WO2019044371A1

WO2019044371A1 - 入力装置

Info

Publication number: WO2019044371A1
Application number: PCT/JP2018/029085
Authority: WO
Inventors: 五郎中村
Original assignee: 日本電産サンキョー株式会社
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2019-03-07
Also published as: JP2019046009A

Abstract

入力装置１００は、タッチパネル１３を備えた入力ユニット１と、入力ユニット１を囲む枠部２２を備えた支持体２と、支持体２に対して入力ユニット１を振動させるアクチュエータ３を有する。入力装置１００は、操作者５００に対して正対する位置から外れた位置に配置され、タッチパネル１３を法線方向Ｌに対して傾いた方向から見て操作する。入力装置１００は、操作者５００の視線Ｇの方向から見たとき、振動する部位（入力ユニット１）の外周縁が、振動しない部位（枠部２２）と全周で重なっている。従って、振動する部位（入力ユニット１）と振動しない部位（枠部２２）との隙間が全く見えないので、視覚が邪魔をして操作者５００に意図した触覚を感じさせにくくなるおそれが少ない。

Description

入力装置

　本発明は、タッチパネルの入力面を振動させて触覚で振動を認知させる入力装置に関するものである。

　タッチパネルを用いた入力装置は、機械的スイッチを用いた機械式の入力装置と違って、ソフトウェアによって入力画面を自由に構成できるという利点がある一方、入力操作を行った感触を操作者に与えることができない。そこで、入力操作に伴って、入力面を振動させる技術が提案されている。特許文献１に記載のタッチパネル装置は、表示装置とタッチパネルと備えた可動パネルにアクチュエータから振動を伝達する。可動パネルは、筐体に形成された窓部に配置されている。

特開２００７－３４９９１号公報

　特許文献１に記載のタッチパネル装置では、可動パネル（タッチパネルおよび表示装置）が一体となって振動するが、筐体は振動しない。従って、可動パネルが振動するとき、振動が視覚的に認知されるおそれがある。例えば、特許文献１では、可動パネルが筐体の窓部の内側に配置されている。ここで、タッチパネル装置は、操作者が可動パネルの正面にいない状態で使用されることがある。可動パネルを斜めの方向から見て操作する場合、操作者には、筐体と可動パネルとの隙間が見えることがある。筐体と可動パネルとの隙間が見えると、可動パネルの振動によって隙間の大きさの変化が見える。従って、隙間が目印となって振動が視覚的に認知されるおそれがある。

　触覚で振動を感じさせる入力装置においては、振動が触覚でなく視覚で認知されると、視覚が邪魔をして意図した触覚を感じさせにくくなるおそれがある。例えば、振動を視覚で認識すると、入力装置およびその周囲の装置本体が全体として揺れたように感じ、タッチパネルに触った指先から意図した触覚を感じにくくなるおそれがある。

　以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、触覚で振動を認知させる入力装置において、利用者に振動を適正に認知させることにある。

　上記問題を解決するために、本発明に係る入力装置は、表示部および前記表示部に重ねられたタッチパネルを備えた入力ユニットと、前記入力ユニットを支持する支持体と、前記支持体に対して前記入力ユニットを前記タッチパネルの面内方向に振動させるアクチュエータと、を備え、前記支持体は、前記入力ユニットを囲む枠部を備え、予め想定した操作位置から前記入力ユニットを見る操作者の視線の方向から見たとき、前記入力ユニットの外周縁が前記枠部と全周で重なっていることを特徴とする。

　本発明では、表示部およびタッチパネルを備えた入力ユニットを振動させてタッチパネルに触れた指に振動を感じさせるにあたって、操作者の視線の方向から見たとき、振動する部位（入力ユニット）の外周縁が、振動しない部位（枠部）と全周で重なっている。従って、振動する部位（入力ユニット）と振動しない部位（枠部）との隙間が見えないので、入力ユニットが振動したとき、枠部と入力ユニットとの隙間が入力ユニットの動きを認識する目印となることはない。よって、入力ユニットの動きが視覚的に認識されにくいので、視覚が邪魔をして操作者に意図した触覚を感じさせにくくなるおそれを少なくすることができる。

　本発明において、前記入力ユニットは、前記操作者から見て前記枠部の奥側に位置する構成を採用することができる。このようにすると、入力ユニットの外周縁を枠部によって覆うことができる。従って、入力ユニットと枠部との隙間を見えなくすることができる。

