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WO2019031200A1 - 操作検出装置 - Google Patents

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WO2019031200A1
WO2019031200A1 PCT/JP2018/027350 JP2018027350W WO2019031200A1 WO 2019031200 A1 WO2019031200 A1 WO 2019031200A1 JP 2018027350 W JP2018027350 W JP 2018027350W WO 2019031200 A1 WO2019031200 A1 WO 2019031200A1
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WO
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load
operation unit
base
detection apparatus
unit
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PCT/JP2018/027350
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English (en)
French (fr)
Inventor
敏仁 ▲高▼井
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Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
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Publication date
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Priority to US16/627,553 priority patent/US20200218378A1/en
Priority to CN201880051000.0A priority patent/CN110998500A/zh
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    • H03K2217/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K2217/9651—Switches controlled by moving an element forming part of the switch the moving element acting on a force, e.g. pressure sensitive element

Definitions

  • the present invention relates to an operation detection device.
  • a touch panel display provided is known (see, for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide an operation detection device capable of suppressing abnormal noise and play during operation.
  • An operation detection apparatus includes an operation unit having an operation surface to be operated, a base on which the operation unit is attached, and a load disposed on the operation surface and disposed between the operation unit and the base And a plurality of elastic bodies attached to the base and the operation unit and causing the plurality of load sensors and the operation unit to be in contact with each other by an elastic force.
  • an operation detection device that suppresses abnormal noise and play during operation.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a touch pad according to the embodiment.
  • FIG. 2A is a perspective view showing a touch pad according to the embodiment.
  • FIG. 2B is a block diagram of the touch pad according to the embodiment.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the touch pad according to the embodiment.
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the cross section cut along the line III (b) -III (b) of FIG. 2A as viewed from the arrow direction.
  • FIG. 3C is an explanatory view of an elastic force of the elastic body according to the embodiment.
  • the operation detection device is disposed between an operation unit having an operation surface on which the operation is performed, a base to which the operation unit is attached, and the operation unit and the base, and detects a load applied to the operation surface And a plurality of elastic bodies attached to the base and the operation unit and causing the plurality of load sensors and the operation unit to be in contact with each other by an elastic force.
  • this operation detection device secures contact between the operation unit and the plurality of load sensors by the elastic body, lifting of the load sensor is suppressed and noise during operation is suppressed as compared with the case where this configuration is not adopted. It is possible to suppress the play.
  • FIGS. 3A to 3C are schematic views schematically showing an actual shape for the sake of explanation. Furthermore, in FIG. 2B, the flows of main signals and information are indicated by arrows.
  • the touch pad 1 as the operation detection device is, for example, disposed on a floor console between the driver's seat and the front passenger's seat of the vehicle. As an example, the touch pad 1 is disposed such that the left side (the side 742a of the operation surface 7a) of FIG. 1 is the rear side of the vehicle and the right side (the side 743a) is the front.
  • the touch pad 1 is configured to operate an electronic device mounted on a vehicle, as an example.
  • the touch pad 1 is configured to detect, for example, a trace operation, a tap operation, a pinch operation, and a push operation performed on the operation surface 7 a.
  • the touch pad 1 includes, for example, as shown in FIGS. 1 to 2B, an operation unit 7 having an operation surface 7a to be operated, a base 4 as a base to which the operation unit 7 is attached, an operation unit 7 and a base 4 Between the plurality of load sensors 6 for detecting the load applied to the operation surface 7a, the base 4 and the operation unit 7, and the plurality of load sensors 6 and the operation unit 7 by elastic force. And a plurality of elastic bodies 5 in contact with each other.
  • the touch pad 1 further includes, for example, an actuator 8, a touch sensor 70, a light emitting element 71, a load sensor 6, and a control unit 100 that controls the actuator 8, as shown in FIGS. 2B and 3A.
  • the plurality of load sensors 6 are arranged in accordance with the shape of the operation surface 7a.
  • the arrangement according to the shape of the operation surface 7a is, for example, a well-balanced arrangement according to the shape of the operation surface 7a, and more specifically, the center of gravity determined by the plurality of load sensors 6 is of the operation surface 7a. It is arranged to coincide with the center of gravity.
  • the plurality of load sensors 6 of the present embodiment are located under the four corners of the operation surface 7a having a rectangular shape as a well-balanced arrangement adapted to the shape of the operation surface 7a. In other words, they are disposed on the back and back sides of the operation surface 7a.
  • the touch pad 1 is provided with four load sensors 6.
  • the outer shape of the operation surface 7a is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape, a triangular shape, a trapezoidal shape, or a combination of these.
  • the operation surface 7a may have a flat surface, a concave surface, a convex surface, or the like or a combination of these.
