本開示の一態様に係る入力装置は、ユーザが操作を入力する入力部と、前記入力部を保持し、前記ユーザの前記操作により第1方向に移動する可動部と、前記可動部の前記第1方向側に配置される基板と、前記可動部と前記基板との間に配置される第1弾性体と、前記可動部の前記第1方向への移動に基づいて、前記入力部に加わる荷重を検出する荷重センサと、前記可動部の前記第1方向と反対側の第2方向への移動を規制する規制部と、前記規制部と前記可動部との間に配置される第2弾性体とを備え、前記第2弾性体は、前記第1弾性体に比べ低反発である。
これにより、第2弾性体は、入力部がユーザからの操作を受け付けていない状態で、第1弾性体の弾性力により第2方向に応力を受けて圧縮する。このため、可動部は、入力部がユーザからの操作を受け付けていない状態で第1方向に不要な荷重を加えないので、プリロードが安定する。よって、入力装置は、荷重センサの検出可能な圧力範囲のバラツキを抑制することができるので、小ストローク化を実現することができる。
また、例えば、前記可動部の一端を回動可能に支持する筐体を、さらに備え、前記第2弾性体は、前記可動部の他端と前記規制部との間に配置されてもよい。
これにより、可動部が回動するような構成を有する入力装置において、小ストローク化を実現することができる。
また、例えば、前記可動部は、前記ユーザの前記操作により前記第1方向に押し下げられ、前記第2弾性体は、前記可動部の一端及び他端の各々と前記規制部との間に配置されてもよい。
これにより、可動部が押し下げられるような構成を有する入力装置において、小ストローク化を実現することができる。
また、例えば、前記荷重センサが所定以上の荷重を検出すると、前記入力部を介して前記ユーザに触力覚を提示する触力覚提示部を、さらに備えてもよい。
これにより、ユーザは、入力部の操作に基づいて触力覚提示部から触力覚を提示されるので、当該操作が受け付けられたことを触力覚により知ることができる。したがって、入力装置によると、機器へ操作を入力するときの、視覚への位置決定の依存度を低減することができる。よって、ユーザは、他の作業を行っている場合であっても、機器の操作を精度よく容易に行うことができる。
また、例えば、前記触力覚は、振動を含み、前記触力覚提示部は、前記振動を発生させる振動発生部を有してもよい。
また、例えば、前記荷重センサ及び前記触力覚提示部と電気的に接続される制御部をさらに備え、前記制御部は、前記触力覚提示部が前記触力覚を提示している間、前記荷重センサの出力を無効としてもよい。
これにより、制御部は、触力覚提示部自身の振動に基づく荷重センサへの入力を無効にできるので、振動に伴う指の予期せぬ動きに基づく荷重センサへの入力(例えば、チャタリング)が抑制され、誤操作を低減することができる。
また、例えば、前記制御部は、前記触力覚提示部が前記触力覚を提示し終わってから所定期間が経過後に前記荷重センサの出力を有効としてもよい。
これにより、触力覚が停止してから所定期間は荷重センサ出力を無効とする(無視する)ので、触力覚が止まった時の指の不用意なチャタリングに基づく入力による誤操作を抑制することができる。
これにより、ユーザは、振動の態様(例えば、振動の有無)により、入力部に行った操作が受け付けられたか否かを知ることができる。また、ユーザは、物体の実物を触った場合に感じられる触感(形状や質感)を感じることができる。
また、例えば、前記入力部は、前記ユーザによる前記入力部に対する前記操作の操作位置を検知するタッチパネルを有してもよい。
これにより、入力装置は、ユーザが入力部を操作した位置(タッチ位置)を検出することができる。入力装置が機器への操作の入力を受け付ける場合、入力装置が検出したタッチ位置に応じて機器が制御されることで、入力装置の利便性が向上する。
また、例えば、前記荷重センサは、前記第1弾性体の変位を検出するストロークセンサであってもよい。
これにより、ストロークセンサなどの汎用性のあるセンサを用いて入力装置を実現することができるので、入力装置を容易に作製することができる。
また、例えば、前記第1弾性体は、前記第1方向から見た平面視において、前記荷重センサと重なるように配置され、さらに、前記平面視において、前記荷重センサとは重ならない位置に配置され、前記第1弾性体より厚い第3弾性体を備えてもよい。
これにより、荷重センサに加わる荷重を抑制することができるので、荷重センサの最大検出荷重以上の荷重が入力部に加わった場合であっても、荷重センサは、荷重を検出することができる。
また、例えば、前記第1弾性体と前記第3弾性体とは、一体成形されていてもよい。
これにより、入力装置の部品点数や組付工程を減らすことができる。よって、入力装置のコストを抑え、さらに、生産性を高めることができる。
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なCD−ROM等の非一時的記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。プログラムは、記録媒体に予め記憶されていてもよいし、インターネット等を含む広域通信網を介して記録媒体に供給されてもよい。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
また、本明細書において、一致、等しいなどの要素間の関係性を示す用語、及び、板状、四角枠形状、L字状などの要素の形状を示す用語、並びに、数値は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の差異をも含むことを意味する表現である。
また、以下では、本開示に係る入力装置が車両に搭載される例について説明する。そのため、車両の走行方向を基準として、前方向、後方向、右方向、及び、左方向を規定する。また、車両の車輪が地面に付いている状態において、上方向、下方向、水平方向、及び、垂直方向を規定する。
また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。Z軸のマイナス側が下方向、Z軸のプラス側が上方向を表している。また、X軸方向及びY軸方向は、Z軸方向に垂直な平面上において、互いに直交する方向である。X−Y平面は、地面と平行な平面である。また、以下の実施の形態において、「平面視」とは、Z軸方向から見ることを意味する。
(実施の形態)
[1.入力装置の構成]
まず、本実施の形態に係る入力装置10及び入力装置10が配置されている車両の車室の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態に係る入力装置10及び入力装置10が配置されている車両の車室の構成の一例を示す図である。
図1に示す自動車1(車両の一例)の車室には、車載機器(図示せず)と、入力装置10とが搭載されている。また、自動車1の車室には、さらに、シフトレバー40ステアリング50およびシート60が配置されている。
入力装置10は、自動車1に搭載された機器を制御するための操作の入力を行う装置であり、かつ、操作中のユーザに、入力内容に応じた刺激を与える装置である。入力装置10の詳細は、後述する。
自動車1の車室において、入力装置10は、自動車1に搭乗しているユーザがシート60に座っている状態で、当該ユーザの手が届く範囲の位置であって、ステアリング50を除く位置に配置されている。例えば、入力装置10は、図1に示すように、シフトレバー40の後方に配置されている。ユーザである運転者は、左手でシフトレバー40の後方に配置されている入力装置10の入力部(図2に示す入力部19)に対して入力を行うことにより、車載機器を操作する。