　あるいは、本発明において、前記入力ユニットは、少なくとも前記タッチパネルおよび前記表示部が前記操作者から見て前記枠部の前側に位置する構成を採用することができる。例えば、前記入力ユニットは、前記枠部と前記面内方向で対向する外周面に形成された凹部を備え、前記凹部内に前記枠部の内周縁が配置される構成を採用することができる。このようにすると、タッチパネルおよび表示部が枠部の前側に突出した状態に入力ユニットを設置した状態で、入力ユニットと枠部との隙間を見えなくすることができる。

　本発明において、前記支持体は、前記入力ユニットの前記外周面と対向する固定部を備え、前記入力ユニットは、前記外周面と前記固定部との間に介在する弾性部材を介して、前記支持体に対して振動可能に支持される構成を採用することができる。このようにすると、アクチュエータの駆動を停止したとき、弾性部材によって入力ユニットを原点位置に保持することができる。

　本発明において、前記支持体は、車両の運転席の前方に配置される内装部材に設けられ、前記入力ユニットは、前記運転席に正対する位置から外れた位置に配置され、前記予め想定した操作位置は、前記運転席に着座した位置である。このようにすると、運転席に着座して運転席の正面から外れた位置にある入力装置を操作する場合に、入力ユニットの動きが視覚的に認識されにくいので、視覚が邪魔をして操作者に意図した触覚を感じさせにくくなるおそれを少なくすることができる。

　本発明によれば、表示部およびタッチパネルを備えた入力ユニットを振動させてタッチパネルに触れた指に振動を感じさせるにあたって、操作者の視線の方向から見たとき、振動する部位（入力ユニット）の外周縁が、振動しない部位（枠部）と全周で重なっている。従って、振動する部位（入力ユニット）と振動しない部位（枠部）との隙間が見えないので、入力ユニットが振動したとき、枠部と入力ユニットとの隙間が入力ユニットの動きを認識する目印となることはない。よって、入力ユニットの動きが視覚的に認識されにくいので、視覚が邪魔をして操作者に意図した触覚を感じさせにくくなるおそれを少なくすることができる。

本発明を適用した入力装置を車両のダッシュボードに設置した状態を示す説明図である。入力ユニットおよび支持体の断面図である。入力ユニットおよび支持体の他の実施形態を示す断面図である。

　図１は、本発明を適用した入力装置１００を車両のダッシュボード２００に設置した状態を示す説明図である。図２は入力ユニット１および支持体２の断面図であり、図２（ａ）は図１のＡ－Ａ位置で切断した断面図、図２（ｂ）は図１のＢ－Ｂ位置で切断した断面図である。入力装置１００は、各種の機器を操作するための操作パネルとして用いられる。図２に示すように、入力装置１００は、入力ユニット１と、入力ユニット１を振動可能に支持する支持体２と、支持体２に対して入力ユニット１を振動させるアクチュエータ３と、入力ユニット１と支持体２とを接続する弾性部材４を備える。

　図１に示す例では、入力装置１００は、車両に搭載される機器を操作するための操作パネルとして用いられ、車両のダッシュボード２００に設置されている。なお、入力装置１００が設置される場所は、運転席３００と助手席４００の間にセンターコンソールが設けられている車両の場合には、センターコンソールであってもよい。また、他の場所であってもよい。

　ダッシュボード２００は、運転席３００および助手席４００の前方に配置される内装部材である。図１の入力装置１００において、支持体２はダッシュボード２００に設けられている。支持体２は、矩形の窓部２１を囲む枠部２２を備える。枠部２２は、ダッシュボード２００を構成するパネルと一体に形成されていてもよいし、ダッシュボード２００を構成するパネルに別部材を固定して構成されていてもよい。

　本形態では、入力装置１００は、ダッシュボード２００の車両幅方向の略中央に配置されている。このため、入力装置１００は、運転席３００の正面から外れた位置に配置されている。また、入力装置１００は、助手席４００の正面からも外れた位置に配置されている。入力装置１００は、運転席３００または助手席４００に着座した位置から操作することが想定されている。すなわち、入力装置１００において、予め想定した操作位置は、運転席３００または助手席４００に着座した位置である。図１には、運転席３００に操作者５００が着座した場合の操作者５００の視線Ｇの方向を破線で示す。視線Ｇの方向は、入力装置１００に正対する方向（後述する法線方向Ｌ）に対して傾斜した方向である。

