JP7352721B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力装置に関するものである。

近年、タッチパッドのように、操作者が操作面に触れることにより、情報入力をすることのできる入力装置が普及している。このような入力装置では、入力装置であるタッチパッドの表面を操作者の指が触れた状態で動かすことにより情報入力するタッチ操作と、タッチパッドを押すことにより、タッチパッドの内部に設けられたスイッチをオンにすることにより情報入力するプッシュ操作が可能である。

特開２０１５－２３０６２０号公報 特開２０１６－９５７１８号公報 特開２０１６－１１４９８０号公報

しかしながら、上記のようなタッチパッドでは、タッチ操作もプッシュ操作も、タッチパッドの表面に、操作者の指が触れた状態で操作がなされるため、操作者は、タッチ操作をしているのかプッシュ操作をしているのかを認識することができず、タッチ操作をしている間に、誤ってプッシュ操作をしてしまう場合がある。

このため、入力装置に指が触れている操作者が、タッチ操作をしている状態で、誤ってプッシュ操作をしてしまうことを防ぐことのできる入力装置が求められている。

本実施の形態の一観点によれば、静電センサを備え、タッチ操作とプッシュ操作が可能な操作パネルと、操作者に対し操作感触を発生するプッシュスイッチと、前記操作パネルと前記プッシュスイッチとの間に設けられた伝達部材と、前記伝達部材を支持する第１の弾性部と、振動を発生するアクチュエータと、を有し、前記タッチ操作とは、操作者の指が、前記操作パネルの表面に触れて動かす操作であり、前記タッチ操作の際に前記静電センサにて前記指の横移動が検出されると、前記アクチュエータが振動し、前記伝達部材を介し、前記操作パネルに振動が伝達されるものであり、前記プッシュ操作は、前記操作パネルを押すことにより、前記伝達部材を介し、前記第１の弾性部と前記プッシュスイッチが押される操作であって、前記タッチ操作の際に前記操作パネルが押される第１のストローク領域では、前記操作パネルを押すことにより生じる第１の反力は、前記第１の弾性部により生じ、前記プッシュ操作の際に前記第１のストローク領域に続く第２のストローク領域では、前記操作パネルを押すことにより生じる第２の反力は、前記第１の弾性部により生じる反力と前記プッシュスイッチの発生する前記操作感触とにより生じた合力であり、前記第１のストローク領域と前記第２のストローク領域との境界部分の前後では、前記第１の反力におけるストローク長に対する変化量は、前記第２の反力におけるストローク長に対する変化量よりも小さいことを特徴とする。

開示の入力装置によれば、入力装置に指が触れている操作者が、タッチ操作をしている状態で、誤ってプッシュ操作をしてしまうことを防ぐことができる。

本実施の形態における入力装置の斜視図 本実施の形態における入力装置の分解斜視図 本実施の形態における入力装置の側面図 本実施の形態における入力装置のスライダの斜視図（１） 本実施の形態における入力装置のスライダの斜視図（２） 本実施の形態における入力装置の筐体及びアクチュエータの斜視図 本実施の形態における入力装置の防水用ラバーシートの斜視図 本実施の形態における入力装置の回路基板の斜視図 本実施の形態における入力装置の筐体を取り除いた状態の側面図 本実施の形態における入力装置の筐体を取り除いた状態の断面図 本実施の形態における入力装置の断面図 入力装置のＦ－Ｓカーブの説明図（１） 入力装置のＦ－Ｓカーブの説明図（２） 本実施の形態における入力装置の説明図 本実施の形態における入力装置のＦ－Ｓカーブの説明図（１） 本実施の形態における入力装置のＦ－Ｓカーブの説明図（２）

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。尚、本願においては、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。また、Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面と記載し、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面と記載し、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面と記載する。

本実施の形態における入力装置について、図１から図３に基づき説明する。図１は、本実施の形態における入力装置の斜視図であり、図２は、分解斜視図であり、図３は、側面図である。

