WO2020149120A1 - 入力装置、及び、操作ユニット - Google Patents

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WO2020149120A1
WO2020149120A1 PCT/JP2019/050698 JP2019050698W WO2020149120A1 WO 2020149120 A1 WO2020149120 A1 WO 2020149120A1 JP 2019050698 W JP2019050698 W JP 2019050698W WO 2020149120 A1 WO2020149120 A1 WO 2020149120A1
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switch
input device
knob
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達弘 冨山
武晃 前畑
佳拡 橋本
三浦　幸夫
高橋　一成
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アルプスアルパイン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an input device and an operation unit.
  • an elastic plate having two pairs of strain detection elements and having a fixing portion in the center is configured to be pushed by a flat plate-shaped operating body via an elastic member arranged on a circumference centered on the fixing portion.
  • a load sensor there is a low-sized load sensor capable of adjusting the direction and size of an output signal by the pushing position and the amount of movement of a flat operating body (for example, refer to Patent Document 1).
  • the conventional load sensor outputs a signal indicating the direction corresponding to the operation direction, but does not output any other signal.
  • An input device includes an operating unit, a movable member fixed to the operating unit and having a rotation shaft, and a fixed member that pivotally supports the rotation shaft so that the movable member is rotatable. And a deflection sensor that is disposed in the operation portion and that detects the deflection of the operation portion; and a deflection sensor that is disposed in the movable member or the fixed member and is pressed by the rotating operation of the movable member, and the deflection amount of the operation portion is
  • the switch includes a switch that is turned on or off when a predetermined amount is reached, a signal processing unit that outputs a control signal based on a first output signal of the deflection sensor and a second output signal of the switch.
  • FIG. 6 is a diagram showing a characteristic of a reaction force with respect to a bending amount of a knob 130.
  • 3 is a diagram showing a circuit of the input device 100.
  • FIG. It is a figure which shows the operation direction of the knob 130 judged by the L/R signal and the U/D signal.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a process in which a determination unit 161 of the signal processing unit 160 determines the operation direction of the knob 130.
  • 6 is a flowchart showing a process in which a determination unit 161 of the signal processing unit 160 determines the operation direction of the knob 130.
  • 6 is a flowchart showing a process in which a determination unit 161 of the signal processing unit 160 determines the operation direction of the knob 130.
  • FIG. 6 is a diagram showing an operation example based on a control signal output by a signal processing unit 160.
  • FIG. 6 is a diagram showing an operation example based on a control signal output by a signal processing unit 160.
  • FIG. 1 is a diagram showing the interior of a vehicle 10 equipped with an operation unit 50 of the embodiment.
  • the vehicle 10 includes a driver seat 11, a passenger seat 12, a center console 13, an outer mirror 14, an inner mirror 15, and a display 16.
  • An operation unit 50 is provided between the driver's seat 11 and the passenger seat 12 of the center console 13 arranged inside the vehicle 10.
  • the operation unit 50 includes a main body 51 and a knob 52.
  • the operation unit 50 is provided to operate various devices of the vehicle 10, and can be used to adjust the outer mirror 14 and the inner mirror 15, for example.
  • the knob 52 When the user manually bends the knob 52 in the vertical and horizontal directions, the outer mirror 14 and the inner mirror 15 can be adjusted in the vertical and horizontal directions.
  • FIG. 2 is a diagram showing the input device 100 according to the embodiment.
  • the input device 100 is housed in the operation unit 50 shown in FIG.
  • the input device 100 includes a housing 110, a lever 120, a knob 130, a deflection sensor 140, push switches 150A and 150B, substrates 151A and 151B, holders 152A and 152B, and pins 153A and 153B as main components.
  • a part (wall part 110B) of the housing 110 is transparently shown.
  • the Z-axis negative direction side is referred to as the lower side or the lower side
  • the Z-axis positive direction side is referred to as the upper side or the upper side, but they do not represent a general vertical relationship.
  • the front direction of the vehicle 10 shown in FIG. 1 is the ⁇ Y direction
  • the rear direction is the +Y direction
  • the left direction is the +X direction
  • the right direction is the ⁇ X direction
  • the upward direction is the +Z direction
  • the downward direction is the ⁇ Z direction.
  • FIGS. 3 to 5 in addition to FIG. 3 is an exploded view showing the input device 100 of the embodiment, FIG. 4 is a top view showing the input device 100 of the embodiment, and FIG. 5 is a side view showing the input device 100 of the embodiment. It is a figure.
  • the housing 110 has a main body 110A and a wall 110B.
  • the housing 110 is made of resin, for example.
  • the main body 110A has a substantially rectangular parallelepiped shape, has an upper portion narrowed in the Y-axis direction, and has a storage portion 110A1 for storing the lever 120.
  • the housing 110 is an example of a fixing member. The housing 110 is fixed inside the main body 51 of the operation unit 50 of FIG.
  • the main body 110A is continuously opened on the +X direction side and the +Z direction side, and has a lower surface side ( ⁇ Z direction side), a ⁇ X direction side, and a ⁇ Y direction side wall portion that surrounds the storage portion 110A1.
  • the main body 110 has a bearing portion 111A, a fixing portion 112A, a screw hole 113A, and a fixing portion 114A.
  • the bearing portion 111A is provided above the surface on the +X direction side of the wall portion on the ⁇ X direction side, and rotatably supports the rotation shaft 121A on the ⁇ X direction side of the lever 120.
  • the fixing portion 112A is provided on the +Y direction side surface of the ⁇ Y direction side wall portion and the ⁇ Y direction side surface of the +Y direction side wall portion, and has a screw hole.
  • the fixing portion 112A is provided for screwing the holders 152A and 152B.
  • the screw holes 113A are provided at three places on the wall portion facing the +X direction side opening of the main body portion 110A, and the wall portion 110B is fixed by three screws 110C.
  • the fixed portion 114A is four protrusions that protrude in the ⁇ X direction in the middle of the height direction of the main body 110A, and has a through hole that penetrates in the Z-axis direction. As shown in FIG. 1 as an example, the fixing portion 114A is provided for inserting screws and pins when fixing to the center console 13 of the vehicle 10.
  • the wall portion 110B is a plate-shaped member having a trapezoidal shape in YZ plane view, and has a bearing portion similar to the bearing portion 111A on the surface on the ⁇ X direction side.
  • the lever 120 is stored in the storage portion 110A1, the ⁇ X direction side rotation shaft 121A is inserted in the bearing portion 111A, and the +X direction side rotation shaft 121A is inserted in the wall portion 110B bearing portion.
  • the housing 110 holds the lever 120 rotatably by fixing the wall 110B and the screw 110C.
  • the lever 120 has a base 121 and an extension 122.
  • the lever 120 is made of resin, for example.
  • the base 121 is a rectangular parallelepiped member that extends in the X-axis direction, and has a rotating shaft 121A that projects from the surface on the ⁇ X direction side.
  • the lever 120 is an example of a movable member.
  • two screw holes 121B are provided on the surface of the base 121 on the +Z direction side.
  • the center of the screw hole 121B in plan view is located directly above the two rotation shafts 121A.
  • the knob 130 is fixed to the screw hole 121B with a screw 130C.
  • An extension 122 is integrally formed on the ⁇ Z direction side of the base 121.
  • the push switch 150A When viewed from the +X direction side, the push switch 150A contacts the pin 153A when the lever 120 rotates clockwise (in the direction of arrow A in FIG. 5) about the rotary shaft 121A. When the lever 120 rotates counterclockwise (in the direction of arrow B in FIG. 5) about the rotation shaft 121A, the push switch 150B contacts the pin 153B.
  • the clockwise direction and the counterclockwise direction are examples of the first rotation direction and the second rotation direction, respectively.
  • the knob 130 is a thin plate-shaped member that is rectangular in plan view, and is made of resin as an example.
  • the knob 130 is an example of an operation unit.
  • a bending sensor 140 is provided on the lower surface side of the knob 130.
  • the knob 130 is a member operated by a user who performs an input operation on the input device 100.
  • the knob 130 has screw holes 131 on the +X direction side end of the +Y direction side and on the ⁇ X direction side end of the +Y direction side.
  • the center of the screw hole 131 in plan view is located directly above the two rotation shafts 121A.
  • the corners of the knob 130 on the ⁇ Y direction side and on the ⁇ X direction side are chamfered curvilinearly in a plan view.
