JP2014016975A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】座標指示操作とプッシュ操作とが可能であって、操作感を向上するとともに、戻り不良を低減する入力装置を提供する。
【解決手段】入力装置１は、操作面２００に対する接触座標を検出するタッチパネル２と、タッチパネル２の基準位置Ｚ_０からの押し下げ操作を検出するプッシュスイッチ５と、タッチパネル２を基準位置Ｚ_０に維持するため、プッシュスイッチ２に対してタッチパネル２を支持するスプリング３１と、タッチパネル２の基準位置Ｚ_０からの変位に応じて、押し下げ方向に対する反力をタッチパネル２に加える駆動機構部７とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明の実施の形態は、入力装置に関する。

従来の技術として、タッチパネル面を押し下げることで操作されるプッシュスイッチをタッチパネルの下に備えた入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この入力装置は、利用者の指等が座標検出面に接触すると接触位置の座標を検出するタッチパネルと、タッチパネル下に設けられてタッチパネルの座標検出面が押し下げられることで操作されるプッシュスイッチと、プッシュスイッチが設置される筐体と、筐体に対してタッチパネル底面を弾性支持するリンク部材とを有し、利用者の指等のみによって座標指示操作とプッシュ操作とを実行することができる。

特開２０００−３１１０５２号公報

しかし、従来の入力装置において、プッシュ操作の操作感を向上する方法の一例として、リンク部材の弾性係数を下げる方法があるが、この場合にリンク部材がタッチパネルを押し戻す反力が弱まり、タッチパネルが元の位置に戻らない、いわゆる戻り不良が生じるおそれがある。また、戻り不良が生じると、特に、車両等に入力装置を設置した場合、入力装置に加わる振動等によってプッシュスイッチが誤操作するおそれがある。

従って、本発明の目的は、座標指示操作とプッシュ操作とが可能であって、操作感を向上するとともに、戻り不良を低減する入力装置を提供することにある。

本発明の一態様は、操作面に対する接触座標を検出するタッチパネルと、
前記タッチパネルの基準位置からの押し下げ操作を検出するプッシュスイッチと、
前記タッチパネルを前記基準位置に維持するため、前記タッチパネルを支持する支持部材と、
前記タッチパネルの前記基準位置からの変位に応じて、前記押し下げ方向に対する反力を前記タッチパネルに加える駆動機構部とを有することを特徴とする入力装置を提供する。

上記した入力装置の駆動機構部は、前記反力を発生するモータを有し、前記モータのコギング力に対する反力を前記タッチパネルにさらに加えるものであってもよい。

上記した入力装置は、前記タッチパネルの前記基準位置からの変位を検出するエンコーダをさらに有し、前記駆動機構部は、前記エンコーダが検出した変位に応じて、前記押し下げ方向に対する反力又は前記コギング力に対する反力を前記タッチパネルに加えるものであってもよい。

上記した入力装置の駆動機構部は、前記タッチパネルが押し下げ操作されていない時に反力を加えるものであってもよい。

本発明によれば、座標指示操作とプッシュ操作とが可能な入力装置において、操作感を向上するとともに、戻り不良を低減する。

図１は、実施の形態に係る入力装置の分解斜視図である。 図２（ａ）は、実施の形態に係る入力装置の配置を説明するための概略図であり、（ｂ）は、入力装置のブロック図である。 図３（ａ）は、実施の形態に係るベースの下面図であり、（ｂ）は、側面図である。 図４（ａ）は、実施の形態に係るボディの上面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のIV（ｂ）-IV（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。 図５（ａ）は、実施の形態に係るプッシュロッドの側面図であり、（ｂ）は、下面図である。 図６（ａ）は、実施の形態に係る駆動機構部の第１のギアの概略図であり、（ｂ）は、図６（ａ）のVI（ｂ）-VI（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｃ）は、第１のギアの側面図であり、（ｄ）は、第２のギアの概略図であり、（ｅ）は、図６（ｄ）のVI（ｅ）-VI（ｅ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｆ）は、第２のギアの側面図である。 図７は、実施の形態に係る入力装置の基準位置からの押し下げ操作における動作を示す概略図である。 図８は、モータによってタッチパネルに加えられる反力とタッチパネルの押し下げ量との関係を示すグラフ図である。