車載機器は、自動車1などの車両に搭載される機器であり、例えば、カーナビゲーションシステムや、光ディスクを再生するためのオーディオ機器または映像再生機器などである。車載機器は、表示部30を有している。表示部30は、カーナビゲーションを行うための地図、再生された映像、車載機器を操作するためのUI、他の車載機器を制御するためのUIなどを表示する。表示部30は、例えば、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイなどにより実現される。また、車載機器は、スピーカ(図示せず)に接続され、音声をスピーカに出力する構成としてもよい。なお、他の車載機器としては、例えば、空調機器などがあり、入力装置を用いて操作の入力を行うことによって、当該空調機器の動作が制御されるように構成されていてもよい。
入力装置10は、車載機器の表示部30が表示するUI(User Interface)を操作するための入力を行う装置であり、かつ、操作中のユーザに、入力内容に応じた刺激を与える装置である。
ステアリング50は、自動車1を操舵するためのものであり、リング形状を有するリム51と、リム51の内周面に一体的に形成された略T字状のスポーク52と、スポーク52の中央部に配置されたホーンスイッチ(図示せず)を覆うホーンスイッチカバー53とを有する。
なお、図1では、右ハンドルの自動車1を例としているが、左ハンドルの自動車であっても左右が反対になるだけであるため、右ハンドルの自動車1の場合と同様のことが言える。また、自動車1は、運転者の操作を必要とせずに車両の運転を制御する自動運転車であってもよい。
次に、入力装置10の構成について、図2〜図7Bを参照しながら説明する。図2は、本実施の形態に係る入力装置10を透過して示す概略透過斜視図である。図2は、入力装置10の内部構造を示す。図3は、本実施の形態に係る入力装置10の分解斜視図である。図4は、図2のIV−IV線における、本実施の形態に係る入力装置10の断面模式図である。図5は、本実施の形態に係る入力装置10の機能的な構成の一例を示すブロック図である。なお、図2は、入力装置10の外観を形成するカバー11、本体部12及び入力部19を透明としたときの図であり、各構成要素を実線で図示している。また、図4は、入力部19がユーザからの操作を受け付けていない状態(以降において、初期状態とも記載する)における断面模式図を示す。
図2〜図5に示すように、入力装置10は、カバー11と、本体部12と、基板13と、荷重センサ13aと、押し部14と、フレーム15と、第2弾性体16と、ストッパ17と、板バネ18と、入力部19と、触力覚提示部20と、制御部21と(図5参照)、第3弾性体22(図4参照)とを備える。入力装置10は、ユーザが入力部19を操作すると、フレーム15及び入力部19などがZ軸プラス側からZ軸マイナス側に向けて移動する。Z軸プラス側からZ軸マイナス側に向かう方向を第1方向とする。また、入力装置10は、ユーザが入力部19の操作をやめると、第1弾性体14aによりフレーム15及び入力部19などがZ軸マイナス側からZ軸プラス側に向けて移動する。Z軸マイナス側からZ軸プラス側に向かう方向を第2方向とする。第1方向と第2方向とは、反対の方向である。なお、以下において、操作が押下である場合について説明する。
図2及び図4に示すように、基板13と、押し部14と、フレーム15の一部と、第2弾性体16と、板バネ18と、第3弾性体22とは、例えば、本体部12内の収容されている。言い換えると、入力装置10の外観としては、カバー11と、本体部12と、フレーム15の一部と、ストッパ17と、入力部19とが視認される。
図3に示すように、カバー11は、板状の部材であり、本体部12に取り付けられて本体部12の開口の一方を塞ぐ。カバー11の形状は、本体部12の開口の形状に応じて、適宜決定されるとよい。また、カバー11は、基板13を支持するための複数の突起を有する。また、カバー11は、例えば、樹脂材料により形成される。
本体部12は、枠状の部材であり、基板13、押し部14、フレーム15の一部、第2弾性体16、板バネ18、第3弾性体22などを収容する。本実施の形態では、本体部12は、フレーム15の一端を回動可能に支持する。本体部12は、例えば、開口12aを有し、当該開口12aにフレーム15の凸部15aが挿入されることで、フレーム15を回動可能に支持する。これにより、図4に示すように、本体部12は、フレーム15を回転軸Jで回動可能に支持する。
図3を再び参照して、本体部12の形状は四角枠形状である例について図示しているが、これに限定されず、例えば、円形状であってもよいし、その他の形状であってよい。また、本体部12は、例えば、樹脂材料により形成される。本体部12は、筐体の一例である。
なお、本体部12とカバー11とは、一体形成されていてもよい。つまり、本体部12は、有低枠状であってもよい。
基板13は、板状の部材であり、フレーム15の第1方向側に配置される。基板13は、例えば、カバー11とフレーム15との間であって、フレーム15と対向して配置される。基板13の入力部19側の面(以降において、上面とも記載する)には、荷重センサ13aが実装されている。
荷重センサ13aは、フレーム15の第1方向への移動に基づいて、入力部19に加わる荷重を検出する。本実施の形態では、荷重センサ13aは、例えば、入力部19に加わる荷重を検出できれば特に限定されないが、例えば、圧電センサである。荷重センサ13aは、例えば、圧電素子を有する。なお、荷重センサ13aは、例えば、入力部19に加わる荷重を第1弾性体14aの変位量として検出するストロークセンサであってもよい。ストロークセンサは、例えば、光学式センサ、電波センサ、音波センサ等により、第1弾性体14aの変位量をストローク量として検出する。ストロークセンサは、例えば、0.1mm程度の小さなストローク量を検出可能である。ストロークセンサは、例えば、0.1mm程度のストローク量を検出することで、ユーザが入力部19を押下したことを検出してもよい。
なお、荷重センサ13aは、接触式であってもよいし、非接触式であってもよい。
そして、荷重センサ13aは、ユーザが押下したことを検出すると、検出結果を制御部21に出力する(図5参照)。
なお、荷重センサ13aは、基板13の上面に実装されていることに限定されない。荷重センサ13aは、基板13とフレーム15との間であって、入力部19に加わる荷重を検出することができるように配置されていればよい。荷重センサ13aは、例えば、基板13とフレーム15との間であって、第1弾性体14aの変形量を検出可能に配置されていればよい。
押し部14は、フレーム15の移動に伴って移動し、荷重センサ13aを加圧する。押し部14は、フレーム15の基板13側の面(以降において、下面とも記載する)に配置される。押し部14は、第1弾性体14aと押し子14bとを有する。
第1弾性体14aは、基板13とフレーム15との間に配置される。本実施の形態では、第1弾性体14aは、平面視において、荷重センサ13aと重なるように配置される。つまり、第1弾性体14aは、少なくとも押し子14bとフレーム15との間に配置される。第1弾性体14aは、ユーザが入力部19を押下することで、下方向の応力を受けて圧縮する。また、第1弾性体14aは、ユーザが入力部19を押下することをやめると、圧縮されていた状態からもとの状態に戻ることで、フレーム15を押し上げる。第1弾性体14aは、もとの状態に戻るときに第2弾性体16に上方向の応力を加える。
