F3/0233Character input methods
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0488Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • G06F3/04883Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures for inputting data by handwriting, e.g. gesture or text
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0489Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using dedicated keyboard keys or combinations thereof
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Description

本発明は操作入力装置に関する。
タッチパッド等のタッチ面を有する操作入力装置は、フリック操作やなぞり操作等のように様々な入力方式の操作が可能であり、高い操作自由度を有する(特許文献1)。一方で、プッシュスイッチを有する操作入力装置は、固定位置のスイッチを押すというシンプルでわかりやすい操作が可能である。
特開2012−53806号公報
しかしながら、タッチパッドとプッシュスイッチの双方の利点を同時に実現するためには、操作入力装置上で双方をそれぞれ別に設けるほか無い。この場合、表示画面上の表示される画面種別に対応して、タッチパッドとプッシュスイッチとを使い分ける構成とすることが可能であるが、タッチパッドとプッシュスイッチのいずれかの使用頻度が少ないのであれば、省スペース化の観点からすると、操作性が多少落ちても使用頻度の少ない方を省略した方が望ましいともいえる。特に車両の操作入力装置はスイッチ類の配置スペースに限りがあり、上記のような無駄になるスイッチ類はできる限り省略したいところである。
本発明の課題は、タッチパッドとプッシュスイッチの双方の利点を同時に実現可能な操作入力装置を提供することにある。
課題を解決するための手段および発明の効果
上記課題を解決するために、本発明の操作入力装置は、
ユーザーに押圧操作されるタッチ面を有するとともに、前記タッチ面内の予め定められた一部のタッチ面領域を有する操作体可動部と、前記操作体可動部を、そのタッチ面領域が前記タッチ面の残余領域と面一となるタッチ面位置と該タッチ面位置から上昇あるいは下降した位置となるボタン位置との間で移動するよう動作させる可動部駆動体と、を備える操作体と、
前記操作体を収容する筐体と、
一端に前記操作体の周縁に接続される接続部と、他端に前記筐体に固定される固定部と、前記接続部と前記固定部との間で前記タッチ面に対する押圧操作により前記操作体に付与される押圧操作力に応じて変位する変位伝達面を有した中間部とを有する、少なくとも3個以上の起歪体と、
前記起歪体の前記変位伝達面に固着され、前記起歪体の変位に伴う前記変位伝達面の歪を検出する歪検出部と、
その歪検出結果に基づいて、前記ボタン位置にある前記操作体可動部のタッチ面領域を除いた前記タッチ面に前記押圧操作がなされた場合には、その押圧操作力が作用した操作位置とその操作力を算出可能で、かつ前記ボタン位置の操作体可動部のタッチ面領域に前記押圧操作がなされた場合には、その押圧操作の有無を判定可能な演算手段と、
を備えることを特徴とする。
上記本発明の構成によれば、操作体を支持する支持体として3以上の起歪体が設けられており、操作体のタッチ面が押圧操作(タッチ操作)されると、その押圧力は各起歪体へと伝達されて歪として検出され、その歪検出結果に基づいて、タッチ面上の押圧位置と押圧力を算出できる。さらに、タッチ面はタッチパッドのように使用できるだけでなく、タッチ面の一部領域を隆起(上昇)又は沈降(下降)してプッシュボタン(プッシュスイッチ)を形成することができる。そして、そのプッシュボタンへの押圧操作(プッシュ操作)の有無も、タッチ面への押圧操作と同様、上記起歪体の歪検出結果に基づいて判定することができ、プッシュボタン専用の操作検出部を必要としない。従来の抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパッドでは、その構成上、一部領域を隆起沈降させることは不可能である。
また、上記本発明の構成において、歪検出部が配置される平板状の変位伝達面を、同じく平板状のタッチ面と略同一面に配置することができる。この構成によれば、歪検出部の検出結果は、タッチ面に垂直な方向以外には感度をほとんど持たない、タッチ面への垂直な方向の力を反映したものとなるから、タッチ面に作用する力の重心位置(即ち操作位置)を正確に検出することができる。
ところが、タッチ面から隆起(上昇)又は沈降(下降)して形成されるプッシュボタンは、そのボタン面が変位伝達面と略同一面に位置することはない。しかしながら、そのボタン面への押圧操作を、タッチ面を有した操作体上で支持するように構成できれば、そのプッシュボタンへの押圧操作の有無を、上記起歪体の歪検出結果に基づいて判定することができる。即ち、隆起(上昇)又は沈降(下降)して形成されるプッシュボタンは、タッチ面内での位置が固定的に定められるから、そのプッシュボタンへの押圧操作がなされたときの歪検出結果に一定の傾向(位置ずれ)を特定できる。したがって、プッシュボタンが形成されたときには、その傾向に合致する歪検出結果が得られた場合を、プッシュボタンが押圧操作されたと判定するようにすることができる。
なお、プッシュボタンを複数形成する構成においては、操作体における、各プッシュボタンへの押圧操作の押圧力を支持する支持面を、タッチ面と平行な同一平面となるよう設けることにより、各プッシュボタンへの押圧操作による歪検出結果の傾向に統一性が生まれるため、操作有無の判定処理が容易となる。また、この場合、タッチ面位置とボタン位置との差を小さくすることで、隆起(上昇)又は沈降(下降)してプッシュボタンが形成されたとしても、そのプッシュボタンへの操作の有無も、タッチ面に押圧操作がなされたときと同様、歪検出結果から特定可能となる。
本発明の第一実施例をなす操作入力装置の第一実施例の外観図。 図1の操作入力装置の分解斜視図。 図2の操作体および起歪体の構成を示す分解斜視図。 図2の操作体および支持部材の平面図。 図2の操作体および支持部材の正面図。 図2の操作体および支持部材を上方から見た斜視図であって、一方の側の押さえ部材及び起歪体を取り外して示した図。 図2の操作体および支持部材の下方から見た斜視図。 図2の底部カバーとそれに組み付けられる部品を示した斜視図。 図2の操作体に組み付けられる操作感発生部を示す斜視図。 図2の操作体のうち、操作体可動部が配置された可動部駆動体を示す斜視図。 図10の可動部駆動体からカムを取り外した状態の斜視図。 図2の操作体支持部上に可動部駆動体を配置した斜視図。 図2の操作体の斜視図。 第一の操作体可動部のタッチ面位置とボタン位置を簡略的に示した断面図。 図14Aの第一の操作体可動部の斜視図。 第二の操作体可動部のタッチ面位置とボタン位置を簡略的に示した断面図。 図15Aの第二の操作体可動部の斜視図。 隣接する2種のカム上に近接配置される各操作体可動部が第一基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図16Aの各操作体可動部が第二基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図16Aの各操作体可動部が第三基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図16Aの各操作体可動部が第四基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 1種のカム上で一定距離を隔てて配置される各操作体可動部が第一基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図17Aの各操作体可動部が第二基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図17Aの各操作体可動部が第三基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図17Aの各操作体可動部が第四基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図16Aとは異なる隣接する2種のカム上に近接配置される各操作体可動部が第一基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図18Aの各操作体可動部が第二基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図18Aの各操作体可動部が第三基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図18Aの各操作体可動部が第四基準停止位置にある状態を簡略的に示した図。 図2の可動部駆動体と駆動機構を示す斜視図。 図19の可動部駆動体と駆動機構を拡大して簡略的に示した平面図。 図19の駆動機構の一部を拡大して簡略的に示した斜視図。 図2の操作体および支持部材上に起歪体を配置した状態を簡略的に示す平面図。 図21Aのa−a断面図。 図21Aのb−b断面図。 タッチ面に作用する押圧操作力によって起歪体に作用する力を説明する第一の図。 タッチ面に作用する押圧操作力によって起歪体に作用する力を説明する第二の図。 タッチ面に作用する押圧操作力によって起歪体に作用する力を説明する第三の図。 起歪体と歪検出素子を上方から見たときの模式図と、タッチ面に垂直な方向に押圧操作力を加えたときの、起歪体の変位伝達面に作用する応力を示した起歪体を、側面側から見たときの模式図。 タッチ面に垂直な方向に押圧操作力を加えたときの歪検出素子の検出結果を示す表。 図24Aの歪検出素子の等価回路を示す回路図。 起歪体と歪検出素子を上方から見たときの模式図と、タッチ面の面内方向に操作力を加えたときの、起歪体の変位伝達面に作用する応力を示した起歪体を、側面側から見た図。 