JP6492040B2 - 入力装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチ操作可能なタッチ操作部を備える入力装置及び該入力装置を備える電子機器に関する。

ノートブック型パーソナルコンピュータ（ノート型ＰＣ）では、キーボード装置に加えてマウスの代替となるタッチパッドを有する入力装置が設けられている。タッチパッドは、指先やペン先でのタッチ操作を受けてディスプレイ装置に表示されたカーソルを操作するものである。

このようなタッチパッドを備えた入力装置に関し、本出願人はタッチ操作及び押下操作を可能とした構成を提案している（特許文献１参照）。

特開２０１３−２５４２２号公報

上記特許文献１の入力装置は、押下操作時にタッチパッドの操作面を機械的に押下して裏面側にあるメタルドームスイッチを押下する。このため、操作者は適度なクリック感を受け、良好な操作感を得ることができる。ところが、この構成ではタッチパッドを上下動させるための機構が必要であり、構造が複雑化し易く、また入力装置全体としての薄型化にも限界がある。

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、簡素な構造と装置の薄型化を図りながらも良好な操作感を得ることができる入力装置及び該入力装置を備える電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る入力装置は、操作面に対するタッチ操作を検出可能なセンサを有するタッチ操作部と、前記センサで前記タッチ操作が検出された場合に駆動されるアクチュエータと、前記タッチ操作部の裏面側に設けられ、前記駆動された前記アクチュエータによって押圧されることによって振動を発生し、該振動を前記タッチ操作部に付与する振動発生部品とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、当該入力装置は、タッチ操作部を上下動させる機械的な機構等を用いることなく、クリック操作時に振動発生部品からの振動によるクリック感を操作者に与えることができる。このため、タッチ操作部周辺の構造を簡素化して薄型化を図りながらも良好な操作感を得ることができる。

前記振動発生部品は、前記アクチュエータによって押圧された場合に弾性座屈変形することで前記タッチ操作部に振動を付与する弾性体で構成されてもよい。そうすると、振動発生部品の弾性座屈変形時の振動でタッチ操作部を揺らすため、実際のスイッチに近いクリック感を得ることができる。

前記振動発生部品は、金属で形成された中空のドーム形状を有する構成であってもよい。

前記振動発生部品は、メタルドームスイッチで構成されてもよい。そうすると、この振動発生部品が押圧された際の検出信号に対応した制御を行うことができる。

前記アクチュエータは、通電によってプランジャを移動させて前記振動発生部品を押圧するソレノイドで構成されてもよい。そうすると、例えば一般的な回転モータを用いるのに比べ、振動発生部品を押圧するための構造が簡素であり、装置全体を一層簡素化し薄型化することが可能となり、コストも低減できる。しかも当該入力装置は、ソレノイドで構成されたアクチュエータのプランジャで振動発生部品を押圧するだけで所望の振動を発生することができる。このため、アクチュエータの制御は実質的にオンオフ制御だけでよく、細かい制御や調整が不要となる。

前記タッチ操作部は、タッチパッド又はボタンスイッチで構成されてもよい。タッチ操作部がタッチパッドである場合は、タッチパッドを上下動させる機構を設けることなく、タッチパッドのタッチ操作に対するクリック感を付与することができる。またタッチ操作部がタッチ操作を検出可能なセンサを有するボタンスイッチである場合は、ボタンスイッチに対するタッチ操作に対してもクリック感を付与することができる。

前記振動発生部品は、前記タッチ操作部の裏面から突出するように設けられ、前記プランジャは、前記タッチ操作部の裏面と平行する方向に移動可能に配置されることで、前記振動発生部品を側方から押圧する構成であってもよい。そうすると、プランジャの進退方向がタッチ操作部の平面方向と一致するため、装置全体を一層薄型化することができる。