（入力装置の詳細構成）
　図２に示すように、入力ユニット１は、液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス表示パネルなどの直視型の表示パネルである表示部１０と、表示部１０に重ねて設けられた透光性のタッチパネル１３を備える。タッチパネル１３は、例えば、静電容量方式のタッチパネルであり、入力ユニット１の表面に露出している。表示部１０は、タッチパネル１３が重ねられる側の面が表示面１０ａである。また、タッチパネル１３は、表示部１０とは反対側の面が入力面１３ａである。操作者は、入力面１３ａのうち、表示部１０によってスイッチ等が表示された部分に指先を触れることによって情報の入力を行う。入力装置１００は、入力ユニット１への入力結果を上位の制御部（図示せず）に出力する。

　入力ユニット１において、表示部１０およびタッチパネル１３は、図示しないホルダ部材によって保持され、ホルダ部材を介してフレーム１４に固定される。フレーム１４は入力ユニット１の外周側を囲んでおり、弾性部材４と接続される。図２に示すように、入力ユニット１の表示面１０ａおよび入力面１３ａに対して垂直な方向を法線方向Ｌとし、表示部１０に対してタッチパネル１３が重ねられている側を前側Ｌ１とし、前側Ｌ１とは反対側を奥側Ｌ２とする。また、法線方向Ｌと直交する方向を第１方向Ｘ、法線方向Ｌおよび第１方向Ｘと直交する方向を第２方向Ｙとする。第１方向Ｘおよび第２方向Ｙは、タッチパネル１３の面内方向である。

　図２に示すように、本形態では、入力ユニット１は枠部２２の奥側Ｌ２に配置されている。入力ユニット１は、法線方向Ｌから見た場合の形状が、枠部２２に形成された窓部２１より一回り大きい。また、入力ユニット１は、法線方向Ｌから見た場合に枠部２２の内周縁との間に隙間ができない位置に配置される。すなわち、入力ユニット１の外周面は、法線方向Ｌから見て枠部２２の内周縁より外周側に位置する。また、枠部２２は、法線方向Ｌから見て入力ユニット１の外周縁と全周で重なっている。

　支持体２は、枠部２２の奥側Ｌ２において入力ユニット１の外周面を形成するフレーム１４の部分と対向する固定部２３を備える。本形態では、固定部２３は、入力ユニット１を挟んで第１方向Ｘで対向する２箇所、および、入力ユニット１を挟んで第２方向Ｙで対向する２箇所に設けられている。入力ユニット１の外周面は、法線方向Ｌから見て枠部２２の内周縁より外周側に位置し、固定部２３は入力ユニット１の外周面より更に外周側に位置する。弾性部材４は、固定部２３と入力ユニット１の外周面との間に配置され、固定部２３と入力ユニット１の外周面とを接続する。弾性部材４としては、ばねやゴムブロック、あるいは、ゲル状ダンパー部材などを用いることができる。

　アクチュエータ３は、表示部１０の背面側（奥側Ｌ２）に固定される。なお、本形態では、アクチュエータ３は入力ユニット１の中央の１箇所に固定されているが、複数箇所にアクチュエータ３を固定し、同期して駆動してもよい。また、アクチュエータ３の固定位置は、表示部１０の背面側でなくてもよく、表示部１０およびタッチパネル１３と一体になって振動する別の部位でもよい。アクチュエータ３は、第１方向Ｘの振動および第２方向Ｙの振動（すなわち、タッチパネル１３の面内方向の振動）を発生させる。アクチュエータ３を駆動することにより、入力ユニット１には、アクチュエータ３の振動が入力される。その結果、入力ユニット１は、支持体２に対して第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに振動する。なお、アクチュエータ３の振動方向は、第１方向Ｘと第２方向Ｙのいずれか一方の方向のみであってもよい。

　図２に示すように、アクチュエータ３は、支持体３１および可動体３２と、可動体３２と支持体３１とを接続する接続体３３と、可動体３２を支持体３１に対して相対移動させる駆動回路（図示省略）とを有する。可動体３２は支持体３１の内側に収容され、支持体３１は、表示部１０の背面側に固定される。接続体３３は、弾性または粘弾性を備えている。駆動回路は、可動体３２を第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに駆動し、可動体３２を第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに振動させる。接続体３３は、可動体３２が第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに振動する際、可動体３２の移動に追従してせん断方向に変形するとともに、可動体３２を駆動した際の共振を適正に抑制する。