また、第1弾性体14aは、さらに押し子14bを挟むような(図3の例では、Y軸のプラス側及びマイナス側から押し子14bを挟むような)形状を有していてもよい。第1弾性体14aは、例えば、X軸方向から見ると、押し子14bが配置される位置に凹部を有する形状であってもよい。第1弾性体14aは、例えば、シリコンゴム又はウレタン素材などにより形成される。
押し子14bは、荷重センサ13aと当接する部分であり、初期状態で、荷重センサ13aと当接している。押し子14bは、例えば、導電性材料により形成される。押し子14bは、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、鉄などの金属材料、又は、それらを含有する若しくはステンレスなどの合金材料を用いて形成されている。
フレーム15は、板状の部材であり、入力部19を保持し、ユーザの入力部19への押下により第1方向(下方向)に移動する。フレーム15は、板バネ18を介して入力部19を保持する。また、本実施の形態では、フレーム15は、当該フレーム15の一端(例えば、X軸マイナス側の端部)が本体部12に回動可能に保持されるので、図5に示すように回転軸Jで回動する。具体的には、フレーム15は、第1弾性体14aが圧縮することで第1方向に移動する。本実施の形態では、フレーム15は、第1弾性体14a及び第3弾性体22が圧縮することで第1方向に回動する。
なお、回動は、移動の一例である。フレーム15が回転軸Jで下方向に回動することは第1方向に移動することの一例であり、上方向に回動することは第2方向に移動することの一例である。また、フレーム15は、可動部の一例である。また、フレーム15は、例えば、樹脂材料により形成される。
図4に示すように、第2弾性体16は、フレーム15と規制部17aとが直接接触しないように、フレーム15と規制部17aとの間に配置される。本実施の形態では、第2弾性体16は、フレーム15の他端(例えば、X軸プラス側の端部)と規制部17aとの間に配置される。第2弾性体16は、第1弾性体14aに比べて低反発である。第2弾性体16は、例えば、初期状態で、第1弾性体14aにより上方向の応力を受けるので、圧縮している。第2弾性体16は、初期状態で、基板13とフレーム15とが平行となるような形状及び特性の少なくとも一方を有するとよい。
ここで、第2弾性体16について、さらに図6〜7Bを参照しながら説明する。なお、比較のために、第1弾性体14aについても説明する。図6は、本実施の形態に係る第1弾性体14aの特性を示す図である。図7Aは、本実施の形態に係る第2弾性体16をゆっくり押したときの特性を示す図である。図7Bは、本実施の形態に係る第2弾性体16を速く押したときの特性を示す図である。
図6に示すように、第1弾性体14aは、当該第1弾性体14aに対する印加力(荷重)と、そのときの変形量とが比例するような特性を有する。例えば、第1弾性体14aは、加重するときの印加力及び変形量(ひずみ)の変化の過程と、加重された状態から減重するときの印加力及び変形量の変化の過程とが一致する。第1弾性体14aは、弾性ヒステリシスが小さいとも言える。
図7A及び図7Bに示すように、第2弾性体16は、当該第2弾性体16に対する印加力(荷重)と、そのときの変形量(ひずみ)との関係が直線ではなくループするような特性を有する。つまり、第2弾性体16は、加重するときの印加力及び変形量の変化の過程と、加重された状態から減重するときの印加力及び変形量の変化の過程とが異なる。第2弾性体16は、第1弾性体14aに比べて弾性ヒステリシスが大きいとも言える。
また、第2弾性体16は、応力の加え方によって印加力と変形量との関係が異なる。具体的には、第2弾性体16は、ゆっくりと押さえると、印加力と変形量とはおおよそ比例するが、速く押さえると、ある程度の印加力までは印加力に対する変化量が小さくなる。つまり、第2弾性体16は、ある程度までの印加力を速い周期で加えた場合、形状が変化しにくい。なお、ゆっくり押さえるとは、例えば、人が入力部19を押下する程度の速さで押さえることを意味する。速く押さえるとは、例えば、自動車1の走行中に当該走行により入力装置10が受ける振動などの周期で押さえることを意味する。
第2弾性体16は、人が押さえるときは図7Aに示すように変形量が大きく、自動車1の走行中の振動などが加わるときは図7Bに示すように人が押さえるときに比べて変形量が小さくなるような特性を有する。
これにより、第2弾性体16は、例えば、ユーザが入力部19を押下してから手を離して当該押下をやめたとき、第1弾性体14aの弾性力などにより上方向の応力が加わるが、図7Aに示すように、そのような応力(印加力)に対しては比例して変形する。また、第2弾性体16は、例えば、自動車1が走行しているときの振動などのような速い周期の上方向の応力が加わると、図7Bに示すように、そのような応力(印加力)に対しては変形が小さい。つまり、第2弾性体16が低反発であることで、外部振動によってフレーム15が移動してしまうことを抑制することができる。よって、入力装置10は、例えば、道路環境が悪く自動車1が振動しながら走行している状態であっても、入力部19に対するユーザの押下を正確に検出することができる。
このように、本開示における低反発とは、図7A及び図7Bに示すように、印加力と変形量とがループを描くような特性、及び、加重を加える周波数が高いと変形量が小さくなるような特性を意味する。例えば、第2弾性体16は、第1弾性体14aに比べて、印加力と変形量とが大きなループを描くような特性、及び、加重を加える周波数が高いと変形量がより小さくなるような特性を有する。つまり、第2弾性体16は、第1弾生体14aより低反発である。
このような第2弾性体16は、例えば、図7A及び図7Bのような特性を有するスポンジ、いわゆる低反発スポンジにより形成されるが、これに限定されない。第2弾性体16は、粘弾性体であるとも言える。なお、低反発スポンジは、シリコンゴム又はウレタン素材などを発泡化させて形成される。
なお、第2弾性体16が第1弾性体14aより低反発とは、例えば、JIS K 6400−3による反発弾性率が第2弾性体16の方が低いことであってもよい。第2弾性体16の反発弾性率は、例えば15%程度以下であってもよい。
図3を再び参照して、ストッパ17は、フレーム15の第1方向と反対側の第2方向への移動を規制する。ストッパ17は、例えば、L字状であり、本体部12の凹部12bに固定される。ストッパ17は、フレーム15の第1方向と反対側の第2方向への移動を規制する規制部17aを有する。
図4に示すように、規制部17aは、例えば、フレーム15の他端と対向して配置される。規制部17aは、フレーム15の他端の第2方向への移動を規制するとも言える。なお、規制部17aは、フレーム15の第2方向への移動を規制することができれば、フレーム15の他端に配置されていることに限定されない。
ストッパ17は、例えば、樹脂材料により形成される。また、ストッパ17は、本体部12と一体形成されていてもよい。
板バネ18は、フレーム15が入力部19を支持するためにフレーム15と入力部19との間に設けられる弾性体である。板バネ18は、例えば、触力覚提示部20による入力部19の振動が遮られない程度の弾性力を有する。
入力部19は、ユーザが操作を入力するユーザインターフェースである。ユーザは、入力部19に対して操作をすることで、自動車1に搭載されている車両機器を制御することができる。