  • the knob 130 is fixed to the upper end of the lever 120 by screwing a screw 130C inserted through the screw hole 131 into a screw hole 121B of the lever 120.
  • the knob 130 is provided on the +Z direction side of the rotary shaft 121A in the direction in which the lever 120 extends from the rotary shaft 121A (Z-axis direction when the lever 120 is not rotated).
  • the +Z direction side of the rotating shaft 121A is an example of the first side.
  • the knob 52 shown in FIG. 1 is fixed to the knob 130.
  • the knob 52 is fixed to the knob 130 by fitting, screwing, bonding or the like, and operates integrally with the knob 130.
  • the portion on the ⁇ Y direction side of the portion in contact with the lever 120 is deformed by bending when pressed by the user's hand or the like. To do.
  • the user applies force so that the left side (+X side) of the portion of the knob 130 on the ⁇ Y direction side of the portion in contact with the lever 120 is bent upward or downward, or It is performed by applying a force so that the right side ( ⁇ X side) is bent upward or downward.
  • the left side of the knob 130 is the first direction side in the axial direction (X-axis direction) of the rotary shaft 121A, and the right side is the second direction side.
  • the first direction is the +X direction and the second direction is the -X direction.
  • the lever 120 and the knob 130 operate as a lever.
  • the fulcrum is the rotating shaft 121A.
  • the emphasis point is a point at which the user's hand or the like touches the knob 130.
  • the point of action is that the push switches 150A and 150B attached to the lever 120 via the substrates 151A and 151B are pressed.
  • the point where the push switches 150A and 150B are pressed may be a point where the push switches 150A and 150B are directly or indirectly pressed by the turning operation of the lever 120.
  • the points at which the push switches 150A and 150B are pressed may be the points at which the pins 153A and 153B come into contact with the surfaces of the push switches 150A and 150B attached to the lever 120 via the substrates 151A and 151B.
  • the point where the push switches 150A and 150B are pressed may be the point where the push switches 150A and 150B are mounted on the boards 151A and 151B. Further, the point where the push switches 150A and 150B are pressed may be that the substrates 151A and 151B on which the push switches 150A and 150B are mounted are attached to the lever 120.
  • the bending sensor 140 is provided to detect the direction of the input operation to the knob 130 by detecting the bending direction of the knob 130.
  • the flexure sensor 140 is shown in a simplified manner in FIGS. 2 and 3, but specifically, as shown in FIG. 4, it has three sensor portions (sensors 141, 142, 143).
  • the sensors 141 to 143 have an elongated sensor element shape in plan view and detect bending (deformation) in the longitudinal direction.
  • the sensor 143 is arranged at the center of the knob 130 in the X-axis direction so as to extend in the Y-axis direction (the longitudinal direction is parallel to the Y-axis).
  • the sensors 141 and 142 are provided line-symmetrically with respect to a center line that passes through the center of the width of the sensor 143 in the X-axis direction in the Y-axis direction.
  • the central axis of the rotating shaft 121A is shown by a broken line 121A1.
  • the longitudinal directions of the sensors 141 and 142 make an angle of 45 degrees with respect to the central axis 121A1 of the rotating shaft 121A, and the longitudinal direction of the sensor 143 makes an angle of 90 degrees with respect to the central axis 121A1 of the rotating shaft 121A. That is, the sensors 141, 143, 142 extend along the directions of 45 degrees, 90 degrees, and 135 degrees with respect to the central axis 121A1 of the rotating shaft 121A, respectively.
  • the push switches 150A and 150B are switches that can switch between an electric ON (conduction)/OFF (non-conduction) state, and three push switches are provided. Three push switches 150A and 150B are provided to adjust the operating load of the knob 130 to a desired load.
  • the push switches 150A and 150B are examples of switches.
  • the ⁇ Z direction of the rotary shaft 121A in the direction in which the lever 120 extends from the rotary shaft 121A (Z-axis direction when the lever 120 is not rotated). It is provided on the side.
  • the ⁇ Z direction side of the rotating shaft 121A is an example of the second side.
  • Three push switches 150A are mounted on the surface on the ⁇ Y direction side of the board 151A.
  • the board 151 is screwed to the surface of the extending portion 122 of the lever 120 on the ⁇ Y direction side by inserting the screw 151A2 into the through hole 151A1.
  • the three push switches 150A are arranged in the X-axis direction at the same height position.
  • the push switch 150A is an example of a first switch section.
  • the push switch 150A has a built-in spring, and when a predetermined pressing force is applied, the spring is released, thereby switching from off to on.
  • the push switch 150A is a normally open type switch that is held in the ON state while being continuously pressed in the ON state, and is switched to the OFF state when no longer being pressed.
  • a normally closed type switch may be used instead of the normally open type switch. In that case, it is held in the off state in the pressed state, and is switched to the on state when the pressed state is stopped.
  • Such a push switch 150A provides a click feeling to a hand of a user who operates the knob 130.
  • the push switch 150B is a switch that can switch between an electrical ON (conduction)/OFF (non-conduction) state, and three push switches 150B are mounted on the +Y direction side surface of the substrate 151B.
  • the push switch 150B is an example of a second switch section.
  • the push switch 150B is a normally open type switch like the push switch 150A, but a normally closed type switch may be used instead of the normally open type switch. In that case, it is held in the off state in the pressed state, and is switched to the on state when the pressed state is stopped.
  • the board 151B is screwed to the +Y direction side surface of the extension portion 122 of the lever 120 by inserting the screw 151B2 into the through hole 151B1.
  • the three push switches 150B are arranged in the X-axis direction at the same height position. Like the push switch 150A, the push switch 150B provides the user's hand or the like who operates the knob 130 with a click feeling.
  • the holder 152A is a member that inserts and holds the three pins 153A, and is fixed with the pins 153A inserted into the three through holes 152A1.
  • the pin 153A may be fixed to the through hole 152A1 by fitting or adhering.
  • the holder 152A has a through-hole 152A2 penetrating in the X-axis direction in a protruding portion protruding in the ⁇ Z direction, and a screw 155 inserted in the through-hole 152A2 is screwed to the fixing portion 112A of the main body 110A. It is fixed to the main body 110A.
  • the three pins 153A are aligned with the three push switches 150A, respectively.
  • the knob 130 is operated and the lever 120 rotates in the direction of arrow A shown in FIG. 5, the three pins 153A press the push switch 150A.
  • the push switch 150A acts as a spring member that restricts the rotation of the lever 120 until a predetermined pressing force is applied.
  • the holder 152B is a member that inserts and holds the three pins 153B, and is fitted in the three through holes 152B1 with the pins 153B inserted.
  • the holder 152B has a through hole 152B2 penetrating in the X-axis direction at a protruding portion protruding in the ⁇ Z direction.
  • the holder 152B is fixed to the main body 110A by screwing a screw 155 inserted through the through hole 152B2 to a fixed portion of the main body 110A (a fixed portion similar to the fixed portion 112A).
  • the three pins 153B are aligned with the three push switches 150B.
  • the knob 130 is operated and the lever 120 rotates in the direction of arrow B shown in FIG. 5, the three pins 153B press the push switch 150B.
  • the push switch 150B acts as a spring member that restricts the rotation of the lever 120 until a predetermined pressing force is applied.
  • FIG. 6 is a diagram showing the characteristic of the reaction force with respect to the bending amount of the knob 130.
  • the knob 130 can be deformed by bending on the ⁇ Y direction side of the portion in contact with the lever 120.
  • a reaction force is generated in the user's hand or the like. This reaction force is the operating load of the knob 130.
  • the amount by which the knob 130 bends in the Z-axis direction is the stroke of the knob 130 in the input device 100, and shows the Z-direction stroke at the ⁇ Y direction side end of the knob 130 as an example.
  • the reaction force is a reaction force that acts on the user's hand or the like from the knob 130, and is an operation force required to operate the push switches 150A and 150B by operating the knob 130.
  • the knob 130 and the push switches 150A and 150B are treated as springs, and the spring constant is k.
  • the flexure amount M of the knob 130 reaches the target value M1
  • the reaction force F reaches the target value F1
  • the springs of the push switches 150A and 150B are released to provide a click feeling, so that the knob 130 and the push switch are pressed.
  • 150A and 150B are designed.
  • knob 130 length in the X-axis, Y-axis direction, thickness in the Z-axis direction, etc.
  • FIG. 7 is a diagram showing a circuit of the input device 100.