  • the base 4 integrated with the operation unit 7 is attached to the housing 2 as shown in FIG. 1, for example.
  • the housing 2 is formed using a resin material such as PBT (polybutylene terephthalate).
  • PBT polybutylene terephthalate
  • four cushions 3 made of a resin material are disposed between the housing 2 and the base 4. The cushion 3 is attached to the fitting portion 20 of the housing 2.
  • the base 4 is formed using a resin material such as ABS (acrylonitrile butadiene styrene) as an example.
  • the operation unit 7 is disposed on the upper surface 40 a side of the base 4.
  • the actuator 8 is disposed on the lower surface 40 b side of the base 4.
  • two insertion portions 42 are provided below the pair of sides 740 a and 741 a of the operation surface 7 a of the base 4.
  • the insertion portion 42 is configured such that the attachment portion 50 of the elastic body 5 can be inserted from above.
  • the insertion part 42 is provided near the place where the load sensor 6 is arrange
  • the plurality of elastic bodies 5 are arranged in accordance with the shape of the operation surface 7a.
  • the arrangement according to the shape of the operation surface 7a is, for example, an arrangement in which the center of gravity determined by the plurality of elastic bodies 5 coincides with the center of gravity of the operation surface 7a.
  • the plurality of elastic bodies 5 of the present embodiment are, for example, disposed below the opposing side 740a and the side 741a of the operation surface 7a having a rectangular shape.
  • the elastic body 5 is provided at the tip of the attachment portion 50 attached to the base 4, the folded portion 54 which is projected and folded from the end of the attachment portion 50, and the tip of the folded portion 54. And a convex portion 56 fitted into a concave portion 745 of the operation unit 7 described later.
  • the elastic body 5 is formed using, for example, a metal material such as stainless steel.
  • the attachment portion 50 has, for example, a plate shape as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 1, the mounting portion 50 is inserted into the insertion portion 42 provided in the base 4 and becomes integral with the base 4.
  • the folded back portion 54 has an elongated shape than the mounting portion 50.
  • the folded back portion 54 is formed to be bent toward the mounting portion 50 from the state of projecting from the upper portion of the mounting portion 50, so the curved portion 52 is formed between the folded back portion 54 and the mounting portion 50.
  • the convex portion 56 is formed by bending the vicinity of the tip of the folded portion 54 outward (opposite to the mounting portion 50).
  • the convex portion 56 is pushed in the direction of the base 4 from the state of the two-dot chain line in FIG. 3B and fits in the concave portion 745 in a state where the curved portion 52 is bent.
  • An elastic force is generated in the elastic body 5 to return to the state of the two-dot chain line due to the deformation of the curved portion 52 and the deformation of the folded back portion 54 and the convex portion 56 accompanying the attachment of the panel 74.
  • the force 56a in the normal direction of the slope 56a is applied to the lower surface 745a of the recess 745.
  • This force F can be decomposed into, for example, a horizontal force Fa and a vertical force Fb, as shown in FIG. 3C.
  • the vertical force Fb is a downward force indicated by an arrow in FIG. 3B, and is a force that brings the operation unit 7 into contact with the load sensor 6, as shown in FIG. 3A.
  • the elastic body 5 Since two elastic bodies 5 are arranged on the side of the pair of side 740a and side 741a of the operation unit 7, the elastic body 5 is not arranged on the side 742 or the side 743, but the operation unit 7 and the load sensor 6 can be brought into contact.
  • the elastic body 5 such as a coil spring is disposed below the pair of sides, and the elastic force is applied to the housing 2 and the panel 74 of the operation unit 7. May be configured to contact the panel 74 of the operation unit 7 and the four load sensors 6.
  • the touch pad 1 of the modified example the housing 2 and the panel 74 of the operation unit 7 are integrated, and the touch sensor 70, the load sensor 6, the base 4 and the elastic body 5 are disposed therein.
  • the load sensor 6 is, for example, a piezoresistive-type or capacitance-type MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).
  • the load sensor 6 of the present embodiment is, as an example, a capacitive sensor, and a bridge circuit is assembled by four gauges.
  • a load button 61 protrudes from the main body 60.
  • the load sensor 6 is configured to change the resistance value of the internal gauge by applying a load to the load button 61 and change the output of the bridge circuit.
  • the load sensor 6 is disposed on the lower surface 7 b of the operation unit 7.
  • the lower surface 7 b is, for example, the lower surface of the substrate of the touch sensor 70.
  • Control unit 100 for example, the load signal S 2 ⁇ load signal S 5 converts the load, determines the presence or absence of push operation.
  • the operation unit 7 includes, as an example, a touch sensor 70, a light guide 72, and a panel 74, as shown in FIG.