本発明に係る電子機器は、上記構成の入力装置と、キーボード装置と、前記入力装置及び前記キーボード装置の入力操作に基づく表示を行うディスプレイ装置とを備えることを特徴とする。このような構成によれば、小型薄型化が可能な入力装置を搭載したことで、電子機器の筐体を小型薄型化することができる。

本発明によれば、タッチ操作部周辺の構造を簡素化して薄型化を図りながらも良好な操作感を得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る入力装置を備えた電子機器の斜視図である。 図２は、図１に示す入力装置を側面から見た構成図である。 図３は、図２に示す入力装置に対してクリック操作を行った状態を示す動作図である。 図４Ａは、変形例に係る振動発生部品の底面図である。 図４Ｂは、図４Ａに示す振動発生部品の側面図である。 図５は、入力装置に設定された疑似ボタン領域の一例を示す平面図である。

以下、本発明に係る入力装置について、この入力装置を備える電子機器との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る入力装置１０を備えた電子機器１２の斜視図である。本実施形態では、入力装置１０をノート型ＰＣである電子機器１２に搭載した構成を例示するが、入力装置１０はデスクトップ型ＰＣ等に接続される単体のキーボード装置等に搭載されてもよい。

以下では、入力装置１０について図１に示す電子機器１２での使用形態を基準とし、手前側を前側（前方）、奥側を後側（後方）と呼び、本体筐体１４の厚み方向を上下方向、幅方向を左右方向と呼んで説明する。

図１に示すように、電子機器１２は、キーボード装置１６を有する本体筐体１４と、液晶ディスプレイ等の表示部１８ａを有するディスプレイ装置１８とを備える。ディスプレイ装置１８は、左右一対のヒンジ１９により本体筐体１４に対して開閉可能に連結されている。

本体筐体１４の内部には、図示しない基板、演算処理装置、ハードディスク装置、メモリ等の各種電子部品が収納されている。本体筐体１４の上面には、キーボード装置１６が設けられている。キーボード装置１６の略中央にはポインティングスティック２０が設けられ、キーボード装置１６の中央前方には入力装置１０が設けられている。ポインティングスティック２０は、マウスの代わりとして操作する入力手段であり、表示部１８ａに表示されるカーソル（ポインタ）を操作することができる。

図２は、図１に示す入力装置１０を側面から見た構成図である。図３は、図２に示す入力装置１０に対してクリック操作を行った状態を示す動作図である。

図２及び図３に示すように、入力装置１０は、タッチパッド（タッチ操作部）２２と、振動発生部品２４と、アクチュエータ２６と、制御部２８とを備える。

タッチパッド２２は、表面の操作面２２ａで指先等の接近又は接触によるタッチ操作を受け付けるものであり、公知の構成のタッチパッドを用いることができる。タッチパッド２２の操作面２２ａに対するタッチ操作は、操作面２２ａを指で面方向になぞるなぞり操作と、操作面２２ａを指でクリックするクリック操作（タップ操作）とが可能である。

タッチパッド２２は、例えばハウジングプレート３０の上にセンサプレート３１とカバープレート３２を積層した３層構造である。ハウジングプレート３０は、平面視矩形状の樹脂板であり、タッチパッド２２のベースとなるプレートである。センサプレート３１は、平面視矩形状の基板であり、操作面２２ａに対するなぞり操作及びクリック操作をそれぞれ検出可能なセンサである。センサプレート３１は、制御部２８と電気的に接続されており、その検出信号を制御部２８に伝達可能である。カバープレート３２は、平面視矩形状のガラス板や樹脂板であり、その表面がタッチパッド２２の操作面２２ａとなる。

アクチュエータ２６は、センサプレート３１でクリック操作が検出された場合に制御部２８によって駆動制御される。アクチュエータ２６は、電源３６からの通電を受けると電磁力によってケース２６ａからプランジャ２６ｂを軸方向に移動させるソレノイドである。本実施形態のアクチュエータ２６は、非通電時にはプランジャ２６ｂをケース２６ａ内に退動させた状態であり、通電時にプランジャ２６ｂがプッシュバーとなってケース２６ａから突出する方向に移動するプッシュ型のソレノイドである。図２中の参照符号３８は、電源３６からアクチュエータ２６への通電をオンオフする通電スイッチである。