[実施の形態]
（入力装置１の構成）
図１は、実施の形態に係る入力装置の分解斜視図である。図２（ａ）は、実施の形態に係る入力装置の配置を説明するための概略図であり、図２（ｂ）は、入力装置のブロック図である。なお、以下に記載する上下とは、特に断らない限り、図１の紙面の上下を基準としている。また、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

入力装置１は、主に、操作面をなぞる操作を検出する検出部としてのタッチパネル２と、タッチパネル２の基準位置から下方向の押し下げ操作を可能にする押下機構部３と、押下機構部３を介した押し下げ操作を検出する押下検出部としてのプッシュスイッチ５と、タッチパネル２の基準位置の下における駆動を可能にする駆動機構部７と、を備えて概略構成されている。

ここで基準位置とは、タッチパネル２に操作がなされていない場合に、支持部材としてのスプリング３１の反力とタッチパネル２の自重による重力とが釣り合っている状態におけるタッチパネル２の位置を示している。

また入力装置１は、図１に示すように、カバー４ａと、ベゼル１０と、シールド１２と、スタビライザー６と、制御基板８と、を備えて概略構成されている。

入力装置１は、車両９に搭載されている電子機器を操作するように構成されている。入力装置１は、図２（ａ）に示すように、運転座席と助手席の間に伸びるセンターコンソール９０に配置されている。電子機器は、一例として、カーナビゲーション装置、音楽再生装置、動画再生装置及び空調装置等である。

（ベゼル１０の構成）
ベゼル１０は、図１及び図２（ａ）に示すように、センターコンソール９０の表面と段差が無くなるように入力装置１に設けられている。このベゼル１０は、タッチパネル２の操作面２００が露出する開口１００を有する板形状に形成されている。ベゼル１０は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。

ベゼル１０は、図１に示すように、裏面から突出する脚１０１〜脚１０４を四隅に備えている。この脚１０１〜脚１０４は、後述するボディ４に取り付けられるように構成されている。

（タッチパネル２の構成）
タッチパネル２は、例えば、図１に示すように、シート２０と、プレート２１と、パネル２２と、タッチパネル基板２３と、ベース２４と、を備えて概略構成されている。

シート２０は、例えば、操作者の指の滑りを良くする目的で、プレート２１の凹部２１０の底面２１１に貼られている。このシート２０は、樹脂材料を用いて矩形状に形成されている。操作者は、このシート２０の表面（操作面２００）に対して操作を行い、その操作をタッチパネル基板２３が検出する。

プレート２１は、例えば、エラストマー樹脂等の樹脂材料を用いて形成される。このプレート２１は、矩形状を有し、その周囲には段差が設けられている。またプレート２１の中央には、凹部２１０が設けられている。プレート２１は、タッチパネル基板２３上に配置される。

パネル２２は、例えば、四角い枠であり、プレート２１、タッチパネル基板２３及びベース２４を一体とする。このパネル２２は、例えば、樹脂材料を用いて形成される。

タッチパネル基板２３は、例えば、静電容量を検出する静電容量タッチセンサである。このタッチパネル基板２３は、検出面２３０に接近、又は接触した検出対象との間の静電容量を検出し、検出点の座標情報（接触座標）を出力するように構成されている。本実施の形態においては、検出面２３０上に、プレート２１及びシート２０が配置されているので、シート２０の操作面２００に対する接近、接触を検出するように構成されている。なお上記の接近とは、静電容量がしきい値を越えるほど接近した状態を示している。タッチパネル基板２３が検出する検出対象は、操作者の体の一部、スタイラスペンのような導電性を有するもの等であるが、以下では特に断らない限り、指による操作を対象とする。

タッチパネル２は、静電容量タッチセンサに限定されず、操作面２００をなぞる操作を検出可能なセンサであれば良い。本実施の形態では、入力装置１に表示部９１は含まれないが、入力装置１は、タッチパネル基板２３を透明基板で構成し、タッチパネル基板２３の下に表示部９１を備える構成としても良い。

図３（ａ）は、実施の形態に係るベースの下面図であり、（ｂ）は、側面図である。

ベース２４は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。このベース２４は、図１、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、矩形状でかつ、板形状を有している。