操作体、起歪体、及び歪検出素子を左側面側から見た模式図により、タッチ面に加えられた垂直な方向の操作力によって左側の起歪体に加えられた分力とモーメントを示した説明図(左上)と、操作体、起歪体、及び歪検出素子を上方から見た模式図により、タッチ面に加えられた垂直な方向の操作力の操作位置を示した説明図(中央上)と、操作体、起歪体、及び歪検出素子を右側面側から見た模式図により、タッチ面に加えられた垂直な方向の操作力によって右側の起歪体に加えられた分力とモーメントを示した説明図(右上)と、操作体、起歪体、及び歪検出素子を正面から見た模式図により、タッチ面に加えられた垂直な方向の操作力の操作位置を示した説明図(中央)。 一部の操作体可動部がボタン位置にある操作体、起歪体、及び歪検出素子を左側面側から見た模式図により、タッチ面に加えられた垂直な方向の操作力によって左側の起歪体に加えられた分力とモーメントを示した説明図(左上)と、同じく一部の操作体可動部がボタン位置にある操作体、起歪体、及び歪検出素子を上方から見た模式図により、タッチ面に加えられた垂直な方向の操作力の操作位置を示した説明図(中央上)と、同じく一部の操作体可動部がボタン位置にある操作体、起歪体、及び歪検出素子を右側面側から見た模式図により、タッチ面に加えられた垂直な方向の操作力によって右側の起歪体に加えられた分力とモーメントを示した説明図(右上)と、同じく一部の操作体可動部がボタン位置にある操作体、起歪体、及び歪検出素子を正面から見た模式図により、タッチ面に加えられた垂直な方向の操作力の操作位置を示した説明図(中央)。 押圧操作入力受付処理の流れを示すフローチャート。 起歪体の構成の一例を示す図。 本発明の操作入力装置と連動する画面表示装置の表示画面の第一例と、これに対応する操作体のタッチ面。 本発明の操作入力装置と連動する画面表示装置の表示画面の第二例と、これに対応する操作体のタッチ面。 本発明の操作入力装置と連動する画面表示装置の表示画面の第三例と、これに対応する操作体のタッチ面。 本発明の第二実施例の操作入力装置における操作体の一部断面を示す図。 本発明の第三実施例の操作入力装置における操作体および起歪体を簡略的に示した平面図。 本発明の第三実施例の操作入力装置における操作体および起歪体を簡略的に示した側面図。 本発明の第四実施例の操作入力装置における操作体および起歪体を簡略的に示した平面図。 本発明の第五実施例の操作入力装置における可動部駆動体と駆動機構の配置を簡略的に示した平面図。
以下、本発明の操作入力装置の実施形態を、図面を用いて説明する。
(実施例1)
図1〜図3に示す操作入力装置1は、本発明の実施例の1つであり、ユーザーに押圧操作されるタッチ面2aを有する操作体2と、操作体2を収容するケース(筐体)100と、一端に操作体2の周縁に接続するための接続部21Cが設けられ、他端にケース100に固定するための固定部dが設けられ、それら接続部21Cと固定部3dとの間で上記タッチ面2aに対する押圧操作により操作体2に付与される押圧操作力に応じて変位する変位伝達面3fを有した中間部3bとを有する少なくとも3個以上の起歪体3(図27参照)、それら各起歪体3の変位伝達面3fに固着され、起歪体3の変位に伴う変位伝達面3fの歪を検出する歪検出部4と、各歪検出部4のそれぞれの歪検出結果に基づいて、上記タッチ面2aにおいて上記押圧操作力が作用した操作位置とその操作力を算出し、その算出結果を出力する信号処理部(演算手段及び操作情報出力手段)6と、を有する。
本実施例の操作入力装置1は、上記操作体2と、その操作体2をその外周側で支持する支持部材94と、その操作体2をその外周周りの3以上の位置で支持部材94と連結し、上記タッチ面2aへの押圧操作(タッチ操作)の操作位置とその操作力に応じた操作体2の傾斜変位によって、それぞれの連結位置で弾性変形を伴う変位を生じる各起歪体3と、各起歪体3の変位伝達面3f上に配置され、操作体2の傾斜変位によって生じた変位に応じて歪む変位伝達面3fの歪量を検出する歪検出部4と、上記信号処理部6とを備え、それらをケース90内に収容している。
ケース90は、図1及び図2に示すように、内部に収容空間が形成されるよう上部カバー91と底部カバー95と支持部材94が組み付けられて構成される。上部カバー91は、操作入力装置1の強度維持、防塵、あるいは意匠性の維持を目的とする。本実施例の上部カバー91は、底部カバー95に対し、例えばビス等の締結部材により固定される。
上部カバー91には開口91b,91dが形成され、開口91bには操作体2が配置され、開口91dにはプッシュボタン5aが配置される。ここでは、上部カバー91の上面は、主面91a,91eと、該主面91a,91eに対して凹んだ凹面91cとを有する。主面91eには2つの開口91dが形成され、凹面91cには開口91dよりも大きい開口91bが形成される。
底部カバー95は、図8に示すように、通気用に中央開口95bを有した底板部95aと、その中央開口95bをまたぐ形で架けられた2つの底部支持部材95c,95cとを有する。これら底部支持部材95c,95cは、底板部95aの外周部に、例えばビス等の締結部材により固定される。
支持部材94は、底部カバー95に対し、例えばビス等の締結部材により固定される。ここでは、2つの底部支持部材95c,95cの両端側が上方に突出しており、支持部材94は、その突出先端面95d上に載置され、ビス等の締結部材により固定される。
操作体2は、図2及び図5に示すように、底部カバー95上の支持部材94に対し起歪体3を介して支持され、ケース90側の他の構成部品に対しては隙間を介する形で非接触に配置される。
また、操作体2は、その表面2aが上部カバー91の開口91bから露出してユーザーによるタッチ操作が可能なタッチ面2aをなし、タッチパネルやタッチパッドのように利用できる。ここでのタッチ面2aは平坦面として形成可能であり、上方を臨む形で配置される。ここでの操作体2は、図2〜図5に示すように、表面のタッチ面2aと、そのタッチ面2a(後述のタッチ面領域23aも含む)への押圧操作力が起歪体3を介して支持部材94において支持されるよう、支持部材94に接続する複数の操作体側接続部21Cと、を有する。
各操作体側接続部21Cは、図3に示すように、操作板21の外周側から外向きに突出する。ここでは、対をなす2つの操作体側接続部21C,21Cがタッチ面2aを間に挟む形で対向して位置する。対をなす2つの操作体側接続部21C、21Cは少なくとも1以上設けられるものであり、ここでは1つ設けられている。本実施例においては、矩形状のタッチ面2aの面内においてその中心位置を原点とするx−y座標系が定められており、対をなす操作体側接続部21C,21Cは、間にタッチ面2aを挟んで、そのx軸方向に沿った方向に双方が突出して形成される。
本実施例の操作板21は、その中心部にて上方に突出した矩形状突出部の突出先端面21aをタッチ面2aとして有し、その外周面として突出先端面21aから一段下がった段差下面21dを有する。操作体側接続部21C、21Cは、その段差下面21dが形成されている操作板21の外周部から外向きに突出して形成されるとともに、その突出した先端側において、その上端面(起歪体3との接続面:ここでは起歪体3の載置面をなす)21cがタッチ面2a(ここでは後述のタッチ面位置にある操作体可動部23の露出表面23aとタッチ面2aの開口21bを除く残余領域21aのことを意味する)と同じ高さになるよう、上方への厚みを増す形で形成されている。
起歪体3は、図21A〜図21Cに示すように、一端に操作体2の周縁(ここでは操作体側接続部21C)に接続するための起歪体側接続部3dが設けられ、他の一端にケース100側(ここでは支持部材94)に固定するための起歪体側固定部3cが設けられ、それら接続部3dと固定部3cとの間でタッチ面2aに対する押圧操作(タッチ操作)により発生する押圧操作力に応じて変位する変位伝達面3fを有する起歪体中間部3bが設けられた平板状の部材である。
本実施例の起歪体3は、操作体2の操作体側接続部21Cとの接続位置(すなわち、接続部3d)から起歪体中間部3bがタッチ面2aに平行をなす形で延出する。この起歪体中間部3bは、タッチ面2aに押圧操作力が作用するに伴い曲げ変形が生じるよう弾性変形する弾性変形体(ここでは薄い板材)であり、その表面(上面)が変位伝達面3fとされている。
これにより、本実施例の各起歪体3の変位伝達面3fには、タッチ面2aに押圧による操作力Fz(図26Aのfz1+fz2に相当)が作用するに伴い操作体2に生ずる、タッチ面2aに対し垂直な垂直方向zの操作変位のうち、自身(3f)が位置する側に生ずる操作変位を反映した変位が、垂直方向zに生じる。そして、この垂直方向zの変位による弾性変形量を、変位伝達面3f上に設けられた歪検出素子4(樹脂等からなる保護部40によって被覆保護される)が、変位伝達面3fの伸縮により生じる歪として検出する。なお、変位伝達面3fは、操作体2の周辺に少なくとも3以上、ここでは4つ設けられる。
なお、本実施例においては、図21B及び図21Cに示すように、全ての変位伝達面3fがタッチ面2aと同一平面上に位置している。これにより、タッチ面2aに対し垂直に加えられた操作力の中心位置(すなわち操作位置(x1,y1)を、後述する図26Aの式(1−1)〜(1−5)を用いて容易に算出可能となる。
また、本実施例においては、図21Aに示すように、2つの起歪体3,3が、1つの操作体側接続部21Cを挟む位置関係で設けられる。2つの起歪体3,3はそれぞれ別体で設けられてもよいが、ここでは2つの起歪体3,3が1つの起歪体部材30として設けられており、1つの起歪体側接続部3dを共通に有し、かつその両側から、各起歪体3,3のそれぞれの起歪体中間部3bが延出して形成され、さらにその先に起歪体側固定部3cが形成される。
本実施例の起歪体側接続部3dは、図21Bに示すように、操作体2の操作体側接続部21Cの先端側上面21cに当接し、その接続部21Cに対しビスあるいは接着剤等で固定(接続)される。他方、本実施例の起歪体側固定部3cは、図21Cに示すように、支持部材94の所定の載置面94c上に載置され、図5に示すように、上方から押さえ部材93によって押さえつけることにより、上下に狭圧されて保持される。さらにいえば、本実施例の起歪体側固定部3cは、支持部材94の上記載置面94cの外側で上方に突出する載置位置決め部94fによって位置決めされる形で、載置面94cに配置される。また、起歪体側接続部dと起歪体側固定部3cの間に位置する起歪体中間部3bは、下方に空間を有する形で、操作体2の操作体側接続部21Cと、支持部材94の所定の載置面94cとにまたがって位置する。
