(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【図面の簡単な説明】
【0017】
【
図1】第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の構成を示す分解斜視図である。
【
図2】第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の外観を示す斜視図である。
【
図3】第1実施形態における弾性部材4の外観を示す斜視図である。
【
図4】第1実施形態における第1のダンパ部材6の外観を示す斜視図である。
【
図5】第1実施形態における駆動部材3の構成を示す分解斜視図である。
【
図6】第1実施形態における駆動部材3を示す図であり、
図6(a)は駆動部材3の外観を示す斜視図であり、
図6(b)は
図6(a)に記載のY2方向側から見た状態の駆動部材3を示す側面図である。
【
図7】第1実施形態における第2のダンパ部材7を示す図であり、
図7(a)は第2のダンパ部材7の外観を示す斜視図であり、
図7(b)は
図7(a)に記載のZ1方向側から見た状態の第2のダンパ部材7を示す平面図であり、
図7(c)は
図7(b)に記載の断面線A−Aで切断した断面を示す断面図である。
【
図8】第1実施形態における駆動部材3と第2のダンパ部材7とが一体に形成された状態を示す側面図である。
【
図9】第1実施形態における操作部1を示す図であり、
図9(a)は操作部1の外観を示す斜視図であり、
図9(b)は
図9(a)に記載のZ2方向側から見た状態の操作部1を示す斜視図である。
【
図10】第1実施形態における基台5を示す図であり、
図10(a)は基台5の外観を示す斜視図であり、
図10(b)は基台5を下ケース5aと上ケース5bとに分解した状態を示す分解斜視図である。
【
図11】第1実施形態における基台5を示す図であり、
図11(a)は
図10(a)に記載のZ1方向側から見た状態の基台5を示す平面図であり、
図11(b)は
図10(a)に記載のX1方向側から見た状態の基台5を示す側面図である。
【
図12】第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の初期状態における構造を示す模式断面図である。
【
図13】第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の操作部1が下方へ移動した状態における構造を示す模式断面図である。
【
図14】第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の操作部1が上方へ移動した状態における構造を示す模式断面図である。
【
図15】第1実施形態におけるアクチュエータ3aが駆動した場合の第2のダンパ部材7の動きを示す模式図であり、
図15(a)は初期状態における第2のダンパ部材7を示す模式図であり、
図15(b)は平板部3eが初期状態よりも上方へ移動した状態における第2のダンパ部材7を示す模式図であり、
図15(c)は平板部3eが初期状態よりも下方へ移動した状態における第2のダンパ部材7を示す模式図である。
【
図16】第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100を押圧操作した場合に行われる操作者へのフィードバックの手順を示すフローチャートである。
【
図17】特許文献1に記載のフォースフィードバック付き入力装置900の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
[第1実施形態]
以下に第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100について説明する。
【0019】
まず始めに第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の構成について
図1ないし
図11を用いて説明する。
図1は第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の構成を示す分解斜視図である。
図2は第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の外観を示す斜視図である。
図3は第1実施形態における弾性部材4の外観を示す斜視図である。
図4は第1実施形態における第1のダンパ部材6の外観を示す斜視図である。
図5は第1実施形態における駆動部材3の構成を示す分解斜視図である。