このベース２４は、上面２４ａに収納部２４０ａが形成されている。この収納部２４０ａには、タッチパネル基板２３が収納されている。

またベース２４の下面２４ｂには、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、４つの側面の近傍のそれぞれに脚２４０〜脚２４３が設けられている。この脚２４０〜脚２４３は、断面がＵ字形状となっている。脚２４０〜脚２４３は、後述するボディ４に形成された貫通孔に挿入される。従って脚２４０〜脚２４３は、タッチパネル２が移動する際のガイドとなる。

ベース２４の下面２４ｂには、対向する、リンク２４５とリンク２４６、及び取付部２４７と取付部２４８が設けられている。リンク２４５及びリンク２４６は、四角柱形状を有しており、その長さは脚２４０〜脚２４３よりも長い。また取付部２４７及び取付部２４８は、四角柱形状を有し、その長さは、脚２４０〜脚２４３よりも短い。

リンク２４５は、後述する駆動機構部７の第１のギア７１のリンクピン７１１が挿入されるリンク凹部２４５ａを有する。またリンク２４６は、駆動機構部７の第２のギア７２のリンクピン７２１が挿入されるリンク凹部２４６ａを有する。

取付部２４７は、後述するスタビライザー６の一方の端部が挿入される凹部２４７ａを有する。また取付部２４８は、スタビライザー６の他方の端部が挿入される凹部２４８ａを有する。

ベース２４は、収納部２４０ａに貫通孔２４９を有する。この貫通孔２４９には、タッチパネル基板２３のケーブル２３１が挿入される。このケーブル２３１は、制御基板８に電気的に接続される。

（シールド１２の構成）
シールド１２は、例えば、導電性を有する金属材料を用いて形成される。このシールド１２は、タッチパネル２の側面を覆うような枠形状を有し、制御基板８の接地回路に電気的に接続されている。

（押下機構部３の構成）
図４（ａ）は、実施の形態に係るボディの上面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のIV（ｂ）-IV（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。

押下機構部３は、押し下げ操作に基づいてタッチパネル２の下面２４ｂに接触するロッドとしてのプッシュロッド３０と、プッシュロッド３０を支持する支持部としてのボディ４と、ボディ４に設けられ、タッチパネル２の方向の力を生成してプッシュロッド３０に付加する支持部材としてのスプリング３１と、を備えて概略構成されている。

ボディ４は、図１、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、上部に収納部４０が設けられている。この収納部４０には、タッチパネル２が収納される。ボディ４は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。

また収納部４０は、その底面４０ａの中央にロッド開口４００が形成されている。このロッド開口４００は、底面４０ａから下方向に伸びるように筒状に形成され、プッシュロッド３０及びスプリング３１が挿入される。

この底面４０ａには、さらに図４（ａ）の紙面において時計回りに貫通孔であるガイド４１〜ガイド４４が形成されている。また底面４０ａには、対向するように、リンク孔４５とリンク孔４６、取付孔４７と取付孔４８、が形成されている。さらに底面４０ａには、ガイド４１とロッド開口４００の間に、ケーブルが挿入される貫通孔４９が形成されている。この貫通孔４９は、収納部４０に収納されたタッチパネル２のベース２４の貫通孔２４９に対応する位置に形成される。

ガイド４１には、ベース２４の脚２４０が挿入される。ガイド４２には、ベース２４の脚２４１が挿入される。ガイド４３には、ベース２４の脚２４２が挿入される。ガイド４４には、ベース２４の脚２４３が挿入される。

リンク孔４５には、リンク２４５が挿入される。またリンク孔４６には、リンク２４６が挿入される。

取付孔４７には、取付部２４７が挿入される。スタビライザー６は、取付孔４７に挿入された取付部２４７に取り付けられる。取付孔４８には、取付部２４８が挿入される。スタビライザー６は、取付孔４８に挿入された取付部２４８に取り付けられる。ボディ４の底面４０ａの逆側の面には、スタビライザー６を取り付けることができるように、取付部４０１〜取付部４０３が、突出するように形成されている。

取付部４０１は、後述するスタビライザー６の基部６０の一方端部側を支持する。取付部４０２は、基部６０の中央部分を支持する。取付部４０３は、基部６０の他方端部側を支持する。

ロッド開口４００は、図４（ａ）に示すように、その底面４００ａに十字形状の貫通孔４００ｂを有する。この貫通孔４００ｂには、後述するプッシュロッド３０の先端部３０５が挿入される。