  • the touch sensor 70 is, for example, a capacitive touch sensor, and is configured to detect a multi-touch. Specifically, in the touch sensor 70, a plurality of drive electrodes and detection electrodes cross each other while maintaining insulation, and are provided on the substrate.
  • this substrate is a printed wiring board, and a plurality of light emitting elements 71 are disposed at the opposing end portions.
  • the light emitting element 71 for example, emits light based on the illumination signal S 7 output from the control unit 100.
  • the touch sensor 70 reads the capacitance of all combinations of a plurality of drive electrodes and the plurality of detection electrodes, outputs to the control unit 100 of the electrostatic capacitance of the one period as a capacitance S 1.
  • the light guide 72 is formed in a sheet shape using, for example, a resin material having high transparency such as acrylic.
  • the light guide 72 is attached to the panel 74 by, for example, an adhesive.
  • the light guide 72 guides the light of the light emitting element 71 in the direction of the operation surface 7a to illuminate the operation surface 7a. Therefore, the light guide 72 may contain diffusing particles for diffusing the light of the light emitting element 71 or the like.
  • the panel 74 is formed using, for example, a transparent resin material such as PC. Then, in the panel 74, for example, a design is formed on the operation surface 7a by forming, by printing or the like, a light transmitting area through which light is transmitted and a light shielding area shielding the light.
  • the panel 74 has a box shape whose upper surface side is the operation surface 7a and whose lower surface side is open, and two each of a pair of opposing side surface portions 740 and side surface portions 741. A recess 745 is provided.
  • the convex portion 56 of the elastic body 5 is fitted into the concave portion 745, and the base 4, the touch sensor 70, the light guide 72, and the panel 74 are integrated, and the operation unit 7 and the four load sensors 6 are provided. Make sure of contact with people.
  • the actuator 8 vibrates the operation surface 7 a via the base 4.
  • the actuator 8 is, for example, a unimorph piezoelectric actuator.
  • Actuator 8 for example, as shown in FIG. 2B, the vibration on the basis of the drive signal S 6 output from the control unit 100.
  • the control unit 100 includes, for example, a central processing unit (CPU) that performs computation, processing, etc. on acquired data according to a stored program, a random access memory (RAM) as a semiconductor memory, a read only memory (ROM), and the like.
  • a microcomputer that For example, a program for operating the control unit 100, an electrostatic threshold value 101, a load threshold value 102, and drive information 103 are stored in the ROM.
  • the RAM is used, for example, as a storage area for temporarily storing operation results and the like.
  • the control unit 100 controls the controlled device as the push operation is performed and controls the actuator 8 to perform an operation.
  • the surface 7a is vibrated to provide tactile feedback indicating that the push operation has been accepted.
  • the control unit 100 the coordinate values of the point where the operation is detected, and generates operation information S 8 including information such as whether the push operation and outputs to the controlled devices.
  • the controlled device is, for example, a navigation device, a music and video reproduction device, an air conditioner, and the like.
  • control unit 100 periodically acquires the capacitance S 1 from the touch sensor 70 and compares the capacitance S 1 with the electrostatic threshold value 101. For example, when a capacitance equal to or greater than the electrostatic threshold value 101 exists, the control unit 100 calculates a detection point on the operation surface 7a on which the operation is performed based on the distribution of the capacitance. This calculation is performed by, for example, weighted averaging.
  • the control unit 100 also compares the load based on the load signals S 2 to S 5 from the load sensor 6 with the load threshold 102. When a load equal to or greater than the load threshold 102 is detected, the control unit 100 determines that the push operation has been performed.
  • Drive information 103 is, for example, information about the driving patterns of the driving signal S 6.
  • Control unit 100 when the push operation is detected, and outputs to the actuator 8 generates a drive signal S 6 having a driving pattern indicating acceptance of the push operation presenting a tactile feedback.
  • the haptic feedback may be, for example, a haptic feedback that simulates the haptic of a mechanical push button.
  • the control unit 100 determines the operation by combining the detection of the electrostatic capacitance of the electrostatic threshold 101 or more and the detection of the load of the predetermined load or more. May be configured to The control unit 100 can suppress erroneous detection of an operating finger or the like which is separated from the operation surface 7a, that is, in a floating state, by the determination of the combination. Further, the control unit 100 can suppress the erroneous detection based on the load detected by the touch of the operating finger unintentionally with the vibration of the vehicle by the determination of the combination.
  • Control unit 100 of the touch pad for example, when the power of the vehicle is turned on, to illuminate the output to the operation surface 7a of the illumination signal S 7 to the light-emitting element 71. Then, the control unit 100 acquires the capacitance S 1 and the load signal S 2 to the load signal S 5 and monitors them while comparing with the electrostatic threshold value 101 and the load threshold value 102.
