JP6415267B2

JP6415267B2 - Input device

Info

Publication number: JP6415267B2
Application number: JP2014235669A
Authority: JP
Inventors: 浩平豊田; 鈴木　聡; 聡鈴木; 明子中神; 亮太郎濱田; 高橋　正和; 正和高橋
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-11-20
Also published as: JP2016099776A

Description

本発明は、多方向の入力機器に関する。 The present invention relates to a multidirectional input device.

多方向入力スイッチの一例として、４方向スイッチが特許文献１に記載されている。このような４方向スイッチを例えば自動車のドアやハンドル（ステアリング）に搭載することが考えられる。例えば、このスイッチは、自動車のボディに備えられる左右のミラーの角度等を運転席から遠隔操作するために用いられるミラースイッチ等として用いることができる。また、カーエアコンやカーオーディオ、車室内照明、後部座席用ＴＶなど、車室内の種々の電子機器のオン／オフ操作を行うスイッチとしても用いることができる。 As an example of the multi-directional input switch, a four-directional switch is described in Patent Document 1. It can be considered that such a four-way switch is mounted on, for example, an automobile door or a handle (steering). For example, this switch can be used as a mirror switch or the like used for remotely controlling the angle of the left and right mirrors provided in the body of the automobile from the driver's seat. It can also be used as a switch for turning on / off various electronic devices such as a car air conditioner, car audio, interior lighting, and rear seat TV.

特開平１０−１０６３９７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-106397

特許文献１の４方向スイッチでは、スイッチの位置があらかじめ決められている。このため、利用者が４つのスイッチから所望のスイッチを選択する場合、視覚の助けが必要となる。しかし、視覚の助けを必要とするスイッチは、自動車の運転中に操作する可能性があるスイッチとしては好ましくない。 In the four-way switch of Patent Document 1, the position of the switch is determined in advance. For this reason, when the user selects a desired switch from the four switches, visual assistance is required. However, a switch that requires visual assistance is not preferred as a switch that may be operated while driving a car.

本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、視覚の助けを必要とせず、触感により所望のスイッチを選択し、操作することが可能な入力機器を提供することを目的とする。 Examples of the problems to be solved by the present invention include those described above. An object of the present invention is to provide an input device that can select and operate a desired switch by tactile sensation without requiring visual assistance.

請求項に記載の１の発明は、入力機器であって、接触体によって移動可能な接触面と、前記接触面を露出する開口を有する筐体と、前記接触面を該接触面と平行な方向に前記筐体に対して移動させる駆動部と、を備え、前記接触面の前記接触体による中立位置から所定のＮ（Ｎは自然数）方向へ所定距離の移動が検知されると、前記駆動部から前記接触面に、該接触面を中立位置へと戻す力が作用し、前記力に抗して前記接触面の位置が第１の時間維持されるとスイッチングがなされ、前記接触面は前記スイッチングがなされたとき振動することを特徴とする。

The invention according to claim 1 is an input device, which is a contact surface movable by a contact body, a housing having an opening exposing the contact surface, and a direction parallel to the contact surface. A drive unit that moves the contact surface relative to the housing, and when the movement of a predetermined distance from a neutral position of the contact surface by the contact body in a predetermined N (N is a natural number) direction is detected, the drive unit A force is applied to the contact surface to return the contact surface to a neutral position, and switching is performed when the position of the contact surface is maintained for a first time against the force, and the contact surface is switched to the switching surface. It is characterized in that it vibrates when it is made .

実施例に係る入力機器の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the input device which concerns on an Example. 利用者が入力機器に対して入力操作を行う様子を示す。A mode that a user performs input operation with respect to an input device is shown. 入力機器に対する入力操作の例を示す。The example of input operation with respect to an input device is shown. 入力機器に対する入力操作の例を示す。The example of input operation with respect to an input device is shown. 入力機器に対する入力操作の例を示す。The example of input operation with respect to an input device is shown. 入力操作の可能な方向を説明する図である。It is a figure explaining the possible direction of input operation. 入力機器の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of an input device. 実施例によるスイッチング動作を示す。The switching operation | movement by an Example is shown. スイッチング動作のフローチャートである。It is a flowchart of switching operation. スイッチング動作のタイミングチャートである。It is a timing chart of switching operation. 駆動部の構成を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a drive part typically. 駆動部の詳細構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detailed structure of a drive part. 駆動機構の詳細構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detailed structure of a drive mechanism. 入力機器を自動車のステアリングに適用した例を示す。The example which applied the input device to the steering of a car is shown.

本発明の好適な実施形態では、入力機器は、接触体によって移動可能な接触面と、前記接触面を露出する開口を有する筐体と、前記接触面を該接触面と平行な方向に前記筐体に対して移動させる駆動部と、を備え、前記駆動部による前記移動を前記接触体が妨げることでスイッチングがなされる。 In a preferred embodiment of the present invention, the input device includes a contact surface movable by a contact body, a housing having an opening exposing the contact surface, and the contact surface in a direction parallel to the contact surface. A drive unit that moves relative to the body, and switching is performed by the contact body preventing the movement by the drive unit.