　本形態のアクチュエータ３において、駆動回路（図示省略）は、支持体３１および可動体３２の一方に保持されるコイルと、支持体３１および可動体３２の他方に保持される磁石を備えた磁気駆動回路である。駆動回路は、第１方向Ｘの振動を発生させる第１磁気駆動回路（図示省略）と、第２方向Ｙの振動を発生させる第２磁気駆動回路（図示省略）を備える。コイルと磁石は第１方向Ｘおよび第２方向Ｙと直交する方向で対向する。第１磁気駆動回路のコイルに交流を印加して、磁石とコイルを第１方向Ｘに相対移動させると、可動体３２は支持体３１に対して第１方向Ｘに振動する。可動体３２が第１方向Ｘに振動すると、アクチュエータ３の重心が第１方向Ｘに変動するので、アクチュエータ３は、第１方向Ｘの振動を出力する。同様に、第２磁気駆動回路のコイルに交流を印加して、磁石とコイルを第２方向Ｙに相対移動させて、アクチュエータ３から第２方向Ｙの振動を出力する。アクチュエータ３は、入力ユニット１に固定された支持体３１を介して、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの振動を入力ユニット１に出力する。アクチュエータ３の駆動を停止すると、入力ユニット１は、弾性部材４の付勢力によって原点位置に復帰する。

（操作者の視線の方向から見た場合の入力ユニットの見え方）
　図１、図２に示すように、本形態では、操作者５００が運転席３００に着座した状態（すなわち、操作者５００が予め想定した操作位置にいる状態）で入力ユニット１を見る際、操作者５００の視線Ｇの方向は法線方向Ｌに対して傾斜している。ここで、入力装置１００は、入力ユニット１を囲む枠部２２が、操作者５００の視線Ｇの方向から見て入力ユニット１の外周縁と全周で重なる形状および配置となるように構成されている。すなわち、入力ユニット１は、法線方向Ｌから見て入力ユニット１と枠部２２との間に隙間が見えないだけでなく、法線方向Ｌに対して傾いた視線Ｇの方向から見た場合にも、入力ユニット１と枠部２２との間に隙間が見えないように構成されている。

　すなわち、図２（ａ）に示すように、運転席３００に着座して入力ユニット１を見る操作者５００の視線Ｇの方向が第１方向Ｘで視線ＧＸ１から視線ＧＸ２までの範囲である場合に、この範囲の方向から見たとき、入力ユニット１の外周縁と枠部２２とが常に全周で重なりを持つように入力ユニット１と枠部２２が構成されている。また、図２（ｂ）に示すように、入力ユニット１を見る操作者５００の視線Ｇの方向が第２方向Ｙで視線ＧＹ１から視線ＧＹ２までの範囲である場合に、この範囲の方向から見たとき、入力ユニット１の外周縁と枠部２２とが常に全周で重なりを持つように入力ユニット１と枠部２２が構成されている。

（本形態の主な効果）
　以上説明したように、本形態の入力装置１００は、入力ユニット１を振動させてタッチパネル１３に触れた指に振動を感じさせる装置である。そして、操作者５００の視線Ｇの方向から見たとき、振動する部位（入力ユニット１）の外周縁が、振動しない部位（枠部２２）の内周縁と入力ユニット１の全周で重なっている。従って、振動する部位（入力ユニット１）と振動しない部位（枠部２２）との隙間が全く見えないので、入力ユニット１が振動したとき、枠部２２と入力ユニット１との隙間が入力ユニット１の動きを認識する目印となることはない。よって、入力ユニット１の動きが視覚的に認識されにくいので、視覚が邪魔をして操作者５００に意図した触覚を感じさせにくくなるおそれを少なくすることができる。

　本形態の入力ユニット１は、操作者５００から見て枠部２２の奥側Ｌ２に配置されている。従って、入力ユニット１の外周縁を枠部２２によって覆うことができ、入力ユニット１と枠部２２との隙間を見えなくすることができる。

　本形態では、支持体２が入力ユニット１の外周面と対向する固定部２３を備えており、入力ユニット１は、外周面と固定部２３との間に介在する弾性部材４を介して支持体２に対して振動可能に支持される。このように、弾性部材４を介在させることにより、入力ユニット１を振動可能に支持すると共に、アクチュエータ３の駆動を停止したとき、弾性部材４によって入力ユニット１を原点位置に保持することができる。