プランジャ２６ｂは、タッチパッド２２の裏面と平行する水平方向に移動可能に配置され、振動発生部品２４を側方から押圧可能である（図１も参照）。プランジャ２６ｂの先端には、振動発生部品２４を側方から押し潰すための先端に向かって幅狭となる上向きの傾斜面２６ｃが形成されている。

振動発生部品２４は、アクチュエータ２６のプランジャ２６ｂによって押圧された場合に振動を発生し、この振動をタッチパッド２２に付与するものである。本実施形態の振動発生部品２４は、メタルドームであり、金属で形成された中空のドーム形状を有する弾性体である。振動発生部品２４は、タッチパッド２２のハウジングプレート３０の裏面に取付固定されることで下方に向かって膨らんでいる。これにより、振動発生部品２４は、アクチュエータ２６のプランジャ２６ｂによって押圧された場合に弾性座屈変形して振動を発生し（図３参照）、その振動をタッチパッド２２に伝達する。

本実施形態では、振動発生部品２４としてメタルドームスイッチを用いている。すなわち、振動発生部品２４は、制御部２８と電気的に接続されており、その検出信号を制御部２８に伝達可能なタクトスイッチである。

制御部２８は、入力装置１０の全体的な制御を行うと共に、入力装置１０と本体筐体１４内の制御装置との間での信号や情報の送受信を行う。制御部２８は、本体筐体１４内の制御装置で構成されてもよい。制御部２８は、例えばＣＰＵ等の処理装置にプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Integrated Circuit）等のハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現してもよい。

次に、入力装置１０の動作を説明する。

タッチパッド２２の操作面２２ａがクリック操作されると、このクリック操作がセンサプレート３１で検出される。制御部２８は、このクリック操作の検出信号を受けるとスイッチ３８をオン制御し、アクチュエータ２６を通電駆動する。

アクチュエータ２６が駆動され、プランジャ２６ｂがケース２６ａから突出移動すると、その先端の傾斜面２６ｃで振動発生部品２４が押圧されて弾性座屈変形する（図３参照）。これにより振動発生部品２４で衝撃的な振動が発生し、この振動がタッチパッド２２に伝達される。その結果、操作者は指先に振動を感じることができ、クリック操作時の操作感であるクリック感を得ることができる。

同時に、メタルドームスイッチで構成された振動発生部品２４がオンされ、このオン信号が制御部２８に送信される。その結果、制御部２８はタッチパッド２２のクリック操作に対応した処理や表示を行う。例えば表示部１８ａ上のカーソルがマウスのクリックに相当する処理を実行する。

制御部２８は、振動発生部品２４からのオン信号を受けてスイッチ３８をオンした後、或いはスイッチ３８を所定時間オンした後にスイッチ３８をオフ制御する。その結果、プランジャ２６ｂが再びケース２６ａ内に退動し、振動発生部品２４が元のドーム形状に復元する（図２参照）。

制御部２８は、操作面２２ａへのなぞり操作をセンサプレート３１が検出した場合には、タッチパッド２２のなぞり操作に対応する処理や表示を行うこともできる。なお、タッチパッド２２に対するクリック操作やなぞり操作に対応する処理や表示の制御は、制御部２８からの情報を受けた本体筐体１４内の制御装置が実行してもよい。

ところで、振動発生部品２４は、スイッチ機能を持たない単なるメタルドームで構成されてもよい。この構成では、制御部２８は、センサプレート３１から操作面２２ａに対するクリック操作の検出信号を受信した場合に、アクチュエータ２６を駆動し、同時にタッチパッド２２のクリック操作に対応した処理や表示を行えばよい。勿論、振動発生部品２４をメタルドームスイッチで構成しつつもこのスイッチ機能を利用しない制御を行ってもよい。