上記の入力機器では、筐体の内部に接触面と駆動部とが設けられる。接触面は、筐体に設けられた開口から露出している。利用者が指などの接触体で接触面に接触し、接触体を動かすことにより接触面は移動する。また、駆動部は、筐体に対して接触面を、それと平行な方向に移動させる。駆動部が接触面を移動させたときに、利用者が接触体を接触面に接触させて接触面の移動を妨げることにより、スイッチングがなされる。この入力機器では、指などの接触体による操作によりスイッチングが可能であるので、視覚の助けを必要としない。 In the above input device, the contact surface and the drive unit are provided inside the housing. The contact surface is exposed from an opening provided in the housing. When the user contacts the contact surface with a contact body such as a finger and moves the contact body, the contact surface moves. Further, the drive unit moves the contact surface with respect to the housing in a direction parallel to the contact surface. When the driving unit moves the contact surface, switching is performed by the user bringing the contact body into contact with the contact surface to prevent the contact surface from moving. In this input device, switching is possible by an operation with a contact body such as a finger, and thus visual assistance is not required.

上記の入力機器の一態様では、前記接触体の筐体に対する位置が所定の位置に保たれることでスイッチングがなされる。この態様では、接触体の位置が移動しない場合に、スイッチングがなされる。 In one aspect of the input device, switching is performed by maintaining the position of the contact body with respect to the housing at a predetermined position. In this aspect, switching is performed when the position of the contact body does not move.

上記の入力機器の他の一態様では、前記接触面が移動するように前記駆動部から加えられた力に抗して前記接触体と該接触面との間に生じる摩擦力によって、前記移動が妨げられる。 In another aspect of the input device, the movement is caused by a frictional force generated between the contact body and the contact surface against a force applied from the drive unit so that the contact surface moves. Be disturbed.

上記の入力機器の他の一態様では、前記接触面は、前記スイッチングがなされたことを前記接触体に確認させる確認動作を行う。これにより、利用者は自分が行った入力操作によりスイッチングが完了したことを認識することができる。好適な例では、前記確認動作は、前記接触面が該接触面と平行な所定の方向に振動する動作である。利用者は、接触面に接触させた接触体を通じてこの振動を認知することができる。 In another aspect of the input device, the contact surface performs a confirmation operation for causing the contact body to confirm that the switching has been performed. Thereby, the user can recognize that the switching is completed by the input operation performed by the user. In a preferred example, the confirmation operation is an operation in which the contact surface vibrates in a predetermined direction parallel to the contact surface. The user can recognize this vibration through a contact body in contact with the contact surface.

上記の入力機器の他の一態様では、前記接触面の前記接触体による中立位置から所定のＮ（Ｎは自然数）方向へ所定距離の移動が検知されると、前記駆動部から前記接触面に、該接触面を中立位置へと戻す力が作用する。この力を接触体を通じて感じることにより、利用者は、所定方向へのスイッチ選択操作が受け付けられたことを認識することができる。この場合の好適な例では、前記力に抗して前記接触面の位置が第１の時間維持されると、前記スイッチングがなされる。一方、前記接触面の位置が維持される時間が第１の時間未満の場合、スイッチングはなされず、前記接触面は中立位置に移動する。 In another aspect of the input device, when movement of a predetermined distance in a predetermined N (N is a natural number) direction from the neutral position of the contact surface by the contact body is detected, the drive unit moves to the contact surface. A force to return the contact surface to the neutral position acts. By feeling this force through the contact body, the user can recognize that a switch selection operation in a predetermined direction has been accepted. In a preferred example in this case, the switching is performed when the position of the contact surface is maintained for a first time against the force. On the other hand, when the time during which the position of the contact surface is maintained is less than the first time, switching is not performed and the contact surface moves to the neutral position.

また、前記力に抗して前記接触面の位置が前記第１の時間よりも長い第２の時間維持されると、さらに前記スイッチングとは異なる別のスイッチングがなされる。よって、利用者は、接触面の位置を維持する時間を調整することにより、異なる複数のスイッチングを実施することができる。 Further, when the position of the contact surface is maintained for a second time longer than the first time against the force, another switching different from the switching is further performed. Thus, the user can perform a plurality of different switching operations by adjusting the time for maintaining the position of the contact surface.

好適には、前記スイッチングを行うスイッチは、オン操作とオフ操作が交互になされるトグルスイッチである。また、好適な例では、前記Ｎは４又は１である。 Preferably, the switch that performs the switching is a toggle switch in which an on operation and an off operation are alternately performed. In a preferred example, N is 4 or 1.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
［装置構成］
図１は、実施例に係る入力機器の外観を示す。入力機器１は、筐体２と、接触面５と、駆動部１０とを備える。筐体２の上面には開口３が設けられており、接触面５と駆動部１０は筐体２の内部に設けられている。接触面５は、例えば矩形のパネルであり、利用者が接触面５に対して接触体を接触させて接触面５を所定方向に移動させることにより入力が行われる。接触体の典型的な例は利用者の指である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Device configuration]
FIG. 1 shows an appearance of an input device according to the embodiment. The input device 1 includes a housing 2, a contact surface 5, and a drive unit 10. An opening 3 is provided on the upper surface of the housing 2, and the contact surface 5 and the drive unit 10 are provided inside the housing 2. The contact surface 5 is, for example, a rectangular panel, and input is performed when the user moves the contact surface 5 in a predetermined direction by bringing a contact body into contact with the contact surface 5. A typical example of a contact is a user's finger.