図6は第1実施形態における駆動部材3を示す図であり、
図6(a)は駆動部材3の外観を示す斜視図であり、
図6(b)は
図6(a)に記載のY2方向側から見た状態の駆動部材3を示す側面図である。
図7は第1実施形態における第2のダンパ部材7を示す図であり、
図7(a)は第2のダンパ部材7の外観を示す斜視図であり、
図7(b)は
図7(a)に記載のZ1方向側から見た状態の第2のダンパ部材7を示す平面図であり、
図7(c)は
図7(b)に記載の断面線A−Aで切断した断面を示す断面図である。
図8は第1実施形態における駆動部材3と第2のダンパ部材7とが一体に形成された状態を示す側面図である。
図9は第1実施形態における操作部1を示す図であり、
図9(a)は操作部1の外観を示す斜視図であり、
図9(b)は
図9(a)に記載のZ2方向側から見た状態の操作部1を示す斜視図である。
図10は第1実施形態における基台5を示す図であり、
図10(a)は基台5の外観を示す斜視図であり、
図10(b)は基台5を下ケース5aと上ケース5bとに分解した状態を示す分解斜視図である。
図11は第1実施形態における基台5を示す図であり、
図11(a)は
図10(a)に記載のZ1方向側から見た状態の基台5を示す平面図であり、
図11(b)は
図10(a)に記載のX1方向側から見た状態の基台5を示す側面図である。
【0020】
フォースフィードバック付き入力装置100は、
図1に示すように、操作部1と、検知部2と、駆動部材3と、弾性部材4と、基台5と、第1のダンパ部材6と、第2のダンパ部材7と、を有して構成されいる。また、フォースフィードバック付き入力装置100は
図2に示すように形成され、上部に設けられた操作部1に、図示しない操作体(指など)を接触または近接させることで入力操作を行うことができる。
【0021】
弾性部材4は弾性を備えた部品であり、第1実施形態においては、
図3に示すような引張りコイルばねを4つ用いて構成されている。
【0022】
第1のダンパ部材6は合成ゴム材からなり、弾性を有する。第1のダンパ部材6は、
図4に示すように、平板状に形成された板状部6aと、板状部6aの上面(Z1方向側の面)の中心部から上方へ突出して設けられた接触部6bと、を有する。なお、接触部6bの内部には図示しない圧力センサが内蔵されており、外部から接触部6bに加えられた圧力値を検出することができる。
【0023】
駆動部材3は、
図5に示すように、アクチュエータ3aと、ソレノイド3bと、ケース部材3cと、を備えてなる。アクチュエータ3aは強磁性体の金属材料からなり、円柱状に形成された柱状部3dと、柱状部3dの下方側(Z2方向側)の端部に、柱状部3dを中心として周囲に円形の平板状に突出して形成された平板部3eを有している。ソレノイド3bは金属線材からなり、アクチュエータ3aの柱状部3dを挿通可能な円筒状に形成されたコイルである。ケース部材3cは金属板からなり、内部にソレノイド3bおよび柱状部3dの一部を収納可能な空間を備えた円筒状に形成されている。なお、ケース部材3cの上方側(Z1方向側)の端部に開口を塞ぐように天板部3fが設けられており、天板部3fの中心には柱状部3dを挿通可能な大きさに形成された貫通孔3gを有している。ソレノイド3bはアクチュエータ3aの柱状部3dが挿通された状態で、柱状部3dの一部とともにケース部材3cの内部に収納される。また、アクチュエータ3aは、柱状部3dがケース部材3cを上下方向に貫通し、柱状部3dの両端がケース部材3cから露出するように配置される。このように配されたソレノイド3bおよびアクチュエータ3aをケース部材3cが保持し、
図6に示すような駆動部材3が形成される。なお、アクチュエータ3aの平板部3eはケース部材3cの下面から離間するとともに、ケース部材3cの下面に沿うように配置されており、ソレノイド3bに電流を流すことで、ソレノイド3bはアクチュエータ3aを上下方向に駆動させることができる。
【0024】
第2のダンパ部材7は合成ゴム材からなり、弾性を有し、
図1に示すように、中央に上下方向に貫通する挿通孔7aを有して円環状に形成されている。第2のダンパ部材7は、