図5に示すように、入力部19は、表示パネル19aと、タッチパッド19bと静電IC(Integrated Circuit)19cとを有する。
表示パネル19aは、制御対象の車載機器に関する情報などを制御部21の制御により表示する。表示パネル19aは、透明ディスプレイ装置により実現され、画像、文字情報などを表示する。表示パネル19aは、例えば、有機EL(Electro−Luminescence)パネルを用いる透明ディスプレイ装置であるが、これに限定されない。なお、入力部19は、表示パネル19aを有していなくてもよい。入力装置10は、例えば、表示部30に表示された車載機器に対する制御を受け付けてもよい。
タッチパッド19bは、ユーザによるタッチを受け付ける受付部である。タッチパッド19bは、例えば静電容量式のタッチパッドであり、静電IC19cに接続されている。タッチパッド19bは、導電膜を有している。
なお、タッチパッド19bは、ユーザによる複数のタッチ、つまり、マルチタッチを受け付けるセンサであってもよい。つまり、タッチパッド19bは、1本指によるタッチ位置の他にも、同じタイミングにおいて、2本指による2箇所のタッチ位置、3本指による3箇所のタッチ位置を受け付ける構成であってもよい。
なお、タッチパッド19bは、上述した静電容量式の受付部に限らず、例えば、ユーザの指に光を照射して指の接触位置を検出する光学式の受付部であってもよい。これによれば、光を照射したときの指からの反射光または指の影により、簡便に指の接触位置を検出することができる。
また、タッチパッド19bは、タッチパッド19b上に設けられた抵抗膜を用いて接触位置を検出する抵抗膜式であってもよい。これによれば、指が接触したことによるタッチパッド19bの抵抗膜の抵抗値の変化により、簡便に指の接触位置を検出することができる。
また、タッチパッド19bは、これらに限らず、超音波式、電磁誘導式などその他の方式を用いたものであってもよい。また、非接触のタッチパッド19bとして、超音波式や光学式(例えば、カメラなど)のものを用いてもよい。
なお、タッチパッド19bには、車載機器の制御に用いられる所定のパターン(アイコン)が印刷等により形成されていてもよい。所定のパターンは、例えば、前に表示していた表示内容に戻すための戻るスイッチ、メニューを表示するためのメニュースイッチなどを含む。
なお、表示パネル19aとタッチパッド19bとでタッチパネル19dが構成される。入力部19は、ユーザによる入力部19に対する操作の操作位置を検出するタッチパネル19dを有していてもよい。
静電IC19cは、タッチパッド19bの検出領域における位置であって、ユーザの身体の一部(例えば指)によりタッチされた位置を検出する。静電IC19cは、ユーザがタッチパッド19b上の導電膜に接触したときの静電容量の変化により、ユーザの指が接触した接触した位置を検出するセンサである。これによれば、ユーザの指と導電膜との間の静電容量の変化により、精度よく指の接触位置を検出することができる。また、ユーザの指と導電膜との間の静電容量の変化が検出できるのであれば、非接触でも指の位置を検出することができる。
静電IC19cは、タッチされた位置を示す位置情報を制御部21に出力する。なお、静電IC19cは、例えば、ユーザがタッチする面と反対側の面に配置される。
触力覚提示部20は、ユーザの触力覚に刺激を与える。触力覚提示部20は、触力覚発生素子20aと、マイコン20bとを有する。
触力覚発生素子20aは、ユーザの入力に応じて、ユーザに与える触力覚の発生源となる素子である。触力覚発生素子20aは、マイコン20bから入力された振動波形に基づいて、ユーザに触力覚を提示する。本実施の形態では、触力覚発生素子20aは、触力覚振動を提示する。例えば、触力覚提示部20は、加振機構を有するとも言える。ここで、触力覚振動とは、触力覚提示部20が触力覚を提示するための振動のことである。なお、以降において、触力覚振動を単に振動とも記載する。
触力覚発生素子20aは、タッチパッド19bに接触したユーザに振動により直接触力覚を与える振動子であってもよいし、非接触で触力覚を与える素子であってもよい。また、触力覚発生素子20aは、振動に限らず、ユーザに他の力覚又は摩擦感などの触力覚を与える素子であってもよいし、電流刺激など感覚神経に触力覚を与える素子であってもよい。本実施の形態では、触力覚発生素子20aは、振動を発生させる振動子であり、振動発生部の一例である。
例えば、振動子は、圧電体で構成された圧電素子であってもよいし、モータ、ソレノイド、ボイスコイルなど、電磁的に動作する構成であってもよい。また、振動子は、リニアレゾナントアクチュエータ、人工筋肉、形状記憶アクチュエータなどであってもよい。
また、非接触で触力覚を与える素子は、超音波または空気流を発生する素子などであってもよい。感覚神経に触力覚を与える素子は、静電方式の摩擦感を発生する素子などであってもよい。
触力覚発生素子20aは、入力部19のフレーム15側の面(以降において、下面とも記載する)に配置される。具体的には、触力覚発生素子20aは、タッチパッド19bの下面に配置される。なお、タッチパッド19bと触力覚発生素子20aとの間には、導電板が設けられていてもよい。タッチパッド19bと触力覚発生素子20aとの間に導電板を設けることにより、タッチパッド19bは、触力覚発生素子20aから受ける電界によるノイズを低減することができる。なお、図2〜図4では、導電板の図示を省略している。
マイコン20bは、制御部21からの制御情報に基づいて、触力覚発生素子20aを振動させるための振動波形を生成し、触力覚発生素子20aに出力する。
制御部21は、入力装置10の各構成要素を制御する制御装置である。制御部21は、例えば、荷重センサ13a、入力部19及び触力覚提示部20のそれぞれと電気的に接続される。制御部21は、入力部19から位置情報を取得し、荷重センサ13aから検出結果を取得する。そして、制御部21は、取得した位置情報及び検出結果に基づいて、ユーザに触力覚を与えるための制御情報を生成し、生成した制御情報をマイコン20bに出力する。制御部21は、例えば、位置情報を取得し、かつ、所定以上の荷重で入力部19が押下されたことを示す検出結果を取得した場合に、制御情報を出力する。言い換えると、制御部21は、例えば、位置情報のみ又は検出結果のみを取得した場合も、制御情報を出力しない。これにより、不意に入力部19に接触した場合に、車載機器が誤動作することを抑制することができる。
また、制御部21は、位置情報及び制御情報に応じて、表示部30を制御してもよい。具体的には、制御部21は、操作画面を含む表示画面を、車載機器の表示部30に表示させる。また、制御部21は、メニューを表示させることを示す位置情報が入力部19により入力されると、メニューを表示部30の操作画面に表示させる。なお、制御部21は、表示部30に表示される画面を表示パネル19aに表示させてもよい。
制御部21は、例えば、所定のプログラムを実行するプロセッサと、当該所定のプログラムを記憶しているメモリとにより実現されてもよいし、専用回路により実現されてもよい。制御部21は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)により実現されてもよい。
