WO2014034067A1 - 操作入力装置 - Google Patents

操作入力装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014034067A1
WO2014034067A1 PCT/JP2013/004991 JP2013004991W WO2014034067A1 WO 2014034067 A1 WO2014034067 A1 WO 2014034067A1 JP 2013004991 W JP2013004991 W JP 2013004991W WO 2014034067 A1 WO2014034067 A1 WO 2014034067A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
touch surface
operating body
cam
force
touch
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/004991
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真二 畑中
重明 西橋
Original Assignee
株式会社デンソー
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 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Priority to US14/423,985 priority Critical patent/US9606632B2/en
Publication of WO2014034067A1 publication Critical patent/WO2014034067A1/ja

Links

Images

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

Definitions

  • This disclosure relates to an operation input device.
  • An operation input device having a touch surface such as a touch pad can be operated in various input methods such as a flick operation and a tracing operation, and has a high degree of freedom in operation (Patent Document 1).
  • an operation input device having a push switch can be operated simply and easily by pressing a switch at a fixed position.
  • An object of the present disclosure is to provide an operation input device that can simultaneously realize the advantages of both a touch pad and a push switch.
  • An operation input device includes a touch surface that is pressed by a user, an operating body movable unit having a predetermined part of the touch surface area in the touch surface, and the operating body movable
  • the movable part driving body that moves the touch part between a touch face position where the touch face area is flush with the remaining area of the touch face and a button position where the touch face position is raised or lowered from the touch face position.
  • An operation body comprising: a housing that houses the operation body; a connection portion that is connected to the periphery of the operation body at one end; a fixing portion that is fixed to the housing at the other end; and the connection portion And at least three strain generating bodies having a displacement transmitting surface that is displaced according to a pressing operation force applied to the operating body by a pressing operation on the touch surface between the fixing portion and the fixed portion.
  • strain body A strain detection unit that is fixed to the displacement transmission surface and detects the strain of the displacement transmission surface accompanying the displacement of the strain generating body, and the touch of the operation unit movable unit at the button position based on the strain detection result
  • the pressing operation is performed on the touch surface excluding the surface area
  • the operation position where the pressing operation force is applied and the operation force can be calculated, and the touch surface area of the operating body movable unit at the button position
  • a calculating means capable of determining whether or not the pressing operation is performed.
  • three or more strain generating bodies are provided as the support body that supports the operation body, and when the touch surface of the operation body is pressed (touch operation), the pressing force is It is transmitted to the strain generating body and detected as a strain, and the pressing position and the pressing force on the touch surface can be calculated based on the strain detection result.
  • the touch surface can be used like a touch pad, and a push button (push switch) can be formed by raising (raising) or lowering (lowering) a partial region of the touch surface.
  • the presence or absence of a pressing operation (push operation) on the push button can be determined based on the strain detection result of the strain generating body, similar to the pressing operation on the touch surface. Do not need.
  • the conventional resistive film type or capacitive type touch pad it is impossible to raise and lower a part of the region due to its configuration.
  • the flat plate-like displacement transmission surface on which the strain detection unit is arranged can be arranged on substantially the same plane as the flat plate touch surface. According to this configuration, the detection result of the strain detection unit reflects the force in the direction perpendicular to the touch surface that has almost no sensitivity except in the direction perpendicular to the touch surface. It is possible to accurately detect the position of the center of gravity of the force (ie, the operation position).
  • the push button formed by raising (raising) or lowering (falling) from the touch surface does not have its button surface positioned substantially on the same plane as the displacement transmission surface.
  • the pressing operation on the button surface can be supported on the operating body having the touch surface, the presence or absence of the pressing operation on the push button is determined based on the strain detection result of the strain generating body. can do. That is, the push button formed by raising (raising) or lowering (falling) is fixedly determined in the position on the touch surface, so that the result of the strain detection when the push operation is performed on the push button is made. A certain tendency (positional deviation) can be specified. Therefore, when the push button is formed, it is possible to determine that the push button has been pressed when a distortion detection result that matches the tendency is obtained.
  • each push button is provided by providing a support surface that supports the pressing force of the pressing operation on each push button in the operating body so as to be on the same plane parallel to the touch surface. Since there is a unity in the tendency of the distortion detection result due to the pressing operation, the determination process of whether or not the operation is performed becomes easy. In this case, even if a push button is formed by raising (rising) or sinking (falling) by reducing the difference between the touch surface position and the button position, whether or not the push button is operated, As in the case where a pressing operation is performed on the touch surface, it can be specified from the distortion detection result.
  • the drawing The external view of the 1st example of the operation input device which makes the 1st example of this indication.
  • the disassembled perspective view of the operation input device of FIG. The disassembled perspective view which shows the structure of the operation body and distortion body of FIG.
  • the top view of the operation body and support member of FIG. The front view of the operation body and support member of FIG. It is the perspective view which looked at the operation body and support member of FIG. 2 from upper direction, Comprising: The figure which removed and showed the pressing member and distortion body of one side.
  • the perspective view seen from the downward direction of the operation body and support member of FIG. The perspective view which showed the bottom part cover of FIG.
  • attached to the operation body of FIG. The perspective view which shows the movable part drive body by which the operation body movable part is arrange
  • FIG. 16B is a diagram schematically showing a state in which each operating body movable part in FIG. 16A is at the fourth reference stop position.
  • FIG. 20 is a perspective view schematically showing a part of the drive mechanism of FIG. 19 in an enlarged manner.
  • FIG. 21B is a cross-sectional view along the line aa in FIG. 21A. BB sectional drawing of FIG. 21A.
  • FIG. 24C is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the strain detection element of FIG. 24A.
  • FIG. 1 Schematic diagram of the strain generating body and strain detecting element when viewed from above, and the strain generating body showing the stress acting on the displacement transmitting surface of the strain generating body when an operating force is applied in the in-plane direction of the touch surface
  • FIG. 1 A schematic diagram of the operating body, strain generator, and strain detection element viewed from the left side shows the component force and moment applied to the left side strain body by the vertical operating force applied to the touch surface.
  • the flowchart which shows the flow of a press operation input reception process.
  • the figure which shows an example of a structure of a strain body.
  • An operation input device 1 shown in FIGS. 1 to 3 is one of embodiments of the present disclosure, and includes an operation body 2 having a touch surface 2a to be pressed by a user, and a case (housing) for housing the operation body 2. ) 90 and a connecting portion 21C for connecting to the periphery of the operating body 2 at one end, and a fixing portion d for fixing to the case 90 at the other end, provided between the connecting portion 21C and the fixing portion 3d.