本実施の形態における入力装置は、操作パネル１０、静電センサ２０、スライダ３０、筐体４０、防水用ラバーシート５０、回路基板６０、下部ケース７０、第２のダンパ８０、アクチュエータ９０等を有している。アクチュエータ９０は、例えば、ソレノイドアクチュエータであり、筐体４０の内部に取り付けられている。

操作パネル１０は、操作者の指が直接触れるパネルであり、操作者の指により、操作パネル１０に触れた状態で、操作パネル１０の表面に平行なＸＹ面に沿って動かすタッチ操作と、操作パネル１０の面に対し垂直方向、即ち、Ｚ２方向に押すプッシュ操作とを行うことができる。

静電センサ２０は、静電容量センサ等であり、例えばタッチ操作のように操作者の指が操作パネル１０に触れる操作を行っている場合において、操作パネル１０に触れている操作者の指の位置や表面に触れた状態で指を動かす横移動を検出することができる。

伝達部材であるスライダ３０は、Ｚ１－Ｚ２方向に移動可能であり、例えばプッシュ操作のように操作者の指が操作パネル１０をＺ２方向に押す方向の操作を行った場合に、操作パネル１０の動きに伴い、Ｚ２方向にスライドして移動する。

防水用ラバーシート５０は、シリコンゴム等の弾性材料により形成されており、回路基板６０の上に取り付けられている。

静電センサ２０、スライダ３０、防水用ラバーシート５０、回路基板６０、第２のダンパ８０等は、筐体４０の内部に入れられている。

図４及び図５に示されるように、スライダ３０のＺ１側の面３１は、静電センサ２０と対向する面であり、Ｚ２側には、第１の突起部３２と第２の突起部３３とが設けられている。図４は、Ｚ１側から見た斜視図であり、図５は、Ｚ２側から見た斜視図である。

第１の突起部３２は、Ｚ１－Ｚ２方向に長く形成されており、スライダ３０のＺ２側の四隅に各々設けられており、よって、第１の突起部３２は、４つ設けられている。第２の突起部は、Ｚ１－Ｚ２方向に長く形成されており、スライダ３０の４つの第１の突起部３２に囲まれた空間内に設けられている。また、スライダ３０のＸ１側、Ｘ２側、Ｙ１側、Ｙ２側の各々には、Ｚ１－Ｚ２方向に長く形成された外側に凸となるスライド部３４が設けられている。

図６に示されるように、筐体４０は、内部に、スライダ３０のスライド部３４が入れられる溝部４１が、各々のスライド部３４に対応して設けられており、よって、溝部４１も４つ設けられている。溝部４１には、Ｚ１－Ｚ２方向に延びる溝が形成されており、筐体４０の溝部４１の溝には、スライダ３０のスライド部３４が入れられ、この状態で、スライダ３０は、筐体４０に対し、Ｚ１－Ｚ２方向にスライドして移動することができる。筐体４０の内部には、第２のダンパ８０を支持するためのダンパ支持部４２が４つ設けられており、更には、振動を発生させるアクチュエータ９０が設けられている。

操作パネル１０の表面に触れた状態で指を動かす横移動の際には、アクチュエータ９０がＺ１－Ｚ２方向に振動し、このＺ１－Ｚ２方向の振動が、スライダ３０を介し、操作パネル１０に伝達され、操作パネル１０がＺ１－Ｚ２方向に振動する。この操作パネル１０のＺ１－Ｚ２方向の振動が、操作パネル１０に触れている操作者の指に伝達されて、触感として感知されることにより、操作者は、指による横移動操作が確実に行なわれたことを認識することができる。

図７に示されるように、防水用ラバーシート５０は、Ｚ１側の面に、ラバードーム５１が設けられており、Ｚ１側の面の四隅の近傍には、第１のダンパ５２が各々設けられている。従って、１枚の防水用ラバーシート５０のＺ１側の面に、ラバードーム５１と、４つの第１のダンパ５２が一体に設けられている。第１のダンパ５２は、スライダ３０の第１の突起部３２に対応した位置に設けられている。本願においては、第１のダンパ５２を第１の弾性部と記載し、第２のダンパ８０を第２の弾性部と記載する場合がある。