  • the input device 100 includes a sensor circuit unit 140A, and in the sensor circuit unit 140A, the sensors 141 and 142 of the deflection sensor 140 are connected in series between the power supply Vcc and the ground together with the resistor R1. Further, the sensor 143 is connected in series between the power source Vcc and the ground together with the resistors R2 and R3. Further, as shown in FIG. 7, capacitors C1 to C4 are provided.
  • the input device 100 also includes a signal processing unit 160.
  • the signal processing unit 160 includes an information processing unit such as a microcomputer and an A/D (Analog to Digital) converter.
  • FIG. 7 shows a determination unit 161 and a control signal output unit 162 realized by the information processing unit of the signal processing unit 160.
  • the determination unit 161 and the control signal output unit 162 represent functional blocks implemented by the information processing unit of the signal processing unit 160.
  • an L/R signal representing the voltage value at the connection point between the sensors 141 and 142, a U/D signal representing the voltage value at the connection point between the resistor R3 and the sensor 143, a push switch 150A, An A signal and a B signal representing the ON/OFF state of 150B are input.
  • the L/R signal and the U/D signal are examples of the first output signal.
  • the L/R signal is a signal indicating whether the input operation to the knob 130 is performed in the left (Left) direction or the right (Right) direction.
  • the U/D signal is a signal indicating whether the input operation to the knob 130 is performed in the up (Up) direction or the down (Down) direction.
  • the L/R signal and the U/D signal are A/D converted and then input to the determination unit 161. Based on the A/D-converted L/R signal and U/D signal, the determination unit 161 operates the knob 130 in any of the upper left direction, the lower left direction, the upper right direction, or the lower right direction. Determine if there is.
  • the determination unit 161 also detects the on/off state of the push switches 150A and 150B based on the A signal and the B signal.
  • the A signal and the B signal are examples of the second output signal.
  • the control signal output unit 162 outputs a control signal indicating the determination result of the operating direction of the knob 130 and the determination result of the on/off state of the push switches 150A and 150B. In addition, the control signal output unit 162 outputs both or one of the L/R signal and the U/D signal magnitude of the first output signal to the control signal as an A/D-converted digital value.
  • FIG. 8 is a diagram showing the operation direction of the knob 130 determined by the L/R signal and the U/D signal.
  • the horizontal axis represents the signal level (voltage value) of the L/R signal, and the signal level of the L/R signal increases toward the right side.
  • the vertical axis represents the signal level (voltage value) of the U/D signal, and the higher the signal level of the U/D signal, the higher the signal level.
  • the signal level of the L/R signal increases when the left side of the knob 130 is operated to bend upward and when the right side of the knob 130 is operated to bend downward, and the left side of the knob 130 moves downward.
  • the signal level is lowered when the knob 130 is operated to bend and the right side of the knob 130 is operated to bend upward.
  • the U/D signal increases in signal level when the left side of the knob 130 is operated to bend upward and when the right side of the knob 130 is operated to bend upward, and the signal level of the U/D signal increases.
  • the non-operation area is an area where the determination unit 161 of the signal processing unit 160 considers that the knob 130 is not operated, and the signal levels of the L/R signal and the U/D signal are indicated by broken lines.
  • the cross is set in the center of the.
  • the voltage value of the L/R signal at the center of the non-operation area is Vc
  • the lower limit voltage value of the non-operation area of the non-operation area is V1
  • the upper limit voltage value is V2.
  • the voltage value of the U/D signal in the center of the non-operation area is Vm
  • the lower limit voltage value of the non-operation area of the non-operation area is V3, and the upper limit voltage value thereof is V4.
  • the non-operation area is an area corresponding to at least one of the L/R signal of V1 or more and V2 or less or the U/D signal of V3 or more and V4 or less.
  • the determination unit 161 determines that the L/R signal is operated to the upper right or the lower left, and the L/R signal is higher than the upper limit voltage V2 of the non-operation area. If it is larger, it is determined that the upper left or lower right is operated.
  • the determination unit 161 determines that the U/D signal is operated to the lower left or the lower right, and the U/D signal is the upper limit voltage of the non-operation area. If it is larger than V4, it is determined that the upper right or upper left is operated.
  • 9A to 9C are flowcharts showing a process in which the determination unit 161 of the signal processing unit 160 determines the operation direction of the knob 130.
  • the determination unit 161 holds the signal levels of the L/R signal and the U/D signal (the central voltage value Vc of the non-operation area) when the knob 130 is not operated.
  • the determination unit 161 reads the L/R signal and the U/D signal (step S1).
  • the determination unit 161 determines whether the L/R signal is larger than the center voltage value Vc (step S2). When the L/R signal is larger than the central voltage value Vc, the knob 130 is in the upper left or lower right operation.
  • the determining unit 161 calculates the amount of change in the L/R signal (step S3).
  • the amount of change in the L/R signal is the difference between the level of the L/R signal calculated in step S3 in the previous control cycle and the level of the L/R signal calculated in step S3 in the current control cycle.
  • the determination unit 161 determines whether or not the amount of change in the L/R signal is larger than the upper limit voltage V2 in the non-operation area (step S4).
  • the determination unit 161 determines whether the change amount of the L/R signal is larger than the upper limit voltage V2 of the non-operation area (S4: YES), it determines whether the U/D signal is larger than the center voltage value Vm ( Step S5). When the U/D signal is larger than the central voltage value Vm, it means that the U/D signal is operated to the upper right or the upper left.
  • the determining unit 161 calculates the amount of change in the U/D signal (step S6).
  • the change amount of the U/D signal is the difference between the level of the U/D signal calculated in step S6 in the previous control cycle and the level of the U/D signal calculated in step S6 of the current control cycle.
  • the determination unit 161 determines whether the amount of change in the U/D signal is larger than the upper limit voltage V4 in the non-operation area (step S7).
  • the determination unit 161 determines that the amount of change in the U/D signal is larger than the upper limit voltage V4 of the non-operation area (S7: YES), it determines that the knob 130 is operated to the upper left (step S8).
  • step S7 determines that the amount of change in the U/D signal is not larger than the upper limit voltage V4 in the non-operation area (S7: NO), it determines that the knob 130 is not operated (step S7). S9).
  • step S4 determines in step S4 that the amount of change in the L/R signal is not greater than the upper limit voltage V2 in the non-operation area (S4: NO), the processing ends (end).
  • the determination unit 161 determines in step S5 that the U/D signal is not larger than the central voltage value Vc (S5: NO)
  • the determination unit 161 calculates the amount of change in the U/D signal (step S10).
  • the change amount of the U/D signal is the difference between the level of the U/D signal calculated in step S10 in the previous control cycle and the level of the U/D signal calculated in step S10 of the current control cycle.
  • the determination unit 161 determines whether the amount of change in the U/D signal is smaller than the lower limit voltage V3 of the non-operation area (step S11).
  • the determination unit 161 determines that the amount of change in the U/D signal is smaller than the lower limit voltage V3 of the non-operation area (S11: YES), it determines that the knob 130 is operated to the lower right (step S12).
  • step S11 determines in step S11 that the amount of change in the U/D signal is not smaller than the lower limit voltage V3 of the non-operation area (S11: NO), it determines that the knob 130 is not operated (step S11). S13).
  • the determination unit 161 determines that the L/R signal is not larger than the center voltage value Vc (S2: NO)
  • the determination unit 161 calculates the change amount of the L/R signal (step S14).
  • the amount of change in the L/R signal is the difference between the level of the L/R signal calculated in step S14 in the previous control cycle and the level of the L/R signal calculated in step S14 in the current control cycle.
  • the determination unit 161 determines whether or not the amount of change in the L/R signal is smaller than the lower limit voltage V1 in the non-operation area (step S15).
  • the determination unit 161 determines whether the U/D signal is larger than the center voltage value Vm (Ste S16). When the U/D signal is larger than the central voltage value Vm, it means that the U/D signal is being pressed to the upper right or the upper left.
  • the determination unit 161 determines that the U/D signal is larger than the central voltage value Vm (S16: YES)
  • the determination unit 161 calculates the change amount of the U/D signal (step S17).
  • the amount of change in the U/D signal is the difference between the level of the U/D signal calculated in step S17 in the previous control cycle and the level of the U/D signal calculated in step S17 in the current control cycle.
  • the determination unit 161 determines whether the amount of change in the U/D signal is larger than the upper limit voltage V4 in the non-operation area (step S18).