図4を再び参照して、第3弾性体22は、断面視において、基板13とフレーム15との間であって、第1弾性体14aとは異なる位置に配置される。第3弾性体22は、平面視において、荷重センサ13aと重ならない位置に配置されるとも言える。第3弾性体22は、例えば第1弾生体14aより厚み(Z軸方向の長さ)が厚い。第3弾性体22は、例えば、初期状態で、基板13及びフレーム15の両方と当接する。第3弾性体22は、第1弾性体14aと同等の材質であってもよい。また、第3弾性体22は、第1弾性体14aと一体形成されていてもよい。
以上のように、本実施の形態に係る入力装置10は、ユーザが操作を入力する入力部19と、入力部19を保持し、ユーザの操作により第1方向(例えば、下方向)に移動するフレーム15(可動部の一例)と、フレーム15の第1方向側に配置される基板13と、フレーム15と基板13との間に配置される第1弾性体14aと、フレーム15の第1方向への移動に基づいて、入力部19に加わる荷重を検出する荷重センサ13aと、フレーム15の第1方向と反対側の第2方向への移動を規制する規制部17aと、規制部17aとフレーム15との間に配置される第2弾性体16とを備える。そして、第2弾性体16は、第1弾性体14aに比べ低反発である。
これにより、第2弾性体16は、初期状態で、第1弾性体14aの弾性力により上方向に応力を受けて圧縮する。このため、フレーム15は、下方向に不要な荷重を加えないので、非操作時に荷重センサ13aに加わるプリロードが安定する。よって、入力装置10は、非操作時の荷重センサ13aの出力バラツキが抑制され、その結果、荷重センサ13aの検出可能な圧力範囲のバラツキを抑制することができるので、小ストローク化を実現することができる。
例えば、フレーム15が直接規制部17aと当接する場合、フレーム15の厚みの寸法誤差などにより、プリロードにバラツキが発生する。そのため、フレーム15と規制部17aとの間に第1弾性体14aより低反発である第2弾性体16を配置することで、寸法誤差を第2弾性体16が吸収することができるので、プリロードが安定する。
例えば、フレーム15における厚みが公差内の最大値である場合及び最小値である場合を例に説明すると、第2弾性体16は、厚みが最大値である場合は厚みが最小値である場合に比べて大きく圧縮される。これにより、初期状態で、荷重センサ13aに加わる荷重は、フレーム15の厚みの寸法誤差によらず、入力装置10ごとで等しくなる。よって、プリロードが安定する。
なお、例えば、従来のようなメカ式の押圧スイッチは、最大ストローク量が1〜2mm程度あり、バラツキ抑制のためにプリロードを数mm(例えば、2mm)かける構成となるので、小ストローク化が困難である。
また、さらに入力装置10の各構成要素に寸法誤差があっても、低反発の第2弾性体16が圧縮の程度の違いにより寸法誤差を吸収するので、量産における寸法管理が容易になる。これにより、入力装置10の生産性が向上する。
また、非操作時に荷重センサ13aに加わるプリロードがばらついていると、非操作時の荷重センサ13aの出力初期値がばらつくので、小ストロークでの操作がなされたことを判定する荷重センサ13aの出力閾値もばらついてしまう。その結果、個々の入力装置毎に出力閾値を設定するなどにより、押圧操作判定のロジックが複雑になってしまう。これに対し、本実施の形態の入力装置10では、低反発の第2弾性体16により、プリロードが安定するので、非操作時の荷重センサ13aの出力初期値のバラツキが小さくなる。その結果、小ストロークでの操作がなされたことを判定する荷重センサ13aの出力閾値も安定する。そのため、個々の出力閾値を設定する必要がなくなり、入力装置10の生産性が向上する。
[2.入力装置の動作]
次に、入力装置10の動作について、図8を参照しながら説明する。図8は、本実施の形態に係る入力装置10の動作の一例を示すフローチャートである。
図8に示すように、静電IC19cは、ユーザの指の接触位置を検出したか否かを判定する(S11)。ユーザが、入力部19のタッチパッド19bを指で操作した場合、タッチパッド19bに配置された静電IC19cは、指が接触したことによるタッチパッド19bの静電容量の変化から、タッチパッド19bにおいて指が接触した位置を検出する。これにより、ユーザがタッチパッド19bに接触した指の接触位置(例えば、タッチ位置)が検出される。検出された指の接触位置の情報(位置情報の一例)は、静電IC19cから制御部21へ出力される。指の接触位置の検出は、例えば、定期的に行われる。
静電IC19cがユーザの指の接触位置を検出すると(S11でYes)、荷重センサ13aは、所定以上の荷重を検出したか否かを判定する(S12)。本実施の形態では、入力装置10は、第1弾性体14aに比べ低反発である第2弾性体16を備えることで、プリロードが安定するので、荷重センサ13aの検出可能な圧力範囲のバラツキを抑制することができる。そのため、荷重センサ13aは、ステップS12において、所定以上の荷重を検出したか否かの判定を小ストローク量で、かつ、正確に行うことができる。
荷重センサ13aがストロークセンサである場合、0.1mmのストロークを検出することで、所定以上の荷重を検出したか否かを判定する。所定以上の荷重を検出したことを示す情報(検出結果の一例)は、荷重センサ13aから制御部21へ出力される。指の荷重の検出は、定期的に行われる。
荷重センサ13aが所定以上の荷重を検出すると(S12でYes)、制御部21は、触力覚発生素子20aを動作させる(S13)。制御部21は、例えば、触力覚発生素子20aを振動させるための制御情報を生成し、触力覚提示部20に出力する。制御部21は、例えば、位置情報又は検出結果の少なくとも1つに基づいて、触力覚の態様を変化させてもよい。制御部21は、例えば、位置情報又は検出結果の少なくとも1つに基づいて、振動の周波数、大きさ、パターンの少なくとも1つを変化させてもよい。
そして、マイコン20bは、制御情報を取得すると、当該制御情報に基づいて振動波形を生成し、触力覚発生素子20aにユーザに与える触力覚を発生させる。本実施の形態では、マイコン20bは、制御情報に基づいて触力覚発生素子20aを振動させる。
なお、図8に示したフローチャートは、一例であり、入力装置10は、機能構成の欄で説明した処理を行えばよく、必ずしも図8のような順番で各ステップを行わなくてもよいし、全てのステップを必ずしも行わなくてもよい。例えば、ステップS11とステップS12とは順序が入れ替えて行われてもよいし、並行して行われてもよい。例えば、ステップS11及びステップS12は、同期して行われてもよい。
また、上記実施の形態において、制御部21は、触力覚提示部20の触力覚発生素子20aが触力覚を発生して提示している間、荷重センサ13aの出力を無効としてもよい。さらに、制御部21は、触力覚提示部20の触力覚発生素子20aが触力覚を提示し終わってから所定期間が経過後に荷重センサ13aの出力を有効としてもよい。この場合の制御部21の動作について、図9を参照しながら説明する。図9は、本実施の形態に係る触力覚提示部20の動作に伴う荷重センサ13a及び入力部19の出力の有効/無効状態を示す経時特性図である。具体的には、図9の(a)は、本実施の形態に係る触力覚提示部20の触力覚提示期間を示しており、図9の(b)は荷重センサ13aの出力の有効/無効状態を示す経時特性図であり、図9の(c)は入力部19の出力の有効/無効状態を示す経時特性図である。
なお、図9に示す時刻t1は、触力覚提示部20の触力覚発生素子20aが触力覚の発生を開始した時刻であり、時刻t2は、触力覚提示部20の触力覚発生素子20aが触力覚の発生を停止した時刻である。時刻t1〜t2までの期間は、触力覚提示部20の触力覚発生素子20aが触力覚を発生して提示している期間であり、触力覚提示期間とも記載する。また、時刻t3は、荷重センサ13a及び入力部19の出力が無効状態から有効状態に切り替わる時刻である。