図８に示されるように、回路基板６０には、Ｚ１側の面において、防水用ラバーシート５０のラバードーム５１に対応する位置に、接点部６１が設けられている。防水用ラバーシート５０は、回路基板６０の上に設置される。防水用ラバーシート５０のラバードーム５１と、回路基板６０の接点部６１とによりラバードームスイッチが形成される。このラバードームスイッチは、防水用ラバーシート５０のラバードーム５１が回路基板６０側、即ち、Ｚ２側に押されると、ラバードーム５１の内側に設けられた導体部が、回路基板６０の接点部６１と接触してオンとなる。

ラバードームスイッチが押されてオンになる際には、操作パネル１０のＺ１－Ｚ２方向のストロークの変化に対し反力が増加の途中で減少に転じるように変化する操作感触を発生する。このＺ１－Ｚ２方向の反力の大きな変化を伴う操作感触が、スライダ３０を介し、操作パネル１０に伝達され、操作パネル１０に触れている操作者の指に伝達されて、触感として感知されることにより、操作者は、ラバードームスイッチを確実に押せたことを認識することができる。本実施形態では、ラバードームスイッチはプッシュスイッチの一例であるが、その他にも操作感触を発生することができるプッシュスイッチ、例えばメタルドームスイッチ等のプッシュスイッチも使用することができる。

尚、ラバードーム５１が押されていない状態では、ラバードーム５１の内側に設けられた導体部は、回路基板６０の接点部６１と接触してはいないため、オフである。また、回路基板６０には、静電センサ２０等と接続するためのハーネス６２が接続されている。

図９及び図１０に示されるように、本実施の形態における入力装置では、スライダ３０の４つの第１の突起部３２は、防水用ラバーシート５０の第１のダンパ５２の上に、各々載せられた状態で取り付けられている。図９は、筐体４０を取り除いた状態の側面図であり、図１０は、ＺＸ面に平行な面で切断した断面図である。

また、図１１に示されるように、スライダ３０の支持部３５は、筐体４０のダンパ支持部４２に取り付けられた第２のダンパ８０によりＺ１側が支持されている。具体的には、筐体４０のダンパ支持部４２には、支持金具４３がねじ４４により取り付けられており、第２のダンパ８０が、Ｚ１側が支持金具４３により、Ｚ２側がスライダ３０に設けられた支持部３５により挟まれた状態となっている。具体的には、支持部３５に設けられたピン３６を第２のダンパ８０の中心に挿入して、第２のダンパ８０の位置がずれないようにしている。

このように、スライダ３０は、Ｚ２側では防水用ラバーシート５０の第１のダンパ５２により支持されており、Ｚ１側では第２のダンパ８０により支持されている。即ち、第２のダンパ８０は、第１のダンパ５２とは反対側で、スライダ３０を支持している。従って、第１のダンパ５２及び第２のダンパ８０は、ゴム等の弾性体により形成されているため、スライダ３０がＺ１－Ｚ２方向に動く際に動きやすくなっている。

（タッチ操作、プッシュ操作）
次に、本実施の形態における入力装置におけるタッチ操作とプッシュ操作について説明する。

最初に、本実施の形態における入力装置との比較対象として、操作者の指が操作パネル１０に接触していない状態で、防水用ラバーシート５０のラバードーム５１とスライダ３０の第２の突起部３３とが接触している場合について説明する。図１２は、操作パネル１０をＺ２方向に押した場合におけるストロークと、操作者の指が受ける力との関係を示す。図１２における１２Ａは、防水用ラバーシート５０のラバードーム５１とスライダ３０の第２の突起部３３との間で生じる力を示し、１２Ｂは、第１のダンパ５２及び第２のダンパ８０とスライダ３０との間で生じる力を示す。

ラバードーム５１とスライダ３０の第２の突起部３３との間では、操作者の指が操作パネル１０をＺ２方向に押すと、操作者の指が操作パネル１０より受ける反力が、押したストロークに対応して徐々に大きくなり、途中で減少に転じる領域がある。このような反力が弱くなった領域の後、更に押すと、再び、操作者の指が操作パネル１０より受ける反力は、押したストロークに対応して徐々に大きくなる。そして、最も反力が大きくなったストロークの位置で、ラバードームスイッチがオンになる。尚、第１のダンパ５２及び第２のダンパ８０とスライダ３０との間で生じる力は、操作パネル１０のストロークの変化に対し線形の変化である。