本実施例の押さえ部材93は、図5に示すように、起歪体3(ここでは起歪体部材30)が上下に狭圧された状態となるよう、支持部材94に対しビス等の締結部材により固定される。さらにいえば、押さえ部材93は、支持部材94において起歪体側固定部3cの載置面94cを有する形で上方に突出する載置部94aの外側3に回り込んで支持部材94の載置部周辺部位94eに対し当接し、その載置部周辺部位94eに対しビス等の締結部材によって固定される。
支持部材94は、図21A及び図21Bに示すように、操作体2の両端側に位置する双方の操作体接続部21C側に位置するとともに、その操作体2側に開口するよう凹んだ凹部94bが形成される。凹部94bには、操作体2の接続部21Cを非接触状態で迎え入れ、迎え入れた接続部21Cの先端側上面21cと、支持部材94の上記載置面94cとにまたがる形で起歪体3(ここでは起歪体部材30)が配置される。
本実施例の支持部材94は、図3に示すように、操作体2側からその逆向き(外向き)に向けて貫通する開口94gを有した環状部材である。環状部材94の上面側中央には、図5〜図7に示すように、上記載置面94cを有した載置部94aが形成される。他方、環状部材94の下面側には、その両端側に底部カバー95(底部支持部材95c)と固定される固定部94dを有する。また、図6及び図7に示すように、開口94g内には、操作体2の一部が開口内周面に対し非接触な形で挿通される。
ところで、本発明の操作体2は、タッチ面2aを有する一方で、そのタッチ面2a内にプッシュボタンを形成することができる。
即ち、本実施例の操作体2は、図3に示すように、操作板(タッチ面部材)21と、操作体可動部23と、可動部駆動体24と、操作体支持部22と、を有して構成される。操作板21は表面にタッチ面2aを有するが、ここではさらに、そのタッチ面2a内の予め定められた一部領域に開口21bが設けられ、その開口21bから操作体可動部23の表面23aが露出する。操作体2のタッチ面2aは、その露出する表面23aと、上記開口21bを除くタッチ面2aの残余領域21aとによって、面一の平坦面として形成可能である。なお、上記開口21bはタッチ面2a内に1以上設けられ、それぞれが操作板21を板厚方向に貫通する貫通孔であり、内部には操作体可動部23が貫通配置される。
操作体可動部23は、図6に示すように、上記露出表面23aが、タッチ面2aの残余領域21aと面一となるタッチ面位置23TPと、該タッチ面位置23TPから上昇(下降でもよい)した位置となるボタン位置23BPとの双方の位置をとれるよう移動可能に設けられる。そして、この操作体可動部23を、タッチ面位置23TPとボタン位置23BPとの間で移動させる可動部駆動体24が設けられる。操作板21の開口21b(図3参照)は、この操作体可動部23の移動をガイドするガイド部として機能する。
この構成により、操作体可動部23の上記露出表面23aは、タッチ面位置23TPにおいてはタッチ面2aの一部としてのユーザーによるタッチ操作(押圧操作)が可能で、ボタン位置23BPにおいてはプッシュボタンとしてのユーザーによるプッシュ操作(押圧操作)が可能なタッチ面領域23aをなす。そして、本実施例においては、操作体可動部23の上記露出表面(タッチ面領域)23aへの押圧操作がなされた場合、その押圧操作力は、その操作体可動部23がタッチ面位置23TPとボタン位置23BPとのいずれにある場合おいても、操作体2に生じた負荷として起歪体3を介して支持部材94によって支持され、各歪検出素子4による歪検出結果に反映される。つまり、タッチ面位置23TPのときにはタッチ面領域23aにおいて押圧操作力が作用した操作位置とその操作力を、ボタン位置23BPのときにはそのタッチ面領域23aへの押圧操作の有無を、各歪検出素子4による歪検出結果に基づいて算出する。
操作体可動部23を、その露出表面(タッチ面領域)23aがタッチ面2aの残余領域21aと面一となるタッチ面位置23TPと、該タッチ面位置23TPから上昇(下降でもよい)した位置となるボタン位置23BTとの間で移動するよう動作するのが、可動部駆動体24である。本実施例の可動部駆動体24は、図10〜図12に示すように、操作体可動部23が当接するカム24Aを有したカム移動体24であり、カム24Aの動作によって操作体可動部23をタッチ面位置23TPとボタン位置23BPとの間で上下に移動させるカム機構24をなす。本実施例のカム24Aは、自らの動作によって、複数の操作体可動部23をタッチ面位置23TPとボタン位置23BPとの間で移動させる。
また、ここでのカム24Aは、図10及び図12に示すように、そのカム面24a上に、その延出方向に沿って複数の操作体可動部23が互いに異なる位置に、自らの自重によって当接する形で配置(載置)される。それら操作体可動部23は、カム24Aの動作範囲の中でそのカム面24a上を当接状態で位置移動(カム24Aに対し相対移動)する。図14A及び図15Aに示すように、カム24Aの動作範囲により定められる、カム面24a上における各操作体可動部23のそれぞれの当接区間には、対応する操作体可動部23をタッチ面位置23TPとするタッチ面位置区間24a2と、ボタン位置23BPとするボタン位置区間24a1とが設けられ、さらには、タッチ面位置区間24a2とボタン位置区間24a1との間のつなぎ区間として、操作体可動部23のタッチ面位置区間24a2とボタン位置区間24a1との間の移動を可能とする斜面区間24a3が設けられる。
なお、操作体可動部23は、図14A及び図15Aに示すように、開口21bに下から上向きに挿通される上方挿通部23bと、その上方挿通部23bの下側でカム面24aと当接する下方当接部23cを有する。操作体可動部23の移動は、カム面24aにおける上記斜面区間24a3の面形状と、操作体可動部23におけるカム面24aへの当接面形状とのいずれかまたは双方を滑らかな湾曲面形状とすることで、スムーズになる。ここでは、操作体可動部23の下方当接部23cにおけるカム面24aとの当接面が、下方に凸となる形で滑らかに湾曲する湾曲面として形成されている。
また、ここでのカム24Aは、図10に示すように、複数あって互いが一体に動作するよう構成された複数のカム24A1〜24A9からなるカム群をなす。それら24A1〜24A9のそれぞれのカム面24A上には1以上の操作体可動部23が当接状態で配置されており、上記一体動作により、それら全ての操作体可動部23を個別に、タッチ面位置23TPとボタン位置23BPとの間で移動させることができる。この構成により、互いが一体動作する複数のカム24の動作範囲の中で、それらカム24Aが停止する停止位置が決まることにより、各操作体可動部23の当接位置が、図14A及び図15Bに示すように、それぞれに対応するカム面上24aの当接区間内においてタッチ面位置区間24a2及びボタン位置区間24a1のいずれに位置するかが決まり、その結果、各操作体可動部23がタッチ面位置23TPとなるかボタン位置23BPとなるかが決まる。
なお、本実施例においては、一体動作する全てのカム24A1〜24A9が、その動作範囲の中で基準停止位置が予め複数定められており、それら全カム24Aは、それら基準停止位置を移り変わる形で動作することで、各操作体可動部23を個別に動作させることができる。
また、互いが一体に動作する全てのカム24A1〜24A9は、図10及び図11に示すように、カム固定部24Cに対し固定され、固定された全カム24Aがカム固定部24Cと共に一体に動作する。なお、本実施例において、一体動作する各カム24Aは、その両端にて、カム固定部24Cの嵌合溝24cに対しそれぞれが着脱可能に嵌合固定されており、取り外して別のカム面24aを有したカム24Aと交換可能である。
ここで、カム24Aについて詳細に説明する。
本実施例におけるカム24Aは、図10に示すように、直線状に延出するカム面24aを有した直線部材であって、そのカム面24aの直線延出方向に1以上の操作体可動部23が当接状態で配置される。また、操作体2は、カム24Aの動作が上記直線延出方向となるようガイドするガイド機構22G,24Gを有しており、本実施例のガイド部22G,24Gは、直線部材をなすカム24Aの上記直線延出方向への往復移動動作をガイドする。
即ち、本実施例においては、可動部駆動体24をスライド可能な形で下側で支持するスライド支持体として、操作体支持部22を有しており、それらのうち一方にガイド溝24Gが、他方にそのガイド溝24Gに挿通されるガイド部22Gが設けられる。本実施例においては、図10に示すように、可動部駆動体24に、上記直線延出方向に延出する各カム24Aが横並びに配置され、互いに隣接する両カム24Aの間に、同じく上記直線延出方向に延出する形で上下に貫通する隙間24Gが設けられており、これが上記ガイド溝24Gとして機能する。他方、本実施例においては、図12に示すように、操作体支持部22に、可動部駆動体24がスライドするスライド面22aから、上記各隙間24Gに挿通されるよう上方に突出する複数の突出部22Gが設けられ、上記ガイド部として機能する。つまり、それら各隙間24Gに下方から挿通される突出部22Gが隣接するカム24Aの間に挟まれる、あるいは隣接する突出部22Gが間にカム24Aを挟むことにより、可動部駆動体24は、上記直線延出方向(隙間24Gの延出方向)への移動のみに移動が規制される。
本実施例の上記ガイド溝をなす隙間24Gは、隣接するカム24Aの間に設けられる形で複数存在し、それら各隙間24G内にそれぞれ突出部22Gが挿通されている。さらにいえば、複数のカム24Aをその第一端側で固定している第一側カム固定部24Cとその逆の第二端側で固定している第二側カム固定部24Cとを一体に連結するよう、カム24Aと同方向に延出する連結部24Dを有し、この連結部24Dとカム24Aとの間にも上記ガイド溝をなす隙間24Gが設けられ、上記突出部22Gの1つが挿通されている。他方、本実施例の上記ガイド部をなす突出部22Gは、隣接する両側のカム24Aの間に嵌る横幅を有する一方、上記直線延出方向には、カム24Aが上記所定動作範囲内で動作できる長さを有した縦長の凸条部をなす。また、操作体支持部22には、上記直線延出方向に垂直な各カム24Aの並び方向両端に、可動部駆動体24全体を挟み込む外側ガイド部22bも設けられており、これも可動部駆動体24の上記直線延出方向の移動をガイドしている。