またロッド開口４００の側面には、後述するプッシュロッド３０の凸部が挿入されるスリット４００ｃが形成されている。さらにスリット４００ｃの収納部４０側には、プッシュロッド３０の凸部が接触する抜止４００ｄが形成されている。この抜止４００ｄは、ロッド開口４００に挿入されたスプリング３１の弾性力により、ロッド開口４００からプッシュロッド３０が抜けるのを防止している。

図５（ａ）は、実施の形態に係るプッシュロッドの側面図であり、（ｂ）は、下面図である。

プッシュロッド３０は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、細長い四角柱となる本体３００と、円柱形状を有し、本体３００の端面３００ａから突出する接触部３０３と、接触部３０３よりも一回り小さい円柱形状を有する取付部３０４と、取付部３０４の先端から突出する先端部３０５と、を備えて概略構成されている。このプッシュロッド３０は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。

本体３００は、短手方向の両側面から突出する凸部３０１及び凸部３０２が形成されている。この凸部３０１及び凸部３０２は、ボディ４のロッド開口４００に形成されたスリット４００ｃに挿入され、タッチパネル２の押し下げ操作に伴う上下方向の移動のガイドとして機能する。

接触部３０３には、ロッド開口４００に挿入されたスプリング３１の端部が接触する。従ってプッシュロッド３０は、ロッド開口４００に挿入されたスプリング３１から、タッチパネル２方向の弾性力を付加されている。しかしプッシュロッド３０の凸部３０１及び凸部３０２が、抜止４００ｄと接触するので、プッシュロッド３０は、ロッド開口４００から抜けないようにされている。

従ってプッシュロッド３０とタッチパネル２との間にクリアランスを設けた場合、プッシュロッド３０は、タッチパネル２のベース２４の下面２４ｂに押し付けられることなくクリアランスを保つことが可能となる。

取付部３０４は、スプリング３１が挿入される部分である。この取付部３０４から突出して設けられた先端部３０５は、短手方向の断面が十字形状で、細長い形状を有している。先端部３０５は、ロッド開口４００の貫通孔４００ｂに挿入されている。

スプリング３１は、例えば、金属材料を用いて形成されたコイルスプリングである。なおスプリング３１は、金属材料に限定されず、樹脂材料等を用いて形成されても良い。また力生成部は、コイルスプリングに限定されず、プッシュロッド３０にタッチパネル２方向の力を付加することができる機械要素であれば良い。

（スタビライザー６の構成）
タッチパネル２とボディ４とを連結する連結部材としてのスタビライザー６は、基部６０と、基部６０の一方端部を曲げて形成された第１の端部としての端部６１と、基部６０の他方端部を曲げて形成された第２の端部としての端部６２と、を備え、基部６０がシャフト７３と交差するように、ボディ４に取り付けられ、端部６１及び端部６２がタッチパネル２に取り付けられている。

スタビライザー６は、例えば、図１に示すように、針金を細長い楕円形状とし、その長手の一部を切り取ったような形状を有する。

このスタビライザー６は、タッチパネル２になされた、偏った押し下げ操作においても、プッシュロッド３０を介してプッシュスイッチ５をオンすることができるように設けられたものである。

この偏った押し下げ操作とは、タッチパネル２の操作面２００の中央から離れた位置でなされた操作を示している。このスタビライザー６は、その長手方向における偏った押し下げ操作を許容するように構成されている。

押し下げ操作が、例えば、操作面２００の隅で行われた場合、タッチパネル２の隅の移動量と、中央での移動量と、では異なり、中央での移動量が十分でなくてプッシュスイッチ５がオンとならない可能性がある。しかし入力装置１は、スタビライザー６の長手方向に沿った位置で、偏った押し下げ操作が行われた場合、端部６１又は端部６２の一方が基部６０に対してねじれ、そのねじれによって生じる力により、他方がそのねじれに追従する。この追従により、他方の端部が取り付けられているベース２４を下方向に引っ張ることとなり、タッチパネル２の傾きが修正された状態で下方に移動するので、確実にプッシュロッド３０を介してプッシュスイッチ５をオンさせることが可能となる。