実際に、操作者の指により、操作パネル１０をＺ２方向に押した場合には、図１３の１３Ａに示されるように、１２Ａと１２Ｂとの合成した反力を受ける。しかしながら、図１３の１３Ａに示されるＦ－Ｓカーブでは、押したストロークに伴い反力の力が徐々に増加しているため、操作者の指は、ラバードームスイッチが押されオンになる直前まで、そのような状態にあることに気が付かない。このため、タッチ操作を行っている際に、誤ってプッシュ操作を行い、ラバードームスイッチをオンにしてしまう場合がある。

本実施の形態における入力装置は、操作者の指が操作パネル１０に触れていない状態では、図１４に示されるように、スライダ３０の第２の突起部３３と、防水用ラバーシート５０のラバードーム５１との間には、隙間５８が設けられている。

これにより、操作者がタッチ操作をしているか、プッシュ操作の直前の状態にあるかの判断が可能となる。図１５は、操作パネル１０をＺ２方向に押した場合におけるストロークと、操作者の指が受ける反力との関係を示す。図１５における１５Ａは、防水用ラバーシート５０のラバードーム５１により生じる反力を示し、１５Ｂは、第１のダンパ５２及び第２のダンパ８０により生じる反力を示す。尚、第１のダンパ５２及び第２のダンパ８０により生じる反力は、操作パネル１０のストロークの変化に対し線形の変化である。ラバードーム５１により生じる反力は、ストロークに対し、途中で反力が低くなる。図１６の１６Ａは、実際に、操作者の指が操作パネル１０をＺ２方向に押した場合に、操作者の指が受ける反力を示し、１５Ａに示す反力と１５Ｂに示す反力とが合成されたものである。

操作者の指がタッチ操作を行う際には、操作者の指により操作パネル１０がＺ２方向に僅かに押されるが、この際、タッチ操作により、操作パネル１０が押されるストロークの領域を第１のストローク領域Ｓ１とし、第１のストローク領域Ｓ１における反力を第１の反力とする。

プッシュ操作では、操作者の指により操作パネル１０がＺ２方向に大きく押されて、第２の突起部３３とラバードーム５１との間に設けられた隙間５８が埋まりラバードーム５１が押されて、ラバードームスイッチがオンになる。この際、ラバードームスイッチがオンになる前の状態では、ラバードーム５１の変形が生じるため、操作者の指が受ける反力が、操作者の指が操作パネル１０を押したストロークに対応して徐々に大きくなる。更に、操作者の指により操作パネル１０を押すと、途中で減少に転じて反力が弱くなり、この後、更に押すと、再び、操作者の指が操作パネル１０より受ける反力は、押したストロークに対応して徐々に大きくなる。そして、最も反力が大きいストロークの位置で、ラバードームスイッチがオンになる。このようにプッシュ操作が行われる前後の状態におけるストロークの領域を第２のストローク領域Ｓ２とし、第２のストローク領域Ｓ２における反力を第２の反力とする。

本実施の形態においては、第１のストローク領域Ｓ１では、操作者の指が操作パネル１０を押すことにより、スライダ３０がＺ２方向にスライドして動くが、スライダ３０の第２の突起部３３と防水用ラバーシート５０のラバードーム５１とは接触してはいないため、防水用ラバーシート５０のラバードーム５１による反力は生じていない。このため、タッチ操作で、操作者の指が受ける力は、第１のダンパ５２及び第２のダンパ８０の変形により生じる反力だけである。

第２のストローク領域Ｓ２では、スライダ３０の第２の突起部３３と防水用ラバーシート５０のラバードーム５１とが接触し、操作者の指は、１５Ａと１５Ｂとが合成された１６Ａに示されるＦ－Ｓカーブによる反力を受ける。第２のストローク領域Ｓ２において、操作者の指が受ける反力は、第１のダンパ５２及び第２のダンパ８０の変形により生じる反力と、ラバードーム５１の変形による反力の合力である。