  • control unit 100 When the operation is detected and the push operation is not detected, control unit 100 generates operation information S 8 including the coordinate value of the point at which the operation is detected and that the push operation is not performed, and outputs the operation information S 8 to the controlled device. .
  • the control unit 100 when the push operation is detected, the operation generates the operation information S 8 that includes coordinates and a push operation of the point detected is made to output to the controlled device.
  • the touch pad 1 according to the present embodiment can suppress abnormal noise and play at the time of operation. Specifically, since the touch pad 1 secures the contact between the operation unit 7 and the four load sensors 6 by the elastic body 5, the lift of the load sensor 6 can be made as compared with the case where this configuration is not adopted. It is possible to suppress noise and play during operation.
  • the operation unit 7 and the four load sensors 6 are in contact with each other reliably, rattling is suppressed as compared with the case where one of the load sensors is not in contact. Even if an operation or a double tap operation is performed, abnormal noise can be suppressed. Further, in the touch pad 1, since the operation unit 7 and the four load sensors 6 contact with each other reliably, the detection accuracy of the load is high, and the operation can be accurately detected regardless of the position on the operation surface 7 a. it can.
  • the touch pad 1 does not need to adjust the height of the load sensor 6 so that the four load sensors 6 contact the operation unit 7, the manufacturing cost is low compared to when the adjustment is necessary. Can.
  • the touch pad 1 is thinly configured so that the elastic body 5 can be disposed in the narrow space between the base 4 and the side surface 740 and the side surface 741 of the panel 74, the size is reduced compared to the case where this configuration is not adopted. can do. Since the touch pad 1 is disposed near the place where the load sensor 6 is disposed, the touch pad 1 causes the operation unit 7 and the load sensor 6 to contact with each other more reliably than when this configuration is not employed. be able to.
  • the touch pad 1 has the elastic body 5 attached to the base 4 and the panel 4 with the light guide 72 and the touch sensor 70 attached to the base 4 simply fitted, whereby the base 4 and the panel 74 etc. Therefore, assembly is easier than when this configuration is not adopted.