制御部21は、図9の(a)に示す触力覚提示部20の動作の経時特性図にあるように、触力覚提示部20の触力覚発生素子20aが動作している触力覚提示期間において、図9の(b)に示す荷重センサ13aの出力の有効/無効状態の経時特性図にあるように、荷重センサ13aの出力を無効とする。時刻t1では、触力覚提示部20が停止状態から動作状態に切り替わり、かつ、荷重センサ13aの出力が有効状態から無効状態に切り替わる。制御部21は、例えば、触力覚提示部20が停止状態から動作状態に切り替わるときに、荷重センサ13aの出力が有効状態から無効状態に切り替わるように制御する。
また、具体的には、荷重センサ13aの出力が無効状態のとき、制御部21は荷重センサ13aからの出力を無視する。荷重センサ13aからの出力を無視するとは、例えば、触力覚提示期間において、荷重センサ13aの検出結果(例えば、ユーザが入力部19を押下したことを示す検出結果)を取得しても、制御部21が当該検出結果に応じた処理を行わないことである。
次に、制御部21は、時刻t2において、触力覚提示部20の触力覚発生素子20aが停止してから所定期間が経過後に荷重センサ13aの出力を有効にする。制御部21は、時刻t2から所定期間経過した時刻t3に荷重センサ13aの出力を有効にする。言い換えると、制御部21は、触力覚提示期間及び当該触力覚提示期間の後の所定期間にわたって、例えば時刻t1〜t3にわたって荷重センサ13aの出力を無効とするとも言える。
時刻t3において、荷重センサ13aの出力が有効状態となると、制御部21は荷重センサ13aからの出力を取り込む。例えば、制御部21は、荷重センサ13aの検出結果を取得すると、当該検出結果に応じた処理を行う。
これにより、制御部21は、触力覚提示部20の触力覚発生素子20aが動作している間、つまり、触力覚発生素子20aが振動している間は、荷重センサ13aの出力に基づく振動の制御(例えば、図8に示す動作)を行わない。その結果、振動に伴う指の予期せぬ動き(例えば、意図しない動き)に基づく荷重センサ13aへの入力(例えばチャタリング)が抑制され、誤操作を低減することができる。
なお、制御部21が荷重センサ13aを無効状態にする構成は、荷重センサ13aからの出力を無視する構成に限定されるものではなく、例えば制御部21が荷重センサ13aへの電力供給を断つことで、荷重センサ13aからの検出結果が出力されないようにしてもよい。
また、図9の(b)では、触力覚提示部20の触力覚発生素子20aが停止してから直ちに荷重センサ13aの出力を有効な状態に戻すのではなく、所定期間(待機期間)が経過後に荷重センサ13aの出力を有効な状態としている。所定期間としては、例えば0.5秒であるがこれに限定されず、触力覚提示部20の振動条件などにより決定される期間であって、チャタリングを起こす可能性がある期間に基づいて、適宜設定されるとよい。なお、振動条件は、振動強度、振動波形及び振動期間の少なくとも1つを含む。
これにより、触力覚が停止してから所定期間(例えば、0.5秒間)は、制御部21が荷重センサ13aの出力を無視するので、触力覚が止まっているにもかかわらず、例えば指の慣性、それまでの触力覚提示部20の振動などに起因した指の不用意な動き(例えばチャタリング)などに基づく荷重センサ13aへの入力による誤操作を抑制することができる。
なお、上記では、所定期間が設定される例について説明したが、所定期間は、設定されなくてもよい。例えば、触力覚提示部20の振動を停止したときに、指の不用意な動き(例えばチャタリング)が発生しにくいような振動条件などであれば、所定期間は設定されなくてもよい。この場合、制御部21は、時刻t2に荷重センサ13aの出力を有効にする。例えば、制御部21は、触力覚提示部20が動作状態から停止状態に切り替わるときに、荷重センサ13aの出力が無効状態から有効状態に切り替わるように制御してもよい。つまり、制御部21は、少なくとも触力覚提示期間において、荷重センサ13aの出力を無効とするように制御すればよい。
なお、制御部21は、触力覚発生素子20aが動作している間、荷重センサ13aの出力を無効としているが、それに加え、図9の(c)に示すように、入力部19からの位置情報も無効にしてもよい。位置情報を無効にするとは、制御部21が静電IC19cからの出力(位置情報)を無視することであり、例えば、触力覚提示期間において、静電IC19cの検出結果(例えば、ユーザが入力部19を押下した位置を示す位置情報)を取得しても、制御部21が当該検出結果に応じた処理を行わないことである。
この場合、触力覚発生素子20aの振動に基づく指の不用意な動きに起因した意図しない位置情報を取り込んでしまう可能性を低減することができる。位置情報を無効とする期間は、荷重センサ13aの出力を無効とする期間と同じ期間であってもよい。例えば、荷重センサ13aの出力が時刻t1〜t3にわたって無効である場合、位置情報も時刻t1〜t3にわたって無効であってもよい。つまり、荷重センサ13a及び入力部19の有効及び無効の切り替えは、同期して行われてもよい。具体的には、制御部21は、例えば、荷重センサ13aの出力を有効から無効に切り替えるタイミングで、入力部19の出力を有効から無効に切り替える。また、制御部21は、例えば、荷重センサ13aの出力を無効から有効に切り替えるタイミングで、入力部19の出力を無効から有効に切り替える。
なお、制御部21が静電IC19cを無効状態にする構成は、静電IC19cからの出力を無視する構成に限定されるものではなく、例えば制御部21が静電IC19cの電力供給を断つことで、静電IC19cからの検出結果が出力されないようにしてもよい。
なお、図9では、制御部21は、触力覚提示部20の動作に伴って、荷重センサ13a及び入力部19それぞれの有効及び無効を切り替える例について説明したが、荷重センサ13a及び入力部19の少なくとも一方の有効及び無効を切り替えてもよい。
なお、図9では、所定期間が触力覚提示期間より短い例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば振動条件に基づいて、所定期間が触力覚提示期間より長く、短く、あるいは同じになるように設定されてもよい。
(実施の形態の変形例1)
以下、本変形例に係る入力装置100について、図10を参照しながら説明する。図10は、図2のIV−IV線に対応する、本変形例に係る入力装置100の断面模式図である。本変形例に係る入力装置100は、主に、フレーム115がZ軸方向(上下方向)に移動するように構成されている点において、実施の形態に係る入力装置10と相違する。以下、本変形例に係る入力装置100について、実施の形態に係る入力装置10との相違点を中心に説明する。また、本変形例において、実施の形態に係る入力装置10と同一または類似の構成については、入力装置10と同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。なお、図10は、入力装置200の初期状態における断面模式図を示す。
図10に示すように、本変形例に係る入力装置100は、カバー11と、本体部112と、基板13と、荷重センサ13aと、押し部14と、フレーム115と、第2弾性体116と、ストッパ117と、板バネ18と、入力部19と、触力覚提示部20と、第3弾性体122とを備える。なお、入力装置100は、さらに制御部などの構成を有するが、図示を省略している。
