JP2014106584A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パネルを押し込む際の弾性力とパネルの共振周波数とを個別に設定することができる入力装置を提供する。
【解決手段】入力装置１は、パネル面２ａ及びパネル裏面２ｂを有するパネル２と、パネル２のパネル面２ａを支持するドームスプリング４と、パネル２のパネル裏面２ｂを支持し、ドームスプリング４より小さなバネ定数を有するドームスイッチ５と、パネル２がパネル裏面２ｂよりパネル面２ａ側において振動するように、パネル２に振動を付与するボイスコイルモータ６とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力装置に関する。

従来の技術として、パネル面が押圧操作された際に利用者に対して操作感覚を与える入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この入力装置は、開口を有する筐体と、筐体内に設けられてパネル面の一部を前記筐体の開口から露出するパネルと、開口周辺の額縁裏に設けられてパネル面を弾性的に支持する支持部材と、パネル裏面からパネルに振動を付与する振動付与部と、振動付与部を介してパネル面の裏側からパネルを支持する支持部材と、パネル及び振動付与部に接続された制御部とを有し、押圧操作に対して支持部材による弾性力を利用者に付与し、さらにパネルが押圧操作を検出すると制御部がそれを感知して振動付与部を動作させて振動を利用者に付与し、利用者に対して操作感覚を与える。

特開２０００−２２２１２８号公報

しかし、特許文献１に示す入力装置は、押圧操作に対して支持部材による弾性力を利用者に付与し、振動付与部によってさらに振動を付与するものの、弾性力の付与は支持部材のバネ定数で決定され、振動の付与についても振動の共振周波数は支持部材のバネ定数で決定されるため、弾性力と共振周波数とを個別に設定することができない。

従って、本発明の目的は、パネルを押し込む際の弾性力とパネルの共振周波数とを個別に設定することができる入力装置を提供することにある。

本発明の一態様は、第１の面及び前記第１の面の裏面である第２の面を有するパネルと、
前記パネルの前記第１の面を支持する第１の弾性部材と、
前記パネルの前記第２の面を支持し、前記第１の弾性部材より小さなバネ定数を有する第２の弾性部材と、
前記パネルが前記第２の面より前記第１の面側において振動するように、前記パネルに振動を付与する振動付与部とを有する入力装置を提供する。

上記入力装置の振動付与部が振動を付与した際の前記パネルの振幅は、前記第１の弾性部材の自然長及び前記第２の弾性部材の自然長以内であってもよい。

上記入力装置のパネルが前記第１の面より前記第２の面側に移動した際に動作するスイッチをさらに有してもよい。

本発明によれば、パネルを押し込む際の弾性力とパネルの共振周波数とを個別に設定することができる。

図１は、実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す斜視図である。 図２は、入力装置の構成の一例を示すＡ−Ａにおける断面図である。 図３（ａ）−（ｃ）は入力装置の動作例を説明するための断面図である。 図４は、ドームスプリング及びドームスイッチがパネルに付与する弾性力と変位との関係を示したグラフ図である。

（入力装置の構成）
図１は、実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す斜視図である。また、図２は、入力装置の構成の一例を示すＡ−Ａにおける断面図である。

この入力装置１は、パネル面２ａで利用者の指先等の接触を検出するパネル２と、額縁３ａで規定される開口からパネル面２ａを露出するようにパネル２を収容する筐体３と、パネル２をパネル面２ａから弾性的に支持するドームスプリング４と、パネル２のパネル裏面２ｂから弾性的に支持するとともにスイッチ機構を備えたドームスイッチ５と、パネル２に対してパネル裏面２ｂから非接触で振動を付与するボイスコイルモータ６とを有する。

弾性部材の一例としてのドームスプリング４及びドームスイッチ５は、パネル２の四隅に対向するように配置され、パネル２のパネル面２ａ及びパネル裏面２ｂをそれぞれ支持する。なお、支持点の数は適宜変更してもよい。なお、ドームスプリング４は筐体３の額縁裏面３ｂに、ドームスイッチ５は筐体３の底面３ｃにそれぞれ配置される。

振動付与部の一例としてのボイスコイルモータ６は、パネル２に非接触で振動を付与する。ボイスコイルモータ６は、土台６３が筐体３の底面３ｃに固定され、振動を付与する振動子６１がパネル裏面２ｂの中央部に固定される。磁気回路となる土台６３にはマグネット６２が外周側に取り付けられる。振動子６１にはコイル６０が取り付けられ、コイル６０に交流電流を流すことで、土台６３及びマグネット６２によって生じる磁界中において振動子６１が振動する。なお、ボイスコイルモータ６は、パネル２のパネル裏面２ｂの中央部に限らず、パネル裏面２ｂに固定されていればよい。