（駆動機構部７の構成）
図６（ａ）は、実施の形態に係る駆動機構部の第１のギアの概略図であり、（ｂ）は、図６（ａ）のVI（ｂ）-VI（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｃ）は、第１のギアの側面図であり、（ｄ）は、第２のギアの概略図であり、（ｅ）は、図６（ｄ）のVI（ｅ）-VI（ｅ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｆ）は、第２のギアの側面図である。

駆動機構部７は、図１に示すように、ギアシャフト部７０と、モータ７５と、を備えて概略構成されている。ギアシャフト部７０は、第１のギア７１と、第２のギア７２と、シャフト７３と、を備えて概略構成されている。

具体的には、駆動機構部７は、駆動力を発生する駆動力発生部としてのモータ７５と、モータ７５の出力軸に設けられた出力軸側ギアとしてのピニオンギア７６と、ピニオンギア７６と噛み合い、タッチパネル２に設けられた第１のリンクとしてのリンク２４５と連結される第１の凸部としてのリンクピン７１１が設けられた第１のギア７１と、を備えている。

また駆動機構部７は、一方端部が第１のギア７１に接続するシャフト７３と、シャフト７３の他方端部が接続し、リンク２４５と対向する第２のリンクとしてのリンク２４６と連結される第２の凸部としてのリンクピン７２１が設けられた回転部材としての第２のギア７２と、を備えている。

また、駆動機構部７は、タッチパネル２の基準位置Ｚ_０からの位置又は変位を検出する検出部を有する。この検出部は、第１のギア７１に取り付けられるスリット円板等であるエンコーダディスク７７ａと、第２のギア７２に取り付けられるスリット円板等であるエンコーダディスク７８ａとを有して構成され、それぞれ制御基板８に設けられたエンコーダ７７ｂとエンコーダ７８ｂとによって回転角度が読み取られる。

第１のギア７１及び第２のギア７２は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。シャフト７３は、例えば、金属材料を用いて棒形状に形成されている。

第１のギア７１は、図６（ａ）に示すように、半円形状を有し、モータ７５の出力軸に設けられたピニオンギア７６と噛み合うギア部７１０が円周に形成されている。また第１のギア７１の回転軸のシャフト７３側には、シャフト取付部７１３が設けられている。このシャフト取付部７１３には、図６（ｃ）に示すように、挿入孔７１３ａが形成され、シャフト７３が挿入される。

シャフト取付部７１３の反対側には、ピン挿入部７１２が設けられている。このピン挿入部７１２の挿入孔７１２ａには、図１に示すピン７４ａが挿入される。このピン７４ａによって、第１のギア７１は、ボディ４に回転可能に取り付けられている。

第１のギア７１は、ピン挿入部７１２に隣接してリンクピン７１１が設けられている。このリンクピン７１１は、ベース２４のリンク２４５のリンク凹部２４５ａに挿入される。

第２のギア７２は、図６（ｄ）に示すように、半円形状を有し、ギア部７２０が円周に形成されている。また第２のギア７２のシャフト７３側には、シャフト取付部７２３が設けられている。このシャフト取付部７２３には、図６（ｆ）に示すように、挿入孔７２３ａが形成され、シャフト７３が挿入される。なお第２のギア７２は、第１のギア７１と同形状、同質量であることが好ましいので、第１のギア７１と同じギア形状を有しているが、これに限定されず、ギア部が形成されない形状であっても良い。

シャフト取付部７２３の反対側には、ピン挿入部７２２が設けられている。このピン挿入部７２２の挿入孔７２２ａには、図１に示すピン７４ｂが挿入される。このピン７４ｂによって、第２のギア７２は、ボディ４に回転可能に取り付けられている。

第２のギア７２は、ピン挿入部７２２に隣接してリンクピン７２１が設けられている。このリンクピン７２１は、ベース２４のリンク２４６のリンク凹部２４６ａに挿入される。

モータ７５は、ブラケット７５ａを介して制御基板８に取り付けられている。このモータ７５の出力軸には、ピニオンギア７６が取り付けられている。このピニオンギア７６は、第１のギア７１のギア部７１０と噛み合うように構成されている。

モータ７５は、図１に示すように、正逆回転するように構成されている。ここで、正回転とは、例えば、図１に示す矢印Ａ方向であり、逆回転とは、矢印Ｂ方向である。

モータ７５が正回転（矢印Ａ方向）する場合、図１の紙面において反時計回りにピニオンギア７６が回転する。この反時計回りの回転により、第１のギア７１が時計回りに回転すると共にリンクピン７１１が上方向に移動し、ベース２４のリンク２４５を介してタッチパネル２を上方向に駆動する。