接触面５は、筐体２の上面の直下において、開口３を下側から覆う位置に配置されている。即ち、入力機器１を上側から見た場合、筐体２の上面に設けられた開口３内において接触面５が露出している。接触面５は、矢印６ｘ、６ｙで示すように、駆動部１０により図中のＸ方向及びＹ方向に移動される。なお、Ｘ方向は開口３の左右方向に対応し、Ｙ方向は開口３の上下方向に対応する。以下の説明で「上下方向」とはＹ方向を指し、「左右方向」とはＸ方向を指すものとする。駆動部１０の詳細については後述する。 The contact surface 5 is disposed at a position that covers the opening 3 from the lower side immediately below the upper surface of the housing 2. That is, when the input device 1 is viewed from above, the contact surface 5 is exposed in the opening 3 provided on the upper surface of the housing 2. The contact surface 5 is moved by the drive unit 10 in the X direction and the Y direction in the figure as indicated by arrows 6x and 6y. The X direction corresponds to the left-right direction of the opening 3, and the Y direction corresponds to the up-down direction of the opening 3. In the following description, “up and down direction” indicates the Y direction, and “left and right direction” indicates the X direction. Details of the drive unit 10 will be described later.

［入力操作］
図２は、利用者が入力機器１に対して入力操作を行う様子を示す。上述のように、接触面５は開口３の内側においてのみ露出しているので、利用者は開口３の内側において接触面５に接触体を接触させて入力を行う。 [Input operation]
FIG. 2 shows how the user performs an input operation on the input device 1. As described above, since the contact surface 5 is exposed only inside the opening 3, the user performs input by bringing the contact body into contact with the contact surface 5 inside the opening 3.

図２は、利用者が接触体として指Ｆを用いて入力を行う様子を示している。利用者は、指Ｆを接触面５に接触させて指Ｆを動かし、指Ｆの移動とともに接触面５を移動させる操作を行うことにより、複数の選択肢から１つを選択することができる。具体的には、利用者が指Ｆを図２（Ａ）の位置から図２（Ｂ）の位置まで右方向へ動かすことにより、接触面５は指Ｆと同じ距離だけ右方向へ移動する。 FIG. 2 shows a state where the user performs input using the finger F as a contact body. The user can select one from a plurality of options by moving the finger F by bringing the finger F into contact with the contact surface 5 and moving the contact surface 5 along with the movement of the finger F. Specifically, when the user moves the finger F to the right from the position in FIG. 2A to the position in FIG. 2B, the contact surface 5 moves to the right by the same distance as the finger F.

本実施例の入力機器１は、上下左右の４方向の入力が可能であるものとする。図３（Ａ）〜（Ｄ）は、４方向への入力操作の例を示す。なお、図３（Ａ）〜（Ｄ）において、実線の楕円Ｐ１は入力操作による移動前の指Ｆの位置（詳しくは指Ｆが接触面５に接触している領域）を示し、破線の楕円Ｐ２は移動後の指Ｆの位置を示す。指Ｆとともに接触面５が移動するので、指Ｆの位置が楕円Ｐ１からＰ２へ移動するのに伴って、接触面５が略同じ方向へ略同じ距離移動することになる。 It is assumed that the input device 1 of this embodiment can input in four directions, up, down, left, and right. 3A to 3D show examples of input operations in four directions. 3A to 3D, a solid oval P1 indicates the position of the finger F before movement by the input operation (specifically, a region where the finger F is in contact with the contact surface 5), and is a broken oval. P2 indicates the position of the finger F after movement. Since the contact surface 5 moves together with the finger F, as the position of the finger F moves from the ellipse P1 to P2, the contact surface 5 moves in substantially the same direction by substantially the same distance.

図３（Ａ）は上移動（「Ｕ移動」とも呼ぶ。）を示す。上移動は、指Ｆとともに接触面５を上方向へ移動する入力操作である。図３（Ｂ）は下移動（「Ｄ移動」とも呼ぶ。）を示す。下移動は、指Ｆとともに接触面５を下方向へ移動する入力操作である。図３（Ｃ）は右移動（「Ｒ移動」とも呼ぶ。）を示す。右移動は、指Ｆとともに接触面を右方向へ移動する入力操作である。図３（Ｄ）は左移動（「Ｌ移動」とも呼ぶ。）を示す。左移動は、指Ｆとともに接触面５を左方向へ移動する入力操作である。 FIG. 3A shows upward movement (also referred to as “U movement”). The upward movement is an input operation for moving the contact surface 5 together with the finger F upward. FIG. 3B shows downward movement (also referred to as “D movement”). The downward movement is an input operation for moving the contact surface 5 together with the finger F downward. FIG. 3C shows rightward movement (also referred to as “R movement”). The right movement is an input operation for moving the contact surface in the right direction together with the finger F. FIG. 3D shows leftward movement (also referred to as “L movement”). The left movement is an input operation for moving the contact surface 5 in the left direction together with the finger F.

なお、これらの入力操作は、後述する制御部７が、位置センサ１８から出力される接触面５の位置に基づいて判定する。位置センサ１８は、筐体２に対する接触面５の位置を検出する。例えば、接触面５の移動方向が上方向であれば、その入力操作は上移動と判定される。 These input operations are determined based on the position of the contact surface 5 output from the position sensor 18 by the control unit 7 described later. The position sensor 18 detects the position of the contact surface 5 with respect to the housing 2. For example, if the movement direction of the contact surface 5 is upward, the input operation is determined as upward movement.