  • At least three strain generating bodies 3 having an intermediate portion 3b having a displacement transmitting surface 3f that is displaced according to a pressing operation force applied to the operating body 2 by a pressing operation on the touch surface 2a. See), a strain detector 4 fixed to the displacement transmission surface 3f of each of the strain generating bodies 3 and detecting the strain of the displacement transmission surface 3f accompanying the displacement of the strain generating body 3, and the strain of each strain detection section 4 Based on the detection result, the pressing operation on the touch surface 2a. There has to have acted operating position calculates the operating force, a signal processing unit (calculating means and the operation information output means) 6 for outputting the calculation result.
  • the operation input device 1 includes the operation body 2, the support member 94 that supports the operation body 2 on the outer peripheral side, and the support member 94 at three or more positions around the outer periphery.
  • Each of the strain generating bodies 3 that are connected and cause a displacement accompanied by elastic deformation at each connecting position by the operation position of the pressing operation (touch operation) on the touch surface 2a and the tilt displacement of the operating body 2 according to the operating force.
  • a strain detector 4 that is disposed on the displacement transmission surface 3f of each strain generating body 3 and detects the amount of distortion of the displacement transmission surface 3f that is distorted in accordance with the displacement caused by the tilt displacement of the operating body 2, and the above signal processing Part 6 and housed in a case 90.
  • the case 90 is configured by assembling an upper cover 91, a bottom cover 95, and a support member 94 so that an accommodation space is formed therein.
  • the upper cover 91 is intended to maintain the strength, dust proof, or design of the operation input device 1.
  • the upper cover 91 of this embodiment is fixed to the bottom cover 95 with a fastening member such as a screw.
  • Openings 91b and 91d are formed in the upper cover 91, the operating body 2 is disposed in the opening 91b, and the push button 5a is disposed in the opening 91d.
  • the upper surface of the upper cover 91 has main surfaces 91a and 91e and a concave surface 91c recessed with respect to the main surfaces 91a and 91e.
  • Two openings 91d are formed in the main surface 91e, and an opening 91b larger than the opening 91d is formed in the concave surface 91c.
  • the bottom cover 95 includes a bottom plate part 95a having a central opening 95b for ventilation, and two bottom support members 95c laid across the central opening 95b. These bottom support members 95c are fixed to the outer peripheral portion of the bottom plate portion 95a by fastening members such as screws.
  • the support member 94 is fixed to the bottom cover 95 with a fastening member such as a screw.
  • a fastening member such as a screw.
  • both end sides of the two bottom support members 95c protrude upward, and the support member 94 is placed on the protruding front end surface 95d and fixed by a fastening member such as a screw.
  • the operating body 2 is supported by the support member 94 on the bottom cover 95 via the strain generating body 3, and the other components on the case 90 side are provided with a gap. It is arranged in a non-contact manner.
  • the operation body 2 has a touch surface 2a on which the surface 2a is exposed from the opening 91b of the upper cover 91 and can be touched by the user, and can be used like a touch panel or a touch pad.
  • the touch surface 2a can be formed as a flat surface and is arranged so as to face upward.
  • the operating body 2 here has a touch operation force on the surface touch surface 2a and the touch surface 2a (including a touch surface area 23a described later).
  • a plurality of operation body side connection portions 21 ⁇ / b> C connected to the support member 94 so as to be supported by the support member 94.
  • Each operation body side connection part 21C protrudes outward from the outer peripheral side of the operation plate 21, as shown in FIG.
  • the two operating body side connection parts 21C which make a pair are located facing each other with the touch surface 2a interposed therebetween.
  • At least one or more operating body side connecting portions 21C forming a pair are provided, and here, one is provided.
  • an xy coordinate system having the origin at the center position in the surface of the rectangular touch surface 2a is defined, and the operation body side connecting portions 21C and 21C that make a pair are arranged between the touch surfaces. Both are formed so as to protrude in the direction along the x-axis direction with 2a interposed therebetween.
  • the operation plate 21 of the present embodiment has a projecting tip surface 21a of a rectangular projecting portion projecting upward at the center thereof as a touch surface 2a, and a step lower surface 21d lowered by one step from the projecting tip surface 21a as an outer peripheral surface thereof.
  • Have The operation body side connection portions 21C and 21C are formed to protrude outward from the outer peripheral portion of the operation plate 21 on which the step lower surface 21d is formed, and the upper end surface (the strain generating body 3) on the protruding tip side. Connected surface: Here, the deformable body 3 is placed on the touch surface 2a.
  • the touch surface 2a (here, the exposed surface 23a of the operating body movable portion 23 at the touch surface position described later and the opening 21b of the touch surface 2a). It is formed so as to increase the thickness upward so as to be the same height as that of the remaining region 21a.
  • the strain body 3 is provided with a strain body side connection portion 3d for connection to the periphery of the operation body 2 (here, the operation body side connection portion 21C), and the other end.
  • the strain body 3 extends from the connection position of the operating body 2 with the operation body side connection portion 21C (that is, the connection portion 3d) so that the strain body intermediate portion 3b is parallel to the touch surface 2a.
  • This strain generating body intermediate part 3b is an elastically deformable body (in this case, a thin plate material) that is elastically deformed so that bending deformation occurs as a pressing operation force acts on the touch surface 2a, and its surface (upper surface) is a displacement transmission surface. 3f.
  • the touch surface generated in the operation body 2 when the operation force Fz (corresponding to fz1 + fz2 in FIG. 26A) is applied to the touch surface 2a on the displacement transmission surface 3f of each strain body 3 of the present embodiment.
  • a displacement reflecting the operation displacement generated on the side where the self (3f) is located occurs in the vertical direction z.
  • the strain detecting element 4 covered and protected by the protective part 40 made of resin or the like
  • the displacement transmission surface 3f is provided in the periphery of the operating body 2 at least 3 or more, here four.
  • the two strain generating bodies 3 are provided in a positional relationship sandwiching one operating body side connecting portion 21C.
  • the two strain generating bodies 3 may be provided separately from each other, but here, the two strain generating bodies 3 are provided as one strain generating body member 30, and one strain generating body side connection portion 3d is shared.
  • the strain-generating body intermediate portions 3b of each strain-generating body 3 are formed to extend from both sides thereof, and further, the strain-generating-body-side fixing portion 3c is further formed.
  • the strain-generating-body-side connecting portion 3d of the present embodiment abuts on the tip-side upper surface 21c of the operating body-side connecting portion 21C of the operating body 2, and is fixed to the connecting portion 21C with screws or an adhesive. (Connected).
  • the strain body-side fixing portion 3c of the present embodiment is placed on a predetermined placement surface 94c of the support member 94, and as shown in FIG. By being pressed down, the pressure is held up and down.
  • the strain body-side fixing portion 3c of the present embodiment is disposed on the mounting surface 94c in such a manner that it is positioned by a mounting positioning portion 94f that protrudes upward outside the mounting surface 94c on the support member 94. Is done. Further, the strain body intermediate portion 3b located between the strain body side connection portion d and the strain body side fixing portion 3c has a space below, so that the operation body side connection portion 21C of the operation body 2 and the support member 94 are provided. It is located across the predetermined mounting surface 94c.
  • the pressing member 93 of the present embodiment is fastened with screws or the like to the support member 94 so that the strain generating body 3 (here, the strain generating body member 30) is in a state of being narrowed up and down. It is fixed by the member. More specifically, the pressing member 93 wraps around the outer side 3 of the mounting portion 94a that protrudes upward in the form of having the mounting surface 94c of the strain body-side fixing portion 3c in the support member 94, and the mounting portion of the support member 94. It abuts against the peripheral portion 94e and is fixed to the placement portion peripheral portion 94e by a fastening member such as a screw.