図7に示すように、ベース部7bと、スカート部7cと、を有している。ベース部7bは、円盤状に形成されるとともに、中央部に挿通孔7aが形成されている。また、スカート部7cは、ベース部7bの外周端部から連続して上下方向のうち一方側(第1実施形態においては上方であるZ1方向)へ延設されている。また、第2のダンパ部材7は、ベース部7bとスカート部7cとに覆われ略ドーム形状に形成された中空部7dを有している。なお、第1実施形態においては、スカート部7cがベース部7bの外周端部から連続して上方へ延設されているため、中空部7dは略ドーム形状を逆さにしたような形状となっている。スカート部7cは、ベース部7bから離れる側の端部に、Z1方向側からの平面視で環状に形成された第1接触部7eを有している。また、中空部7dには、内壁部(第1内壁部7f)と外壁部(第1外壁部7g)とがベース部7bから垂設されている。第1内壁部7fは、Z1方向側からの平面視で挿通孔7aを取り囲む環状に形成され、第1外壁部7gは、スカート部7cと第1内壁部7fとの間に、平面視で第1内壁部7fを取り囲む環状に形成されている。第1内壁部7fおよび第1外壁部7gのベース部7bから離れる側(Z1方向側)の端部の位置には、第2接触部7hが、第1接触部7eよりもベース部7bに近い位置に形成されている。なお、第1内壁部7fに設けられた第2接触部7hと第1外壁部7gに設けられた第2接触部7hとは、ベース部7bに対して同じ高さに形成されている。また、ベース部7bには、中空部7dの反対側の、第1内壁部7fに対応した位置に、Z2方向側からの平面視で環状に形成された第2内壁部7mが垂設され、第1外壁部7gに対応した位置に、Z2方向側からの平面視で環状に形成された第2外壁部7nが垂設されている。なお、第2内壁部7mおよび第2外壁部7nのベース部7bから離れる側(Z2方向側)の端部の位置には、第3接触部7pが形成され、第2内壁部7mに設けられた第3接触部7pと第2外壁部7nに設けられた第3接触部7pとは、ベース部7bに対して同じ高さに形成されている。また、第1内壁部7fと第1外壁部7gとに挟まれた領域のベース部7bには貫通孔7kが、同一の円周に沿って等間隔に4個形成されている。また、第2のダンパ部材7は、駆動部材3の、ケース部材3cの下面と平板部3eとの間に配置可能な厚さに形成されている。また、第1実施形態においては、第2のダンパ部材7は円環状に形成されているが、円環状に限定するものではなく、例えば、平面視で外形が正八角形の環状や、楕円形の環状などであってもよい。
【0025】
なお、第1実施形態においては、第2のダンパ部材7は駆動部材3と一体に形成されており、
図8に示すように、ケース部材3cの下面とアクチュエータ3aの一部である平板部3eとの間に、柱状部3dを挿通孔7aに挿通した状態で配置されている。ただし、第2のダンパ部材7は弾性を有しているため、アクチュエータ3aは第2のダンパ部材7の弾性力に抗して駆動可能である。
【0026】
検知部2は静電容量の変化を検知可能な静電容量センサである。検知部2は、
図1に示すように、シート状に形成されている。
【0027】
操作部1は合成樹脂材からなり、
図9に示すように、長方形の平板状に形成されている。操作部1は長方形の平板状に形成されたベース部1bを有し、ベース部1bの上面(Z1方向側の面)には、平滑な面に形成され、上面に操作体OBを接触または近接させることで操作を行うことができる操作面1aを備えている。操作面1aの裏面側には連結面1cが形成されている。連結面1cは、駆動部材3の柱状部3dに連結可能に形成された連結部1dを、中心部に備えている。また、連結面1cには、連結面1cから下方へ突出して形成されたガイドピン1eが形成されている。ガイドピン1eは連結面1cの外周に寄った位置に4本設けられている。ガイドピン1eは、連結部1dを挟んで対向するとともに、連結面1cの長辺の中点に対応する位置にそれぞれ1本ずつと、連結部1dを挟んで対向するとともに、連結面1cの短辺の中点に対応する位置にそれぞれ1本ずつ配置されている。また、連結面1cには、連結面1cから下方へ突出して形成された保持ピン1fが形成されている。保持ピン1fは弾性部材4に挿入可能な大きさの円柱状に形成されており、連結面1cを下方から平面視したときに、連結部1dを中心とした長方形の四隅となる位置に、それぞれ1つずつ設けられている。なお、4つの保持ピン1fにより形成される長方形の長辺は、連結面1cの長辺に対して平行となるように設けられている。また、ベース部1bは内部が検知部2を配置可能に中空に形成されており、第1実施形態においては、検知部2は操作面1aに沿うとともに、操作面1aの全域に跨るように、ベース部1bの内部に配置されている。なお、検知部2は操作面1aを間に挟んだ状態で、操作体OBを操作面1aに接触または近接させることによる静電容量の変化を検知することができる。
【0028】
基台5は合成樹脂材からなり、