図３（Ａ）〜（Ｄ）は、指Ｆを開口３のほぼ中央から上下左右に移動する入力操作を示しているが、指Ｆの移動の開始位置は開口３の中央でなくてもよく、接触面５上の任意の位置で構わない。図４（Ａ）〜（Ｃ）は上移動の他の例を示す。図４（Ａ）に示すように、指Ｆを開口３の下方から中央付近へ移動させる入力操作も上移動と判定される。また、図４（Ｂ）に示すように、移動距離が長い場合でも、移動方向が上方向であれば上移動と判定される。さらに、図４（Ｃ）に示すように、指Ｆの移動の開始位置が開口３の端部に近くても、移動方向が上方向であれば上移動と判定される。 3A to 3D show an input operation for moving the finger F up, down, left and right from the approximate center of the opening 3, the start position of the movement of the finger F may not be the center of the opening 3. Any position on the contact surface 5 may be used. 4A to 4C show other examples of upward movement. As shown in FIG. 4A, the input operation for moving the finger F from the lower side of the opening 3 to the vicinity of the center is also determined as the upward movement. Further, as shown in FIG. 4B, even when the movement distance is long, it is determined that the movement is upward if the movement direction is upward. Furthermore, as shown in FIG. 4C, even if the movement start position of the finger F is close to the end of the opening 3, it is determined that the movement is upward if the movement direction is upward.

次に、入力操作の判定基準について説明する。本実施例の入力機器１は４方向の入力機器であるので、上下左右の４方向に対して、指Ｆによる接触面５の移動方向が多少斜めであっても、その方向へ移動と判定される。例えば、接触面５の移動方向が４方向に対して１５°以内であれば、その方向への移動と判定される。図５は、上移動の例を示す。図５に示すように、指Ｆによる接触面５の移動方向が正確な上方向（時計の１２時の方向）でなくても、方向のズレが例えば１５°以内であれば、その入力操作は上移動と判定される。一方、接触面５の移動方向が４方向から例えば１５°以上斜めにずれているような場合は、その入力操作は無効と判定される。 Next, criteria for determining an input operation will be described. Since the input device 1 according to the present embodiment is a four-direction input device, even if the moving direction of the contact surface 5 by the finger F is slightly oblique with respect to the four directions of up, down, left, and right, it is determined to move in that direction. The For example, if the movement direction of the contact surface 5 is within 15 ° with respect to the four directions, it is determined that the movement is in that direction. FIG. 5 shows an example of upward movement. As shown in FIG. 5, even if the moving direction of the contact surface 5 by the finger F is not an accurate upward direction (clockwise 12 o'clock direction), if the direction deviation is within 15 °, for example, the input operation is It is determined to move up. On the other hand, when the moving direction of the contact surface 5 is obliquely deviated from the four directions by, for example, 15 ° or more, the input operation is determined to be invalid.

また、４方向のいずれかへの移動と判定されるためには、接触面５の移動距離が所定距離以上であることが必要となる。即ち、所定距離より短い距離の入力操作は無効と判定される。 Further, in order to determine that the movement is in any of the four directions, it is necessary that the movement distance of the contact surface 5 be equal to or greater than a predetermined distance. That is, it is determined that an input operation for a distance shorter than the predetermined distance is invalid.

以上より、本実施例では、接触面５が上下左右の４方向から１５°以内の方向に所定距離以上移動する操作が入力操作として判定される。なお、これらの処理は、スマートフォンなどに用いる既存のソフトウェア技術により実現できる。 As described above, in this embodiment, an operation in which the contact surface 5 moves by a predetermined distance or more in a direction within 15 ° from the four directions of up, down, left and right is determined as the input operation. In addition, these processes are realizable by the existing software technology used for a smart phone etc.

次に、入力操作の可能な方向について説明する。入力操作が可能な方向は、仮想的な現在位置により決まる。仮想的な現在位置とは、制御部７が把握している現在位置であり、接触面５の筐体２に対する実際の位置とは必ずしも一致しない。 Next, possible directions of input operation will be described. The direction in which an input operation can be performed is determined by a virtual current position. The virtual current position is the current position ascertained by the control unit 7 and does not necessarily match the actual position of the contact surface 5 with respect to the housing 2.

仮想的な現在位置が中立位置Ｎにある場合、図６（Ａ）に示すように、上下左右の４方向への入力操作が可能である。しかし、仮想的な現在位置が上位置Ｕにある場合、その位置から上移動及び左右移動の入力操作は不可能であり、下移動の入力操作のみが可能である。なお、仮想的な現在位置が上位置Ｕから下移動して中立位置Ｎに戻れば、その後は４方向への入力操作が可能となる。 When the virtual current position is at the neutral position N, as shown in FIG. 6A, input operations in four directions, up, down, left, and right are possible. However, when the virtual current position is at the upper position U, the input operation for the upward movement and the leftward / rightward movement cannot be performed from that position, and only the input operation for the downward movement is possible. If the virtual current position moves down from the upper position U and returns to the neutral position N, input operations in four directions are possible thereafter.

なお、仮想的な位置が上位置Ｕにある場合に上移動および左右の移動が不可能に構成しているのは、利用者にとって操作を複雑にしすぎないためである。仮に、図６（Ａ）のような視覚情報が例えばヘッドアップディスプレイ等で得られるのであれば、仮想的な位置が上位置Ｕにある場合でも上移動および左右の移動が可能に構成してもよい。 The reason why the upward movement and the lateral movement are impossible when the virtual position is at the upper position U is that the operation is not too complicated for the user. If the visual information as shown in FIG. 6A is obtained by, for example, a head-up display or the like, even if the virtual position is at the upper position U, it may be configured to be able to move up and down and to the left and right. Good.