  • a fastening member such as a screw.
  • the support member 94 is located on both operation body connection portions 21 ⁇ / b> C located on both ends of the operation body 2, and is a recessed portion 94 b that is recessed to open to the operation body 2 side. Is formed.
  • the connecting portion 21C of the operating body 2 is received in a non-contact state, and the strain generating body 3 (in the form straddling the top surface 21c of the received connecting portion 21C and the mounting surface 94c on the support member 94).
  • the strain body member 30 is arranged.
  • the support member 94 of the present embodiment is an annular member having an opening 94g penetrating from the operating body 2 side in the opposite direction (outward).
  • a mounting portion 94a having the mounting surface 94c is formed in the center of the upper surface side of the annular member 94.
  • a part of the operating body 2 is inserted into the opening 94g in a non-contact manner with respect to the inner peripheral surface of the opening.
  • a push button can be formed in the touch surface 2a.
  • the operation body 2 of the present embodiment includes an operation plate (touch surface member) 21, an operation body movable portion 23, a movable portion drive body 24, and an operation body support portion 22. It is configured.
  • the operation plate 21 has a touch surface 2a on the surface, here, an opening 21b is further provided in a predetermined partial area in the touch surface 2a, and the surface 23a of the operating body movable unit 23 is formed from the opening 21b.
  • the touch surface 2a of the operating body 2 can be formed as a flat surface by the exposed surface 23a and the remaining area 21a of the touch surface 2a excluding the opening 21b.
  • One or more openings 21b are provided in the touch surface 2a. Each of the openings 21b is a through-hole penetrating the operation plate 21 in the plate thickness direction, and the operation body movable portion 23 is disposed therethrough.
  • the operating body movable unit 23 has a touch surface position 23TP where the exposed surface 23a is flush with the remaining area 21a of the touch surface 2a, and is raised (may be lowered) from the touch surface position 23TP. It is provided so as to be movable so as to be able to take both positions of the button position 23BP as the position. And the movable part drive body 24 which moves this operation body movable part 23 between the touch surface position 23TP and the button position 23BP is provided.
  • the opening 21b (see FIG. 3) of the operation plate 21 functions as a guide portion that guides the movement of the operation body movable portion 23.
  • the exposed surface 23a of the operating body movable unit 23 can be touched (pressed) by the user as a part of the touch surface 2a at the touch surface position 23TP, and as a push button at the button position 23BP.
  • the touch surface area 23a that can be pushed (pressed) by the user is formed.
  • the operating force of the operating tool movable unit 23 is determined by the touch surface position 23TP.
  • the button position 23BP the load generated in the operating body 2 is supported by the support member 94 via the strain generating body 3 and reflected in the strain detection result by each strain detecting element 4.
  • the touch surface position is 23TP
  • the movable part driving body 24 that operates to move between the button position 23BT.
  • the movable part drive body 24 of the present embodiment is a cam moving body 24 having a cam 24A with which the operating body movable part 23 abuts, and the operating body movable part is operated by the operation of the cam 24A.
  • the cam mechanism 24 which moves 23 up and down between the touch surface position 23TP and the button position 23BP is made.
  • the cam 24A according to the present embodiment moves the plurality of operation body movable portions 23 between the touch surface position 23TP and the button position 23BP by its own operation.
  • the cam 24 ⁇ / b> A here is on its cam surface 24 a at a position where the plurality of operating body movable parts 23 are different from each other along its extending direction. Arranged (placed) in contact. These operating body movable parts 23 move in the contact state on the cam surface 24a within the operating range of the cam 24A (relative movement with respect to the cam 24A). As shown in FIG. 14A and FIG. 15A, the corresponding operating body movable portion 23 is placed on the touch surface position in each contact section of each operating body movable portion 23 on the cam surface 24a, which is determined by the operation range of the cam 24A.
  • a touch surface position section 24a2 for 23TP and a button position section 24a1 for button position 23BP are provided. Further, the operating body movable unit 23 serves as a connection section between the touch surface position section 24a2 and the button position section 24a1. A slope section 24a3 is provided that enables movement between the touch surface position section 24a2 and the button position section 24a1.
  • the operating body movable portion 23 contacts the upper insertion portion 23b that is inserted upward into the opening 21b from the bottom, and the cam surface 24a below the upper insertion portion 23b. It has a lower contact portion 23c.
  • the movement of the operating body movable portion 23 is a smooth curved surface shape in either or both of the surface shape of the slope section 24a3 on the cam surface 24a and the contact surface shape of the operating body movable portion 23 with respect to the cam surface 24a. By doing, it becomes smooth.
  • the contact surface with the cam surface 24a of the lower contact portion 23c of the operating body movable portion 23 is formed as a curved surface that curves smoothly in a convex manner downward.
  • the cam 24A here forms a cam group composed of a plurality of cams 24A1 to 24A9 that are configured to operate integrally with each other.
  • One or more operating body movable parts 23 are arranged in contact with each other on the cam surfaces 24a of 24A1 to 24A9, and all the operating body movable parts 23 are individually connected to the touch surface by the integrated operation. It can be moved between the position 23TP and the button position 23BP.
  • the stop position at which the cams 24A are stopped is determined within the operation range of the plurality of cams 24 that are integrally operated with each other, whereby the contact position of each operating body movable portion 23 is determined as shown in FIGS. 14A and 15B.
  • it is determined which of the touch surface position section 24a2 and the button position section 24a1 is located in the contact section of the corresponding cam surface 24a.
  • the position 23TP or the button position 23BP is determined.
  • all the cams 24A1 to 24A9 that operate integrally have a plurality of reference stop positions set in advance within the operation range, and all the cams 24A change their reference stop positions.
  • each operation body movable part 23 can be operated individually.
  • each cam 24A that operates integrally is detachably fitted and fixed to the fitting groove 24c of the cam fixing portion 24C at both ends thereof, and is removed and attached to another cam surface 24a. It can be replaced with a cam 24A having
  • cam 24A will be described in detail.
  • the cam 24A in the present embodiment is a linear member having a cam surface 24a extending linearly, and one or more operating body movable parts in the linear extending direction of the cam surface 24a. 23 is arranged in a contact state.
  • the operating body 2 has guide mechanisms 22G and 24G for guiding the operation of the cam 24A in the linear extending direction, and the guide portions 22G and 24G of the present embodiment are cams 24A forming a linear member. Guides the reciprocating movement of the straight line in the linear extension direction.
  • the operation body support portion 22 is provided, and one of them has a guide groove 24G.
  • a guide portion 22G inserted through the guide groove 24G is provided.
  • the cams 24A extending in the linear extending direction are arranged side by side on the movable part driving body 24, and the cams 24A adjacent to each other are similarly arranged as described above.
  • a gap 24G penetrating up and down is provided so as to extend in the linear extending direction, and this functions as the guide groove 24G.
  • FIG. 10 shows that is, in the present embodiment, as shown in FIG.
  • a protruding portion 22G is provided and functions as the guide portion. That is, the projecting portions 22G inserted from below into the respective gaps 24G are sandwiched between adjacent cams 24A, or the adjacent projecting portions 22G sandwich the cam 24A therebetween, whereby the movable unit driver 24 is The movement is restricted only to the movement in the linear extending direction (the extending direction of the gap 24G).