図10に示すように、直方体状に形成されている。基台5は、下ケース5aと、下ケース5aの上部に重ねて配置される上ケース5bと、を有している。下ケース5aは、上面に平板を為した凹形状に形成され、駆動部材3のケース部材3cを配置可能な駆動部材配置部5cを有する。上ケース5bは上下方向側(Z1方向側およびZ2方向側)が開放された中空状に形成された中空部5dが形成されており、中空部5dの内部には、中空部5dを上下に仕切る仕切板5eが設けられている。
図11に示すように、仕切板5eは中心部に駆動部材3のアクチュエータ3aを挿通可能な大きさに貫通して形成された挿通孔5fを有する。また、仕切板5eには、操作部1のガイドピン1eを挿通可能な大きさに貫通して形成されたガイド孔5gを有する。ガイド孔5gは、挿通孔5fを挟んで対向するとともに、仕切板5eの長辺の中点に対応する位置にそれぞれ1つずつと、挿通孔5fを挟んで対向するとともに、仕切板5eの短辺の中点に対応する位置にそれぞれ1つずつ設けられている。なお、挿通孔5fを基準とした場合の4つのガイド孔5gが設けられた位置は、操作部1において、連結部1dを基準とした場合の4つのガイドピン1eの配置位置に対応する位置に設けられている。また、仕切板5eは、上方へ突出して形成された弾性部材保持部5hを有する。弾性部材保持部5hは弾性部材4に挿入可能な大きさの円柱状に形成されており、仕切板5eを上方から平面視したときに、挿通孔5fを中心とした長方形の四隅となる位置に、それぞれ1つずつ設けられている。なお、4つの弾性部材保持部5hにより形成される長方形の長辺は、仕切板5eの長辺に対して平行となるように設けられている。このように形成された下ケース5aおよび上ケース5bを、下ケース5aに重ねて上ケース5bを配置し、係止することで基台5が形成される。なお、中空部5dの、仕切板5eの下方側に形成された領域には駆動部材3のケース部材3cを配置可能なスペースが確保されている。
【0029】
次にフォースフィードバック付き入力装置100の構造について
図12を用いて説明する。
図12は第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の初期状態における構造を示す模式断面図である。
図12においては説明を容易にするために、各構成部品の形状、位置関係などにおいて実際の構造と異なる部分もある。また、第2のダンパ部材7の詳細な部位については、
図7を参照願う。
【0030】
図12に示すように、駆動部材3と第2のダンパ部材7とは、前述のとおり、一体に形成されており、第2のダンパ部材7のベース部7bは、上下方向のうち他方側が平板部3eまたはケース部材3cのいずれか一方と接触し、スカート部7cは、平板部3eまたはケース部材3cのいずれか他方に接触可能に配置される。なお、第1実施形態においては、ベース部7bは第3接触部7pが平板部3eに接触し、スカート部7c(第1接触部7e)がケース部材3cに接触して配置されている。なお、第2接触部7hもケース部材3cに接触可能に配置されている。上ケース5bは、上ケース5bの下方側(Z2方向側)から、アクチュエータ3aの柱状部3dを挿通孔5fに挿通させた状態で、駆動部材3を螺子留めにより保持している。また、下ケース5aは駆動部材配置部5cに、駆動部材3のケース部材3c側を挿入するようにして、上ケース5bの下方に係合され、基台5が構成される。次に、第1のダンパ部材6は仕切板5eの上面に固定される。次に、円環状に形成されている弾性部材4は、それぞれ一端側に弾性部材保持部5h(
図11参照)を挿入した状態で、仕切板5e上に配置される。次に、操作部1は中空部5dの開口を覆うように、操作面1aを上方(Z1方向)に向けて配置される。このように配置された操作部1は、ガイドピン1e(
図9参照)を仕切板5eに設けられたガイド孔5g(
図11参照)に、それぞれ動作可能に挿入するとともに、保持ピン1f(
図9参照)を弾性部材4の他端側にそれぞれ挿入し、弾性部材4を介して基台5に連結されている。また、操作部1は、下方に設けられた駆動部材3のアクチュエータ3aが連結部1d(
図9参照)に連結されている。操作面1aへの押圧操作がされていない初期状態においては、駆動部材3には電力が供給されておらず、アクチュエータ3aは上下方向へ移動可能に保持されている。したがって、初期状態においては、操作部1は、下方に位置する弾性部材4により、上方へ弾性支持されている。このように弾性支持された操作部1は、駆動部材3に電力が供給されると、アクチュエータ3aの駆動に連動して、弾性部材4の弾性力に抗して上下方向(Z1−Z2方向)へ移動(振動)可能である。なお、操作部1の下方に配置された第1のダンパ部材6は、操作部1が上下動する際に、操作部1の下面に接触可能な位置に配置されている。具体的には、アクチュエータ3aの上下動作時のストロークにおいて、アクチュエータ3aがストロークの最下端近傍に位置する際に、操作部1の下面に接触および圧縮される位置に第1のダンパ部材6が配置されている。このようにしてフォースフィードバック付き入力装置100が形成される。なお、実際に機器に搭載された場合には、フォースフィードバック付き入力装置100はCPU(Central Processing Unit、中央処理装置)などからなる制御部CTに接続され、制御部CTから各所へフォースフィードバック付き入力装置100になされた入力操作に則した指示が行われる。