  • the determination unit 161 determines that the amount of change in the U/D signal is larger than the upper limit voltage V4 of the non-operation area (S18: YES), it determines that the knob 130 is operated to the upper right (step S19).
  • step S18 determines that the amount of change in the U/D signal is not greater than the upper limit voltage V4 in the non-operation area (S18: NO), it determines that the knob 130 is not operated (step S18). S20).
  • step S15 If the determination unit 161 determines in step S15 that the amount of change in the L/R signal is not larger than the lower limit voltage V1 of the non-operation area (S15: NO), the processing ends (END).
  • the determination unit 161 determines in step S16 that the U/D signal is not larger than the central voltage value Vm (S16: NO)
  • the determination unit 161 calculates the amount of change in the U/D signal (step S21).
  • the change amount of the U/D signal is the difference between the level of the U/D signal calculated in step S21 in the previous control cycle and the level of the U/D signal calculated in step S21 of the current control cycle.
  • the determination unit 161 determines whether the amount of change in the U/D signal is smaller than the lower limit voltage V3 of the non-operation area (step S22).
  • the determination unit 161 determines that the amount of change in the U/D signal is smaller than the lower limit voltage V3 of the non-operation area (S22: YES), it determines that the knob 130 is operated to the lower left (step S23).
  • step S22 determines that the amount of change in the U/D signal is not smaller than the lower limit voltage V3 of the non-operation area (S22: NO), it determines that the knob 130 is not operated (step S22). S24).
  • FIG. 10A and 10B are diagrams illustrating an operation example based on a control signal output by the signal processing unit 160.
  • the vehicle 10 (see FIG. 1) is equipped with a camera that captures a rear image, and instead of the inner mirror 15, a display that displays a rear image captured by the camera is provided.
  • An example of the operation of adjusting the range displayed on the display with the input device 100 will be described.
  • FIG. 10A shows a visual field 15A that can be displayed on the display and a movable range 15B of the visual field 15A.
  • the determination unit 161 By executing the processing shown in FIGS. 9A to 9C by the determination unit 161, it is possible to determine whether the input operation to the knob 130 is in the upper left, lower left, upper right, or lower right direction.
  • the visual field 15A can be moved within the movable range 15B in the direction indicated by the determination result.
  • the magnitude of the first output signal is kept constant for a predetermined time. Then, the visual field 15A is fixed at that position. On the other hand, when the push switch 150A or 150B is turned on, the visual field 15A is adjusted to a preset position.
  • the operation direction of the knob 130 is any one of the upper left direction, the lower left direction, the upper right direction, and the lower right direction based on the L/R signal and the U/D signal obtained from the deflection sensor 140. Can be determined. Further, the on/off state of the push switches 150A and 150B can be detected. Further, it is possible to output a control signal according to the magnitude of the first output signal.
  • the form in which the push switches 150A and 150B are provided in the number of three each has been described. However, at least one push switch 150A, 150B may be provided. In this case, it is desirable that the number of push switches 150A and 150B on both sides of the lever 120 be equal. This is to make the operating load of the knob 130 uniform in the vertical direction.
  • a dummy push switch that does not output an on/off signal and is used only for generating a load may be used except for one.
  • an elastic member such as a spring or rubber may be used to adjust the load.
  • the form in which the bending sensor 140 that detects the bending of the knob 130 is used has been described, but instead of the bending sensor 140, a sensor that detects the displacement due to the deformation of the knob 130 may be used.
  • a sensor for example, a piezo element can be used.
  • the push switches 150A and 150B are fixed to the lever 120 via the substrates 151A and 151B, but the push switches 150A and 150B face the storage portion 110A1 of the main body 110A of the housing 110. It may be configured to be mounted on the wall portion and pressed by being pressed against the pins 153A and 153B as the lever 120 rotates.
  • operation unit 100 input device 110 housing (fixing member) 120 lever 121A rotating shaft 130 knob (operation part) 140 Deflection sensor 150A, 150B Push switch 160 Signal processing unit