  • gaps 24G forming the guide grooves of the present embodiment in a form provided between adjacent cams 24A, and the protrusions 22G are inserted into the gaps 24G, respectively. More specifically, a first side cam fixing portion 24C fixing a plurality of cams 24A on the first end side and a second side cam fixing portion 24C fixing the opposite second end side are integrally formed.
  • the connecting portion 24D extends in the same direction as the cam 24A so as to be connected, and a gap 24G forming the guide groove is provided between the connecting portion 24D and the cam 24A, and one of the protruding portions 22G is provided. It is inserted.
  • the projecting portion 22G forming the guide portion of the present embodiment has a lateral width that fits between adjacent cams 24A, while the cam 24A can operate within the predetermined operating range in the linear extending direction.
  • a vertically long ridge having a length is formed.
  • the operating body support section 22 is also provided with outer guide sections 22b sandwiching the entire movable section driving body 24 at both ends in the arrangement direction of the respective cams 24A perpendicular to the linear extending direction. The movement of the body 24 in the linear extending direction is guided.
  • each of the three cams 24A located at both ends in the side by side direction is a cam 24A in which a plurality of operating body movable parts 23 are arranged close to each other.
  • the central cam 24A1 changes the vertical position of one operating body movable portion 23A1 disposed close to the cam 24A2, and the cams 24A2 on both sides move the other operating body movable portion 23A2 disposed close together. Change position.
  • FIG. 1 As shown in FIG.
  • the three operating body movable parts 23 are arranged close to the moving direction, and one of the three cams 24A, the center cams 24A2 and 24A5 are arranged on both the front and rear sides.
  • the operating body movable parts 23A1 and 23A1 are moved up and down, and the cams 24A1 and 24A4 on both sides move the middle operating body movable part 23A2 up and down.
  • one cam 24A3 changes the vertical position of these adjacent operating body movable parts 23.
  • the operation body movable portion 23A1 and the other operation body movable portion 23A2 which are arranged close to each other have different shapes.
  • the first operating body movable portion 23A1 disposed in contact with the central cam 24A1 is positioned between the cams 24A2 on both sides and is in downward contact with the cam surface 24a.
  • the portion 23c includes a lower surface 23c1 that faces the cam surface 24a at the center in the moving direction, and a leg portion 23c2 that protrudes downward on the front and rear sides in the moving direction across the lower surface 23c1.
  • the first operating body movable portion 23A1 is positioned at the button position 23BP when the front and rear leg portions 23c2 are positioned on the convex surface 24a1 of the cam surface 24a.
  • the entire surface sinks downward from the inclined surface 24a2, and becomes the touch surface position 23TP when positioned opposite to the concave surface 24a2 of the cam surface 24a.
  • the leg portion 23c2 of the first operating body movable portion 23A1 and the concave surface 24a2 may be in contact with each other, but here, the first operating body movable portion 23A1.
  • the lower surface 23c1 comes into contact with the convex surface 24a1 of the cam surface 24a, so that the entire lowering stops, and the leg portion 23c2 and the concave surface 24a2 of the cam surface 24a Are opposed via a gap.
  • the second operating body movable portion 23A2 disposed in contact with the cams 24A2 on both sides is positioned between the cams 24A2 on both sides and is in a downward contact with the cam surface 24a.
  • the contact portion 23c includes a lower surface 23c3 facing the cam surface 24a of the central cam 24A1, and arm portions 23c4 extending toward the cams 24A2 on both sides.
  • the second operating body movable portion 23A2 is positioned at the button position 23BP when the arm portions 23c4 are positioned on the convex surfaces 24a1 of the cam surfaces 24a of the cams 24A2 on both sides, and from there, the arm portions 23c4 reach the inclined surface 24a2.
  • the entire surface sinks downward under its slope 24a2 due to its own weight, and the touch surface position 23TP is obtained when it is positioned on the concave surface 24a2 of the cam surface 24a of the cams 24A2 on both sides.
  • the second operating body movable portion 23A2 has a moving guide portion 23d that protrudes so as to sandwich the central cam 24A1 from both sides.
  • the lower surface 23c3 is formed as a concave surface between the movement guide portions 23d.
  • the arm portion 23c4 is formed so as to protrude from both outer surfaces of the movement guide portion 23d.
  • the touch surface position section 24a2 and the button position section 24a1 that are formed in the contact sections where the respective operating body movable portions 23 contact each other on the respective cam surfaces 24a.
  • the positions do not match completely, and only the reference stop position at which all the operating body movable parts 23 are set to the touch surface position 23TP and the reference stop position at which all the operating body movable parts 23 are set to the button position 23BP are used as the reference stop positions. Instead, there are one or more reference stop positions at which a part of the operating body movable parts 23 are set to the touch surface position 23TP and the remaining operating body movable parts 23 are set to the button position 23BP.
  • FIGS. 16A to 16D show the reference stop positions of the operating body movable portions 23A1, 23A2, and 23A1 that are arranged close to each other on the two types of adjacent cams 24A1 and 24A2 as described above.
  • 18A to 18D are also operating body movable portions 23A1, 23A2, and 23A1 that are arranged close to each other on the two adjacent cams 24A1 and 24A2 as described above, and are provided at positions different from those in FIGS. 16A to 16D.
  • the reference stop positions of the operating body movable portions 23A1, 23A2, and 23A1 are shown.
  • 17A to 17D show the reference stop positions of the operating body movable parts 23A1 and 23A1 arranged at a fixed distance on one kind of cam 24A0.
  • 16A, FIG. 17A, and FIG. 18A show the first reference stop positions of the operating body movable portions 23A1, 23A2, and FIGS. 16B, 17B, and 18B show the second reference positions of the operating body movable portions 23A1, 23A2.
  • 16C, FIG. 17C, and FIG. 18C show the third reference stop positions of the operating body movable portions 23A1, 23A2, and FIGS. 16D, 17D, and 18D show the fourth reference positions of the operating body movable portions 23A1, 23A2.
  • the reference stop position is shown.
  • the drive mechanism 7 for operating the movable part drive body 24 As the drive mechanism 7 for operating the movable part drive body 24, the drive source 70M and the driving force generated by the drive source 70M are transmitted to the movable part drive body 24. And a driving force transmission unit 70G to be operated.
  • the driving force transmission unit 70G does not support the pressing operation force applied to the operating body 2 by the pressing operation on the touch surface 2a of the operating body 2 for transmitting the driving force of the driving source 70M to the movable unit driving body 24.
  • the driving force transmission unit 70G can transmit the driving force of the driving source 70 to the movable unit driving body 24 in such a manner that it can be relatively displaced in the pressing operation direction by a pressing operation on the touch surface 2a of the operating body 2. Connect to.
  • the drive source 70M here is a motor that serves as a rotation output means for rotating the output shaft 71M around its axis
  • the drive force transmission unit 70G is configured as a gear mechanism.
  • the gear mechanism 70G receives an input of the rotation output of the drive source 70M, and converts the input rotation output into a moving force that moves the operating body movable unit 23 between the touch surface position 23TP and the button position 23BT.
  • the movable part driving body 24 is operated.
  • the input of the rotation output of the drive source 70M or the conversion to the moving force for operating the movable part driving body 24 is converted into the pressing operation force generated in the operating body 2 by the pressing operation on the touch surface 2a of the operating body 2.
  • the driving source 70M side is not supported (not supported).
  • the gear mechanism 70G of the present embodiment is provided in such a manner that the operating body side gear 27 and the drive source side gear 72G mesh with each other, as shown in FIGS. 19 and 20A.
  • the meshing direction of the operating body side gear 27 and the drive source side gear 72G is perpendicular to the pressing operation direction (vertical direction) of the pressing operation force applied to the touch surface 2a, and the pressing operation force acts on the operating body 2.
  • the operating body side gear 27 and the drive source side gear 72G are meshed so as to be relatively movable in the vertical direction.
  • the rack gear 27 is provided in the movable portion drive body 24 as the operating body side gear 27, and the pinion gear 72G2 that meshes with the rack gear 27 is provided as the drive source side gear 72G.