　本形態の入力装置１００は、車両の運転席３００の前方に配置される内装部材であるダッシュボード２００に設けられ、入力ユニット１は、運転席３００に正対する位置から外れた位置に配置されている。このような設置状態において、入力装置１００は、運転席３００に着座した操作者５００からは、入力ユニット１とダッシュボード２００に設けられた枠部２２との隙間が見えないように構成されている。従って、運転席３００に着座して操作する場合に、入力ユニット１が振動したとき、入力ユニット１の動きが視覚的に認識されにくい。よって、視覚が邪魔をして操作者５００に意図した触覚を感じさせにくくなるおそれを少なくすることができる。

（他の実施形態）
　図３は入力ユニット１Ａおよび支持体２の他の実施形態を示す断面図である。上記形態は、入力ユニット１が枠部２２の奥側Ｌ２に配置される形態であったが、本発明は、表示部１０およびタッチパネル１３が枠部２２の前側Ｌ１に位置する形態に適用可能である。以下、図３の形態について、上記形態と異なる点のみ説明する。図３に示す形態では、入力装置１００Ａは、入力ユニット１Ａおよび支持体２を備える。入力ユニット１Ａの外周面には、凹部１５が形成されている。凹部１５は、表示部１０およびタッチパネル１３を保持するフレーム１４Ａに形成されており、入力ユニット１Ａの外周面の全周に形成されている。凹部１５は、表示部１０およびタッチパネル１３より奥側Ｌ２に形成されている。支持体２は、枠部２２の内周縁を凹部１５内に配置した状態で、弾性部材４を介して入力ユニット１を支持している。

　図３の形態は、入力ユニット１Ａの凹部１５に配置された枠部２２が、操作者５００の視線Ｇの方向から見て入力ユニット１Ａの少なくとも表示部１０およびタッチパネル１３の外周縁と全周で重なる形状および配置となるように構成されている。すなわち、入力ユニット１Ａは、法線方向Ｌから見て表示部１０およびタッチパネル１３と枠部２２との間に隙間が見えないだけでなく、操作者５００の視線Ｇの方向から見た場合にも、表示部１０およびタッチパネル１３と枠部２２との間に隙間が見えない。従って、上記形態と同様に、入力ユニット１Ａの動きが視覚的に認識されにくいので、視覚が邪魔をして操作者５００に意図した触覚を感じさせにくくなるおそれを少なくすることができる。

１、１Ａ…入力ユニット、２…支持体、３…アクチュエータ、４…弾性部材、１０…表示部、１０ａ…表示面、１３…タッチパネル、１３ａ…入力面、１４、１４Ａ…フレーム、１５…凹部、２１…窓部、２２…枠部、２３…固定部、３１…支持体、３２…可動体、３３…接続体、１００、１００Ａ…入力装置、２００…ダッシュボード、３００…運転席、４００…助手席、５００…操作者、Ｇ、ＧＸ１、ＧＸ２、ＧＹ１、ＧＹ２…視線、Ｌ…法線方向、Ｌ１…前側、Ｌ２…奥側、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向

Claims

　表示部および前記表示部に重ねられたタッチパネルを備えた入力ユニットと、
　前記入力ユニットを支持する支持体と、
　前記支持体に対して前記入力ユニットを前記タッチパネルの面内方向に振動させるアクチュエータと、を備え、
　前記支持体は、前記入力ユニットを囲む枠部を備え、
　予め想定した操作位置から前記入力ユニットを見る操作者の視線の方向から見たとき、前記入力ユニットの外周縁が前記枠部と全周で重なっていることを特徴とする入力装置。
　前記入力ユニットは、前記操作者から見て前記枠部の奥側に位置することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
　前記入力ユニットは、少なくとも前記タッチパネルおよび前記表示部が前記操作者から見て前記枠部の前側に位置することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
　前記入力ユニットは、前記枠部と前記面内方向で対向する外周面に形成された凹部を備え、
　前記凹部内に前記枠部の内周縁が配置されることを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
　前記支持体は、前記入力ユニットの前記外周面と対向する固定部を備え、
　前記入力ユニットは、前記外周面と前記固定部との間に介在する弾性部材を介して、前記支持体に対して振動可能に支持されることを特徴とする請求項４に記載の入力装置。
　前記支持体は、車両の運転席の前方に配置される内装部材に設けられ、
　前記入力ユニットは、前記運転席に正対する位置から外れた位置に配置され、
　前記予め想定した操作位置は、前記運転席に着座した位置であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の入力装置。