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Abstract

【課題】　操作方向と、操作量に応じたオン／オフの状態とを表す信号を出力する入力装置、及び、操作ユニットを提供する。 【解決手段】　入力装置は、操作部と、前記操作部に固定され、回転軸を有する可動部材と、前記可動部材が回動可能になるように前記回転軸を軸支する固定部材と、前記操作部に配置され、前記操作部の撓みを検出する撓みセンサと、前記可動部材又は前記固定部材に配置され、前記可動部材の回動動作によって押圧され、前記操作部の撓み量が所定量に達するとオン又はオフ状態が切り替えられるスイッチと、前記撓みセンサの第１出力信号と、前記スイッチの第２出力信号とに基づく制御信号を出力する信号処理部とを含む。

Description

入力装置、及び、操作ユニット
　本発明は、入力装置、及び、操作ユニットに関する。
　従来より、二対の歪み検出素子を備え中央に固定部を有する弾性板を、固定部を中心とする円周上に配された弾性部材を介して平板状操作体で押すように構成される荷重センサとすることにより、平板状操作体の押す位置および移動量の大きさで出力信号の方向および大きさを調整することができる低寸法の荷重センサがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０－２６００９７号公報
　ところで、従来の荷重センサは、操作方向に応じた方向を表す信号を出力するが、この信号以外の信号は出力しない。
　そこで、操作方向と、操作量に応じたオン／オフの状態とを表す信号を出力する入力装置、及び、操作ユニットを提供することを目的とする。
　本発明の実施の形態の入力装置は、操作部と、前記操作部に固定され、回転軸を有する可動部材と、前記可動部材が回動可能になるように前記回転軸を軸支する固定部材と、前記操作部に配置され、前記操作部の撓みを検出する撓みセンサと、前記可動部材又は前記固定部材に配置され、前記可動部材の回動動作によって押圧され、前記操作部の撓み量が所定量に達するとオン又はオフ状態が切り替えられるスイッチと、前記撓みセンサの第１出力信号と、前記スイッチの第２出力信号とに基づく制御信号を出力する信号処理部とを含む。
　操作方向と、操作量に応じたオン／オフの状態とを表す信号を出力する入力装置、及び、操作ユニットを提供することができる。
実施の形態の操作ユニット５０を搭載した車両１０の車内を示す図である。 実施の形態の入力装置１００を示す図である。 実施の形態の入力装置１００を示す分解図である。 実施の形態の入力装置１００を示す上面図である。 実施の形態の入力装置１００を示す側面図である。 ノブ１３０の撓み量に対する反力の特性を示す図である。 入力装置１００の回路を示す図である。 Ｌ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号によって判定されるノブ１３０の操作方向を示す図である。 信号処理部１６０の判定部１６１がノブ１３０の操作方向を判定する処理を示すフローチャートである。 信号処理部１６０の判定部１６１がノブ１３０の操作方向を判定する処理を示すフローチャートである。 信号処理部１６０の判定部１６１がノブ１３０の操作方向を判定する処理を示すフローチャートである。 信号処理部１６０が出力する制御信号に基づく動作例を示す図である。 信号処理部１６０が出力する制御信号に基づく動作例を示す図である。
　以下、本発明の入力装置、及び、操作ユニットを適用した実施の形態について説明する。
　＜実施の形態＞
　図１は、実施の形態の操作ユニット５０を搭載した車両１０の室内を示す図である。車両１０は、運転席１１、助手席１２、センターコンソール１３、アウターミラー１４、インナーミラー１５、ディスプレイ１６を含む。車両１０の室内に配置されるセンターコンソール１３の運転席１１と助手席１２の間の部分には、操作ユニット５０が設けられている。操作ユニット５０は、本体部５１とノブ５２を含む。
　操作ユニット５０は、車両１０の種々の装置を操作するために設けられており、一例としてアウターミラー１４やインナーミラー１５の調整に用いることができる。利用者が手でノブ５２を上下方向及び左右方向に撓ませると、アウターミラー１４やインナーミラー１５を上下方向及び左右方向に調整することができる。
　図２は、実施の形態の入力装置１００を示す図である。入力装置１００は、図１の操作ユニット５０に収容されている。入力装置１００は、主な構成要素として、筐体１１０、レバー１２０、ノブ１３０、撓みセンサ１４０、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂ、基板１５１Ａ、１５１Ｂ、ホルダ１５２Ａ、１５２Ｂ、ピン１５３Ａ、１５３Ｂを含む。図２では、筐体１１０の一部（壁部１１０Ｂ）を透過的に示す。
　以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸負方向側を下側又は下、Ｚ軸正方向側を上側又は上と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。なお、図１に示す車両１０の前方向は－Ｙ方向、後ろ方向は＋Ｙ方向、左方向は＋Ｘ方向、右方向が－Ｘ方向、上方向は＋Ｚ方向、下方向は－Ｚ方向である。
　また、以下では、図２に加えて図３乃至図５を用いて説明を行う。図３は、実施の形態の入力装置１００を示す分解図であり、図４は、実施の形態の入力装置１００を示す上面図であり、図５は、実施の形態の入力装置１００を示す側面図である。
　筐体１１０は、本体部１１０Ａと壁部１１０Ｂを有する。筐体１１０は、一例として樹脂製である。本体部１１０Ａは、略直方体状であり、上部がＹ軸方向に絞られた形状を有し、レバー１２０を収納する収納部１１０Ａ１を有する。筐体１１０は、固定部材の一例である。筐体１１０は、図１の操作ユニット５０の本体部５１の内部に固定される。
　本体部１１０Ａは、＋Ｘ方向側と＋Ｚ方向側が連続的に開口されており、収納部１１０Ａ１を囲む下面側（－Ｚ方向側）、－Ｘ方向側、及び±Ｙ方向側の壁部を有する。また、本体部１１０は、軸受け部１１１Ａ、固定部１１２Ａ、ネジ穴１１３Ａ、及び固定部１１４Ａを有する。
　軸受け部１１１Ａは、－Ｘ方向側の壁部の＋Ｘ方向側の面の上部に設けられており、レバー１２０の－Ｘ方向側の回転軸１２１Ａを回動可能に軸支する。
　固定部１１２Ａは、－Ｙ方向側の壁部の＋Ｙ方向側の面と、＋Ｙ方向側の壁部の－Ｙ方向側の面とに設けられており、ネジ穴を有する。固定部１１２Ａは、ホルダ１５２Ａ、１５２Ｂをネジ留めするために設けられている。
　ネジ穴１１３Ａは、本体部１１０Ａの＋Ｘ方向側の開口部に面した壁部に３箇所設けられており、３本のネジ１１０Ｃによって壁部１１０Ｂが固定される。
　固定部１１４Ａは、本体部１１０Ａの高さ方向の中程で±Ｘ方向に突出する４つの突出部であり、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔を有する。固定部１１４Ａは、一例として図１に示したように、車両１０のセンターコンソール１３に固定する際に、ネジやピンを挿通させるために設けられている。
　壁部１１０Ｂは、ＹＺ面視で台形状の板状の部材であり、－Ｘ方向側の面に軸受け部１１１Ａと同様の軸受け部を有する。
　収納部１１０Ａ１にレバー１２０を収納し、軸受け部１１１Ａに－Ｘ方向側の回転軸１２１Ａを挿入し、＋Ｘ方向側の回転軸１２１Ａを壁部１１０Ｂの軸受け部に挿入した状態で、本体部１１０Ａと壁部１１０Ｂとをネジ１１０Ｃで固定することで、筐体１１０がレバー１２０を回動自在に保持する。
　レバー１２０は、基部１２１と延在部１２２を有する。レバー１２０は、一例として樹脂製である。基部１２１は、Ｘ軸方向に延在する直方体状の部材であり、±Ｘ方向側の面から突出する回転軸１２１Ａを有する。レバー１２０は、可動部材の一例である。
　また、基部１２１の＋Ｚ方向側の面には、２つのネジ穴１２１Ｂが設けられている。ネジ穴１２１Ｂの平面視での中心は、２つの回転軸１２１Ａの真上に位置する。ネジ穴１２１Ｂには、ネジ１３０Ｃによってノブ１３０が固定される。基部１２１の－Ｚ方向側には延在部１２２が一体的に形成されている。
　＋Ｘ方向側から見て、レバー１２０が回転軸１２１Ａを中心に時計回り（図５における矢印Ａ方向）に回動するとプッシュスイッチ１５０Ａがピン１５３Ａに当接する。レバー１２０が回転軸１２１Ａを中心に反時計回り（図５における矢印Ｂ方向）に回動すると、プッシュスイッチ１５０Ｂがピン１５３Ｂに当接する。なお、時計回り及び反時計回りは、それぞれ、第１回動方向及び第２回動方向の一例である。
　ノブ１３０は、平面視で矩形状の薄い板状の部材であり、一例として樹脂製である。ノブ１３０は、操作部の一例である。ノブ１３０の下面側には、撓みセンサ１４０が設けられている。ノブ１３０は、入力装置１００に入力操作を行う利用者が操作する部材である。ノブ１３０は、＋Ｙ方向側の＋Ｘ方向側の端部側と、＋Ｙ方向側の－Ｘ方向側の端部側とに、ネジ孔１３１を有する。ネジ孔１３１の平面視での中心は、２つの回転軸１２１Ａの真上に位置する。
　また、ノブ１３０の－Ｙ方向側の±Ｘ方向側の端部側の角は、平面視で曲線的に面取りされている。ノブ１３０は、ネジ孔１３１に挿通させたネジ１３０Ｃをレバー１２０のネジ穴１２１Ｂにネジ留めすることによって、レバー１２０の上端に固定される。このように、ノブ１３０は、レバー１２０が回転軸１２１Ａから延在する方向（レバー１２０が回動していない状態におけるＺ軸方向）において、回転軸１２１Ａの＋Ｚ方向側に設けられる。回転軸１２１Ａの＋Ｚ方向側は、第１側の一例である。
　ノブ１３０には、図１に示すノブ５２が固定される。ノブ５２は、ノブ１３０に嵌合、ネジ留め、接着等で固定され、ノブ１３０と一体的に動作する。
　ノブ１３０は、＋Ｙ方向側がレバー１２０にネジ留めされているため、レバー１２０と接触している部分よりも－Ｙ方向側の部分は、利用者の手等で押圧されると撓むことによって変形する。ノブ１３０の操作は、利用者がノブ１３０のレバー１２０と接触している部分よりも－Ｙ方向側の部分を左側（＋Ｘ側）を上又は下に撓ませるように力を加えるか、又は、右側（－Ｘ側）を上又は下に撓ませるように力を加えることによって行われる。
　なお、ノブ１３０の左側は、回転軸１２１Ａの軸方向（Ｘ軸方向）における第１方向側であり、右側は第２方向側である。この場合に、第１方向は＋Ｘ方向であり、第２方向は－Ｘ方向である。
　このように、ノブ１３０に力を加える（押圧する）と、レバー１２０は、＋Ｘ方向側から見て、回転軸１２１Ａを中心に時計回り又は反時計回りに回動し、プッシュスイッチ１５０Ａ又は１５０Ｂがピン１５３Ａ又は１５３Ｂに当接する。