  • the gear groove extending directions of both the rack gear 27 and the pinion gear 72G2 are the same as the operation direction of the pressing operation force generated in the operating body 2 by the pressing operation on the touch surface 1a. That is, the pinion gear 72G2 and the rack gear 27 mesh with each other in a direction parallel to the touch surface 2a, and both gear groove extending directions are the same as the operation direction (direction perpendicular to the touch surface 2a).
  • the operating body side gear 27 extends a gear groove with respect to the drive source side gear 72G.
  • the drive source side gear 72G does not support the sinking operation body side gear 27 because it slides in the direction (here, downward).
  • the gear groove width of the pinion gear 72G2 is larger than the gear groove width of the rack gear 27, so that the operating body 2 is inclined by the pressing operation to the touch surface region 23a. Even if the gear 27 is displaced up and down, the meshing state with the gear 72G2 continues and the pinion gear 72G2 does not support the tilt displacement of the operating body 2.
  • the output shaft 71M of the motor constituting the drive source 70M extends in the horizontal direction, and can rotate in both forward and reverse directions around the axial direction.
  • the output shaft 71M is provided with a gear (screw gear) 71G that can rotate integrally with the output shaft 71M.
  • the gear 71G is a gear provided so as to rotate integrally with a rotating shaft 73 that extends in a vertical direction perpendicular to the horizontal direction.
  • the worm gear is meshed with the first gear (helical gear) 72G1 of 72G in the axial direction to form a worm gear, and the rotation around the axis extending in the horizontal direction of the output shaft 71M extends in the vertical direction perpendicular thereto.
  • the gear 72G2 on the second axial side (the upper side in this case) opposite to the first axial side of the gear 72G forms the pinion gear and meshes with the rack gear 27 of the movable portion driving body 24.
  • the forward / reverse bidirectional rotational movement of the gear 72G is converted into the linear reciprocating movement of the movable part driving body 24.
  • the unsupported state of the operating body 2 on the drive source 70M side is that the position of the operating body movable portion 23 is the touch surface position 23TP, the button position BT, and the positions 23TP and 23TB. Continue in any of the positions.
  • the motor constituting the drive source 70M is disposed on the motor fixing portion 97 fixed to the bottom cover 95.
  • the bottom plate portion 95a of the bottom cover 95 is provided with a drive source lower opening 95h (see FIG. 2) for ventilation, and the motor fixing portion 97 is disposed and fixed across the opening.
  • the motor 70M is disposed on the motor fixing portion 97, and the motor 70M is fixed to the bottom cover 95 in such a manner that the motor 70M is pressed from above by the pressing member 97M.
  • the bottom plate portion 95a and the motor fixing portion 97 are fixed by a fastening member such as a screw
  • the motor fixing portion 97 and the pressing member 97M are fixed by a fastening member such as a screw.
  • the movable portion driving body 24 is arranged so as to be inserted through the opening 94 g of the annular support member 94, and is linearly reciprocated by the driving mechanism 7 in the insertion direction.
  • the movable portion drive body 24 has a drive mechanism side protrusion 94X that always protrudes during the linear reciprocating operation on the drive mechanism 7 side from the opening 94g of the support member 94 on the drive mechanism 7 side.
  • the operating body side gear 27 is provided on the protruding portion 94X.
  • the drive mechanism side protrusion 94X is formed in a plate shape, and the operating body side gear 27 is provided on a part of the outer peripheral surface thereof.
  • the drive mechanism side protruding portion 94X here is provided on the first side in the width direction of the movable portion drive body 24 (here, the arrangement direction of the cams 24A) perpendicular to the linear reciprocating direction of the movable portion drive body 24.
  • the opposite second side is not formed.
  • the operating body side gear 27 is formed on the first end face in the width direction of the driving mechanism side protruding portion 94X, and a driving force excluding the driving source 70M and the operating body side gear 27 is provided in the adjacent second side space.
  • a transmission unit 70G is arranged.
  • the position information acquisition unit 8 that acquires position information indicating which position of the touch surface position 23TP and the button position 23BP the operation tool movable unit 23 is located on, and the position information acquisition unit 8 And a signal processing unit 6 that constitutes a movable unit driver position specifying unit that specifies whether each movable unit driver 24 is at the touch surface position 23TP or the button position based on the detection information.
  • the position information acquisition unit 8 is accommodated in the case 90.
  • the position information acquisition unit 8 of the present embodiment detects the position of the movable part driving body 24 in the linear operation direction, and here, a detection shaft provided to move in conjunction with the movable part driving body 24. And a detection main body 81 for detecting the position of the detection shaft 82, and position information is output from the detection main body 81.
  • the detection shaft portion 82 is disposed in such a manner that the movable portion driving body 24 is sandwiched from both sides in the linear movement direction, and moves in conjunction with the linear movement direction in accordance with the linear motion of the movable portion driving body 24. .
  • the width direction of the movable portion drive body 24 (here, the cam 24A of the cam 24A) is perpendicular to the linear reciprocating direction of the movable portion drive body 24.
  • a concave portion 28 is formed on the end surface on the second side (the side opposite to the gear 27) in the arrangement direction, and a detection shaft portion 82 is provided so as to penetrate vertically in the concave portion 28.
  • the signal processing unit 6 can specify the position of the movable part driving body 24 by receiving the position information indicating the position of the detection shaft part 82 from the position information acquisition unit 8.
  • the movable part drive body 24 has a plurality of predetermined reference stop positions, and the signal processing unit 6 determines at which position of the reference stop position the movable part drive body 24 exists. If it can be recognized, it can be specified whether each operable body movable part 23 exists in touch surface position 23TP or button 23BP.
  • the position of each movable unit driving body 24 and the vertical position (in each reference stop position) of the movable unit driving body 24 ( The touch surface position 23TP or the button 23BP) is stored in advance, and the signal processing unit 6 determines whether the movable unit driver 24 at each position has the touch surface position 23TP and the button 23BP based on the position information. You can specify which one is in it.
  • an operation feeling generating unit 25 that generates an operation feeling when a touch operation is performed on the operating tool 2, and a touch operation (pressing operation) on the exposed surface (touch surface area) 23 a of each operating tool moving part 23.
  • a signal processing unit 6 serving as a drive control unit that drives the operation feeling generating unit 25 to provide an operation feeling for the operation.
  • the operational feeling generating unit 25 of the present embodiment is a vibrating body such as a solenoid that generates vibration and is housed in the case 90.
  • the signal processing unit 6 By outputting a vibration drive command to the operational feeling generating unit 25 at a timely timing, when the touching operation (pressing operation) is performed on the operating body movable unit 23 at the button position BP, an illusion as if the button was actually pressed is given to the user (operation Operability is improved.
  • the operation feeling generating unit 25 of the present embodiment does not directly apply an operation feeling (vibration in this case) to the operation body 2 but uses an operation feeling (here, the support member 94 that supports the operation body 2). Vibration) is applied to the operating body 2.
  • the operation body side fixing member 26 is fixed to the operation feeling generating unit 25 by a fastening member such as a screw, and the operation body side fixing member 26 is an annular support member.
  • 94 is fitted and brought into contact with the lower bottom surface of the opening 94g, and the contact portion is fixed by a fastening member such as a screw.
  • FIG. 5 the operation feeling generating unit 25 of the present embodiment does not directly apply an operation feeling (vibration in this case) to the operation body 2 but uses an operation feeling (here, the support member 94 that supports the operation body 2). Vibration) is applied to the operating body 2.