なお、入力装置１は、一例として、ステアリングホイール等に設けられるスイッチ機構付きのタッチパネルとして用いられる。

（動作）
以下に、入力装置１の動作を図１−図４を参照しつつ説明する。

図３（ａ）−（ｃ）は入力装置１の動作例を説明するための断面図である。

図３（ａ）に示すように、パネル２を支持していない状態においてドームスプリング４の自然長はｌ_４１、ドームスイッチ５の自然長はｌ_５１であり、パネル２を支持した状態においてドームスプリング４の長さはｌ_４１、ドームスイッチ５の長さはｌ_５２となる。ここで、ドームスプリング４のバネ定数に比べてドームスイッチ５のバネ定数は小さいものとする。

次に、図３（ｂ）に示すように、パネル２のパネル面２ａが利用者の指によって押し下げられた状態においてドームスプリング４の長さはｌ_４１のままであり、ドームスイッチ５の長さはｌ_５３となる。ここで、パネル２が押し下げられる距離をｘ_ｐ＝ｌ_５２−ｌ_５３とする。

次に、図３（ｃ）に示すように、パネル２のパネル裏面２ｂにボイスコイルモータ６によって振動が付与された状態においてドームスプリング４の長さはｌ_４１とｌ_４２との間を変動し、ドームスイッチ５の長さはｌ_５２とｌ_５１との間を変動する。ここで、パネル２の振動の振幅をｘ_ｂ＝ｌ_５１−ｌ_５２＝ｌ_４１−ｌ_４２とする。

図３（ｂ）に示したように、パネル２のパネル面２ａが利用者の指によって押し下げられた状態、つまり、パネル２の変位が負の場合は、ドームスイッチ５のバネ定数による弾性力が支配的となる。また、図３（ｃ）に示したように、パネル２のパネル裏面２ｂにボイスコイルモータ６によって振動が付与された状態、つまり、パネル２の変位が正の場合は、ドームスイッチ５のバネ定数の寄与はあるもののドームスプリング４のバネ定数が支配的となり、振動の共振周波数が決定される。これらの関係をグラフ化すると以下のようになる。

図４は、ドームスプリング４及びドームスイッチ５がパネル２に付与する弾性力と変位との関係を示したグラフ図である。

パネル２のパネル面２ａが利用者の指によって押し下げられた状態、つまり、パネル２の変位が負の場合は、ドームスイッチ５が支配的となりバネ定数はｋ_ｐである。つまり、パネルを押し込む際の弾性力はドームスイッチ５のバネ定数であるｋ_ｐによって定まる。

また、パネル２のパネル裏面２ｂにボイスコイルモータ６によって振動が付与された状態、つまり、パネル２の変位が正の場合は、ドームスイッチ５の寄与はあるもののドームスプリング４が支配的となりバネ定数はｋ_ｂであり、ドームスプリング４のバネ定数に比べてドームスイッチ５のバネ定数は小さい（ｋ_ｐ≪ｋ_ｂ）。つまり、パネルの共振周波数はドームスプリング４のバネ定数であるｋ_ｂによって定まる。

（実施の形態の効果）
上記した実施の形態によると、パネル２のパネル面２ａを押し下げる場合と、パネル２のパネル裏面２ｂにボイスコイルモータ６によって振動を付与する場合のそれぞれについてバネ定数を設定することができるため、押し下げの感触の設定と、振動の共振周波数の設定とを独立して行うことができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは調整しない範囲内で種々の変形が可能である。

１ 入力装置
２ パネル
２ａ パネル面
２ｂ パネル裏面
３ 筐体
３ａ 額縁
３ｂ 額縁裏面
３ｃ 底面
４ ドームスプリング
５ ドームスイッチ
６ ボイスコイルモータ

Claims (3)

1. 第１の面及び前記第１の面の裏面である第２の面を有するパネルと、
   前記パネルの前記第１の面を支持する第１の弾性部材と、
   前記パネルの前記第２の面を支持し、前記第１の弾性部材より小さなバネ定数を有する第２の弾性部材と、
   前記パネルが前記第２の面より前記第１の面側において振動するように、前記パネルに振動を付与する振動付与部とを有する入力装置。
2. 前記振動付与部が振動を付与した際の前記パネルの振幅は、前記第１の弾性部材の自然長及び前記第２の弾性部材の自然長以内である請求項１に記載の入力装置。
3. 前記パネルが前記第１の面より前記第２の面側に移動した際に動作するスイッチをさらに有する請求項１又は２に記載の入力装置。

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