  • the plurality of load sensors 6 are arranged in a well-balanced manner according to the shape of the operation surface 7 a as compared with the case where this configuration is not adopted. be able to.
  • the touch pad 1 may be configured without the touch sensor 70.
  • the operation unit 7 and the four load sensors 6 are in contact with each other reliably, it is possible to accurately detect the position at which the operation is performed according to the output of each load sensor 6.

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Abstract

操作検出装置としてのタッチパッド１は、操作がなされる操作面７ａを有する操作部７と、操作部７が取り付けられるベース４と、操作部７とベース４との間に配置され、操作面７ａに付加された荷重を検出する複数の荷重センサ６と、ベース４と操作部７とに取り付けられ、弾性力によって複数の荷重センサ６と操作部７とを接触させる複数の弾性体５と、を有する。

Description

操作検出装置 関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年８月８日に出願された日本国特許出願２０１７－１５３１８０号の優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１７－１５３１８０号の全内容を本出願に参照により援用する。
本発明は、操作検出装置に関する。
ベースの上に配置されたタッチパッドと、タッチパッドとベースの間におけるタッチパッドの四隅に配置された４つの荷重センサと、荷重センサの出力電圧に基づいてタッチ位置を検出するマイクロコンピュータと、を備えたタッチパネル表示器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１２－６８８３６号公報
特許文献１に開示されたタッチパネル表示器は、４つの荷重センサの全てをタッチパッドに接触させることが難しく、高さの調整など行わない場合、３点支持となって１点が浮いてしまい、操作時の異音やガタの原因となる問題がある。
本発明の目的は、操作時の異音やガタを抑制することができる操作検出装置を提供することにある。
本発明の一実施形態による操作検出装置は、操作がなされる操作面を有する操作部と、操作部が取り付けられる基部と、操作部と基部との間に配置され、操作面に付加された荷重を検出する複数の荷重センサと、基部と操作部とに取り付けられ、弾性力によって複数の荷重センサと操作部とを接触させる複数の弾性体と、を有する。
本発明の一実施形態によれば、操作時の異音やガタを抑制する操作検出装置を提供することができる。
図１は、実施の形態に係るタッチパッドを示す分解斜視図である。 図２Ａは、実施の形態に係るタッチパッドを示す斜視図である。 図２Ｂは、実施の形態に係るタッチパッドのブロック図である。 図３Ａは、実施の形態に係るタッチパッドの主要な構成を示す模式的な断面図である。 図３Ｂは、図２ＡのIII（ｂ）-III（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た模式的な断面図である。 図３Ｃは、実施の形態に係る弾性体の弾性力についての説明図である。
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作検出装置は、操作がなされる操作面を有する操作部と、操作部が取り付けられる基部と、操作部と基部との間に配置され、操作面に付加された荷重を検出する複数の荷重センサと、基部と操作部とに取り付けられ、弾性力によって複数の荷重センサと操作部とを接触させる複数の弾性体と、を有する。
この操作検出装置は、弾性体によって操作部と複数の荷重センサとの接触を確実なものとするので、この構成を採用しない場合と比べて、荷重センサの浮きを抑制し、操作時の異音やガタを抑制することができる。
[実施の形態]
（タッチパッド１の概要）
本実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図３Ａ～図３Ｃは、説明のため、実際の形状を模式的にした模式図としている。さらに図２Ｂでは、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
操作検出装置としてのタッチパッド１は、一例として、車両の運転席と助手席の間のフロアコンソールに配置されている。このタッチパッド１は、一例として、図１の紙面左側（操作面７ａの辺７４２ａ側）が車両の後方側であり、右側（辺７４３ａ側）が前方側に位置するように配置される。そしてタッチパッド１は、一例として、車両に搭載された電子機器を操作するように構成されている。このタッチパッド１は、例えば、操作面７ａになされたなぞり操作、タップ操作、ピンチ操作及びプッシュ操作などを検出するように構成されている。
タッチパッド１は、例えば、図１～図２Ｂに示すように、操作がなされる操作面７ａを有する操作部７と、操作部７が取り付けられる基部としてのベース４と、操作部７とベース４との間に配置され、操作面７ａに付加された荷重を検出する複数の荷重センサ６と、ベース４と操作部７とに取り付けられ、弾性力によって複数の荷重センサ６と操作部７とを接触させる複数の弾性体５と、を有する。
またタッチパッド１は、例えば、図２Ｂ及び図３Ａに示すように、アクチュエータ８と、タッチセンサ７０、発光素子７１、荷重センサ６及びアクチュエータ８を制御する制御部１００と、を備えている。