またモータ７５が逆回転（矢印Ｂ方向）する場合、図１の紙面において時計回りにピニオンギア７６が回転する。この時計回りの回転により、第１のギア７１が反時計回りに回転すると共にリンクピン７１１が下方向に移動し、ベース２４のリンク２４５を介してタッチパネル２を上方向から基準位置に駆動する。

駆動機構部７は、基準位置に向けて上方向にタッチパネル２を駆動する。従って駆動機構部７は、タッチパネル２を基準位置から下方向には駆動しないように構成されている。

ここでギアシャフト部７０は、その長手方向が、スタビライザー６の長手方向と交差するように配置される。これは、スタビライザー６が、その長手方向に沿った位置で偏った押し下げ操作を許容するように構成されたのに対して、当該長手方向と交差する方向に沿った位置で偏った押し下げ操作を許容させるためである。

ギアシャフト部７０の長手方向に沿った位置で偏った押し下げ操作が行われた場合、ベース２４のリンク２４５又はリンク２４６を介して第１のギア７１又は第２のギア７２の何れかが回転する。一方のギアが回転すれば、他方のギアが回転するので、他方のリンクピンが挿入されたリンクを介してベース２４が押し下げられる。従って、タッチパネル２の傾きが修正された状態で下方に移動するので、確実にプッシュロッド３０を介してプッシュスイッチ５をオンさせることが可能となる。よって入力装置１は、スタビライザー６及びギアシャフト部７０によって、偏った押し下げ操作を許容することが可能となる。

（制御基板８の構成）
制御基板８は、図２（ｂ）に示すように、プッシュスイッチ５と、エンコーダ７７ｂ、７８ｂと、制御部８０とが配置されたプリント配線基板である。

制御部８０は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。

制御部８０は、プッシュスイッチ５、タッチパネル基板２３、モータ７５及びエンコーダ７７ｂ、７８ｂと電気的に接続されている。

プッシュスイッチ５は、先端が押されることで、制御部８０にプッシュ情報を出力する押ボタンスイッチである。このプッシュ情報は、プッシュスイッチ５がオンされたことを示す情報である。なおプッシュスイッチ５は、押ボタンスイッチに限定されず、荷重を検出する荷重センサ等であっても良い。

タッチパネル基板２３は、座標情報を出力するように構成されている。この座標情報は、タッチパネル基板２３が検出した検出対象の座標の情報である。

エンコーダ７７ｂ、７８ｂは、それぞれ第１のギア７１、第２のギア７２に取り付けられたエンコーダディスク７７ａ、７８ａの回転角度を検出し、角度情報を制御部８０に出力する。

制御部８０は、エンコーダディスク７７ａ、７８ａから入力された角度情報に基づいて、モータ７５を制御するための駆動信号を出力するように構成されている。モータ７５は、この駆動信号に基づいて正逆回転を行う。なお、角度情報と駆動信号との関係については後述する。

また制御部８０は、座標情報及びプッシュ情報に基づいて操作情報を生成し、接続された電子機器に出力するように構成されている。この操作情報は、検出点の座標の情報、及びプッシュ操作の有無等を含む情報である。

なお基準位置から押下位置までの押下量は、一例として、０．５ｍｍである。なお、押下量が２ｍｍ程度の一般的なスイッチを用いてもよい。

（カバー４ａの構成）
カバー４ａは、図１に示すように、ボディ４の下に取り付けられるものである。このカバー４ａは、例えば、樹脂材料等を用いて形成されている。

以下に、本実施の形態に係る入力装置１の動作を、各図を参照しながら説明する。

（動作）
（１）押し下げ操作
図７は、実施の形態に係る入力装置の基準位置からの押し下げ操作における動作を示す概略図である。

まず、操作者が、操作面２００を下方向に押し下げると、タッチパネル２が押し下げられ、タッチパネル２の下面２４ｂが、プッシュロッド３０の端面３００ｂに接触すると共に、プッシュロッド３０が、図７の紙面下側に移動する。