  • the operation body side fixing member 26 is fixed to the operation feeling generating unit 25 by a fastening member such as a screw
  • the operation feeling generating unit 25 here has a fixing portion 25 z provided on the second side opposite to the first side to which the operating body side fixing member 26 is fixed, such as a screw.
  • the fastening member fixes the case side fixing portion 95z fixed to the bottom plate portion 95a.
  • the case side fixing portion 95z is fixed to the bottom plate portion 95a by a fastening member such as a screw.
  • the movable part drive body 24 when the movable part drive body 24 reciprocates along the linear extension direction, as shown in FIGS. 5 and 6, the movable part drive body 24 is moved in the linear extension direction.
  • the end portion is configured to pass through the opening 94 of the annular support member 94 located on both sides in the linear extending direction.
  • the push switch mechanism 5 including the push button 5a is provided, and the push button 5a is exposed from the opening 91d and is accommodated in the case 90.
  • the signal processing unit 6 (calculation means (operation position calculation means and operation force calculation means), output means (first output means, second output means), operation input reception means, input area type setting means) is, for example, a well-known CPU , ROM, RAM, and computer hardware including a signal processing circuit such as an A / D conversion circuit. And the function as the operation input apparatus 1 is implement
  • the signal processing unit 6 operates based on the distortion detection result of each distortion detection unit 4 and the operation position where the pressing operation force by the pressing operation is applied to the touch surface 2a of the operating body 2. And its operating force are calculated according to a predetermined calculation method. Then, based on the calculation result, the pressing operation performed on the touch surface 2a is performed on the touch surface 2a (the touch surface position 23TP and the touch surface 21a) excluding the touch surface area 23a of the operating body movable unit 23 at the button position 23BT.
  • the operation type is specified (operation type specifying means), and the specified operation type is specified.
  • the input content of the pressing operation that is, whether it is a so-called touch operation input (touch position input) or a so-called push button operation input (presence of button input) is specified.
  • the specified type is the former pressing operation (touch operation input)
  • the operation position where the pressing operation force is applied and the operating force are specified, and the latter pressing operation (push button)
  • the operation body movable part 23 at the operation position where the pressing operation force is applied and the operation force to the touch surface area 23a of the operation body movable part 23 are specified.
  • operation information operation information output means
  • the strain generating body 3 fixed to the support member 94 is subjected to the pressing operation force Fz via the operating body 2.
  • the component forces fz1 and fz2 and further the moment forces mz1 and mz2 act (see FIG. 22A).
  • the strain body 3 is disposed so as to connect the operation body 2 and the support member 94, bending deformation is forced when the pressing operation force Fz is applied.
  • tensile stress or compressive stress acts on the displacement transmission surface 3f forming the main surface of the strain body 3 in the in-plane direction.
  • the strain detecting element 4 since the strain detecting element 4 is provided on each displacement transmitting surface 3f, the amount of expansion or contraction in the displacement transmitting surface 3f corresponding to the tensile stress or compressive stress is determined as the strain detecting element. 4 detects.
  • the elements 4a to 4d of the respective strain detection elements 4 are arranged as shown on the left side of FIG. 23, so that the displacement transmission surface of the strain generating body 3 is shown as shown on the right side of FIG.
  • the stress acting on 3f becomes a tensile stress or a compressive stress at each position of the elements 4a to 4d of the strain detecting element 4, and the stress has the magnitude of the force fz acting on the strain generating bodies 331 to 34 and the moment force mz. Will change accordingly.
  • the equivalent circuit of the strain detection element 4 is represented as a bridge circuit in FIG. 24B. As shown in FIG.
  • the resistance values of the elements 4a and 4b that generate tensile stress decrease according to the stress and compressive stress is generated.
  • the resistance value increases according to the stress. Therefore, a change in the bridge voltage Vout of the bridge circuit in FIG. 24B can be detected, and the signal processor 6 can calculate the force fz and moment force mz acting on the strain generating body 3.
  • the signal processing unit (calculation unit) 6 determines each bridge based on the bridge voltage Vout of the bridge circuit formed by each strain detection element 4 (41 to 44).
  • the forces fz (fz1, fz2) and moment forces mz (mz1, mz2) applied to the strain generating body 3 are calculated, and the calculated values fz, mz and the expressions (1-1) and (1-2) are calculated.
  • the center position of the operation force Fz applied to the touch surface 2a that is, the operation position (x1, y1) can be calculated. .
  • Equations (1-4) and (1-5) are the force balance equation (1-1), the moment balance equation (1-2) around the y axis, and the moment balance equation around the x axis. Each can be derived from (1-3).
  • w is the distance between the center lines (between 31, 32 and 33, 34) parallel to the y-axis of each strain body 3.
  • the strain detection element 4 has a sensitivity other than the direction perpendicular to the touch surface 2a. Since it has almost no force and detects only the force in the direction perpendicular to the touch surface 2a, even if the force acts in a direction not perpendicular to the touch surface 2a, the position of the center of gravity of the force acting on the touch surface 2a (that is, the operation) Position) can be accurately detected.
  • the touch surface 2a is operated not only as a flat surface but also as a push button by using the raised touch surface region 23a as a part of the touch surface region 23a is raised (may be settled). can do. That is, when the raised touch surface area 23a is pressed, the touch surface area 23a and the displacement transmitting surface 3f of the strain generating body 3 are not in the same plane. Since it is necessary to consider forces in both the vertical direction and the in-plane direction, when a pressing operation is performed on the touch surface area 23a as shown in FIG. 26B, the direction of the angle ⁇ with respect to the vertical direction of the touch surface 2a.
  • the angle ⁇ is calculated by another detecting means to correct the deviation (xd), or only the vertical component of the force acting on the touch surface region 23a is the strain generating body 3. In any case, such an additional configuration causes an increase in cost.
  • the tendency of the shift (xd) is specified in advance for each touch surface area 23a and stored in the storage unit (in the signal processing unit 6 or an external storage unit). The following pressing operation input acceptance process is executed.
  • the signal processing unit 6 applies to the touch surface 2a including the touch surface region 23a of each movable operation body 23 regardless of whether the movable operation body 23 is located at the touch surface position 23TP or the button position 23BP.
  • a pressing operation is performed, even if there is the operating body movable part 23 at the button position 23BP, it is assumed that all of them are at the touch surface position 23TP.
  • the operation position and the operation force on the touch surface 2a forming the surface are calculated based on the strain detection result of each strain detection element 4 using the above formulas (1-1) to (1-5) (S1).
  • the signal processing unit 6 acquires the position information from the position information acquisition unit 8 and specifies the position of the movable unit driver 24 based on the position information (S2: position information acquisition unit and movable unit drive). Body position specifying means). Then, the signal processing unit 6 identifies whether each operation body movable unit 23 is at the touch surface position 23TP or the button position 23BP from the identified position of the movable unit driver 24 (S3: operation body movable unit position). Specific means). Further, the signal processing unit 6 performs a pressing operation on the touch surface area 23a of the operating body movable unit 23 identified as being at the button position 23BP in the flat touch surface 2a based on the tendency of the deviation (xd). An area to be determined as a button input area 23b is specified (S4: button input area specifying means).