　このときに、レバー１２０及びノブ１３０は梃子として動作する。支点は、回転軸１２１Ａである。力点は、ノブ１３０に利用者の手等が触れる点である。作用点は、レバー１２０に基板１５１Ａ、１５１Ｂを介して取り付けられるプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが押圧される点である。プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが押圧される点は、レバー１２０の回動動作によって直接的又は間接的にプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂを押圧する点であればよい。
　このため、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが押圧される点は、レバー１２０に基板１５１Ａ、１５１Ｂを介して取り付けられるプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂの表面にピン１５３Ａ、１５３Ｂが当接する点であってもよい。プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが押圧される点は、基板１５１Ａ、１５１Ｂにプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが実装される点であってもよい。また、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが押圧される点は、プッシュスイッチ１５０Ａ又は１５０Ｂを実装する基板１５１Ａ、１５１Ｂがレバー１２０に取り付けられている点であってもよい。
　撓みセンサ１４０は、ノブ１３０に生じる撓みの方向を検出することにより、ノブ１３０への入力操作の方向を検出するために設けられている。撓みセンサ１４０は、図２及び図３では簡略化して示すが、具体的には図４に示すように、３つのセンサ部（センサ１４１、１４２、１４３）を有する。センサ１４１～１４３は、平面視で細長いセンサ素子形状であり、長手方向における撓み（変形）を検出する。
　図４に示すように、センサ１４３は、ノブ１３０のＸ軸方向の中央において、Ｙ軸方向に延在する（長手方向がＹ軸に平行になる）ように配置されている。センサ１４１、１４２は、センサ１４３のＸ軸方向の幅の中心をＹ軸方向に通る中心線を対称軸として線対称に設けられている。
　回転軸１２１Ａの中心軸を破線１２１Ａ１で示す。センサ１４１、１４２の長手方向は、回転軸１２１Ａの中心軸１２１Ａ１に対して４５度の角度をなし、センサ１４３の長手方向は、回転軸１２１Ａの中心軸１２１Ａ１に対して９０度の角度をなす。すなわち、センサ１４１、１４３、１４２は、回転軸１２１Ａの中心軸１２１Ａ１に対して、４５度、９０度、１３５度の方向に沿ってそれぞれ延在している。
　プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂは、電気的なオン（導通）／オフ（非導通）の状態を切り替え可能なスイッチであり、３つずつ設けられている。プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂを３つずつ設けるのは、ノブ１３０の操作荷重を所望の荷重に調整するためである。なお、プッシュスイッチ１５０Ａ及び１５０Ｂは、スイッチの一例である。
　プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂは、レバー１２０との位置関係では、レバー１２０が回転軸１２１Ａから延在する方向（レバー１２０が回動していない状態におけるＺ軸方向）において、回転軸１２１Ａの－Ｚ方向側に設けられる。回転軸１２１Ａの－Ｚ方向側は、第２側の一例である。
　プッシュスイッチ１５０Ａは、基板１５１Ａの－Ｙ方向側の面に３つ実装されている。基板１５１は、貫通孔１５１Ａ１にネジ１５１Ａ２を挿通させてレバー１２０の延在部１２２の－Ｙ方向側の面にネジ留めされている。３つのプッシュスイッチ１５０Ａは、同じ高さの位置においてＸ軸方向に配列されている。プッシュスイッチ１５０Ａは、第１スイッチ部の一例である。
　プッシュスイッチ１５０Ａは、バネを内蔵しており、所定の押圧力が掛かるとバネが開放されることによって、オフからオンに切り替わる。プッシュスイッチ１５０Ａは、オンした状態で押圧され続けている間はオンの状態に保持され、押圧されなくなるとオフに切り替わるノーマリーオープン型のスイッチである。
　なお、プッシュスイッチ１５０Ａとしてノーマリーオープン型のスイッチに代えて、ノーマリークローズ型のスイッチを用いてもよい。その場合、押圧されている状態ではオフの状態に保持され、押圧されなくなると、オンに切り替わる。
　プッシュスイッチ１５０Ａは、所定の押圧力が掛かるとバネが開放されてオフ状態からオン状態に切り替わり、プッシュスイッチ１５０Ａを押圧した状態に保持するのに必要な押圧力が急激に低下する。このようなプッシュスイッチ１５０Ａは、ノブ１３０を操作する利用者の手等にクリック感を提供する。
　プッシュスイッチ１５０Ｂは、プッシュスイッチ１５０Ａと同様に電気的なオン（導通）／オフ（非導通）の状態を切り替え可能なスイッチであり、基板１５１Ｂの＋Ｙ方向側の面に３つ実装されている。プッシュスイッチ１５０Ｂは、第２スイッチ部の一例である。
　なお、プッシュスイッチ１５０Ｂは、プッシュスイッチ１５０Ａと同様にノーマリーオープン型のスイッチであるが、ノーマリーオープン型のスイッチに代えて、ノーマリークローズ型のスイッチを用いてもよい。その場合、押圧されている状態ではオフの状態に保持され、押圧されなくなると、オンに切り替わる。
　基板１５１Ｂは、貫通孔１５１Ｂ１にネジ１５１Ｂ２を挿通させてレバー１２０の延在部１２２の＋Ｙ方向側の面にネジ留めされている。３つのプッシュスイッチ１５０Ｂは、同じ高さの位置においてＸ軸方向に配列されている。プッシュスイッチ１５０Ｂは、プッシュスイッチ１５０Ａと同様に、ノブ１３０を操作する利用者の手等にクリック感を提供する。
　ホルダ１５２Ａは、３本のピン１５３Ａを挿通させて保持する部材であり、３つの貫通孔１５２Ａ１にピン１５３Ａが挿通された状態で固定される。貫通孔１５２Ａ１へのピン１５３Ａの固定は、嵌合又は接着等で行えばよい。
　ホルダ１５２Ａは、±Ｚ方向に突出する突出部にＸ軸方向に貫通する貫通孔１５２Ａ２を有し、貫通孔１５２Ａ２に挿通させたネジ１５５を本体部１１０Ａの固定部１１２Ａにネジ留めすることによって、本体部１１０Ａに固定される。
　３本のピン１５３Ａは、３つのプッシュスイッチ１５０Ａと位置がそれぞれ合わされている。３本のピン１５３Ａは、ノブ１３０が操作されてレバー１２０が図５に示す矢印Ａの方向に回動すると、プッシュスイッチ１５０Ａを押圧する。プッシュスイッチ１５０Ａは、所定の押圧力が掛かるまではレバー１２０の回動を規制するバネ部材として作用する。
　ホルダ１５２Ｂは、３本のピン１５３Ｂを挿通させて保持する部材であり、３つの貫通孔１５２Ｂ１にピン１５３Ｂが挿通された状態で嵌着される。ホルダ１５２Ｂは、±Ｚ方向に突出する突出部にＸ軸方向に貫通する貫通孔１５２Ｂ２を有する。ホルダ１５２Ｂは、貫通孔１５２Ｂ２に挿通させたネジ１５５を本体部１１０Ａの固定部（固定部１１２Ａと同様の固定部）にネジ留めすることによって、本体部１１０Ａに固定される。
　３本のピン１５３Ｂは、３つのプッシュスイッチ１５０Ｂと位置が合わされている。３本のピン１５３Ｂは、ノブ１３０が操作されてレバー１２０が図５に示す矢印Ｂの方向に回動すると、プッシュスイッチ１５０Ｂを押圧する。プッシュスイッチ１５０Ｂは、所定の押圧力が掛かるまではレバー１２０の回動を規制するバネ部材として作用する。
　図６は、ノブ１３０の撓み量に対する反力の特性を示す図である。ノブ１３０は、レバー１２０と接触している部分よりも－Ｙ方向側が撓むことによって変形可能である。このように変形させるために利用者が手等で力を加えると、利用者の手等には反力が生じる。この反力は、ノブ１３０の操作荷重である。
　ノブ１３０がＺ軸方向に撓む量は、入力装置１００におけるノブ１３０のストロークであり、一例としてノブ１３０の－Ｙ方向側の端部におけるＺ方向のストロークを示す。反力は、ノブ１３０から利用者の手等に作用する反力であり、ノブ１３０を操作することによってプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂを作動させるために必要な作動力である。
　ここで、ノブ１３０とプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂをバネとして扱い、バネ定数をｋとする。ノブ１３０の撓み量Ｍが目標値Ｍ１に達したときに、反力Ｆは目標値Ｆ１になり、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのバネが開放されてクリック感を提供するように、ノブ１３０とプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが設計されている。
　ここで、図５に示すように、ＸＺ平面における回転軸１２１Ａの中心からノブ１３０に操作が行われる位置（操作位置）までの距離をＬ１、回転軸１２１Ａの中心からスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂの中心までの距離をＬ２、スイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのバネが開放するのに必要な押圧力をＦｓとすると、クリック感を提供する際の反力Ｆは以下の式（１）で表される。
Ｆ＝Ｌ２／Ｌ１×Ｆｓ　　　（１）
　また、このときの操作位置におけるノブ１３０の撓み量Ｍは、次式（２）で表される。
Ｍ＝Ｆ／ｋ＝Ｆｓ／ｋ×Ｌ２／Ｌ１　　　（２）
　図６に示すように、ノブ１３０の撓み量Ｍが増大すると反力Ｆも増大し、撓み量Ｍが目標値Ｍ１に達すると、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのバネが開放されるため、反力が少し低下する。この時点で、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂは、それ以上押圧できない状態（完全に押し潰された状態）になっている。このように、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのバネが開放されて反力が少し低下することで、ノブ１３０に触れている利用者の手等にクリック感が提供される。ノブ１３０の剛性とプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂの押圧力Ｆｓを適切な値に設定することによって、所望のクリック感を提供することができる。