【0031】
次にフォースフィードバック付き入力装置100の動作および操作方法について
図12ないし
図16を用いて説明する。
図13は第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の操作部1が下方へ移動した状態における構造を示す模式断面図である。
図14は第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100の操作部1が上方へ移動した状態における構造を示す模式断面図である。
図15は第1実施形態におけるアクチュエータ3aが駆動した場合の第2のダンパ部材7の動きを示す模式図であり、
図15(a)は初期状態における第2のダンパ部材7を示す模式図であり、
図15(b)は平板部3eが初期状態よりも上方へ移動した状態における第2のダンパ部材7を示す模式図であり、
図15(c)は平板部3eが初期状態よりも下方へ移動した状態における第2のダンパ部材7を示す模式図である。
図16は第1実施形態におけるフォースフィードバック付き入力装置100を押圧操作した場合に行われる操作者へのフィードバックの手順を示すフローチャートである。
【0032】
操作面1aへの押圧操作がされていない初期状態においては、
図12に示すように、例えば、操作者の指である操作体OBを操作面1aに接触または近接させる(以後は接触させると記載する)ことで操作を行うことができる。操作体OBを操作面1aに接触させることで、操作面1aの操作体OBを接触させた箇所における静電容量が変化し、この静電容量の変化を静電容量センサである検知部2が検知することで、操作体OBによる操作面1aに対する操作を検知し、制御部CTは入力操作が行われたと判断する。操作体OBを
図12に示す矢印B方向へ移動させた場合には、検知部2は矢印B方向に沿って静電容量が変化していることを検知し、制御部CTに検知した内容を信号として出力する。制御部CTは、矢印B方向へ操作体OBを移動させた入力操作が行われたと判断し、入力操作に則した指示が行われる。例えば、フォースフィードバック付き入力装置100が、図示しない表示画面に表示されたカーソルの移動操作を行う用途に用いられた場合には、制御部CTから表示画面へ、矢印B方向に対応した表示画面上のある方向へカーソルを移動させるように指示が行われ、カーソルが移動する。
【0033】
また、フォースフィードバック付き入力装置100は、
図13に示すように、弾性部材4の弾性力に抗して操作部1を下方(Z2方向)へ押し込む押圧操作を行うことができる。操作部1に対して下方への押圧操作を行うと、操作部1は連結された駆動部材3のアクチュエータ3aとともに、下方へ移動する。下方へ移動した操作部1は第1のダンパ部材6の接触部6b(
図4参照)に接触し、合成ゴム材からなる第1のダンパ部材6を押圧し、変形させる。第1のダンパ部材6に内蔵された圧力センサは、操作部1による押圧により加わった圧力値を検出し、制御部CTに検出した圧力値を出力する。第1のダンパ部材6から圧力値を受信した制御部CTは、押圧操作が行われたと判断し、駆動部材3を駆動させる電力が供給される。電力が供給された駆動部材3はアクチュエータ3aが上下方向に往復運動を行い、それにともなって操作部1を上下方向に駆動することで、操作者(操作体OB)に振動を与える。このように操作者に振動を与えることで、操作者に押圧操作が行われたことを認識したことをフィードバックしている。例えば、フォースフィードバック付き入力装置100が、図示しない表示画面に表示されたカーソルの移動操作し、表示画面に表示された表示された複数のアイコンからある1つのアイコンの選択を行う用途に用いられた場合には以下のような処理が行われる。カーソルを操作し、あるアイコンの上にカーソルを移動させた後に、操作部1を押圧操作することで、あるアイコンの選択を行える。第1のダンパ部材6から検出した圧力値が出力されると、制御部CTは駆動部材3を駆動させる指示が行われ、操作部1を介して操作者に振動を与えることで、あるアイコンを選択したことを認識したことを操作者にフィードバックしている。また、同時に、制御部CTはあるアイコンを選択する操作に則った指示(別の画像を表示するなど)を行う。