複数の荷重センサ６は、操作面７ａの形状に合わせた配置とされる。この操作面７ａの形状に合わせた配置とは、一例として、操作面７ａの形状に合わせたバランスの良い配置であり、より具体的には、複数の荷重センサ６によって定まる重心が操作面７ａの重心と一致するような配置である。本実施の形態の複数の荷重センサ６は、一例として、図１及び図３Ｂに示すように、操作面７ａの形状に合わせたバランスの良い配置として矩形を有する操作面７ａの四隅側の下方、言い換えるなら操作面７ａの背面や裏側に配置される。つまりタッチパッド１は、４つの荷重センサ６を備えている。なお操作面７ａの外形は、矩形に限定されず、円形、三角形、台形などやこれらを組み合わせた形状であっても良い。また操作面７ａは、平面、凹面及び凸面などやこれらを組み合わせた形状であっても良い。
操作部７と一体とされたベース４は、例えば、図１に示すように、筐体２に取り付けられている。この筐体２は、一例として、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの樹脂材料を用いて形成されている。この筐体２とベース４との間には、例えば、図１及び図２Ａに示すように、樹脂材料によって形成された４つのクッション３が配置されている。このクッション３は、筐体２の嵌込部２０に取り付けられている。
（ベース４の構成）
ベース４は、一例として、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）などの樹脂材料を用いて形成されている。このベース４の上面４０ａ側には、操作部７が配置される。またベース４の下面４０ｂ側には、アクチュエータ８が配置される。
ベース４は、例えば、図１に示すように、操作面７ａの一対の辺７４０ａ及び辺７４１ａの下方に、２つずつ挿入部４２が設けられている。この挿入部４２は、上から弾性体５の取付部５０が挿入できるように構成されている。また挿入部４２は、荷重センサ６が配置される場所の近くに設けられている。
（弾性体５の構成）
複数の弾性体５は、操作面７ａの形状に合わせた配置とされる。この操作面７ａの形状に合わせた配置とは、一例として、複数の弾性体５によって定まる重心が操作面７ａの重心と一致するような配置である。本実施の形態の複数の弾性体５は、一例として、矩形を有する操作面７ａの対向する一対の辺７４０ａ及び辺７４１ａ側の下方に配置される。この弾性体５は、例えば、図３Ｂに示すように、ベース４に取り付けられる取付部５０と、取付部５０の端部から突出して折り返された折返部５４と、折返部５４の先端に設けられ、後述する操作部７の凹部７４５に嵌り込む凸部５６と、を有する。
この弾性体５は、例えば、ステンレス鋼などの金属材料を用いて形成されている。取付部５０は、例えば、図１に示すように、板形状を有している。この取付部５０は、例えば、図１に示すように、ベース４に設けられた挿入部４２に挿入され、ベース４と一体となる。
折返部５４は、取付部５０よりも細長い形状を有している。この折返部５４は、取付部５０の上部から突出した状態から取付部５０に向かって折り曲げて形成されているので、取付部５０との間に湾曲部５２が形成されている。
凸部５６は、折返部５４の先端近くを外側（取付部５０と反対側）に曲げて形成されている。この凸部５６は、パネル７４が取り付けられる際、例えば、図３Ｂの二点鎖線の状態からベース４方向に押されて湾曲部５２が撓んだ状態で凹部７４５に嵌る。
この湾曲部５２の撓みやパネル７４の取り付けに伴う折返部５４及び凸部５６の変形によって二点鎖線の状態に戻ろうとする弾性力が弾性体５に発生し、凸部５６の先端側の斜面５６ａは、例えば、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、凹部７４５の下面７４５ａに対して斜面５６ａの法線方向の力Ｆを付加する。
この力Ｆは、例えば、図３Ｃに示すように、水平方向の力Ｆａと垂直方向の力Ｆｂに分解することができる。この垂直方向の力Ｆｂは、図３Ｂにおいて矢印で示す下向きの力であり、図３Ａに示すように、操作部７を荷重センサ６と接触させる力である。
なお弾性体５は、操作部７の一対の辺７４０ａ及び辺７４１ａ側に２つずつ配置されているので、側面部７４２又は側面部７４３側には配置されていないが、操作部７と荷重センサ６とを接触させることができる。
なお変形例として、弾性体５は、例えば、図３Ａに示すように、コイルばねなどの弾性体５が一対の辺の下方に配置され、筐体２と操作部７のパネル７４とに弾性力を付加することで操作部７のパネル７４と４つの荷重センサ６とを接触させる構成であっても良い。具体的には、変形例のタッチパッド１は、筐体２と操作部７のパネル７４とが一体とされ、その内部にタッチセンサ７０、荷重センサ６、ベース４及び弾性体５が配置されている。この弾性体５は、例えば、図３Ａの紙面下方向の弾性力Ｆ１を筐体２に付加すると共に、ベース４、荷重センサ６及びタッチセンサ７０を介して上方向に弾性力Ｆ２をパネル７４に付加するので、操作部７のパネル７４と荷重センサ６とを確実に接触させることができる。
（荷重センサ６の構成）
荷重センサ６は、例えば、ピエゾ抵抗方式や静電容量方式のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）である。本実施の形態の荷重センサ６は、一例として、静電容量方式のセンサであり、４つのゲージによってブリッジ回路が組まれている。
この荷重センサ６は、例えば、本体６０からロードボタン６１が突出している。荷重センサ６は、ロードボタン６１に荷重が付加されることにより、内部のゲージの抵抗値が変わってブリッジ回路の出力が変化するように構成されている。そして荷重センサ６は、操作部７の下面７ｂに配置されている。この下面７ｂとは、一例として、タッチセンサ７０の基板の下面である。
４つの荷重センサ６は、例えば、図２Ｂに示すように、荷重信号Ｓ２～荷重信号Ｓ５を制御部１００に出力する。制御部１００は、例えば、この荷重信号Ｓ２～荷重信号Ｓ５を荷重に変換し、プッシュ操作の有無を判定する。
（操作部７の構成）