　ただし、この場合に、ノブ１３０の降伏応力以下の動作領域で実現できるようにノブ１３０の材料やサイズ（Ｘ軸、Ｙ軸方向の長さ、Ｚ軸方向の厚さ等）を設定する必要がある。
　図７は、入力装置１００の回路を示す図である。入力装置１００は、センサ回路部１４０Ａを含み、センサ回路部１４０Ａにおいて、撓みセンサ１４０のセンサ１４１と１４２は、抵抗器Ｒ１とともに、電源Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。また、センサ１４３は、抵抗器Ｒ２及びＲ３とともに、電源Ｖｃｃとグランドとの間に直列に接続されている。また、図７に示すようにコンデンサＣ１～Ｃ４が設けられている。
　また、入力装置１００は、信号処理部１６０を含む。信号処理部１６０は、マイクロコンピュータのような情報処理部と、Ａ／Ｄ(Analog to Digital)変換器とを含む。図７には、信号処理部１６０の情報処理部によって実現される判定部１６１と制御信号出力部１６２を示す。判定部１６１と制御信号出力部１６２は、信号処理部１６０の情報処理部によって実現される機能ブロックを表したものである。
　信号処理部１６０には、センサ１４１と１４２の接続点の電圧値を表すＬ／Ｒ信号と、抵抗器Ｒ３とセンサ１４３との接続点の電圧値を表すＵ／Ｄ信号と、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのオン／オフの状態を表すＡ信号、Ｂ信号とが入力される。Ｌ／Ｒ信号及びＵ／Ｄ信号は、第１出力信号の一例である。
　Ｌ／Ｒ信号は、ノブ１３０への入力操作が左（Ｌｅｆｔ）方向又は右（Ｒｉｇｈｔ）方向のどちらに行われているかを表す信号である。また、Ｕ／Ｄ信号は、ノブ１３０への入力操作が上（Ｕｐ）方向又は下（Ｄｏｗｎ）方向のどちらに行われているかを表す信号である。
　Ｌ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号はＡ／Ｄ変換されてから判定部１６１に入力される。判定部１６１は、Ａ／Ｄ変換されたＬ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号に基づいて、ノブ１３０の操作が左上方向、左下方向、右上方向、又は右下方向のうちのどの方向に行われているのかを判定する。
　また、判定部１６１は、Ａ信号及びＢ信号に基づき、プッシュスイッチ１５０Ａ及び１５０Ｂのオン／オフの状態を検出する。Ａ信号及びＢ信号は、第２出力信号の一例である。
　制御信号出力部１６２は、ノブ１３０の操作方向の判定結果と、プッシュスイッチ１５０Ａ及び１５０Ｂのオン／オフの状態の判定結果とを表す制御信号を出力する。また、制御信号出力部１６２は、第１出力信号のＬ／Ｒ信号及びＵ／Ｄ信号の大きさの両方又はいずれか一方を、Ａ／Ｄ変換されたデジタル値として制御信号に出力する。
　図８は、Ｌ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号によって判定されるノブ１３０の操作方向を示す図である。図８では、横軸はＬ／Ｒ信号の信号レベル（電圧値）を表し、右側に行くほどＬ／Ｒ信号の信号レベルが大きくなる。縦軸は、Ｕ／Ｄ信号の信号レベル（電圧値）を表し、上に行くほどＵ／Ｄ信号の信号レベルが大きくなる。
　Ｌ／Ｒ信号は、ノブ１３０の左側が上方向に操作されて撓むときと、ノブ１３０の右側が下方向に操作されて撓むときとに信号レベルが増大し、ノブ１３０の左側が下方向に操作されて撓むときと、ノブ１３０の右側が上方向に操作されて撓むときとに信号レベルが低下する特性を有する。
　また、Ｕ／Ｄ信号は、ノブ１３０の左側が上方向に操作されて撓むときと、ノブ１３０の右側が上方向に操作されて撓むときとに信号レベルが増大し、ノブ１３０の左側が下方向に操作されて撓むときと、ノブ１３０の右側が下方向に操作されて撓むときとに信号レベルが低下する特性を有する。
　このため、図８に示すようにＬ／Ｒ信号を横軸に取り、Ｕ／Ｄ信号を縦軸に取ると、ノブ１３０が右上、左上、右下、又は左下に操作されたときのＬ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号の信号レベルの分布は図８に示す通りになる。
　図８において、非操作領域は、信号処理部１６０の判定部１６１がノブ１３０の操作が行われていないとみなす領域であり、破線で示すようにＬ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号の信号レベルの中央部に十字型に設定されている。非操作領域の中心におけるＬ／Ｒ信号の電圧値はＶｃであり、Ｌ／Ｒ信号についての非操作領域の下限の電圧値はＶ１、上限の電圧値はＶ２である。非操作領域の中心におけるＵ／Ｄ信号の電圧値はＶｍであり、Ｕ／Ｄ信号についての非操作領域の下限の電圧値はＶ３、上限の電圧値はＶ４である。非操作領域は、Ｌ／Ｒ信号がＶ１以上Ｖ２以下、又は、Ｕ／Ｄ信号がＶ３以上Ｖ４以下の少なくともいずれかに該当する領域である。
　判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号が非操作領域の下限の電圧Ｖ１よりも小さければ、右上又は左下に操作されていると判定し、Ｌ／Ｒ信号が非操作領域の上限の電圧Ｖ２よりも大きければ、左上又は右下に操作されていると判定する。
　また、判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号が非操作領域の下限の電圧Ｖ３よりも小さければ、左下又は右下に操作されていると判定し、Ｕ／Ｄ信号が非操作領域の上限の電圧Ｖ４よりも大きければ、右上又は左上に操作されていると判定する。
　図９Ａ乃至図９Ｃは、信号処理部１６０の判定部１６１がノブ１３０の操作方向を判定する処理を示すフローチャートである。判定部１６１は、ノブ１３０が操作されていない状態におけるＬ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号の信号レベル（非操作領域の中心電圧値Ｖｃ）を保持している。
　判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号を読み取る（ステップＳ１）。
　判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号が中心電圧値Ｖｃよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ２）。Ｌ／Ｒ信号が中心電圧値Ｖｃより大きい場合は、ノブ１３０が左上又は右下操作されている状態である。
　判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号が中心電圧値Ｖｃよりも大きい（Ｓ２：ＹＥＳ）と判定すると、Ｌ／Ｒ信号の変化量を算出する（ステップＳ３）。Ｌ／Ｒ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ３で算出したＬ／Ｒ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ３で算出したＬ／Ｒ信号のレベルの差である。
　判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ２よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ４）。
　判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ２よりも大きい（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ５）。Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きいことは、右上又は左上に操作されている状態である。
　判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きい（Ｓ５：ＹＥＳ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号の変化量を算出する（ステップＳ６）。Ｕ／Ｄ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ６で算出したＵ／Ｄ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ６で算出したＵ／Ｄ信号のレベルの差である。
　判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ７）。
　判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きい（Ｓ７：ＹＥＳ）と判定すると、ノブ１３０が左上に操作されていると判定する（ステップＳ８）。
　また、判定部１６１は、ステップＳ７においてＵ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きくない（Ｓ７：ＮＯ）と判定すると、ノブ１３０は操作されていないと判定する（ステップＳ９）。
　また、判定部１６１は、ステップＳ４においてＬ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ２よりも大きくない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、処理を終了する（エンド）。
　また、判定部１６１は、ステップＳ５においてＵ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｃよりも大きくない（Ｓ５：ＮＯ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号の変化量を算出する（ステップＳ１０）。Ｕ／Ｄ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ１０で算出したＵ／Ｄ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ１０で算出したＵ／Ｄ信号のレベルの差である。
　判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ１１）。
　判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さい（Ｓ１１：ＹＥＳ）と判定すると、ノブ１３０が右下に操作されていると判定する（ステップＳ１２）。
　また、判定部１６１は、ステップＳ１１においてＵ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さくない（Ｓ１１：ＮＯ）と判定すると、ノブ１３０は操作されていないと判定する（ステップＳ１３）。