【0034】
また、駆動部材3が駆動することにより、操作部1が下方へ移動した場合、押圧操作をされた場合と同様に、
図13に示すように、弾性部材4は初期状態よりも圧縮された(押し潰された)状態となっており、操作部1には上方へ引き戻す力が働いている。また、第1のダンパ部材6は操作部1との接触により下方へ圧縮されており、操作部1には上方へ引き戻す力が働いている。また、駆動部材3が駆動することにより、操作部1が上方へ移動した場合、
図14に示すように、弾性部材4は初期状態よりも引き伸ばされた状態となっており、操作部1には下方へ引き戻す力が働いている。また、アクチュエータ3aの上方への駆動に伴い、第2のダンパ部材7は、平板部3eが第2のダンパ部材7を介してケース部材3cの下面に接触し、且つ圧縮するように、アクチュエータ3aの平板部3eおよびケース部材3cに接触している。なお、第2のダンパ部材7は平板部3eおよびケース部材3cにより上下方向(Z1−Z2方向)から圧縮されているため、平板部3eには下方へ引き戻す力が働いている。また、第2のダンパ部材7はアクチュエータ3aの平板部3eおよびケース部材3cの一方に接触して配置され、アクチュエータ3aの上方への駆動に伴って次第にアクチュエータ3aの平板部3eおよびケース部材3cの他方に接触、および圧縮されるように配置してもよい。
【0035】
また、アクチュエータ3aの駆動に伴う第2のダンパ部材7の動きについて説明する。アクチュエータ3aの駆動に伴い、第2のダンパ部材7は、第1接触部7eが平板部3eまたはケース部材3cの他方に接触して押圧され撓むことで、第2接触部7hが平板部3eまたはケース部材3cの他方に接触して押圧される。なお、第1実施形態においては、第2のダンパ部材7は、初期状態において、
図15(a)に示すように、第1接触部7eがケース部材3cに接触し、第3接触部7pが平板部3eに接触した状態で保持されている。次に、初期状態からアクチュエータ3aの駆動に伴い、平板部3eが上方(Z1方向)へ移動した場合、
図15(b)に示すように、第2のダンパ部材7は、ケース部材3cに接触した第1接触部7eが押圧されてスカート部7cが撓む。スカート部7cが撓むことで、第2接触部7hを備えたベース部7bが上方へ移動し、第2接触部7hがケース部材3cに接触して押圧される。また、スカート部7cが撓むことに伴って、中空部7d内部の空気の一部は、貫通孔7kを介して第2内壁部7mおよび第2外壁部7nが設けられた側へ移動するため、貫通孔7kの系の大きさに応じて空気の移動を制御することができ、これをもってエアダンパとしての役割を果たすことができる。また、アクチュエータ3aの駆動に伴い、平板部3eが初期状態よりも下方へ移動した場合、
図15(c)に示すように、第2のダンパ部材7は第1接触部7eがケース部材3cから離間して、平板部3eとともに下方へ移動する。第2のダンパ部材7は、アクチュエータ3aの駆動に伴って、このような動きをする。そのため、第2のダンパ部材7が発生する反発力が段階的に変化する。すなわち、反発力が段階的に大きくなる。
【0036】
なお、第1実施形態においては、操作者へのフィードバックのために制御部CTから出される駆動部材3を駆動させる指示の詳細は以下の通りである。
図16に示すように、第1のダンパ部材6から検出した圧力値Pが出力されると、制御部CTは圧力値Pが第1規定値P1より大きいか小さいかを判別する(ステップS1)。圧力値Pが第1規定値P1より小さい場合には、再度、ステップS1に戻り、圧力値Pが第1規定値P1より大きいか小さいかを判別する。圧力値Pが第1規定値P1より大きい場合には、制御部CTは駆動部材3を駆動させる信号SG1を出力し(ステップS2)、駆動部材3が駆動する(ステップS3)。その後、規定の時間経過後、制御部CTは駆動部材3の駆動を止めさせる信号SG2を出力し(ステップS4)、駆動部材3が駆動を停止する(ステップS5)。その後、制御部CTは圧力値Pが第2規定値P2より大きいか小さいかを判別する(ステップS6)。圧力値Pが第2規定値P2より大きい場合には、再度、ステップS6に戻り、圧力値Pが第2規定値P2より大きいか小さいかを判別する。圧力値Pが第2規定値P2より小さい場合には、制御部CTは駆動部材3を駆動させる信号SG1を出力し(ステップS7)、駆動部材3が駆動する(ステップS8)。その後、規定の時間経過後、制御部CTは駆動部材3の駆動を止めさせる信号SG2を出力し(ステップS9)、駆動部材3が駆動を停止し(ステップS10)、操作者へのフィードバックが終了する。このように、第1規定値P1を用いて操作者による押圧操作を判断し、第2規定値P2を用いて操作者による押圧操作後の操作体OBの離間動作を判断し、2回に分けて操作者へのフィードバックを行うことで、ドーム状に形成された板ばねを押圧操作した場合に得られるクリック感触を、操作者に擬似的に与えている。