［機能構成］
図７は、入力機器１の機能構成を示すブロック図である。図示のように、位置センサ１８及び駆動部１０は、制御部７により制御される。位置センサ１８は、駆動部１０内に設けられるＸ−Ｙ平面用のセンサであり、筐体２に対する接触面５の位置を検出して、位置検出信号を制御部７へ出力する。制御部７は、位置検出信号に基づいて、接触面５の移動方向及び移動距離を認識する。具体的には、制御部７は、位置検出信号に基づいて、接触面５の移動方向が上下左右の４方向から１５°以内であり、かつ、移動距離が所定距離以上である場合に、４方向のいずれかへの移動（上移動、下移動、右移動、左移動のいずれか）であると判定する。
また、制御部７は、駆動部１０を制御して接触面５を上下左右に移動させる。具体的に、制御部７は、利用者による入力操作がなされたときに、駆動部１０により接触面５を一時的にロックしたり、移動させたりするスイッチング動作を行う。 [Function configuration]
FIG. 7 is a block diagram illustrating a functional configuration of the input device 1. As illustrated, the position sensor 18 and the drive unit 10 are controlled by the control unit 7. The position sensor 18 is an XY plane sensor provided in the drive unit 10, detects the position of the contact surface 5 with respect to the housing 2, and outputs a position detection signal to the control unit 7. The control unit 7 recognizes the moving direction and moving distance of the contact surface 5 based on the position detection signal. Specifically, the control unit 7 determines that, based on the position detection signal, when the moving direction of the contact surface 5 is within 15 ° from the four directions of up, down, left, and right, and the moving distance is equal to or more than a predetermined distance. It is determined that the movement is one of the directions (upward movement, downward movement, rightward movement, or leftward movement).
Moreover, the control part 7 controls the drive part 10, and moves the contact surface 5 up and down, right and left. Specifically, the control unit 7 performs a switching operation in which the driving unit 10 temporarily locks or moves the contact surface 5 when an input operation is performed by the user.

［スイッチング動作］
スイッチング動作は、利用者が指Ｆを使用して４方向のうちの１方向を選択し、さらにスイッチング（スイッチＯＮ）を入力する際に行われる動作である。図８はスイッチング動作の例を示す。図８（Ａ）に示すように、利用者が指Ｆにより接触面５を右方向へ所定距離以上移動させると、入力機器１は、まず接触面５を一時的にロックし、その後、接触面５を反対方向、即ち左方向へゆっくりと小さなトルクで動かし始める。利用者はこの反対方向への動きを指Ｆで認知すると、接触面５に対する指Ｆの圧力を増し、指Ｆと接触面５との間の摩擦力を増大させて、接触面５の反対方向への動きを妨げる。こうして、利用者の指Ｆにより、反対方向への接触面５の移動が所定時間妨げられると、入力機器１はスイッチング（スイッチＯＮ）を行う。具体的には、位置センサ１８により検出された接触面５の位置が所定時間所定位置に維持される（変化しない）場合に、スイッチングがなされる。そして、入力機器１は、スイッチングを行った場合、スイッチング確認動作として接触面５を振動させる。利用者は指Ｆでこの振動を認知し、スイッチングがなされたことを認識することができる。 [Switching operation]
The switching operation is an operation performed when the user selects one of the four directions using the finger F and further inputs switching (switch ON). FIG. 8 shows an example of the switching operation. As shown in FIG. 8A, when the user moves the contact surface 5 to the right by a predetermined distance or more with the finger F, the input device 1 first locks the contact surface 5 temporarily, and then the contact surface. 5 slowly starts moving in the opposite direction, i.e. leftward, with a small torque. When the user recognizes the movement in the opposite direction with the finger F, the pressure of the finger F against the contact surface 5 is increased, the frictional force between the finger F and the contact surface 5 is increased, and the opposite direction of the contact surface 5 Obstruct the movement to. Thus, when the user's finger F prevents the movement of the contact surface 5 in the opposite direction for a predetermined time, the input device 1 performs switching (switch ON). Specifically, switching is performed when the position of the contact surface 5 detected by the position sensor 18 is maintained at a predetermined position for a predetermined time (does not change). And the input apparatus 1 vibrates the contact surface 5 as switching confirmation operation | movement, when switching is performed. The user can recognize this vibration with the finger F and recognize that switching has been performed.

このように、本実施例では、接触面５上のスイッチの位置が予め決められているわけではなく、接触面５上の任意の位置に対して入力操作を行うことができる。また、接触面５の動きによって、スイッチの選択やスイッチングの完了を使用者に認知させる。よって、使用者は、視覚の助けなしで容易に所望のスイッチを選択し、スイッチングすることができる。さらには、接触面５を移動後の位置に所定時間維持することによりスイッチングするので、スイッチ装置（圧力センサ）などを必要としない。 Thus, in this embodiment, the position of the switch on the contact surface 5 is not determined in advance, and an input operation can be performed on an arbitrary position on the contact surface 5. Further, the movement of the contact surface 5 allows the user to recognize the selection of the switch and the completion of the switching. Thus, the user can easily select and switch the desired switch without visual aid. Furthermore, since the switching is performed by maintaining the contact surface 5 at the moved position for a predetermined time, a switch device (pressure sensor) or the like is not required.

図９は、スイッチング動作のフローチャートである。この処理は、主として制御部７により実行される。 FIG. 9 is a flowchart of the switching operation. This process is mainly executed by the control unit 7.