以上のように、本実施形態に係る入力装置１０は、操作面２２ａに対するタッチ操作（クリック操作）を検出可能なセンサとなるセンサプレート３１を有するタッチパッド２２と、センサプレート３１でタッチ操作が検出された場合に駆動されるアクチュエータ２６と、タッチパッド２２の裏面側に設けられ、駆動されたアクチュエータ２６によって押圧されることによって振動を発生し、この振動をタッチパッド２２に付与する振動発生部品２４とを備える。

従って、入力装置１０は、タッチパッド２２を上下動させる機械的な機構等を用いることなく、クリック操作時に振動発生部品２４からの振動によるクリック感を操作者に与えることができる。このため、タッチパッド２２周辺の構造を簡素化して薄型化を図りながらも良好な操作感を得ることができる。また電子機器１２は、このような入力装置１０を本体筐体１４に搭載しているため、本体筐体１４を小型薄型化することができる。

振動発生部品２４は、アクチュエータ２６によって押圧された場合に弾性座屈変形することでタッチパッド２２に振動を付与する弾性体である。このため、振動発生部品２４の弾性座屈変形時の振動でタッチパッド２２を揺らすことができ、実際のスイッチに近いクリック感を得ることができる。

なお、振動発生部品２４は、金属で形成された中空のドーム形状以外の形状であってもよい。例えば図４Ａ及び図４Ｂに示す振動発生部品４０は、金属で形成した板ばね部材の一部を湾曲変形させ、側面視でアーチ形状に構成した弾性体である。この振動発生部品４０においても、アーチ形状の膨出部４０ａをアクチュエータ２６のプランジャ２６ｂで弾性座屈変形させることで振動発生部品２４と同様な振動を発生可能である。また振動発生部品４０についてもメタルドームスイッチと同様なスイッチ構造としてもよい。

アクチュエータ２６は、通電によってプランジャ２６ｂを移動させて振動発生部品２４（４０）を押圧するソレノイドで構成されている。このため、例えば一般的な回転モータを用いるのに比べ、振動発生部品２４（４０）を押圧するための構造が簡素であり、装置全体を一層簡素化し薄型化することが可能となり、コストも低減できる。しかも入力装置１０は、ソレノイドで構成されたアクチュエータ２６のプランジャ２６ｂで振動発生部品２４（４０）を押圧するだけで所望の振動を発生することができる。このため、アクチュエータ２６の制御は実質的にオンオフ制御だけでよく、細かい制御や調整が不要となる。

この場合、振動発生部品２４（４０）は、タッチパッド２２の裏面から突出するように設けられ、プランジャ２６ｂは、タッチパッド２２の裏面と平行する方向に移動可能に配置されて、振動発生部品２４（４０）を側方から押圧する構成となっている。これにより、プランジャ２６ｂの進退方向がタッチパッド２２の平面方向と一致するため、装置全体を一層薄型化することができる。勿論、プランジャ２６ｂによる振動発生部品２４（４０）の押圧方向は他の方向でもよく、例えば振動発生部品２４（４０）の下方から鉛直方向や斜め方向に押圧する構成であってもよい。