よって、第１のストローク領域Ｓ１と第２のストローク領域Ｓ２の境界部分の前後では、第１のストローク領域Ｓ１におけるストローク長に対する第１の反力の変化量は、第２のストローク領域Ｓ２におけるストローク長に対する第２の反力の変化量よりも小さく、その差が大きい。

このため、操作者は、第１のストローク領域Ｓ１と第２のストローク領域Ｓ２との境界を認識することができ、操作者の指がタッチ操作をしているのかプッシュ操作をしているのか判断をすることができる。これにより、操作者の指がタッチ操作をしている場合に、誤って、ラバードームスイッチをオンにすることを防ぐことができる。尚、本実施の形態においては、トータルのストローク量が長くならないようにするため、ラバードームスイッチはオンにする操作をする際のストロークが短いものが好ましい。

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上記した実施の形態では、第２の突起部３３とラバードーム５１との間に隙間５８を設けたが、隙間を設けずに、第２の突起部３３とラバードーム５１の当接部を極めて弾性変形し易い形状や材質とすることで、ラバードームスイッチの発生する反力が隙間５８を設けた場合と実質同様の作用効果を示すようにしたものも、本発明の技術範囲に含まれるものである。

本国際出願は、２０２０年３月４日に出願した日本国特許出願第２０２０－０３７１３６号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

１０ 操作パネル
２０ 静電センサ
３０ スライダ
３１ Ｚ１側の面
３２ 第１の突起部
３３ 第２の突起部
３４ スライド部
４０ 筐体
４１ 溝部
４２ ダンパ支持部
４３ 支持金具
４４ ねじ
５０ 防水用ラバーシート
５１ ラバードーム
５２ 第１のダンパ
６０ 回路基板
６１ 接点部
６２ ハーネス
７０ 下部ケース
８０ 第２のダンパ
９０ アクチュエータ

Claims (4)

1. 静電センサを備え、タッチ操作とプッシュ操作が可能な操作パネルと、
   操作者に対し操作感触を発生するプッシュスイッチと、
   前記操作パネルと前記プッシュスイッチとの間に設けられた伝達部材と、
   前記伝達部材を支持する第１の弾性部と、
   振動を発生するアクチュエータと、
   を有し、
   前記タッチ操作とは、操作者の指が、前記操作パネルの表面に触れて動かす操作であり、
   前記タッチ操作の際に前記静電センサにて前記指の横移動が検出されると、前記アクチュエータが振動を発生し、前記伝達部材を介し、前記操作パネルに振動が伝達されるものであり、
   前記プッシュ操作は、前記操作パネルを押すことにより、前記伝達部材を介し、前記第１の弾性部と前記プッシュスイッチとが押される操作であって、
   前記タッチ操作の際に前記操作パネルが押される第１のストローク領域では、前記操作パネルを押すことにより生じる第１の反力は、前記第１の弾性部により生じ、
   前記プッシュ操作の際に前記第１のストローク領域に続く第２のストローク領域では、前記操作パネルを押すことにより生じる第２の反力は、前記第１の弾性部により生じる反力と前記プッシュスイッチの発生する前記操作感触とにより生じた合力であり、
   前記第１のストローク領域と前記第２のストローク領域との境界部分の前後では、前記第１の反力におけるストローク長に対する変化量は、前記第２の反力におけるストローク長に対する変化量よりも小さいことを特徴とする入力装置。
2. 前記第１の反力は、前記操作パネルのストロークの変化に対し線形に変化し、
   前記第２の反力は、前記操作パネルのストロークの変化に対し増加の途中で減少に転じるように変化することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記操作パネルが押圧されていない状態では、前記伝達部材と前記プッシュスイッチとの間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 前記プッシュスイッチは、回路基板に設けられた接点部と、前記回路基板の上に設置されたラバーシートに設けられたラバードームと、により形成されたラバードームスイッチであり、
   前記第１の弾性部は、前記ラバーシートに設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の入力装置。

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