　また、判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号が中心電圧値Ｖｃよりも大きくない（Ｓ２：ＮＯ）と判定すると、Ｌ／Ｒ信号の変化量を算出する（ステップＳ１４）。Ｌ／Ｒ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ１４で算出したＬ／Ｒ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ１４で算出したＬ／Ｒ信号のレベルの差である。
　判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ１よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ１５）。
　判定部１６１は、Ｌ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ１よりも小さい（Ｓ１５：ＹＥＳ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ１６）。Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きいことは、右上又は左上に押圧するように操作されている状態である。
　判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きい（Ｓ１６：ＹＥＳ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号の変化量を算出する（ステップＳ１７）。Ｕ／Ｄ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ１７で算出したＵ／Ｄ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ１７で算出したＵ／Ｄ信号のレベルの差である。
　判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きいかどうかを判定する（ステップＳ１８）。
　判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きい（Ｓ１８：ＹＥＳ）と判定すると、ノブ１３０が右上に操作されていると判定する（ステップＳ１９）。
　また、判定部１６１は、ステップＳ１８においてＵ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の上限電圧Ｖ４よりも大きくない（Ｓ１８：ＮＯ）と判定すると、ノブ１３０は操作されていないと判定する（ステップＳ２０）。
　また、判定部１６１は、ステップＳ１５においてＬ／Ｒ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ１よりも大きくない（Ｓ１５：ＮＯ）と判定すると、処理を終了する（エンド）。
　また、判定部１６１は、ステップＳ１６においてＵ／Ｄ信号が中心電圧値Ｖｍよりも大きくない（Ｓ１６：ＮＯ）と判定すると、Ｕ／Ｄ信号の変化量を算出する（ステップＳ２１）。Ｕ／Ｄ信号の変化量は、前回の制御周期におけるステップＳ２１で算出したＵ／Ｄ信号のレベルに対する現在の制御周期のステップＳ２１で算出したＵ／Ｄ信号のレベルの差である。
　判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ２２）。
　判定部１６１は、Ｕ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さい（Ｓ２２：ＹＥＳ）と判定すると、ノブ１３０が左下に操作されていると判定する（ステップＳ２３）。
　また、判定部１６１は、ステップＳ２２においてＵ／Ｄ信号の変化量が非操作領域の下限電圧Ｖ３よりも小さくない（Ｓ２２：ＮＯ）と判定すると、ノブ１３０は操作されていないと判定する（ステップＳ２４）。
　図１０Ａ及び図１０Ｂは、信号処理部１６０が出力する制御信号に基づく動作例を示す図である。ここでは、一例として、車両１０（図１参照）が後方の画像を取得するカメラを搭載しており、インナーミラー１５の代わりに、カメラで撮影された後方の画像を表示するディスプレイが設けられており、ディスプレイに表示する範囲を入力装置１００で調整する動作例について説明する。
　図１０Ａには、ディスプレイに表示可能な視野１５Ａと、視野１５Ａの可動範囲１５Ｂとを示す。判定部１６１が図９Ａ～図９Ｃに示す処理を実行することにより、ノブ１３０への入力操作が左上、左下、右上、又は右下のいずれの方向であるかを判定できるため、図１０Ｂに示すように、判定結果が表す方向に可動範囲１５Ｂ内で視野１５Ａを移動させることができる。
　例えば、ノブ１３０の操作方向に応じて視野１５Ａを左上、左下、右上、又は右下のいずれの方向に移動させているときに、第１出力信号の大きさが所定の時間一定状態に維持されると、その位置に視野１５Ａが確定される。一方、プッシュスイッチ１５０Ａ又は１５０Ｂがオンにされると、あらかじめプリセットされた位置に視野１５Ａが調整される。
　以上のように、入力装置１００は、撓みセンサ１４０から得られるＬ／Ｒ信号とＵ／Ｄ信号に基づいて、ノブ１３０の操作方向が左上、左下、右上、又は右下のいずれの方向であるかを判定できる。また、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂのオン／オフの状態を検出できる。また、第１出力信号の大きさに応じた制御信号を出力することが可能である。
　したがって、操作方向と、操作量に応じた制御信号を出力する入力装置１００、及び、操作ユニット５０を提供することができる。
　なお、以上では、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂを３つずつ設ける形態について説明した。しかしながら、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂは、少なくとも１つずつあればよい。この場合に、レバー１２０の両側のプッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂの数は等しいことが望ましい。ノブ１３０の操作荷重を上下方向で均等にするためである。
　また、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂを複数個ずつ設ける場合に、１つ以外は荷重を発生するためだけに用いてオン／オフ信号を出力しないダミーのプッシュスイッチであってもよい。また、ダミーのプッシュスイッチに代えて、バネやゴム等の弾性部材を用いて荷重調整を行うようにしてもよい。
　また、以上では、ノブ１３０の撓みを検出する撓みセンサ１４０を用いる形態について説明したが、撓みセンサ１４０の代わりに、ノブ１３０の変形による変位を検出するセンサを用いてもよい。このようなセンサとしては、例えばピエゾ素子を用いることができる。
　また、以上では、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが基板１５１Ａ、１５１Ｂを介してレバー１２０に固定される形態について説明したが、プッシュスイッチ１５０Ａ、１５０Ｂが筐体１１０の本体部１１０Ａの収納部１１０Ａ１に面した壁部に実装されていて、レバー１２０の回動に伴ってピン１５３Ａ、１５３Ｂに押し付けられることによって押圧される構成であってもよい。
　以上、本発明の例示的な実施の形態の入力装置、及び、操作ユニットについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
　なお、本国際出願は、２０１９年１月１７日に出願した日本国特許出願２０１９－００６４０５に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
　５０　操作ユニット
　１００　入力装置
　１１０　筐体（固定部材）
　１２０　レバー
　１２１Ａ　回転軸
　１３０　ノブ（操作部）
　１４０　撓みセンサ
　１５０Ａ、１５０Ｂ　プッシュスイッチ
　１６０　信号処理部

Claims (8)

  1. 　操作部と、
    　前記操作部に固定され、回転軸を有する可動部材と、
    　前記可動部材が回動可能になるように前記回転軸を軸支する固定部材と、
    　前記操作部に配置され、前記操作部の撓みを検出する撓みセンサと、
    　前記可動部材又は前記固定部材に配置され、前記可動部材の回動動作によって押圧され、前記操作部の撓み量が所定量に達するとオン状態とオフ状態が切り替えられるスイッチと、
    　前記撓みセンサの第１出力信号と、前記スイッチの第２出力信号とに基づく制御信号を出力する信号処理部と
    　を含む、入力装置。
  2. 　前記撓みセンサは、前記回転軸の軸方向に対して、４５度、９０度、１３５度の方向に沿ってそれぞれ延在し、それぞれの長手方向における前記操作部の撓みを検出する３つのセンサ部を有する、請求項１記載の入力装置。
  3. 　前記撓みセンサは、前記３つのセンサ部を含むセンサ回路部を備え、前記第１出力信号として、前記操作部の撓みの方向が前記回転軸の軸方向における第１方向又は第２方向のいずれであるかを表す信号と、前記操作部の撓みの方向が前記可動部材の第１回動方向又は第２回動方向のいずれであるかを表す信号とを出力する、請求項２記載の入力装置。
  4. 　前記信号処理部は、前記第１出力信号に基づき、前記操作部に行われた操作の方向が、前記回転軸の軸方向における第１方向又は第２方向のいずれの方向で、かつ、前記可動部材の第１回動方向又は第２回動方向のいずれの方向であるかを判定し、判定結果を含む前記制御信号を出力する、請求項２又は３記載の入力装置。
  5. 　前記操作部は、前記可動部材の前記回転軸の第１側に固定され、前記スイッチは、前記可動部材の前記回転軸の第２側に設けられる、請求項１乃至４のいずれか一項記載の入力装置。
  6. 　前記操作部及び前記可動部材は、前記回転軸を支点、前記スイッチを押圧する点を作用点、前記操作部に操作が行われる点を力点として動作する、請求項５記載の入力装置。
  7. 　前記スイッチは、
    　前記可動部材に対して前記可動部材の第１回動方向の側に設けられる第１スイッチ部と、
    　前記可動部材に対して前記可動部材の第２回動方向の側に設けられる第２スイッチ部と
    　を有し、
    　前記第１スイッチ部は、前記操作部が前記可動部材の前記第１回動方向に操作されて前記操作部の撓み量が所定量に達するとオン状態に切り替えられ、
    　前記第２スイッチ部は、前記操作部が前記可動部材の前記第２回動方向に操作されて前記操作部の撓みが所定量に達するとオン状態に切り替えられる、請求項１乃至６のいずれか一項記載の入力装置。
  8. 　車両の室内に配置される請求項１乃至７のいずれか一項記載の入力装置を含む、操作ユニット。
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