まず、制御部７は、位置センサ１８からの位置検出信号に基づいて、接触面５がいずれかの方向に移動しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。接触面５が移動していない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、処理はステップＳ１１へ戻る。接触面５が移動している場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、制御部７は、接触面５が移動可能なＡ方向へ所定距離ｄＡ移動したか否かを判定する（ステップＳ１２）。即ち、制御部７は、接触面５の移動が有効であるか否かを判定する。 First, the control unit 7 determines whether or not the contact surface 5 is moving in any direction based on the position detection signal from the position sensor 18 (step S11). When the contact surface 5 has not moved (step S11: No), the process returns to step S11. When the contact surface 5 is moving (step S11: Yes), the control unit 7 determines whether or not the contact surface 5 has moved a predetermined distance dA in the movable A direction (step S12). That is, the control unit 7 determines whether or not the movement of the contact surface 5 is effective.

接触面５がＡ方向への所定距離ｄＡ移動していない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、処理はステップＳ１５へ進む。一方、接触面がＡ方向へ所定距離ｄＡ移動した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御部７は駆動部１０を制御して接触面５を一時的にロックし、その後、接触面５をステップＳ１１で検出した移動方向と反対方向へゆっくりと移動させる（ステップＳ１３）。この反対方向移動は、接触面５の移動方向に対応するスイッチの選択が受け付けられたことを利用者に伝える意味を有する。即ち、利用者は、指Ｆにより接触面５を移動させた方向と反対方向に接触面５が動き出したことを感知し、スイッチの選択が受け付けられたと認識する。 When the contact surface 5 has not moved the predetermined distance dA in the A direction (step S12: No), the process proceeds to step S15. On the other hand, when the contact surface has moved a predetermined distance dA in the A direction (step S12: Yes), the control unit 7 controls the drive unit 10 to temporarily lock the contact surface 5, and then the contact surface 5 is moved to step S11. The moving direction is slowly moved in the direction opposite to the moving direction detected in (Step S13). This movement in the opposite direction has the meaning of notifying the user that selection of a switch corresponding to the moving direction of the contact surface 5 has been accepted. That is, the user senses that the contact surface 5 has started to move in the direction opposite to the direction in which the contact surface 5 is moved by the finger F, and recognizes that the selection of the switch has been accepted.

そして、制御部７は、位置センサ１８からの位置検出信号に基づいて、接触体（指Ｆ）が接触面５の反対方向移動を妨げているか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、制御部７は、接触面５の反対方向移動の開始から所定の第１時間以上接触面５の位置が移動していない場合、接触体が接触面５の反対方向移動を妨げていると判定する。なお、実際には、利用者の指の震えや駆動部の誤差程度の小さな移動が生じても、制御部７は接触面５が移動していないと判定する。 And the control part 7 determines whether the contact body (finger F) is preventing the opposite direction movement of the contact surface 5 based on the position detection signal from the position sensor 18 (step S14). Specifically, the control unit 7 prevents the contact body 5 from moving in the opposite direction when the position of the contact surface 5 has not moved for a predetermined first time or more from the start of the movement in the opposite direction of the contact surface 5. It is determined that Actually, the control unit 7 determines that the contact surface 5 has not moved even if the user's finger shakes or a small movement of the driving unit occurs.

接触体が接触面５の反対方向移動を妨げていない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、処理はステップＳ１５へ進む。この場合、接触体が接触面５から離れた、即ち利用者が指Ｆを接触面５から離したと考えられる。 When the contact body does not prevent the movement of the contact surface 5 in the opposite direction (step S14: No), the process proceeds to step S15. In this case, it is considered that the contact body has left the contact surface 5, that is, the user has released the finger F from the contact surface 5.

ステップＳ１５は、接触面５の移動が有効でない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、又は、接触体が接触面５から離れた場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）に実行され、制御部７は接触面５を元の中立位置に戻す（ステップＳ１５）。そして、処理はステップＳ１１へ戻る。 Step S15 is executed when the movement of the contact surface 5 is not effective (Step S12: No), or when the contact body is separated from the contact surface 5 (Step S14: No), and the control unit 7 moves the contact surface 5 over. Return to the original neutral position (step S15). Then, the process returns to step S11.

一方、接触体が接触面５の反対方向移動を妨げている場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、制御部７は駆動部１０を制御して接触面５を振動させる（ステップＳ１７）。この振動は、前述のスイッチング確認動作に相当し、使用者はこの振動を感知することにより、スイッチングが完了したと認識する。 On the other hand, when the contact body has prevented the opposite direction movement of the contact surface 5 (step S14: Yes), the control part 7 controls the drive part 10, and vibrates the contact surface 5 (step S17). This vibration corresponds to the aforementioned switching confirmation operation, and the user recognizes that the switching is completed by sensing this vibration.

次に、制御部７は、接触体が未だ接触面５の反対方向移動を妨げているか否かを判定する（ステップＳ１８）。具体的には、制御部７は、接触面５の反対方向移動の開始から所定の第２時間以上接触面５の位置が移動していない場合、接触体が接触面５の反対方向移動を妨げていると判定する。接触体が接触面５の反対方向移動を妨げている場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、制御部７は、利用者の入力操作が、通常のスイッチングとは異なる長押しであると判定する。そして、処理はステップＳ１６へ戻る。 Next, the control part 7 determines whether the contact body is still preventing the reverse direction movement of the contact surface 5 (step S18). Specifically, the control unit 7 prevents the contact body 5 from moving in the opposite direction when the position of the contact surface 5 has not moved for a predetermined second time or more from the start of the movement in the opposite direction of the contact surface 5. It is determined that When the contact body has prevented the opposite direction movement of the contact surface 5 (step S18: Yes), the control part 7 determines with a user's input operation being a long press different from normal switching. Then, the process returns to step S16.