【0037】
以下、第1実施形態としたことによる効果について説明する。
【0038】
第1実施形態のフォースフィードバック付き入力装置100は、上面に操作体OBを接触または近接させることで操作を行うことができる操作面1aを備えた操作部1と、操作体OBによる操作面1aに対する操作を検知する検知部2と、操作部1の下方に設けられ、操作部1を上下方向に駆動する駆動部材3と、操作部1の下方に位置し、操作部1を上方へ弾性付勢して支持する弾性部材4と、駆動部材3を保持する基台5と、を有する入力装置であって、駆動部材3は、操作部1に連結したアクチュエータ3aと、アクチュエータ3aを上下方向に駆動させるソレノイド3bと、ソレノイド3bおよびアクチュエータ3aを保持するケース部材3cと、を備えてなり、アクチュエータ3aはケース部材3cを上下方向に貫通して配置され、弾性を有するとともに操作部1の下面に接触可能な位置に配置された第1のダンパ部材6と、弾性を有するとともにケース部材3cの上面または下面とアクチュエータ3aの一部との間に配置された第2のダンパ部材7と、を有し、アクチュエータ3aの駆動に伴い、第2のダンパ部材7はアクチュエータ3aまたはケース部材3cの少なくともいずれかに接触する、構成とした。
【0039】
これにより、弾性部材4により上方へ弾性支持された操作部1は、駆動部材3により上下動可能である。操作部1を下方へ駆動した場合、
図13に示すように、駆動方向が上方に切り替わるタイミングで、操作部1は第1のダンパ部材6に接触する。このとき、第1のダンパ部材6は操作部1が下方へ移動しようとする慣性力を吸収し、圧縮された弾性部材4が元の形状に戻ろうとする復帰力によって操作部1を上方へ付勢する。したがって、駆動部材3は、操作部1の駆動方向を下方から上方へスムーズに切り替えることができる。また、操作部1を上方へ駆動した場合、
図14に示すように、駆動方向が下方に切り替わるタイミングで、アクチュエータ3aまたはケース部材3cの少なくともいずれかは第2のダンパ部材7に接触する。なお、第1実施形態においては、第2のダンパ部材7は、アクチュエータ3aの平板部3eとケース部材3cとに挟み込まれるようにして、アクチュエータ3aおよびケース部材3cの両方に接触している。このとき、第2のダンパ部材7は、アクチュエータ3aの平板部3eとケース部材3cとに挟み込まれることで、操作部1が上方へ移動しようとする慣性力を吸収し、引き伸ばされた弾性部材4が元の形状に戻ろうとする復帰力によって操作部1を下方へ付勢する。したがって、駆動部材3は、操作部1の駆動方向を上方から下方へスムーズに切り替えることができる。このように操作部1の駆動方向がスムーズに切り替わることで、操作部1を間延びすることなく駆動させることができる。したがって、キレのある操作感触のフォースフィードバック付き入力装置を提供することができる。
【0040】
また、第1実施形態のフォースフィードバック付き入力装置100は、アクチュエータ3aは、ケース部材3cを上下方向に貫通する柱状部3dと、柱状部3dの下方側の端部にケース部材3cの下面に沿うように突出した平板部3eを有し、平板部3eとケース部材3cの下面との間に第2のダンパ部材7が配置され、平板部3eは第2のダンパ部材7を介してケース部材3cの下面に接触可能である、構成とした。
【0041】
これにより、アクチュエータ3aに平板部3eを設け、平板部3eとケース部材3cとの間に第2のダンパ部材7を設ける構成とすることで、アクチュエータ3aが駆動し上方へ移動した際に、第2のダンパ部材7を介して平板部3eはケース部材3cの下面に接触する。そのため、アクチュエータ3aを上方へ移動させる慣性力を第2のダンパ部材7で吸収することができ、アクチュエータ3aの駆動方向が下方へ切り替える際にスムーズに反転動作を行うことができる。
【0042】
また、第1実施形態のフォースフィードバック付き入力装置100は、第2のダンパ部材7は、上下方向に貫通する挿通孔7aを有し、挿通孔7aに柱状部3dを挿通した状態で、平板部3eとケース部材3cの下面との間に配置されている、構成とした。