操作部７は、一例として、図１に示すように、タッチセンサ７０と、ライトガイド７２と、パネル７４と、を有する。
タッチセンサ７０は、例えば、静電容量方式のタッチセンサであり、マルチタッチを検出するように構成されている。具体的にはタッチセンサ７０は、複数の駆動電極及び検出電極が絶縁性を保ちながら交差して基板上に設けられている。
この基板は、一例として、図１に示すように、プリント配線基板であり、対向する端部に複数の発光素子７１が配置されている。この発光素子７１は、例えば、制御部１００から出力される照明信号Ｓ７に基づいて発光する。
タッチセンサ７０は、複数の駆動電極と複数の検出電極の全ての組み合わせの静電容量を読み出し、１周期分の静電容量を静電容量Ｓ１として制御部１００に出力する。
ライトガイド７２は、例えば、アクリルなどの透明度が高い樹脂材料を用いてシート状に形成されている。このライトガイド７２は、例えば、接着剤によってパネル７４に取り付けられている。
またライトガイド７２は、上述の発光素子７１の光を操作面７ａ方向に案内して操作面７ａを照明する。よってライトガイド７２には、発光素子７１の光を拡散する拡散粒子などが含まれていても良い。
パネル７４は、例えば、ＰＣなどの透明な樹脂材料を用いて形成されている。そしてパネル７４は、例えば、光が透過する透光領域と、光を遮光する遮光領域と、を印刷などによって形成することによって操作面７ａに意匠が形成されている。
このパネル７４は、例えば、図１及び図３Ｂに示すように、上面側が操作面７ａとなり、下面側が開放された箱形状を有すると共に、対向する一対の側面部７４０及び側面部７４１に２つずつ凹部７４５が設けられている。
この凹部７４５には、上述のように、弾性体５の凸部５６が嵌り込み、ベース４、タッチセンサ７０、ライトガイド７２及びパネル７４を一体にすると共に、操作部７と４つの荷重センサ６との接触を確実なものとしている。
（アクチュエータ８の構成）
アクチュエータ８は、ベース４を介して操作面７ａを振動させるものである。このアクチュエータ８は、一例として、ユニモルフ型の圧電アクチュエータである。
アクチュエータ８は、例えば、図２Ｂに示すように、制御部１００から出力される駆動信号Ｓ６に基づいて振動する。
（制御部１００の構成）
制御部１００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、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部１００が動作するためのプログラムと、静電しきい値１０１と、荷重しきい値１０２と、駆動情報１０３と、が格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。
制御部１００は、例えば、操作部７が操作を検出すると共に荷重センサ６が当該操作に伴う荷重を検出した場合、プッシュ操作がなされたとして被制御装置を制御すると共にアクチュエータ８を制御して操作面７ａを振動させ、プッシュ操作を受け付けたことを示す触覚フィードバックを呈示するように構成されている。そして制御部１００は、操作が検出された点の座標値、プッシュ操作の有無などの情報を含む操作情報Ｓ８を生成して被制御装置に出力する。
この被制御装置とは、例えば、ナビゲーション装置、音楽及び映像再生装置、空調装置などである。
具体的には、制御部１００は、タッチセンサ７０から周期的に静電容量Ｓ１を取得して静電しきい値１０１と比較する。制御部１００は、例えば、静電しきい値１０１以上の静電容量が存在した場合、当該静電容量の分布に基づいて操作がなされた操作面７ａ上の検出点を算出する。この算出は、一例として、加重平均などによって行われる。
また制御部１００は、荷重センサ６からの荷重信号Ｓ２～荷重信号Ｓ５に基づく荷重と荷重しきい値１０２とを比較する。制御部１００は、荷重しきい値１０２以上の荷重が検出された場合、プッシュ操作がなされたと判定する。
駆動情報１０３は、例えば、駆動信号Ｓ６の駆動パターンに関する情報である。制御部１００は、プッシュ操作が検出された場合、プッシュ操作を受け付けたことを示す駆動パターンを有する駆動信号Ｓ６を生成してアクチュエータ８に出力して触覚フィードバックを呈示する。なお変形例として、触覚フィードバックは、例えば、機械式の押しボタンの触覚を模した触覚フィードバックなどであっても良い。
また変形例として制御部１００は、なぞり操作やタッチ操作などにおいて、静電しきい値１０１以上の静電容量の検出と、予め定められた荷重以上の荷重の検出と、を組み合わせて操作の判定を行うように構成されても良い。制御部１００は、この組み合わせの判定により、操作面７ａから離れて、つまりフローティング状態にある操作指などの誤検出を抑制することができる。また制御部１００は、この組み合わせの判定により、車両の振動に伴って意図せず操作指が触れて検出された荷重に基づく誤検出を抑制することができる。
以下にタッチパッド１の動作について説明する。
（動作）
タッチパッド１の制御部１００は、例えば、車両の電源が投入されると、照明信号Ｓ７を発光素子７１に出力して操作面７ａを照明する。そして制御部１００は、静電容量Ｓ１、荷重信号Ｓ２～荷重信号Ｓ５を取得し、静電しきい値１０１及び荷重しきい値１０２と比較しながら監視する。
制御部１００は、操作が検出され、プッシュ操作が検出されない場合、操作が検出された点の座標値とプッシュ操作がなされなかったことを含む操作情報Ｓ８を生成して被制御装置に出力する。また制御部１００は、プッシュ操作が検出された場合、操作が検出された点の座標値とプッシュ操作がなされたことを含む操作情報Ｓ８を生成して被制御装置に出力する。
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るタッチパッド１は、操作時の異音やガタを抑制することができる。具体的には、タッチパッド１は、弾性体５によって操作部７と４つの荷重センサ６との接触を確実なものとするので、この構成を採用しない場合と比べて、荷重センサ６の浮きを抑制し、操作時の異音やガタを抑制することができる。