入力装置100は、ユーザが入力部19を押下すると、フレーム115及び入力部19などがZ軸プラス側からZ軸マイナス側に移動する。Z軸プラス側からZ軸マイナス側への方向を第1方向とする。また、入力装置100は、ユーザが入力部19の押下をやめると、第1弾性体14aによりフレーム115及び入力部19などがZ軸マイナス側からZ軸プラス側に移動する。つまり、フレーム115及び入力部19などがユーザにより入力部19が押下される前の位置に戻る。Z軸マイナス側からZ軸プラス側への方向を第2方向とする。第1方向と第2方向とは、反対の方向である。なお、本変形例では、第1方向及び第2方向は、Z軸と平行な方向である。
本体部112は、枠状の部材であり、複数のストッパ117を支持するように構成されている。具体的には、本体部112は、複数のストッパ117を支持するための複数の凹部112bを有する。本体部112は、例えば、一対のストッパ117が対向して配置されるような複数の凹部112bを有する。また、本体部112には、実施の形態で説明したような開口(例えば、図3に示す開口12a)は形成されていない。本体部112は、例えば、樹脂材料により形成される。
フレーム115は、板状の部材であり、入力部19を保持し、ユーザの入力部19への操作により第1方向に移動する。本変形例では、フレーム115は、ユーザの入力部19への操作によりZ軸マイナス方向(第1方向の一例)に押し下げられる。また、フレーム115には、実施の形態で説明したような凸部(例えば、図3に示す凸部15a)は形成されていない。なお、フレーム115は、例えば、XY軸面内方向への動きを規制し、主にZ軸方向に移動できるように構成するために、図示しないガイドリブ構成を備える。つまり、例えばフレーム115の周囲4か所にリブを設け、それらのリブと嵌合するように、本体部112にガイド溝を設ける。なお、ガイドリブが設けられる領域を、図10の実線両矢印で示す。
フレーム115は、本体部112に回転可能に支持されていないので、入力部19が押下されると、第1弾性体14aが圧縮することでその全体が押下された方向に移動する。本変形例では、第1弾性体14a及び第3弾性体122が圧縮することでその全体が押下された方向に移動する。本変形例では、フレーム115は、上下方向(Z軸方向)に移動する。フレーム115が下方向に押し下げられることは第1方向に移動することの一例であり、フレーム115が上方向に押し上げられることは第2方向に移動することの一例である。また、フレーム115は、可動部の一例である。また、フレーム115は、例えば、樹脂材料により形成される。
第2弾性体116は、フレーム115と規制部117aとが直接接触しないように、フレーム115とストッパ117の規制部117aとの間に配置される。本変形例では、第2弾性体116は、フレーム115の両端(例えば、X軸プラス側の端部とY軸プラス側の端部)と規制部117aとの間に、それぞれ配置される。第2弾性体116は、第1弾性体14a体に比べて低反発である。第2弾性体116は、例えば、初期状態で、基板13とフレーム115とが平行となるような形状及び特性の少なくとも一方を有するとよい。また、第2弾性体116は、例えば、低反発スポンジにより形成される。
第2弾性体116がフレーム115の両端に設けられることで、当該フレーム115を基板13と平行に維持しやすくなる。例えば、フレーム115の一端が厚く、かつ、フレーム115の他端が薄く形成されている場合であっても、当該一端に配置された第2弾性体116が大きく圧縮し、かつ、当該他端に配置された第2弾性体116は小さく圧縮する。これにより、フレーム115の寸法誤差が発生しても、基板13とフレーム115との間の距離を一定に保つことができる。つまり、初期状態で、寸法誤差により荷重センサ13aに加わる圧力がバラツクことを抑制することができる。
ストッパ117は、フレーム115の第1方向と反対側の第2方向への移動を規制する。ストッパ117は、例えば、L字状であり、本体部12の凹部12bに固定される。本変形例では、ストッパ117は、フレーム115の両端において、第2方向への移動を規制する。つまり、入力装置100は、複数のストッパ117を備える。
ストッパ117は、フレーム115の第1方向と反対側の第2方向への移動を規制する規制部117aを有する。規制部117aは、例えば、フレーム115の一端及び他端の各々に、フレーム115の一端及び他端と対向して配置される。規制部117aは、フレーム115の一端及び他端の第2方向への移動を規制するとも言える。なお、規制部117aは、フレーム115の第2方向への移動を規制することができれば、フレーム115の両端に配置されていることに限定されない。また、フレーム115は、例えば、樹脂材料により形成される。
第3弾性体122は、断面視において、基板13とフレーム115との間であって、第1弾性体14aを両側から挟むように複数配置される。第3弾性体122は、例えば、初期状態で、基板13及びフレーム115の両方と当接する。第3弾性体122は、第1弾性体14aと同等の材質であってもよい。また、第3弾性体122は、第1弾性体14aと一体形成されていてもよい。
以上のように、本変形例に係る入力装置100は、フレーム115(可動部の一例)がユーザの押下により第1方向(下方向)に押し下げられるように構成される。そして、第2弾性体116は、フレーム115の一端及び他端の各々と規制部117aとの間に配置される。
これにより、入力装置10がユーザの入力部19への押下に対してフレーム115の全体が押し込まれる構成を有する場合であっても、初期状態においてフレーム115が下方向に不要な荷重を加えないので、プリロードが安定する。よって、入力装置100は、荷重センサ13aの検出可能な圧力範囲のバラツキを抑制することができるので、小ストローク化を実現することができる。
また、さらに入力装置100の各構成要素に寸法誤差があっても、低反発の複数の第2弾性体116が誤差を吸収するので、量産における寸法管理が容易になる。これにより、入力装置100の生産性が向上する。
(実施の形態の変形例2)
以下、本変形例に係る入力装置200ついて、図11を参照しながら説明する。図11は、本変形例に係る入力装置200の断面模式図である。本変形例に係る入力装置200は、主に、メカ式の押圧スイッチである点において、実施の形態に係る入力装置10と相違する。なお、図11は、入力装置200の初期状態における断面模式図を示す。
図11に示すように、本変形例に係る入力装置200は、基板213と、荷重センサ13aと、押し部14と、フレーム215と、第2弾性体216と、ストッパ217と、入力部219と、触力覚提示部20と、第3弾性体222とを備える。なお、入力装置200は、さらに制御部などの構成を有するが、図示を省略している。
入力装置200は、ユーザが入力部19を操作(押下)すると、フレーム215及び入力部219などがZ軸プラス側からZ軸マイナス側に移動する。Z軸プラス側からZ軸マイナス側への方向を第1方向とする。また、入力装置200は、ユーザが入力部219の操作(押下)をやめると、第1弾性体14aによりフレーム215及び入力部219などがZ軸マイナス側からZ軸プラス側に移動する。Z軸マイナス側からZ軸プラス側に向かう方向を第2方向とする。第1方向と第2方向とは、反対の方向である。なお、本変形例では、第1方向及び第2方向は、Z軸と平行な方向である。