一方、接触体が接触面５の反対方向移動を妨げていない場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、接触体が接触面５から離れたと考えられるので、制御部７は駆動部１０を制御して接触面５を元の中立位置へ戻す（ステップＳ１９）。そして、処理は終了する。 On the other hand, when the contact body does not prevent the contact surface 5 from moving in the opposite direction (step S18: Yes), since the contact body is considered to be separated from the contact surface 5, the control unit 7 controls the drive unit 10 to control the contact surface. 5 is returned to the original neutral position (step S19). Then, the process ends.

図１０は、スイッチング動作のタイミングチャートの例を示す。図１０において、横軸は時間を示し、縦軸は接触面５の中立位置（Ｎ）からの移動距離を示す。 FIG. 10 shows an example of a timing chart of the switching operation. In FIG. 10, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the moving distance from the neutral position (N) of the contact surface 5.

利用者が接触体としての指Ｆにより接触面５を移動させ、時刻ｔ１で移動距離が所定距離ｄＡに達すると、接触面５は一時的にロックされる。その後の時刻ｔ２以降、接触面５は小さなトルクで反対方向に移動される。この間に指Ｆにより反対方向移動が妨げられなければ、接触面５は大きなトルクで移動され、時刻ｔ３で元の中立位置へ戻る。 When the user moves the contact surface 5 with a finger F as a contact body and the moving distance reaches a predetermined distance dA at time t1, the contact surface 5 is temporarily locked. After the subsequent time t2, the contact surface 5 is moved in the opposite direction with a small torque. During this time, if the movement in the opposite direction is not hindered by the finger F, the contact surface 5 is moved with a large torque and returns to the original neutral position at time t3.

一方、時刻ｔ２以降に接触面５の反対方向移動が所定の第１時間以上妨げられると、スイッチングがなされ、スイッチング確認動作として接触面５が振動する。その後、接触面５は大きなトルクで中立位置Ｎへ戻る。 On the other hand, when the opposite direction movement of the contact surface 5 is hindered for a predetermined first time after the time t2, switching is performed, and the contact surface 5 vibrates as a switching confirmation operation. Thereafter, the contact surface 5 returns to the neutral position N with a large torque.

なお、入力操作として長押しが可能な場合には、制御部７は、接触面５の振動後にさらに小さなトルクで反対方向移動を行い、その反対方向移動が所定の第２時間以上妨げられた場合に、長押しと判定する。 When long pressing is possible as the input operation, the control unit 7 moves in the opposite direction with a smaller torque after the vibration of the contact surface 5, and the movement in the opposite direction is prevented for a predetermined second time or more. Then, it is determined that the button is long-pressed.

［駆動部］
次に、駆動部１０について詳細に説明する。図１１は、接触面５と駆動部１０との位置関係を模式的に示す。図１１において、駆動部１０は、駆動部１０ｘ、１０ｙを有する。駆動部１０ｘは接触面５をＸ方向に移動させるものであり、駆動部１０ｙは接触面５をＹ方向に移動させるものである。これにより、接触面５をＸ−Ｙ方向、即ち上下左右の４方向に移動させることができる。 [Drive part]
Next, the drive unit 10 will be described in detail. FIG. 11 schematically shows the positional relationship between the contact surface 5 and the drive unit 10. In FIG. 11, the drive unit 10 includes drive units 10x and 10y. The drive unit 10x moves the contact surface 5 in the X direction, and the drive unit 10y moves the contact surface 5 in the Y direction. As a result, the contact surface 5 can be moved in the XY direction, that is, in the four directions of up, down, left and right.

図１２は、駆動部の詳細構造の一例を示す。なお、説明の便宜上、図１２に示す駆動部１０ａは接触面５を一軸方向に移動させるものとなっている。駆動部１０ａは、接触面５として機能するパネル１１と、パネル１１を移動させる駆動機構１２とを有する。パネル１１の下には位置センサ１８が設けられている。 FIG. 12 shows an example of the detailed structure of the drive unit. For convenience of explanation, the drive unit 10a shown in FIG. 12 moves the contact surface 5 in the uniaxial direction. The drive unit 10 a includes a panel 11 that functions as the contact surface 5 and a drive mechanism 12 that moves the panel 11. A position sensor 18 is provided under the panel 11.

図１３（Ａ）は、駆動機構１２を示す斜視図であり、図１２におけるパネル１１を除去したものである。また、図１３（Ｂ）は駆動機構１２を図１３（Ａ）と反対側から見た斜視図である。 FIG. 13A is a perspective view showing the drive mechanism 12, and the panel 11 in FIG. 12 is removed. FIG. 13B is a perspective view of the drive mechanism 12 as viewed from the opposite side to FIG.

駆動機構１２は、パネル１１を水平方向にスライドさせるための機構である。具体的には、モータ１３の回転がギア１６ａ〜１６ｃを介してシャフト１５に伝達される。シャフト１５には送りねじが形成されており、シャフト１５が回転すると、送りねじに嵌合されているスライダ１４がシャフト１５と同軸方向に移動する。スライダ１４は、図１２に示したパネル１１を含む表層部材と固定されているため、モータ１３の回転によりパネル１１をスライドさせることができる。また、このスライド動作により発生する指Ｆとの摩擦が、ベクトル成分を持った触感を生成する。さらには、パネル１１の移動の向きを極めて短時間で切り替えることにより、接触面５を振動させることができる。 The drive mechanism 12 is a mechanism for sliding the panel 11 in the horizontal direction. Specifically, the rotation of the motor 13 is transmitted to the shaft 15 via gears 16a to 16c. A feed screw is formed on the shaft 15, and when the shaft 15 rotates, the slider 14 fitted to the feed screw moves in the same direction as the shaft 15. Since the slider 14 is fixed to the surface layer member including the panel 11 shown in FIG. 12, the panel 11 can be slid by the rotation of the motor 13. Further, the friction with the finger F generated by the sliding operation generates a tactile sensation having a vector component. Furthermore, the contact surface 5 can be vibrated by switching the direction of movement of the panel 11 in a very short time.