ところで、カム24Aの延出方向に沿って複数の操作体可動部23を近接配置する場合、そのカム24Aのカム面24a上で、各操作体可動部23の当接区間が重なって、その重なった当接区間上で、一方の操作体可動部23に対し意図しない上下位置変化(タッチ面位置23TPとボタン位置23BPの間での位置変化)が生じてしまう可能性がある。このため、本実施例においては、カム24Aの延出方向に沿って複数の操作体可動部23を近接配置する場合に、カム24Aを複数横並びに配置して、近接する操作体可動部23で、上下位置変化に関与するカム24Aを異なるものにするようにすることで、当接区間の重なりを回避している。
本実施例においては、横並びする多数(ここでは9本)のカム24Aのうち横並び方向両端に位置するそれぞれ3本のカム24Aが、複数の操作体可動部23が近接配置されるカム24Aである。これら3本のカム24Aのうち中央のカム24A1が、近接配置される一方の操作体可動部23A1を上下位置変化させ、両側のカム24A2が、近接配置される他方の操作体可動部23A2を上下位置変化させる。ここでは、図10に示すように、3つの操作体可動部23がその移動方向に近接して配置されており、3本のカム24Aのうち中央の1本のカム24A2,24A5が前後両側の操作体可動部23A1,23A1を上下に位置変化させ、両側のカム24A1,24A4が、真ん中の操作体可動部23A2を上下に位置変化させる。他方、隣接する操作体可動部23の間に一定以上の距離がある場合は、それら隣接する操作体可動部23を、1本のカム24A3が上下位置変化させる。
また、ここでは、近接配置される操作体可動部23A1と、他方の操作体可動部23A2とでは互いの形状が異なる。
図14に示すように、中央のカム24A1上に当接配置される第一の操作体可動部23A1は、両側のカム24A2の間に位置するとともに、カム面24aに当接する下方当接部23cとして、その移動方向中央にてそのカム面24aに対向する下面23c1と、その下面23c1を挟んだその移動方向前後側で下方に向けて突出する脚部23c2と有する。第一の操作体可動部23A1は、それら前後の脚部23c2がそのカム面24aの凸面24a1上に位置するときにボタン位置23BPに位置となり、そこからその脚部23c2が斜面24a2に達すると自重でその斜面24a2を下って全体が下方に沈み、そのカム面24aの凹面24a2上に対向して位置するときにタッチ面位置23TPとなる。なお、このタッチ面位置23TPにおいて、第一の操作体可動部23A1の脚部23c2と、当該凹面24a2とが当接するように構成してもよいが、ここでは、第一の操作体可動部23A1(脚部23c2)が斜面24a2を下って全体が下方に沈むに際して、下面23c1がカム面24aの凸面24a1と当接することで全体の下降が停止し、脚部23c2とカム面24aの凹面24a2とは隙間を介して対向している。
図15に示すように、両側のカム24A2上に当接配置される第二の操作体可動部23A2は、それら両側のカム24A2の間に位置するとともに、カム面24aに当接する下方当接部23cとして、中央のカム24A1のカム面24aに対向する下面23c3と、両側のカム24A2に向けて延出する腕部23c4とを有する。第二の操作体可動部23A2は、それら腕部23c4が両側のカム24A2のカム面24aの凸面24a1上に位置するときにボタン位置23BPに位置となり、そこからその腕部23c4が斜面24a2に達すると自重でその斜面24a2を下って全体が下方に沈み、両側のカム24A2のカム面24aの凹面24a2上に対向して位置するときにタッチ面位置23TPとなる。なお、このタッチ面位置23TPにおいて、第二の操作体可動部23A2の腕部23c4と、当該凹面24a2とが当接するように構成してもよいし、隙間を介して対向する様に構成してもよい。ここでは、第二の操作体可動部23A2(腕部23c4)が斜面24a2を下って全体が下方に沈むに際して、下面23c3が中央のカム24Aの凸面24a1と当接することで全体の下降が停止し、腕部23c4とカム面24aの凹面24a2とが隙間を介して対向している。
なお、本実施例において、第二の操作体可動部23A2は、中央のカム24A1を両側から挟むよう突出する移動ガイド部23dを有する。下面23c3は移動ガイド部23dの間の凹面として形成される。腕部23c4は、移動ガイド部23dの両外面から突出する形で形成される。
本実施例では、互いが一体に動作する全てのカム24Aにおいて、それぞれのカム面24aにおける各操作体可動部23が当接する当接区間に形成されるタッチ面位置区間24a2とボタン位置区間24a1の位置が完全一致しておらず、上記基準停止位置として、全操作体可動部23をタッチ面位置23TPにする基準停止位置と、全操作体可動部23をボタン位置23BPにする基準停止位置とだけではなく、一部の操作体可動部23をタッチ面位置23TPにして残余の操作体可動部23をボタン位置23BPにする基準停止位置を1以上有する。
ここでは、5種のカム24Aが設けられ、第一〜第四の基準停止位置を有する。図16A〜図16Dは、上記のように隣接する2種のカム24A1,24A2上に近接配置される操作体可動部23A1,23A2,23A1の各基準停止位置を示している。図18A〜図18Dも、上記のように隣接する2種のカム24A1,24A2上に近接配置される操作体可動部23A1,23A2,23A1であって、図16A〜図16Dとは別位置に設けられた操作体可動部23A1,23A2,23A1の各基準停止位置を示している。図17A〜図17Dは、1種のカム24A0上で一定距離をとって配置される操作体可動部23A1,23A1の各基準停止位置を示している。なお、図16A,図17A,図18Aには操作体可動部23A1,23A2の第一の基準停止位置が、図16B,図17B,図18Bには操作体可動部23A1,23A2の第二の基準停止位置が、図16C,図17C,図18Cには操作体可動部23A1,23A2の第三の基準停止位置が、図16D,図17D,図18Dには操作体可動部23A1,23A2の第四の基準停止位置が示されている。
本実施例においては、図20Aに示すように、可動部駆動体24を動作させる駆動機構7として、駆動源70Mと、その駆動源70Mで発生した駆動力を可動部駆動体24に伝達して動作させる駆動力伝達部70Gとを備える。駆動力伝達部70Gは、駆動源70Mの駆動力の可動部駆動体24への伝達を、操作体2のタッチ面2aに対する押圧操作によりその操作体2に付与される押圧操作力を支持しない形で行う。ここでの駆動力伝達部70Gは、可動部駆動体24に対し、操作体2のタッチ面2aに対する押圧操作によってその押圧操作方向に相対変位可能な形で、駆動源70の駆動力を伝達可能に接続する。
具体的にいえば、ここでの駆動源70Mは、出力軸71Mをその軸線周りに回転させる回転出力手段をなすモータであり、駆動力伝達部70Gは、ギア機構として構成される。ここでのギア機構70Gは、駆動源70Mの回転出力の入力を受け、入力された回転出力を、操作体可動部23をタッチ面位置23TPとボタン位置23BTとの間で移動させる移動力に変換して可動部駆動体24を動作させる。そして、それら駆動源70Mの回転出力の入力ないし可動部駆動体24を動作させる移動力への変換を、操作体2のタッチ面2aに対する押圧操作によりその操作体2に発生する押圧操作力を、駆動源70M側が支持不可(非支持)となる形で行う。
本実施例のギア機構70Gは、図19及び図20Aに示すように、操作体側ギア27と駆動源側ギア72Gとが噛み合う形で設けられる。操作体側ギア27と駆動源側ギア72Gの噛合方向は、タッチ面2aへの押圧操作力の押圧操作方向(上下方向)に対し垂直な方向で、かつ当該押圧操作力が操作体2に対し作用した際に操作体側ギア27と駆動源側ギア72Gとが垂直な方向に相対移動可能な噛合形態をなしている。具体的にいえば、操作体側ギア27として可動部駆動体24にラックギア27が設けられ、駆動源側ギア72Gとしてそのラックギア27と噛合するピニオンギア72G2を有する。それらラックギア27とピニオンギア72G2の双方のギア溝延出方向が、タッチ面1aに対する押圧操作により操作体2に発生する押圧操作力の操作方向と同方向をなしている。つまり、ピニオンギア72G2とラックギア27とがタッチ面2aと平行な方向で噛合し、双方のギア溝延出方向が、上記操作方向と同じ方向(タッチ面2aに垂直な方向)となっている。その結果、タッチ面2aに対する押圧操作により操作体2に押圧操作力が発生して該操作体2が下方に沈む場合には、操作体側ギア27が駆動源側ギア72Gに対しギア溝の延出方向(ここでは下方)にスライドするため、駆動源側ギア72Gは沈む操作体側ギア27を支持する形にはならない。
なお、図20Bに示すように、ここではピニオンギア72G2のギア溝幅が、ラックギア27のギア溝幅よりも大となっていることで、タッチ面領域23aへの押圧操作によって操作体2が傾斜変位し、ギア27が上下に変位しても、ギア72G2との噛合状態が継続し、かつピニオンギア72G2が操作体2の傾斜変位を支持することがない。
ここでのギア機構70Gは、駆動源70Mをなすモータの出力軸71Mが水平方向に延出し、その軸線方向周りに順逆双方向に回転可能である。この出力軸71Mには一体回転可能なギア(ねじ歯車)71Gが設けられるが、このギア71Gは、水平方向に対し垂直な鉛直方向に延出する回転軸73に一体回転可能に設けられたギア72Gの軸線方向第一側のギア(はす歯歯車)72G1に対し噛合して、ウォームギアを形成し、出力軸71Mの水平方向に延出する軸線周りの回転が、それに垂直な鉛直方向に延出する軸線周りの回転に変換されて伝達される。また、このギア72Gの軸方向第一側とは逆側の軸方向第二側(ここでは上側)のギア72G2が上記ピニオンギアをなし、可動部駆動体24のラックギア27に対し噛合する。これにより、ギア72Gの順逆双方向の回転動作が、可動部駆動体24の直線往復動作に変換される。
なお、ギア機構7において、駆動源70M側での操作体2の非支持状態は、操作体可動部23の位置が、タッチ面位置23TPと、ボタン位置BTと、それらの位置23TP,23TBの中間位置のいずれにおいても継続する。