プッシュロッド３０は、凸部３０１及び凸部３０２がボディ４のロッド開口４００のスリット４００ｃに案内されながら下方向に移動する。この移動に伴って、プッシュロッド３０の先端面３０６がプッシュスイッチ５の先端に接触して押し下げる。

プッシュスイッチ５は、先端が押し下げられたことによってオンとなり、プッシュ情報を出力する。

なお、このときタッチパネル２の移動とともにベース２４のリンク２４５、２４６を介して第１のギア７１、第２のギア７２を図７中のＡ方向に回転させる。

操作者が押し下げ操作を終了し、操作面２００から指を離すと、スプリング３１に蓄積された弾性力が開放され、図７の紙面の上方向にプッシュロッド３０を押し上げる。プッシュロッド３０は、上方向に移動すると共に、プッシュロッド３０に接触していたタッチパネル２が、押し下げ位置から基準位置まで移動する。

なお、このときタッチパネル２の移動とともにベース２４のリンク２４５、２４６を介して第１のギア７１、第２のギア７２を図７中のＢ方向に回転させる。また、エンコーダ７７ｂ、７８ｂは、第１のギア７１、第２のギア７２に設けられたエンコーダディスク７７ａ、７８ａから第１のギア７１、第２のギア７２の角度情報を取得する。

プッシュロッド３０は、図７に示すように、抜止４００ｄによって上方向の移動が規制される。従ってタッチパネル２は、基準位置まで移動することとなる。

制御部８０は、プッシュスイッチ５から取得したプッシュ情報、及びタッチパネル基板２３から取得した座標情報に基づいて操作情報を生成し、電子機器に出力する。

（２）反力印加動作
次に、上記操作によってタッチパネル２が、押し下げ位置から基準位置まで移動しきらない場合について説明する。

制御部８０は、上記操作の際にエンコーダ７７ｂ、７８ｂから入力される角度情報を監視し、タッチパネル２が基準位置まで押し上げられていないと判断した場合、モータ７５に駆動信号を入力する。

モータ７５は、駆動信号に基づいて回転し、第１のギア７１を矢印Ｂ方向に回転させる。

この第１のギア７１の回転により、第１のギア７１のリンクピン７１１が、ベース２４のリンク２４５を介してタッチパネル２を上方向に移動させると共に、シャフト７３を介して第２のギア７２が回転し、第２のギア７２のリンクピン７２１が、ベース２４のリンク２４６を介してタッチパネル２を上方向に移動させる。

図８は、モータ７５によってタッチパネル２に加えられる反力Ｎとタッチパネル２の押し下げ量Ｚとの関係を示すグラフ図である。

モータ７５によってタッチパネル２に加えられる反力Ｎ_ｍは、押下位置の下限であるＺ_ｍａｘからＺ_２までは最大反力Ｎ_ｍａｘであり、Ｚ_２からＺ_１までは徐々に弱められる。なお、Ｚ_１からＺ_０の間において反力を加えていないのは、タッチパネル２が慣性力により基準位置を超えてしまうのを防止するためである。また、図８に示す反力の特性は、一例であり、入力装置１の仕様に合わせて適宜変更してもよい。また、Ｎ_ｍａｘはスプリング３１の反力よりも大きいものである。

また、タッチパネル２には、上記のモータ７５のコギング力に対する反力Ｎ_ｃが加えられる。コギング力は、例えば、永久磁石モータにおいて、電機子巻線に電流を流さない状態で軸を回した時に発生する磁気吸引力である。本実施の形態では、モータ７５のコギング力を打ち消すあるいは低減するために、コギング力に対する反力Ｎ_ｃをタッチパネル２に付加する。これにより、コギングトルク相当分のトルクアシストを実施する。

コギング力に対する反力Ｎ_ｃは、図８に示すように、例えば、押下量Ｚ_ｃからＺ_ｄまでの区間で、例えば、モータ７５のコギング力の最大値が付加される。なお、コギング力に対する反力Ｎ_ｃは、上記示したコギング力の最大値には限られず、少なくともモータ７５のコギング力を低減させる値であればプッシュ操作の操作感を向上させることが可能である。