［適用例］
図１４は、本実施例の入力機器１を自動車のステアリングに適用した例を示す。ステアリング３０の右端部近傍に入力機器１を埋め込み配置し、開口３内で接触面５を露出させる。運転者は運転中に親指などで接触面５に対して入力を行うことにより、車室内の各種の機器を操作することができる。 [Application example]
FIG. 14 shows an example in which the input device 1 of this embodiment is applied to the steering of an automobile. The input device 1 is embedded in the vicinity of the right end of the steering 30, and the contact surface 5 is exposed in the opening 3. The driver can operate various devices in the passenger compartment by inputting to the contact surface 5 with a thumb or the like during driving.

［変形例］
上記の実施例は、上下左右の４方向への入力が可能な入力機器１を示しているが、本発明の適用はこれには限られない。図１２、１３に示す駆動部を１つ設けて一軸方向（１方向又は２方向）の入力が可能な入力機器を構成してもよいし、駆動部を３つ以上設けてより他方向への入力を可能としてもよい。 [Modification]
Although the above embodiment shows the input device 1 that can input in four directions, up, down, left, and right, the application of the present invention is not limited to this. 12 and 13 may be provided to form an input device capable of input in one axial direction (one direction or two directions), or three or more drive units may be provided in the other direction. Input may be possible.

本発明は、多方向の入力操作が可能な入力機器に利用することができる。 The present invention can be used for an input device capable of multidirectional input operations.

１入力機器
２筐体
３開口
５接触面
７制御部
１０駆動部
１２駆動機構
１８位置センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input device 2 Case 3 Opening 5 Contact surface 7 Control part 10 Drive part 12 Drive mechanism 18 Position sensor

Claims

接触体によって移動可能な接触面と、
前記接触面を露出する開口を有する筐体と、
前記接触面を該接触面と平行な方向に前記筐体に対して移動させる駆動部と、
を備え、
前記接触面の前記接触体による中立位置から所定のＮ（Ｎは自然数）方向へ所定距離の移動が検知されると、前記駆動部から前記接触面に、該接触面を中立位置へと戻す力が作用し、
前記力に抗して前記接触面の位置が第１の時間維持されるとスイッチングがなされ、
前記接触面は前記スイッチングがなされたとき振動することを特徴とする入力機器。 A contact surface movable by the contact body;
A housing having an opening exposing the contact surface;
A drive unit that moves the contact surface relative to the housing in a direction parallel to the contact surface;
With
When a movement of a predetermined distance in a predetermined N (N is a natural number) direction from the neutral position of the contact surface by the contact body is detected, a force for returning the contact surface from the drive unit to the contact surface to the neutral position Acts
Switching is performed when the position of the contact surface is maintained for a first time against the force,
The input device according to claim 1, wherein the contact surface vibrates when the switching is performed .

前記接触体の筐体に対する位置が所定の位置に保たれることでスイッチングがなされることを特徴とする請求項１に記載の入力機器。 The input device according to claim 1, wherein switching is performed by maintaining a position of the contact body with respect to the housing at a predetermined position.

前記接触面が移動するように前記駆動部から加えられた力に抗して前記接触体と該接触面との間に生じる摩擦力によって、前記移動を妨げることを特徴とする請求項１又は２に記載の入力機器。 3. The movement is prevented by a frictional force generated between the contact body and the contact surface against a force applied from the driving unit so that the contact surface moves. The input device described in.

前記振動は、前記接触面と平行な所定の方向の動作であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の入力機器。 The vibration is input apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the a contact surface parallel to the predetermined direction of movement.

前記接触面の位置が維持される時間が第１の時間未満の場合、前記接触面は中立位置に移動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の入力機器。 When the time position of the contact surface is maintained is less than the first time, the input device according to any one of claims 1 to 4 wherein the contact surface is thus being moved to the neutral position.

前記力に抗して前記接触面の位置が前記第１の時間よりも長い第２の時間維持されると、さらに前記スイッチングとは異なる別のスイッチングがなされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の入力機器。 2. The switching according to claim 1, wherein when the position of the contact surface is maintained against the force for a second time longer than the first time, another switching different from the switching is performed. The input device according to any one of 5 .

前記スイッチングを行うスイッチは、オン操作とオフ操作が交互になされるトグルスイッチであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の入力機器。 The switch for switching ON operation and OFF input device according to any one of claims 1 to 6 operation is characterized in that the toggle switch to be made alternately.

前記Ｎは４であることを特徴とする請求項１に記載の入力機器。 The input device according to claim 1 , wherein N is four.

前記Ｎは１であることを特徴とする請求項１に記載の入力機器。 Input device according to claim 1, wherein said N is 1.

前記第１の時間は、前記力が作用している時間以上であることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。The input device according to claim 1, wherein the first time is equal to or longer than a time during which the force is applied.