  • the signal processing unit 6 determines whether or not the calculated operation position (S1) is within the button input area 23b (S5). When it determines with it being in the said button input area 23b here (S5: Yes), the signal processing part 6 corresponds to the said operation part movable part 23 in the said button input area 23b which the calculated operation position (S1) shows. (S6: input button specifying means) and accepting a push button operation to the specified operating body movable unit 23 (S8: operation input receiving means). However, only when the calculated operating force (S1) exceeds a predetermined first reference operating force (S7: Yes), it is accepted as a push button operation.
  • the signal processing unit 6 performs the pressing operation performed on the remaining area 21a or touch of the touch surface 2a. It is received as a touch operation on the touch surface area 23a at the surface position 23TP, and the operation position in the surfaces 21a and 23a is specified (S10: operation input receiving means). However, here, only when the pressing operation force exceeds a predetermined second reference operation force smaller than the first reference operation force (S9: Yes), it is accepted as a touch operation.
  • the push button operation to the operating body movable portion 23 at the button position 23BP, and the touch surface It is possible to distinguish and accept both the touch operation to the remaining area 21a of 2a or the touch surface area 23a at the touch surface position 23TP.
  • the strain body 3 extends in a direction perpendicular to the extending direction of the operation body side connection portion 21C from the connection position with the operation body side connection portion 21C, and is connected to the operation body side connection portion 21C.
  • the proximal end side taper portion 3h that becomes narrower as it extends from 3d toward the distal end portion (that is, the fixed portion 3c), and the connecting portion 3d side from the fixed portion 3c to the support member 94 to the operating body side connecting portion 21C
  • a distal end taper portion 3i that becomes a narrower width toward the end, an extension portion 3g that connects the proximal end side taper portion 3h and the distal end side taper portion 3i, and an upper surface of the extension portion 3g
  • a displacement transmission surface 3f is provided.
  • the base end side tapered portion 3h has an angle ⁇ 1 on the side of the connecting portion 3d with the operating body side connecting portion 21C of the angle formed by the outer edge with respect to the axis L in the extending direction of the extending portion 3g is 30 degrees or more.
  • the tip side taper portion 3i has an angle ⁇ 2 on the fixing portion 3c side with the support member 94 out of an angle formed with respect to the axis L in the extending direction of the extending portion 3g, and is 30 ° or more and 60 ° or less. It is desirable that
  • the screen display device is a screen display means having a screen, and signals as screen display control means for displaying icon operation screens 100A and 100C in which an icon 100I is displayed at a predetermined position as shown in FIGS.
  • a processing unit 6 is included.
  • the signal processing unit 6 causes the driving mechanism 7 to operate the movable unit driving body 24 in accordance with the screen type to be displayed on the screen. That is, in the touch surface 2a, the operation body movable unit 23 is provided at a position corresponding to the icon 100I in the icon operation screens 100A and 100C, and the signal processing unit 6 displays the icon operation screens 100A and 100C.
  • the drive mechanism 7 is operated by the drive mechanism 7 so that the operation tool movable section 23 corresponding to the displayed icon 100I is positioned at the button position 23BP.
  • the movable body driver 24 is moved to the reference stop position where the operating body movable section 23 corresponding to the displayed icon 100I is positioned at the button position 23BP and the remaining movable operating section 23 is positioned at the touch surface position 23TP.
  • the icon operation screens 100A and 100C displayed on the screen include a plurality of screens in which the operating body movable unit 23 at the button position 23BP and the operating body movable unit 23 at the touch surface position are different.
  • the signal processing unit 6 displays the touch operation screen 100B (see FIG.
  • the signal processing unit 6 has, as the input mode of the operation input device 1, a button input mode (FIG. 28) that accepts only a button input to the operating body movable unit 23 at the button position 23BP, and a touch surface area at the touch surface position 23TP.
  • the touch input mode (FIG. 29) that accepts only a touch operation on the flat touch surface 2a including 23a, and the operating body movable unit 23 at the button position 23BP and the touch surface position 23TP so as to accept both the button input and the touch operation.
  • the remaining touch surface 2a area excluding the touch surface area 23a of the operating body movable unit 23 at the button position 23BP may be in an input prohibited state in which input by a pressing operation is not accepted.
  • the dual mode for the button dense area where the touch surface area 23a of the operating body movable section 23 at the button position 23BP is dense, the touch of the operating body movable section 23 at the button position 23BP in the area. It is good also as an input prohibition state which does not accept the input by pressing operation about the area
  • FIGS. 28 to 30 show modified examples in which the arrangement of the operating body movable unit 23 is different from that of the present embodiment.
  • operation screens such as operation screens 100A, 100B, and 100C on which icons (operation images) 100I and touch area display images 100T are displayed are displayed.
  • the screen of the screen display device is displayed on the left side of FIGS. 28 to 30 and the touch surface 2a is displayed on the right side, but is indicated by a solid line in the operating body movable unit 23 displayed on the right side.
  • the one shown at the button position indicates the one at the touch surface position.
  • the screen display device 100 is visually recognized from a position that can be operated by both users sitting in the driver's seat and the passenger seat in the vehicle, for example, an area sandwiched between the driver seat and the passenger seat, and the driver seat and the passenger seat. They can be easily placed in front of the seats. Here, it is provided on the center console of the vehicle.
  • an embodiment different from the above embodiment will be described. The description of the same configuration as that of the above embodiment is omitted.
  • Example 2 As shown in FIG. 31, the touch surface 2a may be covered with an elastic member 29 such as rubber. By making the elastic member 29 a non-transparent member, the opening 21b is not visually recognized, and the design can be characterized.
  • Example 3 As shown in FIG. 32A and FIG.
  • the strain body 3 is attached to the operation surface connection portion 22 protruding from the four corners of the operation body 2 having a rectangular shape. That is, one strain generating body is connected to one operation surface connecting portion.
  • the configurations of the strain body 3 and the strain detector 4 are the same as those in the first embodiment. In the first embodiment, a large stress is easily applied to the joint portion between the operating body 2 and the two strain generating bodies 3, but in this embodiment, the stress is distributed to four locations, Reliability and durability are improved. Of course, also in this embodiment, the touch surface 2a and all the displacement transmission surfaces 3f are located on the same plane (the same applies to the following embodiments). Example 4 As shown in FIG.
  • the number of strain generating bodies 3 (strain detecting units 4) shown in FIGS. 32A and 32B is changed from four to three and arranged on the peripheral portion of the operating body 2. If there are at least three strain detectors 4, the position of the center of gravity can be calculated. In this embodiment, since the number of strain detection elements can be reduced, the apparatus can be realized at low cost. (Example 5) As shown in FIG. 34, the rack gear 27 is positioned below the pinion gear 72G2, and the gears 27 and 72G2 can be configured to mesh in the vertical direction.
  • the drive mechanism 7 does not support it.
  • Example 7 by making the protruding height of the button position 23BP with respect to the touch surface position 23TP of the operating body movable unit 23 equal to or less than a certain level, the touch surface area 23a at the touch surface position 23TP of the operating body movable unit 23 and its operation
  • the button input area 23b when the body movable part 23 is at the button position 23BP can be made to substantially coincide with the button input area 23b.
  • the touch surface area 23a at the touch surface position 23TP of the corresponding operating body movable unit 23 can be used as the button input area 23b. In this case, it is not necessary to use the tendency of the deviation (xd).