図５に示すように、タッチパッド２２の表面である操作面２２ａには、例えば疑似ボタン領域４２，４３，４４，４５，４６を設定してもよい。疑似ボタン領域４２〜４６は、タッチ面上でのそれぞれの領域が座標で定義されたものであり、視認できるものではない。疑似ボタン領域４２〜４６のいずれかに指先を接触させた状態でタッチパッド２２をクリック操作すると、その疑似ボタン領域４２〜４６に対応した処理や表示が行われる。例えば、タッチパッド２２の後側に並んだ３つの疑似ボタン領域４２〜４４は、ポインティングスティック２０によるカーソル操作と連係して機能するものであり、それぞれ従来のマウスでの左ボタン、中央ボタン、右ボタンに対応する。また例えば、タッチパッド２２の前側に並んだ２つの疑似ボタン領域４５，４６は、タッチパッド２２によるカーソル操作と連係して機能するものであり、それぞれ従来のマウスでの左ボタン、右ボタンに対応する。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えばタッチパッド２２は、歪センサ等の感圧センサを設けた構成としてもよい。この構成では、制御部２８は、操作面２２ａに長押し等の圧力操作が行われて感圧センサからの検出信号を受信した場合にアクチュエータ２６を駆動する構成としてもよい。また操作面２２ａに対するなぞり操作及びクリック操作をセンサプレート３１で検出し、長押し等の圧力操作を感圧センサで検出し、クリック操作又は圧力操作を受けた場合又は圧力操作を受けた場合のみにアクチュエータ２６を駆動する構成としてもよい。

上記実施形態では、タッチパッド２２に対するクリック操作時にアクチュエータ２６を駆動してタッチパッド２２に振動を付与する構成とした。しかしながら、タッチパッド２２に対するなぞり操作時にアクチュエータ２６を駆動してタッチパッド２２に振動を付与する構成としてもよく、他の様々なタッチ操作時にもアクチュエータ２６を駆動する構成としてもよい。

上記実施形態では、タッチ操作を受け付けるタッチ操作部としてタッチパッド２２を例示した。しかしながら、タッチ操作部は、タッチ操作であるクリック操作やなぞり操作を検出可能なセンサを有するボタンスイッチ等で構成されてもよい。さらにタッチ操作部は、タッチパネル式の表示部に仮想的にキーボード装置を表示したソフトウェアキーボード装置に設けられるタッチパッド領域等によって構成されてもよい。

１０ 入力装置
１２ 電子機器
１４ 本体筐体
１６ キーボード装置
１８ ディスプレイ装置
２０ ポインティングスティック
２２ タッチパッド
２２ａ 操作面
２４，４０ 振動発生部品
２６ アクチュエータ
２６ａ ケース
２６ｂ プランジャ
２６ｃ 傾斜面
２８ 制御部
３１ センサプレート

Claims (6)

1. 操作面に対するタッチ操作を検出可能なセンサを有するタッチ操作部と、
   前記センサで前記タッチ操作が検出された場合に駆動されるアクチュエータと、
   前記タッチ操作部の裏面側に設けられ、前記駆動された前記アクチュエータによって押圧されることによって振動を発生し、該振動を前記タッチ操作部に付与するメタルドームスイッチと、
   を備え、
   前記メタルドームスイッチは、前記タッチ操作部の裏面から突出するように設けられ、
   前記アクチュエータは、通電によってプランジャを移動させて前記メタルドームスイッチを押圧するソレノイドであり、
   前記プランジャの先端には上向きの傾斜面が形成されており、
   前記プランジャは、前記タッチ操作部の裏面と平行する方向に移動して、先端の前記傾斜面によって前記メタルドームスイッチを側方から押圧するように構成されることを特徴とする入力装置。
2. 請求項１記載の入力装置において、
   さらに、前記プランジャで押圧された前記メタルドームスイッチから発せられる信号を受信し、該信号に応じた処理を実行する制御部を備えることを特徴とする入力装置。
3. 請求項１又は２記載の入力装置において、
   前記メタルドームスイッチは、前記アクチュエータによって押圧された場合に弾性座屈変形することで前記タッチ操作部に振動を付与する弾性体であることを特徴とする入力装置。
4. 請求項３記載の入力装置において、
   前記メタルドームスイッチは、金属で形成された中空のドーム形状を有することを特徴とする入力装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の入力装置において、
   前記タッチ操作部は、タッチパッド又はボタンスイッチであることを特徴とする入力装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の入力装置と、キーボード装置と、前記入力装置及び前記キーボード装置の入力操作に基づく表示を行うディスプレイ装置とを備えることを特徴とする電子機器。

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