【0043】
これにより、第2のダンパ部材7を、挿通孔7aに柱状部3dを挿通した状態で、平板部3eとケース部材3cの下面との間に配置することで、第2のダンパ部材7の脱落を容易に防止することができる。
【0044】
また、第1実施形態のフォースフィードバック付き入力装置100は、押圧操作されたことに対する操作者へのフィードバックを、2回に分けて操作部1を振動させ、擬似的なクリック感を与える方法で行っている。
【0045】
これにより、操作者はより明確な操作感触を得ることができ、行った入力操作が認識されたかを体感により確認することができる。
【0046】
また、第1実施形態のフォースフィードバック付き入力装置100は、操作部1の振動方向を、操作面1aに対して交差する方向(直交する方向)とした。
【0047】
これにより、操作部1の振動方向を、操作面1aに沿った方向とした場合に比べて、走者者は振動をより明確に感じることができる。
【0048】
また、第1実施形態のフォースフィードバック付き入力装置100は、第2のダンパ部材7は、円盤状に形成されるとともに中央部に挿通孔7aが形成されたベース部7bと、ベース部7bの外周端部から連続して上下方向のうち一方側へ延設されたスカート部7cと、ベース部7bとスカート部7cとに覆われ略ドーム形状に形成された中空部7dを有し、ベース部7bは、上下方向のうち他方側が平板部3eまたはケース部材3cのいずれか一方と接触し、スカート部7cは、ベース部7bから離れる側の端部に、平板部3eまたはケース部材3cのいずれか他方に接触可能であるとともに、平面視で環状に形成された第1接触部7eを有し、中空部7dには、内壁部(第1内壁部7f)と外壁部(第1外壁部7g)とがベース部7bから垂設されており、第1内壁部7fは、平面視で挿通孔7aを取り囲む環状に形成され、第1外壁部7gは、スカート部7cと第1内壁部7fとの間に、平面視で第1内壁部7fを取り囲む環状に形成され、第1内壁部7fおよび第1外壁部7gのベース部7bから離れる側の端部の位置には、平板部3eまたはケース部材3cのいずれか他方に接触可能な第2接触部7hが、第1接触部7eよりもベース部7bに近い位置に形成され、第1内壁部7fと第1外壁部7gとに挟まれた領域のベース部7bには貫通孔7kが形成され、アクチュエータ3aの駆動に伴い、第1接触部7eが平板部3eまたはケース部材3cの他方に接触して押圧され撓むことで、第2接触部7hが平板部3eまたはケース部材3cの他方に接触して押圧される、構成とした。
【0049】
これにより、第1接触部7eと第2接触部7hとを、段階的に第2接触部7hが平板部3eまたはケース部材3cの他方に接触させることで、第2のダンパ部材7が発生する反発力が段階的に変化させることができる。すなわち、段階的に反発力を大きくすることができる。このように反発力を段階的に変化させることで、効率良く振動を収束させることができる。また、第1内壁部7f、第1外壁部7gおよび貫通孔7k(エア抜き)を設けることで、第2接触部7hが平板部3eまたはケース部材3cの他方に接触すると、中空部7d内の空気が貫通孔7kを介して移動し、エアダンパのような機能を発揮する。したがって、より効率良く振動を収束させることができる。
【0050】
以上のように、本発明の実施形態に係るフォースフィードバック付き入力装置を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
【0051】
第1実施形態において、第2のダンパ部材7はケース部材3cの下面とアクチュエータの一部である平板部3eとの間に配置されているが、平板部3eをケース部材3cの上面の上方となる位置に設け、ケース部材3cの上面とアクチュエータ3aとの間に第2のダンパ部材7を配置する構成であっても良い。
【0052】
第1実施形態において、アクチュエータ3aの駆動に伴い、第2のダンパ部材7は、アクチュエータ3aの平板部3eとケース部材3cの下面とに挟まれるようにして、アクチュエータ3aおよびケース部材3cの両方に接触する構成としたが、アクチュエータ3aまたはケース部材3cの少なくともいずれかに接触する構成であれば良い。
【0053】
第1実施形態において、押圧操作されたことに対する操作者へのフィードバックを、2回に分けて操作部1を振動させ、擬似的なクリック感を与える方法で行っているが、1回の振動であっても良く、2回より多い回数に分けて振動させても良い。また、第1規定値P1および第2規定値P2を変更しても良い。このように、第1規定値P1および第2規定値P2を変更することで、用途に応じて操作感触を変更、調整することができる。