また、駆動源70Mをなすモータは、底部カバー95に固定されたモータ固定部97上に配置される。底部カバー95の底板部95aには、通気用の駆動源下開口95h(図2参照)が設けられており、その開口をまたぐ形でモータ固定部97が配置・固定される。そして、モータ固定部97上にモータ70Mが配置され、その上で押さえ部材97Mによって上から押さえつけられる形で、モータ70Mは底部カバー95に対し固定される。ここでは、底板部95aとモータ固定部97が、例えばビス等の締結部材により固定され、モータ固定部97と押さえ部材97Mが、例えばビス等の締結部材により固定される。
また、可動部駆動体24は、図6及び図7に示すように、環状の支持部材94の開口94g内を挿通する形で配置され、その挿通方向に駆動機構7によって直線往復動作する。可動部駆動体24は、駆動機構7側の支持部材94の開口94gから、駆動機構7側において上記直線往復動作中で常に突出する駆動機構側突出部94Xを有しており、その駆動機構側突出部94Xに上記操作体側ギア27が設けられる。ここでの駆動機構側突出部94Xは板状に形成され、その外周面の一部に上記操作体側ギア27が設けられる。また、ここでの駆動機構側突出部94Xは、可動部駆動体24の上記直線往復方向とは垂直な可動部駆動体24の幅方向(ここではカム24Aの並び方向)の第一側に設けられ、その逆の第二側には非形成とされている。上記操作体側ギア27は、駆動機構側突出部94Xの上記幅方向第一側端面に形成され、隣接する第二側の空間には、上記駆動源70Mや、上記操作体側ギア27を除く駆動力伝達部70Gが配置される。
また、本実施例においては、操作体可動部23がタッチ面位置23TPとボタン位置23BPとのいずれの位置に位置するかを示す位置情報を取得する位置情報取得部8と、位置情報取得部8から検出情報に基づいて各可動部駆動体24がタッチ面位置23TPにあるのかボタン位置にあるのかを特定する可動部駆動体位置特定手段をなす信号処理部6と、を備える。図2及び図8に示すように、位置情報取得部8はケース90内に収納される。
本実施例の位置情報取得部8は、可動部駆動体24の直線動作方向における位置を検出するものであり、ここでは、可動部駆動体24と連動して移動するように設けられた検出軸部82と、検出軸部82の位置を検出する検出本体部81とを有し、検出本体部81から位置情報を出力する。ここでの検出軸部82は、可動部駆動体24がその直線動作方向において両側から挟みこむ形で配置され、可動部駆動体24の直線動作に伴いその直線移動方向へと連動して移動する。ここでは、図6及び図7に示すように、駆動機構側突出部94Xのうち、可動部駆動体24の上記直線往復方向とは垂直な可動部駆動体24の幅方向(ここではカム24Aの並び方向)の上記第二側(ギア27とは逆側)の端面に凹部28が形成され、その凹部28内にて上下に貫通する形で検出軸部82が設けられている。
信号処理部6は、位置情報取得部8から検出軸部82の位置を示す位置情報の入力を受けて、可動部駆動体24の位置を特定することができる。ここでの可動部駆動体24には、予め定められた複数の基準停止位置が存在しており、信号処理部6は、可動部駆動体24がそれら基準停止位置のどの位置に存在するかを認識できれば、各可操作体可動部23がタッチ面位置23TPとボタン23BPのいずれにあるかを特定できる。ここでは、信号処理部6の記憶部もしくは信号処理部6と接続する外部の記憶部に、各可動部駆動体24の位置と、それら可動部駆動体24の各基準停止位置での上下位置(タッチ面位置23TP又はボタン23BPのいずれか)とを予め記憶しており、信号処理部6は、上記位置情報に基づいて、各位置の可動部駆動体24がそれぞれタッチ面位置23TPとボタン23BPのいずれにあるかを特定できる。
また、本実施例においては、操作体2へのタッチ操作時に操作感を発生させる操作感発生部25と、各操作体可動部23の上記露出表面(タッチ面領域)23aにタッチ操作(押圧操作)がなされたときに、その操作に対する操作感を付与するために操作感発生部25を駆動させる駆動制御手段をなす信号処理部6と、を備える。
本実施例の操作感発生部25は、振動を発生させるソレノイド等の加振体であってケース90内に収納されており、タッチ面領域23aへのタッチ操作の瞬間に、信号処理部6がタイミングよく操作感発生部25に振動駆動指令を出力することで、ボタン位置BPの操作体可動部23をタッチ操作(押圧操作)した際にあたかもボタンを実際に押したかのような錯覚をユーザー(操作者)に与えることができるから、操作性が向上する。
なお、本実施例の操作感発生部25は、操作体2に操作感(ここでは振動)が直接付与されるのではなく、操作体2を支持する支持部材94を介して操作感(ここでは振動)が操作体2に付与される。具体的にいえば、操作感発生部25には、図5に示すように、ビス等の締結部材によって操作体側固定部材26が固定されるとともに、その操作体側固定部材26が、環状の支持部材94に対し、開口94gの下側底面に嵌合当接し、その当接部分において、ビス等の締結部材によって固定される。また、ここでの操作感発生部25は、図8に示すように、操作体側固定部材26が固定される第一側とは逆の第二側に設けられた固定部25zに、ビス等の締結部材によって、底板部95aに固定されているケース側固定部95zに対し固定される。ケース側固定部95zは、底板部95aに対しビス等の締結部材によって固定される。
なお、本実施例においては、上記可動部駆動体24が上記直線延出方向に沿って往復動作するに際して、図5及び図6に示すように、可動部駆動体24の上記直線延出方向の端部がその直線延出方向の両側に位置する環状の支持部材94の開口94内を通過するように構成される。これにより、可動部駆動体24の動作スペースを無駄なく確保することができ、省スペース化の利点を得ている。
また、本実施例においては、図2及び図8に示すように、プッシュボタン5aを含むプッシュスイッチ機構5を備え、開口91dからプッシュボタン5aを露出させる形で、ケース90内に収容される。
信号処理部6(演算手段(操作位置算出手段および操作力算出手段)、出力手段(第一出力手段、第二出力手段)、操作入力受付手段、入力領域種別設定手段)は、例えば周知のCPU,ROM,RAM,およびA/D変換回路等の信号処理回路等を含むコンピュータハードウェアとして構成されている。そして、CPUがROMに記憶された制御プログラムを実行することで、操作入力装置1としての機能を実現する。
例えば、上記制御プログラムを実行することで、信号処理部6は、各歪検出部4それぞれの歪検出結果に基づいて、操作体2のタッチ面2aにおいて押圧操作による押圧操作力が作用した操作位置とその操作力を、予め定められた演算方法に従い算出する。そして、その算出結果に基づいて、タッチ面2aになされた押圧操作が、ボタン位置23BTにある操作体可動部23のタッチ面領域23aを除いたタッチ面2a(タッチ面位置23TPとタッチ面21aを含む)への押圧操作であるか、それともボタン位置にある操作体可動部のタッチ面領域23aへの押圧操作であるか、その操作種別を特定し(操作種別特定手段)、特定された操作種別に応じて、その押圧操作の入力内容、つまりは、いわゆるタッチ操作入力(タッチ位置入力)であるか、いわゆるプッシュボタン操作入力(ボタン入力の有無)であるかを特定する。具体的にいえば、特定された種別が前者の押圧操作(タッチ操作入力)である場合には、その押圧操作力が作用した操作位置とその操作力を特定し、後者の押圧操作(プッシュボタン操作入力)である場合には、その押圧操作力が作用した操作位置にある操作体可動部23とその操作体可動部23のタッチ面領域23aへの操作力を特定する。ただし、産出された操作力が小さい場合にはそれら押圧操作は無効とする。そして、そうした算出結果を操作情報として出力する(操作情報出力手段)。
ここで、タッチ面2aに押圧操作がなされたときにその押圧操作力が作用した操作位置とその操作力を算出する演算方法について説明する。
図26Aに示すように、操作体2のタッチ面2aに押圧操作力Fzが作用すると、支持部材94に対し固定された起歪体3には、操作体2を介して、押圧操作力Fzの分力fz1やfz2、さらにはモーメント力mz1やmz2が作用する(図22A参照)。ただし、起歪体3は、操作体2と支持部材94とを接続する形で配置されているため、押圧操作力Fzが作用すると曲げ変形を強いられる。その結果、起歪体3の主表面をなす変位伝達面3fには、その面内方向において引張り応力、あるいは圧縮応力が作用する。本実施例においては、各変位伝達面3f上に歪検出素子4が設けられているため、それら引張り応力あるいは圧縮応力に応じた変位伝達面3f内の伸び量ないし縮み量を、それら歪検出素子4が検出する。
図22A及び図22Bを用いて、タッチ面2aに作用する押圧操作力によって起歪体3に作用する力を説明する。
まず、図22Aのように、矩形状のタッチ面2aの中心を原点とするx−y座標系のx軸上で、タッチ面2aに垂直なz軸方向に押圧操作力Fzを加えた場合は、起歪体3(31〜34)には力fzのみ発生する。また、図22Bのように、y軸上で、タッチ面2aに垂直なz軸方向に押圧操作力Fzを加えた場合は、起歪体3(31〜34)には力fzとモーメント力mzとが発生する。さらに押圧操作力Fzを加える位置がx軸方向にずれれば当然、左右の起歪体3(31〜34)には異なる大きさの力fzが発生する。
上述の場合、各歪検出素子4(41〜44)のエレメント4a〜4dは、図23の左側のように配置されているので、図23の右側のように、起歪体3の変位伝達面3fに作用する応力は、歪検出素子4のエレメント4a〜4dの各位置で引張り応力、あるいは圧縮応力となり、その応力は起歪体331〜34に作用する力fzとモーメント力mzの大きさに応じて変化する。歪検出素子4の等価回路は、図24Bのブリッジ回路として表され、図24Aのように、引張り応力の発生するエレメント4a及び4bではその応力に応じて抵抗値は減少し、圧縮応力の発生するエレメント4c及び4dではその応力に応じて抵抗値は増加する。そこで、図24Bのブリッジ回路のブリッジ電圧Voutの変化を検出して、信号処理部6において、起歪体3に作用する力fz、モーメント力mzを算出できる。