タッチパッド１は、操作部７と４つの荷重センサ６とが確実に接触するので、いずれかの荷重センサが接触していない場合と比べて、ガタが抑制され、操作面７ａのどの位置でタップ操作やダブルタップ操作を行っても異音を抑制することができる。またタッチパッド１は、操作部７と４つの荷重センサ６とが確実に接触するので、荷重の検出精度が高く、操作面７ａのどの位置で操作を行っても精度良く操作を検出することができる。
タッチパッド１は、４つの荷重センサ６が操作部７に接触するように荷重センサ６の高さなどの調整を行う必要がないので、調整が必要な場合と比べて、低コストで製造することができる。
タッチパッド１は、弾性体５がベース４とパネル７４の側面部７４０及び側面部７４１の間の狭いスペースに配置可能に薄く構成されているので、この構成を採用しない場合と比べて、小型化することができる。そしてタッチパッド１は、弾性体５が荷重センサ６の配置される場所の近くに配置されるので、この構成を採用しない場合と比べて、より確実に操作部７と荷重センサ６とを接触させることができる。
タッチパッド１は、弾性体５をベース４に取り付け、さらにベース４にライトガイド７２及びタッチセンサ７０を取り付けたパネル７４を嵌めるだけで、弾性体５を介してベース４とパネル７４などが一体となるので、この構成を採用しない場合と比べて、組み立てが容易となる。
タッチパッド１は、操作部７と荷重センサ６とが確実に接触するので、この構成を採用しない場合と比べて、複数の荷重センサ６を操作面７ａの形状に合わせたバランスの良い配置とすることができる。
なお変形例としてタッチパッド１は、タッチセンサ７０を備えない構成としても良い。このタッチパッド１は、操作部７と４つの荷重センサ６とが確実に接触しているので、各荷重センサ６の出力に応じて操作がなされた位置を精度良く検出することが可能である。
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、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及び変形例は、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、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例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、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、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 タッチパッド
２ 筐体
４ ベース
５ 弾性体
６ 荷重センサ
７ 操作部
７ａ 操作面
７ｂ 下面
２０ 嵌込部
５０ 取付部
５４ 折返部
５６ 凸部
６０ 本体
６１ ロードボタン
１００ 制御部
７４０ａ～７４３ａ 辺
７４５ 凹部

Claims (10)

  1. 操作がなされる操作面を有する操作部と、
    前記操作部が取り付けられる基部と、
    前記操作部と前記基部との間に配置され、前記操作面に付加された荷重を検出する複数の荷重センサと、
    前記基部と前記操作部とに取り付けられ、弾性力によって前記複数の荷重センサと前記操作部とを接触させる複数の弾性体と、
    を備えた操作検出装置。
  2. 前記複数の弾性体は、前記複数の荷重センサが配置される場所の近傍にそれぞれ配置される、
    請求項１に記載の操作検出装置。
  3. 前記複数の荷重センサは、前記操作面の形状に合わせた配置とする、
    請求項１又は２に記載の操作検出装置。
  4. 前記操作面は、矩形であり、
    前記複数の荷重センサは、前記操作面の四隅側の下方に配置される、
    請求項３に記載の操作検出装置。
  5. 前記複数の弾性体は、前記操作面の形状に合わせた配置とする、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操作検出装置。
  6. 前記操作面は、矩形であり、
    前記複数の弾性体は、前記操作面の対向する一対の辺側の下方に配置される、
    請求項５に記載の操作検出装置。
  7. 前記操作部は、上面側が前記操作面となり、下面側が開放された箱形状を有すると共に、対向する一対の側面部に凹部が設けられ、
    前記弾性体は、前記基部に取り付けられる取付部と、前記取付部の端部から突出して折り返された折返部と、前記折返部の先端に設けられ、前記操作部の前記凹部に嵌り込む凸部と、を有する、
    請求項１乃至６のいずれか１項に記載の操作検出装置。
  8. 前記荷重センサは、ゲージによって組まれたブリッジ回路を内部に有する本体と、当該本体から突出したロードボタンを有し、当該ロードボタンに付加される荷重に応じて変化する前記ゲージの抵抗値により、前記ブリッジ回路の出力が変化する構成を有する、
    請求項１乃至７のいずれか１項に記載の操作検出装置。
  9. 前記荷重センサからの荷重信号に基づく荷重と荷重しきい値とを比較し、前記荷重しきい値以上の荷重を検出した場合、前記操作部のプッシュ操作がなされたと判定して、操作情報を被制御装置に出力する制御部を備えた、
    請求項１乃至８のいずれか１項に記載の操作検出装置。
  10. 操作がなされる操作面を有する操作部と、
    前記操作部の下方に配置され、前記操作面に付加された荷重を検出する複数の荷重センサと、
    前記荷重センサの下方に配置された基部と、
    前記操作部と一体にされて前記操作部との間に形成される収容空間に前記荷重センサ及び前記基部を収容する筐体と、
    前記筐体と前記基部の間で弾性力を発生する複数の弾性体と、
    を備えた操作検出装置。
     
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