基板213は、板状の部材であり、フレーム215の第1方向側に配置される。基板213の入力部19側の面(以降において、上面とも記載する)には、荷重センサ13aが実装されている。
フレーム215は、柱状の部材であり、入力部219を保持し、ユーザの入力部219への操作により第1方向に移動する。本変形例では、フレーム215は、ユーザの入力部219への操作によりZ軸マイナス方向(第1方向の一例)に押し下げられる。また、フレーム215は、ユーザが入力部219への操作をやめると、第1弾性体14aによりZ軸マイナス方向(第1方向の一例)に押し上げられる。
フレーム215は、上下方向に(Z軸方向)に移動する。フレーム215は、第1弾性体14aが圧縮することでその全体が押下された方向に移動する。本変形例では、フレーム215は、第1弾性体14a及び第3弾性体122が圧縮することでその全体が押下された方向に移動する。フレーム215が下方向に押し下げられることは第1方向に移動することの一例であり、フレーム215が上方向に押し上げられることは第2方向に移動することの一例である。また、フレーム215は、可動部の一例である。
本変形例では、フレーム215は、3つ設けられる。中央のフレーム215は、ユーザの入力部219の押下により押し下げられて、荷重センサ13aに荷重を加えるために設けられる。両側のフレーム215(紙面において、右側及び左側のフレーム215)は、例えば、中央のフレーム215の第2方向への移動を規制するために設けられる。両側のフレーム215には、凹部215aが設けられる。凹部215aには、第2弾性体216及び規制部217aの少なくとも一部が位置する。なお、フレーム215の数は特に限定されず、1つ設けられてもよいし、4つ以上設けられてもよい。
フレーム215は、入力部219と一体形成されていてもよいし、入力部219とは別体として形成されてもよい。また、フレーム215は、例えば、樹脂材料により形成される。
第2弾性体216は、フレーム215と規制部217aとが直接接触しないように、フレーム215とストッパ217の規制部217aとの間に配置される。本変形例では、第2弾性体216は、少なくとも一部がフレーム215に形成された凹部215a内に配置される。第2弾性体216は、凹部215aの下面215bと規制部217aとの間に配置される。第2弾性体216は、第1弾性体14a体に比べて低反発である。第2弾性体216は、例えば、初期状態で、基板213と入力部219とが平行となるような形状及び特性の少なくとも一方を有するとよい。また、第2弾性体216は、例えば、低反発スポンジにより形成される。
第2弾性体216が右側(例えば、一方の端側)のフレーム215と規制部217aとの間に配置されることは、例えば、第2弾性体216がフレーム215の一端と規制部217aとの間に配置されることの一例である。また、第2弾性体216が左側(例えば、他方の端側)のフレーム215と規制部217aとの間に配置されることは、例えば、第2弾性体216がフレーム215の他端と規制部217aとの間に配置されることの一例である。
第2弾性体216が2以上(例えば、4つなど)設けられることで、例えば、入力部219を基板213と平行に維持しやすくなる。例えば、両側のフレーム215の一方のフレーム215の高さ(フレーム215が延在する方向の長さ)が他方のフレーム215の高さより高い場合、一方のフレーム215に配置された第2弾性体216が大きく圧縮し、他方のフレーム215に配置された第2弾性体216が小さく圧縮する。これにより、フレーム215に寸法誤差が発生していても、入力部219を基板213と平行に保つことができる。つまり、入力装置200は、初期状態で、寸法誤差により荷重センサ13aに加わる圧力がバラツクことを抑制することができる。
ストッパ217は、フレーム215の第1方向と反対側の第2方向への移動を規制する。ストッパ217は、例えば、L字状のリブであり、基板213から入力部219側に向けて突出して設けられる。本変形例では、ストッパ217は、両側のフレーム215において、第2方向への移動を規制する。つまり、入力装置200は、複数のストッパ217を備える。また、ストッパ117は、例えば、樹脂材料により形成される。
ストッパ217は、フレーム215の第1方向と反対側の第2方向への移動を規制する規制部217aを有する。規制部217aは、少なくとも一部がフレーム215の凹部215a内に配置される。なお、規制部217aは、フレーム215の第2方向への移動を規制することができれば、両側のフレーム215に配置されていることに限定されない。
入力部219は、ユーザが操作を行うユーザインターフェースである。ユーザは、入力部219に対して操作をすることで、自動車1に搭載されている車両機器を制御することができる。入力部219は、例えば、板状の部材である。入力部219は、例えば、樹脂材料により形成される。
第3弾性体222は、断面視において、基板213とフレーム215との間であって、第1弾性体14aを両側から挟むように複数配置される。第3弾性体222は、例えば、初期状態で、基板213及びフレーム215の両方と当接する。なお、入力装置200は、フレーム215が上下方向に移動可能に構成されていれば、第3弾性体222を備えていなくてもよい。また、第3弾性体122は、第1弾性体14aと同等の材質であってもよい。また、第3弾性体222は、第1弾性体14aと一体形成されていてもよい。
以上のように、本変形例に係る入力装置200は、フレーム215(可動部の一例)がユーザの操作により第1方向(下方向)に押し下げられるように構成される。そして、第2弾性体216は、フレーム215の凹部215aの下面215bと規制部217aとの間に配置される。
このような構成の入力装置200においても、フレーム215が下方向に不要な荷重を加えないので、プリロードが安定する。よって、入力装置200は、メカ式の押圧スイッチにおいても、荷重センサ13aの検出可能な圧力範囲のバラツキを抑制することができるので、小ストローク化を実現することができる。
また、さらに入力装置200の各構成要素に寸法誤差があっても、低反発の複数の第2弾性体216が誤差を吸収するので、量産における寸法管理が容易になる。これにより、入力装置200の生産性が向上する。
(その他の実施の形態)
以上、一つまたは複数の態様に係る入力装置について、実施の形態等に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態等に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態等に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示に含まれてもよい。
例えば、上記実施の形態に係る入力装置において、制御部は、触力覚提示部から提示される触力覚振動の大きさを制御するものであってもよいし、触力覚振動の周波数、パターン、触力覚の種類などを制御するものであってもよい。また、制御部は、触力覚振動を発生させない制御を行ってもよい。
また、上記実施の形態等では、入力装置は、車両の車室内においてシフトレバーの後方に配置されているとしたが、これに限らず、入力装置は、当該ユーザの手が届く範囲の位置に配置されていればよい。例えば、入力装置は、センターコンソール又はインパネに配置されていてもよい。
また、上記実施の形態では、入力装置を例えば、車載機器の操作入力に用いたが、当該入力装置は、車載機器に限らず、ユーザが他の動作を行いながら操作を行う他の機器の操作入力に用いられてもよい。