また、図22Cのように、タッチ面2aの面内方向に力Fyを加えた場合は、図25Aのように配置された歪検出素子4のエレメント4a〜4dに作用する応力は、図25Bのように、4個全て圧縮応力、あるいは、4個全て引張り応力となるため、図24Bのブリッジ回路のブリッジ電圧Voutに変化はなく、面内方向の力に対して感度を持たない。よって、起歪体3に作用する力fz、モーメント力mzを算出する際に、面内方向の力を考慮する必要がなくなる。
図26Aのように、信号処理部(演算手段)6は、各歪検出素子4(41〜44)が形成するブリッジ回路のブリッジ電圧Voutに基づいて、各起歪体3に加えられた力fz(fz1,fz2)、モーメント力mz(mz1,mz2)を算出し、算出された値fz,mzと、式(1−4)および(1−5)に基づいて、タッチ面2aに加えられた操作力Fzの中心位置、すなわち操作位置(x1,y1)を算出できる。式(1−4)および(1−5)は、力の釣り合いの式(1−1)、y軸周りのモーメントの釣り合いの式(1−2)、およびx軸周りのモーメントの釣り合いの式(1−3)からそれぞれ導き出せる。なお、wは、各起歪体3のy軸に平行な中心線間(31,32と33,34との間)の距離である。
このように、歪検出素子4を配置した平板状の変位伝達面3fを平坦なタッチ面2aと同一面に配置することで、歪検出素子4がタッチ面2aに垂直な方向以外には感度をほとんど持たず、タッチ面2aに垂直な方向の力のみを検出するため、仮にタッチ面2aに垂直でない方向に力が作用してしまっても、タッチ面2aに作用する力の重心位置(即ち操作位置)を正確に検出することが可能となる。
ところが、本実施例においては、タッチ面2aは、平坦面としてだけでなく、一部のタッチ面領域23aが隆起(沈降でもよい)することにより、その隆起したタッチ面領域23aをプッシュボタンとして操作することができる。即ち、隆起したタッチ面領域23aを押圧操作した際には、そのタッチ面領域23aと起歪体3の変位伝達面3fとが同一平面内にないため、その押圧操作力Fzについて、面23aの垂直方向とその面内方向との双方の力を考慮する必要があるから、図26Bのように、タッチ面領域23aに押圧操作がなされたときには、タッチ面2aの垂直方向に対し角度θの方向に力Fzが作用したと考え、式(2−1)〜(2−3)で表される周知の重心算出方法から算出される重心位置から角度θに相当する分(xd)だけずれる。したがって、正確な重心位置を算出する場合、別の検出手段により角度θを算出して、そのずれ(xd)を補正するか、タッチ面領域23aに作用する力の垂直成分のみが起歪体3に伝達させる構成とするか、いずれにしてもそうした追加構成はコスト増の要因となる。
しかしながら、タッチ面2a内におけるタッチ面領域23aの位置及びタッチ面領域23aのタッチ面位置でのタッチ面2aからの突出高さhは、どの操作体可動部23においても一定であるから、そのずれ(xd)には一定の傾向が見られる。つまり、各タッチ面領域23aへの押圧操作によって生じる上記ずれ(xd)は、経験的に明らかになる数値である。
したがって、各タッチ面領域23aに関して予めそのずれ(xd)の傾向を特定しておいて記憶部(信号処理部6内または外部の記憶部)に記憶しておき、信号処理部6は、図26Cに示す以下の押圧操作入力受付処理を実行する。
即ち、信号処理部6は、タッチ面位置23TP及びボタン位置23BPのいずれの位置に可動操作体23があるかに関わらず、各可動操作体23のタッチ面領域23aを含んだタッチ面2aに対し押圧操作がなされた場合には、ボタン位置23BPにある操作体可動部23があったとしてもそれらを全てタッチ面位置23TPにあると仮定して、まずはその押圧操作の押圧操作力が作用した平坦面をなすタッチ面2aにおける操作位置とその操作力を各歪検出素子4の歪検出結果に基づいて、上記式(1−1)〜(1−5)を利用して算出する(S1)。
次に、信号処理部6は、位置情報取得部8から上記位置情報を取得して、その位置情報に基づいて可動部駆動体24の位置を特定する(S2:位置情報取得手段および可動部駆動体位置特定手段)。そして、信号処理部6は、特定された可動部駆動体24の位置から各操作体可動部23がタッチ面位置23TPにあるかボタン位置23BPにあるかを特定する(S3:操作体可動部位置特定手段)。さらに信号処理部6は、上記ずれ(xd)の傾向に基づいて、平坦なタッチ面2a内において、ボタン位置23BPにあると特定された操作体可動部23のタッチ面領域23aに押圧操作がなされたと判定されるべき領域をボタン入力領域23bとして特定する(S4:ボタン入力領域特定手段)。
そして、信号処理部6は、算出された操作位置(S1)が、上記ボタン入力領域23b内であるか否かを判定する(S5)。ここで上記ボタン入力領域23b内であると判定した場合(S5:Yes)、信号処理部6は、算出された操作位置(S1)が示す上記ボタン入力領域23b内に対応する操作体可動部23を特定するとともに(S6:入力ボタン特定手段)、特定された操作体可動部23へのプッシュボタン操作を受け付ける(S8:操作入力受付手段)。ただし、ここでは算出された操作力(S1)が予め定められた第一基準操作力を上回った場合にのみ(S7:Yes)、プッシュボタン操作として受け付ける。
他方、算出された操作位置(S1)が、上記ボタン入力領域23b内でないと判定した場合(S5:No)、信号処理部6は、なされた押圧操作を、タッチ面2aの残余領域21aあるいはタッチ面位置23TPにあるタッチ面領域23aへのタッチ操作として受け付けて、それら面21a,23a内での操作位置を特定する(S10:操作入力受付手段)。ただし、ここではその押圧操作力が上記第一基準操作力よりも小さい予め定められた第二基準操作力を上回った場合にのみ(S9:Yes)、タッチ操作として受け付ける。
このように、本実施例では、各歪検出素子4の歪検出結果と可動部駆動体24の位置情報に基づいて、ボタン位置23BPにある操作体可動部23へのプッシュボタン操作と、タッチ面2aの残余領域21aあるいはタッチ面位置23TPにあるタッチ面領域23aへのタッチ操作との双方を区別して受け付けることが可能である。
ここで、本実施例の起歪体3の構成の具体例を示す。
図27に示すように、起歪体3は、操作体側接続部21Cとの接続位置から操作体側接続部21Cの延出方向に対し垂直な方向に延出し、操作体側接続部21Cとの接続部3dから延出先端部(すなわち、固定部3c)に向かうに従い挟幅となっていく基端側テーパー部3hと、支持部材94との固定部3cから操作体側接続部21Cとの接続部3d側に向かうに従い挟幅となっていく先端側テーパー部3iと、それら基端側テーパー部3hと先端側テーパー部3iとを連結する延出部3gとが形成されるとともに、延出部3gの上面に、変位伝達面3fを有する。
また、基端側テーパー部3hは、その外縁が、延出部3gの延出方向の軸線Lに対しなす角度のうち操作体側接続部21Cとの接続部3d側の角度θ1が、30度以上60度以下であり、先端側テーパー部3iは、延出部3gの延出方向の軸線Lに対しなす角度のうち支持部材94との固定部3c側の角度θ2が、30度以上60度以下であることが望ましい。
ここで、本実施例のタッチ面2aへの操作により操作可能なアイコン100Iを表示する画面表示装置100について説明する。
画面表示装置100は、画面を有した画面表示手段であって、図28及び図30に示すような、所定位置にアイコン100Iが表示されるアイコン操作画面100A,100Cを表示させる画面表示制御手段として信号処理部6を有する。信号処理部6は、画面表示させる画面種別に応じて、駆動機構7に可動部駆動体24を動作させる。即ち、タッチ面2a内において、アイコン操作画面100A,100C内のアイコン100Iに対応する位置に操作体可動部23が設けられ、信号処理部6は、そのアイコン操作画面100A,100Cが表示される際には、表示されるアイコン100Iに対応する操作体可動部23がボタン位置23BPに位置するよう、駆動機構7に可動部駆動体24を動作させる。つまり、表示されるアイコン100Iに対応する操作体可動部23がボタン位置23BPに位置し、残余の可動操作部23がタッチ面位置23TPに位置するような基準停止位置に、可動部駆動体24を移動させる。画面表示されるアイコン操作画面100A,100Cには、ボタン位置23BPにある操作体可動部23とタッチ面位置にある操作体可動部23とが異なる複数の画面がある。一方で、信号処理部6は、全ての操作体可動部23がタッチ面位置23TPに位置するタッチ操作画面100B(図29参照)を、画面全体がタッチ面であることを示すタッチ領域表示画像100Tを表示する形で画面表示させることもできる。つまり、信号処理部6は、操作入力装置1の入力モードとして、ボタン位置23BPの操作体可動部23へのボタン入力のみを受け付けるボタン入力モード(図28)と、タッチ面位置23TPのタッチ面領域23aを含む平坦なタッチ面2aへのタッチ操作のみを受け付けるタッチ入力モード(図29)と、それらボタン入力とタッチ操作の双方を受け付けるよう、ボタン位置23BPとタッチ面位置23TPの操作体可動部23を双方有する兼用モード(図30)とを切替可能である。ボタン入力モード(図28)においては、ボタン位置23BPの操作体可動部23のタッチ面領域23aを除く残余のタッチ面2aの領域について押圧操作による入力を受け付けない入力禁止状態としてもよい。また、兼用モード(図30)において、ボタン位置23BPにある操作体可動部23のタッチ面領域23aが密集するボタン密集領域については、当該領域内においてボタン位置23BPにある操作体可動部23のタッチ面領域23aを除く残余のタッチ面2aの領域について押圧操作による入力を受け付けない入力禁止状態としてもよい。
なお、図28〜図30は、本実施例とは操作体可動部23の配置が異なる実施例を示すものであるが、本実施例と操作体可動部23の配置を同じくして、さらに各操作体可動部23の位置(タッチ面位置とボタン位置)に対応して、アイコン(操作画像)100Iやタッチ領域表示画像100Tが表示される操作画面100A,100B,100Cのような操作画面を画面表示することで、本実施例においても同様の機能を実現できる。ちなみに、図28〜図30の左側には画面表示装置100の画面が表示され、右側にはタッチ面2aが表示されているが、右側に表示されている操作体可動部23のうち実線で示されたものはボタン位置にあるものを示しており、破線で示されたものはタッチ面位置にあるものを示している。