Abstract

 操作入力装置は、操作体(2)、操作体を収容する筐体(90)、及び少なくとも3個の起歪体(3)を備える。操作体は、タッチ面(2a)を有するとともに、タッチ面内の予め定められた一部をタッチ面領域(23a)とする操作体可動部(23)と、操作体可動部をタッチ面領域がタッチ面の残余領域(21a)と面一となるタッチ面位置(23TP)と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(23BT)との間で移動させる可動部駆動体(24)と有する。各起歪体は、一端に操作体の周縁に接続される接続部(3d)と、他端に筐体に固定される固定部(3c)と、接続部と固定部との間で前記タッチ面に対する押圧操作により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(3f)を有した中間部(3b)とを有する。

Description

操作入力装置 関連出願の相互参照
 本開示は、2012年8月31日に出願された日本出願番号2012-191934号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示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。
 本開示の目的は、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。
 本開示の態様にかかる操作入力装置は、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。
 上記本開示の構成によれば、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、上記本開示の構成において、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。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
本開示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。 本開示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。 本開示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。 本開示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。 本開示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。 本開示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。 本開示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。 本開示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。 本開示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、本開示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、本開示の実施例の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)90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90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とを有する。これら底部支持部材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、本開示の操作体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14A及び14B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15A及び15B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70G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、操作面上でy軸方向に、すなわち、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のようにタッチ面2aに押圧操作がなされたときには、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(1-1)、式(1‐2)、式(1‐3)、式(1-4)および式(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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 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について説明する。
 画面表示装置は、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の配置が異なる変形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、タッチ面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。
 以上、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (15)

  1.  ユーザーに押圧操作されるタッチ面(2a)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(23a)を有する操作体可動部(23)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(21a)と面一となるタッチ面位置(23TP)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(23BT)との間で移動するよう動作させる可動部駆動体(24)と、を備える操作体(2)と、
     前記操作体を収容する筐体(90)と、
     一端に前記操作体の周縁に接続される接続部(3d)と、他端に前記筐体に固定される固定部(3c)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(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)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(4)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(6)と、
     を備える操作入力装置。
  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(8)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(24A)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(24a)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(24a2)と、前記ボタン位置とするボタン位置区間(24a1)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(24C)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(22G、24G)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(22G、24G)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(70M)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(70G)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(27)と駆動源側ギア(72G)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。
PCT/JP2013/004991 2012-08-31 2013-08-23 操作入力装置 WO2014034067A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/423,985 US9606632B2 (en) 2012-08-31 2013-08-23 Operation input device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-191934 2012-08-31
JP2012191934A JP5849033B2 (ja) 2012-08-31 2012-08-31 操作入力装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014034067A1 true WO2014034067A1 (ja) 2014-03-06

Family

ID=50182905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/004991 WO2014034067A1 (ja) 2012-08-31 2013-08-23 操作入力装置

Country Status (3)

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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3218789A4 (en) * 2014-11-10 2018-06-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Touch pad adjustment

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10479203B2 (en) * 2014-03-25 2019-11-19 Clarion Co., Ltd. Vehicle equipment
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
CN108139819B (zh) * 2015-10-28 2021-06-01 阿尔卑斯阿尔派株式会社 操作装置
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

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005135876A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Japan Aviation Electronics Industry Ltd タッチ式入力装置及びその制御方法
JP2006252093A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 力覚式タッチパネルを具備したインターフェイス装置
JP2009087351A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Ntt Docomo Inc タッチスクリーン
JP2012058967A (ja) * 2010-09-08 2012-03-22 Nippon Soken Inc 操作位置検出装置

Family Cites Families (19)

* 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
WO2000017739A1 (fr) 1998-09-22 2000-03-30 Yasufumi Mase Processeur de donnees pour personne atteinte de troubles visuels et peripherique tactile entree/sortie
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
JP4456434B2 (ja) 2004-08-03 2010-04-28 日本放送協会 触覚ディスプレイ
KR100791378B1 (ko) * 2005-12-29 2008-01-07 삼성전자주식회사 다양한 입력 모드를 지원하는 사용자 명령 입력 장치 및이를 이용한 기기
WO2007138982A1 (ja) * 2006-05-30 2007-12-06 Nec Corporation 入力装置
US20080037769A1 (en) * 2006-07-24 2008-02-14 Motorola, Inc. User interface substrate for handset device
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
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005135876A (ja) * 2003-10-31 2005-05-26 Japan Aviation Electronics Industry Ltd タッチ式入力装置及びその制御方法
JP2006252093A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 力覚式タッチパネルを具備したインターフェイス装置
JP2009087351A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Ntt Docomo Inc タッチスクリーン
JP2012058967A (ja) * 2010-09-08 2012-03-22 Nippon Soken Inc 操作位置検出装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3218789A4 (en) * 2014-11-10 2018-06-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Touch pad adjustment
US10234967B2 (en) 2014-11-10 2019-03-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Touch pad adjustment

Also Published As

Publication number Publication date
US20150212589A1 (en) 2015-07-30
JP2014048926A (ja) 2014-03-17
US9606632B2 (en) 2017-03-28
JP5849033B2 (ja) 2016-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014034067A1 (ja) 操作入力装置
CN113296627B (zh) 平行运动触控板
US9866149B2 (en) Method and apparatus for enabling floating touch screen haptics assemblies
US20200348757A1 (en) Force sensors for haptic surfaces
WO2013128819A1 (ja) 操作位置検出装置および車載装置
JP2012122823A (ja) 検出装置、電子機器、及びロボット
CN102855016A (zh) 操作接受设备
US20150339025A1 (en) Operation apparatus
EP2634676A2 (en) Input Device
JP5318831B2 (ja) 操作位置検出装置
US20150276515A1 (en) Operation input device
US9430056B2 (en) Pointing device for a portable computer
JP6550187B2 (ja) スタンドアロン型入力装置
JP6115421B2 (ja) 入力装置および入力システム
JP2013169952A (ja) 車両用入力装置
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
US20150346852A1 (en) Operation apparatus
WO2016001730A1 (en) Operation device and operation method
WO2014162695A1 (ja) 車両用装置の操作性評価方法および操作性評価装置
KR20140101682A (ko) 작동 요소
CN219016945U (zh) 一种笔尖防抖动结构及触控笔
US11789540B1 (en) Touch surface controller
KR101795268B1 (ko) 터치입력장치 및 그 제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13834281

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14423985

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13834281

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1