コギング力に対する反力Ｎ_ｃを付加する区間は、検出部としてのエンコーダ７７ｂ、７８ｂにより検出できる。また、これに限られず、例えば、押下げされるタッチパネル２側に設けられた反射板をフォトインタラプタにより検出するよう構成された検出部によることも可能である。なお、コギング力に対する反力Ｎ_ｃを付加する区間は、図７に示す基準位置Ｚ_０から下方向であればよいが、少なくとも基準位置Ｚ_０の近傍は付加しないのが好ましい。僅かな押下げ操作によりタッチパネル２が基準位置Ｚ_０の上方向に戻りすぎるのを抑制するためである。

制御部８０は、タッチパネル２が基準位置に駆動されるまで上記した反力を加えるために制御信号を出力する。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る入力装置１は、タッチパネル２をスプリング３１によって支持するとともに、タッチパネル２が基準位置に戻りきらない場合については、駆動機構部７によってスプリング３１の反力Ｎ_ｓより大きな反力を加えるようにしたため、プッシュ操作の操作感を向上するとともに、戻り不良を低減することができる。

さらに、モータのコギング力に相当する反力Ｎ_ｃを加えるようにしたため、プッシュ操作の操作感を向上するとともに、戻り不良を低減することができる。これにより、モータリンク方式のメカ構造において、低荷重での板面押しエンター入力と板面振動の両立が可能になる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 入力装置
２ タッチパネル
３ 押下機構部
４ ボディ
４ａ カバー
５ プッシュスイッチ
６ スタビライザー
７ 駆動機構部
８ 制御基板
９ 車両
１０ ベゼル
１２ シールド
２０ シート
２１ プレート
２２ パネル
２３ タッチパネル基板
２４ ベース
２４ａ 上面
２４ｂ 下面
３０ プッシュロッド
３１ スプリング
４０ 収納部
４０ａ 底面
４１−４４ ガイド
４５、４６ リンク孔
４７、４８ 取付孔
４９ 貫通孔
６０ 基部
６１、６２ 端部
７０ ギアシャフト部
７１、７２ ギア
７３ シャフト
７４ａ、７４ｂ ピン
７５ モータ
７５ａ ブラケット
７６ ピニオンギア
７７ａ、７８ａ エンコーダディスク
７７ｂ、７８ｂ エンコーダ
８０ 制御部
９０ センターコンソール
１００ 開口
１０１、１０４ 脚
２００ 操作面
２１０ 凹部
２１１ 底面
２３０ 検出面
２３１ ケーブル
２４０−２４３ 脚
２４０ａ 収納部
２４５、２４６ リンク
２４５ａ、２４６ａ リンク凹部
２４７、２４８ 取付部
２４７ａ、２４８ａ 凹部
２４９ 貫通孔
３００ 本体
３００ａ、３００ｂ 端面
３０１、３０２ 凸部
３０３ 接触部
３０４ 取付部
３０５ 先端部
３０６ 先端面
４００ ロッド開口
４００ａ 底面
４００ｂ 貫通孔
４００ｃ スリット
４００ｄ 抜止
４０１−４０３ 取付部
７１０ ギア部
７１１ リンクピン
７１２ ピン挿入部
７１２ａ 挿入孔
７１３ シャフト取付部
７１３ａ 挿入孔
７２０ ギア部
７２１ リンクピン
７２２ ピン挿入部
７２２ａ 挿入孔
７２３ シャフト取付部
７２３ａ 挿入孔

Claims (4)

1. 操作面に対する接触座標を検出するタッチパネルと、
   前記タッチパネルの基準位置からの押し下げ操作を検出するプッシュスイッチと、
   前記タッチパネルを前記基準位置に維持するため、前記タッチパネルを支持する支持部材と、
   前記タッチパネルの前記基準位置からの変位に応じて、前記押し下げ方向に対する反力を前記タッチパネルに加える駆動機構部とを有することを特徴とする入力装置。
2. 前記駆動機構部は、前記反力を発生するモータを有し、前記モータのコギング力に対する反力を前記タッチパネルにさらに加えることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記タッチパネルの前記基準位置からの変位を検出するエンコーダをさらに有し、
   前記駆動機構部は、前記エンコーダが検出した変位に応じて、前記押し下げ方向に対する反力又は前記コギング力に対する反力を前記タッチパネルに加えることを特徴とする請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 前記駆動機構部は、前記タッチパネルが押し下げ操作されていない時に反力を加えることを特徴とする請求項１又は２に記載の入力装置。

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