なお、画面表示装置100は、車両において、運転席と助手席に座した双方のユーザーから操作可能な位置、例えば運転席と助手席の間に挟まれる領域や、運転席と助手席から視認しやすいそれらの座席の前方位置等に配置することができる。ここでは車両のセンターコンソール上に設けられているものとする。
以上、本発明の実施例を説明したが、これはあくまでも例示にすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。以下、上記実施例とは異なる実施例について説明する。なお、上記実施例と同じ構成については説明を省略するものとする。
(実施例2)
図31に示すように、タッチ面2a上をゴム等の弾性部材29で被覆してもよい。弾性部材29非透明部材とすることで、開口21bが視認されなくなり、意匠に特徴が出せる。
(実施例3)
図32A及び図32Bに示すように、本実施例では、起歪体3が、矩形状をなす操作体2の4つの角部から突出した操作面接続部22に取り付けられている。つまり、1つの操作面接続部に対し1つの起歪体が接続されている。起歪体3および歪検出部4の構成については、第1の実施形態と同様である。第1の実施形態では、操作体2と2つの起歪体3との結合部に大きな応力が加わり易い構成になっているが、本実施形態では、応力が4か所に分散され、装置の信頼性および耐久性が向上する。無論、本実施形態でも、操作面2aと全ての変位伝達面3fとが同一平面上に位置している(以降の実施形態についても同様)。
(実施例4)
図33に示すように、本実施例では、図32A及び図32Bの起歪体3(歪検出部4)を4個から3個にして操作体2の周縁部に配置したものである。歪検出部4は、最低3個あれば、重心位置を算出できる。本実施例では、歪検出素子の数を減らせるため、装置を低コストに実現可能である。
(実施例5)
図34に示すように、ラックギア27はピニオンギア72G2の下方に位置し、それらギア27,72G2が上下方向で噛合するように構成できる。タッチ面2aに対する押圧により操作体2に押圧操作力が発生して該操作体2が下方に沈む場合には、ラックギア27がピニオンギア72G2から離間するため、押圧操作力をピニオンギア72G2は支持しない。なお、逆に、該操作体2が上方に浮き上がる場合も考えられるから、ピニオンギア72G2がラックギア27から力を受けないよう、ギアの噛み合い方を調整する。例えば、一方のギア溝の奥に多能のギア先端が接触しないようにする。
(実施例6)
なお、駆動機構7を可動体駆動部24上に搭載し、可動体駆動部24を駆動機構7に対し相対移動させる構成でもよい。これにより、タッチ面2aに対する押圧により操作体2に押圧操作力が発生しても、これを駆動機構7が支持することはない。
(実施例7)
実施例1において、操作体可動部23のタッチ面位置23TPに対するボタン位置23BPの突出高さを一定以下にすることで、操作体可動部23のタッチ面位置23TPにおけるタッチ面領域23aと、その操作体可動部23がボタン位置23BPにあるときの上記ボタン入力領域23bとをほぼ一致した状態とすることができる。この場合、上記ボタン入力領域23bとして、対応する操作体可動部23のタッチ面位置23TPにおけるタッチ面領域23aを利用することができる。この場合、上記ずれ(xd)の傾向を利用する必要がなくなる。
1 操作入力装置
2 操作体
2a タッチ面
21 操作板(操作本体部)
22 操作体側接続部
23 操作体可動部
24 可動部駆動体(カム機構)
3 起歪体
3c 固定部
3d 接続部
3b 中間部
3f 変位伝達面
4 歪検出素子(歪検出部)
6 信号処理部(演算部)
7 駆動機構
8 位置情報取得部
90 筐体
94 支持部材

Claims (15)

  1. ユーザーに押圧操作されるタッチ面を有するとともに、前記タッチ面内の予め定められた一部のタッチ面領域を有する操作体可動部と、前記操作体可動部を、そのタッチ面領域が前記タッチ面の残余領域と面一となるタッチ面位置と該タッチ面位置から上昇あるいは下降した位置となるボタン位置との間で移動するよう動作させる可動部駆動体と、を備える操作体と、
    前記操作体を収容する筐体と、
    一端に前記操作体の周縁に接続される接続部と、他端に前記筐体に固定される固定部と、前記接続部と前記固定部との間で前記タッチ面に対する押圧操作により前記操作体に付与される押圧操作力に応じて変位する変位伝達面を有した中間部とを有する、少なくとも3個以上の起歪体と、
    前記起歪体の前記変位伝達面に固着され、前記起歪体の変位に伴う前記変位伝達面の歪を検出する歪検出部と、
    その歪検出結果に基づいて、前記ボタン位置の操作体可動部のタッチ面領域を除いた前記タッチ面に前記押圧操作がなされた場合には、その押圧操作力が作用した操作位置とその操作力を算出可能で、かつ前記ボタン位置の操作体可動部のタッチ面領域に前記押圧操作がなされた場合には、その押圧操作の有無を判定可能な演算手段と、
    を備えることを特徴とする操作入力装置。
  2. 前記操作体可動部が前記タッチ面位置と前記ボタン位置とのいずれの位置に位置するかを示す位置情報を取得する位置情報取得手段と、
    前記演算手段は、前記操作体可動部が前記タッチ面位置と前記ボタン位置とのいずれにあっても、まずは前記操作体可動部が前記タッチ面位置にあるものとして、前記タッチ面上において前記押圧操作力が作用した操作位置とその操作力を算出し、その算出結果と上記位置情報とに基づいて、前記ボタン位置にある前記操作体可動部のタッチ面領域に押圧操作がなされたか否かを判定し、前記ボタン位置にある前記操作体可動部のタッチ面領域に押圧操作がなされたと判定された場合には、当該操作体可動部への押圧操作をプッシュボタン操作入力として受け付け、前記ボタン位置にではなく前記タッチ面位置にある前記操作体可動部のタッチ面領域に押圧操作がなされたと判定された場合には、当該操作体可動部への押圧操作をタッチ操作入力として受け付ける請求項1に記載の操作入力装置。
  3. 前記可動部駆動体は、前記操作体可動部が当接するカムを有したカム機構であり、前記カムの動作によって前記操作体可動部を前記タッチ面位置と前記ボタン位置との間で移動させるものである請求項1又は請求項2に記載の操作入力装置。
  4. 前記カムは、自らの動作によって、複数の前記操作体可動部を前記タッチ面位置と前記ボタン位置との間で移動させるものである請求項3に記載の操作入力装置。
  5. 前記カムのカム面上には、その延出方向において複数の前記操作体可動部が互いに異なる位置に当接し、当該カムの動作範囲の中でそれら操作体可動部はそのカム面上を当接状態で位置変化するとともに、それら操作体可動部の当該カム面上におけるそれぞれの当接区間には、対応する操作体可動部を前記タッチ面位置とするタッチ面位置区間と、前記ボタン位置とするボタン位置区間とが設けられている請求項4に記載の操作入力装置。
  6. 前記カムは複数あって互いが一体動作するよう構成され、それぞれのカム面上には1以上の前記操作体可動部が当接状態で配置されている請求項5に記載の操作入力装置。
  7. 一体動作する複数の前記カムは、その動作範囲の中で各カム共通となる基準停止位置が予め複数定められており、それらカムは、それら基準停止位置を移り変わる形で動作するものである請求項6に記載の操作入力装置。
  8. 一体動作する複数の前記カムを着脱可能に固定するカム固定部を備える請求項7に記載の操作入力装置。
  9. 前記カムは、直線状に延出するカム面を有した直線部材であって、そのカム面の直線延出方向に1以上の前記操作体可動部が当接状態で配置される請求項3ないし請求項8のいずれか1項に記載の操作入力装置。
  10. 前記操作体は、前記カムの動作をガイドするガイド部を有する請求項3ないし請求項9のいずれか1項に記載の操作入力装置。
  11. 前記カムは、直線状に延出するカム面を有した直線部材であって、そのカム面の直線延出方向に1以上の前記操作体可動部が当接状態で配置され、
    前記操作体は、前記カムの動作をガイドするガイド部を有し、
    前記ガイド部は、前記直線部材の前記直線延出方向への移動動作をガイドする請求項3ないし請求項8のいずれか1項に記載の操作入力装置。
  12. 前記可動部駆動体を動作させる駆動機構として、駆動源と、その駆動源で発生した駆動力を前記可動部駆動体に伝達して動作させる駆動力伝達部とを備える請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の操作入力装置。
  13. 前記駆動力伝達部は、前記駆動源の駆動力の前記可動部駆動体への伝達を、前記タッチ面に対する押圧操作により前記操作体に付与される押圧操作力を支持しない形で行う請求項12に記載の操作入力装置。
  14. 前記駆動源は、出力軸を軸線周りに回転させる回転出力手段であり、
    前記駆動力伝達部はギア機構を介して前記駆動源の回転出力の入力を受け、入力された回転出力を、前記操作体可動部を前記タッチ面位置と前記ボタン位置との間で移動させる移動力に変換して前記可動部駆動体するものである請求項13に記載の操作入力装置。
  15. 前記ギア機構は、操作体側ギアと駆動源側ギアとが噛み合う形で設けられるとともに、その噛合方向が前記押圧操作力の作用方向に対し垂直な方向で、かつ当該押圧操作力が前記操作体に対し作用した際に前記操作体側ギアと前記駆動源側ギアとが前記垂直な方向に相対移動可能な噛合形態をなす請求項14に記載の操作入力装置。
JP2012191934A 2012-08-31 2012-08-31 操作入力装置 Expired - Fee Related JP5849033B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012191934A JP5849033B2 (ja) 2012-08-31 2012-08-31 操作入力装置
PCT/JP2013/004991 WO2014034067A1 (ja) 2012-08-31 2013-08-23 操作入力装置
US14/423,985 US9606632B2 (en) 2012-08-31 2013-08-23 Operation input device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012191934A JP5849033B2 (ja) 2012-08-31 2012-08-31 操作入力装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014048926A JP2014048926A (ja) 2014-03-17
JP5849033B2 true JP5849033B2 (ja) 2016-01-27

Family

ID=50182905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012191934A Expired - Fee Related JP5849033B2 (ja) 2012-08-31 2012-08-31 操作入力装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9606632B2 (ja)
JP (1) JP5849033B2 (ja)
WO (1) WO2014034067A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106103198B (zh) * 2014-03-25 2018-06-05 歌乐株式会社 车辆用设备
WO2016076820A1 (en) 2014-11-10 2016-05-19 Hewlett Packard Development Company, L.P. Touch pad adjustment
WO2016113806A1 (ja) * 2015-01-12 2016-07-21 株式会社デンソー タッチ操作検知装置、タッチ操作入力装置、タッチ操作検知方法
EP3370135B1 (en) * 2015-10-28 2020-08-26 Alps Alpine Co., Ltd. Operation device
DE202016101134U1 (de) * 2016-03-02 2017-06-06 Thomas Haug Schutz-/Bedienungsaufnahme
JP6729849B2 (ja) * 2016-07-22 2020-07-29 株式会社デンソーテン 操作ユニットの組み付け構造
JP6864532B2 (ja) * 2017-04-17 2021-04-28 任天堂株式会社 入力装置、情報処理装置および入力装置の製造方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4362408A (en) * 1980-12-01 1982-12-07 Ncr Corporation Means for avoiding accidental actuation of a critical function key
US5241308A (en) * 1990-02-22 1993-08-31 Paragon Systems, Inc. Force sensitive touch panel
JPH11297152A (ja) 1998-04-07 1999-10-29 Minolta Co Ltd 凹凸形成装置
AU5652599A (en) 1998-09-22 2000-04-10 Yasufumi Mase Information processor for visually disabled person and tactile input/output device
JP2000162962A (ja) 1998-09-22 2000-06-16 Yasufumi Mase 触覚入出力装置
JP2000287284A (ja) 1999-03-31 2000-10-13 Nec Home Electronics Ltd スイッチ隆起式リモコン装置
JP3949912B2 (ja) 2000-08-08 2007-07-25 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 携帯型電子機器、電子機器、振動発生器、振動による報知方法および報知制御方法
US7063789B2 (en) 2003-08-13 2006-06-20 Koch Membrane Systems, Inc. Filtration element and method of constructing a filtration assembly
JP4137765B2 (ja) * 2003-10-31 2008-08-20 日本航空電子工業株式会社 タッチ式入力装置及びその制御方法
JP4456434B2 (ja) 2004-08-03 2010-04-28 日本放送協会 触覚ディスプレイ
JP4682357B2 (ja) * 2005-03-10 2011-05-11 独立行政法人産業技術総合研究所 力覚式タッチパネルを具備したインターフェイス装置
KR100791378B1 (ko) * 2005-12-29 2008-01-07 삼성전자주식회사 다양한 입력 모드를 지원하는 사용자 명령 입력 장치 및이를 이용한 기기
JP5326569B2 (ja) * 2006-05-30 2013-10-30 日本電気株式会社 入力装置
US20080037769A1 (en) * 2006-07-24 2008-02-14 Motorola, Inc. User interface substrate for handset device
EP2042975A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-01 NTT DoCoMo, Inc. Touch-screen
US8243038B2 (en) * 2009-07-03 2012-08-14 Tactus Technologies Method for adjusting the user interface of a device
JP5255364B2 (ja) 2008-08-06 2013-08-07 アルプス電気株式会社 高分子アクチュエータを利用したスイッチ回路及び操作装置
JP4633166B2 (ja) 2008-12-22 2011-02-16 京セラ株式会社 入力装置および入力装置の制御方法
WO2010078596A1 (en) * 2009-01-05 2010-07-08 Tactus Technology, Inc. User interface system
US8866744B2 (en) * 2010-03-30 2014-10-21 Howay Corp. Keyboard having touch input device
JP5638322B2 (ja) 2010-09-03 2014-12-10 京セラ株式会社 タッチパネル及び携帯通信端末
JP5318831B2 (ja) * 2010-09-08 2013-10-16 株式会社日本自動車部品総合研究所 操作位置検出装置
JP5840980B2 (ja) * 2012-02-29 2016-01-06 株式会社日本自動車部品総合研究所 操作位置検出装置、及び車載装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014034067A1 (ja) 2014-03-06
US9606632B2 (en) 2017-03-28
JP2014048926A (ja) 2014-03-17
US20150212589A1 (en) 2015-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5849033B2 (ja) 操作入力装置
US10444040B2 (en) Crown with three-dimensional input
US8773383B2 (en) Operation accepting apparatus
CN113296627B (zh) 平行运动触控板
US20200348757A1 (en) Force sensors for haptic surfaces
JP5840980B2 (ja) 操作位置検出装置、及び車載装置
JP5962776B2 (ja) 操作装置
JP5318831B2 (ja) 操作位置検出装置
US10168779B2 (en) Vehicle operating device
JP6550187B2 (ja) スタンドアロン型入力装置
JP5874435B2 (ja) 車両用入力装置
WO2016001730A1 (en) Operation device and operation method
JP6115421B2 (ja) 入力装置および入力システム
JP5860225B2 (ja) 入力装置
JP5269859B2 (ja) 表示装置および電子機器
JP5663375B2 (ja) 操作検出装置
KR101795268B1 (ko) 터치입력장치 및 그 제어방법
WO2016185891A1 (ja) 触覚呈示装置
KR20170138194A (ko) 터치입력장치
JP6554849B2 (ja) 電子機器
JP2022188560A (ja) 入力装置及び電子機器
CN115033113A (zh) 显示装置
JP2007156564A (ja) キーボード装置
JP2012047713A (ja) 力覚または運動センサ
JP2012201120A (ja) 遠隔操作装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150311

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150820

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151015

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151130

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5849033

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees